Способ (варианты) и система для улучшения отклика гибридного транспортного средства - RU2703391C2
Код документа: RU2703391C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится к способам и системам для эксплуатации гибридного силового агрегата, включающего в себя двигатель и электрическую машину для приведения в движение транспортного средства. Способы и системы могут быть особенно полезны для гибридных транспортных средств, которые содержат отключаемые цилиндры.
Уровень техники и раскрытие сущности изобретения
Гибридное транспортное средство может включать в себя двигатель и электромотор для приведения в движение транспортного средства. Когда требуемый водителем крутящий момент может быть обеспечен мотором, двигатель может останавливаться и не вращаться. Остановка двигателя может сэкономить топливо и уменьшить выбросы транспортного средства. Однако если водитель запрашивает большое увеличение выходного крутящего момента системы привода для достижения требуемого водителем крутящего момента, двигатель, возможно, придется перезапустить. Водитель может заметить, что максимальный крутящий момент системы привода недоступен до тех пор, пока двигатель не будет запущен и не достигнет частоты вращения системы привода. Для запуска двигателя и достижения частоты вращения, при которой он может передавать крутящий момент системе привода, может потребоваться более одной или двух секунд. Следовательно, водитель и пассажиры транспортного средства могут заметить задержку в крутящем моменте, подаваемой системе привода. Задержка в выработке крутящего момента может быть нежелательна.
Авторы настоящего изобретения распознали вышеупомянутые проблемы и разработали способ эксплуатации системы привода, содержащий шаги, на которых: в ответ на требуемый тормозной момент системы привода во время замедления транспортного средства посредством контроллера прекращают подачу топлива во все цилиндры двигателя и регулируют фактическое общее количество цилиндров двигателя с работающими тарельчатыми клапанами и фактическое общее количество цилиндров двигателя с отключенными тарельчатыми клапанами.
Посредством работы различных цилиндров двигателя в различных режимах клапанов при отсутствии подачи топлива в двигатель во время замедления транспортного средства становится возможным обеспечивать торможение системы привода при улучшении способности системы привода обеспечивать крутящий момент в ответ на запрос на увеличение крутящего момента двигателя после прекращения сгорания в цилиндрах двигателя. Например, если запрошена небольшая величина торможения системы привода, и электрическая машина обладает возможностью обеспечить требуемое торможение системы привода, двигатель могут вращать с удержанием клапанов в закрытом положении для уменьшения насосных потерь двигателя. Поддержание двигателя вращающимся может уменьшить время запуска двигателя за счет отсутствия необходимости ускорения двигателя от нулевой частоты вращения до частоты вращения системы привода до того, как крутящий момент может быть передан от двигателя. Если запрошен тормозной момент системы привода большой величины, цилиндры двигателя могут работать с открытием и закрытием клапанов для того, чтобы требуемое торможение системы привода при отсутствии подачи топлива в двигатель могли обеспечивать двигатель и электрическая машина.
Настоящее раскрытие может обеспечить несколько преимуществ. Например, данный подход может уменьшить время запуска двигателя. Кроме того, данный подход может уменьшить время отклика системы привода на запрос увеличения крутящего момента системы привода. Дополнительно, данный подход может улучшить топливную экономичность транспортного средства.
Вышеуказанные и другие преимущества и признаки настоящего раскрытия будут вполне очевидны из нижеследующего Осуществления Изобретения, при рассмотрении отдельно или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
Преимущества, раскрытые в настоящей заявке, будут подробнее прояснены при прочтении примеров вариантов осуществления, указанных в настоящем изобретении, как Осуществление изобретения, как отдельно, так и со ссылкой на чертежи.
На ФИГ. 1 показано схематичное изображение двигателя;
На ФИГ. 2А, 2В и 2С представлены схематические изображения трех примеров системы привода гибридного транспортного средства;
На ФИГ. 3А и 3В показаны примеры двигателей с отключаемыми клапанами;
На ФИГ. 4 показан пример рабочей последовательности гибридного транспортного средства; и
На ФИГ. 5 показан пример способа эксплуатации гибридного транспортного средства.
Осуществление изобретения
Настоящее раскрытие относится к управлению работой системы привода гибридного транспортного средства. Гибридное транспортное средство может включать в себя двигатель внутреннего сгорания, как показано на ФИГ. 1. Двигатель внутреннего сгорания может быть включен в систему привода или силовой агрегат гибридного транспортного средства, как показано на ФИГ. 2А-2С. Двигатель также может включать в себя отключаемые цилиндры и отключаемые тарельчатые клапаны, как показано на ФИГ. 3А и 3В. Гибридные система привода или силовой агрегат могут работать так, как показано в рабочей последовательности по ФИГ. 4. Гибридное транспортное средство может работать согласно способу по ФИГ. 5.
На ФИГ. 1 двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один из которых показан на ФИГ. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 состоит из головки 35 цилиндров и блока 33 цилиндров, который включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра. Поршень 36 расположен внутри них и совершает возвратно-поступательное движение посредством соединения с коленчатым валом 40. Маховик 97 и зубчатый венец 99 соединены с коленчатым валом 40. Опциональный стартер 96 (например, электрическая машина низкого напряжения (работающая при напряжении меньше, чем 30 В)) включает в себя вал 98 с шестерней и ведущую шестерню 95. Вал 98 с шестерней может выборочно продвигать ведущую шестерню 95 для введения в зацепление с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть непосредственно установлен на передней или задней части двигателя. В некоторых примерах стартер 96 может выборочно подавать крутящий момент к коленчатому валу 40 через ремень или цепь. В одном примере стартер 96, когда не зацеплен с коленчатым валом двигателя, находится в базовом состоянии.
Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной тарельчатый клапан 52 и выпускной тарельчатый клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может работать посредством впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Положение впускного кулачка 51 может определяться датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может определяться датчиком 57 выпускного кулачка. В течение всего цикла двигателя, когда двигатель вращается, впускные клапаны могут удерживаться закрытыми посредством отключения исполнительного механизма 59 впускного клапана, который может управлять впускными клапанами электрически, гидравлически или механически. Альтернативно, впускные клапаны могут открываться и закрываться во время цикла двигателя. В течение всего цикла двигателя (например, два оборота двигателя), когда двигатель вращается, выпускные клапаны могут удерживаться закрытыми посредством отключения исполнительного механизма 58 выпускного клапана, который может управлять впускными клапанами электрически, гидравлически или механически. Альтернативно, выпускные клапаны могут открываться и закрываться во время цикла двигателя.
Топливный инжектор 66 показан расположенным с возможностью впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, который также известен для специалиста под названием непосредственного впрыска. Топливный инжектор 66 подает жидкое топливо в количестве, пропорциональном длительности импульса от контроллера 12. Топливо подается к топливному инжектору 66 через топливную систему (не показана), включающую в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показана). В одном примере может использоваться двухступенчатая топливная система высокого давления для создания более высоких давлений топлива.
В дополнение, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с компрессором 162 турбонагнетателя и воздухозаборником 42 двигателя. В других примерах, компрессор 162 может быть компрессором механического нагнетателя. Вал 161 механически соединяет турбину 164 турбонагнетателя с компрессором 162 турбонагнетателя. Опциональный электронный дроссель 62 регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха от компрессора 162 к впускному коллектору 44. Давление в камере 45 наддува может называться давлением на входе дросселя, так как вход дросселя 62 находится в камере 45 наддува. Выход дросселя находится во впускном коллекторе 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 дросселем впускного тракта. Перепускная заслонка 163 может регулироваться посредством контроллера 12 для того, чтобы позволить отработавшим газам выборочно обходить турбину 164 для управления частотой вращения компрессора 162. Воздушный фильтр 43 очищает воздух, попадающий в воздухозаборник 42 двигателя.
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания для камеры 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на сигнал от контроллера 12. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан соединенным с выпускным коллектором 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. Альтернативно, датчик 126 УДКОГ может быть заменен датчиком содержания кислорода с двумя состояниями.
В одном примере нейтрализатор 70 может включать в себя множество каталитических блоков. В другом примере могут использоваться несколько устройств снижения токсичности выбросов, каждое из которых имеет несколько блоков. В одном примере нейтрализатор 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.
Контроллер 12 на ФИГ. 1 показан, как обычный микрокомпьютер, включающий в себя: микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106 (например, долговременная память), оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и обычную шину данных. Контроллер 12 показан получающим различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к сигналам, упомянутым ранее, включая: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖД) от датчика 112 температуры, соединенного с охлаждающей рубашкой 114; сигнал датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора для определения силы, приложенной водителем 132; сигнал датчика 154 положения, соединенного с педалью 150 тормоза для определения силы, приложенной водителем 132, измерение давления воздуха в коллекторе двигателя (ДВК) от датчика 122 давления, соединенного с впускным коллектором 44; положение двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; измерение массового потока воздуха, попадающего в двигатель, от датчика 120; и измерение положения дросселя от датчика 68. Также может определяться атмосферное давление (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания датчик 118 положения двигателя генерирует заранее заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала, на основе чего можно определить частоту вращения двигателя (ЧВД).
Контроллер 12 может также получать данные ввода водителя от устройства 140 ввода. Устройство 140 ввода может включать в себя дисплей, клавиатуру или виртуальную клавиатуру. Человек может отправлять запросы для режима вождения транспортного средства посредством устройства 140 ввода.
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит четырехтактный цикл, который включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска выпускной клапан 54 закрывается, и открывается впускной клапан 52. Воздух попадает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 перемещается в нижнюю часть цилиндра, увеличивая объем камеры 30 сгорания. Положение, при котором поршень 36 находится вблизи дна цилиндра и в конце его хода (например, когда камера 30 сгорания имеет свой самый большой объем) специалистами, как правило, называется нижней мертвой точкой (НМТ).
Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра, сжимая воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце хода и ближе всего к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания имеет свой наименьший объем) специалистами, как правило, называется верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, который в настоящей заявке называется впрыском, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, который в настоящей заявке называется зажиганием, введенное топливо поджигается с помощью известных средств воспламенения, таких, как свеча 92 зажигания, что приводит к сжиганию.
Во время такта расширения расширяющиеся газы отталкивают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня во вращательный момент поворотного вала. В итоге, во время хода выпуска, выпускной клапан 54 открывается для выпуска воздушно-топливной смеси к выпускному коллектору 48, и поршень затем возвращается к ВМТ. Следует отметить, что вышеизложенное приводится лишь в качестве примера и что моменты времени открытия/закрытия впускного и выпускного клапанов могут варьироваться, например, для обеспечение положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или ряда других примеров.
На ФИГ. 2А показана блок-схема транспортного средства 225, включающего в себя силовой агрегат или систему 200 привода. Силовой агрегат по ФИГ. 2А включает в себя двигатель 10, показанный на ФИГ. 1. Силовой агрегат 200 показан включающим в себя контроллер 255 системы транспортного средства, контроллер 12 двигателя, контроллер 252 электрической машины, контроллер 254 трансмиссии, контроллер 253 устройства хранения энергии и контроллер 250 торможения. Контроллеры могут взаимодействовать друг с другом через локальную сеть 299 контроллеров (ЛСК). Каждый из контроллеров может предоставлять информацию другим контроллерам, такую, как предельные значения выходного крутящего момента (например, выходной крутящий момент устройства или компонента, который не должен быть превышен), предельные значения входных крутящих моментов (например, входной крутящий момент устройства или компонента, который не должен быть превышен), выходной крутящий момент управляемого устройства, данные датчика или исполнительного механизма, информацию диагностики (например, информацию, обозначающую ухудшение характеристик трансмиссии, информацию, обозначающую ухудшение характеристик двигателя, информацию, обозначающую ухудшение характеристик электрической машины, информацию, обозначающую ухудшение характеристик тормозов). Кроме того, контроллер 255 системы транспортного средства может подавать команды контроллеру 12 двигателя, контроллеру 252 электрической машины, контроллеру 254 трансмиссии и контроллеру 250 торможения для выполнения запросов водителя и других запросов, которые основаны на условиях работы двигателя.
Например, в ответ на отпускание водителем педали акселератора, а также в зависимости от скорости транспортного средства, контроллер 255 системы транспортного средства может запрашивать требуемый крутящий момент колес или уровень мощности колес для обеспечения требуемой скорости замедления транспортного средства. Требуемый крутящий момент колес могут обеспечивать посредством запроса контроллером 255 системы транспортного средства первого тормозного момента от контроллера 252 электрической машины и второго тормозного момента от контроллера 250 торможения, причем первый и второй моменты обеспечивают требуемый тормозной момент колесам 216 транспортного средства.
В других примерах размещение устройств управления силовым агрегатом может располагаться иначе, чем показано на ФИГ. 2А. Например, единичный контроллер может заменять контроллер 255 системы транспортного средства, контроллер 12 двигателя, контроллер 252 электрической машины, контроллер 254 трансмиссии и контроллер 250 торможения. Альтернативно, контроллер 255 системы транспортного средства и контроллер 12 двигателя могут являться одним блоком, а контроллер 252 электрической машины, контроллер 254 трансмиссии и контроллер 250 торможения могут являться автономными контроллерами.
В этом примере силовой агрегат 200 может обеспечивать энергией двигатель 10 и электрическую машину 240. Двигатель 10 может быть запущен системой запуска двигателя, показанной на ФИГ. 1, посредством интегрированного стартера/генератора 219 с ременным приводом (ИСГР), или посредством интегрированного стартера/генератора 240 системы привода (ИСГ), также известного, как мотор/генератор. ИСГ 240 системы привода (например, электрическая машина высокого напряжения (работающая при напряжении выше 30 вольт)) также может упоминаться, как электрическая машина, мотор и/или генератор. Кроме того, крутящий момент двигателя 10 могут регулировать посредством исполнительного механизма 204 крутящего момента, такого как топливный инжектор, дроссель и т.д.
ИСГР механически соединен с двигателем 10 посредством ремня 231. ИСГР может быть соединен с коленчатым валом 40 или кулачком (например, 51 или 53). ИСГР может работать в качестве мотора, когда на него подается электроэнергия от устройства 275 хранения электроэнергии. ИСГР может работать в качестве генератора, поставляющего электроэнергию к устройству 275 хранения электроэнергии.
Выходной крутящий момент двигателя могут передавать на входную или первую сторону муфты 235 расцепления силового агрегата через маховик 215. Муфта расцепления 236 может приводиться в действие электрически или гидравлически. Нижняя по потоку или вторая сторона 234 муфты 236 расцепления показана механически соединенной с входным валом 237 ИСГ.
ИСГ 240 может работать для обеспечения крутящим моментом силового агрегата 200 или для преобразования крутящего момента силового агрегата в электроэнергию для хранения в устройстве 275 хранения электроэнергии в режиме регенерации. ИСГ 240 находится в электрической связи с устройством 275 хранения электроэнергии. ИСГ 240 имеет
Гидротрансформатор 206 включает в себя турбинное колесо 286 для вывода крутящего момента на входной вал 270. Входной вал 270 трансмиссии механически соединяет гидротрансформатор 206 с автоматической трансмиссией 208. Гидротрансформатор 206 также включает в себя перепускную блокировочную муфту 212 гидротрансформатора (МГТ). Крутящий момент напрямую передается от насосного колеса 285 к турбинному колесу 286, когда МГТ заблокирована. МГТ электрически управляется контроллером 254. Альтернативно, МГТ может блокироваться гидравлически. В одном примере гидротрансформатор может называться компонентом трансмиссии.
Когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью разомкнута, гидротрансформатор 206 передает крутящий момент двигателя к автоматической трансмиссии 208 путем передачи жидкости между турбинным колесом 286 гидротрансформатора и насосным колесом 285 гидротрансформатора, тем самым позволяя осуществить увеличение крутящего момента. Наоборот, когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью замкнута, выходной крутящий момент двигателя напрямую передается через муфту гидротрансформатора к входному валу 270 трансмиссии 208. Альтернативно, блокировочная муфта 212 гидротрансформатора может быть частично замкнута, тем самым позволяя отрегулировать количество крутящего момента, напрямую передаваемого к трансмиссии. Контроллер 254 трансмиссии может быть выполнен с возможностью регулировки количества крутящего момента, передаваемого через гидротрансформатор 212, путем регулировки блокировочной муфты гидротрансформатора в ответ на различные условия работы двигателя или на основе требований водителя в работе двигателя.
Гидротрансформатор 206 также включает в себя насос 283, который повышает давление жидкости для работы муфты 236 расцепления, муфты 210 переднего хода и зубчатых муфт 211. Насос 283 приводится в действие колесом 285 насоса, которое вращается на той же частоте, что и ИСГ 240.
Автоматическая трансмиссия 208 включает в себя зубчатые муфты 211 (например, 1-10) и муфту 210 переднего хода. Автоматическая трансмиссия 208 является трансмиссией фиксированного соотношения. Зубчатые муфты 211, и муфта 210 переднего хода могут быть выборочно замкнуты для изменения соотношения фактического общего числа оборотов входного вала 270 к фактическому общему числу оборотов колес 216. Зубчатые муфты 211 могут замыкать или расцеплять посредством регулирования жидкости, подаваемой к муфтам посредством электромагнитных клапанов 209 управления переключением. Выходной крутящий момент от автоматической трансмиссии 208 может также передаваться на колеса 216 через выходной вал 260 для передвижения транспортного средства. В частности, автоматическая трансмиссия 208 может передавать впускной крутящий момент входного вала 270 в ответ на условия движения транспортного средства до передачи выходного крутящего момента на колеса 216. Контроллер 254 трансмиссии выборочно активирует или замыкает МГТ 212, зубчатые муфты 211 или муфту 210 переднего хода. Контроллер 254 трансмиссии также выборочно деактивирует или расцепляет МГТ 212, зубчатые муфты 211 или муфту 210 переднего хода.
Кроме того, сила трения может быть приложена к колесам 216 за счет применения фрикционных колесных тормозов 218. В одном примере, фрикционные колесные тормоза 218 могут использоваться в ответ на нажатие водителем педали тормоза своей ступней (не показано) и/или в ответ на инструкции контроллера 250 торможения. Кроме того, контроллер 250 торможения может применять тормоза 218 в ответ на информацию и/или запросы от контроллера 255 системы транспортного средства. Аналогичным образом, сила торможения к колесам 216 может быть уменьшена посредством отключения колесных тормозов 218 в ответ на отпускание водителем педали тормоза, инструкции контроллера торможения и/или инструкции и/или информацию контроллера системы транспортного средства. Например, тормоза транспортного средства могут прикладывать силу торможения к колесам 216 посредством контроллера 250 в рамках автоматизированной процедуры остановки двигателя.
Контроллер 255 системы транспортного средства также может передавать параметры подвески транспортного средства контроллеру 280 подвески. Подвеску транспортного средства 225 может быть отрегулирована на критическое демпфирование, избыточное демпфирование, или недостаточное демпфирование подвески транспортного средства посредством изменяемых амортизаторов 281.
В ответ на запрос ускорения транспортного средства 225 контроллер системы транспортного средства может получать требуемый водителем крутящий момент или запрашиваемую мощность от педали акселератора или другого устройства. Контроллер 255 системы транспортного средства затем выделяет часть запрашиваемого требуемого водителем крутящего момента к двигателю и оставшуюся часть к ИСГ 240 или ИСГР 219. Контроллер 255 системы транспортного средства запрашивает крутящий момент двигателя от контроллера 12 двигателя и крутящий момент ИСГ от контроллера 252 электрической машины. Если сумма крутящих моментов ИСГ и двигателя меньше, чем предельный входной крутящий момент трансмиссии (например, пороговое значение не превышено), крутящий момент доставляют к гидротрансформатору 206, который затем передает по меньшей мере часть запрашиваемого крутящего момента входному валу 270 трансмиссии. Контроллер 254 трансмиссии выборочно блокирует муфту 212 гидротрансформатора и замыкает шестерни посредством зубчатых муфт 211 в соответствии с порядком переключения и справочными таблицами МГТ, которые могут быть основаны на крутящем моменте входного вала и скорости транспортного средства. В некоторых условиях, когда зарядка устройства 275 хранения электроэнергии может быть предпочтительной, могут запрашивать зарядный крутящий момент (например, отрицательный крутящий момент ИСГ), пока присутствует требование ненулевого крутящего момента водителем. Контроллер 255 системы транспортного средства может запрашивать увеличенный крутящий момент двигателя для превышения зарядного крутящего момента, чтобы достигнуть требуемого водителем крутящего момента.
В ответ на запрос замедления транспортного средства 225 и обеспечения регенеративного торможения, контроллер системы транспортного средства может обеспечивать требуемый отрицательный крутящий момент колес на основе скорости транспортного средства и положения педали тормоза. Контроллер 255 системы транспортного средства затем выделяет часть требуемого отрицательного крутящего момента колес к ИСГ 240 (например, требуемый крутящий момент колес силового агрегата) и/или двигателю 10, и оставшуюся часть к фрикционным тормозам 218 (например, требуемый крутящий момент фрикционных колес торможения). Кроме того, контроллер системы транспортного средства может уведомлять контроллер 254 трансмиссии, что транспортное средство находится в режиме регенеративного торможения, для того, чтобы контроллер 254 трансмиссии переключал зубчатые муфты 211 на основе уникального порядка переключения для увеличения эффективности регенерации. ИСГ 240 поставляет отрицательный крутящий момент к входному валу 270 трансмиссии, но поставляемый ИСГ 240 отрицательный крутящий момент может быть ограничен посредством контроллера 254 трансмиссии, который выдает ограничение отрицательного крутящего момента входного вала трансмиссии (например, пороговое значение, которое не должно быть превышено). Кроме того, отрицательный крутящий момент ИСГ 240 может быть ограничен (например, ограничивать до меньшего значения, чем пороговое отрицательное значение крутящего момента) на основе условий работы устройства 275 хранения электроэнергии, контроллером 255 системы транспортного средства или контроллером 252 электрической машины. Двигатель 10 также может обеспечивать отрицательный крутящий момент посредством прекращения подачи топлива к цилиндрам двигателя. Цилиндры двигателя могут отключены с открывающимися и закрывающимися во время вращения двигателя впускными и выпускными клапанами, или с удерживаемыми закрытыми во время одного или более циклов двигателя при вращении двигателя впускными или выпускными клапанами. Любая часть требуемого отрицательного крутящего момента, которая не обеспечивается двигателем 10 и/или ИСГ 240 из-за трансмиссии или ограничений ИСГ, может быть выделена на фрикционные тормоза 218, для того, чтобы требуемый крутящий момент колес обеспечивался комбинацией отрицательного крутящего момента колес от фрикционных тормозов 218 и ИСГ 240.
Соответственно, управление крутящим моментом различных компонентов силового агрегата может выполняться контроллером 255 системы транспортного средства с местным управлением крутящим моментом для двигателя 10, трансмиссии 208, электрической машины 240 и тормозов 218, обеспечиваемых посредством контроллера 12 двигателя, контроллера 252 электрической машины, контроллера 254 трансмиссии и контроллера 250 торможения.
В одном примере выходным крутящим моментом двигателя могут управлять посредством регулировки комбинации момента зажигания, длительности топливного импульса, момента топливного импульса, и/или заряда воздуха, посредством управления дроссельным отверстием и/или фазами клапанного распределения, высотой подъема клапана и наддувом для турбонагнетателей или механических нагнетателей двигателей. В случае с дизельным двигателем, контроллер 12 может управлять выходным крутящим моментом двигателя посредством управления сочетанием длительности топливного импульса, момента времени топливного импульса и заряда воздуха. Во всех случаях управление двигателем может быть выполнено последовательно для каждого цилиндра для управления выходным крутящим моментом двигателя.
Контроллер 252 электрической машины может управлять выходным крутящим моментом и выработкой электроэнергии от ИСГ 240 посредством регулировки протекания тока к и от обмотки возбуждения и/или обмотки якоря ИСГ, как известно в уровне техники.
Контроллер 254 трансмиссии получает положение входного вала трансмиссии посредством датчика 271 положения. Контроллер 254 трансмиссии может преобразовывать положение входного вала трансмиссии в частоту вращения входного вала посредством дифференцирования сигнала отдатчика 271 положения или подсчета числа импульсов известных угловых расстояний за предварительно заданный интервал времени. Контроллер 254 трансмиссии может получать выходной крутящий момент вала трансмиссии от датчика 272 крутящего момента. Альтернативно, датчик 272 может быть датчиком положения или датчиками крутящего момента и положения. Если датчик 272 является датчиком положения, контроллер 254 может считать импульсы положения вала за заданный интервал времени, чтобы определять скорость выходного вала трансмиссии. Контроллер 254 трансмиссии также может дифференцировать скорость выходного вала трансмиссии, чтобы определять ускорение выходного вала трансмиссии. Контроллер 254 трансмиссии, контроллер 12 двигателя и контроллер 255 системы транспортного средства также могут получать дополнительную информацию трансмиссии от датчиков 277, которые могут включать в себя, но не ограничиваться ими, датчики давления насосной гидролинии (например, датчики давления жидкости зубчатой муфты), датчики температуры ИСГ и температур ИСГР, и датчики окружающей температуры.
Контроллер 250 торможения получает информацию о частоте вращения колес посредством датчика 221 частоты вращения колес и запросы торможения от контроллера 255 системы транспортного средства. Контроллер 250 торможения также может получать информацию о положении педали тормоза непосредственно от датчика 154 положения педали тормоза, показанного на ФИГ. 1, или от ЛСК 299. Контроллер 250 торможения может обеспечивать торможение в ответ на команду крутящего момента колес от контроллера 255 системы транспортного средства. Контроллер 250 торможения также может обеспечивать противоскользящее торможение или стабильное торможение транспортного средства для улучшения торможения и стабильности транспортного средства. Поэтому, контроллер 250 торможения может выдавать ограничение крутящего момента колес (например, пороговый отрицательный крутящий момент колес, который не должен быть превышен) контроллеру 255 системы транспортного средства, для того, чтобы отрицательные значения крутящего момента ИСГ не вызывали превышение предельного крутящего момента колес. Например, если контроллер 250 выдает предельный отрицательный крутящий момент колес в 50 Н⋅м, крутящий момент ИСГ регулируют для обеспечения меньшего, чем 50 Н⋅м (например, 49 Н⋅м) отрицательного крутящего момента колесам, включая учет передач трансмиссии.
На ФИГ. 2В показана альтернативная система привода или силовой агрегат 200. Система привода по ФИГ. 2В включает в себя множество компонентов, аналогичных показанным на ФИГ. 2А. Компоненты на ФИГ. 2В, имеющие аналогичные числовые обозначения, как и компоненты, показанные на ФИГ. 2А, являются аналогичными компонентами. Кроме того, аналогичные компоненты работают аналогичным образом. Поэтому, в целях краткости изложения, описания аналогичных компонентов будут опущены.
Система 200 привода включает в себя двигатель 10, механически соединенный с ИСГ 240 посредством вала 237. ИСГ 240 механически соединен с трансмиссией 285 с двойным сцеплением (ТДС) посредством вала 241. ТДС 285 включает в себя первую муфту 281, вторую муфту 282 и коробку передач 283. ТДС 285 выводит крутящий момент к валу 260 для подачи крутящего момента к колесам 216 транспортного средства. Контроллер трансмиссии выборочно открывает и закрывает первую муфту 281 и вторую муфту 282 для переключения ТДС 285.
На ФИГ. 2С показан пример альтернативной системы 200 привода. Система привода по ФИГ. 2С включает в себя множество компонентов, аналогичных показанным на ФИГ. 2А. Компоненты на ФИГ. 2С, имеющие аналогичные числовые обозначения, как и компоненты, показанные на ФИГ. 2А, являются аналогичными компонентами. Система 200 привода включает в себя двигатель 10 и исполнительный механизм 204 крутящего момента, как раскрыто на ФИГ. 1. Двигатель 10 подает крутящий момент планетарной передаче 233, а генератор 228 работает в режиме управления частотой вращения для управления подачей крутящего момента двигателя к системе 276 передач с одним передаточным отношением. Генератор 228 вырабатывает электроэнергию для устройства 275 хранения электроэнергии и мотора 273. Когда двигатель 10 не работает, устройство 275 хранения электроэнергии может подавать электроэнергию мотору 273 посредством контроллера 279 регулирования напряжения. Устройством хранения электроэнергии может быть аккумулятор, конденсатор или другое устройство хранения электроэнергии. Мотор 270 также может работать в режиме генератора для регенеративного торможения. Крутящие моменты от двигателя 10 и мотора 273 могут быть объединены в системе 276 с одним передаточным отношением, чтобы обеспечить крутящий момент для колес 216 транспортного средства посредством канала механической энергии. Контроллер 12 управляет работой двигателя 10, генератора 228 и мотора 273 для регулирования энергии, подаваемой к колесам 216 транспортного средства. Таким образом, система привода по ФИГ. 2С не включает в себя трансмиссию с множеством фиксированных передаточных отношений для подачи мощности двигателя и мотора к колесам транспортного средства.
На ФИГ. 3А показан пример многоцилиндрового двигателя 10, показывающий отключение исполнительных механизмов впускного и выпускного клапанов. Двигатель содержит цилиндры и связанные компоненты, как показано на ФИГ. 1. Двигатель 10 содержит восемь цилиндров 310. Каждый из восьми цилиндров пронумерован, а номера цилиндров обозначены внутри цилиндров. Топливные инжекторы 66 выборочно подают топливо к каждому включенному цилиндру (например, сжигающему топливо во время цикла двигателя). Цилиндры 1-8 могут быть выборочно отключены для улучшения топливной экономичности двигателя, когда запрашивают меньшую, чем полную несущую способность по крутящему моменту двигателя. Кроме того, впускные и выпускные клапаны выбранных цилиндров могут быть отключены для изменения насосных характеристик двигателя. Например, цилиндры 2, 3, 5 и 8 (например, фиксированная схема отключенных цилиндров) могут быть отключены во время цикла двигателя (например, два полных оборота для четырехтактного двигателя) и могут быть отключены на множество циклов двигателя, пока частота вращения двигателя и нагрузка постоянны или меняются незначительно. Во время другого цикла двигателя может быть отключена другая, вторая фиксированная схема цилиндров 1, 4, 6 и 7. Кроме того, могут быть выборочно отключены и другие схемы цилиндров в зависимости от условий работы двигателя. Дополнительно, цилиндры двигателя могут быть отключены таким образом, что фиксированную схему цилиндров не отключают на протяжении множества циклов двигателя. Вместо этого, отключенные цилиндры могут менять от одного цикла двигателя к другому.
Двигатель 10 может также содержать исполнительные механизмы 58 и 59 отключения клапана. Исполнительные механизмы отключения клапана позволяют управлять подачей воздуха в каждый отдельный цилиндр от цикла к циклу. Во время некоторых циклов двигателя, когда воздух подается в цилиндр, во время этой процедуры в воздух могут добавлять топливо и вводить искру для генерирования энергии. Сгоревшие газы могут быть выпущены в смежный выпускной коллектор. Во время других циклов двигателя, когда подают воздух, топливо могут не добавлять, а сгорание может не происходить. Тогда свежий воздух может быть выпущен в смежный выпускной коллектор. Во время других циклов впускной и выпускной клапаны могут отключать для того, чтобы прекратить подачу или выпуск воздуха.
Каждый цилиндр содержит регулируемые исполнительные механизмы 59 впускного клапана и регулируемые исполнительные механизмы 58 выпускного клапана. Цилиндр двигателя может быть отключен посредством его регулируемых исполнительных механизмов 59 впускного клапана и регулируемых исполнительных механизмов выпускного клапана, удерживающих впускной и выпускной клапаны цилиндра закрытыми во время всего цикла цилиндра. Цилиндр двигателя может быть включен посредством его регулируемых исполнительных механизмов 59 впускного клапана и регулируемых исполнительных механизмов 58 выпускного клапана, открывающих и закрывающих впускной и выпускной клапаны цилиндра во время цикла цилиндра. Двигатель 10 включает в себя первый ряд 304 цилиндров, который включает в себя четыре цилиндра: 1, 2, 3 и 4. Двигатель 10 также включает в себя второй ряд 302 цилиндров, который включает в себя четыре цилиндра: 5, 6, 7 и 8. Цилиндры каждого ряда могут быть включены и отключены во время цикла двигателя.
На ФИГ. 3В показан пример многоцилиндрового двигателя 10, показывающий отключение исполнительных механизмом впускного и выпускного клапанов. Двигатель содержит цилиндры и связанные компоненты, как показано на ФИГ. 1. Двигатель 10 содержит четыре цилиндра 310. Каждый из четырех цилиндров пронумерован, а номера цилиндров обозначены внутри цилиндров. Топливные инжекторы 66 выборочно подают топливо к каждому из включенных цилиндров (например, сжигающих топливо во время цикла двигателя с открывающимися и закрывающимися впускным и выпускным клапанами во время цикла включенного цилиндра).
Двигатель 10 может также содержать исполнительные механизмы 58 и 59 отключения клапана. Исполнительные механизмы отключения клапана позволяют управлять подачей воздуха в каждый отдельный цилиндр от цикла к циклу. Во время некоторых циклов двигателя, когда воздух подается в цилиндр, во время этой процедуры в воздух могут добавлять топливо и вводить искру для генерирования энергии. Сгоревшие газы могут быть выпущены в смежный выпускной коллектор. Во время других циклов двигателя, когда подают воздух, топливо могут не добавлять, а сгорание может не происходить. Тогда свежий воздух могут выпускать в смежный выпускной коллектор. Во время других циклов впускной и выпускной клапаны могут быть отключены для того, чтобы прекратить подачу или выпуск воздуха.
Цилиндры 1-4 могут быть выборочно отключены (например, не сжигают топливо во время цикла двигателя с удерживаемыми закрытыми впускным и выпускным клапанами во время всего цикла отключенного состояния цилиндра) для улучшения топливной экономичности двигателя, когда запрошена меньшая, чем полная несущая способность по крутящему моменту двигателя. Например, цилиндры 2 и 3 (например, фиксированная схема отключенных цилиндров) могут быть отключены во время множества циклов двигателя (например, два полных оборота для четырехтактного двигателя). Во время другого цикла двигателя вторая фиксированная схема цилиндров 1 и 4 может быть отключена во время множества циклов двигателя. Кроме того, могут быть отключены и другие схемы цилиндров в зависимости от условий работы двигателя. Дополнительно, цилиндры двигателя могут быть отключены таким образом, что фиксированную схему цилиндров не отключают на множество циклов двигателя. Вместо этого, отключенные цилиндры могут менять от одного цикла двигателя к другому. Таким образом, отключенные цилиндры двигателя могут меняться от одного цикла двигателя к другому циклу двигателя.
Двигатель 10 содержит один ряд 350 цилиндров, который содержит четыре цилиндра 1-4. Цилиндры указанного одного ряда могут быть включены или отключены во время цикла двигателя. Каждый цилиндр содержит регулируемые исполнительные механизмы 59 впускного клапана и регулируемые исполнительные механизмы 58 выпускного клапана. Цилиндр двигателя может быть отключен посредством его регулируемых исполнительных механизмов 59 впускного клапана и регулируемых исполнительных механизмов 58 выпускного клапана, удерживающих впускной и выпускной клапаны цилиндра закрытыми во время цикла цилиндра. Цилиндр двигателя может быть включен посредством его регулируемых исполнительных механизмов 59 впускного клапана и регулируемых исполнительных механизмов 58 выпускного клапана, открывающих и закрывающих впускной и выпускной клапаны цилиндра во время цикла цилиндра.
Таким образом, системы по ФИГ. 1-3В обеспечивают систему, содержащую: двигатель; электрическую машину, соединенную с двигателем; трансмиссию, соединенную с электрической машиной; и контроллер системы транспортного средства, содержащий исполняемые инструкции, сохраненные в долговременной памяти, для работы цилиндров двигателя с открытием и закрытием клапанов без подачи топлива в ответ на несущую способность по крутящему моменту электрической машины меньше, чем требуемый тормозной момент системы привода, и инструкции, сохраненные в долговременной памяти, для работы цилиндров двигателя с закрытыми клапанами в течение множества циклов двигателя и без подачи топлива в ответ на несущую способность по крутящему моменту электрической машины больше, чем требуемый тормозной момент системы привода. Система дополнительно содержит разъединительную муфту системы привода между двигателем и электрической машиной. Система предусматривает, что ступенчатая трансмиссия является трансмиссией с двойным сцеплением. Система дополнительно содержит дополнительные инструкции для определения того, находится ли скорость транспортного средства вне диапазона скорости транспортного средства. В других примерах двигатель может быть соединен с планетарной передачей, причем планетарная передача соединена с генератором. Генератор может быть соединен с коробкой передач вместе с мотором. Коробка передач может быть соединена с колесами транспортного средства.
На ФИГ. 4 показана рабочая последовательность гибридной системы привода. Последовательность по ФИГ. 4 может быть обеспечена согласно способу по ФИГ. 5 вместе или в сочетании с системой по ФИГ. 1-3В. Графики, показанные на ФИГ. 4, происходят одновременно и выровнены по времени.
Первый график сверху на ФИГ. 4 является графиком требуемого крутящего момента входного вала трансмиссии от времени. Вертикальная ось представляет собой требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии. Требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии на вертикальном уровне равен нулю, что соответствует горизонтальной оси. Требуемый крутящий момент положителен и увеличивается в направлении стрелки вертикальной оси, показывающей вверх. Требуемый крутящий момент отрицателен и его модуль увеличивается в направлении стрелки вертикальной оси, показывающей вниз. Горизонтальная ось представляет собой время, которое увеличивается с левого края фигуры к правому краю фигуры. Горизонтальная линия 402 представляет собой несущую способность по отрицательному крутящему моменту мотора в системе привода (например, 240 по ФИГ. 2А и 2В) во время текущих условий работы транспортного средства. У мотора нет достаточной для обеспечения отрицательных крутящих моментов несущей способности с модулем больше, чем (например, требуемый входной крутящий момент трансмиссии ниже горизонтальной линии 402) при горизонтальной линии 402.
Второй график сверху на ФИГ. 4 является графиком состояния транспортного средства в спортивном режиме работы от времени. Транспортное средство находится в спортивном режиме работы, когда кривая находится на более высоком уровне около стрелки вертикальной оси. Транспортное средство не находится в спортивном режиме работы, когда кривая находится на более низком уровне около горизонтальной оси. При входе и выходе из спортивного режима работы могут меняться некоторые параметры работы транспортного средства. Например, в спортивном режиме могут меняться характеристики подвески транспортного средства. В частности, демпфирование подвески транспортного средства могут регулировать на избыточное демпфирование (например, увеличение жесткости) в ответ на вход в спортивный режим из номинального режима работы транспортного средства. С другой стороны, в режиме движения или номинальном режиме подвески, амортизаторы транспортного средства могут регулировать с учетом демпфирования подвески транспортного средства. Спортивный режим также может включать в себя регулировки системы привода, такие, как смена передач трансмиссии при больших скоростях транспортного средства по сравнению с теми случаями, когда транспортное средство не находится в спортивном режиме. Также, момент зажигания двигателя могут смещать в сторону опережения, и передаточная функция педали акселератора, которая преобразовывает положение педали акселератора в требуемый водителем крутящий момент, может повышать крутящий момент при меньшей величине нажатия педали акселератора, чем, когда транспортное средство работает не в спортивном режиме. Кроме того, фазы клапанного распределения могут регулировать, когда переходят в спортивный режим из обычного режима движения. Таким образом, при входе в спортивный режим может быть повышена производительность транспортного средства по сравнению с работой в других режимах транспортного средства.
Третий график сверху на ФИГ. 4 является графиком состояния подачи топлива от времени. Вертикальная ось представляет собой состояние подачи в топлива двигатель и подачу топлива в двигатель, когда кривая находится на более высоком уровне около стрелки вертикальной оси. Топливо не подают в двигатель, когда кривая находится на более низком уровне около горизонтальной оси.
Четвертый график сверху на ФИГ. 4 является графиком количества цилиндров двигателя с активными тарельчатыми клапанами от времени. Тарельчатые клапаны цилиндра включены, когда они открываются и закрываются во время цикла двигателя. Вертикальная ось представляет собой фактическое общее количество цилиндров двигателя, имеющих активные тарельчатые клапаны, а также фактическое общее количество активных тарельчатых клапанов изображено вдоль вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет собой время, которое увеличивается с левого края фигуры к правому краю фигуры.
Пятый график сверху на ФИГ. 4 является графиком состояния вращения двигателя от времени. Вертикальная ось представляет собой состояние вращения двигателя и двигатель вращается, когда кривая находится на более высоком уровне около стрелки вертикальной оси. Двигатель не вращается и остановлен, когда кривая находится около горизонтальной оси. Горизонтальная ось представляет собой время, которое увеличивается с левого края фигуры к правому краю фигуры.
Шестой график сверху на ФИГ. 4 является графиком скорости транспортного средства от времени. Вертикальная ось представляет собой скорость транспортного средства, которая увеличивается по направлению стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет собой время, которое увеличивается с левого края фигуры к правому краю фигуры. Горизонтальная линия 404 представляет собой скорость транспортного средства, выше которой двигателю транспортного средства запрещается останавливать вращение.
В момент времени Т0 транспортное средство находится на среднем уровне скорости, ниже пороговой скорости 504, а требуемый входной крутящий момент трансмиссии положителен. Транспортное средство находится в спортивном режиме, и топливо подают в двигатель. Двигатель работает с восьмью цилиндрами, имеющими активные тарельчатые клапаны, которые позволяют воздуху попадать в цилиндры, а побочным продуктам сгорания - выходить из цилиндров двигателя. Двигатель также вращается.
В момент времени Т1 требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии переходит от положительного крутящего момента к отрицательному крутящему моменту в ответ на уменьшение требуемого водителем крутящего момента (не показано). Требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии представляет собой небольшое отрицательное значение в пределах способности мотора в его обеспечении, как обозначено кривой 501, находящейся выше горизонтальной линии 502. Транспортное средство остается в спортивном режиме, а скорость транспортного средства меньше, чем порог 504. Сгорание в цилиндрах двигателя не требуется, поэтому может улучшаться топливная экономичность. Решение о том, что сгорание не требуется, может основываться на скорости транспортного средства и низком требуемом водителем крутящем моменте. Подачу топлива в двигатель прекращают для приостановки сгорания в цилиндрах двигателя вскоре после уменьшения требуемого водителем крутящего момента, а фактическое общее количество цилиндров с активными тарельчатыми клапанами уменьшается с восьми до нуля. Двигатель продолжает вращаться. Таким образом, прекращение сгорания в двигателе, вращение двигателя и уменьшение фактического общего количества цилиндров с активными тарельчатыми клапанами обеспечивают в ответ на запрос отрицательного входного крутящего момента трансмиссии и работу транспортного средства в спортивном режиме.
В момент времени Т2 требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии переходит от отрицательного значения к положительному значению в ответ на увеличение требуемого водителем крутящего момента (не показано). Сгорание в двигателе вновь инициируют посредством начала подачи топлива в двигатель, как обозначено переходом состояния подачи топлива на более высокий уровень.
Фактическое общее количество цилиндров с активными тарельчатыми клапанами также увеличивается с нуля до восьми для того, чтобы сгорание в цилиндрах двигателя могли инициировать вновь. Поскольку двигатель все еще вращается, двигатель запускается быстро без необходимости в запуске двигателя. Скорость транспортного средства начинает увеличиваться в ответ на увеличение требуемого крутящего момента входного вала трансмиссии и возобновление сгорания в двигателе. Транспортное средство остается в спортивном режиме. После того, как транспортное средство достигает стабильной скорости, крутящий момент, требуемый для поддержания скорости, могут уменьшать. Между моментами времени Т2 и Т3 требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии уменьшается, и число активных цилиндров уменьшается с восьми до четырех.
В момент времени Т3 требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии вновь переходит от положительного крутящего момента к отрицательному крутящему моменту в ответ на уменьшение требуемого водителем крутящего момента (не показано). Требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии представляет собой большое отрицательное значение за пределами способности мотора в его обеспечении, как обозначено кривой 501, находящейся ниже горизонтальной линии 502. Транспортное средство остается в спортивном режиме, а скорость транспортного средства меньше, чем порог 504. Сгорание в цилиндрах двигателя не требуется, поэтому может улучшаться топливная экономичность. Подачу топлива в двигатель прекращают для приостановки горения в цилиндрах двигателя вскоре после уменьшения требуемого водителем крутящего момента, а фактическое общее количество цилиндров с активными тарельчатыми клапанами увеличивается с четырех до шести. Общее число активных цилиндров с активными тарельчатыми клапанами увеличивается только на два цилиндра, поскольку двигатель может обеспечивать увеличенный тормозной момент, когда цилиндры двигателя работают с активными тарельчатыми клапанами, так как насосные потери двигателя увеличиваются по сравнению с тем, когда двигатель вращается со всеми отключенными и удерживаемыми в закрытом положении во время вращения двигателя тарельчатыми клапанами цилиндра двигателя. Таким образом, чтобы увеличить отрицательное торможение системы привода, два цилиндра двигателя работают с активными тарельчатыми клапанами, в то время как поток топлива к двигателю прекращают, а двигатель продолжает вращаться, как обозначено состоянием вращения двигателя. Таким образом, прекращение сгорания в двигателе, вращение двигателя, работу некоторых цилиндров двигателя с активными тарельчатыми клапанами и работу нескольких цилиндров с отключенными тарельчатыми клапанами, как показано, обеспечивают в ответ на запрос отрицательного входного крутящего момента трансмиссии и работу транспортного средства в спортивном режиме.
В момент времени Т4 требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии переходит от отрицательного значения к положительному значению в ответ на увеличение требуемого водителем крутящего момента (не показано). Сгорание в двигателе вновь инициируют посредством начала подачи топлива в двигатель, как обозначено состоянием подачи топлива, переходящим на более высокий уровень. Фактическое общее количество цилиндров с активными тарельчатыми клапанами также увеличивается с шести до восьми для того, чтобы сгорание в цилиндрах двигателя могли инициировать вновь. Поскольку двигатель все еще вращается, двигатель запускается быстро без необходимости в запуске двигателя. Скорость транспортного средства начинает увеличиваться в ответ на увеличение требуемого крутящего момента входного вала трансмиссии и возобновление сгорания в двигателе. Транспортное средство остается в спортивном режиме.
Между моментами времени Т4 и Т5 водитель переводит транспортное средство из спортивного режима в номинальный (например, обычный) режим для уменьшения производительности транспортного средства. Посредством уменьшения производительности транспортного средства возможно улучшить топливную экономичность транспортного средства и повысить качество вождения транспортного средства по более жестким дорогам. Транспортное средство переходит из спортивного режима в номинальный режим, как обозначено состоянием выбора спортивного режима транспортного средства.
В момент времени Т5 требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии вновь переходит от положительного крутящего момента к отрицательному крутящему моменту в ответ на уменьшение требуемого водителем крутящего момента (не показано). Требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии представляет собой отрицательное значение в пределах способности мотора в его обеспечении, как обозначено кривой 501, находящейся выше горизонтальной линии 502. Транспортное средство выходит из спортивного режима, а скорость транспортного средства меньше, чем порог 504. Сгорание в цилиндрах двигателя не требуется, поэтому может улучшаться топливная экономичность. Подачу топлива в двигатель прекращают для приостановки сгорания в цилиндрах двигателя вскоре после уменьшения требуемого водителем крутящего момента, а фактическое общее количество цилиндров с активными тарельчатыми клапанами уменьшается с восьми до нуля. Однако во время периода низкого требуемого водителем крутящего момента вращение двигателя прекращают. Посредством прекращения вращения двигателя и отключения тарельчатых клапанов цилиндра в закрытом положении, можно избежать попадания свежего воздуха в катализатор двигателя для того, чтобы катализатор мог оставаться в эффективном рабочем состоянии. Таким образом, прекращение сгорания в двигателе, вращение двигателя и прекращение работы тарельчатых клапанов в цилиндрах двигателя обеспечивают в ответ на запрос отрицательного входного крутящего момента трансмиссии и работу транспортного средства не в спортивном режиме.
В момент времени Т6 требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии переходит от отрицательного значения к положительному значению в ответ на увеличение требуемого водителем крутящего момента (не показано). Сгорание в двигателе вновь инициируют посредством начала подачи топлива в двигатель, как обозначено переходом состояния подачи топлива на более высокий уровень. Фактическое общее количество цилиндров с активными тарельчатыми клапанами также увеличивается с нуля до восьми для того, чтобы сгорание в цилиндрах двигателя могли инициировать вновь. Поскольку вращение двигателя останавливают, время запуска двигателя начинает увеличиваться, но потребление топлива может быть уменьшено. Скорость транспортного средства начинает увеличиваться в ответ на увеличение требуемого крутящего момента входного вала трансмиссии и возобновление сгорания в двигателе. Транспортное средство остается не в спортивном режиме.
Таким образом, система привода может переходить между различными состояниями подачи топлива, режимами отключения цилиндра и состояниями вращения двигателя в ответ на требуемый крутящий момент входного вала трансмиссии, скорость транспортного средства и выбор режима транспортного средства. Кроме того, общее количество цилиндров с активными тарельчатыми клапанами могут определять на основе запрошенного крутящего момента входного вала трансмиссии и способности мотора в системе привода обеспечивать запрошенный крутящий момент входного вала трансмиссии.
На ФИГ. 5 раскрыт способ эксплуатации гибридного транспортного средства. Способ по ФИГ. 5 может быть включен в систему по ФИГ. 1-3B в качестве выполняемых инструкций, хранящихся в долговременной памяти. Дополнительно, части способа по ФИГ. 5 могут являться действиями, исполняемыми контроллером 12, показанным на ФИГ. 1, 2А, 2B и 2С для преобразования состояния устройства или исполнительного механизма в действия физического мира.
На шаге 504 способ 500 определяет, запрашивают ли отрицательный крутящий момент системы привода и не запрашивают ли сгорание в двигателе. Сгорание в двигателе могут не запрашивать, а отрицательный крутящий момент системы привода могут запрашивать, когда транспортное средство движется при пороговой скорости и требуемый водителем крутящий момент или требуемый крутящий момент колес меньше, чем порог. Посредством запроса отрицательного крутящего момента системы привода, система привода может обеспечивать торможение для уменьшения скорости транспортного средства. Кроме того, посредством прекращения сгорания в двигателе может уменьшаться потребление топлива транспортным средством. Если способ 500 определяет, что запрошен отрицательный крутящий момент системы привода и сгорание в двигателе не запрашивают, ответ - "да", и способ 500 переходит к шагу 506. В противном случае ответ - "нет", и способ 500 переходит к завершению.
На шаге 506 способ 500 определяет, находится ли транспортное средство в спортивном режиме. Если транспортное средство находится в спортивном режиме, как было раскрыто ранее, для улучшения производительности параметры работы транспортного средства могут регулировать. Способ 500 может определять, что транспортное средство находится в спортивном режиме на основе состояния отдельного байта или слова в памяти. Если способ 500 определяет, что транспортное средство находится в спортивном режиме, то ответ - "да", и способ 500 переходит к шагу 520. В противном случае ответ - "нет", и способ 500 переходит к шагу 408.
На шаге 508 способ 500 определяет, находится ли скорость транспортного средства вне диапазона, в котором разрешено прекратить вращение двигателя. В одном примере способ 500 определяет, что транспортное средство находится вне диапазона скорости, при котором вращение двигателя могут останавливать, если скорость транспортного средства больше, чем пороговая скорость. Если способ 500 определяет, что транспортное средство находится вне диапазона скорости, в котором вращение двигателя могут прекращать, то ответ - "да", и способ 500 переходит к шагу 520. В противном случае ответ - "нет", и способ 500 переходит к шагу 510.
На шаге 510 способ 500 определяет, имеет ли электрическая машина в системе привода транспортного средства достаточную несущую способность согласно текущим условиям работы транспортного средства, включая состояние заряда аккумулятора для обеспечения требуемого отрицательного крутящего момента системы привода для торможения системы привода. В одном примере способ 500 определяет, что у электрической машины достаточна несущая способность для обеспечения тормозного момента системы привода, который замедляет транспортное средство на требуемую величину. Если способ 500 определяет, что у электрической машины достаточна несущая способность по крутящему моменту для обеспечения требуемого уровня торможения системы привода, то ответ - "да", и способ 500 переходит к шагу 530. В противном случае ответ - "нет", и способ 500 переходит к шагу 512.
На шаге 512 способ 500 продолжает вращение двигателя посредством поддерживания двигателя соединенным с системой привода и колесами транспортного средства. Например, МГТ может оставаться замкнутой, а муфты трансмиссии могут замыкать для поддержания связи между двигателем и колесами. Однако если двигатель остановил вращение, двигатель перезапускают. Способ 500 переходит к шагу 514.
На шаге 514 способ 500 определяет фактическое общее количество цилиндров с тарельчатыми клапанами в закрытом положении для отключения, пока во время цикла двигателя двигатель вращается. Посредством отключения цилиндров двигателя с закрытыми тарельчатыми клапанами цилиндров можно уменьшить работу насоса двигателя для того, чтобы торможение системы привода во время вращения двигателя могло быть меньшим. В одном примере способ 500 определяет количество отрицательного крутящего момента, который может произвести двигатель посредством отключения одного или более цилиндров двигателя с удерживаемыми во время цикла двигателя в закрытом положении впускным и выпускным тарельчатыми клапанами. Количество отрицательного крутящего момента, производимого цилиндром, когда его впускной и выпускной тарельчатые клапаны удерживаются закрытыми без сгорания в цилиндре, могут определять эмпирически и хранить в памяти контроллера посредством таблицы или функции, входными параметрами которой являются частота вращения двигателя и температура двигателя. Альтернативно, частота вращения двигателя и температура могут быть входными данными в эмпирически определенную функцию, которая выдает количество отрицательного крутящего момента, произведенного цилиндром, который не производит сгорание воздуха и топлива во время цикла двигателя, причем в цилиндре также впускной и выпускной тарельчатые клапаны удерживают закрытыми во время цикла двигателя или цилиндра (например, режима отключения цилиндра при замедлении (ОЦЗ)).
Способ 500 также определяет количество отрицательного крутящего момента, производимого цилиндром во время цикла двигателя, если сгорание в цилиндре прекращено и впускной и выпускной тарельчатые клапаны цилиндра открываются и закрываются во время цикла двигателя (например, режим цилиндра отсечки топлива при замедлении (ОТЗ)). Количество отрицательного крутящего момента, производимого цилиндром, когда его впускной и выпускной тарельчатые клапаны открывают и закрывают без сгорания в цилиндре, могут определять эмпирически и хранить в памяти контроллера посредством таблицы или функции, входными параметрами которой являются частота вращения двигателя и температура двигателя. Альтернативно, частота вращения двигателя и температура могут быть входными данными для эмпирически определенной функции, которая выводит количество отрицательного крутящего момента, производимого цилиндром, который не производит сгорание воздуха и топлива с работающими тарельчатыми клапанами во время цикла двигателя (например, режим ОТЗ цилиндра).
Затем способ 500 выбирает фактическое общее количество цилиндров для работы в режиме ОЦЗ и фактическое общее количество цилиндров для работы в режиме ОТЗ, чтобы обеспечивать запрашиваемый тормозной момент системы привода, определенный на шаге 510. Способ 500 выбирает цилиндры для работы в режиме ОТЗ и режиме ОЦЗ на основе возможности двигателя обеспечивать тормозной момент, ближайший к требуемому тормозному моменту. В одном примере, если все цилиндры двигателя находятся в режиме ОЦЗ, способ 500 сначала определяет тормозной момент двигателя. Если запрашиваемый тормозной момент двигателя меньше или равен тормозному моменту двигателя, производимому, когда все цилиндры двигателя работают в режиме ОЦЗ, все цилиндры двигателя переводят в режим ОЦЗ, Если запрашиваемый тормозной момент двигателя больше, чем тормозной момент двигателя, когда все цилиндры двигателя работают в режиме ОЦЗ, тормозной момент двигателя увеличивают посредством увеличения числа цилиндров двигателя в режиме ОТЗ до тех пор, пока все цилиндры двигателя не перейдут в режиме ОТЗ или пока тормозной момент двигателя не станет больше, чем требуемый тормозной момент двигателя. Например, если запрашивают 36 Н⋅м тормозного момента двигателя и цилиндры двигателя обеспечивают 3 Н⋅м тормозного момента, когда работают в режиме ОЦЗ без сгорания, и 5 Н⋅м тормозного момента, когда работают в режиме ОТЗ без сгорания, способ 500 сначала определяет, что двигатель может обеспечивать 8*3=24 Н⋅м тормозного момента, если все восемь цилиндров двигателя работают в режиме ОЦЗ. Поскольку 24 Н⋅м тормозного момента двигателя меньше, чем 36 Н⋅м тормозного момента, способ 600 увеличивает фактическое общее количество цилиндров двигателя, работающих в режиме ОТЗ на один, что обеспечивает (7*3)+(1*5)=26 Н⋅м тормозного момента. Количество цилиндров двигателя, работающих в режиме ОТЗ, увеличивают до тех пор, пока фактическое общее количество цилиндров двигателя в режиме ОТЗ не станет равным шести, причем два оставшихся из восьми цилиндра двигателя остаются в режиме ОЦЗ. Таким образом, могут определять фактическое общее количество цилиндров двигателя в режиме ОЦЗ и фактическое общее количество цилиндров двигателя в режиме ОТЗ. Способ 500 переходит к шагу 516.
На шаге 516 способ 500 прекращает подачу топлива к цилиндрам, которые должны работать в режиме ОЦЗ, и цилиндрам, которые должны работать в режиме ОТЗ. Кроме того, способ 500 отключает тарельчатые клапаны в цилиндрах, работающих в режиме ОЦЗ, для того, чтобы впускной и выпускной тарельчатые клапаны оставались закрытыми во время цикла цилиндра или двигателя. Каждый из всех цилиндров двигателя работают либо в режиме ОЦЗ, либо в режиме ОТЗ. На шаге 514 определяют фактическое общее количество цилиндров двигателя, работающих в режиме ОЦЗ. На шаге 514 определяют фактическое общее количество цилиндров двигателя, работающих в режиме ОТЗ. Двигатель продолжает вращение посредством колес транспортного средства, доставляющих кинетическую энергию к двигателю, для того, чтобы, если запрашивают дополнительный крутящий момент двигателя, цилиндры могли быстро запускать для сгорания воздуха и топлива без необходимости в ускорении двигателя из нулевой частоты вращения. Способ 500 переходит к концу.
На шаге 530 способ 500 прекращает вращение двигателя. Вращение двигателя прекращают посредством прекращения потока топлива к двигателю и отсоединения двигателя от колес транспортного средства. Двигатель могут отсоединять от колес транспортного средства посредством муфт трансмиссии. Способ 500 переходит к концу.
На шаге 520 способ 500 определяет, имеет ли электрическая машина в системе привода транспортного средства достаточную несущую способность согласно текущим условиям работы транспортного средства, включая состояние заряда аккумулятора для обеспечения требуемого отрицательного крутящего момента системы привода для торможения системы привода. В одном примере, способ 500 определяет, что у электрической машины достаточна несущая способность для обеспечения тормозного момента системы привода, который замедлит транспортное средство на требуемую величину. Если способ 500 определяет, что у электрической машины достаточна несущая способность по крутящему моменту для обеспечения требуемого уровня торможения системы привода, то ответ - "да", и способ 500 переходит к шагу 522. В противном случае ответ - "нет", и способ 500 переходит к шагу 514.
На шаге 522 способ 500 прекращает подачу топлива во все цилиндры двигателя и отключает впускной и выпускной клапаны в закрытом состоянии для того, чтобы клапаны оставались закрытыми во время цикла двигателя или цилиндра. Двигатель продолжает вращение посредством доставления кинетической энергии от колес транспортного средства к двигателю для того, чтобы, если запрашивают дополнительный крутящий момент двигателя, цилиндры могли быстро запускать для сгорания воздуха и топлива без необходимости в ускорении двигателя от нулевой частоты вращения. Таким образом, цилиндры двигателя могут быстро перезапускать для улучшения времени отклика двигателя в связи с изменением крутящего момента двигателя, когда один или более из цилиндров двигателя не производит сгорание воздуха и топлива.
Таким образом, способ по ФИГ. 5 обеспечивает способ эксплуатации системы привода, в котором: прекращают подачу топлива во все цилиндры двигателя и регулируют фактическое общее количество цилиндров двигателя с работающими тарельчатыми клапанами и фактическое общее количество цилиндров двигателя с отключенными тарельчатыми клапанами в ответ на требуемый тормозной момент системы привода во время замедления транспортного средства посредством контроллера. Способ дополнительно содержит вращение двигателя в ответ на требуемый тормозной момент системы привода. Способ, в котором тарельчатые клапаны включают в себя впускные и выпускные клапаны, при этом в способе дополнительно: вращают двигатель посредством энергии, подаваемой от колес транспортного средства, в то время как подача топлива прекращена. Способ дополнительно содержит прекращение вращения двигателя в ответ на работу транспортного средства, в котором работает двигатель, не в спортивном режиме и достаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения требуемого тормозного момента системы привода. Способ, в котором дополнительно начинают вращение двигателя в ответ на требуемый тормозной момент системы привода и недостаточную несущую способность по отрицательному крутящему моменту электрической машины для обеспечения требуемого тормозного момента системы привода.
Способ по ФИГ. 5 также обеспечивает способ эксплуатации системы привода, в котором: вращают двигатель и удерживают тарельчатые клапаны цилиндра двигателя закрытыми в течение первого цикла двигателя в ответ на работу транспортного средства в спортивном режиме и достаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения требуемого тормозного момента системы привода; и останавливают вращение двигателя в ответ на работу транспортного средства не в спортивном режиме и достаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения требуемого тормозного момента системы привода. В способе в спортивном режиме увеличивается производительность транспортного средства (например, выходную мощность двигателя могут увеличивать посредством смещения в сторону опережения момента зажигания для условий работы двигателя). В способе дополнительно обеспечивают работу первого фактического общего количества цилиндров двигателя с удержанием тарельчатых клапанов первого фактического общего количества цилиндров закрытыми в течение второго цикла двигателя и обеспечивают работу второго фактического общего количества цилиндров с обеспечением открытия и закрытия тарельчатых клапанов второго фактического общего количества цилиндров в течение второго цикла двигателя в ответ на работу транспортного средства в спортивном режиме и недостаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения требуемого тормозного момента системы привода.
Способ дополнительно содержит прекращение сгорания в двигателе во время вращения двигателя. В способе дополнительно двигатель продолжает вращение посредством энергии, подаваемой от колес транспортного средства двигателю. Способ включает в себя остановку вращения двигателя посредством отсоединения двигателя от колес транспортного средства и прекращения сгорания в двигателе. Способ дополнительно содержит прекращение подачи топлива в двигатель в ответ на работу транспортного средства в спортивном режиме и достаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения требуемого тормозного момента системы привода. Способ дополнительно содержит работу части цилиндров двигателя с открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов в течение цикла двигателя в ответ на недостаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения требуемого тормозного момента системы привода.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, включающей в себя контроллер в комбинации с различными датчиками, приводами и другим оборудованием двигателя. Раскрытые в настоящем документе алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. В этом случае проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же порядок обработки необязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь примеров вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, по меньшей мере часть раскрытых действий, операций и/или функций могут графически представлять запрограммированный в долговременную память машиночитаемого хранилища информации в системе управления двигателем код. Действия управления также могут переводить положение работы одного или более датчиков или исполнительных механизмов в физическом мире, когда раскрытые действия могут исполняться выполнением инструкций в системе, включающей в себя различные компоненты двигателя в комбинации с электронным контроллером.
На этом описание завершается. Чтение настоящей заявки специалистами в данной области прояснит, что возможны разнообразные варианты и модификации без отклонения от идеи и объема раскрытия. Например, преимущества настоящего раскрытия могут быть применимы к двигателям со схемами расположения цилиндров l3, l4, l5, V6, V8, V10 и V12, работающих на природном газе, бензине, дизельном или альтернативном топливе.
Реферат
Изобретение относится к способам и системам для эксплуатации гибридного силового агрегата. В способе эксплуатации системы привода прекращают подачу топлива во все цилиндры двигателя и регулируют фактическое общее количество цилиндров двигателя с работающими тарельчатыми клапанами и фактическое общее количество цилиндров двигателя с отключенными тарельчатыми клапанами, в ответ на тормозной момент системы привода во время замедления транспортного средства посредством контроллера и прекращают вращение двигателя в ответ на работу транспортного средства, в котором работает двигатель, не в спортивном режиме и достаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения тормозного момента системы привода. Также способ дополнительно удерживает тарельчатые клапаны цилиндра двигателя закрытыми в ответ на работу транспортного средства в спортивном режиме и достаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины, для обеспечения тормозного момента системы привода и останавливают вращение двигателя в ответ на работу транспортного средства не в спортивном режиме и достаточную несущую способность по крутящему моменту электрической машины для обеспечения тормозного момента системы привода. Достигается уменьшение времени отклика системы привода на запрос увеличения крутящего момента системы привода. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
