CN114483355B - 基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，当液力变矩器转速差处于设定转速区间、且油门踏板开度大于第一设定油门开度时，进入第一扭矩控制模式；首先降低发动机扭矩至第一目标扭矩，然后以第一扭矩增益梯度增加发动机扭矩至第二目标扭矩；当液力变矩器转速差小于设定转速差、或油门开度大于第二设定油门开度、或收到发动机外部退出指令时，退出第一扭矩控制模式并进入第二扭矩控制模式，以第二扭矩增益梯度增加发动机扭矩，直到第二扭矩控制模式的持续时间为第二扭矩控制时长时退出第二扭矩控制模式。本发明提高了液力变矩器的平顺性，降低传动系统的扭矩冲击。

Description

基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法

技术领域

本发明涉及发动机扭矩控制技术领域，具体地指一种基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法。

背景技术

日益严苛的车辆排放及油耗法规要求，促使扭矩控制策略需要同时兼顾动力性、经济性和舒适性。由于传动系统的机械刚性链接，瞬态工况下传动产生的冲击和震动都会不同程度地传递至驾驶员座舱，带来不适。在匹配自动变速箱的车辆中，作为连接发动机及变速箱的液力变矩器，实现了传动系统的变矩功能，其传递扭矩的过程，直接决定了车辆驾驶性能的优劣。

现有技术中的车辆根据驾驶员需求对发动机扭矩进行滤波，在瞬态加速工况下，主要采用了一种零扭矩点控制策略，即从车辆倒拖时曲轴端输出负扭矩到车辆加速时曲轴端输出正扭矩过程中，对发动机输出扭矩进行滤波调节。但是该扭矩滤波方法只考虑了发动机输出扭矩，并未考虑自动变速箱液力变矩器对扭矩传递的影响，同时液力变矩器需要根据泵轮和涡轮转速进行闭锁控制，这种控制方法仅对动力源扭矩进行调节而未考虑传动系统间转速差的影响，导致扭矩传递控制不精准。在车辆中低速滑行时，发动机倒拖车辆，当满足锁止离合器打开区间时，液力变矩器打开，此时由于泵轮端缺少了涡轮端惯性力的带动，发动机内部的附件及摩擦损失带来的负扭矩导致泵轮转速急速下降，低于涡轮端转速。若此时驾驶员踩下加速踏板，发动机控制器会接收驾驶员扭矩增加需求信号并执行，泵轮端转速急剧上升，直接穿过涡轮端转速，当车速满足锁止区间时，涡轮及泵轮转速此时不同步，差值过大，强制锁止导致泵轮转速被拖拽至与涡轮转速同步耦合，闭锁离合器锁止时产生冲击和窜动，导致驾驶愉悦性不佳。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，使车辆在低速瞬态加速工况时控制扭矩传递平稳增大，提高液力变矩器耦合时的平顺性，降低传动系统的扭矩冲击。

为实现上述目的，本发明提供一种基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，当液力变矩器转速差处于设定转速区间、且油门踏板开度大于第一设定油门开度时，进入第一扭矩控制模式；首先降低发动机扭矩至第一目标扭矩，然后以第一扭矩增益梯度增加发动机扭矩至第二目标扭矩；当液力变矩器转速差小于设定转速差、或油门开度大于第二设定油门开度、或收到发动机外部退出指令时，退出第一扭矩控制模式并进入第二扭矩控制模式，以第二扭矩增益梯度增加发动机扭矩，直到第二扭矩控制模式的持续时间为第二扭矩控制时长时退出第二扭矩控制模式。

进一步地，进入第一扭矩控制模式的条件还包括，且发动机转速梯度大于设定转速梯度、且液力变矩器为开启状态。

进一步地，所述转速差设定区间的下限值为0，上限值为转速差最大设定转速。

进一步地，所述第一目标扭矩的确定方法包括，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第一目标扭矩初始值，获取第一目标扭矩初始值与第一目标扭矩修正系数的乘积与附件摩擦损失扭矩之和。

进一步地，所述第一目标扭矩修正系数的确定方法包括，根据液力变矩器转速差标定得到。

进一步地，所述第一扭矩增益梯度的确定方法包括，根据液力变矩器转速差和当前挡位标定得到第一扭矩增益梯度初始值，获取所述第一扭矩增益梯度初始值与扭矩增益梯度修正系数的乘积。

进一步地，所述扭矩增益梯度修正系数的确定方法包括，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到。

进一步地，所述发动机外部退出指令的触发条件包括，液力变矩器不为开启状态、或变速箱处于换挡过程中、或ESP功能介入。

进一步地，所述第二扭矩增益梯度大于所述第一扭矩增益梯度，第二设定油门开度大于第一设定油门开度。

进一步地，当液力变矩器转速差小于设定转速差、或油门开度大于第二设定油门开度时，第二扭矩控制时长的确定方法包括，根据当前挡位标定得到第二扭矩控制时长第一初始值，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第二扭矩控制时长第一修正系数，获取第二扭矩控制时长第一初始值与第二扭矩控制时长第一修正系数的乘积。

进一步地，当收到发动机外部退出指令时，第二扭矩控制时长的确定方法包括，根据当前挡位标定得到第二扭矩控制时长第二初始值，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第二扭矩控制时长第二修正系数，获取第二扭矩控制时长第二初始值与第二扭矩控制时长第二修正系数的乘积。

进一步地，退出第二扭矩控制模式后，发动机的目标扭矩通过油门开度、发动机转速和发动机外特性曲线标定得到。

本发明的有益效果：提高液力变矩器的平顺性，降低传动系统的扭矩冲击。本发明在液力变矩器的涡轮转速大于泵轮转速且需求扭矩瞬时急剧增大时，首先降低发动机目标扭矩，避免泵轮转速急剧升高到超过涡轮转速，然后以较小的第一扭矩增益梯度升高发动机目标扭矩，使泵轮转速平稳逐步的升高并超过涡轮转速，在退出第一扭矩控制模式时，通过第二扭矩控制模式进行过渡，并使第二扭矩增益梯度大于第一扭矩增益梯度，既避免瞬间退出第一扭矩控制模式导致发动机目标扭矩和泵轮转速波动较大，又保证了能够较快退出第一扭矩控制模式从而恢复正常的扭矩控制。

附图说明

图1为本发明扭矩控制方法的流程图。

图2为本发明中各个控制参数的时域变化图。

具体实施方式

下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。

如图1～2所示，当车辆长时间在中低速滑行时，液力变矩器中的泵轮转速小于涡轮转速，形成发动机倒拖车辆，此时如果驾驶员突然大力踩踏油门踏板，会造成发动机转速和泵轮转速瞬时提高并使泵轮转速超过涡轮转速，当液力变矩器达到锁止条件时，由于泵轮转速与涡轮转速差较大会造成冲击，为了避免这种冲击，提出了一种基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法：

1、第一扭矩控制模式的激活条件。当泵轮转速小于涡轮转速、且涡轮与泵轮的转速差小于或等于转速差最大设定转速、且油门踏板开度大于第一设定油门开度时、且发动机转速梯度大于设定转速梯度、且液力变矩器为开启状态，进入第一扭矩控制模式，转速差最大设定转速根据发动机转速和油门开度标定得到，见表1。这里还要限定发动机转速的原因在于，发动机的转速是与泵轮转速保持一致的，由于第一扭矩控制模式就是要针对泵轮转速升高过快的工况，因此仅仅限定油门开度大于第一设定油门开度还无法确保转动机转速增加的速度达到要求，液力变矩器应为开启状态的原因为：液力变矩器开启时泵轮与涡轮才会存在转速差。转速差最大设定转速选用发动机转速和油门开度是为了与发动机需求扭矩标定逻辑一致。

表1转速差最大设定转速标定表

2、确定降扭后的第一目标扭矩。本发明是通过控制发动机的扭矩来控制泵轮转速的升高速度，在驾驶员突然大力踩踏油门踏板之后，发动机的需求扭矩会急剧增大，因此为了确保泵轮转速平稳升高，在进入第一扭矩控制模式后首先需要降低发动机扭矩，使其从较小的扭矩值逐步增大，从而使得泵轮转速也同步逐步平稳增大。

第一目标扭矩的确定方法为，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第一目标扭矩初始值，根据液力变矩器转速差标定得到第一目标扭矩修正系数，获取第一目标扭矩初始值与第一目标扭矩修正系数的乘积与附件摩擦损失扭矩之和。第一目标扭矩初始值其实就是确定从蠕行(或者松油门断油)到开始踩油门有扭矩需求，发动机需要提供多少正扭矩，一般松油门断油后，发动机就是依靠摩擦损失倒拖，根据液力变矩器转速差选取第一目标扭矩修正系数是为了根据转速差的大小判定这个时候需要多补充多少正扭矩，一般而言液力变矩器转速差越大需要补充越多正扭矩。

3、确定第一扭矩增益梯度。为了控制降扭后发动机扭矩平稳增大需要控制扭矩增大的速率，即第一扭矩增益梯度。第一扭矩增益梯度的确定方法为，根据液力变矩器转速差和当前挡位标定得到第一扭矩增益梯度初始值，见表2，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到扭矩增益梯度修正系数，见表3，获取第一扭矩增益梯度初始值与扭矩增益梯度修正系数的乘积。

表2第一扭矩增益梯度初始值标定表

表3扭矩增益梯度修正系数标定表

一般液力变矩器转速差越大，第一扭矩增益梯度应该越大，不同挡位的扭矩传递表现也不一样，因此需要根据档位也单独标定。这里扭矩增益梯度修正系数考虑了发动机转速和油门开度的影响，作为另外一个确定工况的衡量维度，可单独标定。

4、第二扭矩控制模式的激活条件。当液力变矩器转速差小于设定转速差、或油门开度大于第二设定油门开度、或收到发动机外部退出指令时，退出第一扭矩控制模式并进入第二扭矩控制模式，第二设定油门开度大于第一设定油门开度。在没有发动机外部退出指令时，随着泵轮转速平稳增大并超过涡轮转速，不存在发动机倒拖车辆的现象，也不会造成转速波动和冲击，因此无需再限制发动机的目标扭矩，当油门开度小于2％时设定转速差为200rpm，当油门开度大于或等于2％时设定转速差为-200rpm；当油门开度较大时，说明此时驾驶员加速需求十分迫切，需要立即响应发动机的目标扭矩，因此此工况下也不能限制发动机扭矩，需要退出第一扭矩控制模式。在存在发动机的外部退出指令时，例如液力变矩器不为开启状态、或变速箱处于换挡过程中、或ESP功能介入时，其控制优先级均要高于第一扭矩控制模式，因此需要迅速退出第一扭矩控制模式。

5、确定第二扭矩控制时长。在退出第一扭矩控制模式时，如果直接切换至正常的扭矩控制模式，会因为扭矩突变导致扭矩冲击，因此需要存在一个较短的过渡时期，使发动机扭矩从第一扭矩控制模式结束时的第二目标扭矩以第二扭矩增益梯度迅速增大到正常扭矩控制模式下的第三目标扭矩。其中第二扭矩增益梯度大于第一扭矩增益梯度。

当液力变矩器转速差小于设定转速差、或油门开度大于第二设定油门开度时，属于发动机内部退出指令，第二扭矩控制时长的确定方法包括，根据当前挡位标定得到第二扭矩控制时长第一初始值，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第二扭矩控制时长第一修正系数，获取第二扭矩控制时长第一初始值与第二扭矩控制时长第一修正系数的乘积。

当收到发动机外部退出指令时，第二扭矩控制时长的确定方法包括，根据当前挡位标定得到第二扭矩控制时长第二初始值，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第二扭矩控制时长第二修正系数，获取第二扭矩控制时长第二初始值与第二扭矩控制时长第二修正系数的乘积。

本实施例中第二扭矩控制时长第一初始值与第二扭矩控制时长第二初始值相同，见表4，第二扭矩控制时长第一修正系数与第二扭矩控制时长第二修正系数相同，见表5。因为挡位的大小影响扭矩的增大速度，因此可以通过挡位来标定第二扭矩控制时长的初始值，发动机转速和油门踏板开度也会影响第二扭矩控制时长，因此将其作为第二扭矩控制时长修正系数的标定量。

表4第二扭矩控制时长初始值标定表

挡位	倒挡	空档	1挡	2挡	3挡	4挡	5挡	6挡	7挡	8挡
											时长/s	0.15	0.15	0.3	0.2	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15

表5第二扭矩控制时长修正系数标定表

6、退出第二扭矩控制模式。当第二扭矩控制模式的持续时间达到第二扭矩控制时长时退出第二扭矩控制模式，进入到正常的扭矩控制模式，发动机的目标扭矩通过油门开度、发动机转速和发动机外特性曲线标定得到。

Claims (9)

1.一种基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：当液力变矩器转速差处于设定转速区间、且油门踏板开度大于第一设定油门开度时，进入第一扭矩控制模式，首先降低发动机扭矩至第一目标扭矩，然后以第一扭矩增益梯度增加发动机扭矩至第二目标扭矩；当液力变矩器转速差小于设定转速差、或油门开度大于第二设定油门开度、或收到发动机外部退出指令时，退出第一扭矩控制模式并进入第二扭矩控制模式，以第二扭矩增益梯度增加发动机扭矩，直到第二扭矩控制模式的持续时间为第二扭矩控制时长时退出第二扭矩控制模式；所述第二扭矩增益梯度大于所述第一扭矩增益梯度，第二设定油门开度大于第一设定油门开度。

2.根据权利要求1所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：进入第一扭矩控制模式的条件还包括，且发动机转速梯度大于设定转速梯度、且液力变矩器为开启状态。

3.根据权利要求1所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：所述第一目标扭矩的确定方法包括，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第一目标扭矩初始值，获取第一目标扭矩初始值与第一目标扭矩修正系数的乘积与附件摩擦损失扭矩之和。

4.根据权利要求3所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：所述第一目标扭矩修正系数的确定方法包括，根据液力变矩器转速差标定得到。

5.根据权利要求1所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：所述第一扭矩增益梯度的确定方法包括，根据液力变矩器转速差和当前挡位标定得到第一扭矩增益梯度初始值，获取所述第一扭矩增益梯度初始值与扭矩增益梯度修正系数的乘积。

6.根据权利要求5所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：所述扭矩增益梯度修正系数的确定方法包括，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到。

7.根据权利要求1所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：所述发动机外部退出指令的触发条件包括，液力变矩器不为开启状态、或变速箱处于换挡过程中、或ESP功能介入。

8.根据权利要求1所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：当液力变矩器转速差小于设定转速差、或油门开度大于第二设定油门开度时，第二扭矩控制时长的确定方法包括，根据当前挡位标定得到第二扭矩控制时长第一初始值，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第二扭矩控制时长第一修正系数，获取第二扭矩控制时长第一初始值与第二扭矩控制时长第一修正系数的乘积。

9.根据权利要求1所述的基于液力变矩器转速差的发动机扭矩控制方法，其特征在于：当收到发动机外部退出指令时，第二扭矩控制时长的确定方法包括，根据当前挡位标定得到第二扭矩控制时长第二初始值，根据发动机转速和油门踏板开度标定得到第二扭矩控制时长第二修正系数，获取第二扭矩控制时长第二初始值与第二扭矩控制时长第二修正系数的乘积。