发动机转速的节能控制方法和系统的制作方法_3

文档序号:9861166阅读:来源:国知局
驶速 度小于第二阈值和滞环余量之差,负载需求功率小于等于所述第一经济转速最大输出功 率,且保持时间大于第三预设时间时,设定发动机的转速值为第一经济转速;当所述需求行 驶速度小于等于第一阈值,且保持时间大于第四预设时间时,设定发动机的转速值为待机 转速值;其中,所述待机转速值小于所述第一经济转速。其中,根据发动机的性能,第一预设 时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间可以相等也可以不等。
[0066] 具体的,在判断是否可以降低转速设定值时(从额定转速降低),一个条件是行驶 命令低于降转速的门槛值,另一个条件是当前需求功率不高于降转速后的发动机最大输出 功率,同时还需要以上两个条件能维持一定的时间,以避免因干扰引起的不必要的调速。需 要区别的是,此处与行驶命令做比较的门槛值,应比升转速时所要比较的门槛值小一个滞 环余量,用于防止行驶命令在门槛值附近波动时引起的频繁调速。判断从最高转速降低到 额定转速的条件,是行驶命令低于降转速的门槛值,且能维持一定的时间。
[0067] 以上判断转速设定值之间的跳转为逐级跳转,没有跨级跳转(跳至怠速除外),是 考虑到程序判断的速度高于发动机转速的跟随速度,逐级跳转的判断时间能够满足转速变 化,同时简化了程序设计。实际可以根据具体情况,增加跨级跳转的判断条件。如在第一经 济转速时,如果行驶命令大于第三阈值,或需求功率大于第二经济转速时的最大功率,则可 跨级跳转到额定转速,进一步提高转速设定值的判读速度。
[0068] 判断从任意非怠速转速直接降低到怠速的条件是行驶命令为0且保持一定的时 间。在程序实现中,如果从当前转速降到怠速和降到相邻低一级转速的条件同时成立,设定 降到怠速有更高的优先级,或者将降到怠速所需要的行驶命令为〇的保持时间设置的略低。
[0069] 根据速度需求、负载功率需求和发动机的效率特性确定发动机的最优转速设定值 是本发明实现降油耗的核心。
[0070]最优转速就是指在满足负载(或动力性)要求的前提下最经济(省油)的转速。本发 明的目的就是让发动机尽量维持在最优转速上以达到省油的目的。行驶命令来自于驾驶需 求,是第一优先级的。比如当行驶命令需求很大时,只能设定一个高转速才能满足速度要 求,即使高转速不省油。如果行驶命令不大,较低的转速(比如第一经济转速)就能满足要 求,此时经济转速就是最优转速;但如果此时负载很大,比如再挖土,虽然速度不高但负载 扭矩需求大(也就是功率需求大),这是第一经济转速的功率不够,为了满足工作要求就得 提升转速,比如提到第二经济转速,这时第二经济转速就是最优转速。总体来讲,最优转速 就是在满足功率和速度要求的前提下最低的转速(越省油)。
[0071 ]同时,在发动机转速设定值改变时对液压系统进行实时调整,以保证转速变化前 后行驶速度稳定和衔接性是本发明的另一个优点。除对发动机转速进行设定调节外,所述 设定发动机的转速值为满足所述需求行驶速度以及负载需求功率的前提下的最低转速之 后,还包括:根据所述发动机的实际转速,修正液压系统的排量,以使设定发动机转速值前 后车辆行驶速度没有波动。所述根据所述发动机的实际转速,修正液压系统的排量,以使设 定转速值前后车辆行驶速度没有波动包括以下步骤:获取所述发动机的实际转速值;根据 所述需求行驶速度以及发动机设定的转速值计算所述液压系统的设定值;当所述发动机设 定的转速值与所述发动机的实际转速值之差大于预设值时,减小所述液压系统的设定值; 根据所述液压系统的设定值控制所述液压系统的排量。
[0072]具体的,如图3所示,液压系统设定百分比等于行驶命令百分比除以转速设定百分 比。所述液压系统的设定值通过以下公式进行计算:
[0074] 如果行驶命令值不变,发动机转速设定值变化时,液压系统设定值也会相应发生 变化,从而保证转速设定变化前后实际行驶速度不会突变。如果由于负载较大,导致发动机 实际转速下降到离设定转速一定的限值时,防熄火功能起作用降低液压系统设定值以维持 发动机转速的稳定,
[0075] 本发明的一个优势就是发动机转速工作在经济转速(省油)的情况下仍能达到较 高的行驶速度,只要负载功率需求在发动机当前转速(每个经济转速以及额定转速)所能提 供的范围之内,液压系统都可以达到最大设定值。如图4所示,双点划线表示发动机设定的 转速值,粗实线表示实际行驶车速,细线表示液压系统设定值,在行驶命令达到100%之前, 即需求行驶车速达到最大之前,发动机设定的转速值经过了四次变化,为了使实际车速在 转速值变化前后保持稳定和衔接,在发动机转速变化时,降低液压系统的设定值,而在负载 功率需求在发动机当前转速(每个经济转速以及额定转速)所能提供的范围之内时,液压系 统都可以达到最大设定值。
[0076] 所述根据所述液压系统的设定值控制所述液压系统的排量包括:控制所述液压系 统的栗的排量与马达的排量的比值为所述液压系统的设定值与液压系统的最大值的比值。 在闭式行走液压系统中,根据流量计算公式,有
[0078] 其中,mfotar表不马达的转速,nDiesel表不发动机的转速,qpump表不栗的排量,qMotor表 示马达的排量,η表示液压系统的效率常数。
[0079] 液压系统的马达会通过减速机或变速箱等传动系统直接相连,因此车辆行驶的速 度与马达的转速成正比。因此对于栗和马达都是变排量的闭式系统,液压系统的设定值我 们取栗和马达的排量比值,而不是单纯栗或马达的排量值。由于闭式液压系统一贯的调节 规律是先把马达排量设置为最大,随着速度需求的提高逐步增大栗的排量,当栗达到最大 排量后再逐渐降低马达的排量,直至到最大速度。因此只要栗和马达的排量比值确定,栗和 马达的实际排量也就是确定的。
[0080] 另一方面,如图5本发明还提供了一种发动机转速的节能控制系统,包括:获取单 元,用于获取需求行驶速度以及负载需求功率;控制单元,用于设定发动机的转速值为满足 所述需求行驶速度以及负载需求功率的前提下的最低转速。所述获取单元还用于获取所述 发动机的实际转速值;所述控制单元还用于根据所述发动机的实际转速,修正液压系统的 排量,以使设定发动机转速值前后车辆行驶速度没有波动。
[0081] 具体的,如图6所示,发动机转速的节能控制系统包括液压系统电控单元、电子手 柄或踏板、发动机电控单元、栗、马达、发动机,还可以包括系统压力传感器,用于控制栗、马 达的电磁阀,系统压力传感器和电磁阀图中未发出,如果所用发动机是电控发动机,还需要 有液压电控单元和发动机电控单元的CAN(ControIler Area Network)通讯;如果所有发动 机是机械栗式发动机,液压电控单元还需要控制发动机油门的电子油门执行器(如直线式 伸缩电磁阀或油门电机)。液压系统是闭式液压系统,仅由闭式回路组成的液压系统,闭式 回路是指液压栗输出的液压油完全进入液压马达,不会进入油箱的液压回路。电控单元 (EQJ,Electronic Control Unit),用于发动
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