CN113715823B - 一种轻混商用车发动机启动控制方法 - Google Patents

一种轻混商用车发动机启动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于柴油发动机启动控制技术领域，公开了一种轻混商用车发动机启动控制方法，在收到发动机起动指令后，判断发动机转速是否达到第一设定转速，如果判断为是，发动机开始喷油，根据发动机转速实时调整发动机喷油量和电机扭矩，直到发动机转速大于第二设定转速；否则根据不同的发动机水温和发动机转速，实时调整电机扭矩，直到发动机转速大于第一设定转速；然后电机扭矩逐步退出，发动机维持喷油量使发动机转速维持在第二设定转速。本发明通过发动机和电机的配合，在尽快起动发动机的基础上提高起动时的平顺性，降低系统能量消耗，极大的提升了电机系统的适配性。

Description

一种轻混商用车发动机启动控制方法
技术领域
本发明涉及柴油发动机启动控制技术领域，尤其涉及一种轻混商用车发动机启动控制方法。
背景技术
随着对车辆的排放控制和油耗要求的日趋严格，商用车逐渐朝向混动化和电气化方向发展。相对于其他混动构型来说，48V BSG弱混技术是一种成本最低、最安全的实现商用车混动化和电气化的方式。
现有技术对于48V BSG弱混汽车发动机的起停控制方法，均将发动机和电机视为单独的个体，不涉及发动机和电机的耦合控制。特别是在商用车领域，柴油发动机起动阻力大，48V电机和BSG传动方式功率受限，存在起动不成功，节油不充分等问题风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻混商用车发动机启动控制方法，以解决48V BSG弱混技术在应用到轻混商用车发动机上时存在的起动不成功和节油不充分的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种轻混商用车发动机启动控制方法，包括：
S1：收到发动机起动指令，判断所述发动机转速是否达到第一设定转速，如果判断为是进入S3，否则进入S2；
S2：根据不同的所述发动机水温和所述发动机转速，实时调整电机扭矩，直到所述发动机转速大于第一设定转速；
S3：所述发动机开始喷油，根据所述发动机转速实时调整所述发动机喷油量和所述电机扭矩，直到所述发动机转速大于第二设定转速；
S4：所述电机扭矩逐步退出，所述发动机维持喷油量使所述发动机转速维持在所述第二设定转速。
可选地，所述电机为BSG电机或ISG电机。
可选地，所述第一设定转速小于所述第二设定转速。
可选地，所述第一设定转速为所述发动机的怠速。
可选地，所述第一设定转速为800rpm，第二设定转速为1000rpm。
可选地，所述轻混商用车为P0、P1或P2混动系统结构。
可选地，S2中所述电机扭矩根据第一阶段MAP实时调整，所述第一阶段MAP是所述发动机水温、所述发动机转速和所述电机扭矩的对应关系表格。
可选地，S3中所述电机扭矩根据第二阶段MAP实时调整，所述第二阶段MAP是所述发动机喷油量、所述发动机转速和所述电机扭矩的对应关系表格。
可选地，所述第一阶段MAP和第二阶段MAP通过在台架上进行标定试验获得。
可选地，所述电机与所述发动机通过双向张紧轮系连接并传递扭矩。
本发明的有益效果：
本发明的一种轻混商用车发动机启动控制方法，通过发动机和电机的配合，在尽快起动发动机的基础上提高起动时的平顺性，降低系统能量消耗。相比于传统起动机起动方式，本发明采用电机快速拖动发动机达到较高转速，在发动机达到第一设定转速之前均只靠电机拖动，发动机不喷油，减少了起动过程中的油耗，并大大减少了起动时间；在达到第一设定转速之后，可以通过调整电机扭矩来调节发动机开始喷油瞬间的转速波动，提升起动过程中的舒适性；在起动过程中，通过扭矩控制的方式控制电机，同时控制发动机喷油量，整个过程中电机扭矩与发动机喷油量均可调。相比于目前采用的转速模式控制电机，固定发动机喷油量的起动方式，本发明提出的控制方法针对不同型号、不同排量的发动机可以根据发动机本身的起动阻力、润滑/冷却条件进行适应性标定，极大的提升了电机系统的适配性。
附图说明
图1是一种商用车48V BSG弱混系统结构示意图；
图2是本发明一种轻混商用车发动机启动控制方法流程图。
图中：
1.发动机；2.电机；3.双向张紧轮系；4.离合器；5.变速箱；6.主减速器；7.车轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。术语“多个”应该理解为两个以上。
本发明提供一种轻混商用车发动机启动控制方法，以商用车48V BSG弱混系统为例，如图1所示，该弱混系统包括发动机1、电机2、双向张紧轮系3、离合器4、变速箱5、主减速器6和车轮7，发动机1与BSG电机2通过双向张紧轮系3连接并传递扭矩，最终通过发动机1飞轮输出合扭矩。当电机2扭矩方向与发动机1转向一致时起助力作用，不同向时电机2可以进行发电。起动时发动机1飞轮与离合器4脱开，通过电机2带动发动机1起动。行车时发动机1飞轮与离合器4结合，动力通过变速箱5和主减速器6传递到车轮7，驱动车辆行驶。当车辆制动时，除变速箱5换挡外尽量保持发动机1飞轮与离合器4结合，通过电机2发电回收车辆动能。
基于上述的弱混系统，本发明提供的一种轻混商用车发动机启动控制方法，如图2所示，包括如下步骤：
S1：收到发动机1起动指令，判断发动机1转速是否达到第一设定转速，如果判断为“是”进入S3，否则进入S2；
S2：根据不同的发动机1水温和发动机1转速，实时调整电机2扭矩，直到发动机1转速大于第一设定转速；
S3：发动机1开始喷油，根据发动机1转速实时调整发动机1喷油量和电机2扭矩，直到发动机1转速大于第二设定转速；
S4：电机2扭矩逐步退出，发动机1维持喷油量使发动机1转速维持在第二设定转速。
上述的控制方法步骤S2过程中，电机2扭矩可以通过实验标定的转速-电机扭矩MAP开环控制，也可以通过以发动机1转速闭环的PID算法计算得到并输出。相比于传统的电机2转速控制起动发动机1来说，本控制方法最大的不同在于：闭环对象为发动机1和电机2的共同转速，而不是单纯的电机2转速；控制系统的阻力是发动机1+电机2的混动系统整体阻力，而不是单纯的电机2自身起动阻力。传统乘用车混动系统中均采用汽油发动机，其起动阻力相对较小，因此采用传统电机2转速控制起动发动机1控制效果尚可。但商用车多采用柴油发动机1，排量也比较大，因此发动机1本身的起动阻力很大，电机2仍采用转速控制来拖起发动机1的话控制效果会比较差。采用本控制方法可以针对每套混动系统标定出最适用于该系统特性的电机起动扭矩MAP，达到最好的起动效果。
本发明的实施例中以BSG电机为例进行说明，在其他实施例中，电机2也可以采用ISG电机，用以提供扭矩。本发明中，通过发动机1和电机2的配合，在尽快起动发动机1的基础上提高起动时的平顺性，降低系统能量消耗。相比于传统起动机1起动方式，本发明采用电机2快速拖动发动机1达到较高转速，在发动机1达到第一设定转速之前均只靠电机2拖动，发动机1不喷油，减少了起动过程中的油耗，并大大减少了起动时间；在达到第一设定转速之后，可以通过调整电机2扭矩来调节发动机1开始喷油瞬间的转速波动，提升起动过程中的舒适性；在起动过程中，通过扭矩控制的方式控制电机2，同时控制发动机1喷油量，整个过程中电机2扭矩与发动机1喷油量均可调。相比于目前采用的转速模式控制电机2，固定发动机1喷油量的起动方式，本发明提出的控制方法针对不同型号、不同排量的发动机1可以根据发动机1本身的起动阻力、润滑/冷却条件进行适应性标定，极大的提升了电机系统的适配性。
上述步骤中，第一设定转速和第二设定转速的选取根据配套发动机1自身特性来设置，第一设定转速可以设原发动机1怠速，第二设定转速比第一设定转速稍高。本实施例中，第一设定转速为800rpm，第二设定转速为1000rpm。
本发明实施例中采用P0轻混商用车发动机为例进行说明，该P0混动系统结构也可以扩展到P1或P2混动系统结构。
可选地，S2中电机扭矩根据第一阶段MAP实时调整，第一阶段MAP是发动机水温、发动机转速和电机扭矩的对应关系表格。
上述的步骤S3和S4都是电机2扭矩逐渐退出，发动机1喷油量逐步增大的过程。可以基于系统转速波动尽量小、发动机1喷油尽量少的原则，在台架上通过标定试验确定一张发动机转速-电机扭矩MAP，即第一阶段MAP，其中第一阶段MAP以发动机1水温和发动机1转速为横纵坐标体现电机扭矩的数值变化。同样的，在台架上通过标定试验确定一张发动机转速-发动机喷油量MAP，即第二阶段MAP，可选地，S3中电机扭矩根据第二阶段MAP实时调整，第二阶段MAP是发动机1喷油量、发动机1转速和电机2扭矩的对应关系表格，根据此关系表格，使发动机1转速通过少量喷油最终稳定在第二设定转速附近，以实现快速起动。
采用本发明的控制方法来实现发动机1起动，可以在一个控制器中实现对电机2扭矩和发动机1喷油量的全过程控制，在保证NVH舒适性和起动响应速度的前提下实现混动系统的能量消耗最低。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轻混商用车发动机启动控制方法，其特征在于，应用于柴油发动机，包括：
S1：收到发动机(1)起动指令，判断所述发动机(1)转速是否达到第一设定转速，如果判断为是进入S3，否则进入S2；
S2：根据不同的所述发动机(1)水温和所述发动机(1)转速，实时调整电机(2)扭矩，直到所述发动机(1)转速大于第一设定转速；
S3：所述发动机(1)开始喷油，根据所述发动机(1)转速实时调整所述发动机(1)喷油量和所述电机(2)扭矩，直到所述发动机(1)转速大于第二设定转速；
S4：所述电机(2)扭矩逐步退出，所述发动机(1)维持喷油量使所述发动机(1)转速维持在所述第二设定转速；
S2中所述电机(2)扭矩根据第一阶段MAP实时调整，所述第一阶段MAP是所述发动机(1)水温、所述发动机(1)转速和所述电机(2)扭矩的对应关系表格；
S3中所述电机(2)扭矩根据第二阶段MAP实时调整，所述第二阶段MAP是所述发动机(1)喷油量、所述发动机(1)转速和所述电机(2)扭矩的对应关系表格；
所述第一阶段MAP和第二阶段MAP通过在台架上进行标定试验获得；
在起动过程中，通过扭矩控制的方式控制所述电机(2)，同时控制所述发动机(1)喷油量，整个过程中所述电机(2)扭矩与所述发动机(1)喷油量均可调。
2.根据权利要求1所述的轻混商用车发动机启动控制方法，其特征在于，所述电机(2)为BSG电机或ISG电机。
3.根据权利要求1所述的轻混商用车发动机启动控制方法，其特征在于，所述第一设定转速小于所述第二设定转速。
4.根据权利要求3所述的轻混商用车发动机启动控制方法，其特征在于，所述第一设定转速为所述发动机的怠速。
5.根据权利要求4所述的轻混商用车发动机启动控制方法，其特征在于，所述第一设定转速为800rpm，所述第二设定转速为1000rpm。
6.根据权利要求1所述的轻混商用车发动机启动控制方法，其特征在于，所述轻混商用车为P0、P1或P2混动系统结构。
7.根据权利要求1所述的轻混商用车发动机启动控制方法，其特征在于，所述电机(2)与所述发动机(1)通过双向张紧轮系(3)连接并传递扭矩。
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