專利名稱：一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車試驗控制領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法。
背景技術(shù)：
GB17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點燃式與汽車排氣污染物排放限值及測量方法中規(guī)定了發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗(ETC試驗)。ETC試驗包含了 1800個逐秒變換工況的試驗循環(huán)。目前較為普遍的發(fā)動機測功機是電渦流測功機，但由于其響應(yīng)慢，且無法反拖發(fā)動機，因而無法滿足ETC試驗的要求。當(dāng)前交流電力測功機結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)是唯一能滿足 ETC試驗要求的測功機裝置，如圖I所示，滿足ETC試驗的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括交流電力測功機、變頻器、發(fā)動機、油門執(zhí)行器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。其中變頻器對交流電力測功機做轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制；油門執(zhí)行器控制發(fā)動機油門大小、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)負責(zé)試驗系統(tǒng)主要控制。目前ETC試驗工況控制主要采用如下方法，即變頻器對交流電力測功機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，油門執(zhí)行器調(diào)節(jié)油門來控制扭矩，采用PID調(diào)節(jié)油門大小來控制扭矩到目標(biāo)值。由于不同的發(fā)動機油門特性和發(fā)動機響應(yīng)特性存在差異，不同發(fā)動機進行ETC試驗前需要根據(jù)工程經(jīng)驗調(diào)試以獲取一組符合該發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗的PID參數(shù)。因此該方法對試驗人員能力要求較高。同時采用PID調(diào)節(jié)來控制扭矩會存在相對較大差異，ETC試驗重復(fù)性難以保證，特別是響應(yīng)較差的發(fā)動機，這種方法控制效果不理想，常會出現(xiàn)ETC試驗循環(huán)無效的情況。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述控制方法的不足，本發(fā)明提供了一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法。它提高了控制速度和控制準確度，對不同檔次發(fā)動機ETC試驗都具有理想的控制效
果，真實可靠。本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案克服現(xiàn)有方法的不足一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法，包括如下步驟
O在發(fā)動機最小瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速V1和最大瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速Vn范圍內(nèi)，選取η個不同的轉(zhuǎn)速，使V1, V2, V3……Vn在最小瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速V1和最大瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速Vn范圍內(nèi)，分別測出各轉(zhuǎn)速下油門從最小變化到最大過程中的扭矩，從而建立轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者的數(shù)據(jù)關(guān)系。2)已知目標(biāo)轉(zhuǎn)速V和目標(biāo)扭矩Τ，通過查詢步驟I)中的數(shù)據(jù)關(guān)系，得到目標(biāo)轉(zhuǎn)速V所在的區(qū)間為Vm彡V彡Vm+1，其中Vm，Vm+1表示步驟I)中選取的η個不同轉(zhuǎn)速，m彡I，m彡η-l。3)在Vm轉(zhuǎn)速下根據(jù)步驟I)中的數(shù)據(jù)關(guān)系，查詢目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的油門大小為Thr1,在Vm+1轉(zhuǎn)速下根據(jù)步驟I)的中數(shù)據(jù)關(guān)系，查詢目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的油門大小為Thr2 ;計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速V和目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的發(fā)動機油門為=Thr=(V-Vm) · (Thr2-Thr1)/(Vffl+1-Vffl)+Thr10 4)變頻器閉環(huán)控制測功機轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速V，向油門執(zhí)行器發(fā)送油門控制命令，控制發(fā)動機油11為Thr。
更具體地，還包括對發(fā)動機油門的閉環(huán)微調(diào)步驟計算微調(diào)后的油門的公式為Thr’ =Thr+(T-Tj )/K，其中T’為實測扭矩，T為目標(biāo)扭矩，K為扭矩相對于油門的變化率。步驟I)中建立轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者的數(shù)據(jù)關(guān)系，包括在每個轉(zhuǎn)速下，對油門和扭矩進行插值，獲得表示轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者數(shù)據(jù)關(guān)系的曲線。本發(fā)明能夠迅速控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩到目標(biāo)值，對不同檔次發(fā)動機ETC試驗都具有理想的控制效果，控制快速，控制準確度高，重復(fù)性好。


圖I為發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明ETC試驗?zāi)繕?biāo)轉(zhuǎn)速與實測轉(zhuǎn)速對比曲線； 圖3為本發(fā)明ETC試驗?zāi)繕?biāo)轉(zhuǎn)矩與實測轉(zhuǎn)矩對比曲線；
分別在圖2和圖3中的兩條曲線幾乎完全重合，只有某些波峰和波谷點有微小差別，如圖3中標(biāo)注的地方。
具體實施例方式下面通過具體實施方案進一步說明本發(fā)明的方法以及實際效果。一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法，首先獲取發(fā)動機油門、轉(zhuǎn)速、扭矩特性。在發(fā)動機最小瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速V1和最大瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速Vn范圍內(nèi)，如圖2和圖3中最小瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速V1為800，最大瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速Vn為1600，以一定的轉(zhuǎn)速變化梯度，選取η個不同的轉(zhuǎn)速，分別測出各轉(zhuǎn)速(HV3……Vn)下油門以一定變化梯度從最小逐漸變化到最大過程中的扭矩，獲得油門與扭矩的關(guān)系數(shù)據(jù)。記錄轉(zhuǎn)速、扭矩、油門數(shù)據(jù)，從而建立轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者的數(shù)據(jù)關(guān)系。對每個轉(zhuǎn)速下油門和扭矩的數(shù)據(jù)關(guān)系進行插值，獲得表示轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者數(shù)據(jù)關(guān)系的曲線。已知目標(biāo)轉(zhuǎn)速V和目標(biāo)扭矩Τ，通過查詢上述數(shù)據(jù)關(guān)系，得到目標(biāo)轉(zhuǎn)速V所在的區(qū)間為KVS vm+1，其中Vm，Vm+1表示上述選取的η個不同轉(zhuǎn)速，m彡1，m彡η-1。在Vm轉(zhuǎn)速下根據(jù)上述數(shù)據(jù)關(guān)系，查詢目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的油門大小為Thr1，在Vm+1轉(zhuǎn)速下根據(jù)上述數(shù)據(jù)關(guān)系，查詢目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的油門大小為Thr2 ;由計算機計算出目標(biāo)轉(zhuǎn)速V和目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的發(fā)動機油門為
Thr=(V-Vm) · (Thr2-Thr1V(Vlrt-Vm)+Thiv向變頻器發(fā)送轉(zhuǎn)速命令，變頻器閉環(huán)控制測功機轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速V，向油門執(zhí)行器發(fā)送油門控制命令，控制發(fā)動機油門為Thr，可迅速將工況控制到目標(biāo)值附近。對發(fā)動機油門的閉環(huán)微調(diào)步驟根據(jù)轉(zhuǎn)速、扭矩、油門關(guān)系數(shù)據(jù)和當(dāng)前轉(zhuǎn)速、當(dāng)前扭矩、當(dāng)前油門得到當(dāng)前實測扭矩所在的一段扭矩區(qū)域相對于油門的變化率K;根據(jù)扭矩實測值T’、目標(biāo)扭矩值T及當(dāng)前油門Thr計算油門控制值，采用油門閉環(huán)微調(diào)，閉環(huán)過程中油門控制值為Thr =Thr+(T-T’)/K。圖2為ETC試驗?zāi)繕?biāo)轉(zhuǎn)速與實測轉(zhuǎn)速對比曲線；圖3為ETC試驗?zāi)繕?biāo)扭矩與實測扭矩對比曲線；表I為ETC有效性分析結(jié)果。從曲線上看，目標(biāo)值與實測值幾乎重合，從表I分析結(jié)果看，ETC試驗有效性分析結(jié)果符合試驗標(biāo)準要求，可見本發(fā)明所述方法對發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制效果非常理想。表I ETC有效性分析
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法，其特征在于，包括如下步驟 I)在發(fā)動機最小瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速V1和最大瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速Vn范圍內(nèi)，選取η個不同的轉(zhuǎn)速，分別測出各轉(zhuǎn)速下油門從最小變化到最大過程中的扭矩，從而建立轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者的數(shù)據(jù)關(guān)系； 2 )已知目標(biāo)轉(zhuǎn)速V和目標(biāo)扭矩Τ，通過查詢步驟I)中的數(shù)據(jù)關(guān)系，得到目標(biāo)轉(zhuǎn)速V所在的區(qū)間為KVS Vm+1，其中Vm，Vm+1表示步驟I)中選取的η個不同轉(zhuǎn)速，m彡1，m彡η-l ; 3)在Vm轉(zhuǎn)速下根據(jù)步驟I)中的數(shù)據(jù)關(guān)系，查詢目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的油門大小為Thr1,在Vm+1轉(zhuǎn)速下根據(jù)步驟I)的中數(shù)據(jù)關(guān)系，查詢目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的油門大小為Thr2 ;計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速V和目標(biāo)扭矩T所對應(yīng)的發(fā)動機油門為Thr= (V-Vm) · (Thr2-Thr1) / (Vm+1_Vm) +Thr1 ； 4)變頻器閉環(huán)控制測功機轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速V，向油門執(zhí)行器發(fā)送油門控制命令，控制發(fā)動機油門為Thr。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法，其特征在于還包括對發(fā)動機油門的閉環(huán)微調(diào)步驟計算微調(diào)后的油門的公式為Thr’ =Thr+(T-T^ )/K，其中Τ’為實測扭矩，T為目標(biāo)扭矩，K為扭矩相對于油門的變化率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法，其特征在于步驟I)中建立轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者的數(shù)據(jù)關(guān)系，包括在每個轉(zhuǎn)速下，對油門和扭矩進行插值，獲得表示轉(zhuǎn)速、油門與扭矩三者數(shù)據(jù)關(guān)系的曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機瞬態(tài)性能試驗工況的控制方法。首先獲得不同轉(zhuǎn)速下油門與扭矩的數(shù)據(jù)關(guān)系。對測試的轉(zhuǎn)速、扭矩、油門數(shù)據(jù)進行運算，得到轉(zhuǎn)速、扭矩、油門關(guān)系數(shù)據(jù)表。將試驗工況目標(biāo)轉(zhuǎn)速、目標(biāo)扭矩通過轉(zhuǎn)速、扭矩、油門關(guān)系數(shù)據(jù)表查詢和計算得到轉(zhuǎn)速V和油門Thr。再由變頻器控制測功機轉(zhuǎn)速V恒定，油門執(zhí)行器控制發(fā)動機油門Thr，可迅速將工況控制到接近目標(biāo)值，然后由發(fā)動機油門的閉環(huán)微調(diào)步驟使轉(zhuǎn)速和扭矩更加接近目標(biāo)值。本發(fā)明能夠迅速準確控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩到目標(biāo)值，對不同檔次發(fā)動機ETC試驗都具有理想的控制效果，控制準確度高，重復(fù)性好。
文檔編號G05B13/04GK102944999SQ20121044221
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者黃菠, 李曉波 申請人:中國汽車工程研究院股份有限公司, 重慶凱瑞汽車試驗設(shè)備開發(fā)有限公司