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首页 / 专利库 / 引擎 / 火花点火发动机 / 利用电附件的快速转矩控制

利用电附件的快速转矩控制

阅读:187发布:2021-03-02

IPRDB可以提供利用电附件的快速转矩控制专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且利用电附件的快速转矩控制。提供了一种发动机控制系统,该发动机控制系统包括:发动机控制模块(“ECM”),该ECM联接到变速箱和由发动机提供动力的至少一个附件,ECM被配置为由变速箱检测换挡事件,并且通过使得至少一个附件移动至高负载状况来对换挡事件进行响应,从而减少由发动机向变速箱提供的转矩量。,下面是利用电附件的快速转矩控制专利的具体信息内容。

1.一种发动机控制系统,所述发动机控制系统包括:

发动机控制模块ECM,所述ECM联接到变速箱和由发动机提供动力的至少一个附件,所述ECM被配置为由所述变速箱检测换挡事件并且通过使得所述至少一个附件移动至高负载状况来对所述换挡事件进行响应,从而减少由所述发动机向所述变速箱提供的转矩量。

2.根据权利要求1所述的发动机控制系统,其中,所述ECM联接到燃油喷射器和火花点火器,所述ECM还被配置为通过延迟所述燃油喷射器的燃油喷射事件和所述火花点火器的点火定时中的至少一个来对所述换挡事件进行响应,以进一步减少由所述发动机提供的所述转矩量。

3.根据权利要求1所述的发动机控制系统,其中,所述至少一个附件是马达/发电机、交流发电机、水泵、油泵、电扇以及空气压缩机中的一个。

4.根据权利要求1所述的发动机控制系统,其中,当所述至少一个附件处于所述高负载状况时,所述至少一个附件消耗所述发动机的飞轮的转矩。

5.根据权利要求1所述的发动机控制系统,其中,使得所述至少一个附件移动至高负载状况在所述换挡事件期间优先于所述至少一个附件的正常控制参数。

6.根据权利要求1所述的发动机控制系统,所述发动机控制系统还包括转矩模块,所述转矩模块被配置为向所述ECM提供当前转矩信号,以用于使得所述至少一个附件移动至高负载状况。

7.根据权利要求1所述的发动机控制系统,所述发动机控制系统还包括与所述ECM通信的发动机状况监视器,所述发动机状况监视器被配置为向所述ECM提供指示所述换挡事件的发动机状况信号。

8.一种控制发动机的转矩输出的方法,所述方法包括以下步骤:识别要求转矩改变的发动机状况;以及

通过改变由所述发动机生成的转矩和由所述发动机提供至联接到所述发动机的变速箱的转矩中的至少一个来对所识别的发动机状况进行响应;

其中,对所识别的发动机状况进行响应包括:临时改变由所述发动机提供动力的电附件的负载状态。

9.根据权利要求8所述的方法,所述方法还包括以下步骤:检测换挡事件并且通过使得所述电附件移动至高负载状况来对所述换挡事件进行响应。

10.根据权利要求8所述的方法,其中,所述识别和响应步骤由发动机控制模块ECM来执行。

11.根据权利要求8所述的方法,其中,所述发动机状况是将由所述变速箱执行的换挡事件。

12.根据权利要求8所述的方法,其中,所述发动机状况是所述发动机的怠速状态。

13.根据权利要求8所述的方法,其中,对所识别的发动机状况进行响应还包括:使燃油喷射器的燃油喷射事件和火花点火器的点火定时中的至少一个延迟,以减少由所述发动机提供的转矩量。

14.根据权利要求8所述的方法,其中,所述发动机是火花点火式发动机。

15.根据权利要求8所述的方法,其中,所述电附件是马达/发电机、交流发电机、水泵、油泵、电扇以及空气压缩机中的一个。

16.根据权利要求8所述的方法,其中,对所识别的发动机状况进行响应包括:改变所述电附件的所述负载状态,以消耗所述发动机的飞轮的转矩。

17.根据权利要求16所述的方法,其中,改变所述电附件的所述负载状态包括:在换挡事件期间优先于所述电附件的正常控制参数。

18.根据权利要求8所述的方法,其中,所述发动机是柴油发动机。

19.一种发动机控制模块ECM,所述ECM包括:

处理器;

存储器,所述存储器联接到所述处理器,所述存储器包括编程指令;

转矩模块,所述转矩模块联接到所述处理器;

定时模块,所述定时模块联接到所述处理器;以及

附件模块,所述附件模块联接到所述处理器;

其中,所述处理器被配置为从发动机状况监视器接收发动机状况信号,并且从所述转矩模块接收当前转矩信号;以及其中,所述编程指令在由所述处理器执行时,使得所述处理器:响应于所述发动机状况信号和所述当前转矩信号确定是否要求转矩改变,以及通过使得所述附件模块向由所述发动机提供动力的至少一个附件输出负载状态改变命令来对要求转矩改变的确定进行响应。

20.根据权利要求19所述的ECM,其中,所述编程指令在由所述处理器执行时,使得所述处理器:响应于使得所述附件模块输出负载状态改变命令,确定是否要求另外转矩改变,以及通过定时模块将延迟命令输出到燃油喷射器和火花点火器中的至少一个来对要求另外转矩改变的确定进行响应。

21.根据权利要求19所述的ECM,其中,所述发动机状况信号指示发动机怠速状况和换挡事件中的一个。

22.根据权利要求19所述的ECM,其中,所述至少一个附件是马达/发电机、交流发电机、水泵、油泵、电扇以及空气压缩机中的一个。

23.根据权利要求19所述的ECM,其中,所述负载状态改变命令使得所述至少一个附件移动至高负载状况,并且优先于所述至少一个附件的正常控制参数。

说明书全文

利用电附件的快速转矩控制

技术领域

[0001] 本公开总体涉及发动机转矩控制,并且更具体地涉及用于激活发动机的电附件(accessory)以影响由发动机生成和/或提供的转矩的系统和方法。

背景技术

[0002] 在特定情况下,期望影响由内燃机向车辆变速器或动力系统提供的转矩量。例如,常见的是控制进气节流阀以减少到发动机的气流,从而减少由发动机生成的转矩量。该方法在较慢转矩减小可接受的情形下是令人满意的。在诸如用于换挡的转矩控制的其它情形下,该方法不令人满意。
[0003] 当连接到发动机的自动变速器从一个档位切换到另一个档位时,期望瞬间减小发动机转矩,以避免可能被驾驶员听到和/或感觉到且潜在引起对齿轮的损坏的机械干扰(特别是在换高速挡期间)。平滑换挡体验要求使用进气控制技术不可能的转矩快速改变。由此,一些发动机控制系统在换挡事件期间过分延迟点火定时和/或燃油喷射,以快速减小转矩。然后在换挡以使转矩返回到期望水平之后,使点火定时提前。然而,该方法劣化发动机效率和稳定性。更具体地,所延迟的点火定时导致减少的燃烧事件,这降低燃油效率并增加不期望的排放。而且,对于运行高水平废气循环(“EGR”)的发动机,所延迟的点火定时可能导致不稳定燃烧,该不稳定燃烧可能在完成换挡事件时减少用于EGR的源。由此,需要用于发动机状况的改变(包括换挡事件)的改进转矩控制技术。

发明内容

[0004] 根据本公开的一个实施方式,提供了一种发动机控制系统,该发动机控制系统包括:发动机控制模块(“ECM”),该ECM联接到变速箱和由发动机提供动力的至少一个附件,ECM被配置为由变速箱检测换挡事件,并且通过使得至少一个附件移动至高负载状况来对换挡事件进行响应,从而减少由发动机向变速箱提供的转矩量。在该实施方式的一个方面中,ECM联接到燃油喷射器和火花点火器,ECM还被配置为通过延迟燃油喷射器的燃油喷射事件和火花点火器的点火定时中的至少一个来对换挡事件进行响应,以进一步减少由发动机提供的转矩量。在另一个方面中,至少一个附件是马达/发电机、交流发电机、水泵、电扇以及空气压缩机中的一个。在又一个方面中,当至少一个附件处于高负载状况时,至少一个附件消耗发动机的飞轮的转矩。在该实施方式的另一个方面中,使得至少一个附件移动至高负载状况在换挡事件期间优先于(override)至少一个附件的正常控制参数。该实施方式的另一个方面还包括转矩模块,该转矩模块被配置为向ECM提供当前转矩信号,该转矩信号用于使得至少一个附件移动至高负载状况。又一个方面还包括与ECM通信的发动机状况监视器,发动机状况监视器被配置为向ECM提供指示换挡事件的发动机状况信号。
[0005] 在本公开的另一个实施方式中,提供了一种控制发动机的转矩输出的方法,该方法包括以下步骤:识别要求转矩改变的发动机状况;以及通过改变由发动机生成的转矩和由发动机向联接到发动机的变速箱提供的转矩中的至少一个来对所识别的发动机状况进行响应;其中,对所识别的发动机状况进行响应包括临时改变由发动机提供动力的电附件的负载状态。该实施方式的一个方面还包括:检测换挡事件并且通过使得电附件移动至高负载状况来对换挡事件进行响应。在另一个方面中,识别和响应步骤由发动机控制模块(“ECM”)来执行。在又一个方面中,发动机状况是将由变速箱执行的换挡事件。在又一个方面中,发动机状况是发动机的怠速状态。在该实施方式的另一个方面中,对所识别的发动机状况进行响应还包括使燃油喷射器的燃油喷射事件和火花点火器的点火定时中的至少一个延迟,以减少由发动机提供的转矩量。在另一个方面中,发动机是火花点火式发动机。在又一个方面中,电附件是马达/发电机、交流发电机、水泵、电扇以及空气压缩机中的一个。在另一个方面中,对所识别的发动机状况进行响应包括改变电附件的负载状态,以消耗发动机的飞轮的转矩。在该方面的变体中,改变电附件的负载状态包括在换挡事件期间优先于电附件的正常控制参数。在该实施方式的又一个方面中,发动机是柴油发动机。
[0006] 在另一个实施方式中,本公开提供了一种发动机控制模块(“ECM”),该ECM包括:处理器;存储器,该存储器联接到处理器,存储器包括编程指令;转矩模块,该转矩模块联接到处理器;定时模块,该定时模块联接到处理器;以及附件模块,该附件模块联接到处理器;其中,处理器被配置为从发动机状况监视器接收发动机状况信号,并且从转矩模块接收当前转矩信号;并且其中,编程指令在由处理器执行时,使得处理器响应于发动机状况信号和当前转矩信号确定是否要求转矩改变,并且通过使得附件模块向由发动机提供动力的至少一个附件输出负载状态改变命令来对要求转矩改变的确定进行响应。在该实施方式的一个方面中,编程指令在由处理器执行时,使得处理器响应于使得附件模块输出负载状态改变命令,确定是否要求另外转矩改变,并且通过定时模块向燃油喷射器和火花点火器中的至少一个输出延迟命令来对要求另外转矩改变的确定进行响应。在另一个方面中,发动机状况信号指示发动机怠速状况和换挡事件中的一个。在又一个方面中,至少一个附件是马达/发电机、交流发电机、水泵、电扇以及空气压缩机中的一个。在该实施方式的又一个方面中,负载状态改变命令使得至少一个附件移动至高负载状况,并且优先于至少一个附件的正常控制参数。

附图说明

[0007] 参照连同附图作出的本发明的实施方式的以下描述,本公开的上述和其它特征和优点以及实现它们的方式将变得更清楚,并且本发明本身将被更好地理解,附图中:
[0008] 图1是根据本公开的一个实施方式的发动机控制系统的概念图;
[0009] 图2是根据本公开的一个实施方式的发动机控制模块的示意图;以及[0010] 图3是根据本公开的一个实施方式的控制发动机的转矩输出的方法的流程图。
[0011] 对应附图标记贯穿若干附图指示对应零件。这里陈述的范例例示了本公开的示例性实施方式,并且这种范例不被解释为以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

[0012] 本领域普通技术人员将认识到,所提供的实施方式可以在硬件、软件、固件和/或其组合中实现。根据实施方式的编程代码可以用诸如C、C++、HTML、XTML、JAVA的任意可行编程语言或任意其它可行高级编程语言或高级编程语言与更低级编程语言的组合来实现。
[0013] 现在参照图1,示出了根据本发明的一个实施方式的发动机控制系统10。应理解,虽然系统10被称为发动机控制系统,但是示出向发动机控制系统提供信息或受发动机控制系统控制的标准车辆的多个组件。系统10通常包括发动机控制模块(“ECM”)12、发动机状况监视器14、转矩模型16、发动机18、飞轮20、离合器22、变速箱24、差速器26以及由发动机18提供动力的多个附件28。以下参照图2更详细地描述ECM 12。
[0014] 发动机状况监视器14包括一个或更多个装置或传感器,该一个或更多个装置或传感器向ECM 12提供发动机18或连接到发动机18的组件具有改变的状况的信号或指示。例如,发动机状况监视器14可以包括节流阀传感器,该节流阀传感器提供发动机18已转变到怠速状况的输出信号或指示。另选地,发动机状况监视器14可以包括联接到发动机18的传动系统(drivetrain)的装置或传感器,该装置或传感器提供用于变速箱24的换挡事件即将发生的输出信号或指示。在任意情况下,为了本公开的目的,发动机状况监视器14提供发动机状况已经发生或即将发生(这可能要求由发动机18生成和/或提供的转矩改变)的发动机状况信号或指示。
[0015] 转矩模型16包括发动机性能的一个或更多个模型,诸如被校准到当发动机18被安装在车辆中时施加的测试单元飞轮转矩的模型。在特定实施方式中,转矩模型16向ECM 12提供信息,ECM 12可以从该信息确定发动机18的当前转矩输出,如以下进一步描述的。
[0016] 发动机18包括各种组件,在图1中未被示出以简化描述。如图所示,发动机18通常包括多个活塞30(仅示出一个),如本领域中已知的,该多个活塞响应于燃烧事件在对应多个汽缸32内往复运动。多个活塞30经由对应多个连杆36连接到发动机18的曲轴34。如本领域中已知的,由对应多个燃油喷射器38向汽缸32的燃烧室提供燃油,并且对于火花点火式发动机,由诸如火花塞的火花点火器38引起燃油的点火。未示出用于汽缸32的进气阀和排气阀。如本领域中已知的,燃油的喷射定时(对于柴油发动机和火花点火式发动机)和燃烧室中的火花事件的定时(对于火花点火式发动机)影响由各汽缸32产生的转矩量。例如,当延迟(即,相对于活塞30的期望位置(诸如上止点(“TDC”)位置附近)延迟)燃油喷射和/或火花事件时,减少由用于该燃烧事件的该活塞产生的转矩量。ECM 12控制与多个活塞30中的每个活塞对应的燃油喷射和(在适用的情况下)点火定时。
[0017] 飞轮20联接到发动机18的曲轴34,并且用于存储来自曲轴34的旋转能量。离合器22通常联接到飞轮20,以控制由发动机18向变速箱24提供的转矩。变速箱24通常增加(经由离合器22)由曲轴34提供的转矩,以向差速器26提供机械益处,该差速器驱动车辆的车轴40和车轮42的旋转。
[0018] 在各种发动机应用中,发动机18的曲轴34还对附件28提供动力。通常,曲轴34对由一个或更多个传动带或链48(仅示出一个)连接的多个皮带轮44、46(仅示出两个)提供动力。当附件28由ECM 12命令移动至主动负载状态时,皮带轮44、46以及传动带或链48经由多个驱动轴50(仅示出一个)向附件28提供动力。如以下说明的,附件28的主动负载状态可以包括汲取(draw)由发动机18生成的能量并减小由发动机18输出的转矩的高负载状态。
[0019] 附件28可以包括多个电发动机组件中的一个或更多个,包括但不限于马达/发电机、交流发电机、水泵、油泵、电扇以及空气压缩机(全部旨在总体由附件28描绘)。这些附件28中的每个可以由ECM 12控制,以将状态从低负载状态改变为高负载状态,并且对于一些附件28,改变为低负载状态与高负载状态之间的中间状态。如以下进一步描述的,ECM 12响应于改变发动机操作状况(如由发动机状况监视器14指示的)在需要时控制附件28的状态,以临时调节由发动机18生成和/或输出的转矩,以提供更期望的发动机操作和/或驾驶员体验。
[0020] 现在参照图2,提供了ECM 12的更详细描绘。ECM 12通常包括处理器52、存储器54、附件模块56、定时模块58以及转矩模块60。为了简化描述,未描述ECM12的许多其它组件。而且,虽然模块56、58以及60被描绘为单独模块,但应理解,在各种实施方式中,这些模块的功能可以部分或完全被组合,或者可以进一步分成另外功能模块。通常,处理器52与存储器54、附件模块56、定时模块58以及转矩模块60通信,以响应于如由发动机状况监视器14指示的发动机状况改变,在需要时控制附件28的负载状态和汽缸32的点火定时和燃油喷射定时,以修改由发动机18生成和/或提供的转矩。存储器54可以包括由处理器52执行这里所描述的功能的多个计算机可读指令(例如,编程指令)和数据。例如,存储器54可以包括被示出为图1中的转矩模型16的信息,ECM 12能够从该信息导出当前转矩值。
[0021] 在操作期间,处理器52从发动机状况监视器14定期地接收发动机状况信号。发动机状况信号可以指示即将发生的换挡事件。另选地,发动机状况信号可以指示发动机18处于怠速状态。还可以指示可能导致转矩改变的其它发动机状况。处理器52还从转矩模块60定期地接收当前转矩信号,该转矩模块使用来自转矩模型16的信息提供当前转矩信号。处理器52使用发动机状况信号和当前转矩信号来确定转矩改变是否合适。例如,如果发动机状况信号指示换高速挡即将发生且当前转矩信号指示发动机18的当前转矩输出大于平滑换挡事件所要求的转矩输出,那么处理器52通过引起转矩改变进行响应,如下所描述的。
[0022] 在处理器52确定转矩改变合适时,处理器52可以访问存储器54,以考虑由发动机状况信号指示的发动机状况确定可接受转矩水平。用于各种发动机状况的可接受转矩水平可以以一个或更多个查找表被存储在存储器54中,或者使用一个或更多个算法由处理器53确定。不管处理器52确定用于当前发动机状况的可接受转矩水平的方式如何,处理器52还在给定由当前转矩信号指示的当前转矩时确定达到可接受转矩水平所要求的转矩改变。处理器52可以接着访问存储器54,以识别附件28的当前负载状态和一个或更多个附件28的负载状态改变,一个或更多个附件的负载状态改变将使由发动机18生成或提供的转矩改变与所确定的转矩改变对应或大致相同的量。另选地,处理器52可以向附件模块56传输所确定的要求转矩改变,该附件模块56可以被配置为维持附件28的负载状态的状态并确定与所确定的转矩改变对应或大致相同的一个或更多个附件28的负载状态的改变。在任一种情况下,处理器52使得附件模块56向至少一个附件28输出负载状态改变命令。
[0023] 例如,如果处理器52按以上所描述的方式确定平滑换高速挡事件需要转矩减小,那么附件模块56可以向联接到发动机18的水泵(即,附件28)输出负载状态改变命令,该命令使得水泵从关闭或低负载状态临时移至打开或高负载状态,从而临时汲取由发动机18生成的转矩(例如,消耗飞轮20的转矩),以减小被提供给变速箱24的转矩。负载状态改变命令可以优先于由EMC 12控制的附件28的正常控制参数。在发动机状况信号指示不再要求转矩改变时,处理器52可以使得附件模块56输出使得附件28移回其更早负载状态的另一个负载状态改变命令。应理解,改变电控附件28的负载状态导致例如对于平滑换挡事件可接受的转矩的快速改变。
[0024] 如果在按以上所描述的方式改变一个或更多个附件28的负载状态之后,发动机状况监视器14和转矩模型16仍然指示另外转矩改变合适,那么处理器52可以使得定时模块58输出延迟命令,以本领域技术人员已知的方式延迟一个或更多个汽缸32的燃油喷射和/或火花点火定时。这样,可以使用传统喷射/点火定时控制来实现发动机18的输出转矩的另外控制,但通过控制一个或更多个电附件28的负载状态减少这种喷射/点火定时控制对发动机效率和稳定性的不期望影响。
[0025] 现在参照图3,以流程图形式描绘了控制发动机18的转矩输出的一个示例方法。如图所示,方法70在处理器52从发动机状况监视器14接收发动机状况信号时在步骤72处开始。在步骤74处,处理器52确定如由从转矩模块60接收的当前转矩信号指示的发动机18的当前转矩输出。在步骤76处,处理器52按以上所描述的方式在给定当前发动机状况信号和当前转矩信号时确定是否需要转矩改变。如果不需要转矩改变,那么控制转回到步骤72。如果需要转矩改变,那么控制转到步骤78,并且处理器52和/或附件模块56使得以以上参照图2描述的方式向一个或更多个附件28发送负载状态改变命令。接着,在步骤80处,在一个或更多个附件28的负载状态改变发生之后,处理器52再次从转矩模块60接收当前转矩信号。
在步骤82处,给定已更新的当前转矩信号和当前发动机状况信号,处理器52确定是否需要另外转矩改变来使当前发动机状态适应。如果不需要另外改变,那么控制转回到步骤72。如果需要另外转矩改变,那么在步骤84处,处理器52和定时模块58使得发动机18的一个或更多个汽缸32中的推迟燃油喷射和/或点火定时影响另外转矩改变。
[0026] 虽然本发明已经被描述为具有示例性设计,但本发明可以在本公开的精神和范围内被进一步修改。因此,本申请旨在使用其基本原理覆盖本发明的任何变更、使用或改编。进一步地,本申请旨在覆盖如在本发明相关领域中已知或惯常实践中且落在所附权利要求的限制内的与本公开的这种偏离。
[0027] 此外,在这里所包含的各种附图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应注意,许多另选或另外功能关系或物理连接可以存在于实际系统中。然而,益处、优点、问题的解决方案以及可以使得任意益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任意元素不被解释为关键、所要求或必要特征或元素。范围因此不受除了所附权利要求之外的内容限制,在所附权利要求中,对单数元件的参照不旨在意指“一个且仅一个”,除非明确这样陈述,相反意指“一个或更多个”。
[0028] 而且,在权利要求中使用与“A、B或C中的至少一个”类似的短语的情况下,将想到,该短语被解释为意指A单独可以存在于实施方式中,B单独可以存在于实施方式中,C单独可以存在于实施方式中,或者元素A、B或C的任意组合可以存在于单个实施方式中;例如,A和B、A和C、B和C、或A和B和C。
[0029] 这里提供了系统、方法以及设备。在这里的具体实施方式中,对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”等的参考指示所描述的实施方式可以包括特定特征、结构或特性,但每一个实施方式可以不是必须包括该特定特征、结构或特性。而且,这种短语不必须提及同一实施方式。进一步地,在关于实施方式描述特定特征、结构或特性时,认为无论是否明确描述,关于其它实施方式影响具有本公开的益处的这种特征、结构或益处都在本领域技术人员的知识内。在阅读说明书之后,对相关领域技术人员将明显的是如何在另选实施方式中实现本公开。
[0030] 此外,不管本公开中的元件、组件或方法步骤是否在权利要求中明确列举,该元件、组件或方法步骤都不旨在专用于公众。这里没有权利要求元素要被解释为在35U.S.C.§112(f)的条款下,除非元素使用短语“用于……的装置”来明确列举。如这里所用的,术语“包括”或其任意其它变体旨在覆盖非排他性的包括,使得包括元素列表的过程、方法、制品或设备不仅包括那些元素,而且可以包括未明确列出的或这种过程、方法、制品或设备所固有的其它元素。
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