一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择及调整方法技术

本发明专利技术涉及一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择及调整方法，选择方法中，计算工况点下发动机的各个候选工作点在当前CDPF碳载量下的平均系统有效燃料消耗率，选择平均系统有效燃料消耗率最小的发动机候选工作点作为当前CDPF碳载量下的发动机最优工作点并应用。与现有技术相比，本发明专利技术通过计算平均系统有效燃料消耗率来选择发动机最优工作点，除了考虑发动机功率充入动力电池的能量损失、动力电池实际的放电功率到驱动整车的能量损失以外，还考虑到不同CDPF碳载量的影响，并结合了未来一段时间的CDPF碳载量增加速率，得到的发动机最优工作点更加准确，能更好地提高燃油经济性，实现对整车油耗的优化。实现对整车油耗的优化。实现对整车油耗的优化。

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择及调整方法


[0001]本专利技术涉及混合动力汽车控制领域，尤其是涉及一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择及调整方法。

技术介绍

[0002]对于传统的汽车，整车驱动功率始终等于发动机功率，当整车驱动功率低的时候，所需的发动机功率也低。而发动机在负荷比较大、功率比较大的工况下，比油耗比较低，在低功率的工况下，发动机的比油耗很高，经济性不好。混合动力汽车既有发动机，又有动力电池，因此相同工况下，结合动力电池的充放电，可以找到满足汽车驱动功率、同时燃料消耗率最低的发动机工作点。混合动力系统通常有三种工作模式，一种是默认模式，即动力电池不工作，发动机的输出功率等于整车的驱动功率；第二种是助力模式，即动力电池放电；第三种是充电模式，即发动机输出功率超过整车的驱动功率，多余的功率通过电机给动力电池充电。
[0003]此前，申请人已向中国专利局提交了名称为“一种混合动力汽车的工作点选择及调整方法”，申请号为“CN202110684619.9”，申请日为“2021.6.21”的中国专利技术专利申请，考虑了发动机的比油耗，以及发动机和动力电池之间的能量转换损失，将系统有效燃料消耗率最小的候选工作点作为发动机最优工作点。
[0004]发动机的尾气排放是受国家排放法规严格限制的，一般通过尾气后处理装置对尾气进行处理，其中，颗粒捕集器DPF是目前最为有效的控制颗粒物排放的装置，但是，DPF中不断增加的碳颗粒会逐渐堵塞DPF的空隙，造成发动机的背压增加，从而导致发动机排气功的增加，要维持目标功率输出，需要喷更多的燃油，导致发动机燃料消耗量增长。为此尾气处理系统应用了催化型DPF(CDPF)，CDPF内涂覆了催化剂，能直接进行碳颗粒被动再生来防止碳累积，但是，完全依靠CDPF被动再生无法避免碳颗粒累积，CDPF内的碳载量仍会影响燃油经济性。申请人在先申请的专利中并未考虑CDPF碳载量对发动机最优工作点选择的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择及调整方法，通过计算平均系统有效燃料消耗率来选择发动机最优工作点，除了考虑充电模式下发动机功率充入动力电池的能量损失、助力模式下动力电池实际的放电功率到驱动整车的能量损失以外，还考虑到不同CDPF碳载量的影响，并结合了未来一段时间的CDPF碳载量增加速率，得到的发动机最优工作点更加准确，能更好地提高燃油经济性，实现对整车油耗的优化。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择方法，具体为：
[0008]混合动力汽车行驶过程中包括多个不同的工况点，每个工况点下存在不同的发动
机候选工作点，对于混合动力汽车的一个工况点，获取当前CDPF碳载量，分别计算该工况点下发动机的各个候选工作点在当前CDPF碳载量下的平均系统有效燃料消耗率，选择平均系统有效燃料消耗率最小的候选工作点作为当前CDPF碳载量下的发动机最优工作点并应用，所述平均系统有效燃料消耗率be
pre1
的计算公式如下：
[0009][0010][0011]其中，br
ef2
表示该候选工作点考虑CDPF碳载量后的系统有效燃料消耗率，Δt表示预设置的时间长度，表示在当前CDPF碳载量下该候选工作点的燃料消耗率，P
val1
表示该候选工作点下考虑能量转换损耗后发动机的系统有效输出功率，系统有效燃料消耗率对时间的导数为：
[0012][0013][0014][0015][0016]其中，m
PM
表示CDPF碳载量，Q
PM_inc
表示发动机原始的PM质量流量，即CDPF内的PM质量累计速率，Q
PM_dec
表示CDPF内的PM质量因CDPF被动再生而减少的速率，Q为CDPF实际的排气体积流量(m3/s)，C
in
和C
out
分别等于CDPF实际的入口碳烟颗粒排放浓度和实际的出口碳烟颗粒排放浓度(kg/m3)，m
PM1
是t1时刻根据CDPF两端的压力差Δp
PM1
估计的碳载量，m
PM2
是t2时刻根据CDPF两端的压力差Δp
PM2
估计的碳载量，燃料消耗率对CDPF碳载量m
PM
的导数通过实验近似计算得到；
[0017]P
val1
的公式如下：
[0018]当动力电池的充放电功率为零时，P
val1
的公式为：
[0019]P
val1
＝P
[0020]其中，P表示候选工作点下混合动力汽车的驱动功率；
[0021]当动力电池的充放电功率为充电时，P
val1
的公式为：
[0022]P
val1
＝P+η
Gen
×
η
Chg
×
ΔP
e
[0023]其中，ΔP
e
表示该候选工作点下发动机用于充电的有效输出功率，η
Gen
表示该候选工作点下电机的发电效率，η
Chg
表示该候选工作点下动力电池的充电效率；
[0024]当动力电池的充放电功率为放电时，P
val1
的公式为：
[0025][0026]其中，
△
P
s
表示该候选工作点下由电机助力替代的发动机有效输出功率，η
Mot
表示该候选工作点下电机的助力效率，η
Dchg
表示该候选工作点下动力电池的放电效率。
[0027]进一步的，燃料消耗率对CDPF碳载量的导数的计算方法如下：
[0028]选定一个CDPF碳载量，测试各个候选工作点在该CDPF碳载量下的燃料消耗率，按照预设置的步长Δm改变CDPF的碳载量，重复上述步骤，得到不同CDPF碳载量下各个候选工作点的燃料消耗率；对于一个候选工作点R，基于该候选工作点在不同CDPF碳载量下的燃料消耗率近似计算得到在候选工作点R下燃料消耗率对CDPF碳载量的导数：
[0029][0030]m2＝m+Δm
[0031]m1＝m
‑
Δm
[0032]其中，Q
fuel_R_m
表示CDPF碳载量为m时，发动机在候选工作点R下的燃料消耗率。
[0033]进一步的，包括以下步骤：
[0034]S1：确定工况点的车速和变速箱目标输出扭矩；
[0035]S2：将CDPF的碳载量调整为当前CDPF碳载量；
[0036]S3：调整发动机的扭矩和电机的扭矩，使得发动机和电机的扭矩分配满足工况点的变速箱目标输出扭矩，得到发动机的多个候选工作点；
[0037]S4：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择方法，其特征在于，具体为：混合动力汽车行驶过程中包括多个不同的工况点，每个工况点下存在不同的发动机候选工作点，对于混合动力汽车的一个工况点，获取当前CDPF碳载量，分别计算该工况点下发动机的各个候选工作点在当前CDPF碳载量下的平均系统有效燃料消耗率，选择平均系统有效燃料消耗率最小的候选工作点作为当前CDPF碳载量下的发动机最优工作点并应用，所述平均系统有效燃料消耗率be
pre1
的计算公式如下：的计算公式如下：其中，be
ef2
表示该候选工作点考虑CDPF碳载量后的系统有效燃料消耗率，Δt表示预设置的时间长度，表示在当前CDPF碳载量下该候选工作点的燃料消耗率，P
val1
表示该候选工作点下考虑能量转换损耗后发动机的系统有效输出功率，系统有效燃料消耗率be
ef2
对时间的导数为：时间的导数为：时间的导数为：Q
PM_inc
＝Q
·
C
in
‑
Q
·
C
out
其中，m
PM
表示CDPF碳载量，Q
PM_inc
表示发动机原始的PM质量流量，即CDPF内的PM质量累计速率，Q
PM_dec
表示CDPF内的PM质量因CDPF被动再生而减少的速率，Q为CDPF实际的排气体积流量，C
in
和C
out
分别等于CDPF实际的入口碳烟颗粒排放浓度和实际的出口碳烟颗粒排放浓度，m
PM1
是t1时刻根据CDPF两端的压力差Δp
PM1
估计的碳载量，m
PM2
是t2时刻根据CDPF两端的压力差Δp
PM2
估计的碳载量，燃料消耗率对CDPF碳载量m
PM
的导数通过实验近似计算得到；P
val1
的公式如下：当动力电池的充放电功率为零时，P
val1
的公式为：P
val1
＝P其中，P表示候选工作点下混合动力汽车的驱动功率；当动力电池的充放电功率为充电时，P
val1
的公式为：P
val1
＝P+η
Gen
×
η
Chg
×
ΔP
e
其中，ΔP
e
表示该候选工作点下发动机用于充电的有效输出功率，η
Gen
表示该候选工作点下电机的发电效率，η
Chg
表示该候选工作点下动力电池的充电效率；
当动力电池的充放电功率为放电时，P
val1
的公式为：其中，ΔP
s
表示该候选工作点下由电机助力替代的发动机有效输出功率，η
Mot
表示该候选工作点下电机的助力效率，η
Dchg
表示该候选工作点下动力电池的放电效率。2.根据权利要求1所述的一种兼顾CDPF碳载量的发动机工作点选择方法，其特征在于，燃料消耗率对CDPF碳载量的导数的计算方法如下：选定一个CDPF碳载量，测试各个候选工作点在该CDPF碳载量下的燃料消耗率，按照预设置的步长Δm改变CDPF的碳载量，重复上述步骤，得到不同CDPF碳载量下各个候选工作点的燃料消耗率；对于一个候选工作点R，基于该候选工作点在不同CDPF碳载量下的燃料消耗率近似计算得到在候选工作点R下燃料消耗率对CDPF碳载量的导数：m2＝m+Δmm1＝m
‑
Δm其中，Q
fuel_R_m
表示CDPF碳载量为m时，发动机在候选工作点R下的燃料消耗率。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼狄明，高骥，房亮，张允华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：