一种混合动力专用发动机的起停控制方法技术

本发明专利技术提供一种混合动力专用发动机的起停控制方法，其中起动控制包括利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机；控制电机辅助扭矩减半后缓慢降低；控制发动机进行燃油喷射；控制电机辅助扭矩逐渐降低至0，发动机稳定着火。本发明专利技术通过优化电机扭矩辅助控制过程、合理利用先进喷油器多次喷射的能力改善了混合动力专用发动机瞬态工作特性，无需改变发动机硬件结构，成本低，方便应用。利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机，将发动机转速提升至远高于传统转速的目标转速，大幅度降低起动过程油耗，同时进一步缩短后处理系统的起燃时间。发动机快速起动过程时长小于10个发动机循环，大幅降低不完全燃烧循环数量从而降低未燃HC排放。

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力专用发动机的起停控制方法
本专利技术涉及混合动力驱动系统的控制领域，更具体的，涉及一种混合动力专用发动机的起停控制方法。
技术介绍
混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle，HEV)驱动系统是由传统内燃机和电力驱动系统所组成的，它可以通过先进的车辆控制系统实现提高整车经济性能、降低排气污染的目的。由于其投资少、选择余地大、易于满足未来排放标准和节能目标，混合动力汽车正受到国内外汽车制造商的广泛重视。混合动力技术能够兼顾纯电动汽车与传统燃油车的优势，已经成为下一阶段新能源汽车的重要发展方向。最早将传统燃油车电气化程度提高的标志是将配备有BSG/ISG电机的48V系统应用于驱动系统，在怠速工况下该系统使发动机强制停机并在减速工况中使用制动能量回收提高车用发动机的燃油经济性。但频繁起停是混合动力系统的通病，由此引发的高瞬态排放是各大汽车生产企业与科研院所的关注热点，目前的主要应对措施包括：起动电机倒拖发动机至目标转速附近，在接近目标转速时开始喷油；起动工况单次加浓喷射以缩短后处理设备起燃时间等，以上方法均不能有效解决起停过程的瞬态排放问题。燃油喷射直接影响车用发动机特别是缸内直喷汽油机的燃烧与排放性能，随着车用发动机强化程度的不断提高，传统燃油车中早燃与超级爆震问题日益突出。通过利用多段喷射的燃油控制策略能够在一定程度降低早燃与超级爆震发生的频次，如在进气与压缩冲程中各进行一次燃油喷射形成分层而层内均匀的混合气或压缩行程两次喷射形成具有空间活性梯度的混合气。但传统燃油车限于喷油器的耐久性要求，量产机型通常只进行两次喷射。以上原因解释了当前燃油喷射策略在起动过程中常使用单次加浓喷射的原因。而目前混合动力汽车配备的发动机主要通过将传统车用发动机重新匹配与标定，不是真正意义上的混合动力专用发动机，从而进一步限制了燃油三次及以上高频次喷射的应用。现有的混合动力汽车起停技术受制于传统发动机的技术参数与技术局限，从长远看不能适应严格的油耗与排放法规。因此，本专利技术所涉及的起停及燃油喷射控制方法对混合动力专用发动机正向开发与性能优化具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术为解决传统混合动力发动机低负荷燃油雾化质量差、未燃HC升高的缺陷，提供一种混合动力专用发动机的起停控制方法。本专利技术提供一种混合动力专用发动机的起停控制方法，包括起动控制和停机控制，所述起动控制包括：利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机；控制电机辅助扭矩减半后缓慢降低；控制发动机进行燃油喷射；控制电机辅助扭矩逐渐降低至0，发动机稳定着火。优选的，所述停机控制包括：通过电机轻度反转发动机，并减少发动机燃油喷射次数；停止发动机燃油喷射，利用电机扭矩、摩擦阻力和缸内气体阻力使发动机转速降低；发动机气缸活塞在电机扭矩作用下逐渐调整位置至最优起动角，断开离合器。优选的，所述利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机具体包括：在0.5s内，利用电机提供的辅助扭矩将发动机转速提升至1500r/min-2300r/min。优选的，所述控制发动机进行燃油喷射具体包括：控制发动机进行两次喷射，其中，第一次喷射位于压缩上止点前280°CA至压缩上止点230°CA内的进气行程；第二次喷射位于压缩上止点前210°CA至压缩上止点前100°CA，横跨进气、压缩行程。优选的，所述发动机采用进气行程两次喷射、压缩行程一次喷射的三次喷射方式。优选的，所述停机控制过程中，在两个发动机工作循环内，发动机的燃油喷射策略由三次喷射切换至单次喷射。优选的，所述最优起动角具体包括：当活塞位于最优起动角时，曲柄与连杆的相对位置近似呈直角。优选的，所述方法还包括：高电池电量状态下，当发动机负荷需求变化率超过0.5bar/(r/min)时，发动机的燃油喷射策略由单次喷射切换为三次喷射。优选的，所述发动机为直喷发动机。本专利技术提供的混合动力专用发动机的起停控制方法，通过优化电机扭矩辅助控制过程、合理利用先进喷油器多次喷射的能力改善了混合动力专用发动机瞬态工作特性，主要优势包括：(1)无需改变发动机硬件结构，成本低，方便应用。(2)利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机，将发动机转速提升至远高于传统转速的目标转速，大幅度降低起动过程油耗，同时进一步缩短后处理系统的起燃时间。发动机快速起动过程时长小于10个发动机循环，大幅降低不完全燃烧循环数量从而降低未燃HC排放。附图说明图1为根据本专利技术实施例提供的混合动力专用发动机的起动控制的流程示意图；图2为根据本专利技术实施例提供的混合动力专用发动机的起停控制系统的结构示意图；图3为根据本专利技术实施例提供的起动控制过程三个阶段特征示意图；图4为根据本专利技术实施例提供的混合动力专用发动机的停机控制的流程示意图；图5为根据本专利技术实施例提供的停机控制过程三个阶段特征示意图；图6为根据本专利技术实施例提供的混合动力专用发动机在NEDC标准循环测试中的发动机转速、负荷及进气压力的变化；图7为根据本专利技术实施例提供的发动机起动与加速过程中燃油喷射控制示意图；图8为根据本专利技术实施例提供的发动机燃油喷射控制及其影响因素的综合示意图；图中，1.发动机控制；2.混合动力专用发动机；3.飞轮；4.离合器；5.电机；6.集成式变速器；7.电机控制器；8.整车控制器；9.喷油器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一模块实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。混合动力电动汽车驱动系统是由传统内燃机和电力驱动系统所组成的，它可以通过先进的车辆控制系统实现提高整车经济性能、降低排气污染的目的。最早将传统燃油车电气化程度提高的标志是将配备有BSG/ISG电机的48V系统应用于驱动系统，在怠速工况下该系统使发动机强制停机并在减速工况中使用制动能量回收提高车用发动机的燃油经济性。但频繁起停是混合动力系统的通病，由此引发的高瞬态排放是各大汽车生产企业与科研院所的关注热点，目前的主要应对措施包括：起动电机倒拖发动机至目标转速附近，在接近目标转速时开始喷油；起动工况单次加浓喷射以缩短后处理设备起燃时间等，以上方法均不能有效解决起停过程的瞬态排放问题。本专利技术实施例提供的混合动力专用发动机的起停控制方法，针对混合动力专用发动机起停过程的瞬态排放问题，优化了混合动力专用发动机的起动控制和停机控制。为描述简洁，以下将“混合动力专用发动机”简称为“发动机”。图1为根据本专利技术实施例提供的混合动力专用发动机的起动控制方法的流程示意图。图2为根据本专利技术实施例提供的混合动力专用发动机的起停控制系统的结构示意图，如图2所示该系统包括发动机控制器1、电机控制器7、混合动力专用发动机2、飞轮3、离合器4、电机5、集成式变速器6以及整车控制器8。混合动力专用发动机2一端连接发动机控制器1，另一端依次连接飞轮3、离合器4、电机5和集成式变速器6。电机控制器7一端连接电机5，另一端连接整车控制器8的一端，整车控制器8的另一端与发动机控制器1相连接。混合动力专用发动机2内布置有若干喷油器9。其中发动机控制器1用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力专用发动机的起停控制方法，其特征在于，包括起动控制和停机控制，所述起动控制包括：利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机；控制电机辅助扭矩减半后缓慢降低；控制发动机进行燃油喷射；控制电机辅助扭矩逐渐降低至0，发动机稳定着火。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力专用发动机的起停控制方法，其特征在于，包括起动控制和停机控制，所述起动控制包括：利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机；控制电机辅助扭矩减半后缓慢降低；控制发动机进行燃油喷射；控制电机辅助扭矩逐渐降低至0，发动机稳定着火。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停机控制包括：通过电机轻度反转发动机，并减少发动机燃油喷射次数；停止发动机燃油喷射，利用电机扭矩、摩擦阻力和缸内气体阻力使发动机转速降低；发动机气缸活塞在电机扭矩作用下逐渐调整位置至最优起动角，断开离合器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用高电机辅助扭矩快速倒拖启动发动机具体包括：在0.5s内，利用电机提供的辅助扭矩将发动机转速提升至1500r/min-2300r/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制发动机进行燃油喷射具体包括：控制发动机进行两次...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志，范钦灏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11