阅读说明：本技术 一种发动机怠速控制储备扭矩的方法 (Method for controlling reserved torque of engine in idling mode ) 是由 秦龙 刘磊 李京 王恺 于 2020-04-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及发动机怠速控制技术领域,公开了一种发动机怠速控制储备扭矩的方法,包括以下步骤：S1：根据发动机实际转速变化率dn<Sub>Eng</Sub>和目标怠速和实际转速差n<Sub>Diff</Sub>确定时间常数系数f；S2：根据发动机水温、风扇状态、空调离合器结合状态和传动链结合状态确定时间常数系数k；S3：根据时间常数系数f、时间常数系数k确定储备扭矩时间常数λ<Sub>Re serve</Sub>；S4：根据储备扭矩时间常数λ<Sub>Re serve</Sub>、储备扭矩初始值M<Sub>Re serve Re qInit</Sub>和扭矩变化量M<Sub>Re serve Re qInredent</Sub>确定实时储备扭矩。本年发明能够解决现有的现有技术中储备扭矩的计算方式抗干扰差,不能实时准确应对发动机各种工况变化的问题。(The invention relates to the technical field of engine idle speed control, and discloses a method for controlling reserve torque by an engine idle speed, which comprises the following steps: s1: according to the actual speed change rate dn of the engine Eng And a target idle speed and actual rotational speed difference n Diff Determining a time constant coefficient f; s2: determining a time constant coefficient k according to the water temperature of the engine, the state of the fan, the combination state of the air conditioning clutch and the combination state of the transmission chain; s3: determining a reserve torque time constant lambda according to the time constant coefficient f and the time constant coefficient k Re serve (ii) a S4: time constant lambda based on reserve torque Re serve Initial value of reserve torque M Re serve Re qInit And the amount of change in torque M Re serve Re qInredent A real-time reserve torque is determined. The method can solve the problems that the existing calculation mode of the reserve torque in the prior art is poor in anti-interference performance and cannot accurately cope with various working condition changes of the engine in real time.)

一种发动机怠速控制储备扭矩的方法

技术领域

本发明涉及发动机怠速控制技术领域，具体涉及一种发动机怠速控制储备扭矩的方法。

背景技术

怠速指空档,不加油门空转时状态。怠速过高，油耗高。怠速过低，怠速不稳或者起动困难。合适的怠速能可靠的维持发动机运转的最低转速。怠速转速波动对车内人员的舒适感，排放和油耗，以及NVH均会带来影响。而且由于发动机在生产制造过程中的加工偏差、发动机实际使用过程中的老化磨损、油品质量等原因、不同电器负载的干扰、发动机不同燃烧模式、以及发动机在不同缸燃烧不连续，都会对发动机的怠速控制造成一定的影响。

怠速中的储备扭矩影响着整车怠速控制的稳定性。在发动机转速波动时，特别是在负载干扰以及全油门会怠速时，储备扭矩用于提高怠速控制的稳定性，在出现负载干扰时，储备扭矩“释放出来”可提高怠速稳定性储备扭矩过大，储备扭矩会过大，导致燃油经济性变差；储备扭矩过小，发动机转速控制应对外界负载干扰能力差，发动机怠速转速控制效果不佳。

现有技术储备扭矩的计算考虑较为简单，并不能实时准确应对发动机各种工况的变化，包括所有电器负载、以及车辆状态，无法保证怠速的稳定性

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种发动机怠速控制储备扭矩的方法，能够解决现有的现有技术中储备扭矩的计算方式抗干扰差，不能实时准确应对发动机各种工况变化的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种发动机怠速控制储备扭矩的方法，包括以下步骤：

S1：根据发动机实际转速变化率dn_Eng和目标怠速和实际转速差n_Diff确定时间系数f；

S2：根据发动机水温、风扇状态、空调离合器结合状态和传动链结合状态确定时间常数系数k；

S3：根据时间系数f、时间常数系数k确定储备扭矩时间常数λ_Reserve；

S4：根据储备扭矩时间常数λ_Reserve、储备扭矩初始值M_{ReserveReqInit}和扭矩变化量M_{ReserveReqInredent}确定实时储备扭矩。

在上述方案的基础上，所述的S1步骤具体包括：

在催化器起燃阶段或退出起燃后在预设时间内，在满足转速波动低于第一设定转速的试验环境下，根据n_Diff和dn_Eng标定时间系数f；以及，在退出起燃阶段并延时预设时间后，转速波动低于第二设定转速的试验环境下，根据n_Diff和dn_Eng标定时间系数f

在上述方案的基础上，所述的S2步骤具体包括：

根据标定的发动机水温T_Coolant和系数k(T_Coolant)的关系表确定系数k(T_Coolant)；

当风扇激活或者空调离合器结合时，电器负载系数k₁取小于1的固定值，当风扇未激活且空调离合器未结合时，系数k₁取1；

当传动链处于连接过程或者已连接的状态时，传动链系数k₂取小于1的固定值，当传动链处于未连接状态时，传动链系数k₂取1；

且k＝min[k(T_Coolant),k₁,k₂]。

在上述方案的基础上，当风扇激活或者空调离合器结合时，电器负载系数k₁取0.5，当传动链处于连接过程或者已连接的状态时，传动链系数k₂取0.8。

在上述方案的基础上，所述的储备扭矩时间常数λ_Reserve＝f×k×k_Air×k_Reserve，

其中：k_Reserve为储备扭矩修正时间常数，k_Air为请求进气量与实际进气量的反应时间差。

在上述方案的基础上，k_Reserve取1.2，k_Air取1.1。

在上述方案的基础上，所述的S4步骤具体包括：

其中：M_ReserveReq(0)＝M_{ReserveReqInit}；M_{ReserveReqInit}＝f₀(T_Coolant)，Δt为时间周期10ms。

在上述方案的基础上，所述的扭矩变化量M_{ReserveReqInredent}根据

确定，

其中：f₁(T_Coolant)根据水温和f₁(T_Coolant)的关系表确定，f₃(dn_Eng,n_Diff)根据标定的dn_Eng、n_Diff和f₃(dn_Eng,n_Diff)的关系表确定，f(n_Eng,M_Load)根据标定的n_Eng、电气负载扭矩M_Load和f(n_Eng,M_Load)的关系表确定。

在上述方案的基础上，当水温降低时，所述的f₁(T_Coolant)的取值越大；当发动机转速变化率dn_Eng为正值或者目标转速与实际转速差n_Diff超过100rpm，f₃(dn_Eng,n_Diff)取0；当发动机转速变化率dn_Eng为负值且目标转速与实际转速差n_Diff低于100rpm时，则dn_Eng绝对值越大，f₃(dn_Eng,n_Diff)的取值越大。

在上述方案的基础上，在S1步骤之前，获取发动机的实际转速ν，根据实际转速ν确定发动机实际转速变化率dn_Eng和目标怠速和实际转速的转速差n_Diff。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在使用该发动机怠速储备扭矩控制方法时，根据水温和发动机转速等信息识别初始储备扭矩，储备扭矩根据发动机转速，以及电气负载，实时自动调整储备扭矩，使储备扭矩得到改善，避免了外部负载对怠速的干扰，提高了转速变化过程怠速控制的稳定性，在怠速波动时，将储备扭矩“释放出来”，迅速改善怠速的稳定性。并且引入了储备扭矩时间常数λ_Reserve，储备扭矩时间常数即对储备扭矩根据发动机不同工况和负载变化情况进行扭矩的滤波系数处理，时间常数越大，扭矩变化越平缓，以改善扭矩突变过大而造成发动机燃烧稳定性较差的怠速波动；时间常数越小，扭矩可变化越平顺，在识别发动机扭矩波动对怠速波动影响小的情况下，改善燃油经济性和动力性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中发动机怠速控制储备扭矩的方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围，以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1，本发明提供一种发动机怠速控制储备扭矩的方法，包括以下步骤：

S1：根据发动机实际转速变化率dn_Eng和目标怠速和实际转速差n_Diff确定时间常数系数f；

S2：根据发动机水温、风扇状态、空调离合器结合状态和传动链结合状态确定时间常数系数k；

S3：根据时间常数系数f、时间常数系数k确定储备扭矩时间常数λ_Reserve；

S4：根据储备扭矩时间常数λ_Reserve、储备扭矩初始值M_{ReserveReqInit}和扭矩变化量M_{ReserveReqInredent}确定实时储备扭矩。

在使用该发动机怠速储备扭矩控制方法时，根据水温和发动机转速等信息识别初始储备扭矩，储备扭矩根据发动机转速，以及电气负载，实时自动调整储备扭矩，使储备扭矩得到改善，避免了外部负载对怠速的干扰，提高了转速变化过程怠速控制的稳定性，在怠速波动时，将储备扭矩“释放出来”，迅速改善怠速的稳定性。并且引入了储备扭矩时间常数λ_Reserve，储备扭矩时间常数即对储备扭矩根据发动机不同工况和负载变化情况进行扭矩的滤波系数处理，时间常数越大，扭矩变化越平缓，以改善扭矩突变过大而造成发动机燃烧稳定性较差的怠速波动；时间常数越小，扭矩可变化越平顺，在识别发动机扭矩波动对怠速波动影响小的情况下，改善燃油经济性和动力性。

优选地，所述的S1步骤具体包括：

在催化器起燃阶段或退出起燃后在预设时间内，在满足转速波动低于第一设定转速的试验环境下，根据n_Diff和dn_Eng标定时间系数f；以及，在退出起燃阶段并延时预设时间后，转速波动低于第二设定转速的试验环境下，根据n_Diff和dn_Eng标定时间系数f。

在本实施例中，第一设定转速为±20r/min，第二设定转速为±15r/min。所有的标定都是基于一个总体目标，根据驾驶性主观评价要求而设定的。在催化器起燃阶段，不管水温多少，风扇情况、电器负载如何变化，以及车辆状态如何变化，怠速在催化器起燃阶段时转速波动低于±20r/min，在怠速其他阶段转速波动低于±15r/min。所以的标定都是围绕这个大的指标而试验得到的。

在本方案的其他参数标定中，也遵循着：在催化器起燃阶段或退出起燃后在预设时间内，在满足转速波动低于第一设定转速的试验环境下，以及，在退出起燃阶段并延时预设时间后，转速波动低于第二设定转速的试验环境下，标定得到其他参数表。具体根据发动机的型号参数等不同设定不同的怠速的各控制参数。在本方案中用例是三缸机，排量1.0L，暖机后怠速的目标转速为850r/min的增压直喷发动机。

在本实施例中，当在催化器起燃阶段或退出起燃后在预设时间内，本例中，预设时间为1.2s，转速差、转速变化率-时间系数的关系表为：

当退出起燃阶段并延时预设时间后，在本实施中，预设时间为1.2s，转速差、转速变化率-时间系数的关系表为：

优选地，所述的S2步骤具体包括：

发动机水温T_Coolant和系数k(T_Coolant)的关系表确定系数k(T_Coolant)。

在本实施例中，发动机水温T_Coolant和系数k(T_Coolant)的关系表为：

水温(℃)	-30	-20	-10	0	40	50	100
								k(T<sub>Coolant</sub>)	1.1	1.08	1.06	1.05	1.03	1.02	1.01

当风扇激活或者空调离合器结合时，电器负载系数k₁取小于1的固定值；风扇未激活且空调离合器未结合时，系数k₁取1。

当传动链处于连接过程或者已连接的状态时，传动链系数k₂取小于1的固定值；传动链处于未连接状态时，传动链系数k₂取1。

且k＝min[k(T_Coolant),k₁,k₂]。

优选地，当风扇激活或者空调离合器结合时，电器负载系数k₁取0.5，当传动链处于连接过程或者已连接的状态时，传动链系数k₂取0.8。

优选地，所述的储备扭矩时间常数λ_Reserve＝f×k×k_Air×k_Reserve，

其中：k_Reserve为储备扭矩修正时间常数，k_Air为请求进气量与实际进气量的反应时间差。

优选地，k_Reserve取1.2，k_Air取1.1。

优选地，所述的S4步骤具体包括：

其中：M_ReserveReq(0)＝M_{ReserveReqInit}；M_{ReserveReqInit}＝f₀(T_Coolant)，Δt为时间周期10ms。

优选地，所述的扭矩变化量M_{ReserveReqInredent}根据

确定，其中：f₁(T_Coolant)根据水温和f₁(T_Coolant)的关系表确定，f₃(dn_Eng,n_Diff)根据dn_Eng、n_Diff和f₃(dn_Eng,n_Diff)的关系表确定，f(n_Eng,M_Load)根据n_Eng、电气负载扭矩M_Load和f(n_Eng,M_Load)的关系表确定。

在本实施例中，当n＝0时，M_ReserveReq(0)＝M_{ReserveReqInit}，怠速闭环刚刚激活时，n会清零，并每次根据时间周期Δt间隔进行加1。

水温与M_{ReserveReqInit}的关系表为：

f₁(T_Coolant)：水温越低，f₁(T_Coolant)越大，水温与M_{ReserveReqInit}的关系表通过试验获得。在试验中确保不管水温多少，风扇情况、电器负载如何变化，以及车辆状态如何变化，怠速在催化器起燃阶段时转速波动低于±20r/min，在怠速其他阶段转速波动低于±15r/min。如果过低会导致怠速控制稳定性差，如果过高会导致燃油经济性过高。

水温与f₁(T_Coolant)的关系表为：

优选地，当水温降低时，所述的f₁(T_Coolant)的取值越大；当发动机转速变化率dn_Eng为正值或者目标转速与实际转速差n_Diff超过100rpm，f₃(dn_Eng,n_Diff)取0；当发动机转速变化率dn_Eng为负值且目标转速与实际转速差n_Diff低于100rpm时，则dn_Eng绝对值越大，f₃(dn_Eng,n_Diff)的取值越大。

在本实施例中，发动机转速变化率与f₃(dn_Eng,n_Diff)的关系表为：

在本实施例中，发动机转速n_Eng与电气负载扭矩M_Load的函数，具体关系表为：

优选地，在S1步骤之前，获取发动机的实际转速ν，根据实际转速ν确定发动机实际转速变化率dn_Eng和目标怠速和实际转速的转速差n_Diff。在该步骤中获取发动机的实际转速ν为后续的计算准备。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。