CN112172824A - 一种基于整车经济性的cvt速比控制策略确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，包括以下步骤：步骤1)根据发动机台架试验测试的发动机数据，绘制发动机万有特性图；步骤2)根据制定的发动机万有特性图，利用等功率线查找不同发动机功率下燃油消耗率最低的发动机工况点，形成发动机最经济的工作曲线；步骤3)测量不同油门开度下的发动机负荷；步骤4)根据步骤2)形成的发动机经济性工作曲线与步骤3)绘制的不同油门开度下的发动机负荷特性曲线相交形成的发动机工况点及对应的发动机转速；步骤5)根据发动机不同油门开度的经济性运行转速计算不同车速对应的变速器速比。本发明方法保证了车辆不同工况下均能工作于最优速比，确保了整车的燃油经济性。

Description

一种基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法

技术领域

本发明涉及节能控制技术，尤其涉及一种基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法。

背景技术

CVT与传统变速器相比有着诸多优点，其速比是一系列连续的值，可以使发动机一直在理想的工作曲线上运行，进而提升汽车的动力性、经济性和平顺性。

CVT控制策略决定了整车工作过程中的发动机工作区间。传统设计开发过程中，为达到整车经济性的油耗水平，汽车工程师一般都是依靠大量的整车试验来优化并最终确定CVT的速比控制策略，且无法保证其控制策略可达到最经济的油耗水平。开发过程工作量大，时间周期长。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，包括以下步骤：

步骤1)根据发动机台架试验测试的发动机数据，绘制发动机万有特性MAP图；

所述发动机台架试验测试的发动机数据包括：发动机输出转速、发动机输出转矩、燃油消耗量；

步骤2)根据制定的发动机万有特性图，利用等功率线查找不同发动机功率下燃油消耗率最低的发动机工况点，形成发动机最经济的工作曲线；

步骤3)通过发动机台架试验测试，测量不同油门开度下的发动机负荷，在步骤1)制定的发动机万有特性图中绘制不同油门开度下的发动机负荷特性曲线；

步骤4)根据步骤2)形成的发动机经济性工作曲线与步骤3绘制的不同油门开度下的发动机负荷特性曲线相交形成的发动机工况点，对应的发动机转速即为不同油门开度下的发动机经济性运行转速；

步骤5)根据发动机不同油门开度的经济性运行转速计算不同车速对应的变速器速比，并形成速比矩阵，即为CVT变速器经济性的速比控制策略。

按上述方案，所述步骤1)具体如下：根据发动机台架试验测试的发动机数据：发动机输出转速n、发动机输出转矩T、燃油消耗量B，通过公式

将测试数据燃油消耗量转化为燃油消耗率be，得到发动机转速-发动机扭矩-燃油消耗率的万有特性图。

按上述方案，所述步骤2)具体如下：

根据发动机的功率区间，以10kw为步长，设定一系列发动机功率P_i；

对于某一固定发动机功率P，运用公式

计算不同转速下的发动机扭矩，绘制该功率下的发动机转速-扭矩曲线，即发动机等功率线，同时在步骤1)中的万有特性曲线上查找该等功率线上各转速对应的燃油消耗率；

按照上述方法绘制一系列发动机功率P_i的等功率线及查找对应的燃油消耗率，提取各等功率线上燃油消耗率最低的点，在万有特性图上把一系列燃油消耗率最低的点连接为平滑曲线，形成发动机转速-扭矩曲线，即为发动机最经济的工作曲线。

按上述方案，所述步骤5)具体如下：

确定CVT变速器的最大速比i_max，最小速比i_min，在某一油门开度下，结合发动机在该油门开度下的经济运行转速，计算不同车速下的变速器速比i；

当速比i≥变速器最大速比i_max，设定速比i＝i_max；当速比i≤变速器最小速比i_min，设定速比i＝i_min；否则速比设定为i；

反复运用该方法计算其他油门开度下的变速器速比，计算得到的变速器速比与对应的油门开度、车速形成速比-油门-车速的速比矩阵，即为CVT变速器经济性的速比控制策略。

按上述方案，所述计算不同车速下的变速器速比i采用以下公式：

式中，i为变速器速比，i_g为变速器主减速比，n为发动机经济性运行转速,r为车轮半径，v为车速。

本发明产生的有益效果是：

本发明基于汽车理论的原理，运用仿真手段进行CVT速比控制策略的优化计算，缩减了实车反复试验、优化速比MAP的工作周期，大大提高工作效率。基于发动机最低燃油消耗率的原则，运用步骤2定位发动机最经济工作曲线，运用步骤3、4准确计算发动机不同油门开度下的发动机经济性工作转速。通过该方法设计CVT速比控制策略，保证了车辆不同工况下均能工作于发动机经济性区域的最优速比，确保了整车的燃油经济性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的发动机转速-扭矩-燃油消耗率万有特性图；

图2是本发明实施例的发动机等功率曲线及发动机最经济的工作曲线示意图；

图3是本发明实施例的发动机部分负荷特性曲线示意图；

图4是本发明实施例的不同油门开度下发动机经济性工况点示意图；

图5是本发明实施例的CVT变速器经济性的速比控制示意图。

图6是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图6所示，一种基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，包含如下步骤：

步骤1、根据发动机台架试验测试数据，绘制发动机万有特性MAP图；

所述步骤1具体过程为：根据发动机台架试验测试的发动机数据：发动机输出转速n(r/min)、发动机输出转矩T(N.m)、燃油消耗量B(kg/h)，通过公式

将测试数据燃油消耗量转化为燃油消耗率be(g/kw.h)。得到发动机转速-发动机扭矩-燃油消耗率的万有特性图，如图1所示。

步骤2、根据制定的发动机万有特性图，利用等功率线查找不同发动机功率下燃油消耗率最低的发动机工况点，形成发动机最经济的工作曲线。

所述步骤2具体过程为：根据发动机的功率区间，以10kw为步长，设定一系列发动机功率P_i(kw)。对于某一固定发动机功率P，运用公式

计算不同转速下的发动机扭矩，绘制该功率下的发动机转速-扭矩曲线，即发动机等功率线。同时在步骤1的万有特性曲线上查找该等功率线上各转速对应的燃油消耗率。按照上述方法绘制其他功率的等功率线及查找对应的燃油消耗率。提取各等功率线上燃油消耗率最低的点，如表1。在万有特性图上把一系列点连接为平滑曲线，形成发动机转速-扭矩曲线，即为发动机最经济的工作曲线，如图2所示。

表1发动机经济性工况点

发动机转速(rpm)	1000	1600	2000	2500	2750	3300	3750	4600	4800
										发动机扭矩(Nm)	98	98	99	115	140	150	170	190	200

步骤3、在步骤1制定的发动机万有特性图中绘制不同油门开度下的发动机负荷特性曲线。

所述步骤3具体过程为：通过发动机台架试验测试，测量不同油门开度下的发动机负荷特性曲线。在发动机万有特性图上绘制不同油门开度下的发动机负荷特性曲线。如图3所示。在图3中油门开度沿Y轴方向从下往上依次增加，图中从下至上依次绘制有油门开度在5％、10％、15％、20％、30％、40％、50％、70％、80％、100％下的发动机负荷特性曲线。

步骤4、步骤2形成的发动机经济性工作曲线与步骤3绘制的不同油门开度下的发动机负荷特性曲线相交，形成一系列的发动机工况点，见图4。对应的发动机转速即为不同油门开度下的发动机经济性运行转速,见表2。

表2不同油门开度下发动机经济性转速点

发动机油门开度(％)	5	10	15	20	30	40	50	70	80	100
											发动机扭矩(Nm)	1000	1000	2100	2600	3500	3900	4150	4400	4600	5500

步骤5、根据发动机不同油门开度的经济性运行转速计算不同车速对应的变速器速比，并形成速比矩阵，即为CVT变速器经济性的速比控制MAP。

所述步骤5具体过程为：

CVT变速器的速比是一系列连续的值，其最大速比i_max，最小速比i_min。变速器速比计算公式为

式中，i为变速器速比，i_g为变速器主减速比，n为发动机经济性运行转速(r/min),r为车轮半径(m)，v为车速(km/h)。

在某一油门开度下，结合发动机在该油门开度下的经济运行转速，运用公式1计算不同车速下的变速器速比i。

当速比i≥变速器最大速比i_max，设定速比i＝i_max；当速比i≤变速器最小速比i_min，设定速比i＝i_min；否则速比设定为i。

反复运用该方法计算其他油门开度下的变速器速比。计算得到的变速器速比与对应的油门开度、车速形成速比-油门-车速的速比矩阵，即为CVT变速器经济性的速比控制策略，如图5所示。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)根据发动机台架试验测试的发动机数据，绘制发动机万有特性图；

所述发动机台架试验测试的发动机数据包括：发动机输出转速n、发动机输出转矩T、燃油消耗量；

步骤2)根据制定的发动机万有特性图，利用等功率线查找不同发动机功率下燃油消耗率最低的发动机工况点，形成发动机最经济的工作曲线；

步骤3)通过发动机台架试验测试，测量不同油门开度下的发动机负荷，在步骤1)制定的发动机万有特性图中绘制不同油门开度下的发动机负荷特性曲线；

步骤4)根据步骤2)形成的发动机经济性工作曲线与步骤3)绘制的不同油门开度下的发动机负荷特性曲线相交形成发动机工况点，对应的发动机转速即为不同油门开度下的发动机经济性运行转速；

步骤5)根据发动机不同油门开度的经济性运行转速计算不同车速对应的变速器速比，并形成速比矩阵，即为CVT变速器经济性的速比控制策略。

2.根据权利要求1所述的基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，其特征在于，所述步骤1)具体如下：根据发动机台架试验测试的发动机数据：发动机输出转速n、发动机输出转矩T、燃油消耗量B，通过公式

将测试数据燃油消耗量转化为燃油消耗率be，得到发动机转速-发动机扭矩-燃油消耗率的万有特性图。

3.根据权利要求1所述的基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，其特征在于，所述步骤2)具体如下：

根据发动机的功率区间，以m为步长，设定一系列发动机功率P_i；

对于某一固定发动机功率P，运用公式

计算不同转速下的发动机扭矩，绘制该功率下的发动机转速-扭矩曲线，即发动机等功率线，同时在步骤1)中的万有特性曲线上查找该等功率线上各转速对应的燃油消耗率；

按照上述方法绘制一系列发动机功率P_i的等功率线及查找对应的燃油消耗率，提取各等功率线上燃油消耗率最低的点，在万有特性图上把一系列燃油消耗率最低的点连接为平滑曲线，形成发动机转速-扭矩曲线，即为发动机最经济的工作曲线。

4.根据权利要求1所述的基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，其特征在于，所述步骤5)具体如下：

确定CVT变速器的最大速比i_max，最小速比i_min，在某一油门开度下，结合发动机在该油门开度下的经济运行转速，计算不同车速下的变速器速比i；

当速比i≥变速器最大速比i_max，设定速比i＝i_max；当速比i≤变速器最小速比i_min，设定速比i＝i_min；否则速比设定为i；

反复运用该方法计算其他油门开度下的变速器速比，计算得到的变速器速比与对应的油门开度、车速形成速比-油门-车速的速比矩阵，即为CVT变速器经济性的速比控制策略。

5.根据权利要求4所述的基于整车经济性的CVT速比控制策略确定方法，其特征在于，所述计算不同车速下的变速器速比i采用以下公式：

式中，i为变速器速比，i_g为变速器主减速比，n为发动机经济性运行转速,r为车轮半径，v为车速。

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