一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法技术
【技术实现步骤摘要】
一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法
本专利技术属于动力传动系统相关的节能领域，特别涉及一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法。
技术介绍
目前的动力传动中，无论传动系统中的参数是否具有可控的连续变化的特征，发动机与传动系统之间均是两个独立的单元，在发动机与传动系统之间都没有建立反馈关系，这使得动力系统无法应对多变的、复杂的工况，同时也无法计入传动系统的总效率对能耗的影响，导致发动机的实际工作点多数情况下远离最佳经济区，这样不仅造成动力系统的燃油消耗增大，而且也造成污染排放的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，包括机械式动力传动形式和液压式动力传动形式；在发动机与传动系统之间建立反馈关系，将行驶速度、作业阻力、加速踏板位置、多档位变速器的档位、传动系统的速比及效率参数随时传送至电子控制单元，电子控制单元基于上述参数的变化，计算当前状态下发动机具有ge/η→min意义上的最佳燃油经济性时的控制参数，并将当前的控制参数同步...
【技术保护点】
一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，其特征在于，包括机械式动力传动形式和液压式动力传动形式；在发动机与传动系统之间建立反馈关系，将行驶速度、作业阻力、加速踏板位置、多档位变速器的档位、传动系统的速比及效率参数传送至电子控制单元；电子控制单元基于上述参数的变化，计算当前状态下发动机具有ge/η→min意义上的最佳燃油经济性时的控制参数的最优解，并将当前的控制参数同步调节到上述的最优解，使整个传动系统形成闭环控制，进而使发动机始终都能工作在ge/η→min意义上的最佳经济工作点上，确保系统具有最佳的燃油经济性；机械式动力传动形式基于机液复合变速器中的差动轮系具有两个自由度的...
【技术特征摘要】
1.一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，其特征在于，包括机械式动力传动形式和液压式动力传动形式；在发动机与传动系统之间建立反馈关系，将行驶速度、作业阻力、加速踏板位置、多档位变速器的档位、传动系统的速比及效率参数传送至电子控制单元；电子控制单元基于上述参数的变化，计算当前状态下发动机具有ge/η→min意义上的最佳燃油经济性时的控制参数的最优解，并将当前的控制参数同步调节到上述的最优解，使整个传动系统形成闭环控制，进而使发动机始终都能工作在ge/η→min意义上的最佳经济工作点上，确保系统具有最佳的燃油经济性；机械式动力传动形式基于机液复合变速器中的差动轮系具有两个自由度的特征，所述闭环控制方法将发动机的转速ne、马达的输出转速nm作为控制参数；液压式动力传动形式基于变量液压泵的排量qp具有可控的无级变化的特性，所述闭环控制方法将变量液压泵的排量qp、发动机的转速ne作为控制参数；所述机液复合变速器包括变量液压泵(10)、定量液压马达(9)、第一齿轮(1)、第二齿轮(2)、第三齿轮(3)、第四齿轮(4)和差动行星轮系；发动机与第二齿轮(2)的齿轮轴连接，第二齿轮(2)与其齿轮轴连接，第二齿轮(2)与第一齿轮(1)啮合的同时，通过第三离合器(13)与太阳轮(8)或转臂(7)相连，第一齿轮(1)与其齿轮轴连接，变量液压泵(10)与第一齿轮(1)的齿轮轴连接，变量液压泵(10)通过液压油路驱动定量液压马达(9)，定量液压马达(9)通过第一离合器(11)与第三齿轮(3)的齿轮轴连接，第三齿轮(3)连接在其齿轮轴上，第三齿轮(3)与第四齿轮(4)啮合；第四齿轮(4)与齿圈(5)或太阳轮(8)连接，差动行星轮系包括转臂(7)、太阳轮(8)、齿圈(5)和行星轮(6)，太阳轮(8)设置在齿圈(5)的中心，太阳轮(8)和齿圈(5)之间啮合有行星轮(6)，行星轮(6)安装在转臂上；动力由转臂(7)或齿圈(5)输出，定量液压马达(9)和第三齿轮(3)之间设置有第一离合器(11)，第三齿轮(3)与箱体(15)之间设置有第二离合器(12)；第二齿轮(2)与太阳轮(8)或转臂(7)之间设置有第三离合器(13)，太阳轮(8)或转臂(7)与箱体(15)之间设置有第四离合器(14)；所述的机液复合变速器与多档位变速器以串联的方式进行连接；所述闭环控制方法包括以下步骤：步骤一、由操作者判断是否使用所述的闭环控制模式，如果是，则进入步骤二，否则，进入原有工作模式；步骤二、若行驶速度、作业阻力或加速踏板位置、多档位变速器的档位发生变化时，发动机进入瞬态调速过程，当瞬态调速过程结束后，进入步骤三；步骤三、电子控制单元通过迭代寻优的过程，确定当发动机工作在ge/η→min意义上的最佳经济工作点上时，所述控制参数最优解；在该步骤中，若出现如步骤二所述的参数变化，则电子控制单元停止迭代寻优的过程，返回步骤二；步骤四、在电子控制单元的控制下，所述控制参数由当前值调整至步骤三确定的最优解；在该步骤中，若出现如步骤二所述的参数变化，则电子控制单元停止对控制参数的调整，返回步骤二。2.根据权利要求1所述的一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，其特征在于，所述机液复合变速器包含四个离合器，当第一离合器(11)和第三离合器(13)闭合，第二离合器(12)和第四离合器(14)断开时，所述机液复合变速器的工作模式为机液复合传动，传动比具有可控的连续变化的特征；当第二离合器(12)和第三离合器(13)闭合，第一离合器(11)和第四离合器(14)断开时，所述机液复合变速器的工作模式为纯机械传动，此时传动比恒定；当第一离合器(11)和第四离合器(14)闭合，第二离合器(12)和第三离合器(13)断开时，所述机液复合变速器的工作模式为纯液压传动，传动比具有可控的连续变化的特征。3.根据权利要求1所述的一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，其特征在于，发动机的最佳经济工作点的确定原则为：发动机燃油消耗率ge与传动系统总效率η的比值趋于最小，即：ge/η→min时所确定的发动机工作点，为发动机的最佳经济工作点；η--传动系统的总效率；ge--发动机燃油消耗率，单位：g/kw.h，由发动机万有特性数据拟合得出其经验公式：ge＝f1(ne，Te)(1)其中：ne--发动机转速，单位：r/min；Te--发动机输出扭矩，单位：Nm。4.根据权利要求3所述的一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，其特征在于，η为传动系统的总效率；η＝ηH·ηM·ηb(2)其中：ηM--机液复合变速器中差动轮系的传动效率，针对动力输入轴连接太阳轮(8)所示的差动轮系，按下式计算：当na＞nH＞nb＞0时：当nb＞nH＞na＞0时：针对动力输入轴连接转臂(7)所示的差动轮系，按下式计算：其中：na--太阳轮(8)转速，单位：r/min；nb--齿圈(5)的转速，单位：r/min；nH-转臂(7)的转速，单位：r/min；p-差动轮系特征参数za--太阳轮(8)的齿数、zb--齿圈(5)的齿数；--差动轮系对应的转换轮系的功率损失系数；ηH-机液复合变速器中闭式液压系统的传动效率，它是工作端压力p1，单位MPa、变量液压泵(10)排量qp，单位ml/r、变量液压泵(10)转速np，单位r/min的函数，具体公式由液压件的生产厂家提供：ηH＝f2(p1，qp，np)(6)ηb--传动系统中其它部分的总效率，根据具体结构计算或由生产厂家提供。5.根据权利要求1所述的一种提高发动机燃油经济性的闭环控制方法，其特征在于，机液复合变速器中的变量液压泵(10)采用电比例控制方式，其排量qp与其上的电比例伺服阀的输入电流成正比，通过调整电比例伺服阀的输入电流，实现对变量液压泵(10)排量qp的控制；定量液压马达(9)上包含测速传感器，测速传感器实现了对定量液压马达(9)的输出转速nm的闭环控制，同时差动轮系中齿圈(5)或太阳轮(8)的即时转速nb或na由定量液压马达(9)转速通过换算得到，机液复合变速器的瞬时传动比i：其中：ne-发动机转速，单位：r/min；nm--定量液压马达(9)转速，单位：r/min；z3-第三齿轮(3)的齿数、z4-第四齿轮(4)的齿数；公式(7)针对动力输入轴连接太阳轮，公式(8)针对动力输入轴连接转臂；当机液复合传动系统处于纯液压传动时，其瞬时传动比i为：其中：qm--定量液压马达(9)的排量，单位：ml/r；ηvm-定量液压马达(9)的容积效率，由生产厂家提供；qp--变量液压泵(10)的排量，单位：ml/r；ηvp-变量液压泵(10)的容积效率，由生产厂家提供；z1、z2、z3、z4-分别为第一齿轮(1)、第二齿轮(2)、第三齿轮(3)和第四齿轮(4)的齿数；公式(9)针对动力输入轴连接太阳轮(8)，公式(10)针对动力输入轴连接转臂(7)；液压系统中包含有压力传感器，其作用是测量工作端的压力p1，从而计算出任意时刻由定量液压马达(9)传递到齿圈(5)或太阳轮(8)的输入扭矩：其中：Tb--齿圈的输入扭矩，单位NmTa-太阳轮的输入扭矩，单位NmΔp-液压系统的压力差，单位MPa，Δp＝p1-p2p1--工作端的压力，单位MPap2-液压系统的补油压力，单位MPa，其值由生产厂家提供；任意时刻由发动机输出的总扭矩Te，单位Nm为：Te＝(2+p)Ta(1...
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