车辆排气声音控制系统和方法与流程

本公开涉及一种用于控制混合动力车辆的车辆排气声音的系统。

背景技术：

混合动力电动车辆(hev)可包括推进系统，所述推进系统包括内燃发动机、一个或多个电机以输出扭矩来推进车辆。这种车辆通常包括具有流体联接的变矩器的自动变速器。变矩器允许扭矩输出变化期间的平稳变速，并且可防止与性能车辆相关联的更苛刻的输出条件。

技术实现要素：

一种用于产生性能排气声音的车辆推进系统包括：发动机，所述发动机被布置为将第一扭矩输出到自动变速器；以及电动马达，所述电动马达被布置为将第二扭矩输出到所述发动机的传动轴。所述车辆推进系统还包括控制器，所述控制器被编程为：响应于在减速期间检测到超过发动机扭矩阈值的负第一扭矩而激活所述电动马达以输出正第二扭矩。

一种车辆推进系统包括：发动机，所述发动机被布置为将第一扭矩输出到传动轴；以及电动马达，所述电动马达被布置为将第二扭矩输出到所述传动轴。所述车辆还包括自动变速器，所述自动变速器被布置为从所述传动轴接收输入扭矩。所述车辆还包括排气系统，所述排气系统用于从所述发动机输出燃烧副产物。车辆控制器被编程为：在减速期间致使所述发动机施加负第一扭矩以增大可听排气系统声音。所述控制器还被编程为：激活所述电动马达以输出正第二扭矩以防止在减速期间所述自动变速器的所述输入扭矩超过变速器扭矩阈值。

一种用于控制混合动力车辆排气声音的方法包括：在减速期间在传动轴上输出负发动机扭矩以对抗车辆运动，从而致使排气声音增大。所述方法还包括：响应于所述负发动机扭矩超过发动机扭矩阈值而激活电动马达以向所述传动轴施加正扭矩，使得在减速期间变矩器的输入扭矩不超过变速器输入扭矩阈值。

附图说明

图1是车辆推进系统的示意图。

图2是控制车辆排气可听输出的算法的流程图。

图3是推进系统扭矩输出的曲线图。

具体实施方式

本文描述本公开的实施例。然而，应理解，所公开实施例仅是示例，并且其他实施例可采取各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域一般技术人员应理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，与本公开的教义一致的特征的各种组合和修改可能是所期望的。

具有使用变矩器的自动变速器的车辆在零输入减速期间提供已知感觉。通常，此类车辆的一个目的是减速期间的平稳感觉和一致的排气可听输出。在此类条件期间通过变矩器传递的期望扭矩量可能不允许变矩器输入轴处的大量的负扭矩。相反，在性能车辆上，通常可接受更大的发动机排气噪声，以及换档期间的更猛烈的感觉。在没有驾驶员踏板输入的减速期间，大部分期望排气音调响应于由发动机产生的高负扭矩而出现。当负发动机扭矩使处于固定档位的车辆减速时，性能车辆中可能出现诸如劈啪声、爆裂声或“汩汩声”的排气噪声。尽管这在性能车辆(例如具有手动变速器的性能车辆)中是所期望的，但是这种现象可能是具有变矩器的自动变速器所达不到的。由这种条件产生的负扭矩可能太强，并因此超过客户驾驶质量预期。驾驶自动变速器性能车辆的某些客户仍然期望可听排气效果，而无与产生声音的负扭矩相关的剧烈减速感觉。因此，本公开的方面包括人为地产生与减速相关的此类性能车辆排气声音同时仍满足自动变速器的驾驶感觉预期的系统和方法。

在一些示例中，刚性连接到发动机的曲轴的电动马达在减速期间供应正扭矩，以允许发动机模仿在猛烈的发动机制动条件期间产生的声音。此类声音可在换档或减速期间产生以满足客户对性能排气系统的预期。允许更高的发动机负扭矩创造了产生另外的排气汩汩声的机会。将另外的正扭矩施加到曲轴的净结果是：变矩器的输入泵轮在减速期间接收与传统自动变速器车辆基本上相同的扭矩。同时，在减速期间，发动机产生增大的负扭矩和更动感的排气音调。施加正电动马达扭矩维持在长减速期间降档而不使车辆突倾、与此同时产生修改的排气噪声所必须的泵轮扭矩调制。本公开描述了在长减速期间产生与齿轮比降档相关联的动感声音而不使车辆突倾的解决方案。

参考图1，通过示例呈现“p3”混合动力架构，其具有沿传动系设置在变速器下游的电动牵引马达。然而，所要求保护的发明可适用于其他动力传动系统拓扑结构。在图1的示例中，混合动力车辆100包括电动马达102(例如，带传动起动发电机或“isg”)，其施加在“p0”位置处以起动发动机104并选择性地供应补充扭矩。在其他示例中，isg102可替代地联接到“p1”位置，诸如联接到发动机下游的发动机曲轴(未示出)。在图1的示例中，isg102通过皮带连接108向发动机104上游的轴106选择性地施加扭矩。在其他示例中，isg102可通过飞轮齿轮连接联接到发动机。来自isg102的扭矩输出可应用于：从非活动状态起动发动机102；在发动机102处于活动状态时补充发动机输出扭矩；施加负扭矩以产生功率；以及在发动机在减速期间处于负扭矩负载下时施加正扭矩。

来自发动机104的扭矩输出到曲轴110，并传递到变速器112。根据至少一个示例，变速器112包括内部双离合器114，以将下游动力传动系统部件与发动机104分离。通过闭合或打开双离合器114，发动机104可选择性地连接到传动系或与其断开，以允许发动机104独立于车辆操作而停机。变速器112还可包括连接到曲轴110的油泵116，以允许油流动通过变速器112以便进行润滑和液压操作。油泵的操作可造成跨变速器的一定程度的扭矩损失。

车辆100还包括排气系统105，以从发动机104输出燃烧副产物。燃烧副产物可包括热量、噪声、未燃烧燃料和/或其他化学副产物。尽管排气系统105示意性地被描绘为单个部件，但是它可包括以多种方式处置和处理燃烧副产物的若干子部件。例如，排气副产物可在从车辆100排放之前被导引通过催化转化器或其他类型的过滤装置。可听排气副产物包括操作发动机104的声音，并且可在从车辆排放之前被导引通过消声器。排气噪声的特性可根据发动机的工况和输出水平而改变。

变速器112还包括变矩器119。从离合器114输出的扭矩通过轴120传递。因此，当离合器114至少部分地接合时，变矩器119接收来自发动机104和/或isg102的扭矩。变矩器119包括固定到轴120的泵轮和固定到轴123的涡轮，轴123连接到变速箱118。在至少一个示例中，变速箱118包括内齿轮装置，以允许选择可用于驱动的多种齿轮比中的任一种。

变矩器119在轴120与轴123之间提供液压液力联接。内部旁通离合器121也可与变矩器119设置在一起，使得当接合时，离合器121摩擦地或机械地联接变矩器119的泵轮和涡轮，从而允许更高效的功率传递。除了通过泵轮与涡轮之间的液力联接产生的可变滑差之外，可跨接合位置与脱离位置之间的范围调制变矩器旁通离合器121以产生变矩器119的可变滑差。替代地，根据特定应用，变矩器旁通离合器121可在不使用调制操作模式的情况下在完全锁定或打开时操作。

变速器112通过轴122将扭矩输出到推进电动马达124，所述推进电动马达124连接在变速器112下游的“p3”位置处。电动马达124可例如在再生制动期间通过经由轴122接收来自发动机的扭矩并将功率递送到牵引电池126来作为发电机操作。在其他模式中，电动马达124可从牵引电池126接收功率并通过轴128输出推进扭矩。马达124可包括一体式变速箱，以改变扭矩输出到主减速器的齿轮比。在整个本说明书中，术语发电机和马达仅用作标识这些部件的标签。isg102和电动马达124都是能够将机械轴功率转换成电功率并且能够将电功率转换成机械轴功率的可逆电机。

电池126包括双向电连接，使得电池126可供应能量以给isg102和电动马达124中的每一者供电。电动马达124使用能量来提供对发动机104的辅助扭矩致动。双向连接还允许电池接收和存储能量。例如，从由电动马达124吸收的扭矩产生的电能可通过双向电连接传递到电池126。

来自电动马达124的扭矩输出通过轴128传递到主减速器单元。在图1的示例中，主减速器单元是后差速器单元(reardifferentialunit，rdu)130，其包括内齿轮装置，以在侧轴132之间分配扭矩输出，进而将扭矩传递到行走车轮134。

控制器136可以是调节车辆100的推进系统的操作的单个控制器或协作控制器的系统。在一些示例中，车辆系统控制器(vehiclesystemcontroller，vsc)解释驾驶员请求(包括挡位选择(prndl)和加速踏板位置信号(acceleratorpedalpositionsignal，apps))，以解释驾驶员对车轮扭矩的意图。在其他示例中，制动系统控制模块(brakesystemcontrolmodule，bscm)通过制动踏板位置信号(brakepedalpositionsignal，bpps)接收驾驶员减速请求，并输出与车辆减速有关的命令。在另外的示例中，高电压电池控制模块(batterycontrolmodule，bcm)监测电池温度、电压、电流和荷电状态(soc)，然后输出与最大允许放电功率限制和最大允许充电功率限制有关的命令。

vsc还可被编程为作为高层控制器操作，所述高层控制器对来自一个或多个子控制器的输出信号进行仲裁，并针对扭矩输出装置中的每一个发出最终车轮扭矩目标和扭矩输出命令。vsc还可确定用于维持电池荷电状态、最小化燃料消耗以及递送驾驶员需求的车辆操作的动力传动系统操作点。vsc内的扭矩控制(torquecontrol，tc)特征确定发动机104、isg102和电动马达124之间的扭矩分配。尽管某些子程序和/或计算可由各个子控制器执行，但与推进相关的此类功能在本文中被讨论为由控制器136的功能所涵盖。在图1的示例中，虚线示出用于在控制器136处接收装置传感器信号以及从控制器136提供命令信号的通信连接。

虽然上面讨论了控制器层次结构，但是在不脱离本公开的范围的情况下，设想到其他控制器层次结构。例如，设想到对不同的特定车辆来说将有益的不同配置和权限关系。此外，设想到比本文所述的那些控制器更多或更少的控制器，并且这些控制器中的一个或多个可通信地协作以完成某些任务。这些控制器中的任一个和全部或其组合可简称为“控制器”。

根据一些示例，提供了以下车辆控制装置，其允许向发动机施加大负扭矩负载以影响排气声音，同时仍保持变矩器泵轮扭矩低于扭矩阈值以增强驾驶平稳感觉。减速期间所允许的发动机处的增大的负扭矩增大排气声音。同时，传动系中的负扭矩峰值可与在泵轮处输入到变矩器的扭矩隔离。因此，可在产生猛烈的排气声音输出的同时产生平稳的扭矩变化。

参考图2，流程图200描绘了用于产生期望排气声音的算法。在步骤202处，所述算法包括：检测车辆是否处于运动模式。以此方式，驾驶员可选择是否给予更猛烈的排气声音。如果在步骤202处运动模式已被选择，则所述算法包括：监测沿传动系的若干位置处的扭矩。在步骤204处，所述算法包括：检测发动机扭矩。在步骤206处，监测变速器输入扭矩。

在减速期间，如果负发动机扭矩的量值超过预定阈值，则所述算法包括：从isg施加正马达扭矩以平衡向下游递送到变速器的总扭矩。尽管参考流程图200通过示例描述了负发动机扭矩，但可预想到：可监测多种不同的排气增强标准以作为结合电动马达的补充正扭矩输出产生增大量值的负发动机扭矩输出的标准。根据一些示例，排气增强标准可以是负发动机扭矩的量值超过发动机扭矩阈值、推进系统处于运动模式时加速踏板松开度超过松开度阈值和/或推进系统处于运动模式时的自动变速器齿轮比降档。

如果在步骤208处负发动机扭矩超过发动机扭矩阈值，则所述算法包括：在步骤210处激活isg以将正扭矩施加到发动机的曲轴来平衡向下游递送到变矩器的扭矩。以此方式，可在发动机处维持大负扭矩负载以产生指示发动机制动的运动排气汩汩声，而不在变矩器涡轮处引起负扭矩峰值。

如果在步骤208处负发动机扭矩未超过发动机扭矩阈值，则所述算法包括：直接评估变速器输入扭矩。如果在步骤212处变速器的负扭矩输入超过变速器扭矩阈值，则所述算法将类似地在步骤210处激活isg以管理在减速期间传递到变矩器的扭矩。如果在步骤212处负发动机扭矩未超过阈值，则不关于施加正isg扭矩以实现猛烈的排气声音采取特殊措施。

参考图3，曲线图300描绘了处于运动模式操作时和处于非运动模式操作时的变速器齿轮比降档期间的示例性推进系统响应。横轴302表示时间，并且纵轴304表示以n-m为单位的输出扭矩。曲线306表示处于非运动模式时的发动机扭矩输出。曲线308表示处于非运动模式(例如诸如经济模式，其中在减速时，电动马达可参与再生制动以恢复能量)时的电动马达输出。在曲线图300的示例中，在时间t1处发生换挡事件，并且t1与t3之间可表示换挡事件的扭矩阶段，在此期间，释放变速器的待分离离合器，并且接合变速器的待接合离合器。

在时间t3处，离合器之间的转变完成，并且在t3与t4之间在惯性阶段期间，变速器齿轮比改变。在接近惯性阶段开始时，已经在变速器中物理地进行档位变化，但是齿轮比的变化尚未对发动机产生全面影响，因为待接合离合器中仍存在滑差。因此，发动机转速可能仍然更接近于对应于曲线306所描绘的扭矩下降的待分离齿轮转速。在时间t4处，档位变换和对发动机的对应影响完成，并且发动机扭矩输出恢复到期望扭矩输出值。应理解，根据一些示例，诸如常规模式和经济模式，电动马达可施加恒定的负扭矩，如曲线308所描绘。为了在档位变换期间维持平稳的扭矩转变，可实施控制措施以施加发动机扭矩下限阈值τ1。

如上面所讨论，根据本发明的推进系统可操作以响应于检测到排气增强标准(诸如例如，超过发动机扭矩下限阈值τ1的负发动机扭矩、处于运动模式时的猛烈的加速踏板松开度和/或处于运动模式时的变速器降档事件)而增大可听排气系统声音。

继续参考曲线图300，曲线310对应于处于运动模式时的示例性发动机扭矩输出，并且曲线312对应于处于运动模式时的电动马达输出。在时间t2处，响应于在处于运动模式时检测到变速器齿轮比降档，推进系统可允许负发动机扭矩的量值超过常规发动机扭矩下限阈值τ1。在曲线图300的示例中，曲线310所表示的发动机扭矩减小到负输出扭矩τ2。增大的负输出对应于趋向于引起性能车辆声音的修改的可听排气输出。

为了在存在大负发动机输出扭矩的情况下维持平稳转变，推进系统调制电动马达输出以增大正扭矩。以此方式，管理递送到变速器输入端的扭矩以保持类似于自动变速箱的常规操作，同时在减速期间产生期望的性能车辆排气可听输出。

本文所公开的过程、方法或算法能够可递送到处理装置、控制器或计算机/由其实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以许多形式存储作为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述形式包括但不限于持久地存储在诸如rom装置的不可写存储介质上的信息，以及可改动地存储在诸如软盘、磁带、cd、ram装置以及其他磁性和光学介质的可写存储介质上的信息。所述过程、方法或算法也可在软件可执行对象中实现。替代地，所述过程、方法或算法可整体地或部分地使用合适的硬件部件来体现，诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或者其他硬件部件或装置，或者硬件、软件和固件部件的组合。

尽管上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的用词是描述用词而非限制用词，并且应理解，可在不背离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所描述，可以组合各个实施例的特征以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域普通技术人员认识到，可折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。为此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式理想的实施例也在本公开的范围内，并且对于特定应用而言可能是所期望的。

根据本发明，一种用于产生性能排气声音的车辆推进系统包括：发动机，所述发动机被布置为将第一扭矩输出到自动变速器；电动马达，所述电动马达被布置为将第二扭矩输出到所述发动机的传动轴；以及控制器，所述控制器被编程为：响应于在减速期间检测到排气增强标准而致使所述发动机增大负第一扭矩的量值并致使所述电动马达输出正第二扭矩。

根据一个实施例，所述排气增强标准是负第一扭矩的量值超过发动机扭矩阈值。

根据一个实施例，所述发动机扭矩阈值是基于所述自动变速器的变矩器的输入扭矩。

根据一个实施例，所述排气增强标准是所述推进系统处于运动模式时加速踏板松开度超过松开度阈值。

根据一个实施例，所述排气增强标准是所述推进模式处于运动模式时的自动变速器齿轮比降档。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于变矩器，所述变矩器将所述变速器流体联接到所述发动机的所述传动轴，其中所述第二扭矩致使所述变矩器的输入扭矩小于变速器输入扭矩阈值。

根据一个实施例，所述电动马达通过皮带连接和飞轮齿轮连接中的至少一者联接到所述发动机的所述传动轴。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于排气系统，所述排气系统用于从所述发动机输出燃烧副产物，其中所述排气增强标准致使在减速期间可听排气系统声音增大。

根据本发明，一种车辆推进系统包括：发动机，所述发动机被布置为将第一扭矩输出到传动轴；电动马达，所述电动马达被布置为将第二扭矩输出到所述传动轴；自动变速器，所述自动变速器被布置为从所述传动轴接收输入扭矩；排气系统，所述排气系统用于从所述发动机输出燃烧副产物；以及控制器，所述控制器被编程为：在减速期间致使所述发动机施加负第一扭矩以增大可听排气系统声音，并激活所述电动马达以输出正第二扭矩来防止在减速期间所述自动变速器的所述输入扭矩超过变速器扭矩阈值。

根据一个实施例，所述控制器进一步被编程为：响应于负第一扭矩超过发动机扭矩阈值而激活所述电动马达。

根据一个实施例，所述控制器进一步被编程为：响应于在处于运动模式时检测到变速器齿轮比降档和大于松开度阈值的加速踏板松开度中的至少一者而激活所述电动马达。

根据一个实施例，所述电动马达通过皮带连接和飞轮齿轮连接中的至少一者联接到所述发动机的所述传动轴。

根据一个实施例，所述变速器包括变矩器以将所述传动轴流体联接到所述变速器，并且所述自动变速器的所述输入扭矩在所述变矩器处被接收。

根据一个实施例，所述控制器进一步被编程为：响应于所述负第一扭矩的量值减小到小于发动机扭矩阈值而去激活所述电动马达。

根据本发明，一种用于控制混合动力车辆排气声音的方法包括：在减速期间在传动轴上输出负发动机扭矩以对抗车辆运动；以及响应于所述负发动机扭矩超过发动机扭矩阈值，激活电动马达以将正扭矩施加到所述传动轴，使得在减速期间变矩器的输入扭矩不超过变速器输入扭矩阈值。

根据一个实施例，所述电动马达的所述正扭矩通过飞轮齿轮连接施加到所述发动机的所述传动轴。

根据一个实施例，所述电动马达的所述正扭矩通过皮带连接施加到所述发动机的所述传动轴。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于响应于所述负发动机扭矩的量值减小到小于发动机扭矩阈值而去激活所述电动马达。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于响应于在处于运动模式时检测到变速器齿轮比降档和大于松开度阈值的加速踏板松开度中的至少一者而激活所述电动马达。