車輛動力傳動系統及其操作方法
【專利摘要】一種用于車輛的動力傳動系統,其包括:燃燒發動機(1)；傳感器(3)，用于監測燃燒發動機的曲軸(16)的旋轉；離合器(12)，用于將燃燒發動機聯接至所述動力傳動系統的輸出軸；發動機控制器(8),用于基于操作參數控制與燃燒發動機的汽缸(2)相關聯的燃料噴射器(4)；更新控制器(11)，用于基于傳感器(3)的輸出設置操作參數；以及離合器控制器(14)，用于通過所述離合器控制從燃燒發動機到輸出軸(13)的扭矩傳遞,其中，所述控制器(8,11,14)支持：驅動模式，其中發動機是開啟的而離合器是閉合的；滑行模式，此時發動機是關閉的而離合器是打開的；驅動模式與滑行模式之間的相互切換，所述切換包括過渡階段(t0-t1)，在過渡階段中，至少一個噴射器為與其對應的汽缸提供燃料同時離合器部分打開，且更新控制器被配置，以基于由傳感器在過渡階段中所獲取的數據來設置燃料噴射器的操作參數。
【專利說明】
車輛動力傳動系統及其操作方法
技術領域
[0001]本發明涉及車輛的動力傳動系統，其包括燃燒發動機，諸如柴油發動機或直接噴射火花點火式發動機。
【背景技術】
[0002]這樣的發動機包括向其汽缸噴射燃料的噴射器。由于制造公差，這些噴射器對給定控制信號(尤其是噴射燃料量和噴射時刻)的響應可能會互不相同，從而導致發動機曲軸的轉速周期性地變化。這些變化的頻率可能是曲軸旋轉頻率的一半和其整數倍。已知檢測這些變化并將其用于控制發動機的操作。一種據此的方法在例如DE 100 55 192 Al中有所描述。
[0003]發動機的負荷變化也影響到曲軸轉速，而將這種變化與噴射器的作用效果區分開來并不是簡單明了的。因此，檢測由噴射器導致的轉速變化的良好時機是在滑行模式下，此時車輛的油門踏板未被按下，而發動機靠輸出軸為其提供的扭矩運行。
[0004]如果在油門踏板未被按下時，滑行模式會被啟動，此時發動機是關閉的，而將發動機聯接至輸出軸的離合器是打開的，燃料可以被節約，但就不再有監測轉速并調節噴射器的操作的機會。
【發明內容】
[0005]本發明的一個實施例的一個目的是提供一種動力傳動系統，該動力傳動系統在保持調節噴射器的操作這一可能性的同時支持滑行模式。
[0006]這一目的通過一種用于車輛的動力傳動系統實現，該動力傳動系統包括:燃燒發動機;傳感器，用于監測燃燒發動機的曲軸的旋轉;離合器，用于將燃燒發動機聯接至動力傳動系統的輸出軸;發動機控制器，用于基于操作參數控制與燃燒發動機的汽缸相關聯的燃料噴射器，該操作參數由更新控制器基于傳感器的輸出來設置；以及離合器控制器，用于控制通過所述離合器從燃燒發動機向輸出軸的扭矩傳遞，其中，所述控制器被配置以支持:驅動模式，此模式下發動機是開啟的(即運行狀態)，而離合器是閉合的；滑行模式，此模式下發動機是關閉的(即非運行狀態)，而離合器是打開的；以及從驅動模式到滑行模式(或反之亦然，即從滑行模式到驅動模式)的切換，所述切換包括過渡階段，在此過渡階段中，至少一個噴射器為與其相對應的汽缸提供燃料同時所述離合器部分打開，且更新控制器被配置，以基于由傳感器在所述過渡階段中獲取的數據來設置燃料噴射器的操作參數。
[0007]由于這種過渡階段可包含在所有切換中，優選地是從驅動模式到滑行模式的切換(但也可以是從滑行模式到驅動模式的切換)，從而可保留足夠的機會來收集適當設置操作參數所需的數據。
[0008]在每一個過渡階段，更新控制器可選擇:第一子集的噴射器提供燃料給與其相關聯的汽缸，以及第二子集的噴射器不為與其相關聯的汽缸提供燃料。如果從一個過渡階段到其后續過渡階段，子集的選擇有所改變，則有關各個汽缸的信息可被選擇性地獲取。
[0009]如果在每一個過渡階段中，第一子集僅包括一個噴射器，即如果僅有一個汽缸在所述過渡階段期間接收燃料，則獲取這類信息會更加簡單。
[0010]有可能存在其間沒有任何燃料被噴射的過渡階段，或可能存在這樣的過渡階段:其包括其間所述被選燃料噴射器為與其相關聯的汽缸提供燃料的時間間隔，以及其間沒有任何燃料被提供的時間間隔。在沒有燃料被提供的時間間隔里，由于汽缸中的空氣壓縮與膨脹，曲軸轉速隨著預定波圖變化，即轉速不是恒定的，而是具有一個頻譜，該頻譜包括旋轉頻率的諧波，此諧波的振幅和相位取決于發動機的設計并可被測量。從傳感器獲知的轉速數據可以表明，曲軸速度確實隨著與預期波圖不同的波圖波動。這種偏差是由系統干擾導致的，這些系統干擾比如曲軸輪機械公差(比如，齒角寬誤差，傳感器或其安裝的不精確性)以及由氣壓力矩和/或往復慣性力矩引起的不平衡。因此，更新控制器可利用所述沒有燃料被噴射的時間間隔來得知曲軸速度是如何偏離預期波圖的，然后在驅動模式下控制燃料噴射時要考慮這些偏差。
[0011]鑒于在需要驅動扭矩時通常會發生向驅動模式的切換，驅動模式與滑行模式之間的相互切換應當包括過渡階段，而扭矩的可用性不應當被過渡階段延遲。
[0012]向滑行模式的切換可通過駕駛員至少松開油門踏板而被觸發。剎車踏板的松開可能是該切換的進一步的條件。
[0013]過渡階段可具有時長至少為0.1s的持續時間，以便包括用于可靠測量所需的足夠的曲軸轉數。如果過渡階段持續時長少于5s，則可避免不必要的離合器磨損。大約3秒的持續時間是一個很好的折中選擇。
[0014]離合器的開度可在整個過渡階段不斷變化，以便提供沒有波蕩的平滑的過渡，這對車輛駕乘人員而言是舒適的。進一步地，可在單個過渡期間內不同的開度下執行轉速測量，以便能夠獲取更多的信息。
[0015]此外，還公開了一種控制動力傳動系統的方法，其包括以下步驟:
[0016]-在驅動模式與滑行模式之間的相互切換中提供過渡階段，在此過渡階段中離合器是部分打開的，在驅動模式下，燃燒發動機是開啟的而離合器是閉合的，以從所述燃燒發動機向動力傳動系統的輸出軸傳遞扭矩，而在滑行模式下，離合器是打開的，同時燃燒發動機是關閉的，
[0017]-在過渡階段中，控制燃燒發動機的至少一些噴射器提供燃料給與其相關聯的汽缸同時離合器是部分開啟的，
[0018]-在過渡階段期間，基于監測燃燒發動機的曲軸的旋轉獲取噴射器的操作參數，以及
[0019]-基于所獲取操作參數操作噴射器。
[0020]另外還公開了計算機程序，該計算機程序能夠使得計算機，尤其是上述提及的控制器來執行上述方法。在這一點上，所述控制器可以說是被配置以用來:支持上述驅動模式和滑行模式，提供上述切換，以及按以上所解釋來更新操作參數。
[0021]本公開的另一個方面涉及其上存儲有程序指令的計算機可讀數據載體，其能使控制器執行上面所解釋的方法。
[0022]一種控制設備可包括:
[0023]-用于控制驅動模式與滑行模式之間的相互切換以及在所述切換中插入過渡階段的裝置，在此過渡階段中離合器是部分打開的，在驅動模式下，燃燒發動機是開啟的而離合器是閉合的，以從所述燃燒發動機向所述動力傳動系統的輸出軸傳遞扭矩，在滑行模式下，離合器是打開的，同時燃燒發動機是關閉的；
[0024]-在所述過渡階段中，用于控制燃燒發動機的至少一些噴射器為與其相關聯的汽缸提供燃料同時離合器部分開啟的裝置；
[0025]-在所述過渡階段期間，用于基于監測燃燒發動機的曲軸的旋轉獲取噴射器的操作參數的裝置，以及
[0026]-用于基于所獲取操作參數操作噴射器的裝置。
[0027]本發明進一步的特征和優點將通過參照附圖對其實施例的后續描述而變得清晰明了。
【附圖說明】
[0028]圖1是所述動力傳動系統的結構圖。
[0029]圖2是在驅動模式與滑行模式的相互切換期間，所述動力傳動系統操作參數時間圖。
【具體實施方式】
[0030]圖1中的動力傳動系統包括燃燒發動機I，該燃燒發動機I上形成有多個汽缸2。汽缸2驅動曲軸16，曲軸16的角位置和/或轉速由曲軸傳感器3監測。每個汽缸2具有一個與之相關聯的、用以從共軌5噴射燃料的燃料噴射器4。共軌5通過燃料栗6加壓，燃料栗6從油罐7中抽取燃料。
[0031]發動機控制器8被數據連接至曲軸傳感器3、油門踏板傳感器9以及燃料噴射器4。在驅動模式下，發動機控制器8基于從曲軸傳感器3的曲柄角度讀數控制噴射器4的噴射時亥IJ，并基于傳感器9上的油門踏板10的位置讀數控制噴射量。基于更新控制器11提供的操作參數，分別校正每個噴射器的噴射時刻和噴射量。在這些操作參數中，對噴射量可能會有噴射時刻補償和校正因子，這些噴射時刻補償和校正因子考慮到了以下事實:不同噴射器的響應延遲可能會有細微的差別，并且在響應指定了相同噴射量的命令時，噴射器噴射的燃料量可能也各不相同。
[0032]由于這些變化可能取決于難以控制的環境狀況，諸如燃料和噴射器溫度，因此操作參數必須反復更新。更新控制器11基于從曲軸傳感器3獲取的數據做到這一點。
[0033]在過渡階段，當離合器既沒有完全接合也沒有完全分離，并且車輛慣性仍然一定程度地拖動燃燒發動機I時，發動機控制器8可決定讓其中一個噴射器4噴射燃料至與其相關聯的汽缸中，或不噴射任何燃料。在第一種情況下，通過在預定時間段對被選噴射器4供能來控制該被選噴射器4噴射預定量的燃料。更新控制器11處理從曲軸傳感器3獲取的曲軸速度信號以便獲得代表曲軸速度信號的預定諧波分量的振幅的信號或數據，且計算諧波分量的能量。該能量是所噴射燃料量的函數，已知此函數的基礎上，更新控制器11計算出所噴射量的估計值。該估計值與上述預定量之間的差值被儲存為更新值，之后在驅動模式下該更新值被發動機控制器檢索到，以校正所述被選的那個噴射器的供能時間段的持續時間，從而使得燃料的實際噴射量準確地為預定噴射量。
[0034]如果發動機控制器8決定不噴射任何燃料，在曲軸速度信號中可能依然存在少量的背景諧波，該背景諧波由燃燒發動機I或曲軸傳感器3的機械瑕疵所引起。這些背景諧波可由更新控制器11確定，以便從在其他有燃料被噴射的過渡階段中所檢測到的諧波中將這些背景諧波去除，從而獲得對由燃料噴射所導致的諧波能量的無背景影響的測量。
[0035]在燃燒發動機I的曲軸和輸出軸13之間安裝有離合器12。當動力傳動系統內置于機動車輛中時，輸出軸13通過變速箱(未示出)驅動車輪。安裝有離合器控制器14，每當變速箱須被換擋時或當動力傳動系統進入滑行模式時，該離合器控制器14用于打開離合器12。
[0036]離合器控制器14、更新控制器11和發動機控制器8可被實施為單獨的微型計算機，每個均具有執行具體操作程序的微型處理器和相關的計算機可讀存儲器。作為一個例子，發動機控制器8可以是一個在小客車等車輛中常見的、主要支配發動機的操作的電子控制單元。離合器控制器14可以是一個主要支配變速器操作的變速器控制單元。更新控制器11可以是一個單獨的控制器，如嵌入在離合器中的控制器。同樣有可能發動機控制器8和離合器控制器14是一個相同的控制器，但更新控制器是不同的。在替換方案中，不同的程序或程序模塊可在同一個微型計算機15中同步執行，如從發動機控制器8。
[0037]圖2描述了動力傳動系統各個參數的時間特性，這些參數即切換至滑行模式或返回切換至驅動模式期間的車速V，轉速R，燃料噴射量F和離合器狀態C。
[0038]在t0時刻之前，動力傳動系統處于驅動模式。在t0，通過油門踏板10的松開觸發了向滑行模式的切換。然后在持續到tl時刻的過渡階段期間，發動機控制器8關閉所有的噴射器4以測量背景諧波，或選擇其中一個噴射器4以噴射少量燃料，如圖2中F’段所示。該燃料噴射導致曲軸16的轉速以旋轉頻率的二分之一波動。在從t0至tl的過渡階段期間，波動量及其相位可由曲軸傳感器3檢測。波動頻率過高以至于波動在曲軸轉速曲線R中不能被辨另IJ;曲線R確實要展示的是平均轉速的逐漸下降，其原由是提供給所述的那一個被選汽缸的燃料量不足以保持發動機的運行。由于用于啟動燃燒發動機I的能量取自車輛的動能，因而車速V明顯減小了。
[0039]在過渡階段，離合器控制器14逐漸減小離合器容量，即離合器12在不打滑的情況下所能傳遞的最大扭矩。離合器控制器14控制離合器12的操作速度，從而在t0之后大約3秒鐘的時候出現了 tl時刻，在tl時刻，離合器12的片之間失去接觸，且離合器容量下降為零。在tl時時刻，發動機控制器也關閉被選噴射器4，從而使轉速R在tl之后更為急劇地下降。很快，轉速R變成零，燃燒發動機I被完全關閉。動力傳動系統已經到達滑行模式。沒有燃料消耗，直到t2時刻，駕駛者再次按壓油門踏板10控制器8，11，14還原為驅動模式。由于在發動機中不再有動能被消耗，減速度小于過渡階段中的減速度，如曲線V所示。
[0040]在滑行模式期間，更新控制器11基于傳感器3在過渡階段收集的數據估計實際的噴射量及其噴射時刻，并在t2重新開始驅動模式時將這些估計值提供給發動機控制器8。
[0041]下一次向滑行模式的切換被觸發，另一個噴射器4被選擇，因而，如果η是燃燒發動機I的汽缸數，則每個噴射器4的操作參數在每η個過渡階段中被更新一次。
[0042]本發明的一個更加復雜的實施例中，除上述過渡階段外，還具有其間沒有燃料提供給任何汽缸的過渡階段。如果傳感器3沒有受到制造公差的干擾，在曲軸以恒速旋轉時，傳感器3會提供一串均勻分布的脈沖。在實踐中，傳感器3提供的脈沖是抖動的。如果例如該傳感器包括一個鏈輪齒輪，該鏈輪齒輪包括η個安裝在曲軸上的鏈輪以及用于檢測這些鏈輪的經過的霍爾傳感器，因而，傳感器3發出的每個脈沖均對應于霍爾傳感器前面的一個鏈輪的經過，鏈輪齒輪的偏心可會導致脈沖之間的時間間隔以確定的方式波動。當曲軸空轉時，脈沖之間的時間間隔可被測量，且更新控制器11記錄了順序的鏈輪之間的每一個間隔的相關持續時間。之后，當發動機在負載狀態下時，順序的鏈輪之間的間隔時間可通過除以與順序的鏈輪相關聯的相關持續時間進行校正。
[0043]可選地，過渡階段可被劃分為:其間提供燃料給一個選定汽缸的部分，以便參照圖2進行上述測量;以及其間不提供任何燃料的部分，這時所述相關持續時間被測量。
[0044]應當很明白的是，上述詳細描述和附圖公開了本發明的具體實施例，但它們僅僅旨在舉例說明的意圖，而務必不能被解釋為限制本發明的范圍。可在所附權利要求范圍內及其等同范圍內，對所述實施例進行各種變更。特別地，未在權利要求中提及的特征會通過說明書和附圖變得清晰明了。除了在此處具體公開的組合外，這些特征還可能出現在其它組合中。幾個所述特征可能在同一個句子或在某個其它類型的上下文關系中被提及，務必不能通過該事實得出以下結論:這幾個所述特征只能出現在具體公開的組合中；而是應當假定:在這多個特征中，一個或一個以上的特征可以被去除或修改，只要這樣不會危害本發明的正確操作。
【主權項】
1.一種車輛動力傳動系統，其包括:燃燒發動機(I);傳感器(3)，用于監測燃燒發動機(I)曲軸(16)的旋轉;離合器(12)，用于將燃燒發動機(I)藕接至所述動力傳動系統的輸出軸;發動機控制器(8)，用于基于操作參數控制與燃燒發動機(I)的汽缸(2)相關聯的燃料噴射器(4);更新控制器(11)，用于基于傳感器(3)的輸出設置所述操作參數；以及離合器控制器(14)，用于控制通過所述離合器(12)從燃燒發動機(I)到輸出軸(13)的扭矩傳遞，其中， 所述控制器(8，11，14)支持:驅動模式，此時燃燒發動機(I)是開啟的而離合器(12)是閉合的；滑行模式，此時燃燒發動機(I)是關閉的而離合器(12)是打開的；驅動模式與滑行模式之間的相互切換，所述切換包括一個過渡階段(tO-tl)，在此過渡階段中，當離合器(12)部分打開時，至少有一個噴射器(4)為與其對應的汽缸(2)提供燃料， 而所述更新控制器(11)被配置，以基于由傳感器(3)在所述過渡階段(tO-tl)中所獲取的數據來設置燃料噴射器(4)的操作參數。2.權利要求1所述的動力傳動系統，其中，所述更新控制器(11)被配置，以在至少一些所述過渡階段(t Ο-tl)期間選擇噴射器(4)的第一子集和第二子集，第一子集的噴射器(4)為與其相關聯的汽缸(2)提供燃料，而第二子集的噴射器(4)不為與其相關聯的汽缸(2)提供燃料，且其中后續過渡階段的子集是不同的。3.權利要求2所述的動力傳動系統，其中，第一子集僅包括一個噴射器(4)。4.前述權利要求其中任意一項所述的動力傳動系統，其中，至少一些所述過渡階段(tO-t I)包括其間沒有燃料被噴射的時間間隔。5.前述權利要求其中任意一項所述的動力傳動系統，從驅動模式到滑行模式的切換包括所述過渡階段(tO-tl)。6.前述權利要求其中任意一項所述的動力傳動系統，其中控制器(8，11，14)被配置，以在駕駛者松開油門踏板(10)時切換至滑行模式。7.前述權利要求其中任意一項所述的動力傳動系統，其中，所述過渡階段(tO-tl)具有的持續時間介于0.1s與5s之間。8.前述權利要求其中任意一項所述的動力傳動系統，其中，所述離合器(12)的開度在整個過渡階段(tO-tl)連續地變化。9.一種控制動力傳動系統的方法，其包括以下步驟: -在驅動模式(<t0)與滑行模式(tl-t2)之間的相互切換中插入過渡階段(tO-tl)，在此過渡階段(tO-tl)中離合器是部分打開的，在驅動模式(<t0)中，燃燒發動機(I)是開啟的而離合器(12)是閉合的以從所述燃燒發動機(I)向所述動力傳動系統的輸出軸(14)傳遞扭矩，而在滑行模式(tl_t2)中，離合器(12)是打開的，同時發動機(I)是關閉的； -在所述過渡階段(tO-tl)中，控制發動機(I)的至少一個噴射器(4)為與其相關聯的汽缸(2)提供燃料同時離合器(12)部分打開； -在所述過渡階段(tO-tl)期間，基于監測燃燒發動機(I)的曲軸(16)的旋轉得到噴射器(4)的操作參數，以及 -基于得到的操作參數操作噴射器(4)。10.一種fe制設備，包括: -用于控制驅動模式與滑行模式之間的相互切換、以及在所述切換中插入過渡階段的裝置，在此過渡階段中離合器是部分打開的，在驅動模式下，燃燒發動機是開啟的而離合器是閉合的以從所述燃燒發動機向所述動力傳動系統的輸出軸傳遞扭矩，在滑行模式下，離合器是打開的，同時燃燒發動機是關閉的； -在所述過渡階段中，用于控制燃燒發動機的至少一些噴射器為與其相關聯的汽缸提供燃料同時離合器部分開啟的裝置； -在所述過渡階段期間，用于基于監測燃燒發動機的曲軸的旋轉獲取噴射器的操作參數的裝置，以及 -用于基于所獲取操作參數操作噴射器的裝置。
【文檔編號】F02D29/02GK105888867SQ201510993865
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年12月25日
【發明人】G.布魯內蒂, G.古勞多, A.坎塞列里
【申請人】通用汽車環球科技運作有限責任公司