本發(fā)明涉及一種控制具有傳動(dòng)系的車輛的方法，該傳動(dòng)系包含通過變速器連接到車輛的驅(qū)動(dòng)輪的可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

術(shù)語“可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)”在本文中用于指具有氣缸停用的發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是說，具有其中一個(gè)或多個(gè)氣缸可選擇性地被阻止點(diǎn)火并且被阻止提供輸出功率的發(fā)動(dòng)機(jī)。氣缸停用可以通過控制燃料供給以及在一些情況下還通過修改氣門正時(shí)以各種方式在火花點(diǎn)火和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中執(zhí)行。發(fā)動(dòng)機(jī)的排量改變的方式對(duì)本發(fā)明不是非常重要，并且不需要在此詳細(xì)描述。

當(dāng)車輛配備有可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，僅存在轉(zhuǎn)速/負(fù)載圖的特定區(qū)域中以汽缸停用進(jìn)行操作更有效。

附圖中的圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的曲線圖，其中標(biāo)出了在氣缸停用(vde)模式下操作更有效的范圍。在vde更有效的范圍內(nèi)，燃料效率(fe)改進(jìn)不是恒定的，并且如圖1所示，效率的改進(jìn)隨著扭矩需求的增加而降低。

在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)條件下，特別是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在vde停用模式的閾值周圍操作時(shí)，即在圖1中標(biāo)出的范圍的周邊，在vde和正常(即所有氣缸點(diǎn)火)模式之間可能發(fā)生頻繁切換。除了這種頻繁的模式變化令駕駛員不安以外，它們使發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損并影響發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性。改進(jìn)魯棒性所需的對(duì)策將對(duì)系統(tǒng)成本產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了通過減少模式改變的頻率來減輕上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種控制具有傳動(dòng)系的車輛的方法，該傳動(dòng)系包含具有通過變速器連接到車輛的驅(qū)動(dòng)輪的曲軸的可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)和直接連接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸并且連接到能量存儲(chǔ)裝置的輔助機(jī)器，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠根據(jù)當(dāng)前的扭矩需求和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在正常模式或氣缸停用(vde)中操作，在該方法中，當(dāng)扭矩需求和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速位于由第一閾值(tout)限定的外部范圍之外時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)模式從氣缸停用(vde)模式切換到正常模式，并且當(dāng)扭矩需求和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速位于在外部范圍內(nèi)并由第二閾值(tin)限定的內(nèi)部范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)模式從正常模式切換到vde模式，并且其中，當(dāng)在位于兩個(gè)閾值之間的扭矩需求和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速帶內(nèi)操作時(shí)，如果在vde模式下操作，輔助機(jī)器從能量存儲(chǔ)裝置汲取能量，并且補(bǔ)充來自發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，以及如果發(fā)動(dòng)機(jī)在正常模式下操作，則輔助機(jī)器從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸得到扭矩以對(duì)能量存儲(chǔ)裝置再充電。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輔助機(jī)器是能夠選擇性地作為馬達(dá)和發(fā)電機(jī)操作的電機(jī)，并且能量存儲(chǔ)裝置是電池。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，輔助機(jī)器不需要是電動(dòng)的，并且例如可以是連接到用作能量存儲(chǔ)裝置的壓縮空氣氣缸的泵/馬達(dá)。

與大多數(shù)電動(dòng)混合動(dòng)力車輛的傳動(dòng)系架構(gòu)相反，本發(fā)明中的電機(jī)永久地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)，電機(jī)不能并且不需要驅(qū)動(dòng)車輛。電機(jī)僅需要是在尺寸和功率上與交流發(fā)電機(jī)相當(dāng)?shù)男⌒途o湊單元，并且電池可以類似地相對(duì)較小，因?yàn)椴恍枰谌魏物@著距離上為車輛的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。

輔助機(jī)器的功能是使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出與切換帶內(nèi)的扭矩需求匹配，切換帶的內(nèi)部和外部閾值被設(shè)計(jì)成使切換頻率最小化。電機(jī)還使得發(fā)動(dòng)機(jī)在該帶內(nèi)能夠被經(jīng)濟(jì)地供給燃料，即使扭矩需求可能在vde模式有效的操作范圍之外。

有利地，第一和第二閾值中的至少一個(gè)可以根據(jù)能量存儲(chǔ)裝置的荷電狀態(tài)而變化。

在各種現(xiàn)有技術(shù)參照文獻(xiàn)(例如us8,464,690)中已經(jīng)提出，在具有不同傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)的電動(dòng)混合動(dòng)力車輛中，在vde和正常模式之間的變化期間使用電動(dòng)馬達(dá)以平滑過渡。這種混合動(dòng)力車輛與本發(fā)明的不同之處在于，不存在這樣的帶，其中電機(jī)不斷地操作以使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與扭矩需求相匹配。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖通過示例進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中：

如前所述，圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的曲線圖，示出了在vde模式下的操作通常發(fā)生的范圍；

圖2是類似于圖1的曲線圖，示出了本發(fā)明的方法采用的用于減少模式切換頻率的策略；

圖3是示出了本發(fā)明的控制方法的流程圖；

圖4示出了可應(yīng)用本發(fā)明的控制方法的車輛傳動(dòng)系的系統(tǒng)架構(gòu)。

具體實(shí)施方式

使用本發(fā)明的方法控制的車輛傳動(dòng)系的架構(gòu)在圖4中示出。發(fā)動(dòng)機(jī)10通過離合器12連接到變速器14，變速器14又連接到驅(qū)動(dòng)輪16。

在混合動(dòng)力車輛的不同已知架構(gòu)中，電動(dòng)馬達(dá)連接到離合器12下游的變速器的輸入側(cè)或輸出側(cè)，以使得驅(qū)動(dòng)輪能夠由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)或二者驅(qū)動(dòng)。

相反，在本發(fā)明中，輔助機(jī)器18永久地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10，即離合器12的上游，使得輔助機(jī)器18總是與發(fā)動(dòng)機(jī)10一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并且兩者不能獨(dú)立地操作。

輔助機(jī)器和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸之間的連接可以在發(fā)動(dòng)機(jī)的任一端發(fā)生，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的包裝要求。

本發(fā)明特別適用于較小的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且在圖4中，發(fā)動(dòng)機(jī)10是三缸四沖程火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)氣缸可被停用。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)可以具有任何數(shù)量的氣缸，并且發(fā)動(dòng)機(jī)可以是柴油機(jī)并且可以以兩沖程循環(huán)操作。

在本發(fā)明中，氣缸停用的方法也不重要，但是希望在切換到vde模式時(shí)不總是停用相同的氣缸。

變速器14可以是手動(dòng)的或自動(dòng)的，在后一種情況下，離合器12可以由變矩器代替。

輔助機(jī)器18是連接到用作能量存儲(chǔ)裝置20的電池的馬達(dá)/發(fā)電機(jī)。或者，輔助機(jī)器18可以是連接到用作能量存儲(chǔ)裝置的儲(chǔ)存器的壓縮空氣泵/馬達(dá)。

在圖1中，存在限定vde范圍的尖銳邊界，并且汽缸停用范圍在所有側(cè)上被限制為單個(gè)閾值。每當(dāng)車輛在vde范圍的邊界附近操作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或扭矩的小變化將導(dǎo)致模式切換。因此，模式改變可以頻繁地發(fā)生，并且這具有不希望的nvh(噪聲、振動(dòng)、粗糙性)效應(yīng)，這對(duì)駕駛員來說是令人不安的并且導(dǎo)致增加的發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和降低的發(fā)動(dòng)機(jī)耐用性。

為了減輕這個(gè)問題，本發(fā)明的方法定義圍繞vde范圍的帶30，帶30在圖2中以陰影示出并且由內(nèi)部閾值tin和外部閾值tout限制。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)完全位于帶30之外之前，不會(huì)發(fā)生從vde模式到正常模式的切換，直到發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)位于tin內(nèi)，才從正常模式切換到vde模式。

操作模式之間的轉(zhuǎn)換發(fā)生在帶30內(nèi)，在該帶內(nèi)輔助機(jī)器發(fā)揮作用以修改由發(fā)動(dòng)機(jī)10施加到變速器14的扭矩。

如果發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)在正常模式下達(dá)到外部閾值tout，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)不切換到vde模式，而是保持在正常模式。此時(shí)，輔助機(jī)器被接通以用作發(fā)電機(jī)。這減小了傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的扭矩，并且同時(shí)對(duì)電池再充電。僅當(dāng)扭矩需求達(dá)到內(nèi)部閾值tin時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)切換到vde模式。

如果現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)應(yīng)當(dāng)再次返回到帶30，則不恢復(fù)正常模式。相反，輔助機(jī)器18用作電動(dòng)機(jī)并且使用源自電池的能量來補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

通過使用兩個(gè)不同的閾值而不是僅一個(gè)閾值來確定是否在操作模式之間切換，本發(fā)明允許切換的頻率顯著減小，切換速率的減小隨著帶的寬度而增加。此外，通過在vde模式下補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，該方法增加了通過氣缸停用獲得效率提高的范圍。

本發(fā)明的方法通過圖3的流程圖進(jìn)一步解釋，圖3的流程圖示出了由軟件程序所采取用以確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式以及輔助機(jī)器是否用作馬達(dá)或發(fā)電機(jī)的決策。

可以看出，流程圖關(guān)于中心線對(duì)稱，左側(cè)表示在vde模式下的操作，右側(cè)表示在正常模式下的操作。

假定發(fā)動(dòng)機(jī)在vde模式下運(yùn)行，則在判定框110中首先確定發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)在閾值tin內(nèi)。所示的邊界tin可以由四個(gè)矢量限定，并且在這種情況下，可以使用簡單的數(shù)學(xué)算法來確定工作點(diǎn)是否位于邊界內(nèi)。然而，vde范圍可以具有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的任何期望的不規(guī)則形狀，在這種情況下，可以使用二維查找表來確定發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)是否在tin內(nèi)。

如果在判定框112中確定工作點(diǎn)已經(jīng)超過閾值tin，則在框112中進(jìn)一步判定工作點(diǎn)是否位于帶30內(nèi)，即閾值tout是否尚未被超過。如果是這種情況，則保持氣缸停用模式，但是在框114中，輔助機(jī)器118作為馬達(dá)操作以補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。

如果在框112中確定閾值tout也已經(jīng)超過，則控制系統(tǒng)在框116中僅指示發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)到正常模式。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在流程圖的右手側(cè)以正常模式操作，并且它從任何方向接近vde范圍時(shí)，要越過的第一閾值將是閾值tout。這在判定框120中確定。

在已經(jīng)確定外部閾值tout已經(jīng)被越過之后，判定框122確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否在帶30內(nèi)或在內(nèi)部閾值tin內(nèi)操作。如果以帶30操作，則在框124中輔助機(jī)器接通作為發(fā)電機(jī)，以對(duì)電池充電并減少傳遞到從動(dòng)輪的動(dòng)力。當(dāng)最終越過內(nèi)部閾值tin時(shí)，控制系統(tǒng)在框126中指示發(fā)動(dòng)機(jī)改變到vde模式。