Система и способ (варианты) для улучшения переключения механической коробки передач
Изобретение относится к транспортным средствам. В способе управления двигателем принимают входной сигнал датчика контроллером; прогнозируют контроллером переключение механической коробки передач в ответ на входной сигнал датчика и увеличивают расход воздуха двигателем и прикладываемую к двигателю нагрузку с помощью контроллера на основании указанного прогнозирования. В другом варианте уменьшают прикладываемую к двигателю нагрузку на основании указанного прогнозирования в ответ на нажатие педали акселератора. Сокращается время переключения передач в механической коробке передач. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к системам и способам для улучшения переключения механической коробки передач, подсоединенной к двигателю. Данные способы и система могут быть особенно полезны для автомобилей, на которых ожидается быстрое переключение передач водителем.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Механическая коробка передач может переключаться при выжимании водителем педали сцепления и установке положения ручного рычага переключения передач. Во время повышения передачи от пониженной (например, первой передачи) к повышенной (например, второй передаче) передаче, водитель размыкает муфту сцепления через выжимание педали сцепления. Водитель также меняет положение рычага переключения передач для отключения покидаемой передачи и включения следующей повышенной передачи. Для плавного переключения, водитель ждет, пока частота вращения двигателя не понизится до частоты вращения, близкой к частоте вращения первичного вала коробки передач, перед тем как включить управляемое ногой сцепление. Если водитель отпускает педаль сцепления и замыкает муфту сцепления раньше, чем требуется, он может столкнуться с возмущением крутящего момента привода. Однако, если водитель замыкает муфту сцепления, когда частота вращения двигателя близка к частоте вращения первичного вала коробки передач, переключение будет плавным и водитель испытает плавное изменение крутящего момента трансмиссии. Крутящий момент двигателя можно повысить в ответ на изменение запрашиваемого или требуемого крутящего момента двигателя. Тем не менее, водителю может оказаться трудным решить, когда частота вращения двигателя близка к частоте вращения первичного вала коробки передач, так как отображение частоты вращения первичного вала коробки передач является малораспространенным. Следовательно, водители могут, время от времени, испытывать возмущения крутящего момента привода, особенно в условиях, когда водитель пытается форсировать переключение передачи.
Авторы настоящего изобретения признают вышеупомянутые недостатки и разработали способ для работы привода, содержащий шаги, на которых: принимают входной сигнал датчика контроллером, выносят решение о том, что происходит переключение механической коробки передач, с помощью контроллера на основании входного сигнала от датчика; и увеличивают нагрузку на двигатель с помощью контроллера на основании данного решения.
Понижение частоты вращения через приложение нагрузки на двигатель в ответ на повышение передачи коробки передач может обеспечить технический результат по сокращению времени на ручное переключение механической коробки передач. В частности, частоту вращения двигателя можно быстро понизить до частоты вращения первичного вала коробки передач путем приложения нагрузки на двигатель в ответ на индикацию повышения передачи. Понижение частоты вращения двигателя до частоты вращения первичного вала коробки передач позволит водителю как можно скорее отпустить сцепление, не испытывая нежелательного возмущения крутящего момента привода. Кроме того, в некоторых примерах, можно прогнозировать ручное повышение передачи и предпринять действия до фактического выполнения повышения передачи для преодоления временной задержки некоторых типов исполнительных механизмов нагрузки.
Настоящее изобретение может обеспечить ряд преимуществ. В частности, данный подход может сократить время, затрачиваемое на повышение передач в механической коробке передач. Кроме того, данный подход может сократить возмущения крутящего момента привода. Более того, данный подход можно применять даже с некоторыми исполнительными механизмами, которые могут не откликаться так быстро, как требуется.
Вышеуказанные преимущества и другие преимущества, а также признаки настоящего изобретения станут очевидно выраженными из последующего осуществления изобретения, взятого по отдельности или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
Раскрытые в настоящем документе преимущества можно наиболее полно осознать при чтении примера варианта осуществления, приведенного в настоящем документе в разделе «Осуществление изобретения», взятого отдельно или в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг. 1 показана упрощенная схема двигателя;
на фиг. 2 показана примерная конфигурация привода автомобиля;
на фиг. 3 показана примерный эксплуатационная последовательность автомобиля; и
на фиг. 4 показан примерный способ для эксплуатации автомобиля.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к эксплуатации автомобиля, который содержит двигатель внутреннего сгорания и механическую коробку передач. Двигатель может быть скомпонован как показано на фиг. 1. Двигатель может быть механически соединен с другими автомобильными компонентами для образования привода, как показано на фиг. 2. Автомобиль может эксплуатироваться в соответствии с условными эксплуатационными циклами, показанными на фиг. 4. Способ, раскрытый на фиг. 4, может содержаться в системах на фигурах 1 и 2 для обеспечения цикла на фиг. 3.
Рассмотрим фиг. 1, где двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один из которых, показанный на фиг. 1, регулируется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, находящимся внутри них и соединенным с коленчатым валом 40. Маховик 97 и ведомая шестерня 99 соединены с коленчатым валом 40. Стартер 96 содержит вал 98 с шестерней и ведущую шестерню 95. Вал 98 с шестерней может селективно выдвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с ведомой шестерней 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно на передней части двигателя или задней части двигателя. В некоторых примерах, стартер 96 может селективно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 через ремень или цепь. В одном из примеров, стартер 96 находится в базовом состоянии, когда не зацеплен с коленчатым валом двигателя. Камера 30 сгорания показана находящейся в сообщении со впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может управляться кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.
Жидкотопливный инжектор 66 показан расположенным для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области как прямой впрыск. В качестве альтернативы, жидкое топливо можно впрыскивать во впускное окно, что известно специалистам в данной области как впрыск во впускной канал. Топливный инжектор 66 поставляет жидкое топливо пропорционально длительности импульсов от контроллера 12. Топливо поставляется в топливный инжектор 66 топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос, и топливную рампу (не показана).
Впускной коллектор 44 показан находящемся в сообщении с опциональным электронным дросселем 62, который регулирует угол поворота дроссельной заслонки для контроля тока воздуха от воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. В некоторых примерах, дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44 таким образом, что дроссель 62 является оконным дросселем.
Бесконтактная система 88 зажигания подает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания, управляясь контроллером 12. Универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (УДКОГ, UEGO) показан соединенным с выпускным коллектором 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70. В качестве альтернативы, вместо датчика 126 УДКОГ можно использовать датчик кислорода в отработавших газах с двумя состояниями.
Нейтрализатор 70 может содержать множество каталитических блоков, как в одном из примеров. В еще одном примере, может использоваться множество устройств контроля выбросов, каждое с множеством блоков. Нейтрализатор 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором, как в одном из примеров.
Водитель 132 вводит крутящий момент по запросу водителя в контроллер 12 через педаль 130 акселератора и датчик 134 положения педали акселератора. Крутящий момент по запросу водителя может быть функцией от скорости автомобиля и положения педали акселератора.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 как стандартный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 110, и стандартную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим, помимо описанных раннее сигналов, различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, содержащие температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рукавом 114 охлаждения; измерение давления воздуха в коллекторе (ДВК) двигателя от датчика 122, связанного с впускным коллектором 44; датчик положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, измеряющего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель от датчика 120, и измерение угла поворота дросселя от датчика 58. Атмосферное давление также может измеряться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения, датчик 118 положения двигателя выдает заданное число равномерно распределенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала, из которого можно определить частоту вращения двигателя (об/мин).
Во время работы каждый цилиндр внутри двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл, который содержит такт впуска, такт сжатия, такт расширения, и такт выпуска. Во время такта впуска, как правило, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вводится в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, при этом поршень 36 перемещается к нижней части цилиндра таким образом, чтобы увеличить объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, при котором поршень 36 находится в нижней части цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания имеет наибольший объем) обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке цилиндра таким образом, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и ближе всего к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания имеет наименьший объем) обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, называемом в дальнейшем впрыском, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, называемом в дальнейшем зажиганием, впрыскиваемое топливо воспламеняется известными способами зажигания, такими как свеча 92 зажигания, приводящими к возгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 назад к НМТ (BDC). Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня во вращательный крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается для выпуска сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что вышеизложенное приведено лишь в качестве примера, и что регулирование фаз открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может изменяться для того, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрытие впускного клапана, или различные другие примеры.
Фиг. 2 является блок-диаграммой привода 200 автомобиля. Привод 200 автомобиля может быть приведен в действие двигателем 10 в автомобиле 290. Двигатель 10 может быть запущен с помощью системы запуска двигателя, показанной на фиг. 1. Кроме того, двигатель 10 может генерировать или регулировать крутящий момент через исполнительный механизм 204 передачи крутящего момента, такой как топливный инжектор, кулачковый привод, дроссель, и т.д. Двигатель 10 может передавать крутящий момент генератору 202 для подачи электрической энергии на электрические устройства с помощью ремня 210. Таким образом, генератор 202 селективно придает отрицательный крутящий момент двигателю 10. Кроме того, электрический заряд подается генератором 202 на устройство 291 накопления электроэнергии (например, аккумулятор). Устройство накопления электроэнергии отдает заряд вспомогательным электрическим устройствам 292 (например, обогревателю стекла, радио и т.д.). Устройство 220 также селективно придает отрицательный крутящий момент двигателю 10 с помощью ремня 222. Устройство 220 может быть компрессором кондиционера, вакуумным насосом, или другим потребляющим крутящий момент устройством.
Крутящий момент на выходе двигателя может быть передан муфте 206 сцепления с ножным управлением. Муфта 206 сцепления с ножным управлением управляется через педаль 234 сцепления с ножным управлением и тягу 230. Датчик 232 положения муфты сцепления предоставляет положение педали 234 сцепления контроллеру 12. Муфтой 206 сцепления с ножным управлением может выборочно управлять водитель путем выжимания и/или отпускания муфты 206 сцепления с ножным управлением. Муфта 206 сцепления с ножным управлением размыкается, когда педаль 234 сцепления выжата. Муфта 206 сцепления с ножным управлением смыкается, когда педаль 234 сцепления отпущена. Первичный вал 270 механически связывает муфту 206 сцепления с ножным управлением с механической коробкой 208 передач.
Механическая коробка 208 передач содержит шестерни (например, шестерни 1-6) 255. Шестерни 255 являются шестернями с фиксированным передаточным отношением для обеспечения различных отношений между первичным валом 270 и вторичным валом 260 коробки передач. Шестерни 255 можно вручную вводить и выводить из зацепления путем размыкания муфты 206 сцепления с ножным управлением и перестановки ручного переключателя 216 передач водителем 132. Смыкание муфты 206 сцепления передает мощность от двигателя 10 на колеса 218, когда одна из шестерен 255 введена в зацепление с помощью ручного переключателя 216 передач. Положения шестерен сообщаются контроллеру 12 с помощью датчиков 275 положения шестерен. Вторичный вал 260 соединяет механическую коробку 208 передач и колеса 216. В некоторых примерах, между механической коробкой 208 передач и колесами 216 могут располагаться полуось и шестерни (дифференциала?).
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью получать входные сигналы от двигателя 10, как более подробно показано на фиг. 1, и соответственно управлять выходным крутящим моментом двигателя и/или работой генератора 202 и устройства 222. В качестве одного из примеров, выходной крутящий момент двигателя может регулироваться путем совокупной настройки момента зажигания, импульса впрыска топлива, момента впрыска топлива, и/или заряда воздуха, а также путем управления отверстием дросселя и/или фазами газораспределения, высотой подъема клапанов и наддувом для турбированных двигателей и двигателей с наддувом.
Таким образом, способ на фигурах 1 и 2 предусматривает автомобильную систему, содержащую: двигатель, механическую коробку передач соединенную с двигателем, где механическая коробка передач содержит муфту сцепления с ножным управлением; и контроллер, содержащий долговременные инструкции для повышения прикладываемой к двигателю нагрузки в ответ на повышение передачи механической коробки передач. Автомобильная система дополнительно содержит дополнительные инструкции для повышения количества воздуха в двигателе в ответ на прогнозирование повышения передачи. Автомобильная система дополнительно содержит генератор, и дополнительные инструкции для повышения нагрузки с помощью генератора.
Автомобильная система дополнительно содержит компрессор кондиционера, и дополнительные инструкции для повышения нагрузки с помощью компрессора кондиционера. Автомобильная система содержит, что механическая коробка передач содержит муфту сцепления с ножным управлением. Автомобильная система содержит, что механическая коробка передач содержит ручной рычаг переключения передач.
Теперь рассмотрим фиг. 3, на котором показан примерный эксплуатационный цикл автомобиля для систем на фигурах 1 и 2. Эксплуатационный цикл может быть обеспечен с помощью исполняемых инструкций, которые выполняют способ на фиг. 4 совместно с датчиками и исполнительными механизмами, показанными на фигурах 1 и 2. Вертикальные линии Т0-Т4 обозначают важные временные моменты данного цикла.
Первая диаграмма сверху на фиг. 3 является диаграммой состояния педали сцепления от времени. Вертикальная ось представляет состояние ножной педали сцепления. Ножная педаль сцепления не используется (например, отпущена) и ножное сцепление включено, когда линия диаграммы проходит на более низком уровне рядом с горизонтальной осью. Ножная педаль сцепления используется (например, выжата) и ножное сцепление выключено, когда линия диаграммы проходит на более высоком уровне рядом со стрелкой вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, которое возрастает с левой стороны диаграммы в правую сторону диаграммы.
Вторая диаграмма сверху на фиг. 3 является диаграммой выбранной передачи от времени. Вертикальная ось представляет выбранную передачу. Выбранные передачи обозначены на разных уровнях вдоль вертикальной оси. Передачи выбираются через ручной рычаг переключения. Горизонтальная ось представляет время, которое возрастает с левой стороны диаграммы в правую сторону диаграммы.
Третья диаграмма сверху на фиг. 3 является диаграммой требуемого тормозного крутящего момента двигателя от времени. Вертикальная ось представляет требуемый тормозной крутящий момент двигателя. Требуемый тормозной крутящий момент двигателя увеличивается в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, которое возрастает с левой стороны диаграммы в правую сторону диаграммы.
Четвертая диаграмма сверху на фиг. 3 является диаграммой требуемого расхода воздуха двигателем от времени. Вертикальная ось представляет требуемый расход воздуха двигателем. Требуемый расход воздуха двигателем увеличивается в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, которое возрастает с левой стороны диаграммы в правую сторону диаграммы.
Пятая диаграмма сверху на фиг. 3 является диаграммой требуемого крутящего момента генератора от времени. Вертикальная ось представляет крутящий момент генератора. Крутящий момент генератора увеличивается в направлении стрелки вертикальной оси. Крутящий момент генератора является отрицательным крутящим моментом, когда передается к двигателю. Горизонтальная ось представляет время, которое возрастает с левой стороны диаграммы в правую сторону диаграммы.
Пятая диаграмма сверху на фиг. 3 является диаграммой частоты вращения двигателя от времени. Вертикальная ось представляет частоту вращения двигателя. Частота вращения двигателя увеличивается в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, которое возрастает с левой стороны диаграммы в правую сторону диаграммы.
В момент времени Т0, автомобиль находится на первой передаче, а педаль сцепления не выжата. Требуемый тормозной крутящий момент двигателя и расход воздуха двигателем находятся на среднем уровне, а крутящий момент генератора находится на более низком уровне, передавая более низкий отрицательный крутящий момент к двигателю. Частота вращения двигателя увеличивается.
В момент времени Т1, скорость автомобиля входит в диапазон скоростей, на котором может ожидаться ручное переключение скоростей водителем. Диапазон скоростей может основываться на или быть функцией от выбранной на данный момент передачи и требуемого крутящего момента двигателя, скорости автомобиля, и/или положения педали акселератора. В некоторых примерах, можно прогнозировать переключение на повышенную, а не на пониженную передачу на основе изменения положения педали акселератора или запрошенного водителем крутящего момента. Например, если запрошенный водителем крутящий момент или положение педали акселератора растет или постоянен при увеличении частоты вращения двигателя и ее вхождении в диапазон скоростей, на котором может ожидаться переключение скоростей, может быть определено что от водителя ожидается повышение передачи (например, переключение на повышенную передачу). Нагрузка генератора и требуемый расход воздуха двигателем можно увеличить в ответ на ожидаемое ручное переключение передач коробки передач. Нагрузка генератора растет таким образом, чтобы, когда водитель отпустит педаль акселератора (не показана), частота вращения двигателя снизилась более быстрыми темпами. Расход воздуха двигателем увеличивается в соответствии с нагрузкой генератора таким образом, чтобы водитель не замечал увеличения нагрузки генератора. Например, если момент генератора прикладывает к двигателю отрицательный крутящий момент в 20 Нм, крутящий момент двигателя увеличивается на 20 Нм. Крутящий момент двигателя увеличивается посредством увеличения расхода воздуха и расхода топлива двигателем. По мере роста крутящего момента двигателя, двигатель продолжает эксплуатироваться и сжигать стехиометрическую воздушно-топливную смесь. Частота вращения двигателя продолжает увеличиваться, а требуемый тормозной крутящий момент двигателя остается на том же уровне.
Между моментами времени Т1 и Т2, крутящий момент генератора и требуемый расход воздуха двигателем поднимаются до более высоких значений. Педаль сцепления не используется и педаль акселератора не отпускается (не показана). Частота вращения двигателя продолжает увеличиваться.
В момент времени Т2, водитель отпускает педаль акселератора для инициации процесса повышения передачи. Требуемый тормозной крутящий момент двигателя понижается в ответ на отпускание водителем педали акселератора.
Кроме того, требуемый расход воздуха двигателем понижается в ответ на уменьшение требуемого тормозного крутящего момента двигателя. Крутящий момент генератора поддерживается на постоянном уровне. Однако, в некоторых примерах, там, где частота вращения двигателя находится в пределах пороговой частоты вращения первичного вала коробки передач, количество крутящего момента, прикладываемого к двигателю через генератор или другой потребитель крутящего момента, можно понизить так, чтобы частота вращения двигателя не падала быстро ниже частоты вращения первичного вала коробки передач. Частота вращения двигателя снижается в ответ на уменьшение требуемого тормозного крутящего момента двигателя. Выбранная передача остается на первой передаче и педаль сцепления не применяется.
Между моментами времени Т2 и Т3, применяется педаль сцепления и выбранная передача меняется с первой передачи на вторую передачу водителем, который вручную меняет положение переключателя передач. Частота вращения двигателя снижается из-за пониженного расхода воздуха двигателем и прикладывания нагрузки генератора к двигателю. Педаль сцепления отпускается около момента времени Т3 для того, чтобы частота вращения двигателя соответствовала частоте вращения первичного вала коробки передач.
В момент времени Т3, водитель использует педаль акселератора (не показана) и требуемый тормозной крутящий момент двигателя увеличивается в ответ на использование педали акселератора. Требуемый расход воздуха двигателем увеличивается в ответ на требуемый тормозной крутящий момент двигателя и в ответ на отрицательный крутящий момент, прикладываемый к двигателю через генератор. За счет увеличения расхода воздуха двигателем, фактический тормозной крутящий момент двигателя последует за требуемым тормозным крутящим моментом двигателя, даже когда к двигателю прикладывается отрицательный крутящий момент от генератора. Частота вращения двигателя начинает увеличиваться в ответ на увеличение требуемого тормозного крутящего момента двигателя.
Между моментами времени Т3 и Т4, крутящий момент генератора и требуемый расход воздуха двигателем опускаются до более низких значений. Крутящий момент генератора понижается таким образом, чтобы заряд аккумулятора не поднимался выше требуемого. Педаль сцепления не используется и педаль акселератора не отпускается (не показана). Частота вращения двигателя продолжает увеличиваться.
Таким образом, условия эксплуатации двигателя могут быть скорректированы при прогнозировании переключения передачи механической коробки передач. В частности, можно увеличить нагрузку генератора и увеличить выдаваемый двигателем крутящий момент пока водитель не отпустит педаль акселератора таким образом, что когда педаль акселератора отпущена, частота вращения двигателя уменьшается быстрее, по сравнению с тем, как если бы уменьшался только расход воздуха двигателем. Более быстрое снижение частоты вращения двигателя во время переключения передачи позволит водителю быстрее включить новую передачу и замкнуть муфту сцепления с ножным управлением, не вызывая нежелательное возмущение крутящего момента привода.
Теперь рассмотрим фиг. 4, на котором показан способ для эксплуатации привода автомобиля. Способ на фиг. 4 может быть по меньшей мере осуществлен в виде исполняемых инструкций, хранящихся в памяти контроллера. Способ на фиг. 4 может взаимодействовать и быть частью системы на фигурах 1 и 2. Кроме того, способ на фиг. 4 совместно с системой на фигурах 1 и 2 могут обеспечить цикл эксплуатации, показанный на фиг. 3
На шаге 402, способ 400 определяет условия эксплуатации автомобиля. Условия эксплуатации автомобиля могут быть определены через ввод данных в контроллер от датчиков и исполнительных механизмов автомобиля. Условия эксплуатации автомобиля могут содержать, но не ограничиваются этим, частоту вращения двигателя, скорость автомобиля, текущая выбранная передача, положение педали акселератора, положение педали сцепления, и приложенная к двигателю нагрузка генератора или потребляющего крутящий момент устройства. Способ 400 переходит к шагу 404 после определения условий эксплуатации автомобиля.
На шаге 404, способ 400 решает, следует ли предвосхищать или прогнозировать повышение передачи механической коробки передач, перед тем как произойдет фактическое повышение передачи. В одном из примеров, способ 400 может решить, что следует ожидать повышение передачи механической коробки передач, когда механическая коробка передач находится на выбранных передачах (например, на передачах 1 и 2, но не на передачах 3 и 4). В других примерах, способ 400 может решить, что следует ожидать повышение передачи механической коробки передач в ответ на превышение пороговой скорости использования педали акселератора (например, больше чем X мм/сек). Если способ 400 решает, что следует ожидать повышение передачи механической коробки передач, ответ - ДА и способ 400 переходит к шагу 406. В противном случае, ответ - НЕТ и способ 400 переходит к шагу 430.
На шаге 406, способ 400 рассчитывает диапазон частот вращения двигателя или скоростей автомобиля, на котором от водителя ожидается выполнение механического переключения на повышенную передачу. В одном из примеров, частота вращения двигателя или скорость автомобиля, при которых от водителя ожидается повышение передачи, является функцией от положения педали акселератора, текущей выбранной передачи, и частоты вращения двигателя, при которой двигатель производит максимальный крутящий момент двигателя. Кроме того, в некоторых примерах, частота вращения двигателя или скорость автомобиля, при которых от водителя ожидается переключение передачи, может дополнительно основываться на скорости роста изменения положения педали акселератора. Например, от водителя может ожидаться выполнение переключения механической передачи в диапазоне частот вращения двигателя, который находится между частотой вращения на 300 об/мин меньше частоты вращения, на которой двигатель производит максимальный крутящий момент и частотой вращения на 100 об/мин больше частоты вращения, на которой двигатель производит максимальный крутящий момент, когда педаль акселератора используется более чем на 50 процентов от полного хода, и автомобиль эксплуатируется на первой передаче. Расчетные частота вращения двигателя или скорость автомобиля могут быть эмпирически определены и сохранены в память в виде таблиц или функций. Диапазон частот вращения двигателя и/или диапазоны скоростей автомобиля определяются путем индексирования этих функций и таблиц с помощью частоты вращения двигателя или скорости автомобиля и текущей выбранной передачи. Способ 400 переходит к шагу 408 после определения диапазона частот вращения двигателя или скоростей автомобиля, на котором ожидается переключение передачи.
На шаге 408, способ 400 решает, находится ли частота вращения двигателя или скорость автомобиля внутри диапазона, определенного на шаге 406. Кроме того, в некоторых примерах, способ 400 решает, присутствуют ли условия выбора для определения того, ожидается или нет, что данное переключение будет повышением передачи. Способ 400 может решить, что от предстоящего переключения передачи ожидают повышение передачи, когда запрошенный водителем крутящий момент или положение педали акселератора повышается или постоянен при возрастании частоты вращения двигателя и при вхождении частоты вращения двигателя в диапазон, на котором ожидается переключение передачи. Если частота вращения двигателя или скорость автомобиля находится в диапазоне ожидаемого переключения передачи и от данного переключения ожидают повышение передачи, ответ - ДА и способ 400 переходит к шагу 414, на котором увеличивается нагрузка, прикладываемая к двигателю через генератор. В противном случае, ответ - НЕТ и способ 400 переходит к шагу 412. Таким образом, нагрузка, прикладываемая генератором к двигателю, может прикладываться до того как водитель разомкнет муфту сцепления или отпустит дроссель, таким образом, чтобы медленно реагирующий генератор мог увеличить крутящий момент двигателя одновременно с переключением передачи или до переключения передачи.
На шаге 414, способ 400 увеличивает нагрузку, прикладываемую генератором к двигателю. Нагрузка генератора может быть увеличена за счет увеличения величины тока, подаваемого на катушку возбуждения генератора. Кроме того, в некоторых примерах, прикладываемая генератором нагрузка может быть основана на текущей передаче в зацеплении. Например, если в зацеплении находится первая передача, через генератор можно приложить первую нагрузку к двигателю. Если в зацеплении находится вторая передача, через генератор можно приложить вторую, отличную от первой, нагрузку к двигателю. Кроме того, требуемый расход воздуха и расход топлива двигателя увеличиваются на ту же величину, на которую увеличивается крутящий момент генератора, но в противоположном направлении. Например, отрицательный крутящий момент, прикладываемый к двигателю увеличивается на более отрицательный крутящий момент (например, - 20 Нм), а крутящий момент двигателя увеличивается на более положительный крутящий момент (например, +20 Нм) путем открытия дросселя двигателя. Таким образом, изменение крутящего момента генератора, прикладываемого к двигателю, компенсируется изменением крутящего момента двигателя таким образом, чтобы водитель не заметил изменения крутящего момент. Крутящий момент генератора можно рассчитать на основе тока возбуждения генератора и частоты вращения генератора. Способ 400 переходит к шагу 416 после увеличения нагрузки генератора, прикладываемой к двигателю.
На шаге 416, способ 400 решает, находится ли частота вращения двигателя в переделах пороговой частоты вращения первичного вала коробки передач или, отпущена ли муфта сцепления коробки передач водителем или водитель использует педаль акселератора. Если это так, ответ - ДА, и способ 400 переходит к шагу 418. В противном случае, ответ - НЕТ, и способ 400 переходит к шагу 420.
На шаге 418, способ 400 понижает нагрузку, которую генератор прикладывает к двигателю. Нагрузку генератора можно уменьшить до значения, которое обеспечит требуемое выходное напряжение генератора для поддержания заряда аккумулятора. Способ 400 переходит к завершению после уменьшения нагрузки генератора, прикладываемой к двигателю.
В некоторых примерах, способ 400 может содержать дополнительный шаг, на котором степень заряда (СЗ) аккумулятора поддерживается или уменьшается до значения, которое меньше порогового значения, перед тем как способ 400 завершится. Так как во время ручного переключения передачи нагрузка генератора увеличивается, способ может разрешать некоторым агрегатам автомобиля частично разряжать аккумулятор автомобиля, так как во время следующего ручного переключения передач на аккумулятор будет подаваться дополнительный заряд. Таким образом, между переключениями передач, степень заряда аккумулятора может быть уменьшена контроллером 12, который будет предписывать вспомогательным электрическим устройствам увеличивать расход электрического заряда аккумулятора для того, чтобы аккумулятор был в состоянии принимать заряд во время следующего повышения передачи.
На шаге 412, способ 400 решает, отпущена ли или отпускается педаль акселератора или, размыкают ли муфту сцепления или выжимают педаль сцепления. Способ 400 принимает данное решение для того, чтобы, когда водитель переключает передачи коробки передач, находясь вне диапазона частот вращения двигателя или скоростей автомобиля, описанного на шаге 408, нагрузка генератора, прикладываемая к двигателю, могла бы увеличиваться для уменьшения частоты вращения двигателя во время переключения. Если способ 400 решает, что педаль акселератора отпущена или отпускается или, что муфта сцепления размыкается или педаль сцепления выжимается, ответ - ДА, и способ 400 переходит к шагу 414. В противном случае, ответ - НЕТ, и способ 400 переходит к завершению.
На шаге 420, способ 400 удерживает генератор на нагрузке или крутящем моменте, которые в настоящий момент прикладываются к двигателю, или на нагрузке, которую генератор прикладывал к двигателю, когда была отпущена педаль акселератора. Путем удержания такой нагрузки генератора, можно обеспечить ожидаемую скорость замедления двигателя. В других примерах, нагрузку генератора можно увеличить до заданной нагрузки. Способ 400 переходит к шагу 422 после прикладывания нагрузки генератора к двигателю.
На шаге 422, способ 400 решает, отпускается ли или отпущена муфта сцепления, или используется ли педаль акселератора. В качестве альтернативы, способ 400 может решать, выбрана ли и зацеплена новая передача с помощью ручного переключателя передач. Такие условия обеспечат индикацию того, что ручное переключение заканчивается, и вскоре частота вращения двигателя будет совпадать с частотой вращения первичного вала коробки передач путем замыкания муфты сцепления. Если способ 400 решает, что присутствует одно или более из условий, ответ - ДА, и способ 400 переходит к шагу 424. В противном случае, ответ - НЕТ, и способ 400 переходит к шагу 416.
На шаге 424, способ 400 уменьшает нагрузку генератора, прикладываемую к двигателю. Нагрузку генератора можно сократить через понижение тока, подаваемого на катушку возбуждения генератора. Способ 400 переходит к завершению после уменьшения нагрузки генератора.
На шаге 430, способ 400 решает, отпущена ли или отпускается педаль акселератора или, размыкается ли муфта сцепления или выжимается педаль сцепления. Способ 400 может использовать эти условия как основу для определения того, что происходит переключение. Если способ 400 решает, что педаль акселератора отпущена или отпускается или, что муфта сцепления размыкается или выжимается педаль сцепления, ответ - ДА, и способ 400 переходит к шагу 432. В противном случае, ответ - НЕТ, и способ 400 переходит к шагу 440. Кроме того, в некоторых примерах, перед переходом к шагу 432, способ 400 может также потребовать наличие условий для повышения передачи.
На шаге 432, способ 400 увеличивает нагрузку генератора, прикладываемую к двигателю. Нагрузка генератора повышается для более раннего замедления двигателя до частоты вращения первичного вала коробки передач, чтобы водитель смог выполнить плавное переключение. Способ 400 переходит к шагу 434 после увеличения нагрузки генератора, прикладываемой к двигателю (например, прикладывания к двигателю большего отрицательного крутящего момента от генератора).
На шаге 434, способ 400 решает, находится ли частота вращения двигателя внутри пороговой частоты вращения первичного вала коробки передач или, отпускает ли водитель муфту сцепления коробки передач или использует педаль акселератора. Если это так, ответ - ДА, и способ 400 переходит к шагу 436. В противном случае, ответ - НЕТ, и способ 400 возвращается к шагу 432. Если способ 400 возвращается к шагу 432, генератор может удерживать генератор на нагрузке или крутящем моменте, который в данный момент прикладывается к двигателю, или на нагрузке, которую генератор прикладывал к двигателю, когда была отпущена педаль акселератора. Путем удержания такой нагрузки генератора, можно обеспечить ожидаемую скорость замедления двигателя. В других примерах, нагрузку генератора можно увеличить до заданной нагрузки.
На шаге 436, способ 400 уменьшает нагрузку генератора, прикладываемую к двигателю. Нагрузку генератора можно сократить через понижение тока, подаваемого на катушку возбуждения генератора. Способ 400 переходит к завершению после уменьшения нагрузки генератора.
На шаге 440, способ 400 регулирует СЗ аккумулятора до уровня ниже порогового уровня. СЗ аккумулятора можно уменьшить путем увеличения заряда, подаваемого на электрические устройства, такие как обогреватели стекол. СЗ аккумулятора уменьшается для того, чтобы заряд аккумулятора мог увеличиваться во время следующего события переключения передачи коробки передач. В противном случае, если бы СЗ была на более высоком уровне, пришлось бы понизить нагрузку генератора, прикладываемую к двигателю. Способ 400 переходит к завершению после уменьшения СЗ аккумулятора до уровня ниже порога СЗ.
Следует отметить, что, хотя способ 400 описывает прикладывание к двигателю нагрузки генератора, нагрузку можно приложить к двигателю через компрессор кондиционера, вакуумный насос, или через собственную нагрузку двигателя. Кроме того, нагрузки от других вспомогательных устройств, таких как компрессоры кондиционера, могут прикладываться к двигателю совместно или одновременно с прикладыванием нагрузки генератора к двигателю во время переключения передачи механической коробки передач для уменьшения частоты вращения двигателя во время механического переключения передач.
Таким образом, способ на фиг. 4 предусматривает способ для работы привода, содержащий шаги, на которых: принимают входной сигнал датчика контроллером; выносят решение о том, что выполняется механическое переключение передач, с помощью контроллера на основании входного сигнала от датчика; и увеличивают нагрузку, прикладываемую к двигателю, с помощью контроллера на основании данного решения. Способ содержит, что нагрузкой является нагрузка генератора. Способ содержит, что нагрузка генератора регулируется в соответствии с передачей, с которой происходит переключение, и передачей, на которую происходит переключение. Способ содержит, что нагрузкой является нагрузка муфты кондиционера. Способ содержит, что нагрузка муфты кондиционера регулируется в соответствии с передачей, с которой происходит переключение, и передачей, на которую происходит переключение. Способ содержит, что нагрузкой является вакуумный насос. Способ содержит, что решение о том, что выполняется переключение механической коробки передач, основывается на положении педали акселератора. Способ содержит, что решение о том, что выполняется переключение механической коробки передач, основывается на положении педали сцепления.
Способ на фиг. 4 также предусматривает способ для работы привода, содержащий шаги, на которых: принимают входной сигнал датчика контроллером; прогнозируют переключение механической коробки передач посредством контроллера в ответ на входной сигнал датчика; и повышают нагрузку, прикладываемую к двигателю, посредством контролера на основе данного прогноза. Способ содержит, что прогнозирование переключения основано на скорости автомобиля и текущей передачи в зацеплении. Способ содержит, что прогнозирование переключения основано на положении педали акселератора и текущей передачи в зацеплении. Способ содержит, что механическая коробка передач переключается посредством регулирования положения рычага переключения и размыкания муфты сцепления посредством педали сцепления. Способ дополнительно содержит повышение крутящего момента двигателя в ответ на прогнозирование переключения. Способ дополнительно содержит регулирование угла поворота дросселя для повышения крутящего момента двигателя.
Среднему специалисту в данной области будет понятно, что способ, раскрытый на фиг. 4, может представлять один или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Кроме того, раскрытые в настоящем документе способы могут быть комбинацией действий, выполняемых контроллером в реальном режиме, и инструкций внутри контроллера. По меньшей мере, некоторые части раскрытых в настоящей заявке способов и алгоритмов управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти, и могут выполняться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами, и другим оборудованием двигателя. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные шаги или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же, указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ, раскрываемых в настоящем документе вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Хотя это и не проиллюстрировано в явном виде, средний специалист в данной области поймет, что одно или несколько из иллюстрируемых действий или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем.
На этом раскрытие заканчивается. При чтении настоящего раскрытия специалисты в данной области, могут прийти к многочисленным изменениям и модификациям без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Например, двигатели I3, I4, I5, V6, V8, V10, и V12, эксплуатируемые на природном газе, бензине, дизельном топливе, или с альтернативными топливными конфигурациями, могут получать преимущества при использовании настоящего изобретения.
1. Способ управления двигателем, содержащий шаги, на которых: принимают входной сигнал датчика контроллером;
прогнозируют контроллером переключение механической коробки передач в ответ на входной сигнал датчика; и
увеличивают расход воздуха двигателем и прикладываемую к двигателю нагрузку с помощью контроллера на основании указанного прогнозирования.
2. Способ по п. 1, в котором нагрузкой является нагрузка генератора, причем способ дополнительно содержит шаг, на котором:
уменьшают прикладываемую к двигателю нагрузку на основании указанного прогнозирования в ответ на нажатие педали акселератора.
3. Способ по п. 2, в котором нагрузку генератора регулируют в соответствии с передачей, с которой происходит переключение, и передачей, на которую происходит переключение.
4. Способ по п. 1, в котором нагрузкой является нагрузка муфты кондиционера, причем способ дополнительно содержит шаг, на котором:
регулируют степень заряда аккумулятора до уровня ниже порогового уровня для следующего события переключения передачи коробки передач в ответ на отпускание педали акселератора или замыкание муфты сцепления.
5. Способ по п. 4, в котором нагрузку муфты кондиционера регулируют в соответствии с передачей, с которой происходит переключение, и передачей, на которую происходит переключение.
6. Способ по п. 1, в котором нагрузкой является вакуумный насос.
7. Способ по п. 6, в котором решение о том, что происходит переключение механической коробки передач, выносят на основании положения педали акселератора.
8. Способ по п. 6, в котором решение о том, что происходит переключение механической коробки передач, выносят на основании положения педали сцепления.
9. Способ управления двигателем, содержащий шаги, на которых:
принимают входной сигнал датчика контроллером;
прогнозируют переключение механической коробки передач с помощью контроллера в ответ на входной сигнал датчика;
увеличивают прикладываемую к двигателю нагрузку с помощью контроллера на основании данного прогноза; и
уменьшают прикладываемую к двигателю нагрузку на основании указанного прогнозирования в ответ на нажатие педали акселератора.
10. Способ по п. 9, в котором переключение прогнозируют на основе скорости автомобиля и текущей передаче в зацеплении, причем способ дополнительно содержит шаг, на котором:
увеличивают расход воздуха двигателем в ответ на указанное прогнозирование.
11. Способ по п. 9, в котором переключение прогнозируют на основе положения педали акселератора и текущей передаче в зацеплении, причем способ дополнительно содержит шаг, на котором:
регулируют степень заряда аккумулятора до уровня ниже порогового уровня для следующего события переключения передачи коробки передач в ответ на отпускание педали акселератора или замыкание муфты сцепления.
12. Способ по п. 9, в котором осуществляют переключение механической коробки передач посредством регулирования положения рычага переключения и размыкания муфты сцепления посредством педали сцепления.
13. Способ по п. 9, в котором дополнительно увеличивают крутящий момент двигателя в ответ на прогнозирование переключения.
14. Способ по п. 13, в котором дополнительно регулируют положение дросселя для увеличения крутящего момента двигателя в ответ на прогнозирование переключения.
15. Система для управления двигателем автомобиля, содержащего механическую коробку передач соединенную с двигателем, при этом механическая коробка передач содержит муфту сцепления с ножным управлением, содержащая:
контроллер, содержащий исполняемые инструкции, содержащиеся в долговременной памяти, для повышения прикладываемой к двигателю нагрузки в ответ на повышение передачи механической коробки передач и уменьшения прикладываемой к двигателю нагрузки для повышения передачи в ответ на нажатие педали акселератора.
16. Система по п. 15, дополнительно содержащая дополнительные инструкции для увеличения количества воздуха в двигателе в ответ на прогнозирование повышения передачи.
17. Система по п. 15, дополнительно содержащая генератор и дополнительные инструкции для увеличения нагрузки посредством генератора.
18. Система по п. 15, дополнительно содержащая компрессор кондиционера и дополнительные инструкции для увеличения нагрузки посредством компрессора кондиционера.
19. Система по п. 15, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для регулирования степени заряда аккумулятора до уровня ниже порогового уровня для следующего события переключения передачи коробки передач в ответ на отпускание педали акселератора или отпускание муфты сцепления с ножным управлением.
20. Система по п. 15, в которой механическая коробка передач содержит ручной рычаг переключения.
