專利名稱：一種降低油耗的車輛起步控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛起步的控制方法，特別涉及一種降低油耗的車輛起步控制方法。
背景技術(shù)：
目前全世界正面臨嚴(yán)峻的能源匱乏問題、環(huán)境污染問題。而汽車的油耗和尾氣排放都對(duì)能源的消耗與環(huán)境污染造成重大影響。傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)節(jié)和控制方法很難實(shí)現(xiàn)汽車的最佳控制，因此汽車的各種操縱系統(tǒng)向電子控制方向發(fā)展。為了提高性能，汽油機(jī)管理系統(tǒng)的功能不斷增強(qiáng)，軟件結(jié)構(gòu)和控制算法越來越復(fù)雜。對(duì)汽油機(jī)的進(jìn)氣控制系統(tǒng)提出了更高的要求。電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩需求實(shí)現(xiàn)最佳的進(jìn)氣控制，被認(rèn)為是傳統(tǒng)機(jī)械節(jié)氣門的最佳替代品[1]。 電子節(jié)氣門可根據(jù)駕駛員意圖、排放、油耗和安全需求，使節(jié)氣門快速精確地控制在最佳開度，并可設(shè)置多種控制功能來改善駕駛安全性和舒適性。它使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得令人滿意的動(dòng)力性、較好的排放性、良好的操縱性。它可以整合在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器之內(nèi)，提高了整體系統(tǒng)的可靠性[2]。由于我國汽車保有量大幅度增加，造成城市經(jīng)常出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象致使車輛經(jīng)常處于起步和怠速狀態(tài)，而且由于駕駛員的操作不當(dāng)?shù)仍蚩赡軙?huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高、離合器接合過程出現(xiàn)沖擊度較大、滑磨功和油耗增加的問題。因此車輛起步控制一直是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本發(fā)明通過研究發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器摩擦扭矩的關(guān)系，并通過扭矩協(xié)調(diào)控制的方法來降低車輛起步過程的沖擊度和滑磨功同時(shí)也避免了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高導(dǎo)致油耗增加和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的問題。目前，電子節(jié)氣門作為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣控制系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品，在國內(nèi)外的研究和試驗(yàn)得到了迅速的發(fā)展。在控制策略上由先前的線性控制到現(xiàn)在的非線性控制，從先前單一的為提高駕駛性能到現(xiàn)在為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等多項(xiàng)綜合性能。有代表性的如Delphi開發(fā)出第二代ETC控制系統(tǒng)，主要用于大排量汽車上，集成了多項(xiàng)功能，如改變了車輛油門踏板的響應(yīng)靈敏度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速及車速的控制具有一定的效果；Bosh公司推出了新的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于轉(zhuǎn)矩控制的控制策略M ;孫冬野等提出了車輛起步過程中電子節(jié)氣門的非線性控制方法有效的降低了起步過程的沖擊[4];何躍軍等開發(fā)了一種基于單片機(jī)控制的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)。它以ATmega 16單片機(jī)為控制核心，德國博世公司電子節(jié)氣門為研究對(duì)象，通過傳感器測量加速踏板位置信號(hào)，然后經(jīng)過單片機(jī)控制算法的處理，驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)節(jié)氣門盤片旋轉(zhuǎn)到指定開度，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制[5]。上述的研究中并沒有從離合器接合過程發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與離合器摩擦扭矩對(duì)車輛起步過程沖擊度和滑磨功的影響方面考慮。因此本發(fā)明提出采用以離合器分離軸承位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速為輸入信號(hào)的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，在車輛起步過程通過調(diào)節(jié)電子節(jié)氣門的開度來匹配發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器摩擦扭矩的大小，以實(shí)現(xiàn)車輛在起步過程中對(duì)沖擊度和滑磨功的綜合控制，提高車輛在起步過程中的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。
所述技術(shù)背景的參考文獻(xiàn)如下[I]郭思婧.電子節(jié)氣門的演變及其發(fā)展前景.新視角.[2]張洪濤，何基都.汽車電子節(jié)氣門技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009年9月，第20卷第3期.[3]朱二欣.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究.[4]何躍軍.基于單片機(jī)控制的電子節(jié)氣門的研究與實(shí)踐.現(xiàn)代電子技術(shù)，2010年第5期.[5]孫冬野，秦大同.非線性控制方法在AMT起步控制中的應(yīng)用.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，30 (10).
發(fā)明內(nèi)容·針對(duì)車輛在起步過程中由于駕駛員的操作不當(dāng)?shù)仍蚩赡軙?huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高、沖擊度較大、滑磨功和油耗增加的問題，本發(fā)明通過對(duì)車輛起步過程中發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器摩擦扭矩關(guān)系的分析與研究，在手動(dòng)擋汽車上加裝電子節(jié)氣門和離合器位置傳感器，開發(fā)一種以Freescale MC9S12DT128單片機(jī)為控制核心，以離合器分離軸承位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速為輸入信號(hào)的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，對(duì)車輛在起步過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器摩擦扭矩進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以實(shí)現(xiàn)車輛在起步過程中對(duì)沖擊度和滑磨功的綜合控制，提高車輛在起步過程中的燃油經(jīng)濟(jì)性和乘坐舒適性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的步驟I、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、保持發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)。掛入起步檔位，但是，此時(shí)離合器踏板還未松開。步驟2、逐漸松開離合器踏板，準(zhǔn)備起步。同時(shí)檢測離合器輸出端轉(zhuǎn)速是否為O來判斷車輛是否處于起步狀態(tài)，當(dāng)判斷車輛處于起步狀態(tài)時(shí)，即離合器開始接合時(shí)，電子節(jié)氣門開度隨著離合器踏板位移量的變化而變化，當(dāng)駕駛員的腳逐漸松開踏板時(shí)，離合器踏板位置傳感器將離合器踏板移動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。同時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門的實(shí)際開度也轉(zhuǎn)換為一個(gè)電信號(hào)，其輸出特性與油門踏板位置傳感器一樣，并且均為線性輸出。這兩個(gè)電信號(hào)被同時(shí)送入ECU，進(jìn)行比較，若兩個(gè)信號(hào)不同，說明節(jié)氣門的實(shí)際開度沒有達(dá)到要求，則ECU發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，控制電機(jī)沿正方向(增大節(jié)氣門開度)或反方向(減小節(jié)氣門開度)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至兩個(gè)電信號(hào)相同為止。實(shí)現(xiàn)離合器的快速接合，同時(shí)檢測離合器的滑磨轉(zhuǎn)速(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與離合器輸出端轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速差)是否小于20rpm，如果滑磨轉(zhuǎn)速大于20rpm則重復(fù)步驟2,如果小于20rpm則進(jìn)入步驟3階段；步驟3、當(dāng)離合器的滑磨轉(zhuǎn)速小于20rpm時(shí)即進(jìn)入下一狀態(tài)同步狀態(tài)。此時(shí)節(jié)氣門開度不再隨著離合器踏板位移量的變化而變化，油門踏板開始起作用繼續(xù)控制電子節(jié)氣門開度的大小。當(dāng)駕駛員的腳逐漸踩下油門踏板時(shí)，油門踏板位置傳感器將油門踏板移動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。同時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門的實(shí)際開度也轉(zhuǎn)換為一個(gè)電信號(hào)，其輸出特性與油門踏板位置傳感器一樣，并且均為線性輸出。這兩個(gè)電信號(hào)被同時(shí)送入ECU，進(jìn)行比較，若兩個(gè)信號(hào)不同，說明節(jié)氣門的實(shí)際開度沒有達(dá)到要求，則ECU發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，控制電機(jī)沿正方向(增大節(jié)氣門開度)或反方向(減小節(jié)氣門開度)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至兩個(gè)電信號(hào)相同為止。
本發(fā)明與現(xiàn)有控制方法相比，具有明顯的優(yōu)勢和效益I、本發(fā)明通過控制節(jié)氣門開度在離合器接合過程中隨著離合器分離軸承的位置和速度的變化而變化，可以有效匹配發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和摩擦扭矩的大小，從而降低起步過程的沖擊。其評(píng)價(jià)指標(biāo)為沖擊度如公式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種降低油耗的車輛起步控制方法，其特征在于，步驟如下 步驟I、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、保持發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)；掛入起步檔位，但是，此時(shí)離合器踏板還未松開； 步驟2、逐漸松開離合器踏板，準(zhǔn)備起步；同時(shí)檢測離合器輸出端轉(zhuǎn)速是否為O來判斷車輛是否處于起步狀態(tài)，當(dāng)判斷車輛處于起步狀態(tài)時(shí)，即離合器開始接合時(shí)，電子節(jié)氣門開度隨著離合器踏板位移量的變化而變化，當(dāng)駕駛員的腳逐漸松開踏板時(shí)，離合器踏板位置傳感器將離合器踏板移動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；同時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門的實(shí)際開度也轉(zhuǎn)換為一個(gè)電信號(hào)，其輸出特性與油門踏板位置傳感器一樣，并且均為線性輸出；這兩個(gè)電信號(hào)被同時(shí)送入ECU，進(jìn)行比較，若兩個(gè)信號(hào)不同，說明節(jié)氣門的實(shí)際開度沒有達(dá)到要求，則ECU發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，，即增大節(jié)氣門開度；或反方向即減小節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)動(dòng)，直至兩個(gè)電信號(hào)相同為止；實(shí)現(xiàn)離合器的快速接合，同時(shí)檢測離合器的滑磨轉(zhuǎn)速，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與離合器輸出端轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速差是否小于20rpm，如果滑磨轉(zhuǎn)速大于20rpm則重復(fù)步驟2，如果小于20rpm則進(jìn)入步驟3階段； 步驟3、當(dāng)離合器的滑磨轉(zhuǎn)速小于20rpm時(shí)即進(jìn)入下一狀態(tài)同步狀態(tài)；此時(shí)節(jié)氣門開度不再隨著離合器踏板位移量的變化而變化，油門踏板開始起作用繼續(xù)控制電子節(jié)氣門開度的大小；當(dāng)駕駛員的腳逐漸踩下油門踏板時(shí)，油門踏板位置傳感器將油門踏板移動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；同時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門的實(shí)際開度也轉(zhuǎn)換為一個(gè)電信號(hào)，其輸出特性與油門踏板位置傳感器一樣，并且均為線性輸出；這兩個(gè)電信號(hào)被同時(shí)送入ECU，進(jìn)行比較，若兩個(gè)信號(hào)不同，說明節(jié)氣門的實(shí)際開度沒有達(dá)到要求，則ECU發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，控制電機(jī)沿正方向，即增大節(jié)氣門開度；或反方向即減小節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)動(dòng)，直至兩個(gè)電信號(hào)相同為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛起步的控制方法，特別涉及一種降低油耗的車輛起步控制方法。針對(duì)車輛在起步過程中由于駕駛員的操作不當(dāng)?shù)仍蚩赡軙?huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高、沖擊度較大、滑磨功和油耗增加的問題，通過對(duì)車輛起步過程中發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器摩擦扭矩關(guān)系的分析與研究，在手動(dòng)擋汽車上加裝電子節(jié)氣門和離合器位置傳感器，開發(fā)一種以單片機(jī)為控制核心，以離合器分離軸承位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速為輸入信號(hào)的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，對(duì)車輛在起步過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器摩擦扭矩進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以實(shí)現(xiàn)車輛在起步過程中對(duì)沖擊度和滑磨功的綜合控制，提高車輛在起步過程中的燃油經(jīng)濟(jì)性和乘坐舒適性。
文檔編號(hào)B60W10/06GK102910169SQ20121025489
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月21日
發(fā)明者吳斌, 王顯雨, 吳健, 趙卓群, 張艷楠, 申辛未 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)