可擴(kuò)展式的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國專利CN101749133A提供了一種電控柴油機(jī)怠速微調(diào)、ΡΤ0和定速巡航三合一智能控制方法。該專利的目的是:通過一組四個(gè)自復(fù)位開關(guān)取代互相獨(dú)立的開關(guān)組，在盡量減少軟硬件開支的同時(shí)，滿足柴油機(jī)怠速微調(diào)、ΡΤ0和定速巡航三種控制功能。該專利采用的技術(shù)手段和達(dá)成效果是:用怠速微調(diào)、ΡΤ0和定速巡航共用的一組四個(gè)自復(fù)位開關(guān)取代互相獨(dú)立的開關(guān)組，三種功能都使用相同的“目標(biāo)車速或轉(zhuǎn)速控制器”和“閉環(huán)控制器”模塊，根據(jù)不同的功能，將不同的參數(shù)傳入上述兩個(gè)模塊;根據(jù)車速、轉(zhuǎn)速以及開關(guān)信號判斷激活怠速微調(diào)、ΡΤ0和定速巡航中的哪一種功能。該專利的不足及原因是:沒有考慮怠速微調(diào)、ΡΤ0和定速巡航其中兩個(gè)或兩個(gè)以上功能同時(shí)激活時(shí)，“目標(biāo)車速或轉(zhuǎn)速控制器”和“閉環(huán)控制器”的處理策略;該專利的技術(shù)領(lǐng)域是電控柴油機(jī)領(lǐng)域，電控柴油正常運(yùn)行時(shí)都有最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速限制要求，怠速微調(diào)、ΡΤ0和定速巡航功能均只能運(yùn)行在轉(zhuǎn)速限制范圍內(nèi)，該專利沒有說明“目標(biāo)車速或轉(zhuǎn)速控制器”和“閉環(huán)控制器”如何達(dá)到上述要求。
[0003]中國專利CN101275492A提供了一種基于轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法。該專利的目的是:改善發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的整體靈活性，簡化執(zhí)行這種控制的軟件需求并提供自動(dòng)校準(zhǔn)過程。通過這樣，降低發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體運(yùn)行和開發(fā)成本。該專利采用的技術(shù)手段和達(dá)成效果是:根據(jù)所需的節(jié)流面積和點(diǎn)火正時(shí)確定所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)所需發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定慢速響應(yīng)轉(zhuǎn)矩和快速響應(yīng)轉(zhuǎn)矩，根據(jù)慢速響應(yīng)轉(zhuǎn)矩確定所需的進(jìn)氣流量，根據(jù)所需的進(jìn)氣流量和進(jìn)氣歧管壓力確定所需的節(jié)流面積，根據(jù)快速響應(yīng)轉(zhuǎn)矩和所需的進(jìn)氣流量確定所需的點(diǎn)火正時(shí)，以此控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上。該專利的不足及原因是:該專利以所需的節(jié)流面積和點(diǎn)火正時(shí)確定所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但仍然根據(jù)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定發(fā)動(dòng)機(jī)最終運(yùn)行所需的節(jié)流面積和點(diǎn)火正時(shí)，在控制邏輯上是互相矛盾的。
[0004]中國專利CN1603598A提供了一種怠速轉(zhuǎn)速控制裝置。該專利的目的是:能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速順暢進(jìn)行從反饋控制的怠速狀態(tài)向開環(huán)控制的非怠速狀態(tài)移動(dòng)。該專利采用的技術(shù)手段和達(dá)成效果是:設(shè)置節(jié)氣門的旁通路，在旁通路上設(shè)置怠速控制閥；在怠速狀態(tài)下，控制怠速控制閥使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在目標(biāo)轉(zhuǎn)速，再從怠速狀態(tài)向非怠速狀態(tài)移動(dòng)時(shí)，直到節(jié)氣門開度達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)開度時(shí)，將怠速控制閥維持在反饋控制時(shí)的閥開度上，在非怠速狀態(tài)下，當(dāng)節(jié)氣門開度達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)開度時(shí)，將怠速控制閥控制在目標(biāo)閥開度上，從而，即使是在反饋控制中算出的吸入空氣量和在開環(huán)控制中算出的吸入空氣量的差較大時(shí)，也可以進(jìn)行從反饋控制向開環(huán)控制的順利的移動(dòng)。該專利的不足及原因是:該專利需要在節(jié)氣門上設(shè)置旁通路及其控制旁通路的怠速控制閥，通過控制怠速控制閥使得發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速狀態(tài)下運(yùn)行在目標(biāo)轉(zhuǎn)速，這樣會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜度和成本;該專利沒有考慮從非怠速狀態(tài)過渡到怠速狀態(tài)時(shí)的控制策略。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中主要還存在下列缺點(diǎn): 1.隨著車輛系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對發(fā)動(dòng)機(jī)提出轉(zhuǎn)速控制請求的功能模塊越來越多，現(xiàn)有的技術(shù)中沒有提供當(dāng)有多個(gè)功能模塊同時(shí)向發(fā)動(dòng)機(jī)提出轉(zhuǎn)速控制請求時(shí)的處理策略。
[0006]2.發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中均有最高轉(zhuǎn)速限制和最低轉(zhuǎn)速限制要求，現(xiàn)有技術(shù)中沒有提供使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在轉(zhuǎn)速限制范圍內(nèi)的處理策略。
[0007]3.現(xiàn)有技術(shù)中沒有提供使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最小安全轉(zhuǎn)速的控制策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種可擴(kuò)展式的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，可提供車輛系統(tǒng)中多個(gè)功能模塊同時(shí)向發(fā)動(dòng)機(jī)提出轉(zhuǎn)速控制請求時(shí)的處理策略以及在系統(tǒng)出錯(cuò)情況下使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最小安全轉(zhuǎn)速的控制策略。
[0009]本發(fā)明中，發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種可擴(kuò)展式的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:優(yōu)先級協(xié)調(diào)模塊、控制參數(shù)計(jì)算模塊、控制量限值計(jì)算模塊、高轉(zhuǎn)速控制模塊、低轉(zhuǎn)速控制模塊、最小轉(zhuǎn)速控制模塊和邏輯選擇模塊；
所述優(yōu)先級協(xié)調(diào)模塊用來接收不同功能模塊的轉(zhuǎn)速控制請求，根據(jù)預(yù)先確定的優(yōu)先級選擇轉(zhuǎn)速控制請求隊(duì)列中優(yōu)先級最高的功能模塊的轉(zhuǎn)速控制請求作為激活的轉(zhuǎn)速控制請求;功能模塊即轉(zhuǎn)速控制請求模塊；
所述控制參數(shù)計(jì)算模塊用來根據(jù)激活的轉(zhuǎn)速控制請求確定高轉(zhuǎn)速控制模塊、低轉(zhuǎn)速控制模塊以及最小轉(zhuǎn)速控制模塊需要的控制參數(shù)；
所述控制量限值計(jì)算模塊用來根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)確定高轉(zhuǎn)速控制模塊、低轉(zhuǎn)速控制模塊、最小轉(zhuǎn)速控制模塊以及邏輯選擇模塊中控制變量的限值；
所述高轉(zhuǎn)速控制模塊用來限制內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速不超過激活的轉(zhuǎn)速控制請求中的最高內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速；
所述低轉(zhuǎn)速控制模塊用來限制內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速不低于激活的轉(zhuǎn)速控制請求中的最低內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，當(dāng)激活的轉(zhuǎn)速控制請求中最高內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和最低內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速相等時(shí)，低轉(zhuǎn)速控制模塊控制內(nèi)燃機(jī)以定轉(zhuǎn)速模式運(yùn)行在激活的轉(zhuǎn)速控制請求中的轉(zhuǎn)速請求值；
所述最小轉(zhuǎn)速控制模塊用來在低轉(zhuǎn)速控制模塊控制內(nèi)燃機(jī)以定轉(zhuǎn)速模式運(yùn)行在激活的轉(zhuǎn)速控制請求中的轉(zhuǎn)速請求值工況下，保護(hù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行在內(nèi)燃機(jī)要求的最小安全轉(zhuǎn)速之上；
所述邏輯選擇模塊用來根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和激活的轉(zhuǎn)速控制請求選擇輸出高轉(zhuǎn)速控制模塊、低轉(zhuǎn)速控制模塊以及最小轉(zhuǎn)速控制模塊中其中一個(gè)模塊的計(jì)算值。
[0010]進(jìn)一步地，所述的功能模塊至少包括下列轉(zhuǎn)速控制請求模塊:高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊。
[0011]更進(jìn)一步地，所述的功能模塊還包括下列轉(zhuǎn)速控制請求模塊:外部轉(zhuǎn)速控制請求子模塊、巡航控制轉(zhuǎn)速請求子模塊、外部取力裝置轉(zhuǎn)速請求子模塊。
[0012]進(jìn)一步地，述的優(yōu)先級協(xié)調(diào)模塊，可以根據(jù)需求增加和刪減轉(zhuǎn)速控制請求隊(duì)列中的功能模塊，其中，高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊一直存在；
優(yōu)先級協(xié)調(diào)模塊預(yù)先給轉(zhuǎn)速控制請求隊(duì)列中每一個(gè)功能模塊分配一個(gè)優(yōu)先級，其中，高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊的優(yōu)先級最低，只有無其它子模塊的轉(zhuǎn)速控制請求時(shí)，才能激活高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊。
[0013]進(jìn)一步地，所述的控制參數(shù)計(jì)算模塊，其根據(jù)激活的轉(zhuǎn)速控制請求模塊發(fā)出的最低內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速與高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊發(fā)出的最低內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速取最大值，得到低轉(zhuǎn)速控制模塊的目標(biāo)低轉(zhuǎn)速點(diǎn);根據(jù)激活的轉(zhuǎn)速控制請求模塊發(fā)出的最高內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速與高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊發(fā)出的最高內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速取最小值并且與目標(biāo)低轉(zhuǎn)速點(diǎn)取最大值，得到高轉(zhuǎn)速控制模塊的目標(biāo)高轉(zhuǎn)速點(diǎn)；將高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊發(fā)出的最低內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速或一特定的轉(zhuǎn)速值作為最小轉(zhuǎn)速控制模塊的目標(biāo)最低轉(zhuǎn)速點(diǎn)。
[0014]進(jìn)一步地，所述的高轉(zhuǎn)速控制模塊，其主要由一個(gè)比例控制器和一個(gè)積分控制器組成;高轉(zhuǎn)速控制模塊中的比例控制器和積分控制器的輸入為目標(biāo)高轉(zhuǎn)速點(diǎn)與當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差;高轉(zhuǎn)速控制模塊中的比例控制器和積分控制器的輸出連接一個(gè)加法器；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速有超過目標(biāo)高轉(zhuǎn)速點(diǎn)趨勢時(shí)，高轉(zhuǎn)速控制模塊根據(jù)目標(biāo)高轉(zhuǎn)速點(diǎn)和當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在目標(biāo)高轉(zhuǎn)速點(diǎn)；
所述的低轉(zhuǎn)速控制模塊，其主要由一個(gè)比例控制器，一個(gè)積分控制器和一個(gè)微分控制器組成;低轉(zhuǎn)速控制模塊中的比例控制器，積分控制器和微分控制器的輸入為目標(biāo)低轉(zhuǎn)速點(diǎn)與當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差;低轉(zhuǎn)速控制模塊中的比例控制器，積分控制器和微分控制器的輸出連接一個(gè)加法器；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速有低于目標(biāo)低轉(zhuǎn)速點(diǎn)趨勢時(shí)，低轉(zhuǎn)速控制模塊根據(jù)目標(biāo)低轉(zhuǎn)速點(diǎn)和當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在目標(biāo)低轉(zhuǎn)速占.V ，
所述的最小轉(zhuǎn)速控制模塊，其主要由一個(gè)比例控制器，一個(gè)積分控制器組成;最小轉(zhuǎn)速控制模塊中的比例控制器和積分控制器的輸入為目標(biāo)最低轉(zhuǎn)速點(diǎn)和當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差；當(dāng)轉(zhuǎn)速控制請求隊(duì)列中非高低怠速控制轉(zhuǎn)速請求子模塊的轉(zhuǎn)速控制請求模塊激活時(shí)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速有低于目標(biāo)最低轉(zhuǎn)速點(diǎn)趨勢時(shí)，根據(jù)目標(biāo)最低轉(zhuǎn)速點(diǎn)和當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在目標(biāo)最低轉(zhuǎn)速點(diǎn)。
[0015]進(jìn)一步地，所述的控制參數(shù)計(jì)算模塊，其根據(jù)當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)工況，傳動(dòng)系狀態(tài)，整車行駛狀態(tài)來確定高轉(zhuǎn)速控制模塊，低轉(zhuǎn)速控制模塊，最小轉(zhuǎn)速控制模塊中的各控制器的控制參數(shù)，包括比例調(diào)節(jié)參數(shù)、積分調(diào)節(jié)參數(shù)以及微分調(diào)節(jié)參數(shù)。