發動機轉速控制電控方法
2023-05-16 21:13:36 1
發動機轉速控制電控方法
【專利摘要】本發明公開了一種發動機轉速控制電控方法，包括如下步驟：判斷車輛運行檔位：車輛運行檔位為最高檔和次高檔時，控制結束，車輛運行檔位為低檔時；判斷發動機運行區域：根據發動機的萬有特性曲線，將發動機運行區域分為經濟運行區和非經濟運行區，經濟運行區和非經濟運行區以區域分界線分隔，區域分界線上包括各種工況的經濟區轉速臨界值，從而得到經濟運行區的高轉速臨界值和低轉速臨界值，如果發動機運行在經濟運行區內，控制結束，如果發動機運行在非經濟運行區；根據發動機的工況將發動機轉速調整為區域分界線上相應的經濟區轉速臨界值。本發明通過限制發動機在低速輕載狀況下的轉速，從而提高整車的燃油經濟性。
【專利說明】發動機轉速控制電控方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發動機控制領域，具體地指一種發動機轉速控制電控方法。
【背景技術】
[0002]隨著國家法規對車用柴油發動機排放要求越來越嚴，排放升級帶來的發動機使用成本的上升，使得油耗問題是柴油汽車用戶特別關注的話題，提升車輛燃油經濟性一直是發動機研發製造行業的重要課題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是要提供一種提升車輛燃油經濟性的發動機轉速控制電控方法。
[0004]為實現上述目的，本發明所設計的發動機轉速控制電控方法，其特殊之處在於，所述方法包括如下步驟:
[0005]步驟一:判斷車輛運行檔位:車輛運行檔位為最高檔和次高檔時，控制結束，車輛運行檔位為低檔時，轉向步驟二 ；
[0006]步驟二:判斷發動機運行區域:根據發動機的萬有特性曲線(Fuel Map)，將發動機運行區域分為經濟運行區和非經濟運行區，所述經濟運行區和非經濟運行區以區域分界線分隔，所述區域分界線上包括各種工況的經濟區轉速臨界值，從而得到經濟運行區的高轉速臨界值和低轉速臨界值，如果發動機運行在經濟運行區內，控制結束，如果發動機運行在非經濟運行區，轉向步驟三；
[0007]步驟三:根據發動機的工況將發動機轉速調整為區域分界線上相應的經濟區轉速臨界值。
[0008]進一步地，在步驟一之前還包括判斷車輛變速箱類型步驟:判斷車輛變速箱類型，變速箱為自動變速箱，控制結束，變速箱為手動變速箱，轉向步驟一。車輛的變速箱為自動變速箱則不適用於本發明的發動機轉速控制電控方法。
[0009]更進一步地，在步驟一與步驟二之間還包括判斷車輛載荷步驟:根據計算出的車輛重量判斷車輛載荷，車輛為重載時，控制結束，車輛為輕載時，轉向步驟二。車輛為重載時，需要好的低速動力性能，發動機運行在低速檔時如果轉速過低將影響車輛行駛，不適用於本發明的發動機轉速控制電控方法。
[0010]更進一步地，所述計算車輛重量的方法為車輛重量等於車輛行駛的總阻力與車輛加速度的比值。根據如下公式:車輛行駛的總阻力F總=F滾動阻力+F空氣阻力+F坡度阻力+F加速阻力(具體阻力計算公式可以參考《汽車理論》)等於發動機輸出動力，依據發動機輸出動力扭矩值和車輛加速度，根據牛頓第二定律(m=F/a )計算出車輛重量。
[0011]更進一步地，在判斷車輛載荷步驟與步驟二之間還包括判斷爬坡工況的步驟:判斷爬坡工況，將發動機運行的轉速變化率與轉速變化率標定設定值比較，如果發動機運行的轉速變化率大於轉速變化率標定設定值，控制結束，如果發動機運行的轉速變化率標定設定值小於轉速變化率標定設定值，轉向步驟二。車輛行駛的總阻力F總=F滾動阻力+F空氣阻力+F坡度阻力+F加速阻力(具體阻力計算公式可以參考《汽車理論》)等於發動機輸出動力，當車輛工況運行到爬坡工況時，F總阻力會大於發動機輸出動力，從而導致發動機轉速下降或者車輛速度下降，在本方法中會有一個實時的發動機轉速變化率比較，當發動機的轉速變化率大於一個標定設定值時，則可以判斷發動機處於爬坡工況。當車輛爬坡時，也需要好的低速動力性能，發動機扭矩加大，如果發動機轉速過低將影響車輛行駛，不適用於本發明的發動機轉速控制電控方法。
[0012]本發明的工作原理:在車速較低時，風阻和道路阻力都比較低，此時發動機工作在較低轉速下，也能獲得較好的動力性。基於這樣的考慮，該特性方法限制低檔位時的發動機轉速，儘量減少發動機在高速非經濟區的運行時間，從而間接改善油耗。
[0013]本發明所設計的發動機轉速控制電控方法，通過限制車輛在低檔位輕載時的發動機轉速，使發動機儘量運行在經濟區轉速內，從而提高整車的燃油經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明一種發動機轉速控制電控方法的原理圖；
[0015]圖2為實驗發動機的萬有特性曲線圖(Fuel Map)；
[0016]圖中:經濟區1，非經濟區2，最高經濟區轉速臨界值A，最低經濟區轉速臨界值B，區域分界線P。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0018]一種發動機轉速控制電控方法，包括如下步驟:
[0019]判斷車輛變速箱類型，變速箱為自動變速箱，控制結束，變速箱為手動變速箱，轉
向步驟一。
[0020]步驟一:判斷車輛運行檔位，車輛運行檔位為最高檔和次高檔時，控制結束，車輛運行檔位為低檔時，判斷車輛載荷以及車輛爬坡工況；
[0021]1.1:判斷車輛載荷的步驟:根據計算出的車輛重量判斷車輛載荷，車輛為重載時，控制結束，車輛為輕載時，轉向下一步。
[0022]1.2:判斷爬坡工況的步驟:判斷爬坡工況，將發動機運行的轉速變化率與轉速變化率標定設定值比較，如果發動機運行的轉速變化率大於轉速變化率標定設定值，控制結束，如果發動機運行的轉速變化率標定設定值小於轉速變化率標定設定值，轉步驟二。
[0023]步驟二:判斷發動機運行區域:根據發動機的萬有特性曲線(Fuel Map)，將發動機運行區域分為經濟運行區I和非經濟運行區2，經濟運行區I和非經濟運行區2以區域分界線P分隔，區域分界線P上包括各種工況的經濟區轉速臨界值，從而得到經濟運行區的高轉速臨界值A和低轉速臨界值B，如果發動機運行在經濟運行區I內，控制結束，如果發動機運行在非經濟運行區2，轉向步驟三；
[0024]步驟三:根據發動機的工況將發動機轉速調整為區域分界線P上相應的經濟區轉速臨界值。
[0025]本發明的工作原理為:發動機轉速控制電控方法根據特性功能判斷限制發動機轉速以提高燃油經濟性。發動機轉速控制電控方法特性控制的先決條件為車輛變速箱為手動變速箱、車輛運行檔位為低檔位、輕載(車輛重載和上坡時除外)，判斷方法如下:
[0026]a、變速箱類型判斷:電控模塊(ECM)通過車輛傳動系統設置判斷車輛變速箱是否為手動變速箱；
[0027]b、檔位判斷:電控模塊(ECM)通過發動機轉速、車速和傳動系參數可以計算出變速箱的傳動比，計算過程如下:
[0028]傳動比計算公式:車速(km/hr)=車速傳感器脈衝數(cnt/sec) *3600 (sec/hr) /後橋速比/輪胎尺寸(revs/km) /尾軸齒數(cnt/rev)
[0029]依據當前車速和發動機轉速就可以計算出後橋速比:其中車速傳感器脈衝數與發動機轉速有關、輪胎尺寸和尾軸齒數都是車型匹配後的固定參數
[0030]次聞檔和最聞檔檔位判斷設置:
[0031]ECM通過發動機轉速，車速和傳動系參數可以計算出變速箱的實際傳動比，如果:
[0032]變速箱的實際傳動比 > 次高檔檔位設定值，則ECM認為變速箱處於低檔狀態。
[0033]次高檔檔位設定值 > 變速箱的實際傳動比 > 最高檔位設定值，則ECM認為變速箱處於次高檔狀態。
[0034]變速箱的實際傳動比 > 最高檔位設定值，則ECM認為變速箱處於最高檔狀態。
[0035]C、車輛載荷判斷:根據整車標配的設定載荷大小判斷車輛為重載或輕載，根據整車標配的設定載荷，將車輛設定載荷的85%?90%設定為車輛載荷標定量，將車輛重量與車輛載荷標定量的值比較大小以判斷車輛為重載或輕載，如果車輛重量大於車輛載荷標定量，則判定車輛是重載；如果車輛重量小於車輛載荷標定量，則判定車輛是輕載。例如，匹配車型標準載荷為25噸，則可以在標定中設定整車標配的車輛載荷標定量為23噸。計算車輛重量的方法為車輛重量等於車輛行駛的總阻力與車輛加速度的比值。根據如下公式:車輛行駛的總阻力F總=F滾動阻力+F空氣阻力+F坡度阻力+F加速阻力(具體阻力計算公式可以參考《汽車理論》)等於發動機輸出動力，依據發動機輸出動力扭矩值和車輛加速度，根據牛頓第二定律(m=F/a)計算出車輛重量。
[0036]d、車輛爬坡工況判斷:當車輛工況運行到爬坡工況時，F總阻力會大於發動機輸出動力，從而導致發動機轉速下降或者車輛速度下降，在本方法中會有一個實時的發動機轉速變化率比較，當發動機的轉速變化率大於一個標定設定值時，則可以判斷發動機處於爬坡工況。車輛行駛的總阻力的計算公式為F總=F滾動阻力+F空氣阻力+F坡度阻力+F加速阻力(具體阻力計算公式可以參考《汽車理論》)。
[0037]本發明的工作區域說明:電控特性將發動機的運行區域分為經濟運行區(NormalOperating Range) I 和非經濟運行區 2 (Extended Operating Range) 二個運行區域，此區域的劃分由客戶根據發動機萬有特性曲線(Fuel Map)自定義，經濟運行區I和非經濟運行區2以區域分界線P分隔，區域分界線P上包括各種工況的經濟區轉速臨界值，從而得到高轉速臨界值(High Engine Speed Breakpoint) A 和低轉速臨界值(Low Engine SpeedBreakpoint) B,各種工況的經濟區轉速臨界值可以根據高轉速臨界值A和低轉速臨界值B以差值算法求出。高轉速臨界值A和低轉速臨界值B也可以根據駕駛員習慣作出微調。在經濟運行區I運行，當發動機處於小油門響應時，發動機允許的最大發動機轉速為低轉速臨界值B，當發動機處於滿油門響應時，發動機允許的最大發動機轉速為高轉速臨界值A。在高功率需求的工況下，例如車輛上升陡坡，轉彎力和輪胎摩擦力變得過大時等，發動機允許在非經濟運行區2區域運行。
[0038]實施例:
[0039]在ISLe40040型發動機上使用本發動機轉速控制電控方法，該發動機的變速箱為手動變速箱，發動機主要性能參數如表1所示:
[0040]表1
【權利要求】
1.一種發動機轉速控制電控方法，其特徵在於:包括如下步驟: 步驟一:判斷車輛運行檔位:車輛運行檔位為最高檔和次高檔時，控制結束，車輛運行檔位為低檔時，轉向步驟二 ； 步驟二:判斷發動機運行區域:根據發動機的萬有特性曲線，將發動機運行區域分為經濟運行區(I)和非經濟運行區(2)，所述經濟運行區(I)和非經濟運行區(2)以區域分界線(P)分隔，所述區域分界線上(P)包括各種工況的經濟區轉速臨界值，從而得到經濟運行區的高轉速臨界值(A)和低轉速臨界值(B)，如果發動機運行在經濟運行區內，控制結束，如果發動機運行在非經濟運行區，轉向步驟三； 步驟三:根據發動機的工況將發動機轉速調整為區域分界線(P)上相應的經濟區轉速臨界值。
2.根據權利要求1所述的發動機轉速控制電控方法，其特徵在於:在步驟一之前還包括判斷車輛變速箱類型步驟: 判斷車輛變速箱類型，變速箱為自動變速箱，控制結束，變速箱為手動變速箱，轉向步驟一。
3.根據權利要求1或2所述的發動機轉速控制電控方法，其特徵在於:在所述步驟一與步驟二之間還包括判斷車輛載荷步驟: 根據計算出的車輛重量判斷車輛載荷，車輛為重載時，控制結束，車輛為輕載時，轉向步驟二，其中，根據整車標配的設定載荷，將車輛設定載荷的85%?90%設定為車輛載荷標定量，將車輛重量與車輛載荷標定量的值比較大小以判斷車輛為重載或輕載，如果車輛重量大於車輛載荷標定量,則判定車輛是重載；如果車輛重量小於車輛載荷標定量，則判定車輛是輕載。
4.根據權利要求3所述的發動機轉速控制電控方法，其特徵在於:所述車輛重量的計算方法為車輛重量等於車輛行駛的總阻力與車輛加速度的比值。
5.根據權利要求3所述的發動機轉速控制電控方法，其特徵在於:在判斷車輛載荷步驟與步驟二之間還包括判斷爬坡工況的步驟: 判斷爬坡工況:將發動機運行的轉速變化率與轉速變化率標定設定值比較，如果發動機運行的轉速變化率大於轉速變化率標定設定值，控制結束，如果發動機運行的轉速變化率標定設定值小於轉速變化率標定設定值，轉向步驟二。
【文檔編號】F02D29/02GK103573439SQ201310544145
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】陳其志, 張波濤, 鄧禮建 申請人:東風康明斯發動機有限公司