專利名稱：一種混合動力車用增壓發動機慣性力矩瞬態控制方法
技術領域：
本發明屬于現代交通技術領域，涉及到一種發動機控制方法，特別是ー種混合動力車用增壓發動機慣性カ矩瞬態控制方法。
背景技術：
節能和環保是當今汽車エ業發展的兩大主題。混合動カ汽車被認為是本世紀解決汽車面臨能源危機和環境污染問題的有效途徑之一。現有的混合動カ車用發動機控制方法在穩態時能夠獲得較好的燃油經濟性和排放性，但在瞬態時發動機的燃油經濟性和排放性較差。發動機慣性カ矩為發動機的轉動慣量與發動機角加速度的乘積，控制節氣門開度變化率和瞬態噴油量可以減小發動機的慣性カ矩。在瞬態下，發動機慣性カ矩的存在會導致 發動機進氣量増加緩慢，由于噴油量的増加，空燃比將減小，這將使得油耗增加、排放惡化，而且慣性力矩越大，這種影響越顯著。減小發動機的慣性カ矩可以降低瞬態時發動機的燃油消耗和排放。
發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計ー種能使發動機瞬態過程燃油經濟性和排放性達到雙優的混合動カ車用增壓發動機慣性カ矩瞬態控制方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下ー種混合動カ車用增壓發動機慣性カ矩瞬態控制方法，包括以下步驟A、獲得發動機節氣門開度變化率-排放特性圖Al、控制發動機節氣門以20% /s的變化率從O %節氣門開度變化到100%節氣門開度，由排氣污染物測試裝置按照采樣時間間隔測出一系列排放物的值，并對其求平均值，作為節氣門開度變化率為20% /s時的排放物值；A2、以5% /s的變化率間隔遞增，控制發動機節氣門分別以25% /s、30% /S、···、100% /s的變化率從O %節氣門開度變化到100%節氣門開度，由排氣污染物測試裝置按照采樣時間間隔測出一系列排放物的值，并對其求平均值，作為節氣門開度變化率為25% /s、30%/s、…、100%/s時的排放物值；A3、以節氣門開度變化率為橫坐標，排放物值為縱坐標，采用線性內插法獲得發動機節氣門開度變化率-排放特性圖；B、確定最佳的節氣門開度變化率α在步驟A獲得的發動機節氣門開度變化率-排放特性圖基礎上，對每ー節氣門開度變化率上的排放物進行加權求和得到加權求和值J，比較各個節氣門開度變化率上的排放物加權求和值J，選取最小的加權求和值J所對應的節氣門開度變化率為最佳的節氣門開度變化率α ;所述的加權求和值J按汽油機或柴油機進行計算，如果是汽油機則按步驟BI進行計算，如果是柴油機則按步驟Β2進行計算BI、對于汽油機排放物主要有一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物Ν0Χ，其加權求和值J的計算公式如下
J= ω jCOj+ ω 2HCj+ ω 3N0xi (I)式中，ω2、ω3分別為ー氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx的權系數，且ωι+ω2+ω3 = I HCi, NOxi分別為ー氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx在節氣門開度變化率為i時的排放值，i = 20% /s,25% /s,30% /s、…、100% /s ;轉步驟C ;B2、對于柴油機排放物主要有一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM，其加權求和值J的計算公式如下J = β !COi+ β 2HCi+ β 3N0xi+ β 4PMi (2)式中，βρ β2、β3、β4分別為ー氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM的權系數，且β !+^2+^3+^4= I !COi, HC^NOxi, PMi分別為ー氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM在節氣門開度變化率為i時的排放值，i = 20% /s,25% /s,30%/s、…、100% /s ；C、獲得實際進入發動機氣缸的空氣流量WeCl、控制發動機節氣門以步驟B確定的最佳節氣門開度變化率α從0%節氣門開度變化到100%節氣門開度，由安裝在中冷器后的壓カ傳感器測出進氣歧管壓カ值Pa，由安裝在中冷器后的溫度傳感器測出進氣歧管內氣體溫度Τ，由安裝在增壓器前的空氣流量傳感器測出通過增壓器的空氣質量流量Wtl ；C2、根據以下公式計算出實際進入發動機氣缸的空氣流量We，公式如下
と進 ^ I TJzr TJzr
^(3)
Kir .1式中，？34為進氣歧管壓カ值，単位為kpa，V1為增壓器出口至發動機氣門間總體積，單位為m3，Rair為空氣的氣體常數，單位為JAkg · K)，T為進氣歧管內氣體溫度，單位為K，W0為通過增壓器的空氣質量流量，單位為kg/s ；D、確定實際噴油量Q由步驟C獲得的實際進入發動機氣缸的空氣流量We，根據理論空燃比確定發動機的噴油量Qtl;空燃比為可燃混合氣中空氣質量與燃油質量之比，即
A 空氣量 W
—=(4)
F燃料量a⑷式中，Qtl為根據理論空燃比得到的噴油量，單位為kg/s，汽油機理論空燃比A/F =14. 7，柴油機理論空燃比A/F = 14. 3 ；實際噴油量由下式確定Q = O. 2 · Q0 (5)式中，Q為需要確定的實際噴油量，單位為kg/s ；瞬態下，當駕駛員急踩加速踏板時，控制節氣門以最佳的節氣門開度變化率α到達預定的節氣門開度，控制噴油器以噴油量Q噴射燃油，完成混合動カ車用增壓發動機慣性カ矩瞬態控制；控制過程中發動機損失的轉矩由混合動カ車上的電動機來彌補。本發明的效果和益處是
本發明設計ー種混合動カ車用增壓發動機慣性カ矩瞬態控制方法，通過發動機節氣門開度變化率-排放特性圖，選取的最佳節氣門開度變化率α和根據實際進入發動機氣缸的空氣流量I，確定的瞬態噴油量，來控制發動機慣性カ矩，使發動機在瞬態過程中具有良好的燃油經濟性和排放性。雖然是在犧牲一部分發動機動カ性的條件下獲得的，但由于混合動カ汽車的特殊結構-發動機和電動機并存，損失的動カ性可以由混合動カ車上的電動機來彌補，對整車來說動カ性并沒有損失，這樣既保證了動力性要求，又實現了燃油經濟性和排放性雙優的目標。
本發明共有附圖2張，其中圖I是本發明的流程圖；圖2是本發明的排氣污染物測試裝置結構示意圖。圖中1、發動機；2、壓カ傳感器；3、節氣門；4、中冷器；5、增壓器；6、空氣流量傳感器；7、溫度傳感器；8、聯軸器；9、測功機控制器；10、測功機；11、排氣管；12、顆粒物測試儀探頭；13、顆粒物測試儀；14、CO分析儀；15、CO分析儀探頭；16、N0x/HC分析儀；17、NOx/HC分析儀探頭。
具體實施例方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。圖2為本發明的排氣污染物測試裝置結構示意圖，進氣系統中裝有空氣流量傳感器6、增壓器5、中冷器4、溫度傳感器7、壓カ傳感器2 ;排氣管11中分別裝有N0x/HC分析儀探頭17、CO分析儀探頭15、顆粒物測試儀探頭12 ;發動機I與測功機10之間用聯軸器8機械連接，測功機10與測功機控制器9之間用電線連接。本實施例以增壓柴油機為例，如圖I所示，ー種混合動カ車用增壓發動機I慣性カ矩瞬態控制方法，詳細步驟如下A、獲得發動機節氣門3開度變化率-排放特性圖Al、控制發動機I的節氣門3以20% /s的變化率從O %節氣門3開度變化到100%節氣門3開度，分別由N0x/HC分析儀16、CO分析儀14、顆粒物測試儀13按照采樣時間間隔，測出一系列排放物一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM的值，并對上述每種排放物求平均值，作為節氣門3開度變化率為20% /s時的各種排放物值。A2、以5% /s的變化率間隔遞增，控制發動機I的節氣門3分別以25% /s,30%/s、…、100% /s的變化率從0%節氣門3開度變化到100%節氣門3開度，分別由N0x/HC分析儀16、C0分析儀14、顆粒物測試儀13按照采樣時間間隔，測出一系列排放物一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM的值，并對上述每種排放物求平均值，作為節氣門3開度變化率為25% /s,30% /s、…、100% /s時的各種排放物值。A3、以節氣門3開度變化率為橫坐標，各種排放物值為縱坐標，采用線性內插法獲得發動機節氣門3開度變化率-排放特性圖，具體過程如下對任意一種排放物，假設相鄰兩個點的坐標為(X1，Y1)、(Χ2，Υ2)，則這兩個點之間的直線為
權利要求
1. 一種混合動力車用增壓發動機慣性力矩瞬態控制方法，其特征在于包括以下步驟 A、獲得發動機節氣門(3)開度變化率-排放特性圖 Al、控制發動機節氣門(3)以20% /s的變化率從0%節氣門(3)開度變化到100%節氣門(3)開度，由排氣污染物測試裝置按照采樣時間間隔測出一系列排放物的值，并對其求平均值，作為節氣門(3)開度變化率為20% /s時的排放物值； A2、以5% /s的變化率間隔遞增，控制發動機節氣門(3)分別以25% /s,30% /s、…、100% /s的變化率從0%節氣門(3)開度變化到100%節氣門(3)開度，由排氣污染物測試 裝置按照采樣時間間隔測出一系列排放物的值，并對其求平均值，作為節氣門(3)開度變化率為25% /s,30% /s、->100% /s時的排放物值； A3、以節氣門(3)開度變化率為橫坐標，排放物值為縱坐標，采用線性內插法獲得發動機節氣門(3)開度變化率-排放特性圖； B、確定最佳的節氣門(3)開度變化率a 在步驟A獲得的發動機節氣門(3)開度變化率-排放特性圖基礎上，對每一節氣門(3)開度變化率上的排放物進行加權求和得到加權求和值J，比較各個節氣門(3)開度變化率上的排放物加權求和值J，選取最小的加權求和值J所對應的節氣門(3)開度變化率為最佳的節氣門(3)開度變化率a ;所述的加權求和值J按汽油機或柴油機進行計算，如果是汽油機則按步驟BI進行計算，如果是柴油機則按步驟B2進行計算 BI、對于汽油機排放物主要有一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx，其加權求和值J的計算公式如下J= w jCOj+ w 2HCj+ w 3N0xi (I) 式中，Op o2、CO3分別為一氧化碳CO、碳氫化合物He、氮氧化物NOx的權系數，且(^+COfCO3 = I JCOi, HCi, NOxi分別為一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx在節氣門(3)開度變化率為i時的排放值，i = 20% /s,25% /s,30% /s、->100% /s ;轉步驟C ; B2、對于柴油機排放物主要有一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM，其加權求和值J的計算公式如下J = ^ !COi+ ^ 2HCi+ ^ 3N0xi+ ^ 4PMi (2) 式中，分別為一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM的權系數，且￠!+^2+^3+^4=1 ; COi、HCi、NOxi、PMi分別為一氧化碳CO、碳氫化合物HC、氮氧化物NOx、顆粒物PM在節氣門(3)開度變化率為i時的排放值，i = 20% /s,25% /s,30%/s、…、100% /s ； C、獲得實際進入發動機(I)氣缸的空氣流量We Cl、控制發動機節氣門(3)以步驟B確定的最佳節氣門(3)開度變化率a從0%節氣門⑶開度變化到100%節氣門(3)開度，由安裝在中冷器⑷后的壓力傳感器⑵測出進氣歧管壓力值Ptt，由安裝在中冷器(4)后的溫度傳感器(7)測出進氣歧管內氣體溫度T，由安裝在增壓器(5)前的空氣流量傳感器(6)測出通過增壓器(5)的空氣質量流量Wtl ； C2、根據以下公式計算出實際進入發動機(I)氣缸的空氣流量I，公式如下
全文摘要
本發明公開了一種混合動力車用增壓發動機慣性力矩瞬態控制方法，包括以下步驟獲得發動機節氣門開度變化率-排放特性圖；確定最佳的節氣門開度變化率α；獲得實際進入發動機氣缸的空氣流量We；確定實際噴油量Q。本發明通過發動機節氣門開度變化率-排放特性圖，選取的最佳節氣門開度變化率α和根據實際進入發動機氣缸的空氣流量We，確定的瞬態噴油量，來控制發動機慣性力矩，使發動機在瞬態過程中具有良好的燃油經濟性和排放性。雖然犧牲了一部分發動機動力性，但由于混合動力汽車的特殊結構，損失的動力性可以由混合動力車上的電動機來彌補，對整車來說動力性并沒有損失，這樣既保證了動力性要求，又實現了燃油經濟性和排放性雙優的目標。
文檔編號F02D41/38GK102635455SQ20121011850
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者化玉偉, 呂仁志, 周雅夫, 李琳輝, 王東升, 連靜, 韓虎 申請人:大連理工大學