CN103291483B - 负载突增防熄火方法、装置和使用该装置的电控发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种负载突增防熄火方法、装置和使用该装置的电控发动机，所述方法包括：判断是否满足负载突增条件，若是则进入条件仲裁过程；通过条件仲裁过程，判断是否满足怠速提升条件，若条件满足则进入怠速提升过程；所谓的怠速提升过程，即在原怠速设定值上增加预设的偏差值，计算的设定值按照选定的方式输出；当扭矩达到预设范围且转速到达设定值时，进入怠速提升退出过程，恢复原怠速设定值。本发明方案在识别出负载突增的后，马上提升低怠速设定值，缩短了发动机计算扭矩突增的响应时间，从而克服了由于发动机负载突增导致的熄火情况的发生，且当负载减小后，发动机能够回到原有的低怠速设定值上进行运转，以降低油耗。

Description

负载突增防熄火方法、装置和使用该装置的电控发动机

技术领域

本发明涉及发动机控制领域，具体涉及一种低怠速负载突增防熄火方法、装置和使用该装置的电控发动机。

背景技术

在电控发动机的运行过程中，怠速状态占到很大比例，控制怠速状态下发动机的稳定运转是十分重要的。对于电控发动机而言，发动机的稳定运转依靠ECU(ElectronicControlUnit,发动机电子控制单元)进行控制。如果电控发动机以较低怠速进行运转时负载突增，不能及时调高怠速，则会导致电控发动机转速下降，甚至熄火。

现有电控发动机的怠速状态下的控制策略都是闭环控制，即依靠发动机实际转速与设定转速之间的偏差来计算发动机的扭矩，当负载突增时会造成发动机转速下降，ECU通过闭环控制依靠转速偏差来计算发动机输出扭矩，只有当转速偏差足够大时ECU计算的扭矩才能克服负载，但这时发动机转速太低，发动机无法足额输出ECU计算的扭矩，最终导致发动机转速持续下降，最终导致熄火。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种负载突增防熄火方法，解决了电控发动机在低怠速进行运转状态下，负载突增时容易熄火的现象。

本发明的具体的技术方案为：

一种负载突增防熄火方法，用于对装载机或翻斗车的低怠速工况下的电控发动机进行控制，包括以下过程：

条件判断过程：在电控发动机低怠速状态运行时，判断是否满足负载突增条件，如果是则进入条件仲裁过程；所述负载突增条件为扭矩增加和转速下降超过预设值；

条件仲裁过程：判断是否满足关闭条件，若否，则进入怠速提升过程；所述关闭条件为：水温过高或油门失效或起动成功后未超过预设时间；

怠速提升过程：在原怠速设定值上增加预设的偏差值，得到提升后的怠速设定值，提升后的怠速设定值按照选定的方式进行输出。

进一步地，原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值的输出方式为：不进行斜率限制、以一定的斜率限制输出或可变斜率限制输出。

进一步地，在所述怠速提升过程后还包括怠速提升退出过程：当发动机负载减小，扭矩达到预设范围且转速到达设定值时，恢复原怠速设定值进行运转。

进一步地，怠速设定值的输出方式包括：原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值时不进行斜率限制，提升后的怠速设定值减小为原怠速设定值时以一定的斜率限制输出；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时都以一定的斜率限制输出；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时以可变斜率限制输出。

一种负载突增防熄火装置，用于装载机或翻斗车的低怠速工况下的电控发动机，包括以下模块：

条件判断模块，用于判断是否满足负载突增条件，当满足负载突增条件时，启动条件仲裁模块；所述负载突增条件为扭矩增加和转速下降超过预设值；

条件仲裁模块，用于判断是否满足关闭条件，当不满足关闭条件时，启动怠速设定值计算模块；所述关闭条件为：水温过高或油门失效或起动成功后未超过预设时间；

怠速设定值计算模块，用于在原怠速设定值上增加预设的偏差值，得到提升后的怠速设定值；

怠速输出模块，用于输出怠速设定值。

进一步地，所述怠速输出模块输出怠速设定值的方式包括：原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值时不进行斜率限制，提升后的怠速设定值减小为原怠速设定值时以一定的斜率限制输出；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时都以一定的斜率限制输出；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时以可变斜率限制输出。

一种电控发动机，包括上述的负载突增防熄火装置。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下有益效果：

本发明优选实施例方案在识别出负载突增后，马上提升低怠速设定值，缩短了电控发动机计算扭矩突增的响应时间，从而克服了由于电控发动机负载突增导致的熄火情况的发生。

在本发明进一步的优选实施例中，当负载减小后，能够控制电控发动机回到原有的低怠速设定值上进行运转，以降低油耗。

附图说明

图1是本发明电控发动机低怠速负载突增防熄火方法实施例1的流程图；

图2是本发明电控发动机低怠速负载突增防熄火方法实施例2的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

负载突增防熄火方法实施例1

如图1所示的负载突增防熄火方法，用于低怠速工况下的电控发动机：当电控发动机以低怠速运行时，首先判断是否满足负载突增条件，也就是判断扭矩是否增加、转速是否下降且超过预设值，如果是再查看电控发动机是否无关闭条件，在无关闭条件的同时，则进入怠速提升过程(即在原怠速设定值上增加预设的偏差值，提升后的怠速设定值可按照选定的方式进行输出)。当负载减小、扭矩达到预设范围且转速到达设定值时，则进入退出过程，恢复原低怠速设定值。

具体实施时，在判断是否满足负载突增条件，如果没有负载突增，也就是扭矩不增加、转速不下降，或者扭矩增加程度、转速下降程度没有超过预设值，则按照原低怠速状态运行；在电控发动机运行时，如果出现关闭条件(如水温过高或油门失效等)，则按照原低怠速状态运行。

本发明中，所谓的“怠速”是指在发动机运转时，完全松开油门踏板时发动机所处的状态。怠速是克服发动机本身的运转阻力，维持发动机最小转速。

负载突增防熄火方法实施例2

如图2所示的负载突增防熄火方法，用于低怠速工况下的电动发动机，其实施步骤如下：

步骤1条件判断过程：在起动成功且超过预设时间后，判断电控发动机是否处于低怠速运转，且负载是否增加，从而引起转速下降超过预设值,扭矩上升超过预设值，如果是则进行步骤2。

成功启动的低怠速运转的电控发动机，如果负载突增(针对装载机，负载突增则是指装载大量的货物；针对翻斗车则是指装载货物的翻斗车进行转动)，则会导致发动机的转速下降，扭矩增加，若转速下降且斜率超过预设值，扭矩(由扭矩滤波器采集)上升也超过预设值，则启动条件仲裁过程。

步骤2条件仲裁过程：在无关闭条件(也称为退出条件，如水温过高、油门失效、油门有效但踩下油门踏板)时，发动机启动怠速提升过程。

本发明中，所谓的“关闭条件”是指发动机在运转的过程中，处于非正常运转的工作状况，发动机则出于自我保护的原因，使发动机进行低怠速运转。所谓的关闭条件有：水温过高和油门失效等。例如，当发动机检测到工作温度过高(一般为80℃至90℃)，发动机即使满足步骤1中的低怠速条件下负载突增，导致转速下降和扭矩上升的条件，也不会启动条件仲裁过程，此时，按照发动机原怠速设定值进行运转。

可选择地，还包括判断是否满足进入条件的过程，上述进入条件包括：使用该发动机的车辆处于刹车状态、空调开启状态、低速运行状态、发动机处于离合状态、发动机启动成功超过一定时间等。

步骤3怠速提升过程：根据修正算法将低怠速设定值提升一个合适的正偏差值。

由于负载的变化引起***动态特性变化，通过测量关心的变量，与期望值相比较，根据修正算法，对发动机的转速、扭矩和喷油量等各项参数进行测量、比较和执行，从而纠正调节控制***的响应。

本发明中利用PID控制和PI控制来实施修正算法。所谓的PID控制，是指比例-积分-微分控制；所谓的PI控制，是指比例积分控制，P为比例控制，输出与输入误差信号成比例关系，I为积分控制，积分器对误差进行累计用于消除稳态误差。

通过修正算法，可计算出负载突增后，发动机怠速应该提升的正偏差。

步骤4怠速提升退出过程：当出现关闭条件(如水温过高、油门失效或者油门有效但踩下油门踏板)或发动机达到设定的转速且扭矩达到预设范围后，则恢复原怠速设定值进行输出。

在怠速提升过程前，出现的关闭条件，同步骤2中的情况，此时，不进行怠速提升过程，按照发动机原怠速设定值进行运转；若在怠速提升过程后，出现关闭条件，则进入怠速提升退出过程，发动机恢复原怠速设定值进行输出。

当发动机达到设定的转速且扭矩达到预设范围后，发动机回到原低怠速条件运作，从而可以节约燃料。

步骤5怠速输出过程：为了使怠速设定值的升高或下降经过一个时间段，从而不会给发动机带来损坏，怠速设定值按照以下三种输出方式的一种进行输出：a.原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值时不进行斜率限制，提升后的怠速设定值减小为原怠速设定值时以一定的斜率限制输出(图中4.1)；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时都以一定的斜率限制输出(图中4.2)；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时以可变斜率限制输出(图中4.3)。

可选择地，可以不进行所述的怠速提升退出过程，也就是原怠速设定值经过怠速提升过程后，计算出了提升后的怠速设定值，在由原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值的过程中，怠速的输出方式则为：a.不进行斜率限制；b.一定的斜率限制输出；c.可变斜率限制输出。

可选择地，如果在怠速提升过程中，扭矩和转速没有达到设定值，则继续进行怠速提升过程，直至达到设定值为止。

所述防熄火方法，可以使无负荷的发动机可以在低怠速下进行运作；在负载突增时又可以及时的调高发动机怠速，使发动机不会因为负载突增，引起转速下降，直至熄火；当发动机达到设定的转速和扭矩后，发动机回到原低怠速条件运作，从而达到节能效果。

负载突增防熄火装置实施例

一种负载突增防熄火装置，用于低怠速工况下的电控发动机，包括以下模块：条件判断模块，用于判断是否满足负载突增条件，并可启动条件仲裁模块；条件仲裁模块，用于判断是否满足怠速提升条件，并可启动怠速设定值计算模块；怠速设定值计算模块，用于计算需要提升的怠速数值；怠速输出模块，用于输出怠速设定值。

本装置的工作过程为：首先，通过条件判断模块用于判断是否满足负载突增条件，如果满足则启动条件仲裁模块，通过条件仲裁模块，判断是否满足怠速提升条件，如果是再查看发动机是否无关闭条件，在无关闭条件的同时，启动怠速设定值计算模块，通过怠速设定值计算模块计算出需要提升的怠速设定值，即在原怠速设定值上增加预设的偏差值，所述提升的怠速设定值通过怠速输出模块输出。当负载减小、扭矩达到预设范围且转速到达设定值时，则进入退出过程，恢复原低怠速设定值进行运转。

其中，所述怠速设定值计算模块可以利用修正算法计算需要增加的正偏差，提升后的怠速设定值可按照选定的方式进行输出。本发明中利用PID控制和PI控制来实施修正算法。

具体实施时，由怠速输出模块输出的怠速设定值包括原怠速设定值和提升后的怠速设定值：当没有满足负载突增或没有满足怠速提升条件时，则输出原怠速设定值；当满足负载突增和怠速提升条件时，则输出提升后的怠速设定值。所述怠速输出模块输出怠速设定值的方式包括：原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值时不进行斜率限制，提升后的怠速设定值减小为原怠速设定值时以一定的斜率限制输出；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时都以一定的斜率限制输出；原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时以可变斜率限制输出。

需要说明的是，本装置可以与电子控制单元(ElectronicControlUnit，简称ECU)配合使用，或者为ECU单元的一部分。

电控发动机实施例

一种电控发动机，包括所述负载突增防熄火装置。当电控发动机在以低怠速运行时，判断是否满足负载突增条件，也就是判断扭矩是否增加、转速是否下降且超过预设值，如果是再查看发动机是否无关闭条件，在无关闭条件的同时，则进入怠速提升过程(即在原怠速设定值上增加预设的偏差值，所述怠速设定值计算模块利用修正算法计算需要增加的正偏差，提升后的怠速设定值可按照选定的方式进行输出)。当负载减小、扭矩达到预设范围且转速到达设定值时，则进入退出过程，恢复原低怠速设定值。

下面以潍柴动力7L机为例，进一步说明本发明方案的工作过程：先判断发动机是否起动，只有在起动成功且超过2s时，发动机处于低怠速，由于负载增加，使转速下降超过20转/分，扭矩上升超过50牛米，且无关闭条件，则发动机根据修正算法将发动机怠速设定值抬升一个正的偏差值，本机型的原怠速设定值700转/分，提升后的值为1200转/分，然而，根据不同的机型，原怠速设定值和提升后的值可根据工作条件进行设定，怠速设定值按照选定的三种输出方式的一种进行输出。

可选择地，当出现关闭条件后，按照原怠速设定值进行输出；

可选择地，在怠速提升条件满足时，发动机启动超过1至10秒之间的任意时间后，才有可能进入怠速提升状态；

可选择地，转速下降设定值的区间可以设为10至50转/分之间的任意值,扭矩上升设定值的区间可以设为30-100牛米之间的任意值。

需要说明的是，其他机型的发动机也可以参照本实施例中的设定值进行工作。例如，当发动机启动超过1至10秒之间的任意时间后，才有可能进入怠速提升状态；转速下降设定值的区间可以设为10至50转/分之间的任意值,扭矩上升设定值的区间可以设为30-100牛米之间的任意值。

在本发明负载突增防熄火装置运用到其他机型时，怠速提升条件、原怠速设定值、提升后的怠速设定值值、转速设定值和扭矩设定值等可根据不同机型进行具体设定。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用+范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种负载突增防熄火方法，用于对装载机或翻斗车的低怠速工况下的电控发动机进行控制，其特征在于，包括以下过程：

条件判断过程：在发动机低怠速状态运行时，判断是否满足负载突增条件，如果是则进入条件仲裁过程；所述负载突增条件为扭矩增加和转速下降超过预设值；

条件仲裁过程：判断是否满足关闭条件，若否，则进入怠速提升过程；所述关闭条件为：水温过高或油门失效或起动成功后未超过预设时间；

怠速提升过程：在原怠速设定值上增加预设的偏差值，得到提升后的怠速设定值，提升后的怠速设定值按照选定的方式进行输出。

2.如权利要求1所述的负载突增防熄火方法，其特征在于，原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值的输出方式为：不进行斜率限制、以一定的斜率限制输出或可变斜率限制输出。

3.如权利要求1所述的负载突增防熄火方法，其特征在于，在所述怠速提升过程后还包括怠速提升退出过程：当发动机负载减小，扭矩达到预设范围且转速到达设定值时，恢复原怠速设定值进行运转。

4.如权利要求3所述的负载突增防熄火方法，其特征在于，怠速设定值的输出方式包括：

原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值时不进行斜率限制，提升后的怠速设定值减小为原怠速设定值时以一定的斜率限制输出；

原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时都以一定的斜率限制输出；

原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时以可变斜率限制输出。

5.一种负载突增防熄火装置，用于装载机或翻斗车的低怠速工况下的电控发动机，其特征在于，包括以下模块：

条件判断模块，用于判断是否满足负载突增条件，当满足负载突增条件时，启动条件仲裁模块；所述负载突增条件为扭矩增加和转速下降超过预设值；

条件仲裁模块，用于判断是否满足关闭条件，当不满足关闭条件时，启动怠速设定值计算模块；所述关闭条件为：水温过高或油门失效或起动成功后未超过预设时间；

怠速设定值计算模块，用于在原怠速设定值上增加预设的偏差值，得到提升后的怠速设定值；

怠速输出模块，用于输出怠速设定值。

6.如权利要求5所述的负载突增防熄火装置，其特征在于，所述怠速输出模块输出怠速设定值的方式包括：

原怠速设定值增加为提升后的怠速设定值时不进行斜率限制，提升后的怠速设定值减小为原怠速设定值时以一定的斜率限制输出；

原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时都以一定的斜率限制输出；

原怠速设定值和提升后的怠速设定值在增加和减小时以可变斜率限制输出。

7.一种电控发动机，其特征在于，包括权利要求5或6所述的负载突增防熄火装置。