机动车辆的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种机动车辆，该机动车辆包括：引擎；电机，与引擎机械结合；至少一个控制器，被构造成基于供给电机或者来自电机的电流以及引擎的至少一个操作参数来控制用于引擎的燃料的量，所述电流指示由引擎输出的被测量的扭矩，所述至少一个操作参数指示由引擎输出的期望的扭矩。
【专利说明】机动车辆
[0001]本申请是申请日为2010年04月09日、申请号为201010164168.8、发明名称为“机动车辆”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种机动车辆。
【背景技术】
[0003]用于控制机动车辆的引擎的一些特定技术是公知的。作为示例，第7，182，065号美国专利公开了一种用于选择性地调节用于车辆中的引擎的燃料的量的方法。所述方法包括基于引擎的期望的输出将一定量的燃料提供给引擎。基于驾驶者输入来命令电机控制引擎速度。基于对电机的命令确定引擎的输出错误。当满足至少一种预定的情况(包括引擎的输出错误大于预定量)时，调节提供给引擎的燃料的量。
【发明内容】
[0004]一种用于操作车辆中的引擎的方法，该方法包括:测量供给或者来自与引擎机械结合的发电机的电流，并确定引擎的至少一个操作参数。所述电流指示由引擎输出的实际的扭矩。所述至少一个操作参数指示由引擎输出的期望的扭矩。所述方法还包括:基于所述电流和所述至少一个操作参数将一定量的燃料提供给引擎。
[0005]一种用于操作车辆中的引擎的方法，该方法包括:确定由引擎输出的被测量的扭矩；确定由引擎输出的期望的扭矩；以及基于被测量的扭矩和期望的扭矩的比率将一定量的燃料提供给引擎。
[0006]一种机动车辆包括引擎和与引擎机械结合的电机。所述车辆还包括至少一个控制器，该至少一个控制器被构造成基于供给电机或者来自电机的电流以及引擎的至少一个操作参数来控制用于引擎的燃料的量。
[0007]虽然示出并公开了根据本发明的示例性实施例，但是这种公开不应该被解释为限制本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可预见各种修改和替换的设计。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是机动车辆的实施例的一部分的示意性表示；
[0009]图2是用于图1的引擎的被指示的扭矩与空气/燃料比之间的关系的示例图。
【具体实施方式】
[0010]现在参照图1，实施例的机动车辆10包括引擎12和电机或者发电机14。引擎12和发电机14通过动力传输单元(在该实施例中为行星齿轮组16)连接。当然，其它类型的动力传输单元(包括其它齿轮组和变速装置)可用于将引擎12和发电机14连接起来。行星齿轮组包括环形齿轮18、齿轮架(carrier) 20、行星齿轮22和中心齿轮24。然而，在其它的实施例中，车辆10可包括具有几种合适的配置中的任何一种的动力系。例如，车辆10可专门由内燃机等提供动力。
[0011]发电机14可用作电动机，该电动机将扭矩输出给连接到中心齿轮24的轴26。类似地，引擎12可将扭矩输出给连接到齿轮架20的轴28。设置制动器30来使轴26停止旋转，从而将中心齿轮24适当地锁定。
[0012]环形齿轮18连接到轴34，该轴34通过第二齿轮组38连接到车辆驱动轮36。车辆10可包括第二电机或者电动机40，该电动机40用于将扭矩输出到轴42。然而，其它的车辆可具有不同的电机配置，例如，更多或者更少数量的电机。在图1的实施例中，电动机40和发电机14 二者可作为用于输出扭矩的电动机。可选地，电动机40和发电机14中的每个可作为发电机，以将电功率输出到高压总线44和能量储存装置或者电池46。
[0013]图1的电池46是高压电池，当发电机用作电动机时，该高压电池能够输出电功率以使得电动机40和发电机14运行。其它类型的能量储存装置和/或能量输出装置也可用于车辆10。例如，可使用电容器，该电容器与高压电池一样，既能够储存电能也能够输出电能。可选地，燃料电池可与电池和/或电容器结合使用，以为车辆10提供电功率。
[0014]电动机40、发电机14、行星齿轮组16和第二齿轮组38的一部分总体上可称为驱动桥(transaxle) 48。控制器或者驱动桥控制模块(TCM) 50控制驱动桥48的组件，例如，发电机14和电动机40。除TCM 50之外，车辆10还可包括第二控制器，在图1的实施例中，第二控制器是车辆系统控制器和动力系控制模块(VSC/PCM)51的结合。VSC/PCM 51与TCM50和引擎12通信，并通过控制器局域网络(CAN) 52与电池46和驱动桥48通信。虽然VSC/PCM 51被示出为单个的集成控制器，但是VSC和PCM可被包含在分开的控制器中。此外，其它控制器(例如TCM 50)可被集成到VSC/PCM 51中，使得图1中示出的每个控制器的功能通过单个硬件装置来执行。
[0015]通过VSC/PCM 51控制的各种装置可包括它们自身的控制器。例如，引擎控制单元(ECT)可与VSC/PCM 51通信，并可对引擎12执行控制功能。该E⑶可确定实现命令的或者期望的目标扭矩所需要的引擎气流、火花提前(spark advance)和期望的空气/燃料比。普通技术人员熟知的是，可通过各种动力系系统需求(可包括冷启动、冷启动排放(coldstart emiss1n)、热引擎操作等)确定期望的空气/燃料比。然而，在冷引擎操作期间，可基于燃料挥发性改变实际的空气/燃料比。
[0016]电池46可具有电池控制模块(BCM)，BCM将信号发送到VSC/PCM 51和电池46，并从VSC/PCM 51和电池46接收信号。驱动桥48还可包括被配置成控制驱动桥48中的特定组件(例如发电机14和/或电动机40)的一个或者更多控制器。这样的控制器可通过CAN52 与 TCM 50 和 VSC/PCM 51 二者通信。
[0017]如上所述，发电机14被配置成控制引擎12的速度，即，引擎12在速度控制模式下运行。当引擎12运行时，引擎12的速度可被一个或者多个速度传感器(未示出)监视，使得发电机14可通过行星齿轮组16提供正的扭矩或者负的扭矩，以保持引擎12的速度基本上不变。发电机14和引擎12之间的关系提供用于调节用于引擎12的燃料的量的机制。
[0018]随着车辆10运行，可例如通过VSC/PCM 51 (或者任何其它合适的控制器)接收多个输入(包括驾驶者输入)。作为示例，可按照公知的方式以及通过发送到VSC/PCM 51的信号监视加速器踏板位置和/或制动器踏板位置，以确定期望的车辆输出。作为另一示例，通过发电机14储存或者产生的能量可按照公知的方式(例如，通过电流传感器)以及通过发送到VSC/PCM 51的信号而被监视，以确定通过引擎12输出的被测量的制动扭矩。存储在VSC/PCM 51中的引擎制动扭矩与发电机电流之间的映射可例如按照这样的确定而被使用。可选地，与引擎12的曲轴相关的应变可按照公知的方式(例如应变仪)以及通过发送到VSC/PCM 51的信号而被监视，以确定引擎12输出的被测量的制动扭矩。存储在VSC/PCM 51中的引擎制动扭矩与曲轴应变的映射可例如按照这种确定被使用(这些映射可在实验室条件下和/或计算机模拟的情况下通过测试而产生)。当然，可使用任何合适的技术测量引擎12输出的制动扭矩。作为又一示例，用于引擎12的空气量(mass air)和燃料量(mass fuel)可按照公知的方式(例如通过传感器)以及通过发送到VSC/PCM 51的信号而被监视，以确定引擎12输出的期望的制动扭矩。
[0019]本领域技术人员熟知的是,用于引擎12的气流量(mass air flow)可使用气流传感器(未示出)直接测量，或者从其它传感器的测量计算出来，其它引擎操作参数，例如火花提前和命令的空气/燃料比对于VSC/PCM 51当然也是可用的，这是因为它们可被用于引擎12的基本控制。因此，VSC/PCM 51 (或任何其它合适的控制器)可基于例如气流量、火花提前和命令的空气/燃料比与引擎速度之间的映射，来确定引擎12输出的被指示的扭矩和期望的制动(该映射可例如通过测试和/或计算机模拟而被产生)。然而，可使用任何合适的引擎操作参数。
[0020]VSC/PCM 51可将期望的车辆输出分解为特定装置信号(device specificsignal)，该特定装置信号可被用于命令各种装置和/或与其它控制器通信。例如，基于期望的车辆输出扭矩，VSC/PCM 51可计算可被直接发送到引擎或者发送给中间控制器(例如E⑶(未示出))的期望的引擎扭矩。类似地，VSC/PCM 51至少部分地基于驾驶者输入可计算期望的引擎速度，并可针对该期望的引擎速度与TCM 50通信。接着，TCM 50可将命令提供给发电机14，以控制引擎12的速度。
[0021]现在参照图1和图2，本领域普通技术人员应该认识到，图2是在用于引擎12的给定的火花提前和空气量的情况下，引擎的被指示的扭矩(制动扭矩加上摩擦和泵送损失)与空气/燃料比之间的关系的图形。本领域公知的是，随着火花提前和/或气流量的改变，该曲线的形状可以改变。例如在实验室条件下，通过映射引擎12可产生这些曲线。与这些曲线相关的数据可被存储在VSC/PCM 51 (或者其它合适的控制器)中。
[0022]本领域公知的是，在图2中示出的曲线包括化学计算条件的右部的总体上线性的部分(稀燃)和化学计算条件的左部的非线性的部分(富燃)。在总体上线性的区域，被指示的扭矩和空气/燃料比彼此成比例。
[0023]如上所述，VSC/PCM 51 (或者其它合适的控制器)可确定引擎12输出的被测量的制动扭矩。考虑系统的摩擦和泵送损失，VSC/PCM 51还可确定引擎12输出的被测量的被指示的扭矩。在图2的示例中，引擎12输出的被测量的被指示的扭矩等于90 ft-lbs，其对应于引擎12内的17.0的空气/燃料比。还如上所述，用于引擎12的命令的空气/燃料比对于VSC/PCM 51是可用的。在图2的示例中，命令的空气/燃料比等于15.1，其对应于引擎12输出的期望的被指示的100 ft-lbs的扭矩(即，期望被引擎12输出的被指示的扭矩给出命令的空气/燃料比)。在引擎12的不同操作状态下，例如引擎启动，会导致实际的空气/燃料比和命令的空气/燃料比(被测量的被指示的输出扭矩和期望的被指示的输出扭矩)之间出现差别。当然，这会影响车辆10的排放性能(emiss1n performance)。
[0024]可通过操作稀燃的化学计算法(stoich1metry)实现最小的冷启动排放。然而，尤其，在冷引擎条件期间，过量的稀燃操作(例如，来自由于低挥发性导致的燃料暂停(hesitat1n fuel))会导致过量排放以及引擎不稳定的运转。因此，可存在稀燃的化学计算条件的窄的操作窗口，引擎12需要在该窄的窗口内操作，以最小化排放和不稳定的运转。
[0025]VSC/PCM 51 (或者其它合适的控制器)可基于上述分析改变提供给引擎12的燃料的量。在图2的示例中，被测量的被指示的扭矩(90ft-lbs)与期望的被指示的扭矩(10ft-1bs)的比率是0.9。这对应于比15.1的目标空气/燃料比少大约12%的空气/燃料比。例如，VSC/PCM 51可通过将用于引擎12的燃料的量增加大约12% (或者一些其它的合适的量，例如，少于12%的量)，从而将实际的空气/燃料比减少大约12% (增加被测量的被指示的扭矩)，以接近针对排放性能优化的命令的空气/燃料比(从而实际的空气/燃料比和命令的空气/燃料比之间的差可引起引擎排放的增加)。
[0026]在一些实施例中，在改变提供给引擎12的燃料的量之前，VSC/PCM 51可确定实际的空气/燃料比(被测量的被指示的扭矩)和命令的或者期望的空气/燃料比(期望的被指示的扭矩)之间的差是否大于阈值(例如，8%)。如果超过了阈值，则VSC/PCM 51可接着将用于引擎12的燃料的量增加(或者减少)一些的固定的量或者作为所述差的函数的变量。也可使用其它的控制情况。
[0027]虽然已示出和描述了本发明的实施例，但这些实施例不旨在示出和描述本发明的所有可能的形式。在描述中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
【权利要求】
1.一种用于操作车辆中的引擎的方法，所述方法包括: 确定由引擎输出的被测量的扭矩； 确定由引擎输出的期望的扭矩； 基于被测量的扭矩和期望的扭矩的比率将一定量的燃料提供给引擎。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定由引擎输出的被测量的扭矩包括测量供给或者来自与引擎机械结合的发电机的电流。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定由引擎输出的被测量的扭矩包括测量引擎的曲轴的应变。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定由引擎输出的被测量的扭矩包括确定引擎的至少一个操作参数。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个操作参数包括用于引擎的气流量。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个操作参数包括引擎的点火提前。
7.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个操作参数包括引擎内的被命令的空气/燃料比。
8.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括确定被测量的扭矩和期望的扭矩的比率是否超过预定阈值。
9.如权利要求8所述的方法，其中，如果被测量的扭矩和期望的扭矩的比率超过所述预定阈值，则将所述一定量的燃料提供给引擎。
【文档编号】F02D41/14GK104325891SQ201410601538
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2010年4月9日 优先权日:2009年4月9日
【发明者】道格拉斯·雷蒙德·马丁, 爱德华·巴迪洛 申请人:福特全球技术公司