摘要:本文阐述电控柴油机PTO的功能并给出了一种控制方法,包括PTO模式使能、PTO模式退出和转速控制算法。转速控制算法采用了带前馈的闭环PID控制算法,并进行了试验验证。试验结果表明,控制方法合理,转速跟随性好且波动较小。
柴油发动机PTO (POWER-TAKE-OFF)是一种动力输出装置,又叫做取力器,如图1所示。PTO是将发动机的动力向汽车行驶系以外的设备输出的装置,在商用车领域有着广泛的应用,如自卸车、水泥搅拌车、矿用车辆等。电控柴油机的PTO控制实际是由发动机电控单元ECU控制发动机转速的过程。随着整车PTO控制对象的不断增多,对PTO控制精度提出了更高要求,例如特定车辆改装厂进行PTO匹配应用时会要求稳定工况下转速波动范围小于50 r/min。本文针对电控共轨柴油机PTO的控制方法进行了设计分析和试验研究,对于提高发动机和车辆的使用性能,具有十分重要的现实意义。
1PTO控制原理与组成
电控柴油机PTO控制原理如图2所示。发动机电控单元ECU采集PTO开关和PTO电位器信号,由ECU进行控制策略分析,判断当前车辆及发动机状态是否满足PTO控制条件,如满足则发动机进入PTO模式,ECU控制发动机转速按标定的PTO电位器电压-目标转速关系进行PID转速调节。本文中ECU采集PTO开关使能信号为低有效,PTO电位器为精密电子元器件,如图3所示,电位器模拟信号范围为0.85~4.15 V。
2 PTO使能控制分析
2.1 PTO模式使能条件
ECU根据发动机及整车状态确定是否进入PTO模式,本文中除判断PTO开关信号状态(PTO_SW_ST)外,考虑安全操作、保护发动机等因素增加的条件为:离合开关信号状态(CLUTCH)、油门踏板开度条件(ACCP)、空档信号状态(NEUTRAL)、发动机转速上下限条件(N_Eng)、车速条件(VehSpd )等。并增加了软件标定开关PTO_ENABLE_C,同时增加了对PTO关联故障的判断,如PTO电位器发生短路、断路等故障或发动机存在较为严重故障时,DIAG_PTO_ST置1后则无法进入PTO模式。
为增加灵活性,满足不同车辆上装厂家或设备对进入PTO条件的不同需求,除必要条件外,增加了软件可选标定开关,如当离合信号的PTO使能标定开关PTO_CLUTCH ENA_C=1时,控制策略则可以忽略离合器信号状态;当PTO_CLUTCH_ENA_C=0时,离合器信号状态CLUTCH_SW ST=1才能满足进入PTO的条件,油门踏板开度、空档信号、发动机转速、车速等条件也可通过标定确定是否开启相应条件。
具体控制逻辑如图4所示。软件开关开启PTO功能PTO_NABLE_ C=1,ECU判断若当前不存在关联故障,并满足其他条件,PTO模式使能状态PTOMODE_ACTwe ST=1。