關(guān)于混合動力汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制策略的相關(guān)思考

馬 薇

長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院汽車系，吉林長春 130122

關(guān)于混合動力汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制策略的相關(guān)思考

馬 薇

長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院汽車系，吉林長春 130122

為了有效避免混合動力汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)進行中轉(zhuǎn)速的振蕩問題，必須要充分發(fā)揮轉(zhuǎn)速-節(jié)氣門開度扭矩的相互對應(yīng)關(guān)系作用，并且能夠借助PID控制器來對其發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進行合理的調(diào)整，本文主要是全面分析了低負荷發(fā)電工況，探討了換擋進行中，混合發(fā)動汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制的主要對策。

混合動力；汽車發(fā)動機；轉(zhuǎn)速控制；策略

目前來看在進行混合動力汽車的研制中，發(fā)動機的發(fā)生劇烈的轉(zhuǎn)速振蕩，很大程度上降低了驅(qū)動的效率，不利于經(jīng)濟性的實現(xiàn)。雖然離合器能夠改善動力源的不同步的狀態(tài)，但是，這樣將會在很大程度上導(dǎo)致摩擦盤被燒壞，以此來導(dǎo)致其使用期限降低。并且對于發(fā)動機自身來說，若是其速度無法得到有效的控制，那么將會導(dǎo)致其熄火，最終出現(xiàn)堵車的狀況。其噪聲逐漸增大，振動也會越高。所以針對這種現(xiàn)象來說，必須要做好發(fā)動機節(jié)氣門開度的自動調(diào)節(jié)，使其發(fā)揮作用，防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動的發(fā)生。

1 混合動力汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制的有效實現(xiàn)

1）利用控制器對轉(zhuǎn)速進行控制，簡單地說也就是對發(fā)動機節(jié)氣門開度進行控制，油門踏板位置的傳感器對轉(zhuǎn)矩要求進行信息接收，控制器對實際狀況進行考量，對能源消耗和排放進行有效優(yōu)化，將請求信號發(fā)至EMS，而后，借助模擬信號，實現(xiàn)對電控節(jié)氣門開度的控制，實現(xiàn)對發(fā)動機運行狀態(tài)的有效信息反饋，這一作用主要通過直通模擬信號來實現(xiàn)。此時就完成了對轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。

2）在外環(huán)的控制過程中，主要應(yīng)用PID進行計算，結(jié)合現(xiàn)實需要，進行適當(dāng)調(diào)整，滿足抵抗振蕩的需要，達到抗飽和積分的作用。對于電控節(jié)氣門來說，其特點是結(jié)構(gòu)十分簡單、現(xiàn)行較好，并且環(huán)境因素對其的影響很小。因此其能夠借助階躍激勵的變化來進行PID參數(shù)的調(diào)整。這樣能夠在PID的控制下，滿足相關(guān)的控制標(biāo)準，最終進行簡單的控制。然而PID控制的特點是不需要對被控對象的數(shù)量模型進行前期了解和掌握，結(jié)合對控制器參數(shù)的控制和調(diào)整就能取得較好的控制目標(biāo)。

2 對并聯(lián)混合動力汽車的轉(zhuǎn)速控制特點的分析

并聯(lián)混合動力汽車主要是指發(fā)動機和電動機可以借助變速箱前端的轉(zhuǎn)矩禍合器，實現(xiàn)對整車動力的有效供給，動力總成結(jié)構(gòu)比較緊湊，操作性強，應(yīng)用十分廣泛。但是，在具體應(yīng)用中，也有諸多問題，關(guān)鍵是控制好發(fā)動機的轉(zhuǎn)速問題。這種混合動力的汽車存在諸多情況需要面對：主要是混合驅(qū)動的工況、發(fā)電工況以及駐車發(fā)電工況等，要全方位考慮對轉(zhuǎn)速控制的影響。首先，鑒于混合發(fā)動汽車工況較多，在工況切換的過程中，電動機首先要進行空載狀態(tài)的切換，使得發(fā)動機負載出現(xiàn)突然增大或者減少的狀態(tài)，也有可能全負荷的突變，對于轉(zhuǎn)速的控制體系來講十分嚴重，需要對系統(tǒng)進行調(diào)整，實現(xiàn)適應(yīng)能力的提升。其次，當(dāng)狀態(tài)顯示為駐車發(fā)電工況的時候，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)占據(jù)主要位置，要采取相應(yīng)控制方式，適當(dāng)減少因發(fā)動機轉(zhuǎn)速振動而帶來的不舒適的感覺。再次，混合動力汽車由于增加主電動機，提升了整個系統(tǒng)的慣性。在進行換檔的時候，動力中斷，在進行調(diào)整的過程中，要保證發(fā)動機有效運轉(zhuǎn)，減少換檔時間的耽擱，提高整車的動力效果，要減少系統(tǒng)的響應(yīng)時間。由此可見，對混合動力汽車轉(zhuǎn)速的控制，具有重要的現(xiàn)實意義和價值。

3 混合動力汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制的具體對策

3.1 對低負荷轉(zhuǎn)速的有效控制

1）對于混合動力汽車來說，若是其發(fā)動機處于一個低負荷的運轉(zhuǎn)中，并且其工作區(qū)域的效率很差，主要采用ISG驅(qū)動類型，其優(yōu)勢是排放不高、能耗較低。為了適應(yīng)這一標(biāo)準，僅僅依賴提高電池組的能力密度是無法實現(xiàn)的，要權(quán)衡經(jīng)濟性和排放之間的關(guān)系。

2）對于混合動氣汽車而言，對發(fā)動機的優(yōu)化至關(guān)重要。內(nèi)燃機車輛熱效率在某些位置還比較低，排放情況不佳，很難滿足混合動力汽車在油耗和排放方面的要求。在對發(fā)動機性能進行優(yōu)化的時候，必須要充分考慮整車當(dāng)前工況對性能的權(quán)重，以此來采取一個科學(xué)合理的措施對發(fā)動機進行優(yōu)化。對于混合動力汽車低負荷發(fā)電的工況，其轉(zhuǎn)速的控制需要在如下幾個方面進行考慮：首先，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及節(jié)氣門開度，整車EUC處于低車速低負荷位置，需要發(fā)號指令，這樣將會導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)斷油現(xiàn)象，這樣會使電機單獨驅(qū)動整車運行。其次，整車的扭矩若超過發(fā)動機最大的扭矩，這樣電機就會為提供一些多余的扭矩。另外，若是相關(guān)的電池SOC較低，那么將會直接導(dǎo)致發(fā)動機處于低效率位置，電機置于發(fā)動機為電池組進行充電，以此來提升符合率。在這個時候，發(fā)動機將會處于一個效率最大值，這樣將會在一定程度促進燃油率的提升。同時若是在此時，其發(fā)動機的符合的效率較高，則是可以借助負荷的提升來達到效率的提升。第四，如果整車制動，節(jié)氣門的打開可以借助氣門驅(qū)動機構(gòu)來實現(xiàn)，發(fā)動機內(nèi)部壓力會發(fā)生急速降低，以此來充分的促進電機發(fā)電對能量的回收。第五，若是相關(guān)的整車處于一個較長的跟車工況，那么會導(dǎo)致ISG的發(fā)電負荷無法有效滿足發(fā)動機的效率，無法對其提升，指導(dǎo)其能夠達到高效區(qū)。這時，可以將一些個別的氣缸終止，以此來充分的將氣門打開，最終降低消耗，提升效率。

3.2 對換檔過程轉(zhuǎn)速控制策略的介紹

1）在手動變速器和干式離合器的前提下，ATM達到自動換檔，結(jié)合發(fā)動機的具體轉(zhuǎn)速等，控制單元進行信息判定，借助特殊的換檔規(guī)律，實現(xiàn)對油門開度的操縱，同時，也能實現(xiàn)對離合器的有效控制，達到對變速器檔位的有效選擇。在這次操縱中，發(fā)動機的控制十分重要。

2）立足性能角度，無論以何種參數(shù)為基礎(chǔ)進行控制，都要以滿足兩個目標(biāo)為主，分別是整車對動力性的要求以及整車的燃油經(jīng)濟性。為了實現(xiàn)這兩個目標(biāo)，離合器的調(diào)節(jié)以及變速器同步器是無法滿足要求的，為了實現(xiàn)動力和燃油的最佳，缺乏發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制很難實現(xiàn)。

3）在進行汽車換擋的過程中，一定要根據(jù)油門踏板來對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進行相關(guān)的調(diào)整。在調(diào)整之后，要針對離合器的規(guī)律，來對其踏板進行相關(guān)的控制，這樣可以借助油門踏板來進行發(fā)動機轉(zhuǎn)速的有效調(diào)整。另外要對離合器兩盤片之間的轉(zhuǎn)速差進行相關(guān)的調(diào)整，要盡量降低其轉(zhuǎn)速，保證換擋過程中的靈活以及穩(wěn)定性，做到無振動、低噪聲。但是，鑒于整車慣性的提升，汽車車速會因為阻力而實現(xiàn)降低。若是在汽車抵擋換置到高檔的過程中，那么必須要降低發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，以此來保證目標(biāo)檔的齒輪轉(zhuǎn)速能夠與發(fā)動機轉(zhuǎn)速一致，從而來減少離合器主從動片的轉(zhuǎn)速差，降低摩擦率。

4）汽車在換檔、起步等操作中，需要對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行適當(dāng)?shù)淖儞Q，目的是保證換檔的順利進行。對于發(fā)動起轉(zhuǎn)速的控制主要分為四個方面：（1）是由低檔換至高檔。鑒于車輛的慣性較大，車速下降幅度較小，幾乎呈現(xiàn)不變的趨勢。（2）在高檔換低檔的過程中，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速必須進行升高。（3）對于起步過程，離合器的主從動盤轉(zhuǎn)速差較大，需要優(yōu)秀控制離合器的接合。（4）對于巡航行駛，通常保持檔位不變，鑒于路面存在的阻力的不同，車速發(fā)生相應(yīng)變化，此時，要求發(fā)動機也結(jié)合車速進行有效調(diào)整，防止出現(xiàn)不合適的轉(zhuǎn)速振動。

4 結(jié)論

綜上，結(jié)合混合動力汽車發(fā)動機的實際需要，為了實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速震蕩的有效控制，要結(jié)合發(fā)動機轉(zhuǎn)速節(jié)氣門開度扭矩的關(guān)系，發(fā)揮控制器對轉(zhuǎn)速的有效調(diào)整，進行不同工況轉(zhuǎn)速控制措施的有效分析，使得轉(zhuǎn)速達到期望值，防止較大震蕩的發(fā)生，滿足整車設(shè)計的標(biāo)準和需要。

[1]李天宇.混合動力工程車輛自動變速換擋策略及控制方法研究[D].吉林大學(xué)，2014.

[2]李曉英.混合動力汽車輔助動力單元控制系統(tǒng)研究[D].吉林大學(xué)，2004.

U46

A

1674-6708（2015）148-0062-02