车辆动力传动系统及其操作方法
【专利摘要】一种用于车辆的动力传动系统,其包括:燃烧发动机(1)；传感器(3)，用于监测燃烧发动机的曲轴(16)的旋转；离合器(12)，用于将燃烧发动机联接至所述动力传动系统的输出轴；发动机控制器(8),用于基于操作参数控制与燃烧发动机的汽缸(2)相关联的燃料喷射器(4)；更新控制器(11)，用于基于传感器(3)的输出设置操作参数；以及离合器控制器(14)，用于通过所述离合器控制从燃烧发动机到输出轴(13)的扭矩传递,其中，所述控制器(8,11,14)支持：驱动模式，其中发动机是开启的而离合器是闭合的；滑行模式，此时发动机是关闭的而离合器是打开的；驱动模式与滑行模式之间的相互切换，所述切换包括过渡阶段(t0-t1)，在过渡阶段中，至少一个喷射器为与其对应的汽缸提供燃料同时离合器部分打开，且更新控制器被配置，以基于由传感器在过渡阶段中所获取的数据来设置燃料喷射器的操作参数。
【专利说明】
车辆动力传动系统及其操作方法
技术领域
[0001]本发明涉及车辆的动力传动系统，其包括燃烧发动机，诸如柴油发动机或直接喷射火花点火式发动机。
【背景技术】
[0002]这样的发动机包括向其汽缸喷射燃料的喷射器。由于制造公差，这些喷射器对给定控制信号(尤其是喷射燃料量和喷射时刻)的响应可能会互不相同，从而导致发动机曲轴的转速周期性地变化。这些变化的频率可能是曲轴旋转频率的一半和其整数倍。已知检测这些变化并将其用于控制发动机的操作。一种据此的方法在例如DE 100 55 192 Al中有所描述。
[0003]发动机的负荷变化也影响到曲轴转速，而将这种变化与喷射器的作用效果区分开来并不是简单明了的。因此，检测由喷射器导致的转速变化的良好时机是在滑行模式下，此时车辆的油门踏板未被按下，而发动机靠输出轴为其提供的扭矩运行。
[0004]如果在油门踏板未被按下时，滑行模式会被启动，此时发动机是关闭的，而将发动机联接至输出轴的离合器是打开的，燃料可以被节约，但就不再有监测转速并调节喷射器的操作的机会。
【发明内容】
[0005]本发明的一个实施例的一个目的是提供一种动力传动系统，该动力传动系统在保持调节喷射器的操作这一可能性的同时支持滑行模式。
[0006]这一目的通过一种用于车辆的动力传动系统实现，该动力传动系统包括:燃烧发动机;传感器，用于监测燃烧发动机的曲轴的旋转;离合器，用于将燃烧发动机联接至动力传动系统的输出轴;发动机控制器，用于基于操作参数控制与燃烧发动机的汽缸相关联的燃料喷射器，该操作参数由更新控制器基于传感器的输出来设置；以及离合器控制器，用于控制通过所述离合器从燃烧发动机向输出轴的扭矩传递，其中，所述控制器被配置以支持:驱动模式，此模式下发动机是开启的(即运行状态)，而离合器是闭合的；滑行模式，此模式下发动机是关闭的(即非运行状态)，而离合器是打开的；以及从驱动模式到滑行模式(或反之亦然，即从滑行模式到驱动模式)的切换，所述切换包括过渡阶段，在此过渡阶段中，至少一个喷射器为与其相对应的汽缸提供燃料同时所述离合器部分打开，且更新控制器被配置，以基于由传感器在所述过渡阶段中获取的数据来设置燃料喷射器的操作参数。
[0007]由于这种过渡阶段可包含在所有切换中，优选地是从驱动模式到滑行模式的切换(但也可以是从滑行模式到驱动模式的切换)，从而可保留足够的机会来收集适当设置操作参数所需的数据。
[0008]在每一个过渡阶段，更新控制器可选择:第一子集的喷射器提供燃料给与其相关联的汽缸，以及第二子集的喷射器不为与其相关联的汽缸提供燃料。如果从一个过渡阶段到其后续过渡阶段，子集的选择有所改变，则有关各个汽缸的信息可被选择性地获取。
[0009]如果在每一个过渡阶段中，第一子集仅包括一个喷射器，即如果仅有一个汽缸在所述过渡阶段期间接收燃料，则获取这类信息会更加简单。
[0010]有可能存在其间没有任何燃料被喷射的过渡阶段，或可能存在这样的过渡阶段:其包括其间所述被选燃料喷射器为与其相关联的汽缸提供燃料的时间间隔，以及其间没有任何燃料被提供的时间间隔。在没有燃料被提供的时间间隔里，由于汽缸中的空气压缩与膨胀，曲轴转速随着预定波图变化，即转速不是恒定的，而是具有一个频谱，该频谱包括旋转频率的谐波，此谐波的振幅和相位取决于发动机的设计并可被测量。从传感器获知的转速数据可以表明，曲轴速度确实随着与预期波图不同的波图波动。这种偏差是由系统干扰导致的，这些系统干扰比如曲轴轮机械公差(比如，齿角宽误差，传感器或其安装的不精确性)以及由气压力矩和/或往复惯性力矩引起的不平衡。因此，更新控制器可利用所述没有燃料被喷射的时间间隔来得知曲轴速度是如何偏离预期波图的，然后在驱动模式下控制燃料喷射时要考虑这些偏差。
[0011]鉴于在需要驱动扭矩时通常会发生向驱动模式的切换，驱动模式与滑行模式之间的相互切换应当包括过渡阶段，而扭矩的可用性不应当被过渡阶段延迟。
[0012]向滑行模式的切换可通过驾驶员至少松开油门踏板而被触发。刹车踏板的松开可能是该切换的进一步的条件。
[0013]过渡阶段可具有时长至少为0.1s的持续时间，以便包括用于可靠测量所需的足够的曲轴转数。如果过渡阶段持续时长少于5s，则可避免不必要的离合器磨损。大约3秒的持续时间是一个很好的折中选择。
[0014]离合器的开度可在整个过渡阶段不断变化，以便提供没有波荡的平滑的过渡，这对车辆驾乘人员而言是舒适的。进一步地，可在单个过渡期间内不同的开度下执行转速测量，以便能够获取更多的信息。
[0015]此外，还公开了一种控制动力传动系统的方法，其包括以下步骤:
[0016]-在驱动模式与滑行模式之间的相互切换中提供过渡阶段，在此过渡阶段中离合器是部分打开的，在驱动模式下，燃烧发动机是开启的而离合器是闭合的，以从所述燃烧发动机向动力传动系统的输出轴传递扭矩，而在滑行模式下，离合器是打开的，同时燃烧发动机是关闭的，
[0017]-在过渡阶段中，控制燃烧发动机的至少一些喷射器提供燃料给与其相关联的汽缸同时离合器是部分开启的，
[0018]-在过渡阶段期间，基于监测燃烧发动机的曲轴的旋转获取喷射器的操作参数，以及
[0019]-基于所获取操作参数操作喷射器。
[0020]另外还公开了计算机程序，该计算机程序能够使得计算机，尤其是上述提及的控制器来执行上述方法。在这一点上，所述控制器可以说是被配置以用来:支持上述驱动模式和滑行模式，提供上述切换，以及按以上所解释来更新操作参数。
[0021]本公开的另一个方面涉及其上存储有程序指令的计算机可读数据载体，其能使控制器执行上面所解释的方法。
[0022]一种控制设备可包括:
[0023]-用于控制驱动模式与滑行模式之间的相互切换以及在所述切换中插入过渡阶段的装置，在此过渡阶段中离合器是部分打开的，在驱动模式下，燃烧发动机是开启的而离合器是闭合的，以从所述燃烧发动机向所述动力传动系统的输出轴传递扭矩，在滑行模式下，离合器是打开的，同时燃烧发动机是关闭的；
[0024]-在所述过渡阶段中，用于控制燃烧发动机的至少一些喷射器为与其相关联的汽缸提供燃料同时离合器部分开启的装置；
[0025]-在所述过渡阶段期间，用于基于监测燃烧发动机的曲轴的旋转获取喷射器的操作参数的装置，以及
[0026]-用于基于所获取操作参数操作喷射器的装置。
[0027]本发明进一步的特征和优点将通过参照附图对其实施例的后续描述而变得清晰明了。
【附图说明】
[0028]图1是所述动力传动系统的结构图。
[0029]图2是在驱动模式与滑行模式的相互切换期间，所述动力传动系统操作参数时间图。
【具体实施方式】
[0030]图1中的动力传动系统包括燃烧发动机I，该燃烧发动机I上形成有多个汽缸2。汽缸2驱动曲轴16，曲轴16的角位置和/或转速由曲轴传感器3监测。每个汽缸2具有一个与之相关联的、用以从共轨5喷射燃料的燃料喷射器4。共轨5通过燃料栗6加压，燃料栗6从油罐7中抽取燃料。
[0031]发动机控制器8被数据连接至曲轴传感器3、油门踏板传感器9以及燃料喷射器4。在驱动模式下，发动机控制器8基于从曲轴传感器3的曲柄角度读数控制喷射器4的喷射时亥IJ，并基于传感器9上的油门踏板10的位置读数控制喷射量。基于更新控制器11提供的操作参数，分别校正每个喷射器的喷射时刻和喷射量。在这些操作参数中，对喷射量可能会有喷射时刻补偿和校正因子，这些喷射时刻补偿和校正因子考虑到了以下事实:不同喷射器的响应延迟可能会有细微的差别，并且在响应指定了相同喷射量的命令时，喷射器喷射的燃料量可能也各不相同。
[0032]由于这些变化可能取决于难以控制的环境状况，诸如燃料和喷射器温度，因此操作参数必须反复更新。更新控制器11基于从曲轴传感器3获取的数据做到这一点。
[0033]在过渡阶段，当离合器既没有完全接合也没有完全分离，并且车辆惯性仍然一定程度地拖动燃烧发动机I时，发动机控制器8可决定让其中一个喷射器4喷射燃料至与其相关联的汽缸中，或不喷射任何燃料。在第一种情况下，通过在预定时间段对被选喷射器4供能来控制该被选喷射器4喷射预定量的燃料。更新控制器11处理从曲轴传感器3获取的曲轴速度信号以便获得代表曲轴速度信号的预定谐波分量的振幅的信号或数据，且计算谐波分量的能量。该能量是所喷射燃料量的函数，已知此函数的基础上，更新控制器11计算出所喷射量的估计值。该估计值与上述预定量之间的差值被储存为更新值，之后在驱动模式下该更新值被发动机控制器检索到，以校正所述被选的那个喷射器的供能时间段的持续时间，从而使得燃料的实际喷射量准确地为预定喷射量。
[0034]如果发动机控制器8决定不喷射任何燃料，在曲轴速度信号中可能依然存在少量的背景谐波，该背景谐波由燃烧发动机I或曲轴传感器3的机械瑕疵所引起。这些背景谐波可由更新控制器11确定，以便从在其他有燃料被喷射的过渡阶段中所检测到的谐波中将这些背景谐波去除，从而获得对由燃料喷射所导致的谐波能量的无背景影响的测量。
[0035]在燃烧发动机I的曲轴和输出轴13之间安装有离合器12。当动力传动系统内置于机动车辆中时，输出轴13通过变速箱(未示出)驱动车轮。安装有离合器控制器14，每当变速箱须被换挡时或当动力传动系统进入滑行模式时，该离合器控制器14用于打开离合器12。
[0036]离合器控制器14、更新控制器11和发动机控制器8可被实施为单独的微型计算机，每个均具有执行具体操作程序的微型处理器和相关的计算机可读存储器。作为一个例子，发动机控制器8可以是一个在小客车等车辆中常见的、主要支配发动机的操作的电子控制单元。离合器控制器14可以是一个主要支配变速器操作的变速器控制单元。更新控制器11可以是一个单独的控制器，如嵌入在离合器中的控制器。同样有可能发动机控制器8和离合器控制器14是一个相同的控制器，但更新控制器是不同的。在替换方案中，不同的程序或程序模块可在同一个微型计算机15中同步执行，如从发动机控制器8。
[0037]图2描述了动力传动系统各个参数的时间特性，这些参数即切换至滑行模式或返回切换至驱动模式期间的车速V，转速R，燃料喷射量F和离合器状态C。
[0038]在t0时刻之前，动力传动系统处于驱动模式。在t0，通过油门踏板10的松开触发了向滑行模式的切换。然后在持续到tl时刻的过渡阶段期间，发动机控制器8关闭所有的喷射器4以测量背景谐波，或选择其中一个喷射器4以喷射少量燃料，如图2中F’段所示。该燃料喷射导致曲轴16的转速以旋转频率的二分之一波动。在从t0至tl的过渡阶段期间，波动量及其相位可由曲轴传感器3检测。波动频率过高以至于波动在曲轴转速曲线R中不能被辨另IJ;曲线R确实要展示的是平均转速的逐渐下降，其原由是提供给所述的那一个被选汽缸的燃料量不足以保持发动机的运行。由于用于启动燃烧发动机I的能量取自车辆的动能，因而车速V明显减小了。
[0039]在过渡阶段，离合器控制器14逐渐减小离合器容量，即离合器12在不打滑的情况下所能传递的最大扭矩。离合器控制器14控制离合器12的操作速度，从而在t0之后大约3秒钟的时候出现了 tl时刻，在tl时刻，离合器12的片之间失去接触，且离合器容量下降为零。在tl时时刻，发动机控制器也关闭被选喷射器4，从而使转速R在tl之后更为急剧地下降。很快，转速R变成零，燃烧发动机I被完全关闭。动力传动系统已经到达滑行模式。没有燃料消耗，直到t2时刻，驾驶者再次按压油门踏板10控制器8，11，14还原为驱动模式。由于在发动机中不再有动能被消耗，减速度小于过渡阶段中的减速度，如曲线V所示。
[0040]在滑行模式期间，更新控制器11基于传感器3在过渡阶段收集的数据估计实际的喷射量及其喷射时刻，并在t2重新开始驱动模式时将这些估计值提供给发动机控制器8。
[0041]下一次向滑行模式的切换被触发，另一个喷射器4被选择，因而，如果η是燃烧发动机I的汽缸数，则每个喷射器4的操作参数在每η个过渡阶段中被更新一次。
[0042]本发明的一个更加复杂的实施例中，除上述过渡阶段外，还具有其间没有燃料提供给任何汽缸的过渡阶段。如果传感器3没有受到制造公差的干扰，在曲轴以恒速旋转时，传感器3会提供一串均匀分布的脉冲。在实践中，传感器3提供的脉冲是抖动的。如果例如该传感器包括一个链轮齿轮，该链轮齿轮包括η个安装在曲轴上的链轮以及用于检测这些链轮的经过的霍尔传感器，因而，传感器3发出的每个脉冲均对应于霍尔传感器前面的一个链轮的经过，链轮齿轮的偏心可会导致脉冲之间的时间间隔以确定的方式波动。当曲轴空转时，脉冲之间的时间间隔可被测量，且更新控制器11记录了顺序的链轮之间的每一个间隔的相关持续时间。之后，当发动机在负载状态下时，顺序的链轮之间的间隔时间可通过除以与顺序的链轮相关联的相关持续时间进行校正。
[0043]可选地，过渡阶段可被划分为:其间提供燃料给一个选定汽缸的部分，以便参照图2进行上述测量;以及其间不提供任何燃料的部分，这时所述相关持续时间被测量。
[0044]应当很明白的是，上述详细描述和附图公开了本发明的具体实施例，但它们仅仅旨在举例说明的意图，而务必不能被解释为限制本发明的范围。可在所附权利要求范围内及其等同范围内，对所述实施例进行各种变更。特别地，未在权利要求中提及的特征会通过说明书和附图变得清晰明了。除了在此处具体公开的组合外，这些特征还可能出现在其它组合中。几个所述特征可能在同一个句子或在某个其它类型的上下文关系中被提及，务必不能通过该事实得出以下结论:这几个所述特征只能出现在具体公开的组合中；而是应当假定:在这多个特征中，一个或一个以上的特征可以被去除或修改，只要这样不会危害本发明的正确操作。
【主权项】
1.一种车辆动力传动系统，其包括:燃烧发动机(I);传感器(3)，用于监测燃烧发动机(I)曲轴(16)的旋转;离合器(12)，用于将燃烧发动机(I)藕接至所述动力传动系统的输出轴;发动机控制器(8)，用于基于操作参数控制与燃烧发动机(I)的汽缸(2)相关联的燃料喷射器(4);更新控制器(11)，用于基于传感器(3)的输出设置所述操作参数；以及离合器控制器(14)，用于控制通过所述离合器(12)从燃烧发动机(I)到输出轴(13)的扭矩传递，其中， 所述控制器(8，11，14)支持:驱动模式，此时燃烧发动机(I)是开启的而离合器(12)是闭合的；滑行模式，此时燃烧发动机(I)是关闭的而离合器(12)是打开的；驱动模式与滑行模式之间的相互切换，所述切换包括一个过渡阶段(tO-tl)，在此过渡阶段中，当离合器(12)部分打开时，至少有一个喷射器(4)为与其对应的汽缸(2)提供燃料， 而所述更新控制器(11)被配置，以基于由传感器(3)在所述过渡阶段(tO-tl)中所获取的数据来设置燃料喷射器(4)的操作参数。2.权利要求1所述的动力传动系统，其中，所述更新控制器(11)被配置，以在至少一些所述过渡阶段(t Ο-tl)期间选择喷射器(4)的第一子集和第二子集，第一子集的喷射器(4)为与其相关联的汽缸(2)提供燃料，而第二子集的喷射器(4)不为与其相关联的汽缸(2)提供燃料，且其中后续过渡阶段的子集是不同的。3.权利要求2所述的动力传动系统，其中，第一子集仅包括一个喷射器(4)。4.前述权利要求其中任意一项所述的动力传动系统，其中，至少一些所述过渡阶段(tO-t I)包括其间没有燃料被喷射的时间间隔。5.前述权利要求其中任意一项所述的动力传动系统，从驱动模式到滑行模式的切换包括所述过渡阶段(tO-tl)。6.前述权利要求其中任意一项所述的动力传动系统，其中控制器(8，11，14)被配置，以在驾驶者松开油门踏板(10)时切换至滑行模式。7.前述权利要求其中任意一项所述的动力传动系统，其中，所述过渡阶段(tO-tl)具有的持续时间介于0.1s与5s之间。8.前述权利要求其中任意一项所述的动力传动系统，其中，所述离合器(12)的开度在整个过渡阶段(tO-tl)连续地变化。9.一种控制动力传动系统的方法，其包括以下步骤: -在驱动模式(<t0)与滑行模式(tl-t2)之间的相互切换中插入过渡阶段(tO-tl)，在此过渡阶段(tO-tl)中离合器是部分打开的，在驱动模式(<t0)中，燃烧发动机(I)是开启的而离合器(12)是闭合的以从所述燃烧发动机(I)向所述动力传动系统的输出轴(14)传递扭矩，而在滑行模式(tl_t2)中，离合器(12)是打开的，同时发动机(I)是关闭的； -在所述过渡阶段(tO-tl)中，控制发动机(I)的至少一个喷射器(4)为与其相关联的汽缸(2)提供燃料同时离合器(12)部分打开； -在所述过渡阶段(tO-tl)期间，基于监测燃烧发动机(I)的曲轴(16)的旋转得到喷射器(4)的操作参数，以及 -基于得到的操作参数操作喷射器(4)。10.一种fe制设备，包括: -用于控制驱动模式与滑行模式之间的相互切换、以及在所述切换中插入过渡阶段的装置，在此过渡阶段中离合器是部分打开的，在驱动模式下，燃烧发动机是开启的而离合器是闭合的以从所述燃烧发动机向所述动力传动系统的输出轴传递扭矩，在滑行模式下，离合器是打开的，同时燃烧发动机是关闭的； -在所述过渡阶段中，用于控制燃烧发动机的至少一些喷射器为与其相关联的汽缸提供燃料同时离合器部分开启的装置； -在所述过渡阶段期间，用于基于监测燃烧发动机的曲轴的旋转获取喷射器的操作参数的装置，以及 -用于基于所获取操作参数操作喷射器的装置。
【文档编号】F02D29/02GK105888867SQ201510993865
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年12月25日
【发明人】G.布鲁内蒂, G.古劳多, A.坎塞列里
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司