CN103573439B - 发动机转速控制电控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机转速控制电控方法，包括如下步骤：判断车辆运行档位：车辆运行档位为最高档和次高档时，控制结束，车辆运行档位为低档时；判断发动机运行区域：根据发动机的万有特性曲线，将发动机运行区域分为经济运行区和非经济运行区，经济运行区和非经济运行区以区域分界线分隔，区域分界线上包括各种工况的经济区转速临界值，从而得到经济运行区的高转速临界值和低转速临界值，如果发动机运行在经济运行区内，控制结束，如果发动机运行在非经济运行区；根据发动机的工况将发动机转速调整为区域分界线上相应的经济区转速临界值。本发明通过限制发动机在低速轻载状况下的转速，从而提高整车的燃油经济性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机控制领域，具体地指一种发动机转速控制电控方法。
背景技术
随着国家法规对车用柴油发动机排放要求越来越严，排放升级带来的发动机使用成本的上升，使得油耗问题是柴油汽车用户特别关注的话题，提升车辆燃油经济性一直是发动机研发制造行业的重要课题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种提升车辆燃油经济性的发动机转速控制电控方法。
为实现上述目的，本发明所设计的发动机转速控制电控方法，其特殊之处在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：判断车辆运行档位：车辆运行档位为最高档和次高档时，控制结束，车辆运行档位为低档时，转向步骤二；
步骤二：判断发动机运行区域：根据发动机的万有特性曲线（FuelMap），将发动机运行区域分为经济运行区和非经济运行区，所述经济运行区和非经济运行区以区域分界线分隔，所述区域分界线上包括各种工况的经济区转速临界值，从而得到经济运行区的高转速临界值和低转速临界值，如果发动机运行在经济运行区内，控制结束，如果发动机运行在非经济运行区，转向步骤三；
步骤三：根据发动机的工况将发动机转速调整为区域分界线上相应的经济区转速临界值。
进一步地，在步骤一之前还包括判断车辆变速箱类型步骤：判断车辆变速箱类型，变速箱为自动变速箱，控制结束，变速箱为手动变速箱，转向步骤一。车辆的变速箱为自动变速箱则不适用于本发明的发动机转速控制电控方法。
更进一步地，在步骤一与步骤二之间还包括判断车辆载荷步骤：根据计算出的车辆重量判断车辆载荷，车辆为重载时，控制结束，车辆为轻载时，转向步骤二。车辆为重载时，需要好的低速动力性能，发动机运行在低速档时如果转速过低将影响车辆行驶，不适用于本发明的发动机转速控制电控方法。
更进一步地，所述计算车辆重量的方法为车辆重量等于车辆行驶的总阻力与车辆加速度的比值。根据如下公式：车辆行驶的总阻力F总=F滚动阻力+F空气阻力+F坡度阻力+F加速阻力（具体阻力计算公式可以参考《汽车理论》）等于发动机输出动力，依据发动机输出动力扭矩值和车辆加速度，根据牛顿第二定律（m=F/a）计算出车辆重量。
更进一步地，在判断车辆载荷步骤与步骤二之间还包括判断爬坡工况的步骤：判断爬坡工况，将发动机运行的转速变化率与转速变化率标定设定值比较，如果发动机运行的转速变化率大于转速变化率标定设定值，控制结束，如果发动机运行的转速变化率标定设定值小于转速变化率标定设定值，转向步骤二。车辆行驶的总阻力F总=F滚动阻力+F空气阻力+F坡度阻力+F加速阻力（具体阻力计算公式可以参考《汽车理论》）等于发动机输出动力，当车辆工况运行到爬坡工况时，F总阻力会大于发动机输出动力，从而导致发动机转速下降或者车辆速度下降，在本方法中会有一个实时的发动机转速变化率比较，当发动机的转速变化率大于一个标定设定值时，则可以判断发动机处于爬坡工况。当车辆爬坡时，也需要好的低速动力性能，发动机扭矩加大，如果发动机转速过低将影响车辆行驶，不适用于本发明的发动机转速控制电控方法。
本发明的工作原理：在车速较低时，风阻和道路阻力都比较低，此时发动机工作在较低转速下，也能获得较好的动力性。基于这样的考虑，该特性方法限制低档位时的发动机转速，尽量减少发动机在高速非经济区的运行时间，从而间接改善油耗。
本发明所设计的发动机转速控制电控方法，通过限制车辆在低档位轻载时的发动机转速，使发动机尽量运行在经济区转速内，从而提高整车的燃油经济性。
附图说明
图1为本发明一种发动机转速控制电控方法的原理图；
图2为实验发动机的万有特性曲线图（FuelMap）；
图中：经济区1，非经济区2，最高经济区转速临界值A，最低经济区转速临界值B，区域分界线P。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种发动机转速控制电控方法，包括如下步骤：
判断车辆变速箱类型，变速箱为自动变速箱，控制结束，变速箱为手动变速箱，转向步骤一。
步骤一：判断车辆运行档位，车辆运行档位为最高档和次高档时，控制结束，车辆运行档位为低档时，判断车辆载荷以及车辆爬坡工况；
1.1：判断车辆载荷的步骤：根据计算出的车辆重量判断车辆载荷，车辆为重载时，控制结束，车辆为轻载时，转向下一步。
1.2：判断爬坡工况的步骤：判断爬坡工况，将发动机运行的转速变化率与转速变化率标定设定值比较，如果发动机运行的转速变化率大于转速变化率标定设定值，控制结束，如果发动机运行的转速变化率标定设定值小于转速变化率标定设定值，转步骤二。
步骤二：判断发动机运行区域：根据发动机的万有特性曲线（FuelMap），将发动机运行区域分为经济运行区1和非经济运行区2，经济运行区1和非经济运行区2以区域分界线P分隔，区域分界线P上包括各种工况的经济区转速临界值，从而得到经济运行区的高转速临界值A和低转速临界值B，如果发动机运行在经济运行区1内，控制结束，如果发动机运行在非经济运行区2，转向步骤三；
步骤三：根据发动机的工况将发动机转速调整为区域分界线P上相应的经济区转速临界值。
本发明的工作原理为：发动机转速控制电控方法根据特性功能判断限制发动机转速以提高燃油经济性。发动机转速控制电控方法特性控制的先决条件为车辆变速箱为手动变速箱、车辆运行档位为低档位、轻载（车辆重载和上坡时除外），判断方法如下：
a、变速箱类型判断：电控模块（ECM）通过车辆传动系统设置判断车辆变速箱是否为手动变速箱；
b、档位判断：电控模块（ECM）通过发动机转速、车速和传动系参数可以计算出变速箱的传动比，计算过程如下：
传动比计算公式：车速（km/hr）=车速传感器脉冲数（cnt/sec）*3600（sec/hr）/后桥速比/轮胎尺寸（revs/km）/尾轴齿数（cnt/rev）
依据当前车速和发动机转速就可以计算出后桥速比：其中车速传感器脉冲数与发动机转速有关、轮胎尺寸和尾轴齿数都是车型匹配后的固定参数
次高档和最高档档位判断设置：
ECM通过发动机转速，车速和传动系参数可以计算出变速箱的实际传动比，如果：
变速箱的实际传动比>次高档档位设定值，则ECM认为变速箱处于低档状态。
次高档档位设定值>变速箱的实际传动比>最高档位设定值，则ECM认为变速箱处于次高档状态。
变速箱的实际传动比>最高档位设定值，则ECM认为变速箱处于最高档状态。
c、车辆载荷判断：根据整车标配的设定载荷大小判断车辆为重载或轻载，根据整车标配的设定载荷，将车辆设定载荷的85%～90%设定为车辆载荷标定量，将车辆重量与车辆载荷标定量的值比较大小以判断车辆为重载或轻载，如果车辆重量大于车辆载荷标定量，则判定车辆是重载；如果车辆重量小于车辆载荷标定量，则判定车辆是轻载。例如，匹配车型标准载荷为25吨，则可以在标定中设定整车标配的车辆载荷标定量为23吨。计算车辆重量的方法为车辆重量等于车辆行驶的总阻力与车辆加速度的比值。根据如下公式：车辆行驶的总阻力F总=F滚动阻力+F空气阻力+F坡度阻力+F加速阻力（具体阻力计算公式可以参考《汽车理论》）等于发动机输出动力，依据发动机输出动力扭矩值和车辆加速度，根据牛顿第二定律（m=F/a）计算出车辆重量。
d、车辆爬坡工况判断：当车辆工况运行到爬坡工况时，F总阻力会大于发动机输出动力，从而导致发动机转速下降或者车辆速度下降，在本方法中会有一个实时的发动机转速变化率比较，当发动机的转速变化率大于一个标定设定值时，则可以判断发动机处于爬坡工况。车辆行驶的总阻力的计算公式为F总=F滚动阻力+F空气阻力+F坡度阻力+F加速阻力（具体阻力计算公式可以参考《汽车理论》）。
本发明的工作区域说明：电控特性将发动机的运行区域分为经济运行区（NormalOperatingRange）1和非经济运行区2（ExtendedOperatingRange）二个运行区域，此区域的划分由客户根据发动机万有特性曲线（FuelMap）自定义，经济运行区1和非经济运行区2以区域分界线P分隔，区域分界线P上包括各种工况的经济区转速临界值，从而得到高转速临界值（HighEngineSpeedBreakpoint）A和低转速临界值（LowEngineSpeedBreakpoint）B，各种工况的经济区转速临界值可以根据高转速临界值A和低转速临界值B以差值算法求出。高转速临界值A和低转速临界值B也可以根据驾驶员习惯作出微调。在经济运行区1运行，当发动机处于小油门响应时，发动机允许的最大发动机转速为低转速临界值B，当发动机处于满油门响应时，发动机允许的最大发动机转速为高转速临界值A。在高功率需求的工况下，例如车辆上升陡坡，转弯力和轮胎摩擦力变得过大时等，发动机允许在非经济运行区2区域运行。
实施例：
在ISLe40040型发动机上使用本发动机转速控制电控方法，该发动机的变速箱为手动变速箱，发动机主要性能参数如表1所示：
表1
如图1和图2所示的发动机万有特性曲线（FuelMap），根据客户要求设置经济运行区1与非经济运行区2，两者由区域分界线P分隔，以此得到高转速临界值A为2000，低转速临界值B为1600，该车设定整车标配的设定载荷为23T，实验时未带挂车，轻载运行。对未启用LBSC和启用LBSC进行了油耗对比试验，实验结果如表2所示：
表2
如上表的实验结果所示，使用本发明后降低了2.28%的燃油消耗。
Claims (3)
1.一种发动机转速控制电控方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：判断车辆运行档位：车辆运行档位为最高档和次高档时，控制结束，车辆运行档位为低档时，转向步骤二；
步骤二：判断发动机运行区域：根据发动机的万有特性曲线，将发动机运行区域分为经济运行区(1)和非经济运行区(2)，所述经济运行区(1)和非经济运行区(2)以区域分界线(P)分隔，所述区域分界线上(P)包括各种工况的经济区转速临界值，从而得到经济运行区的高转速临界值(A)和低转速临界值(B)，如果发动机运行在经济运行区内，控制结束，如果发动机运行在非经济运行区，转向步骤三；
步骤三：根据发动机的工况将发动机转速调整为区域分界线(P)上相应的经济区转速临界值；
在步骤一之前还包括判断车辆变速箱类型步骤：
判断车辆变速箱类型，变速箱为自动变速箱，控制结束，变速箱为手动变速箱，转向步骤一；
在所述步骤一与步骤二之间还包括判断车辆载荷步骤：
根据计算出的车辆重量判断车辆载荷，车辆为重载时，控制结束，车辆为轻载时，转向步骤二，其中，根据整车标配的设定载荷，将车辆设定载荷的85％～90％设定为车辆载荷标定量，将车辆重量与车辆载荷标定量的值比较大小以判断车辆为重载或轻载，如果车辆重量大于车辆载荷标定量，则判定车辆是重载；如果车辆重量小于车辆载荷标定量，则判定车辆是轻载。
2.根据权利要求1所述的发动机转速控制电控方法，其特征在于：所述车辆重量的计算方法为车辆重量等于车辆行驶的总阻力与车辆加速度的比值。
3.根据权利要求1所述的发动机转速控制电控方法，其特征在于：在判断车辆载荷步骤与步骤二之间还包括判断爬坡工况的步骤：
判断爬坡工况：将发动机运行的转速变化率与转速变化率标定设定值比较，如果发动机运行的转速变化率大于转速变化率标定设定值，控制结束，如果发动机运行的转速变化率小于转速变化率标定设定值，转向步骤二。
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