专利名称：一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法
技术领域：
本发明属于汽车试验控制领域，尤其涉及一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法。
背景技术：
GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式与汽车排气污染物排放限值及测量方法中规定了发动机瞬态性能试验(ETC试验)。ETC试验包含了 1800个逐秒变换工况的试验循环。目前较为普遍的发动机测功机是电涡流测功机，但由于其响应慢，且无法反拖发动机，因而无法满足ETC试验的要求。当前交流电力测功机结合变频调速技术是唯一能满足 ETC试验要求的测功机装置，如图I所示，满足ETC试验的系统结构主要包括交流电力测功机、变频器、发动机、油门执行器、数据采集系统、控制系统。其中变频器对交流电力测功机做转速闭环控制；油门执行器控制发动机油门大小、数据采集系统采集系统数据、控制系统负责试验系统主要控制。目前ETC试验工况控制主要采用如下方法，即变频器对交流电力测功机转速闭环控制，油门执行器调节油门来控制扭矩，采用PID调节油门大小来控制扭矩到目标值。由于不同的发动机油门特性和发动机响应特性存在差异，不同发动机进行ETC试验前需要根据工程经验调试以获取一组符合该发动机瞬态性能试验的PID参数。因此该方法对试验人员能力要求较高。同时采用PID调节来控制扭矩会存在相对较大差异，ETC试验重复性难以保证，特别是响应较差的发动机，这种方法控制效果不理想，常会出现ETC试验循环无效的情况。
发明内容
为克服上述控制方法的不足，本发明提供了一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法。它提高了控制速度和控制准确度，对不同档次发动机ETC试验都具有理想的控制效
果，真实可靠。本发明采用了如下技术方案克服现有方法的不足一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法，包括如下步骤
O在发动机最小瞬态性能转速V1和最大瞬态性能转速Vn范围内，选取η个不同的转速，使V1, V2, V3……Vn在最小瞬态性能转速V1和最大瞬态性能转速Vn范围内，分别测出各转速下油门从最小变化到最大过程中的扭矩，从而建立转速、油门与扭矩三者的数据关系。2)已知目标转速V和目标扭矩Τ，通过查询步骤I)中的数据关系，得到目标转速V所在的区间为Vm彡V彡Vm+1，其中Vm，Vm+1表示步骤I)中选取的η个不同转速，m彡I，m彡η-l。3)在Vm转速下根据步骤I)中的数据关系，查询目标扭矩T所对应的油门大小为Thr1,在Vm+1转速下根据步骤I)的中数据关系，查询目标扭矩T所对应的油门大小为Thr2 ;计算目标转速V和目标扭矩T所对应的发动机油门为=Thr=(V-Vm) · (Thr2-Thr1)/(Vffl+1-Vffl)+Thr10 4)变频器闭环控制测功机转速为目标转速V，向油门执行器发送油门控制命令，控制发动机油11为Thr。
更具体地，还包括对发动机油门的闭环微调步骤计算微调后的油门的公式为Thr’ =Thr+(T-Tj )/K，其中T’为实测扭矩，T为目标扭矩，K为扭矩相对于油门的变化率。步骤I)中建立转速、油门与扭矩三者的数据关系，包括在每个转速下，对油门和扭矩进行插值，获得表示转速、油门与扭矩三者数据关系的曲线。本发明能够迅速控制发动机转速和扭矩到目标值，对不同档次发动机ETC试验都具有理想的控制效果，控制快速，控制准确度高，重复性好。
图I为发动机瞬态性能试验系统结构 图2为本发明ETC试验目标转速与实测转速对比曲线； 图3为本发明ETC试验目标转矩与实测转矩对比曲线；
分别在图2和图3中的两条曲线几乎完全重合，只有某些波峰和波谷点有微小差别，如图3中标注的地方。
具体实施例方式下面通过具体实施方案进一步说明本发明的方法以及实际效果。一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法，首先获取发动机油门、转速、扭矩特性。在发动机最小瞬态性能转速V1和最大瞬态性能转速Vn范围内，如图2和图3中最小瞬态性能转速V1为800，最大瞬态性能转速Vn为1600，以一定的转速变化梯度，选取η个不同的转速，分别测出各转速(HV3……Vn)下油门以一定变化梯度从最小逐渐变化到最大过程中的扭矩，获得油门与扭矩的关系数据。记录转速、扭矩、油门数据，从而建立转速、油门与扭矩三者的数据关系。对每个转速下油门和扭矩的数据关系进行插值，获得表示转速、油门与扭矩三者数据关系的曲线。已知目标转速V和目标扭矩Τ，通过查询上述数据关系，得到目标转速V所在的区间为KVS vm+1，其中Vm，Vm+1表示上述选取的η个不同转速，m彡1，m彡η-1。在Vm转速下根据上述数据关系，查询目标扭矩T所对应的油门大小为Thr1，在Vm+1转速下根据上述数据关系，查询目标扭矩T所对应的油门大小为Thr2 ;由计算机计算出目标转速V和目标扭矩T所对应的发动机油门为
Thr=(V-Vm) · (Thr2-Thr1V(Vlrt-Vm)+Thiv向变频器发送转速命令，变频器闭环控制测功机转速为目标转速V，向油门执行器发送油门控制命令，控制发动机油门为Thr，可迅速将工况控制到目标值附近。对发动机油门的闭环微调步骤根据转速、扭矩、油门关系数据和当前转速、当前扭矩、当前油门得到当前实测扭矩所在的一段扭矩区域相对于油门的变化率K;根据扭矩实测值T’、目标扭矩值T及当前油门Thr计算油门控制值，采用油门闭环微调，闭环过程中油门控制值为Thr =Thr+(T-T’)/K。图2为ETC试验目标转速与实测转速对比曲线；图3为ETC试验目标扭矩与实测扭矩对比曲线；表I为ETC有效性分析结果。从曲线上看，目标值与实测值几乎重合，从表I分析结果看，ETC试验有效性分析结果符合试验标准要求，可见本发明所述方法对发动机瞬态性能试验工况的控制效果非常理想。表I ETC有效性分析
权利要求
1.一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法，其特征在于，包括如下步骤 I)在发动机最小瞬态性能转速V1和最大瞬态性能转速Vn范围内，选取η个不同的转速，分别测出各转速下油门从最小变化到最大过程中的扭矩，从而建立转速、油门与扭矩三者的数据关系； 2 )已知目标转速V和目标扭矩Τ，通过查询步骤I)中的数据关系，得到目标转速V所在的区间为KVS Vm+1，其中Vm，Vm+1表示步骤I)中选取的η个不同转速，m彡1，m彡η-l ; 3)在Vm转速下根据步骤I)中的数据关系，查询目标扭矩T所对应的油门大小为Thr1,在Vm+1转速下根据步骤I)的中数据关系，查询目标扭矩T所对应的油门大小为Thr2 ;计算目标转速V和目标扭矩T所对应的发动机油门为Thr= (V-Vm) · (Thr2-Thr1) / (Vm+1_Vm) +Thr1 ； 4)变频器闭环控制测功机转速为目标转速V，向油门执行器发送油门控制命令，控制发动机油门为Thr。
2.根据权利要求I所述一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法，其特征在于还包括对发动机油门的闭环微调步骤计算微调后的油门的公式为Thr’ =Thr+(T-T^ )/K，其中Τ’为实测扭矩，T为目标扭矩，K为扭矩相对于油门的变化率。
3.根据权利要求I或2所述一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法，其特征在于步骤I)中建立转速、油门与扭矩三者的数据关系，包括在每个转速下，对油门和扭矩进行插值，获得表示转速、油门与扭矩三者数据关系的曲线。
全文摘要
本发明涉及一种发动机瞬态性能试验工况的控制方法。首先获得不同转速下油门与扭矩的数据关系。对测试的转速、扭矩、油门数据进行运算，得到转速、扭矩、油门关系数据表。将试验工况目标转速、目标扭矩通过转速、扭矩、油门关系数据表查询和计算得到转速V和油门Thr。再由变频器控制测功机转速V恒定，油门执行器控制发动机油门Thr，可迅速将工况控制到接近目标值，然后由发动机油门的闭环微调步骤使转速和扭矩更加接近目标值。本发明能够迅速准确控制发动机转速和扭矩到目标值，对不同档次发动机ETC试验都具有理想的控制效果，控制准确度高，重复性好。
文档编号G05B13/04GK102944999SQ20121044221
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者黄菠, 李晓波 申请人:中国汽车工程研究院股份有限公司, 重庆凯瑞汽车试验设备开发有限公司