专利名称：附属负荷的补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，其包括一先进的车辆系统控制器(advancedvehicle system controller(VSC))，该控制器在有或无实际发动机性能反馈的情况下计算满足驾驶员要求加上全部附属负荷所需的全部发动机动力要求，独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度，以满足全部动力要求。
背景技术：
在已有的、包括先进的车辆系统控制器(VSC)的内燃机中，VSC在有或无实际发动机性能反馈的情况下计算满足驾驶员要求加上全部附属负荷所需的全部发动机动力，独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度，以满足全部动力要求。通过调度最有效的发动机速度与负荷操作点，VSC可以试图使燃料经济性最大化。可以具有VSC的动力传动系统的例子包括无级变速传动(CVT)与动力分配混合动力的应用。
在已有的、包括这样的VSC的混合电动车辆中，在空调(A/C)压缩机离合器啮合时，发动机速度可以升高1,000rpm。在空调(A/C)压缩机离合器分离时，发动机速度降低1,000rpm。该发动机速度周期变化典型地发生于高海拔地区、发动机节气门大开(wide open throttle(WOT))的时候。如果混合电动车辆在低海拔地区时发动机节气门大开的话，发动机速度周期变化也会发生于低海拔地区。压缩机离合器的啮合与分离是由A/C系统中的低、高压切断开关驱动的。因此，A/C压缩机离合器的周期性变化是独立于气候控制板方式选择器开关与驾驶员的加速器踏板位置的。所以，这样的发动机速度状况可能对车辆的操作人员构成干扰与麻烦。
在已有的、包括这样的VSC的混合电动车辆中，发动机速度的上升是VSC对A/C压缩机离合器啮合所导致的可用发动机制动动力变化作出的响应所产生的结果。换句话说，VSC计算满足驾驶员要求加上全部附属负荷所需的全部发动机动力，独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度，以满足全部动力要求。A/C压缩机离合器增加了附属负荷，因此增加了全部动力要求。当发动机在节气门大开情况下运转时，为了维持驾驶员所要求的车轮动力输出与高压电池电荷平衡，VSC必须通过提高发动机速度对A/C系统消耗的动力进行补偿。
当发动机在节气门大开情况下运转时，必要时，VSC可以通过调节节气门位置，提高或降低制动发动机动力来响应A/C周期变化。这些节气门位置调节足以弥补A/C系统消耗的动力，VSC不需要提高发动机速度。但是，在较高海拔的地区，VSC经常在节气门大开(WOT)的情况下运转发动机，因此VSC通过提高发动机速度来响应A/C压缩机离合器的啮合。
一般说来，与驾驶员输入无关联的发动机制动动力的任何变化会使VSC的响应受发动机速度变化的干扰。
由于上述原因，需要有一种控制包括先进的车辆系统控制器的内燃机的方法以解决这类发动机速度上升的问题。
发明内容
根据本发明，在包括计算满足驾驶员要求加上全部附属负荷所需的全部发动机动力并且独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度的先进的VSC的内燃机中，降低驾驶员所要求的车轮动力(例如，通过降低驾驶员所要求的车轮扭矩)来补偿A/C压缩机所消耗的动力，使得VSC无需提高发动机速度来维持高压电池电荷平衡。应当知道，根据本发明降低驾驶员所要求的车轮动力可以用于补偿与驾驶员输入无关联的发动机制动动力的任何变化，这种变化通常会使VSC的响应受发动机速度变化的干扰。
这样的变化可以包括电负荷(例如A/C或其他电负荷)，因为为了维持电池电荷中性通常需要提高发动机速度来弥补电负荷。进一步地，应当知道本发明可以应用于任何先进的VSC；可以具有这类先进的VSC的动力传动系统的例子包括无级变速传动(CVT)与动力分配混合动力应用。
驾驶员所要求的车轮动力的降低最好只在发动机处于节气门大开，最小车辆速度与最大驾驶员所要求的动力阈值得到满足的情况下才被允许，且车轮动力的降低对驾驶员透明。应对这些条件适用磁滞以防止抖动。此外，车轮动力的降低最好通过软件过滤器平稳地施加与退出。
更详细地说，电节气门控制装置可以判断发动机是否处于节气门大开。具体地说，电节气门控制装置检查周围大气压力、节气门开口、空气流量传感器输出与发动机速度以推断增加的节气门开口是否会使发动机扭矩增加。如果不可能增加扭矩，则设定标志通知VSC发动机处于节气门大开。VSC应利用该标志作为降低驾驶员所要求的车轮动力的条件。此外，可以用其他确定节气门大开的方法，包括直接测量大气压与歧管压力。
在一优选实施例中，车轮动力调节量由校准表确定。在该A/C例子中，校准表将各发动机速度与冷冻液压力的压缩机动力使用情况列表。可以用附加表标出其他调节来防止不需要的发动机速度改变。
图1是动力分配动力传动系统的结构示意图；图2是框图形式的动力传动系统动力流方框示意图；图3a、3b与3c描述A/C状态、发动机速度以及驾驶员所要求的动力，表示响应因A/C压缩机离合器啮合造成的可用发动机制动动力降低而降低驾驶员所要求的动力；图4是描述发动机制动动力与发动机速度关系的图表，表示了A/C压缩机启动降低发动机制动动力的曲线；图5是表示实施控制逻辑降低驾驶员所要求的动力的框图。
具体实施例方式
图1中表示了一种混合电动车辆的动力传动。车辆系统控制器(VSC)10、电池与电池控制模块(BCM)12以及传动系统14，与马达-发动机子系统一起构成一控制局域网(CAN)。由VSC10控制的发动机16通过扭矩输入轴18将扭矩分配至传动系统14。
传动系统14包括行星齿轮单元20，其包括内内齿圈22、太阳轮24以及行星支架组件26。内内齿圈22将扭矩分配至含啮合齿轮元件28、30、32、34与36的步进齿轮。传动系统的扭矩输出轴38通过差速与轴机构42可驱动地连接于车辆牵引轮40齿轮30、32与34装在副轴上，齿轮32与马达驱动齿轮44啮合。电动马达46驱动驱动齿轮44，用作对副轴齿轮的扭矩输入。
电池通过电力通道48、54将电力输送至马达。发电机50以52所示的公知方式与电池以及马达电连接。
图1所示的动力分配动力传动系统可以所属技术领域的技术人员所知的各种不同方式运转。如图所示，驱动线有两个动力源。第一动力源为发动机与发电机子系统的结合，用行星齿轮单元20连接在一起。另一个动力源为包括马达46、发电机50以及电池12的电力驱动系统，其中电池12作为发电机50与马达46的能量储存介质。
一般说来，VSC10在有或无实际发动机性能反馈的情况下计算满足驾驶员要求加上全部附属负荷所需的全部发动机动力，独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度，以满足全部动力要求。这类方法典型地用于使燃料经济性最大化，可以用于具有包括CVT与其他混合应用的VSC的其他类型的动力传动系统。。
图1所示的动力分配动力传动框图中的各元件中间的动力流通渠道如图2所示。燃料在操作人员的控制下以采用发动机节气门的公知方式传送至发动机16。发动机16将动力传送至行星齿轮单元20。可用的发动机制动动力被例如A/C压缩机17之类的附属负荷所降低。动力从行星内齿圈传送至副轴齿轮30、32、34。从传动系统输出的动力驱动车轮。
发电机50用作马达时可以将动力传送至行星齿轮。用作发电机时，发电机50由行星齿轮驱动。类似地，马达46与副轴齿轮30、32、34之间的动力分配可以按任一方向分配。
如图1与2所示，发动机动力输出可以通过控制发电机50分配至两条途径。在运转中，系统确定驾驶员对扭矩的要求，在两个动力源之间实现最佳动力分配。
根据本发明，其可应用于任何先进的VSC，为了避免在A/C压缩机离合器啮合时，或在可用发动机制动动力的任何其他与驾驶员输入无关联的变化发生时，在节气门大开时发动机速度的提高，驾驶员所要求的车轮动力在某些例外情况下被降低。图3a、3b与3c表示了根据本发明的示例性系统动作。图3a中的60表示A/C压缩机离合器啮合，然后再分离。图3b中的62表示发动机速度保持不变，而图3c中的64表示车轮动力被降低。这样，因A/C压缩机消耗动力降低所要求的车轮动力使得全部动力要求没有增加，因此VSC无需提高发动机速度来维持高压电池电荷平衡。
车轮动力的降低应当只在发动机处于节气门大开，最小车辆速度与最大驾驶员所要求的动力阈值得到满足的情况下才被允许，且车轮速度的降低对驾驶员透明。进一步地，对这些条件适用磁滞以防止抖动。再进一步，车轮动力的降低应当通过软件过滤器平稳地施加与退出。
如图4所示，曲线70表示A/C压缩机离合器分离时可用制动发动机动力与发动机速度的关系。A/C压缩机离合器啮合时，可用制动动力曲线下移至72。在曲线70，发动机在A点运转。在曲线72，驾驶员所要求的车轮动力被降低，因此，发动机在B点运转，防止发动机速度发生变化。
如上所述，车轮动力的降低应当只在发动机处于节气门大开的情况下才被允许。发动机是否处于节气门大开(WOT)可以由电节气门控制装置中已有的逻辑进行判断，其检查周围大气压力、节气门开口、空气流量传感器输出与发动机速度以推断增加的节气门开口是否会使发动机扭矩增加。如果发动机不在WOT时运转，节气门可以再打开些以提供更多发动机扭矩而不降低驾驶员所要求的车轮动力。但是，如在WOT运转，则应当降低驾驶员所要求的车轮动力以响应可用的发动机制动动力的变化。
图5是表示本发明的流程框图。流程始于方框80。在决定方框82，确定A/C压缩机离合器是否啮合。如方框92所示，A/C压缩机离合器分离时无需进行调节。在决定方框84，不对驾驶员所要求的车轮动力进行调节，除非发动机处于节气门大开。决定方框86检查车辆速度超过编程的阈值，而方框88检查驾驶员是否要求全部动力传动装置的动力(驾驶员将加速踏板踩到底)。在全部条件都满足的情况下，在方框90降低车轮动力以避免发动机速度上升。
决定方框84、86与88的测试条件最好采用磁滞防止快速切换。同时，在方框90车轮动力的降低，应当通过软件过滤器进行，这样扭矩的降低不至于太突然。
对于最小车辆速度阈值，在较低的车辆速度时，运转压缩机所需的动力占驾驶员所要求的车轮动力的很大的百分比。这可能使得车轮动力的调节造成更大的干扰，导致驾驶性问题。
因此，在未达到最小车辆速度阈值时，不降低驾驶员所要求的车轮动力。此外，在驾驶员要求最大动力传动系统输出时，VSC无论如何不得降低车轮扭矩。
车轮动力调节量由校准表确定。在该A/C例子中，校准表将各发动机速度与冷冻液压力的压缩机动力使用情况列表。可以用附加表标出其他调节来防止不需要的发动机速度改变。独立于驾驶员的要求降低传送的车轮动力最好以对驾驶员透明的方式进行。在A/C压缩机的例子中，当运转A/C压缩机所需的动力占所产生的驱动车辆的动力很小的百分比(5％-10％)时，车轮动力的降低对驾驶性影响很小。在A/C的动力使用占驾驶员所要求的动力较大的百分比的其他应用时，用于调度车轮动力降低的表可以校准得较小以使得驾驶性问题最小化。本发明的这一方面能使驾驶性与噪声、振动及舒适性(NVH)问题之间得到统一。
虽然对实施本发明的最佳方式已经进行了详细说明，但是所属技术领域的技术人员会知道实施本发明的各种变更设计与实施方式，本发明的范围由权利要求确定。
权利要求
1.一种控制内燃机的方法，该内燃机包括一先进的车辆系统控制器，其计算满足驾驶员车轮动力要求加上任何附属负荷的全部动力要求，独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度，以满足全部动力要求，该方法包括检测满足与驾驶员输入无关联的、通常会使车辆系统控制器作出提高发动机速度的响应的、发动机制动动力要求的可用发动机制动动力的降低；以及降低驾驶员车轮动力要求以补偿可用发动机制动动力的降低，使得车辆系统控制器无需提高发动机速度来满足驾驶员的车轮动力要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是可用发动机制动动力的降低是由于附属负荷的启用而产生的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是附属负荷包括空调压缩机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是发动机包括动力分配混合动力传动系统。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是还包括确定节气门大开条件的存在；以及只在节气门大开条件存在以及检测出可用发动机制动动力降低时才降低驾驶员车轮动力要求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是确定节气门大开条件的存在包括确定再打开节气门是否增加可用发动机制动动力。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是还包括只在达到最小车辆速度阈值以及检测出可用发动机制动动力降低时才降低驾驶员车轮动力要求。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是还包括只在达到最大驾驶员要求动力阈值以及检测出可用发动机制动动力降低时才降低驾驶员车轮动力要求。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是还包括作为经过滤的驾驶员车轮动力要求降低实施驾驶员车轮动力要求降低以防止驾驶员车轮动力要求的突然变化。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征是降低量根据校准表确定。
11.一种内燃机，该内燃机包括一先进的车辆系统控制器，其计算满足驾驶员车轮动力要求加上任何附属负荷的全部动力要求，独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度，以满足全部动力要求，该车辆系统控制器被编程，以检测满足与驾驶员输入无关联的、通常会使车辆系统控制器作出提高发动机速度的响应的、发动机制动动力要求的可用发动机制动动力的降低；以及降低驾驶员车轮动力要求以补偿可用发动机制动动力的降低，使得车辆系统控制器无需提高发动机速度来满足驾驶员的车轮动力要求。
12.根据权利要求11所述的内燃机，其特征是可用发动机制动动力的降低是由于附属负荷的启用而产生的。
13.根据权利要求12所述的内燃机，其特征是附属负荷包括空调压缩机。
14.根据权利要求11所述的内燃机，其特征是内燃机包括动力分配混合动力传动系统。
15.根据权利要求11所述的内燃机，其特征是车辆系统控制器被编程，以确定节气门大开条件的存在；以及只在节气门大开条件存在以及检测出可用发动机制动动力降低时才降低驾驶员车轮动力要求。
16.根据权利要求15所述的内燃机，其特征是确定节气门大开条件的存在包括确定再打开节气门是否增加可用发动机制动动力。
17.根据权利要求11所述的内燃机，其特征是车辆系统控制器还被编程，以只在达到最小车辆速度阈值以及检测出可用发动机制动动力降低时才降低驾驶员车轮动力要求。
18.根据权利要求11所述的内燃机，其特征是车辆系统控制器还被编程，以只在达到最大驾驶员要求动力阈值以及检测出可用发动机制动动力降低时才降低驾驶员车轮动力要求。
19.根据权利要求11所述的发动机，其特征是车辆系统控制器还被编程，以作为经过滤的驾驶员车轮动力要求降低实施驾驶员车轮动力要求降低以防止驾驶员车轮动力要求的突然变化。
20.根据权利要求11所述的内燃机，其特征是降低量根据校准表确定。
全文摘要
内燃机包括一先进的车辆系统控制器(VSC)，其计算满足驾驶员车轮动力要求加上任何附属负荷的全部动力要求，独立地对发动机速度与负荷操作点进行调度，以满足全部动力要求。检测满足与驾驶员输入无关联的、通常会使车辆系统控制器作出提高发动机速度的响应的发动机制动动力要求的可用发动机制动动力的降低。降低驾驶员车轮动力要求以补偿可用发动机制动动力的降低，使得车辆系统控制器无需提高发动机速度来满足驾驶员的车轮动力要求。降低的量可以根据校准表确定，使得驾驶性与噪声、振动及舒适性之间得到统一。
文档编号F02N99/00GK101070789SQ20071009732
公开日2007年11月14日 申请日期2007年5月8日 优先权日2006年5月1日
发明者大久保俊辅, 法扎尔·赛义德 申请人:福特全球技术公司