1.本发明属于发动机控制技术领域，尤其涉及一种天然气发动机扭矩控制方法及系统。
背景技术：2.车辆配套电控机械式自动变速器(automated mechanical transmission，amt)的需求量逐年增加，同时客户对换挡舒适性提出了更高的要求，天然气发动机作为商用车的重要部分具有更大的挑战，国六天然气发动机燃料控制为预混燃烧和当量燃烧，燃料喷射量基于节气门开度进行计算，通过进气管后进入气缸内，相对柴油机的燃料进行缸内直喷，天然气发动机扭矩响应性延迟较大。
3.发明人发现，发动机进行正常的pi控制(比例和积分闭环控制)时，发动机在还扭阶段初期，扭矩差比较小的情况下，通过pi计算发动机实际扭矩输出较小，天然气发动机本身延迟也比较大，导致发动机扭矩响应性较差。
技术实现要素：4.本发明为了解决上述问题，提出了一种天然气发动机扭矩控制方法，本发明为满足当前amt性能，要求发动机实际扭矩相对目标扭矩延迟越小越好的要求，针对换挡过程中的还扭进行策略开发，提高了还扭过程中发动机扭矩的响应性。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明提供了一种天然气发动机扭矩控制方法，包括：
7.接收换挡控制指令；
8.判断控制指令是扭矩限制指令还是扭矩控制指令，并根据判断结果确定发动机扭矩闭环的目标值，得到发动机目标扭矩；
9.根据所述发动机目标扭矩与发动机实际扭矩的对比，确定发动机处于换挡过程中的还扭阶段；
10.在还扭阶段，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值，对发动机扭矩进行控制；其中，所述发动机偏移扭矩等于发动机目标扭矩与标定偏移值的和。
11.进一步的，当控制指令是扭矩限制指令时，整车限制扭矩为发动机扭矩闭环的目标值；当判断控制指令是扭矩控制指令时，整车控制扭矩为发动机扭矩闭环的目标值。
12.进一步的，在扭矩控制指令下，通过判断变速箱的换挡过程信号判断否在换挡阶段。
13.进一步的，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值时，发动机实际扭矩＝初始扭矩+比例系数
×
偏移扭矩差+积分系数
×
偏移扭矩差
×
对周期的求导。
14.进一步的，所述初始扭矩为扭矩前馈值和上一循环积分计算扭矩之和；所述偏移扭矩差为发动机偏移扭矩和发动机实际扭矩之差。
15.进一步的，当发动机实际扭矩大于发动机目标扭矩时，结束发动机扭矩控制。
16.进一步的，通过标定不同扭矩情况下的偏移值，计算发动机实际扭矩。
17.第二方面，本发明还提供了一种天然气发动机扭矩控制系统，包括：
18.数据采集模块，被配置为：接收换挡控制指令；
19.指令判断模块，被配置为：判断控制指令是扭矩限制指令还是扭矩控制指令，并根据判断结果确定发动机扭矩闭环的目标值，得到发动机目标扭矩；
20.还扭阶段确定模块，被配置为：根据所述发动机目标扭矩与发动机实际扭矩的对比，确定发动机处于换挡过程中的还扭阶段；
21.控制模块，被配置为：在还扭阶段，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值，对发动机扭矩进行控制；其中，所述发动机偏移扭矩等于发动机目标扭矩与标定偏移值的和。
22.第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的天然气发动机扭矩控制方法的步骤。
23.第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的天然气发动机扭矩控制方法的步骤。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
25.本发明在满足扭矩限制和扭矩控制两种控制方式，兼容不同整车控制需求的基础上，通过标定不同扭矩情况下的偏移值，发动机在还扭阶段初期，在扭矩差非常小时，因为有扭矩偏移值，偏移扭矩差也会稳定输出，这样计算的发动机实际扭矩会比较大，可以抵消天然气发动机本身延迟较大的问题，提高了发动机扭矩响应性。
附图说明
26.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
27.图1为本发明实施例1的流程图。
具体实施方式：
28.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
29.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.名词解释：
31.amt：即电控电动机械式汽车自动变速器，是在不改变原车变速箱主体结构的基础上，通过加装电控装置，取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选挡、换挡动作，实现换挡全过程自动化的一种装置；
32.当量燃烧：指发动机工作时，可燃混合气中燃料和空气中的氧气完全进行化学反应的一种过程；
33.预混燃烧：指发动机工作时，先通过混合器把燃料和空气进行预混合，再流经进气管进入气缸内燃烧的一种过程；
34.缸内直喷：指直接将燃料直接喷射进气缸内，进行混合燃烧的一种技术；
35.清扭：指在自动变速箱换挡过程阶段，离合器逐渐和发动机脱离，请求发动机扭矩逐渐降低的过程；
36.还扭：指在自动变速箱换挡过程阶段，离合器逐渐和发动机结合，请求发动机扭矩提升的过程；
37.发动机扭矩闭环：指发动机接收到整车扭矩命令，以整车扭矩为目标值，通过pi闭环控制实际扭矩快速达到目标扭矩的控制方式；
38.pi闭环：通过比例控制p和积分控制i，使实际值达到目标值得一种闭环控制方式。
39.实施例1：
40.车辆，尤其是商务车辆配套amt的需求量逐年增加，同时客户对换挡舒适性提出了更高的要求，天然气发动机作为商用车的重要部分具有更大的挑战，现阶段，在解决天然气发动机扭矩响应性延迟较大时，发动机进行正常的pi控制时，发动机在还扭阶段初期，扭矩差比较小的情况下，通过pi计算发动机实际扭矩输出较小，天然气发动机本身延迟也比较大，导致发动机扭矩响应性较差。
41.针对上述问题，本实施例提供了一种天然气发动机扭矩控制方法，包括：
42.接收换挡控制指令；
43.判断控制指令是扭矩限制指令还是扭矩控制指令，并根据判断结果确定发动机扭矩闭环的目标值，得到发动机目标扭矩；
44.根据所述发动机目标扭矩与发动机实际扭矩的对比，确定发动机处于换挡过程中的还扭阶段；
45.在还扭阶段，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值，对发动机扭矩进行控制；其中，所述发动机偏移扭矩等于发动机目标扭矩与标定偏移值的和。
46.本实施例在满足扭矩限制和扭矩控制两种控制方式，兼容不同整车控制需求的基础上，通过标定不同扭矩情况下的偏移值，发动机在还扭阶段初期，在扭矩差非常小时，因为有扭矩偏移值，偏移扭矩差也会稳定输出，这样计算的发动机实际扭矩会比较大，可以抵消天然气发动机本身延迟较大的问题，提高了发动机扭矩响应性。
47.如图1所示，本实施例中的天然气发动机扭矩控制方法的具体实现过程为：
48.发动机通过can网络与整车和amt进行信息交互，在换挡还扭阶段时接收扭矩限制或者控制命令。
49.当发动机接收整车扭矩限制命令时，判定发动机处于清扭或还扭阶段，整车限制扭矩直接赋值给发动机扭矩闭环的目标值，通过发动机目标扭矩大于发动机实际扭矩条件，判定发动机处于换挡过程中的还扭阶段，可以直接激活发动机扭矩偏移功能。
50.当发动机接收到整车扭矩控制命令时，整车控制扭矩直接赋值给发动机扭矩闭环的目标值，由于整车扭矩控制可能为油门控制，无法判定发动机是否在换挡阶段，通过判断变速箱的换挡过程信号进行确认，最后通过发动机目标扭矩大于发动机实际扭矩条件，判定发动机处于换挡过程中的还扭阶段，可以激活发动机扭矩偏移功能。
51.对于amt控制来说，发动机接收到的目标扭矩和发动机响应的实际扭矩延迟越小越好，天然气发动机采用扭矩pi闭环调节的方式进行控制，扭矩偏移功能激活前后pi闭环控制对比如下：
52.本实施例中，在未激活发动机扭矩偏移功能时：发动机实际扭矩＝初始扭矩+p
×
扭矩差+i
×
扭矩差
×
dt；
53.激活动发机扭矩偏移功能时：发动机实际扭矩＝初始扭矩+p
×
偏移扭矩差+i
×
偏移扭矩差
×
dt；
54.其中，p为比例系数；i为积分系数；dt为对周期t的求导；初始扭矩为扭矩前馈值和上一循环积分计算扭矩之和；扭矩差为发动机目标扭矩和发动机实际扭矩之差；发动机偏移扭矩为发动机目标扭矩和扭矩偏移值之和；偏移扭矩差为发动机偏移扭矩和发动机实际扭矩之差。
55.通过以上公式对比，在未激活发动机扭矩偏移功能时，发动机进行正常的pi控制(比例和积分闭环控制)，发动机在还扭阶段初期，扭矩差比较小的情况下，通过pi计算发动机实际扭矩输出较小，天然气发动机本身延迟也比较大，导致发动机扭矩响应性较差。
56.在激活发动机扭矩偏移功能时，通过标定不同扭矩情况下的偏移值，发动机在还扭阶段初期，在扭矩差非常小时，因为有扭矩偏移值，偏移扭矩差也会稳定输出，这样计算的发动机实际扭矩会比较大，可以抵消天然气发动机本身延迟较大的问题，当发动机实际扭矩大于发动机目标扭矩时，退出发动机扭矩偏移功能。
57.本实施例中的策略可以满足扭矩限制和扭矩控制两种控制方式，兼容不同整车控制需求；同时，通过优化pi闭环公式，对发动机目标扭矩进行偏移，在还扭初期可以加大发动机实际扭矩输出，克服天然气发动机本身扭矩响应慢问题；针对天然气发动机延迟较大问题，优化pi闭环公式，提高了发动机扭矩响应性，改善了整车amt驾驶感受；解决了现有策略是基于配套amt进行开发，需要通过获取amt交互信号进行激活工作，增加调试困难度等问题。
58.实施例2：
59.本实施例提供了一种天然气发动机扭矩控制系统，包括：
60.数据采集模块，被配置为：接收换挡控制指令；
61.指令判断模块，被配置为：判断控制指令是扭矩限制指令还是扭矩控制指令，并根据判断结果确定发动机扭矩闭环的目标值，得到发动机目标扭矩；
62.还扭阶段确定模块，被配置为：根据所述发动机目标扭矩与发动机实际扭矩的对比，确定发动机处于换挡过程中的还扭阶段；
63.控制模块，被配置为：在还扭阶段，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值，对发动机扭矩进行控制；其中，所述发动机偏移扭矩等于发动机目标扭矩与标定偏移值的和。
64.所述系统的工作方法与实施例1的天然气发动机扭矩控制方法相同，这里不再赘述。
65.实施例3：
66.本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了实施例1所述的天然气发动机扭矩控制方法的步骤。
67.实施例4：
68.本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了实施例1所述的天然气发动
机扭矩控制方法的步骤。
69.以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
技术特征：1.一种天然气发动机扭矩控制方法，其特征在于，包括：接收换挡控制指令；判断控制指令是扭矩限制指令还是扭矩控制指令，并根据判断结果确定发动机扭矩闭环的目标值，得到发动机目标扭矩；根据所述发动机目标扭矩与发动机实际扭矩的对比，确定发动机处于换挡过程中的还扭阶段；在还扭阶段，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值，对发动机扭矩进行控制；其中，所述发动机偏移扭矩等于发动机目标扭矩与标定偏移值的和。2.如权利要求1所述的一种天然气发动机扭矩控制方法，其特征在于，当控制指令是扭矩限制指令时，整车限制扭矩为发动机扭矩闭环的目标值；当判断控制指令是扭矩控制指令时，整车控制扭矩为发动机扭矩闭环的目标值。3.如权利要求1所述的一种天然气发动机扭矩控制方法，其特征在于，在扭矩控制指令下，通过判断变速箱的换挡过程信号判断否在换挡阶段。4.如权利要求1所述的一种天然气发动机扭矩控制方法，其特征在于，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值时，发动机实际扭矩＝初始扭矩+比例系数
×
偏移扭矩差+积分系数
×
偏移扭矩差
×
对周期的求导。5.如权利要求4所述的一种天然气发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述初始扭矩为扭矩前馈值和上一循环积分计算扭矩之和；所述偏移扭矩差为发动机偏移扭矩和发动机实际扭矩之差。6.如权利要求4所述的一种天然气发动机扭矩控制方法，其特征在于，当发动机实际扭矩大于发动机目标扭矩时，结束发动机扭矩控制。7.如权利要求1所述的一种天然气发动机扭矩控制方法，其特征在于，通过标定不同扭矩情况下的偏移值，计算发动机实际扭矩。8.一种天然气发动机扭矩控制系统，其特征在于，包括：数据采集模块，被配置为：接收换挡控制指令；指令判断模块，被配置为：判断控制指令是扭矩限制指令还是扭矩控制指令，并根据判断结果确定发动机扭矩闭环的目标值，得到发动机目标扭矩；还扭阶段确定模块，被配置为：根据所述发动机目标扭矩与发动机实际扭矩的对比，确定发动机处于换挡过程中的还扭阶段；控制模块，被配置为：在还扭阶段，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值，对发动机扭矩进行控制；其中，所述发动机偏移扭矩等于发动机目标扭矩与标定偏移值的和。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的天然气发动机扭矩控制方法的步骤。10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的天然气发动机扭矩控制方法的步骤。
技术总结本发明提供了一种天然气发动机扭矩控制方法及系统，包括：接收换挡控制指令；判断控制指令是扭矩限制指令还是扭矩控制指令，并根据判断结果确定发动机扭矩闭环的目标值，得到发动机目标扭矩；根据所述发动机目标扭矩与发动机实际扭矩的对比，确定发动机处于换挡过程中的还扭阶段；在还扭阶段，以发动机偏移扭矩作为发动机扭矩闭环控制的目标值，对发动机扭矩进行控制；其中，所述发动机偏移扭矩等于发动机目标扭矩与标定偏移值的和；本发明通过优化PI闭环公式，对发动机目标扭矩进行偏移，在还扭初期可以加大发动机实际扭矩输出，克服天然气发动机本身扭矩响应慢问题。气发动机本身扭矩响应慢问题。气发动机本身扭矩响应慢问题。
技术研发人员：祝恩坡 郭岱昌
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/7/5
