Способ управления системой привода транспортного средства - RU2564459C2

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу управления температурой двигателей транспортных средств, особенно грузопассажирских транспортных средств, таких как, например, транспортные средства большой грузоподъемности.

Уровень техники

Для обеспечения эффективных рабочих условий двигателя транспортного средства используется система охлаждения. Обычно система охлаждения двигателя содержит теплообменник с циркулирующим жидким теплоносителем и вентилятор. Температура в системе охлаждения зависит от нагрузки двигателя, и для предотвращения слишком высокой температуры охлаждающего теплоносителя вентилятор двигателя прогоняет воздух через теплообменник. В современных системах охлаждения включение вентилятора и управление им осуществляет термостат.

В большегрузных транспортных средствах, работающих в тяжелых условиях, вентилятор двигателя является одним из основных потребителей энергии и, соответственно, оказывает существенное влияние на топливную эффективность транспортного средства. Существуют способы предотвращения включения вентилятора двигателя. В таких способах используются вспомогательные системы, обеспечивающие кратковременный отвод тепла от двигателя, в результате чего задерживается или предотвращается включение вентилятора двигателя. Однако такие способы имеют недостатки, в частности, указанные вспомогательные системы, такие, как, например, система обогрева кабины водителя, не всегда можно включать.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение направлено на решение вышеуказанной проблемы, и в нем предлагается способ более эффективного управления системой привода транспортного средства.

В основе настоящего изобретения лежит идея, что можно избежать включения вентилятора двигателя, если управлять системой привода транспортного средства таким образом, чтобы температура двигателя и системы охлаждения удерживалась ниже заданной пороговой величины, которая связана с температурой включения вентилятора.

Таким образом, в настоящем изобретении предлагается способ управления системой привода транспортного средства, в особенности грузопассажирского транспортного средства. Предложенный способ разработан для системы привода, которая содержит двигатель с системой охлаждения, включая вентилятор двигателя, и управление системой охлаждения и системой привода осуществляется электронным блоком управления, который имеет доступ к топографической информации предстоящего маршрута, причем способ включает:

- определение топографии предстоящего маршрута транспортного средства;

- расчет (оценку) нагрузки двигателя в соответствии с топографией предстоящего маршрута;

- расчет изменений температуры системы охлаждения на предстоящем маршруте и

- управление системой привода в соответствии с расчетными изменениями температуры, так чтобы текущая температура системы охлаждения при прохождении маршрута транспортным средством удерживалась ниже пороговой величины температуры;

причем пороговая величина температуры связана с температурой, при которой включается вентилятор двигателя.

Достоинство предлагаемого способа заключается в уменьшении количества включений вентилятора системы охлаждения, в результате чего снижается энергия, затрачиваемая на охлаждение двигателя. Таким образом, после определения топографии предстоящего маршрута может быть выполнен расчет нагрузки двигателя при прохождении маршрута с учетом таких факторов, как топография маршрута и характеристики системы привода. Электронный блок управления может получить информацию по топографии предстоящего маршрута из любого доступного источника, такого как, например, навигационная система, цифровая карта или база данных, содержащая информацию маршрутов. Могут быть рассчитаны также изменения температуры и определены пиковые температуры, при которых включается вентилятор двигателя. Таким образом, может быть реализован измененный алгоритм управления системой привода, который обеспечивает удерживание температуры двигателя и системы охлаждения ниже пороговой величины температуры, при которой включается вентилятор двигателя. В этом случае обеспечивается экономия топлива, поскольку применение предлагаемого способа позволяет избежать включения вентилятора двигателя, потребляющего много энергии. Скорее всего, не удастся полностью избежать включений вентилятора для всех маршрутов. Однако предлагаемый способ может сводить количество включений к минимуму. Можно выполнять предлагаемый способ с использованием предельных величин, например, ускорения или скорости транспортного средства, которые не должны быть превышены, причем способ будет выполняться, пока не будет достигнута одна из этих предельных величин.

Способ особенно эффективен для грузопассажирских транспортных средств, которые обычно имеют мощные двигатели и, соответственно, большие вентиляторы двигателей для обеспечения достаточного воздушного потока, проходящего через теплообменник.

Осуществление изобретения

Способ по настоящему изобретению подходит для транспортного средства, содержащего систему привода с двигателем, содержащим систему охлаждения и вентилятор. Управление системой охлаждения и системой привода осуществляет электронный блок управления, имеющий доступ к навигационной системе, содержащей топографическую информацию. Такие блоки управления, осуществляющие управление системой охлаждения и системой привода, хорошо известны в технике.

Навигационная система может быть любой спутниковой навигационной системой, к которой может иметь доступ оператор транспортного средства, или же она представляет собой "черный ящик", используемый только электронным блоком управления. Хотя спутниковые навигационные системы - это наиболее распространенные системы навигации, однако в предлагаемом способе могут использоваться и другие системы, выполненные на основе других технологий.

В основу предлагаемого способа положена идея управления системой привода в соответствии с пороговой величиной включения вентилятора двигателя, и целью способа является поддержание температуры двигателя и/или системы охлаждения на таком уровне, чтобы предотвращалось включение вентилятора. В результате будет снижаться потребление топлива транспортным средством.

Первая стадия предлагаемого способа включает определение с помощью бортовой навигационной системы топографии предстоящего маршрута транспортного средства. Навигационная система может считывать информацию по маршруту из базы данных картографической информации, содержащей коммерческие карты, или из базы данных, содержащей дорожную информацию, записанную в процессе предыдущих прохождений маршрута. Также могут использоваться другие источники информации, содержащие топографическую информацию (изменения возвышения) по предстоящему маршруту.

На основе топографии предстоящего маршрута определяется нагрузка двигателя. В соответствии с полученной нагрузкой двигателя получают оценки изменения температуры в системе охлаждения на предстоящем маршруте. Поскольку характеристики системы привода известны, такие оценки несложно получить, используя известные способы расчета. Кроме того, в предлагаемом способе предусматривается использование всей имеющейся информации, которая влияет на нагрузку двигателя и которая может быть доступна для электронного блока управления, например, скорость, ускорение, а также масса транспортного средства.

Определение нагрузки двигателя и температуры предпочтительно выполняется на отрезках предстоящего маршрута, длины которых определяются его топографией. Эти отрезки предстоящего маршрута предпочтительно включают участки со спусками и подъемами, такие как, например, холмы, которые следует заканчивать по окончании спуска, когда расчетная температура двигателя и системы охлаждения является предварительно определенной величиной, не превышающей первой пороговой величины.

Если расчетная температура системы охлаждения в какой-либо точке превысит первую пороговую величину, выполняется расчет для альтернативного варианта управления системой привода, который позволит удерживать температуру системы охлаждения ниже первой пороговой величины температуры. Затем в процессе прохождения маршрута реализуется этот альтернативный вариант управления.

Таким образом, управление системой привода осуществляется в соответствии с изменениями расчетной температуры, так чтобы текущая температура системы охлаждения при прохождении маршрута транспортным средством удерживалась ниже первой пороговой величины температуры.

Очевидно, что управление системой привода зависит от топографии предстоящего маршрута. Задача удерживания температуры ниже первой пороговой величины может достигаться путем повышения скорости транспортного средства на отрезках маршрута без уклона или на спуске до начала следующего подъема. Увеличенная кинетическая энергия транспортного средства может обеспечивать его подъем на холм с меньшей нагрузкой на двигатель и, соответственно, без превышения температурой двигателя первой пороговой величины.

Первая пороговая величина зависит от температуры системы охлаждения и двигателя, при которой включается вентилятор двигателя. За счет удерживания температуры системы охлаждения ниже этой первой пороговой величины транспортное средство будет способно подняться на холм без необходимости включения вентилятора. Поскольку вентилятор двигателя потребляет сравнительно большое количество энергии, то за счет изменения управления трансмиссией может быть обеспечена экономия топлива.

В другом варианте осуществления способа управление трансмиссией осуществляется таким образом, что фактический температурный градиент системы охлаждения на предстоящем маршруте удерживается ниже пороговой величины температурного градиента. Вместо осуществления только контроля температуры в определенные моменты времени осуществляется контроль температурного градиента для предотвращения слишком большого роста температуры после превышения первой пороговой величины. Если определяется, что температурный градиент слишком большой, возможно, транспортному средству придется снизить нагрузку двигателя на некоторых отрезках предстоящего маршрута, то есть соответствующим образом изменить управление системой привода.

Пороговая величина температуры может быть скорректирована до пиковой пороговой величины температуры, которая превышает пороговую величину, если топография предстоящего маршрута такова, что транспортное средство достигает перевала, при спуске с которого температура системы охлаждения снизится до уровня, не превышающего заданной пороговой величины температуры. В этом случае допускается немного повышенная температура двигателя в короткие промежутки времени, когда транспортное средство проходит перевал. Допуская кратковременное превышение пороговой величины текущей температурой системы охлаждения, электронный блок управления может активно предотвращать включение вентилятора, в результате чего будет экономиться энергия. Более высокая пиковая пороговая величина температуры допустима, поскольку эффективное охлаждение двигателя может происходить на спуске, когда нагрузка двигателя снижается, а скорость транспортного средства будет повышенной, в результате чего воздушный поток, охлаждающий двигатель и систему охлаждения, и интенсивность циркуляции охлаждающего носителя в системе охлаждения поддерживаются на прежнем уровне или увеличиваются.

В предлагаемом способе оценка изменений температуры системы охлаждения может также зависеть от текущей погоды и ветра в зоне нахождения транспортного средства. Использование при прогнозировании изменений температуры системы охлаждения текущей температуры в зоне нахождения транспортного средства позволит выполнять более точное прогнозирование, и предлагаемый способ будет более точным.

Способ может быть также адаптирован для совместного использования с системой "круиз-контроля". При реализации предлагаемого способа в процессе работы системы круиз-контроля он может выполняться в автоматическом режиме. Задаваемая скорость в режиме круиз-контроля может быть ограничена или уменьшена для ограничения нагрузки на двигатель и, соответственно, выделяемого тепла. При использовании способа, когда не задействован круиз-контроль, электронный блок управления не может управлять системой привода в той же степени, в какой это возможно при задействованном круиз-контроле, однако можно будет ограничить выходной вращающий момент двигателя, использование одной или нескольких передач в трансмиссии и принудительное переключение передач в трансмиссии.

Для удерживания температуры двигателя и системы охлаждения ниже пороговой величины может быть задана предельная величина вращающего момента двигателя, в результате чего будет ограничиваться его вращающий момент. Кроме того, для удерживания текущей температуры системы охлаждения ниже пороговой величины может осуществляться соответствующее управление топливной дроссельной заслонкой. Другая возможность достижения цели предлагаемого способа заключается в адаптации алгоритма переключения передач трансмиссии таким образом, чтобы текущая температура двигателя и системы охлаждения удерживалась ниже пороговой величины. Все вышеуказанные меры (ограничение вращающего момента двигателя, изменение управления топливной дроссельной заслонкой и адаптация переключения передач) могут использоваться по отдельности или в различных сочетаниях.

Например, когда текущая температура системы охлаждения приближается к заданной пороговой величине, может быть инициировано переключение на более низкую передачу. Переключение на более низкую передачу приводит к увеличению числа оборотов двигателя, в результате чего повышается интенсивность циркуляции теплоносителя в системе охлаждения. В одном из вариантов переключение на более низкую передачу может осуществляться только в том случае, когда топографическая информация по маршруту указывает, что транспортное средство находится на спуске или скоро будет на спуске. Переключение на более низкую передачу на спуске приводит к более высокому числу оборотов двигателя по сравнению с движением на более высокой скорости транспортного средства. При более высоком числе оборотов двигателя выше интенсивность циркуляции теплоносителя в системе охлаждения, в результате чего охлаждение двигателя становится более эффективным. При движении на спуске может оказаться целесообразным также включить вентилятор двигателя, даже если первая пороговая величина температуры достигнута, что будет дополнительно способствовать снижению температуры двигателя ниже этой пороговой величины.

В другом варианте способа также используется стадия управления двигателем таким образом, чтобы скорость транспортного средства увеличивалась при приближении к подъему. При увеличении скорости транспортного средства перед подъемом его кинетическая энергия увеличивается, в результате чего нагрузка на двигатель при движении по подъему может быть уменьшена, и, соответственно, может быть снижена потребность в охлаждении двигателя.

Реферат

Изобретение относится к автомобильной технике, а именно к управлению температурой двигателя транспортного средства. В способе управления системой привода транспортного средства, в частности грузопассажирского транспортного средства, которая содержит двигатель с системой охлаждения, включающей вентилятор двигателя, а управление системой охлаждения и системой привода осуществляется электронным блоком управления, который имеет доступ к топографической информации предстоящего маршрута. Способ включает: определение топографии предстоящего маршрута транспортного средства, оценку нагрузки двигателя в соответствии с топографией предстоящего маршрута, оценку изменений температуры системы охлаждения на предстоящем маршруте. Затем управляют системой привода в соответствии с расчетными изменениями температуры, так чтобы текущая температура системы охлаждения при прохождении маршрута транспортным средством удерживалась ниже первой пороговой величины температуры, которая связана с температурой, при которой включается вентилятор двигателя. Также управляют топливной дроссельной заслонкой двигателя таким образом, чтобы текущая температура системы охлаждения удерживалась ниже указанной пороговой величины, и/или ограничивают выходной вращающий момент двигателя, и/или управляют алгоритмом переключения передач таким образом, чтобы текущая температура системы охлаждения удерживалась ниже указанной пороговой величины. Достигается эффективное управление температурой двигателя транспортного средства и экономия потребления топлива. 8 з.п. ф-лы.

Формула