可扩展式的内燃机转速控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机技术领域，尤其是一种内燃机转速控制系统。
【背景技术】
[0002]中国专利CN101749133A提供了一种电控柴油机怠速微调、ΡΤ0和定速巡航三合一智能控制方法。该专利的目的是:通过一组四个自复位开关取代互相独立的开关组，在尽量减少软硬件开支的同时，满足柴油机怠速微调、ΡΤ0和定速巡航三种控制功能。该专利采用的技术手段和达成效果是:用怠速微调、ΡΤ0和定速巡航共用的一组四个自复位开关取代互相独立的开关组，三种功能都使用相同的“目标车速或转速控制器”和“闭环控制器”模块，根据不同的功能，将不同的参数传入上述两个模块;根据车速、转速以及开关信号判断激活怠速微调、ΡΤ0和定速巡航中的哪一种功能。该专利的不足及原因是:没有考虑怠速微调、ΡΤ0和定速巡航其中两个或两个以上功能同时激活时，“目标车速或转速控制器”和“闭环控制器”的处理策略;该专利的技术领域是电控柴油机领域，电控柴油正常运行时都有最低转速和最高转速限制要求，怠速微调、ΡΤ0和定速巡航功能均只能运行在转速限制范围内，该专利没有说明“目标车速或转速控制器”和“闭环控制器”如何达到上述要求。
[0003]中国专利CN101275492A提供了一种基于转矩的发动机转速控制方法。该专利的目的是:改善发动机控制系统的整体灵活性，简化执行这种控制的软件需求并提供自动校准过程。通过这样，降低发动机系统的整体运行和开发成本。该专利采用的技术手段和达成效果是:根据所需的节流面积和点火正时确定所需的发动机转速，根据所需发动机转速确定慢速响应转矩和快速响应转矩，根据慢速响应转矩确定所需的进气流量，根据所需的进气流量和进气歧管压力确定所需的节流面积，根据快速响应转矩和所需的进气流量确定所需的点火正时，以此控制发动机运行在所需的发动机转速上。该专利的不足及原因是:该专利以所需的节流面积和点火正时确定所需的发动机转速，但仍然根据所需的发动机转速确定发动机最终运行所需的节流面积和点火正时，在控制逻辑上是互相矛盾的。
[0004]中国专利CN1603598A提供了一种怠速转速控制装置。该专利的目的是:能够使发动机转速顺畅进行从反馈控制的怠速状态向开环控制的非怠速状态移动。该专利采用的技术手段和达成效果是:设置节气门的旁通路，在旁通路上设置怠速控制阀；在怠速状态下，控制怠速控制阀使得发动机转速维持在目标转速，再从怠速状态向非怠速状态移动时，直到节气门开度达到规定的基准开度时，将怠速控制阀维持在反馈控制时的阀开度上，在非怠速状态下，当节气门开度达到规定的基准开度时，将怠速控制阀控制在目标阀开度上，从而，即使是在反馈控制中算出的吸入空气量和在开环控制中算出的吸入空气量的差较大时，也可以进行从反馈控制向开环控制的顺利的移动。该专利的不足及原因是:该专利需要在节气门上设置旁通路及其控制旁通路的怠速控制阀，通过控制怠速控制阀使得发动机在怠速状态下运行在目标转速，这样会增加系统复杂度和成本;该专利没有考虑从非怠速状态过渡到怠速状态时的控制策略。
[0005]现有技术中主要还存在下列缺点: 1.随着车辆系统越来越复杂，对发动机提出转速控制请求的功能模块越来越多，现有的技术中没有提供当有多个功能模块同时向发动机提出转速控制请求时的处理策略。
[0006]2.发动机在运行过程中均有最高转速限制和最低转速限制要求，现有技术中没有提供使发动机运行在转速限制范围内的处理策略。
[0007]3.现有技术中没有提供使发动机运行在最小安全转速的控制策略。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种可扩展式的内燃机转速控制系统，可提供车辆系统中多个功能模块同时向发动机提出转速控制请求时的处理策略以及在系统出错情况下使发动机运行在最小安全转速的控制策略。
[0009]本发明中，发动机也称为内燃机。本发明采用的技术方案是:
一种可扩展式的内燃机转速控制系统，其特征在于，包括:优先级协调模块、控制参数计算模块、控制量限值计算模块、高转速控制模块、低转速控制模块、最小转速控制模块和逻辑选择模块；
所述优先级协调模块用来接收不同功能模块的转速控制请求，根据预先确定的优先级选择转速控制请求队列中优先级最高的功能模块的转速控制请求作为激活的转速控制请求;功能模块即转速控制请求模块；
所述控制参数计算模块用来根据激活的转速控制请求确定高转速控制模块、低转速控制模块以及最小转速控制模块需要的控制参数；
所述控制量限值计算模块用来根据内燃机运行状态确定高转速控制模块、低转速控制模块、最小转速控制模块以及逻辑选择模块中控制变量的限值；
所述高转速控制模块用来限制内燃机转速不超过激活的转速控制请求中的最高内燃机运行转速；
所述低转速控制模块用来限制内燃机转速不低于激活的转速控制请求中的最低内燃机运行转速，当激活的转速控制请求中最高内燃机转速和最低内燃机转速相等时，低转速控制模块控制内燃机以定转速模式运行在激活的转速控制请求中的转速请求值；
所述最小转速控制模块用来在低转速控制模块控制内燃机以定转速模式运行在激活的转速控制请求中的转速请求值工况下，保护内燃机运行在内燃机要求的最小安全转速之上；
所述逻辑选择模块用来根据内燃机运行状态和激活的转速控制请求选择输出高转速控制模块、低转速控制模块以及最小转速控制模块中其中一个模块的计算值。
[0010]进一步地，所述的功能模块至少包括下列转速控制请求模块:高低怠速控制转速请求子模块。
[0011]更进一步地，所述的功能模块还包括下列转速控制请求模块:外部转速控制请求子模块、巡航控制转速请求子模块、外部取力装置转速请求子模块。
[0012]进一步地，述的优先级协调模块，可以根据需求增加和删减转速控制请求队列中的功能模块，其中，高低怠速控制转速请求子模块一直存在；
优先级协调模块预先给转速控制请求队列中每一个功能模块分配一个优先级，其中，高低怠速控制转速请求子模块的优先级最低，只有无其它子模块的转速控制请求时，才能激活高低怠速控制转速请求子模块。
[0013]进一步地，所述的控制参数计算模块，其根据激活的转速控制请求模块发出的最低内燃机运行转速与高低怠速控制转速请求子模块发出的最低内燃机运行转速取最大值，得到低转速控制模块的目标低转速点;根据激活的转速控制请求模块发出的最高内燃机运行转速与高低怠速控制转速请求子模块发出的最高内燃机运行转速取最小值并且与目标低转速点取最大值，得到高转速控制模块的目标高转速点；将高低怠速控制转速请求子模块发出的最低内燃机运行转速或一特定的转速值作为最小转速控制模块的目标最低转速点。
[0014]进一步地，所述的高转速控制模块，其主要由一个比例控制器和一个积分控制器组成;高转速控制模块中的比例控制器和积分控制器的输入为目标高转速点与当前内燃机转速的偏差;高转速控制模块中的比例控制器和积分控制器的输出连接一个加法器；当内燃机转速有超过目标高转速点趋势时，高转速控制模块根据目标高转速点和当前内燃机转速的偏差进行闭环调节，使内燃机转速稳定在目标高转速点；
所述的低转速控制模块，其主要由一个比例控制器，一个积分控制器和一个微分控制器组成;低转速控制模块中的比例控制器，积分控制器和微分控制器的输入为目标低转速点与当前内燃机转速的偏差;低转速控制模块中的比例控制器，积分控制器和微分控制器的输出连接一个加法器；当内燃机转速有低于目标低转速点趋势时，低转速控制模块根据目标低转速点和当前内燃机转速的偏差进行闭环调节，使内燃机转速稳定在目标低转速占.V ，
所述的最小转速控制模块，其主要由一个比例控制器，一个积分控制器组成;最小转速控制模块中的比例控制器和积分控制器的输入为目标最低转速点和当前内燃机转速的偏差；当转速控制请求队列中非高低怠速控制转速请求子模块的转速控制请求模块激活时，当内燃机转速有低于目标最低转速点趋势时，根据目标最低转速点和当前内燃机转速的偏差进行闭环调节，使内燃机转速稳定在目标最低转速点。
[0015]进一步地，所述的控制参数计算模块，其根据当前内燃机工况，传动系状态，整车行驶状态来确定高转速控制模块，低转速控制模块，最小转速控制模块中的各控制器的控制参数，包括比例调节参数、积分调节参数以及微分调节参数。