Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству вывода мощности, транспортному средству, оборудованному устройством вывода мощности, и способу управления устройством вывода мощности.
Уровень техники
Одно из предлагаемых устройств вывода мощности, устанавливаемых на транспортное средство, имеет двигатель с клапанами для впрыска топлива в цилиндр, предназначенными для ввода топлива в цилиндры, и тороидальной трансмиссией с плавным изменением передач (см., например, публикацию выложенной заявки на патент Японии №2000-52817). Это устройство вывода мощности задает целевой крутящий момент двигателя и целевую скорость вращения входного вала трансмиссии, исходя из режима работы транспортного средства и целевого тягового усилия, которое меняется с изменением режима работы. Целевой крутящий момент двигателя и целевая скорость вращения входного вала трансмиссии меняются в соответствии с режимом сгорания, который отражает изменение соотношения воздуха и топлива в топливно-воздушной смеси, подаваемой в двигатель. Двигателем и трансмиссией с плавным изменением передач управляют, назначая тяговое усилие, определяемое целевым крутящим моментом двигателя и целевой скоростью вращения входного вала трансмиссии. Целью такого управления является работа двигателя в условиях оптимального расхода топлива.
Другое предлагаемое устройство вывода мощности имеет двигатель как с клапанами для впрыска топлива в цилиндр, предназначенными для ввода топлива в цилиндры, так и клапанами для впрыска топлива в канал, предназначенными для ввода топлива во впускной канал (см., например, публикацию выложенной заявки на патент Японии №2001-20837). Это предлагаемое устройство вывода мощности задает равной нулю долю ввода топлива через клапаны для впрыска топлива в канал в диапазоне неравномерной работы и увеличивает долю ввода топлива через клапаны для впрыска топлива в канал в диапазоне равномерной работы с увеличением скорости вращения двигателя и увеличением нагрузки на двигатель. Целью такого управления является улучшение характеристик сгорания в диапазоне неравномерной работы и обеспечения подходящих характеристик сгорания в диапазоне равномерной работы.
Краткое описание изобретения
В двигателе, имеющем как клапаны для впрыска топлива в цилиндр, так и клапаны для впрыска топлива в канал, соотношение ввода топлива через клапаны для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны для впрыска топлива в канал изменяется в соответствии со скоростью вращения двигателя и нагрузкой на двигатель. Предполагается, что изменение соотношения ввода топлива улучшает экономичность работы и характеристики двигателя. Однако простое изменение соотношения ввода топлива не обеспечивает достаточного влияния на экономичность и улучшение характеристик. Двигатель работает с высокой экономичностью в режиме работы, обеспечивающем высокую экономичность, который является одним из множества режимов работы, при которых выводится одинаковая мощность. Режим работы, обеспечивающий высокую экономичность, для двигателя, работающего с вводом топлива только через клапаны для впрыска топлива в цилиндр, часто отличается от режима работы, обеспечивающего высокую экономичность, для двигателя, работающего с вводом топлива только через клапаны для впрыска топлива в канал. При работе двигателя с изменением соотношения ввода топлива через клапаны для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны для впрыска топлива в канал экономичность работы двигателя зависит от режима работы. При работе двигателя изменяют режим работы, выбирая его из множества режимов работы с выводом одинаковой мощности. Например, при работе двигателя в некоторых условиях используют режим работы, обеспечивающий высокую экономичность, а в других условиях используют режим работы, обеспечивающий высокий крутящий момент, для создания более высокого крутящего момента. В таких случаях желательно определить оптимальный режим работы двигателя, учитывая изменения режима работы.
Таким образом, задачей устройства вывода мощности, соответствующего настоящему изобретению, транспортного средства, оборудованного устройством вывода мощности, и способа управления устройством вывода мощности является обеспечение эффективной работы двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапаны для впрыска топлива в цилиндр и клапаны для впрыска топлива в канал с установленным соотношением. Кроме того, задачей устройства вывода мощности, соответствующего настоящему изобретению, транспортного средства, оборудованного устройством вывода мощности, и способа управления устройством вывода мощности является обеспечение приемлемой работы двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапаны для впрыска топлива в цилиндр и клапаны для впрыска топлива в канал с установленным соотношением.
Для решения, по меньшей мере, части из указанных выше и других сопутствующих задач устройство вывода мощности, соответствующее настоящему изобретению, транспортное средство, оборудованное устройством вывода мощности, и способ управления устройством вывода мощности имеют характеристики, рассмотренные ниже.
Согласно настоящему изобретению создано устройство вывода мощности, которое выводит мощность на карданный вал. Устройство вывода мощности включает в себя двигатель внутреннего сгорания, который выводит мощность и имеет клапан для впрыска топлива в цилиндр, предназначенный для ввода топлива в цилиндр, и клапан для впрыска топлива в канал, предназначенный для ввода топлива во впускной канал; блок преобразования крутящего момента, который преобразует выводимую мощность двигателя внутреннего сгорания за счет преобразования крутящего момента и передает преобразованную мощность на карданный вал; модуль задания целевого тягового усилия, который задает целевое тяговое усилие, выводимое на карданный вал; модуль задания целевой мощности, который задает целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданного целевого тягового усилия; модуль задания целевого рабочего режима, который задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения, причем первое ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением, а второе ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения; и модуль управления, который управляет двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента, чтобы обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме с вводом топлива при установленном соотношении и обеспечить вывод целевого тягового усилия на карданный вал.
Устройство вывода мощности, соответствующее настоящему изобретению, задает целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из целевого тягового усилия, выводимого на карданный вал. После чего устройство вывода мощности задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения. При этом упомянутое первое ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением. Второе ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения. Затем устройство вывода мощности управляет двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента таким образом, чтобы двигатель внутреннего сгорания работал в целевом рабочем режиме при вводе топлива с установленным соотношением и обеспечивался вывод целевого тягового усилия на карданный вал. А именно, целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задается в соответствии с целевой мощностью, выводимой из двигателя внутреннего сгорания, установленным соотношением ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первым ограничением, наложенным на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при заранее определенном первом соотношении, и вторым ограничением, наложенным на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при заранее определенном втором соотношении. Управление двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента позволяет двигателю внутреннего сгорания работать в целевом рабочем режиме и обеспечивает вывод целевого тягового усилия на карданный вал. Двигатель внутреннего сгорания работает в целевом рабочем режиме, который задается в соответствии с установленным соотношением ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал. Эта схема обеспечивает экономичную и приемлемую работу двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с установленным соотношением.
В одном из предпочтительных вариантов устройства вывода мощности, соответствующего настоящему изобретению, модуль задания целевого рабочего режима задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания путем распределения первого рабочего режима и второго рабочего режима двигателя внутреннего сгорания с использованием коэффициентов, равных отношению установленного соотношения к заранее определенному первому соотношению и отношению установленного соотношения к заранее определенному второму соотношению, при этом первый рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задается, исходя из первого ограничения и целевой мощности, а второй рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задается, исходя из второго ограничения и целевой мощности. В этом варианте реализации настоящего изобретения первый рабочий режим и второй рабочий режим распределяются в соответствии с отношением установленного соотношения к заранее определенному первому соотношению и отношением установленного соотношения к заранее определенному второму соотношению. При такой схеме в качестве целевого рабочего режима задается оптимальный рабочий режим, выбранный из первого рабочего режима и второго рабочего режима, и двигатель внутреннего сгорания работает в целевом рабочем режиме. Это обеспечивает экономичную и приемлемую работу двигателя внутреннего сгорания.
В другом предпочтительном варианте устройства вывода мощности, соответствующего настоящему изобретению, каждое из первого и второго ограничений включает в себя множество условий, касающихся множества параметров. Модуль задания целевого рабочего режима задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из определенного условия, включенного в первое ограничение, и соответствующего условия, включенного во второе ограничение с учетом выбранного параметра из упомянутого множества параметров. Когда двигатель внутреннего сгорания приводится в действие с множеством условий, схема этого варианта реализации настоящего изобретения обеспечивает приемлемую работу двигателя внутреннего сгорания с условиями по выбранному параметру. Упомянутое множество условий может включать в себя условие экономичной работы для экономичной работы двигателя внутреннего сгорания и/или условие вывода высокого крутящего момента для вывода высокого крутящего момента двигателем внутреннего сгорания.
В следующем предпочтительном варианте устройства вывода мощности, соответствующего настоящему изобретению, первое ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в цилиндр, а второе ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в канал. Таким образом, работой двигателя внутреннего сгорания можно управлять с использованием условия, наложенного на его работу с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в цилиндр, и с использованием условия, наложенного на его работу с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в канал.
В одном из предпочтительных вариантов устройства вывода мощности, соответствующего настоящему изобретению, блок преобразования крутящего момента представляет собой трансмиссию с плавным изменением передач, и модуль управления меняет изменяемое передаточное число блока преобразования крутящего момента для приведения в действие и вращение двигателя внутреннего сгорания со скоростью, установленной заданным целевым рабочим режимом.
В другом предпочтительном варианте устройства вывода мощности, соответствующего настоящему изобретению, блок преобразования крутящего момента включает в себя механизм получения/вывода электрической мощности - механической мощности, который соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания и с карданным валом и выводит, по меньшей мере, часть выводимой мощности двигателя внутреннего сгорания на карданный вал посредством получения и вывода электрической мощности и механической мощности; электродвигатель, который получает мощность от карданного вала и выводит мощность на карданный вал; и аккумулятор, который получает электрическую мощность от механизма получения/вывода электрической мощности - механической мощности и электродвигателя и передает электрическую мощность в механизм получения/вывода электрической мощности - механической мощности и электродвигатель. Модуль управления управляет двигателем внутреннего сгорания, механизмом получения/вывода электрической мощности - механической мощности и электродвигателем для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме и вывода тягового усилия, эквивалентного целевому тяговому усилию, на карданный вал. Механизм получения/вывода электрической мощности - механической мощности может включать в себя: модуль получения/вывода мощности трехвального типа, то есть связанный с тремя валами: выходным валом двигателя внутреннего сгорания, карданным валом и валом приведения во вращение, и получает мощность от одного из трех валов на основе мощностей, выведенных двумя другими из этих валов, и выводит мощность на один из трех валов на основе мощностей, полученных от двух других из этих валов; и генератор, который получает мощность от вала приведения во вращение и выводит мощность на вал приведения во вращения.
Согласно настоящему изобретению также создано транспортное средство, оборудованное устройством вывода мощности, имеющим одну из указанных выше конструкций. Транспортное средство оборудовано устройством вывода мощности, предназначенным для вывода мощности на карданный вал, и имеет мост, связанный с карданным валом. Устройство вывода мощности включает в себя: двигатель внутреннего сгорания, который выводит мощность и имеет клапан для впрыска топлива в цилиндр, предназначенный для ввода топлива в цилиндр, и клапан для впрыска топлива в канал, предназначенный для ввода топлива во впускной канал; блок преобразования крутящего момента, который преобразует выводимую мощность двигателя внутреннего сгорания за счет преобразования крутящего момента и передает преобразованную мощность на карданный вал; модуль задания целевого тягового усилия, который задает целевое тяговое усилие, выводимое на карданный вал; модуль задания целевой мощности, который задает целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданного целевого тягового усилия; модуль задания целевого рабочего режима, который задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения, при этом первое ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением, а второе ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения; и модуль управления, который управляет двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента, чтобы обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме с вводом топлива при установленном соотношении и обеспечить вывод целевого тягового усилия на карданный вал.
Транспортное средство, соответствующее настоящему изобретению, оборудовано устройством вывода мощности, имеющим любую из описанных выше конструкций, и соответственно обладает теми же характеристиками, что и устройство вывода мощности, соответствующее настоящему изобретению. Например, оно обеспечивает экономичную и приемлемую работу двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и через клапан для впрыска топлива в канал с установленным соотношением.
Согласно настоящему изобретению также создан способ управления устройством вывода мощности. Устройство вывода мощности включает в себя двигатель внутреннего сгорания, который выводит мощность и имеет клапан для впрыска топлива в цилиндр, предназначенный для ввода топлива в цилиндр, и клапан для впрыска топлива в канал, предназначенный для ввода топлива во впускной канал; и блок преобразования крутящего момента, который преобразует выводимую мощность двигателя внутреннего сгорания за счет преобразования крутящего момента и передает преобразованную мощность на карданный вал. Согласно способу: (а) задают целевое тяговое усилие, выводимое на карданный вал, и задают целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданного целевого тягового усилия; (b) задают целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения, при этом первое ограничение накладывают на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением, а второе ограничение накладывают на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения; и (с) управляют двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента, чтобы обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме с вводом топлива при установленном соотношении и обеспечить вывод целевого тягового усилия на карданный вал.
При использовании способа управления устройством вывода мощности, соответствующим настоящему изобретению, задают целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из целевого тягового усилия, выводимого на карданный вал. После чего устройство вывода мощности задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения. При этом первое ограничение накладывают на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением. Второе ограничение накладывают на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения. Затем устройство вывода мощности управляет двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента таким образом, чтобы двигатель внутреннего сгорания работал в целевом рабочем режиме при вводе топлива с установленным соотношением и обеспечивался вывод целевого тягового усилия на карданный вал. А именно, целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задают в соответствии с целевой мощностью, выводимой из двигателя внутреннего сгорания, установленным соотношением ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первым ограничением, наложенным на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при заранее определенном первом соотношении, и вторым ограничением, наложенным на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при заранее определенном втором соотношении. Управление двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента позволяет двигателю внутреннего сгорания работать в целевом рабочем режиме и обеспечивает вывод целевого тягового усилия на карданный вал. Двигатель внутреннего сгорания работает в целевом рабочем режиме, который задают в соответствии с установленным соотношением ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал. Эта схема обеспечивает экономичную и приемлемую работу двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с установленным соотношением.
В одном из предпочтительных вариантов способа управления устройством вывода мощности, соответствующим настоящему изобретению, на этапе (b) задают целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания путем распределения первого рабочего режима и второго рабочего режима двигателя внутреннего сгорания с использованием коэффициентов, равных отношению установленного соотношения к заранее определенному первому соотношению и отношению установленного соотношения к заранее определенному второму соотношению, при этом первый рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задают, исходя из первого ограничения и целевой мощности, а упомянутый второй рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задают, исходя из второго ограничения и целевой мощности. В этом варианте реализации настоящего изобретения первый рабочий режим и второй рабочий режим суммируются в соответствии с отношением установленного соотношения к заранее определенному первому соотношению и отношением установленного соотношения к заранее определенному второму соотношению. При такой схеме в качестве целевого рабочего режима задают оптимальный рабочий режим, выбранный из первого рабочего режима и второго рабочего режима, и двигатель внутреннего сгорания работает в целевом рабочем режиме. Это обеспечивает экономичную и приемлемую работу двигателя внутреннего сгорания.
В другом предпочтительном варианте способа управления устройством вывода мощности, соответствующим настоящему изобретению, каждое из первого и второго ограничений включает множество условий, касающихся множества параметров. На этапе (b) задают целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из определенного условия, включенного в первое ограничение, и соответствующего условия, включенного во второе ограничение с учетом выбранного параметра из упомянутого множества параметров. Когда двигатель внутреннего сгорания приводится в действие с множеством условий, схема этого варианта реализации настоящего изобретения обеспечивает приемлемую работу двигателя внутреннего сгорания с условиями по выбранному параметру.
В следующем предпочтительном варианте способа управления устройством вывода мощности, соответствующим настоящему изобретению, первое ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в цилиндр, а второе ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в канал. Таким образом, работой двигателя внутреннего сгорания можно управлять с использованием условия, наложенного на его работу с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в цилиндр, и с использованием условия, наложенного на его работу с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в канал.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - структурная схема гибридного транспортного средства, оборудованного устройством вывода мощности, согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
Фиг.2 - схематичная конструкция двигателя, установленного на гибридном транспортном средстве, соответствующем варианту реализации настоящего изобретения;
Фиг.3 - иллюстрация подпрограммы управления работой гибридного блока электронного управления, входящего в состав гибридного транспортного средства, соответствующего варианту реализации настоящего изобретения;
Фиг.4 - один из примеров закономерности определения требуемого крутящего момента;
Фиг.5 - график работы с приоритетом расхода топлива и график работы с высоким крутящим моментом при вводе топлива в цилиндр для определения скорости вращения Ni и крутящего момента Ti при вводе топлива в цилиндр;
Фиг.6 - график работы с приоритетом расхода топлива и график работы с высоким крутящим моментом при вводе топлива в канал для определения скорости вращения Np и крутящего момента Tp при вводе топлива в канал;
Фиг.7 - схема корректировки, иллюстрирующая динамику соотношения крутящий момент - скорость вращения для соответствующих вращающихся элементов объединенного механизма распределения мощности, входящего в состав гибридного транспортного средства, соответствующего варианту реализации настоящего изобретения;
Фиг.8 - структурная схема другого гибридного транспортного средства в одной из модификаций;
Фиг.9 - структурная схема еще одного гибридного транспортного средства в другой модификации;
Фиг.10 - структурная схема механического транспортного средства, оборудованного устройством вывода мощности, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения;
Фиг.11 - блок-схема подпрограммы управления работой, выполняемая блоком электронного управления, входящим в состав механического транспортного средства, соответствующего второму варианту реализации настоящего изобретения.
Наилучшие варианты реализации изобретения
Ниже, со ссылкой на сопровождающие чертежи в качестве предпочтительного варианта описан один из путей реализации настоящего изобретения. На Фиг.1 изображена структурная схема гибридного транспортного средства 20, оборудованного устройством вывода мощности, в одном из вариантов реализации настоящего изобретения. Как показано, гибридное транспортное средство 20, соответствующее этому варианту, включает в себя двигатель 22 и объединенный механизм 30 распределения мощности трехвального типа, который содержит солнечное зубчатое колесо 31, кольцевое зубчатое колесо 32 и водило 34, соединенное с несколькими шестернями 33. Водило 34 объединенного механизма 30 распределения мощности связано с коленчатым валом 26 или выходным валом двигателя 22 через демпфер 28. Вал 32а кольцевого зубчатого колеса 32 связан с ведущими колесами 39а, 39b через зубчатую передачу 37 и дифференциал 38. Кроме того, гибридное транспортное средство 20, соответствующее этому варианту, включает в себя электродвигатель MG1, который связан с солнечным зубчатым колесом 31 объединенного механизма 30 распределения мощности и способен вырабатывать мощность, электродвигатель MG2, который связан с кольцевым зубчатым колесом 32 объединенного механизма 30 распределения мощности через вал 32а кольцевого зубчатого колеса 32 и редуктор 35, и гибридный блок 70 электронного управления, который управляет работой устройства вывода мощности в целом.
Как показано на Фиг.2, по конструкции двигатель 22 представляет собой двигатель внутреннего сгорания, имеющий множество клапанов 125 для впрыска топлива в цилиндр (125а-125d на Фиг.1) для непосредственного ввода углеводородного топлива, такого как бензин или светлый нефтепродукт, в цилиндры и множество клапанов 126 для впрыска топлива в канал (126а-126d на Фиг.1) для ввода топлива во впускной канал. Двигатель 22, имеющий две группы клапанов 125 и 126 впрыска топлива, работает в одном из следующих режимов: в режиме ввода в канал, режиме ввода в цилиндр и режиме совместного ввода. В режиме ввода в канал воздух, очищенный воздушным фильтром 122 и поступающий через дроссельную заслонку 124, смешивается с распыленным топливом, введенным через клапаны 126 для впрыска топлива в канал, для получения воздушно-топливной смеси. Воздушно-топливная смесь вводится в камеру сгорания каждого цилиндра через впускной клапан 128 и поджигается искрой от свечи 130 зажигания для мгновенного воспламенения. Возвратно-поступательное перемещение поршня 132 в каждом цилиндре, вызванное энергией сгорания, преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 26. В режиме ввода в цилиндр, в то время как воздух, очищенный воздушным фильтром 122 и поступающий через дроссельную заслонку 124, вводится в камеру сгорания каждого цилиндра через впускной клапан 128, топливо вводится в цилиндр через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр во время такта впуска или такта сжатия. Полученная в результате воздушно-топливная смесь поджигается искрой от свечи 130 зажигания для мгновенного воспламенения и сообщения вращательного движения коленчатому валу 26. В режиме совместного ввода воздух смешивается с топливом, введенным через клапан 126 для впрыска топлива в канал, и вводится как воздушно-топливная смесь в камеру сгорания, при этом воздух в камере сгорания смешивается с топливом, введенным через клапан 125 для впрыска топлива в цилиндр, в такте впуска или в такте сжатия. Сгорание полученной в результате воздушно-топливной смеси приводит к вращению коленчатого вала 26. Режим работы двигателя 22 выбирают из этих трех режимов в соответствии с реальными и требующимися условиями работы двигателя 22. Выхлоп из двигателя 22 проходит через каталитический нейтрализатор (трехкомпонентный катализатор) 134, который превращает токсичные компоненты выхлопа, а именно монооксид углерода (СО), углеводорода (НС) и оксиды азота (NOx), в безвредные компоненты и выбрасывается во внешнюю среду.
Как показано на Фиг.1, топливо из топливного бака 60 подается при помощи топливного насоса 62 в клапаны 126а-126d для впрыска топлива в канал. Топливо из топливного бака 60 под высоким давлением подается при помощи топливного насоса 62 и топливного насоса 64 высокого давления через подающий трубопровод 66 в клапаны 125а-125d для впрыска топлива в цилиндр. Электродвигатели 62а и 64а, являющиеся приводными средствами для топливного насоса 62 и топливного насоса 64 высокого давления, получают электроэнергию от аккумулятора 50 через преобразователь 90 постоянного тока. На выпускной стороне топливного насоса 64 высокого давления установлен обратный клапан (не показан) для предотвращения обратного протекания топлива и поддержания его давления в подающем трубопроводе 66 на постоянном уровне. Подающий трубопровод 66 соединен с перепускным трубопроводом 68, который возвращает топливо в режиме циркуляции в топливный бак 60 через перепускной клапан 67, чтобы предотвратить избыточное давление топлива. Давление топлива, поступающего в клапаны 125а-125d для впрыска топлива в цилиндр в состоянии, когда двигатель 22 остановлен, снижают до заранее установленного уровня, чтобы предотвратить утечку топлива из упомянутых клапанов 125а-125d.
Двигателем 22 управляет электронный блок 24 управления двигателем (далее называемый ЭБУ 24 двигателя). ЭБУ 24 двигателя принимает по своему входному каналу (не показан) разные сигналы от различных датчиков, которые измеряют и определяют параметры работы двигателя 22. Сигналы, вводимые в ЭБУ 24 двигателя, включают в себя положение кривошипа, поступающее от датчика 140 положения кривошипа и определяемое как угол поворота коленчатого вала 26, температуру охлаждающей воды, поступающую от датчика 142 температуры воды и измеряемую как температура охлаждающей воды в двигателе 22, положение кулачка, поступающее от датчика 144 положения кулачка и определяемое как угол поворота распределительного вала, используемого для открытия и закрытия впускного клапана 128 и выпускного клапана, предназначенных для впуска газа в камеру сгорания и выпуска газа из нее, положение дроссельной заслонки, поступающее от датчика 146 положения дроссельной заслонки и определяемое как степень открытия или положение дроссельной заслонки 124, величину входящего потока воздуха, поступающую от датчика 148 разряжения и измеряемую как нагрузка двигателя 22, и давление Pf топлива, поступающее от датчика 69 давления топлива, установленного в подающем трубопроводе 66, предназначенном для подачи топлива в клапаны 125а-125d для впрыска топлива в цилиндр. ЭБУ 24 двигателя выводит по своему выходному каналу (не показан) разные сигналы управления и приведения в действие для приведения в действие и управления двигателем 22. Сигналы, поступающие от ЭБУ 24 двигателя, включают сигналы приведения в действие клапанов 125а-125d для впрыска топлива в цилиндр и клапанов 126а-126d для впрыска топлива в канал, сигналы приведения в действие электродвигателя 136 дроссельной заслонки, предназначенного для регулирования положения дроссельной заслонки 124, сигналы управления катушкой 138 зажигания, объединенной со средством зажигания, сигналы управления механизмом 150 синхронизации работы клапанов для изменения времени открытия и закрытия впускного клапана 128 и сигналы приведения в действие электродвигателей 62а и 64а топливного насоса 62 и топливного насоса 64 высокого давления. ЭБУ 24 двигателя устанавливает связь с гибридным блоком 70 электронного управления для приведения в действие и управление двигателем 22 в ответ на сигналы управления, поступившие от упомянутого блока 70, и вывода данных, относящихся к параметрам работы двигателя 22, в гибридный блок 70 электронного управления в соответствии с необходимостью.
По конструкции электродвигатели MG1 и MG2 представляют собой известные синхронные двигатели-генераторы, которые могут использоваться и как генератор, и как электродвигатель. Электродвигатели MG1 и MG2 соединены с аккумулятором 50 линиями 54 сети электропитания и передают электроэнергию к аккумулятору 50 и от него через инверторы 41 и 42. Оба электродвигателя MG1 и MG2 приводятся в действие и управляются электронным блоком 40 управления электродвигателями (далее называемым ЭБУ 40 электродвигателей). ЭБУ 40 электродвигателей получает сигналы, необходимые для управления работой электродвигателей MG1 и MG2, например, сигналы, характеризующие угол поворота роторов в этих электродвигателях, от датчиков 43 и 44 определения угла поворота, и сигналы, характеризующие фазовые токи, которые необходимо подать в эти электродвигатели, от датчиков электрического тока (не показаны). ЭБУ 40 электродвигателей выводит сигналы управления переключением в инверторы 41 и 42. ЭБУ 40 электродвигателей устанавливает связь с гибридным блоком 70 электронного управления для приведения в действие и управление электродвигателями MG1 и MG2 в ответ на сигналы управления, поступившие от упомянутого блока 70, и вывода данных, относящихся к параметрам работы электродвигателей MG1 и MG2, в гибридный блок 70 электронного управления в соответствии с необходимостью.
Аккумулятором 50 управляет электронный блок 52 управления аккумулятором (далее называемый ЭБУ 52 аккумулятора). ЭБУ 52 аккумулятора получает разные сигналы, необходимые для управления аккумулятором 50, например, напряжение на клеммах, измеренное датчиком напряжения (не показан), установленным между клеммами аккумулятора 50, ток заряда/разряда, измеренный датчиком тока (не показан), установленным на линии 54 сети электропитания, соединенной с выходной клеммой аккумулятора 50, и температуру Tb аккумулятора, измеренную датчиком 51 температуры, соединенным с аккумулятором 50. ЭБУ 52 аккумулятора выводит данные, относящиеся к состоянию аккумулятора 50, в гибридный блок 70 электронного управления по каналу связи в соответствии с необходимостью. ЭБУ 52 аккумулятора вычисляет уровень заряда (SOC) аккумулятора 50, исходя из накопленного тока заряда/разряда, измеренного датчиком тока, для управления аккумулятором 50.
По конструкции гибридный электронный блок 70 управления представляет собой микропроцессор, включающий в себя ЦП 72 (Центральный процессор), ПЗУ 74 (Постоянное запоминающее устройство), которое хранит программы обработки, ОЗУ 76 (Оперативное запоминающее устройство), которое временно хранит данные, и не показанные канал ввода/вывода и канал связи. Гибридный электронный блок 70 управления принимает различные данные, вводимые через канал ввода: сигнал зажигания от замка 80 зажигания, положение SP переключения передач от датчика 82 положения переключения передач, который определяет текущее положение рычага 81 переключения передач, степень открытия Асс акселератора от датчика 84 положения педали акселератора, который измеряет степень нажатия на педаль 83 акселератора, положение ВР педали тормоза от датчика 86 положения педали тормоза, который измеряет степень нажатия на педаль 85 тормоза, и скорость V транспортного средства от датчика 88 скорости транспортного средства. Гибридный электронный блок 70 управления обменивается информацией с ЭБУ 24 двигателя, ЭБУ 40 электродвигателей и ЭБУ 52 аккумулятора через канал связи для передачи различных сигналов управления и данных в упомянутые ЭБУ и приема сигналов управления и данных от них, как указано выше.
Гибридное транспортное средство 20, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, с такой конструкцией вычисляет требуемый крутящий момент Tr*, который должен быть выведен на вал 32а кольцевого зубчатого колеса, работающий в качестве приводного вала, исходя из определенных значений скорости V транспортного средства, и степень открытия Асс акселератора, которая соответствует степени нажатия водителем на педаль 83 акселератора. В процессе работы двигателем 22 и электродвигателями MG1 и MG2 управляют таким образом, чтобы выводить требуемый уровень мощности, соответствующий вычисленному требуемому крутящему моменту Tr*, на вал 32а кольцевого зубчатого колеса. Управление работой двигателя 22 и электродвигателями MG1 и MG2 выборочно осуществляют в одном из следующих режимов: режиме преобразования крутящего момента, режиме учета заряда/разряда и режиме использования электродвигателя. В режиме преобразования крутящего момента работой двигателя 22 управляют таким образом, чтобы выводить количество мощности, соответствующее требуемому уровню, при этом электродвигателями MG1 и MG2 управляют таким образом, чтобы вся мощность, выводимая двигателем 22, использовалась для преобразования крутящего момента с помощью объединенного механизма 30 распределения мощности и электродвигателей MG1 и MG2 и выводилась на вал 32а кольцевого зубчатого колеса. В режиме учета заряда/разряда работой двигателя 22 управляют таким образом, чтобы выводить количество мощности, соответствующее сумме требуемого уровня мощности и количества электроэнергии, расходуемой при заряде аккумулятора 50 или поступающей при разряде аккумулятора 50, при этом электродвигателями MG1 и MG2 управляют таким образом, чтобы вся или часть мощности, выводимой двигателем 22, использовалась для преобразования крутящего момента с помощью объединенного механизма 30 распределения мощности и электродвигателей MG1 и MG2 и выводилась на вал 32а кольцевого зубчатого колеса одновременно с зарядом или разрядом аккумулятора 50. В режиме использования электродвигателя двигатель 22 останавливают и управляют электродвигателем MG2 таким образом, чтобы на вал 32а кольцевого зубчатого колеса выводилось количество мощности, соответствующее требуемому уровню. Режим преобразования крутящего момента эквивалентен режиму с учетом заряда/разряда при условии, что электроэнергия при заряде/разряде аккумулятора 50 равна нулю. Соответственно нет необходимости различать эти режимы. Следовательно, гибридное транспортное средство 20, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, работает с выбором режима из режима с использованием электродвигателя и режима с учетом заряда/разряда.
Ниже описана работа гибридного транспортного средства 20, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения, которое имеет рассмотренную выше конструкцию. Фиг.3 представляет собой блок-схему подпрограммы управления работой, выполняемой гибридным электронным блоком 70 управления, входящим в состав данного транспортного средства. Эту подпрограмму управления работой выполняют неоднократно через заранее установленные интервалы времени, например, с периодом в несколько миллисекунд.
В подпрограмме управления работой, показанной на Фиг.3, ЦП 72 гибридного электронного блока 70 управления сначала получает различные данные, необходимые для управления, а именно степень Асс открытия акселератора от датчика 84 положения педали акселератора, скорость V транспортного средства от датчика 88 скорости транспортного средства, скорости Nm1 и Nm2 вращения электродвигателей MG1 и MG2, состояние заряда (SOC) аккумулятора 50, входное предельное значение Win и выходное предельное значение Wout для аккумулятора 50, соотношение k ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны 126 для впрыска топлива в канал, а также запрос высокого крутящего момента при приоритете высокого крутящего момента по сравнению с расходом топлива (этап S100). Скорости Nm1 и Nm2 вращения электродвигателей MG1 и MG2 вычисляются на основе углов поворота соответствующих роторов в упомянутых электродвигателях, определенных датчиками 43 и 44 определения угла поворота, и поступают от ЭБУ 40 электродвигателей по каналу связи. Состояние заряда аккумулятора 50 вычисляется на основе накопленного тока заряда/разряда для этого аккумулятора, измеренного датчиком электрического тока (не показан), и принимается от ЭБУ 52 аккумулятора по каналу связи. Входное предельное значение Win и выходное предельное значение Wout для аккумулятора 50 задаются, исходя из температуры и состояния заряда этого аккумулятора, и принимаются от ЭБУ 52 аккумулятора по каналу связи. Соотношение k задается в соответствии с подпрограммой задания этого соотношения (не показана), исполняемой гибридным электронным блоком 70 управления. Запрос высокого крутящего момента вводится в соответствии со значением флага, который выборочно устанавливает либо приоритет расхода топлива, либо приоритет крутящего момента, исходя из степени и скорости отпускания водителем педали 83 акселератора.
После ввода данных ЦП 72 задает требуемый крутящий момент Tr*, который должен быть выведен на вал 32а кольцевого зубчатого колеса или карданный вал, соединенный с ведущими колесами 39а и 39b, и требуемую мощность Ре*, необходимую для гибридного транспортного средства в целом, исходя из введенных значений степени Асс открытия акселератора и скорости V транспортного средства (этап S110). Конкретно в этом варианте реализации настоящего изобретения при задании требуемого крутящего момента Tr* осуществляется предварительное сохранение в ПЗУ 74 изменений упомянутого крутящего момента в зависимости от степени Асс открытия акселератора и скорости V транспортного средства в виде закономерности определения требуемого крутящего момента и выполняется считывание значения требуемого крутящего момента Tr*, соответствующего данной степени Асс открытия акселератора и данной скорости V транспортного средства, из этой закономерности определения требуемого крутящего момента. Один из примеров закономерности определения требуемого крутящего момента показан на Фиг.4. Требуемая мощность Ре* транспортного средства вычисляется как сумма произведения требуемого крутящего момента Tr* на скорость Nr вращения вала 32а кольцевого зубчатого колеса, требуемой мощности Pb* при заряде/разряде, отдаваемой в аккумулятор 50 или поступающей от этого аккумулятора, и возможных потерь. Скорость Nr вращения вала 32а кольцевого зубчатого колеса получают путем деления скорости Nm2 вращения электродвигателя MG2 на передаточное число Gr редуктора 35 или путем умножения скорости V транспортного средства на заранее установленный коэффициент преобразования. Электрическая мощность Pb* заряда/разряда определяется, исходя из состояния заряда аккумулятора 50 и степени Асс открытия акселератора.
Затем ЦП 72 определяет наличие или отсутствие запроса высокого крутящего момента (этап S120). При отсутствии запроса высокого крутящего момента (этап S120: Нет) в качестве рабочих кривых, используемых как ограничения в режиме управления двигателем 22, задаются кривые работы с приоритетом расхода топлива (этап S130). С другой стороны, при наличии запроса высокого крутящего момента (этап S120: Да) в качестве рабочих кривых, используемых как ограничения при выводе высокого крутящего момента двигателем 22 при фиксированной скорости вращения задаются кривые работы с высоким крутящим моментом. На Фиг.5 показан один из примеров кривой работы с приоритетом расхода топлива и кривой работы с высоким крутящим моментом, используемых при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр. На Фиг.6 показан один из примеров кривой работы с приоритетом расхода топлива и кривой работы с высоким крутящим моментом, используемых при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Штрихпунктирной линией на Фиг.5 показана кривая работы с приоритетом расхода топлива, используемая при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Штрихпунктирной линией на Фиг.6 показана кривая работы с высоким крутящим моментом, используемая при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр. Как хорошо видно из Фиг.5 и 6 кривая работы с высоким крутящим моментом находится выше кривой работы с приоритетом расхода топлива. Впрыск в цилиндр обеспечивает более высокую скорость заполнения поступающим воздухом камеры сгорания по сравнению с впрыском в канал. Как кривая работы с приоритетом расхода топлива, так и кривая работы с высоким крутящим моментом, используемые при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр, находятся соответственно выше кривой работы с приоритетом расхода топлива и кривой работы с высоким крутящим моментом, используемых при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Задание кривых работы с приоритетом расхода топлива в качестве рабочих кривых на этапе S130 соответственно задает кривую работы с приоритетом расхода топлива для впрыска в цилиндр при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и кривую работы с приоритетом расхода топлива для впрыска в канал при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал в качестве рабочих кривых. Задание кривых работы с высоким крутящим моментом в качестве рабочих кривых на этапе S140 соответственно задает кривую работы с высоким крутящим моментом для впрыска в цилиндр при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и кривую работы с высоким крутящим моментом для впрыска в канал при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал в качестве рабочих кривых.
Затем ЦП 72 задает скорость Ni вращения и крутящий момент Ti для впрыска в цилиндр в качестве режима работы для вывода требуемой мощности Ре* транспортного средства в соответствии с рабочими кривыми, установленными для впрыска топлива в цилиндр (этап S150), и задает скорость Np вращения и крутящий момент Tp для впрыска в канал в качестве режима работы для вывода требуемой мощности Ре* транспортного средства в соответствии с рабочими кривыми, установленными для впрыска топлива в канал (этап S160). На Фиг.5 и Фиг.6 соответственно показан процесс задания скорости Ni вращения и крутящего момента Ti для впрыска в цилиндр и процесс задания скорости Np вращения и крутящего момента Tp для впрыска в канал, когда в качестве рабочих кривых для впрыска в цилиндр и впрыска в канал задаются кривые работы с приоритетом расхода топлива. Как показано на Фиг.5, скорость вращения Ni и крутящий момент Ti для впрыска в цилиндр определяются при пересечении кривой работы с приоритетом расхода топлива с кривой постоянной требуемой мощности Ре* транспортного средства, Ре*=(Ni×Ti). Как показано на Фиг.6, скорость вращения Np и крутящий момент Tp для впрыска в канал определяются при пересечении кривой работы с приоритетом расхода топлива с кривой постоянной требуемой мощности Ре* транспортного средства, Ре*=(Np×Tp).
ЦП 72 задает целевую скорость Ne* вращения двигателя 22 как сумму скорости Ni вращения для впрыска в цилиндр и скорости Np вращения для впрыска в канал с использованием соотношения k согласно приведенному ниже Уравнению (1) и делит требуемую мощность Ре* транспортного средства на целевую скорость Ne* вращения, чтобы получить целевой крутящий момент Те* двигателя 22 (этап S170):
После задания целевой скорости Ne* вращения и целевого крутящего момента Те* двигателя 22 ЦП 72 вычисляет целевую скорость Nm1* вращения электродвигателя MG1 на основе целевой скорости Ne* вращения двигателя 22, скорость Nr (Nr=Nm2/Gr) вращения вала 32а кольцевого зубчатого колеса и передаточное число (объединенного механизма 30 распределения мощности в соответствии с приведенным ниже уравнением (2), одновременно вычисляя команду Tm1* крутящего момента для электродвигателя MG1 на основе вычисленной целевой скорости Nm1* вращения и текущей скорости Nm1 вращения электродвигателя MG1 в соответствии с приведенным ниже Уравнением (3) (этап S180):
Фиг.7 представляет собой схему корректировки, иллюстрирующую динамику соотношения крутящий момент - скорость вращения для соответствующих вращающихся элементов, входящих в состав объединенного механизма распределения мощности. На левой оси "S", средней оси "С" и правой оси "R" соответственно отложены скорость вращения солнечного зубчатого колеса 31, скорость вращения водила 34 и скорость Nr вращения кольцевого зубчатого колеса 32 (вала 32а этого колеса). Как указано ранее, скорость вращения солнечного зубчатого колеса 31 равна скорости Nm1 вращения электродвигателя MG1, а скорость вращения водила 34 равна скорости Ne вращения двигателя 22. Целевую скорость Nm1* вращения электродвигателя MG1, таким образом, можно вычислить на основе скорости Nr вращения вала 32а кольцевого зубчатого колеса, целевой скорости Ne* вращения двигателя 22 и передаточного числа ρ объединенного механизма 30 распределения мощности в соответствии с приведенным выше Уравнением (2). После чего задается команда Tm1* крутящего момента для приведения в действие и вращения электродвигателя MG1 с целевой скоростью Nm1* вращения. Управление работой электродвигателя MG1 с заданием команды Tm1* крутящего момента и целевой скорости Nm1* вращения обеспечивает вращение двигателя 22 с целевой скоростью Ne* вращения. Уравнение (3) представляет собой выражение отношения для управления с обратной связью при приведении в действие и вращении электродвигателя MG1 с целевой скоростью Nm1* вращения. В приведенном выше Уравнении (3) "KP" во втором члене и "KI" в третьем члене с правой стороны соответственно обозначают коэффициент пропорциональности и коэффициент интегрального члена. Две жирные стрелки вверх на оси "R" на Фиг.7 соответственно показывают крутящий момент, который передается на вал 32а кольцевого зубчатого колеса, когда крутящий момент Те* выводится двигателем, который равномерно работает в режиме управления с целевой скоростью Ne* вращения и целевым крутящим моментом Te*, и крутящий момент, который подается на вал 32а кольцевого зубчатого колеса через редуктор 35, когда электродвигателем MG2 выводится крутящий момент Tm2*.
После вычисления целевой скорости Nm1* вращения и команды Tm1* крутящего момента для электродвигателя MG1 ЦП 72 вычисляет гипотетический крутящий момент Tm2tmp электродвигателя, который должен быть выведен электродвигателем MG2 для приложения требуемого крутящего момента Tr* к валу 32а кольцевого зубчатого колеса, на основе требуемого крутящего момента Tr*, команды Tm1* крутящего момента для электродвигателя MG1, передаточного числа ρ объединенного механизма 30 распределения мощности и передаточного отношения Gr редуктора 35 в соответствии с приведенным ниже Уравнением (4) (этап S190):
Уравнение (4) легко получается из равновесия крутящих моментов на схеме корректировки, показанной на Фиг.7. Затем ЦП 72 вычисляет нижнее ограничительное условие Tm2min и верхнее ограничительное условие Tm2max для крутящего момента как минимальный и максимальный крутящие моменты, выводимые электродвигателем MG2, на основе входного предельного значения Win и выходного предельного значения Wout для аккумулятора 50, команды Tm1* крутящего момента, текущей скорости Nm1 вращения электродвигателя MG1 и текущей скорости Nm2 вращения электродвигателя MG2 в соответствии с приведенными ниже Уравнениями (5) и (6) (этап S200):
ЦП 72 сравнивает вычисленное нижнее условие по крутящему моменту Tm2min с наименьшим из значений вычисленного гипотетического крутящего момента Tm2tmp и вычисленного верхнего условия по крутящему моменту Tm2max и задает большее из них в качестве команды Tm2* крутящего момента для электродвигателя MG2 (этап S210). Такое задание ограничивает команду Tm2* крутящего момента для электродвигателя MG2 диапазоном между входным предельным значением Win и выходным предельным значением Wout для аккумулятора 50.
После задания целевой скорости Ne* вращения и целевого крутящего момента Te* двигателя 22 и команд Tm1* и Tm2* крутящего момента для электродвигателей MG1 и MG2 ЦП 72 посылает целевой крутящий момент Те* двигателя 22 и соотношение k в ЭБУ 24 двигателя, одновременно посылая команды Tm1* и Tm2* крутящего момента для электродвигателей MG1 и MG2 в ЭБУ 40 электродвигателей (этап S220). После чего ЦП 72 завершает выполнение подпрограммы управления работой, показанной на Фиг.3. ЭБУ 24 двигателя получает значения целевого крутящего момента Те* и соотношения k и выполняет необходимые управление и регулирование, включая управление вводом топлива, управление зажиганием и регулирование открытия дроссельной заслонки. ЭБУ 24 двигателя управляет вводом топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал в соответствии с соотношением k и, таким образом, обеспечивает вращение двигателя 22 с целевой скоростью Ne* для вывода целевого крутящего момента Те*. ЭБУ 40 электродвигателей получает значения команд Tm1* и Tm2* крутящего момента и выполняет управление работой переключающих элементов, входящих в состав инверторов 41 и 42 для приведения в действие электродвигателя MG1 с крутящим моментом Tm1* и электродвигателя MG2 с крутящим моментом Tm2*.
Как описано выше, в гибридном транспортном средстве 20, соответствующем этому варианту реализации настоящего изобретения, при осуществлении управления целевая скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 задаются путем распределения скорости Ni вращения при впрыске в цилиндр и скорости Np вращения при впрыске в канал с использованием соотношения k ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал. При этом скорость Ni при впрыске в цилиндр задается в соответствии с кривой для впрыска в цилиндр при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр. Скорость Np при впрыске в канал задается в соответствии с кривой для впрыска в канал при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Затем при осуществлении управления работой гибридного транспортного средства 20 задаются команды Tm1* и Tm2* крутящего момента для электродвигателей MG1 и MG2, и двигателем 22 и электродвигателями MG1 и MG2 управляют таким образом, чтобы двигатель 22 работал в конкретном режиме работы, определяемом целевой скоростью Ne* вращения и целевым крутящим моментом Те*, и обеспечивался вывод требуемого крутящего момента Tr* на вал 32а кольцевой зубчатой передачи или карданный вал. Такая схема позволяет двигателю 22 работать в приемлемых условиях и обеспечивает вывод требуемого крутящего момента Tr* на вал 32а кольцевого зубчатого колеса даже в состоянии совместного ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Когда в качестве рабочих кривых задаются кривые работы с приоритетом расхода топлива, эта схема обеспечивает экономичную работу двигателя 22 и вывод требуемого крутящего момента Tr* на вал 32а кольцевого зубчатого колеса даже в состоянии совместного ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал.
При отсутствии запроса высокого крутящего момента гибридное транспортное средство 20, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, задает кривые работы с приоритетом расхода топлива как в качестве рабочей кривой для впрыска в цилиндр, так и в качестве рабочей кривой для впрыска в канал, задает целевую скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 в соответствии с упомянутыми кривыми работы с приоритетом расхода топлива и управляет двигателем 22 и электродвигателями MG1 и MG2. С другой стороны, при наличии запроса высокого крутящего момента гибридное транспортное средство 20, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, задает кривые работы с высоким крутящим моментом как в качестве рабочей кривой для впрыска в цилиндр, так и в качестве рабочей кривой для впрыска в канал, задает целевую скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 в соответствии с упомянутыми кривыми работы с высоким крутящим моментом и управляет двигателем 22 и электродвигателями MG1 и MG2. Эта схема обеспечивает работу двигателя 22 в приемлемых рабочих условиях и вывод требуемого крутящего момента Tr* на вал 32а кольцевого зубчатого колеса даже в состоянии совместного ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал со сменой ограничения для установки режима работы двигателя 22 в соответствии с запросом высокого крутящего момента.
В гибридном транспортном средстве 20, соответствующем этому варианту реализации настоящего изобретения, работой электродвигателя MG2 управляют с использованием команды Tm2* крутящего момента, которая задается в диапазоне от входного предельного значения Win до выходного предельного значения Wout для аккумулятора 50. Эта схема защищает аккумулятор 50 от избыточной зарядки при наличии избыточной электроэнергии, либо от избыточной разрядки при выводе избыточной электроэнергии, таким образом предотвращая преждевременный износ аккумулятора 50.
В гибридном транспортном средстве 20, соответствующем этому варианту реализации настоящего изобретения, мощность двигателя 22 выводится через объединенный механизм 30 распределения мощности на вал 32а кольцевого зубчатого колеса или карданный вал, соединенный с ведущими колесами 39а и 39b. Однако предлагаемая настоящим изобретением технология не ограничивается использованием в этой конструкции, и она также может быть применена в другом транспортном средстве 120 с измененной конструкцией, показанном на Фиг.8, или в еще одном гибридном транспортном средстве 220 с другой измененной конструкцией, показанном на Фиг.9. В гибридном транспортном средстве 120, показанном на Фиг.8, мощность мотора MG2 передается на другой мост (мост, связанный с колесами 39с и 39d), отличающийся от моста, соединенного с валом 32а (мост, связанный с ведущими колесами 39а и 39b). Гибридное транспортное средство 220, показанное на Фиг.9, имеет двухроторный электродвигатель 230, включающий в себя внутренний ротор 232, соединенный с коленчатым валом 26 двигателя 22, и внешний ротор 234, соединенный с карданным валом для вывода мощности на ведущие колеса 39а и 39b. Двухроторный электродвигатель 230 передает часть выводимой мощности двигателя 22 на карданный вал, одновременно превращая оставшуюся часть этой мощности в электроэнергию.
Предлагаемая настоящим изобретением технология также реализована в механическом транспортном средстве 320, описанном ниже в качестве второго варианта реализации настоящего изобретения. На Фиг.10 показана структурная схема механического транспортного средства 320, оборудованного устройством вывода мощности, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения. Как хорошо видно при сравнении Фиг.1 и Фиг.10 механическое транспортное средство 320, соответствующее второму варианту реализации настоящего изобретения, имеет преобразователь 340 крутящего момента и ременную трансмиссию 350 с плавным изменением передачи (CVT) вместо объединенного механизма 30 распределения мощности и электродвигателей MG1 и MG2, входящих в состав гибридного транспортного средства 20, соответствующего первому варианту реализации настоящего изобретения. Элементы механического транспортного средства 320, соответствующего второму варианту реализации настоящего изобретения, которые аналогичны элементам гибридного транспортного средства 20, соответствующего первому варианту реализации настоящего изобретения, обозначены аналогичными ссылочными позициями и подробно далее не описываются. В механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, аккумулятор 330 получает электроэнергию, вырабатываемую генератором переменного тока (не показан), приводимым в действие через ремень (не показан), установленный на коленчатом валу 26 двигателя 22, и снабжает электроэнергией электродвигатели 62а и 64а, служащие приводными средствами для топливного насоса 62 и топливного насоса 64 высокого давления.
Как показано на Фиг.10, механическое транспортное средство 320, соответствующее второму варианту реализации настоящего изобретения, включает в себя двигатель 22 с клапанами 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапанами 126 для впрыска топлива в канал, который идентичен двигателю 22, входящему в состав гибридного транспортного средства 20, соответствующего первому варианту реализации настоящего изобретения. Механическое транспортное средство 320, соответствующее второму варианту реализации настоящего изобретения, также включает в себя обычный жидкостный преобразователь крутящего момента, соединенный с коленчатым валом 26 двигателя 22 через демпфер 28, ременную трансмиссию 350 с плавным изменением передач (CVT), имеющую входной вал 351, связанный с преобразователем 340 крутящего момента, и выходной вал 352, связанный с зубчатой передачей 37, которая соединена с ведущими колесами 39а и 39b через дифференциал 38, и электронный блок 370 управления, управляющий работой механического транспортного средства 320 в целом. Трансмиссия 350 с плавным изменением передач включает ведущий шкив 353, который имеет переменную ширину канавки и связан с входным валом 351, ведомый шкив 354, который имеет переменную ширину канавки и связан с выходным валом 352 или карданным валом, ремень 355, установленный в канавках ведущего шкива 353 и ведомого шкива 354, а также первый и второй исполнительные механизмы 356 и 357, которые соответственно меняют ширину канавок ведущего шкива 353 и ведомого шкива 354. Изменения ширины канавок ведущего шкива 353 и ведомого шкива 354 первым исполнительным механизмом 356 и вторым исполнительным механизмом 357 обеспечивает плавное изменение скорости при преобразовании мощности на входном валу 351 и вывод преобразованной мощности на выходной вал 352. По конструкции первый исполнительный механизм 356 представляет собой гидравлический исполнительный механизм и используется для регулирования переменного передаточного числа. Второй исполнительный механизм 357 по конструкции также представляет собой гидравлический исполнительный механизм и используется для регулирования прижатия ремня 355 с целью регулирования способности к передаче крутящего момента трансмиссии 350 с плавным изменением передач. Гидравлические давления, необходимые для приведения в действие первого исполнительного механизма 356 и второго исполнительного механизма 357 создаются механическим насосом (не показан), соединенным с коленчатым валом 26 двигателя 22. Электронный блок 359 управления трансмиссией с плавным изменением передач (далее называемый ЭБУ 359 трансмиссии) отвечает за управление переменной скоростью и регулирование прижатия ремня трансмиссии 350 с плавным изменением передач. ЭБУ 359 трансмиссии получает информацию о скорости Nin вращения входного вала 351 от датчика 361 скорости вращения, установленного на входном валу 351, и скорости Nout вращения выходного вала 352 от датчика 362 скорости вращения, установленного на выходном валу 352. ЭБУ 359 трансмиссии выводит сигналы приведения в действие первого исполнительного механизма 356 и второго исполнительного механизма 357. ЭБУ 359 трансмиссии обменивается информацией с электронным блоком 370 управления. ЭБУ 359 трансмиссии получает от упомянутого блока 370 сигналы управления для регулирования переменного передаточного числа (передаточного числа γ) трансмиссии 350 с плавным изменением передач и вывода данных, касающихся рабочего состояния упомянутой трансмиссии, например скорости Nin вращения входного вала 351 и скорости Nout вращения выходного вала 352, в электронный блок 370 управления в соответствии с необходимостью.
Как и гибридный электронный блок 70 управления, соответствующий первому варианту реализации настоящего изобретения, электронный блок 370 управления, соответствующий второму варианту реализации настоящего изобретения, по конструкции представляет собой микропроцессор, включающий в себя ЦП 372, ПЗУ 374, которое хранит программы обработки, ОЗУ 376, которое временно хранит данные, и не показанные канал ввода/вывода и канал связи. Электронный блок 370 управления принимает различные данные, вводимые через канал ввода: сигнал зажигания от замка 80 зажигания, положение SP переключения передач или текущее положение рычага 81 переключения передач от датчика 82 положения переключения передач, степень открытия Асс акселератора или степень нажатия на педаль 83 акселератора от датчика 84 положения педали акселератора, положение ВР педали тормоза или степень нажатия на педаль 85 тормоза от датчика 86 положения педали тормоза и скорость V транспортного средства от датчика 88 скорости транспортного средства. Электронный блок 370 управления соединен с ЭБУ 24 двигателя и ЭБУ 359 трансмиссии через канал связи для передачи различных сигналов управления и данных в упомянутые ЭБУ и приема сигналов управления и данных от них.
Ниже описана работа механического транспортного средства 320, соответствующего второму варианту реализации настоящего изобретения, которое имеет рассмотренную выше конструкцию. Фиг.11 представляет собой блок-схему подпрограммы управления работой, выполняемой электронным блоком 370 управления, входящим в состав данного транспортного средства. Эта подпрограмма управления работой выполняется неоднократно через заранее установленные интервалы времени, например, с периодом в несколько миллисекунд.
В подпрограмме управления работой, показанной на Фиг.11, ЦП 372 электронного блока 370 управления сначала получает различные данные, необходимые для управления, а именно, степень Асс открытия акселератора от датчика 84 положения педали акселератора, скорость V транспортного средства от датчика 88 скорости транспортного средства, скорость Nin вращения входного вала 351, скорость Nout вращения выходного вала 352, соотношение k ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны 126 для впрыска топлива в канал, а также запрос высокого крутящего момента при приоритете высокого крутящего момента по сравнению с расходом топлива (этап S300). Скорость Nin вращения входного вала 351 и скорость Nout вращения выходного вала 352 измеряются соответственно датчиками 361 и 362 скорости вращения и принимаются от ЭБУ 359 трансмиссии по каналу связи. Соотношение k и запрос высокого крутящего момента рассмотрены при описании первого варианта реализации настоящего изобретения.
После ввода данных ЦП 372 задает требуемый крутящий момент Tout*, который должен быть выведен на выходной вал 352 или карданный вал, соединенный с ведущими колесами 39а и 39b, и требуемую мощность Ре*, необходимую для механического транспортного средства 320 в целом, исходя из введенных значений степени Асс открытия акселератора и скорости V транспортного средства (этап S310). Конкретно в этом варианте реализации настоящего изобретения при задании требуемого крутящего момента Tout* осуществляется предварительное сохранение в ПЗУ 374 изменений упомянутого крутящего момента в зависимости от степени Асс открытия акселератора и скорости V транспортного средства в виде закономерности определения требуемого крутящего момента и выполняется считывание значения требуемого крутящего момента Tout*, соответствующего данной степени Асс открытия акселератора и данной скорости V транспортного средства, из этой закономерности определения требуемого крутящего момента. Закономерность определения требуемого крутящего момента, используемая во втором варианте реализации настоящего изобретения, аналогична закономерности, показанной на Фиг.4. Требуемая мощность Ре* транспортного средства вычисляется как произведение требуемого крутящего момента Tout* на скорость Nout вращения выходного вала 352.
Затем ЦП 372 выполняет этапы S320-S370 для задания целевой скорости Ne* вращения и целевого крутящего момента Те* двигателя 22. Этапы S320-S370 идентичны этапам S120-S170 подпрограммы управления работой, показанной на Фиг.3, и поэтому не будут подробно здесь описаны. После этого ЦП 372 задает в качестве целевой скорости Nin* вращения входного вала 351 целевую скорость Ne* вращения двигателя 22 (этап S380), а также посылает целевой крутящий момент Те* двигателя 22 и соотношение k в ЭБУ 24 двигателя и целевую скорость Ni* вращения входного вала 351 в ЭБУ 359 трансмиссии (этап S390). После чего ЦП 372 завершает выполнение подпрограммы управления работой, показанной на Фиг.11. Как описано для первого варианта реализации настоящего изобретения, ЭБУ 24 двигателя получает целевой крутящий момент Те* и соотношение k и выполняет необходимые управление и регулирование, включая управление вводом топлива, управление зажиганием и регулирование открытия дроссельной заслонки. ЭБУ 24 двигателя управляет вводом топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал в соответствии с соотношением k и, таким образом, обеспечивает вращение двигателя 22 с целевой скоростью Ne* для вывода целевого крутящего момента Те*. ЭБУ 359 трансмиссии получает целевую скорость Nin* вращения и приводит в действие и управляет первым исполнительным механизмом 356 и вторым исполнительным механизмом 357, чтобы приблизить скорость Nin вращения входного вала 351 к целевой скорости Ni* скорости вращения.
Как описано выше, в механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, при управлении его работой задают целевую скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 путем распределения скорости Ni вращения для впрыска в цилиндр и скорости Np вращения для впрыска в канал с использованием соотношения k ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. При этом скорость Ni вращения при впрыске в цилиндр задается в соответствии с кривой для впрыска в цилиндр при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр. Скорость Np вращения при впрыске в канал задается в соответствии с кривой для впрыска в канал при работе двигателя 22 с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Затем при осуществлении управления работой механического транспортного средства 320 задается целевая скорость Ni* вращения входного вала 351 и осуществляется управление двигателем 22 и трансмиссией 350 с плавным изменением передач таким образом, чтобы двигатель 22 работал в конкретном режиме работы, определяемом целевой скоростью Ne* вращения и целевым крутящим моментом Те*, и обеспечивался вывод требуемого крутящего момента Tout* на выходной вал 352 или карданный вал. Такая схема позволяет двигателю 22 работать в приемлемых условиях и обеспечивает вывод требуемого крутящего момента Tout* на выходной вал 352 даже в состоянии совместного ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Когда в качестве рабочих кривых заданы кривые работы с приоритетом расхода топлива, такая схема обеспечивает экономичную работу двигателя 22 и вывод требуемого крутящего момента Tout* на выходной вал 352 даже в состоянии совместного ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал.
При отсутствии запроса высокого крутящего момента механическое транспортное средство 320, соответствующее второму варианту реализации настоящего изобретения, задает кривые работы с приоритетом расхода топлива как в качестве рабочей кривой для впрыска в цилиндр, так и в качестве рабочей кривой для впрыска в канал, задает целевую скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 в соответствии с упомянутыми кривыми работы с приоритетом расхода топлива и управляет двигателем 22 и трансмиссией 350 с плавным изменением передач. С другой стороны, при наличии запроса высокого крутящего момента механическое транспортное средство 320, соответствующее второму варианту реализации настоящего изобретения, задает кривые работы с высоким крутящим моментом как в качестве рабочей кривой для впрыска в цилиндр, так и в качестве рабочей кривой для впрыска в канал, задает целевую скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 в соответствии с упомянутыми кривыми работы с высоким крутящим моментом и управляет двигателем 22 и трансмиссией 350 с плавным изменением передач. Эта схема обеспечивает работу двигателя 22 в приемлемых рабочих условиях и вывод требуемого крутящего момента Tout* на выходной вал 352 даже в состоянии совместного ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и клапаны 126 для впрыска топлива в канал со сменой ограничения для установки режима работы двигателя 22 в ответ на запрос высокого крутящего момента.
В механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, в качестве устройства для бесступенчатого изменения скорости применяется ременная трансмиссия 350 с плавным изменением передач. Эта трансмиссия может быть заменена тороидальной или любой другой трансмиссией с плавным изменением передач.
В механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, при управлении его работой в качестве целевой скорости Ni* вращения входного вала 351 задают целевую скорость Ne* вращения двигателя 22 и, чтобы приблизить скорость Nin вращения входного вала 351 к целевой скорости Ni*, приводят в действие и управляют первым исполнительным механизмом 356 и вторым исполнительным механизмом 357. В одном из измененных вариантов схемы управления в качестве целевой скорости Ni* вращения входного вала 351 может задаваться целевая скорость Ne* вращения двигателя 22, выполняться деление целевой скорости Ni* на скорость Nout вращения выходного вала 352 для задания целевого передаточного числа γ* и осуществляться приведение в действие и управление первым исполнительным механизмом 356 и вторым исполнительным механизмом 357 для достижения упомянутого целевого передаточного числа γ*.
В гибридном транспортном средстве 20, соответствующем первому варианту реализации настоящего изобретения, и механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, в качестве возможных кривых работы при впрыске в цилиндр и возможных кривых работы при впрыске в канал устанавливаются два ограничения, а именно, кривые работы с приоритетом расхода топлива и кривые работы с высоким крутящим моментом. Кривые работы с приоритетом расхода топлива и кривые работы с высоким крутящим моментом выборочно используются в качестве рабочих кривых в соответствии с наличием или отсутствием запроса высокого крутящего момента. В одной из возможных модификаций может устанавливаться три или более ограничений по кривым работы, и эти ограничения могут выборочно применяться в качестве рабочих кривых при удовлетворении различных условий. В другой возможной модификации может устанавливаться только одно ограничение по кривым работы, например приоритет расхода топлива, и в качестве рабочей кривой при впрыске в цилиндр и рабочей кривой при впрыске в канал могут всегда использоваться кривые работы с приоритетом расхода топлива.
В гибридном транспортном средстве 20, соответствующем первому варианту реализации настоящего изобретения, и механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, при управлении их работой целевую скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 задают путем распределения скорости Ni вращения при впрыске в цилиндр и скорости Np вращения при впрыске в канал с использованием соотношения k для ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. При этом скорость Ni вращения при впрыске в цилиндр задают в соответствии с кривой работы при впрыске в цилиндр для двигателя 22, работающего с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр. Скорость Np вращения при впрыске в канал задают в соответствии с кривой работы при впрыске в канал для двигателя 22, работающего с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. В одной из измененных схем управления работой целевая скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 могут задаваться путем распределения первой скорости N1 вращения и второй скорости N2 вращения с использованием соотношения k ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. При этом первая скорость N1 вращения задается в соответствии с первой кривой, используемой при работе двигателя 22 с вводом топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и вводом топлива 126 для впрыска топлива в канал с заранее установленным первым соотношением, например, 0,1. Вторая скорость N2 вращения задается в соответствии со второй кривой, используемой при работе двигателя 22 с вводом топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и вводом топлива 126 для впрыска топлива в канал с заранее установленным вторым соотношением, например, 0,9.
В гибридном транспортном средстве 20, соответствующем первому варианту реализации настоящего изобретения, и механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, при управлении их работой целевую скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 задают путем распределения скорости Ni вращения при впрыске в цилиндр и скорости Np вращения при впрыске в канал с использованием соотношения k для ввода топлива через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. При этом скорость Ni вращения при впрыске в цилиндр задают в соответствии с кривой работы при впрыске в цилиндр для двигателя 22, работающего с вводом топлива только через клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр. Скорость Np вращения при впрыске в канал задают в соответствии с кривой работы при впрыске в канал для двигателя 22, работающего с вводом топлива только через клапаны 126 для впрыска топлива в канал. Для вычисления целевой скорости Ne* вращения и целевого крутящего момента Те* двигателя 22 на основе скорости Ni вращения при впрыске в цилиндр, скорости Np вращения при впрыске в канал и соотношения k может использоваться любая другая методика. Например, целевая скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 могут задаваться путем распределения скорости Ni вращения при впрыске в цилиндр и скорости Np вращения при впрыске в канал с использованием соотношения k с весовыми коэффициентами для впрыска в цилиндр и впрыска в канал. В другом примере целевая скорость Ne* вращения и целевой крутящий момент Те* двигателя 22 могут задаваться путем распределения скорости Ni вращения при впрыске в цилиндр и скорости Np вращения при впрыске в канал с использованием модифицированного соотношения, которое получают путем медленного постепенного изменения соотношения k.
В гибридном транспортном средстве 20, соответствующем первому варианту реализации настоящего изобретения, и механическом транспортном средстве 320, соответствующем второму варианту реализации настоящего изобретения, для создания давления при подаче топлива через подающий трубопровод 66 используется электрический топливный насос 64 высокого давления. В качестве альтернативы для создания давления при подаче топлива может использоваться механический топливный насос высокого давления, приводимый в действие коленчатым валом 26 двигателя 22 или распределительным валом, связанным с коленчатым валом 26.
Принципы настоящего изобретения применимы к любому транспортному средству или автомобилю, которые оборудованы двигателем 22, имеющим как клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр, так и клапаны 126 для впрыска топлива в канал, и содержат устройство передачи крутящего момента или механизм преобразования мощности, выводимой двигателем 22, которые приводятся в действие в любой момент времени за счет преобразования крутящего момента и передают преобразованную мощность на мост, как описано в первом и втором вариантах реализации настоящего изобретения. Применение настоящего изобретения не ограничивается такими транспортными средствами или автомобилями. Устройство вывода мощности, снабженное двигателем 22, имеющим как клапаны 125 для впрыска топлива в цилиндр, так и клапаны 126 для впрыска топлива в канал, а также устройством или механизмом передачи крутящего момента, может быть установлено на любых других движущихся объектах, включая локомотивы, корабли, катера и воздушные суда, и может входить в состав стационарного оборудования. Настоящее изобретение не ограничено устройством вывода мощности или транспортным средством, но может быть реализовано в виде способа управления устройством вывода мощности или способа управления транспортным средством.
Рассмотренные выше варианты реализации настоящего изобретения должны считаться иллюстративными и не имеющими ограничительного характера. Могут быть выполнены множество модификаций и изменений, не выходящих за пределы объема или сущности настоящего изобретения. Упомянутые объем и сущность настоящего изобретения определяются приложенной Формулой изобретения, а не приведенным выше описанием.
Промышленная применимость
В предпочтительном случае настоящее изобретение может применяться в производстве устройств вывода мощности и транспортных средств.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам управления агрегатами двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является обеспечение эффективной работы двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапаны для впрыска топлива в цилиндр и клапаны для впрыска топлива в канал с установленным соотношением, а также обеспечение приемлемой работы двигателя при совместном вводе топлива через клапаны для впрыска топлива в цилиндр и клапаны для впрыска топлива в канал с установленным соотношением. Устройство вывода мощности, выводящее мощность на карданный вал, содержит: двигатель внутреннего сгорания, блок преобразования крутящего момента, преобразующий выводимую мощность двигателя внутреннего сгорания за счет преобразования крутящего момента и передающий преобразованную мощность на карданный вал; модуль задания целевого тягового усилия, задающий целевое тяговое усилие, выводимое на карданный вал; модуль задания целевой мощности, задающий целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданного целевого тягового усилия; модуль задания целевого рабочего режима, который задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения. Первое ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением. Второе ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения. Модуль управления, который управляет двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента, для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме с вводом топлива при установленном соотношении и обеспечения вывода целевого тягового усилия на карданный вал. Транспортное средство, оборудованное устройством вывода мощности, содержит мост, связанный с карданным валом. Способ управления устройством вывода мощности, в котором: задают целевое тяговое усилие, выводимое на карданный вал, и задают целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданного целевого тягового усилия; задают целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения. Первое ограничение накладывают на рабочий режим двигателя при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением. Второе ограничение накладывают на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения; и управляют двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме с вводом топлива при установленном соотношении и обеспечения вывода целевого тягового усилия на карданный вал. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.
1. Устройство вывода мощности, выводящее мощность на карданный вал, содержащее:
двигатель внутреннего сгорания, который выводит мощность и имеет клапан для впрыска топлива в цилиндр, выполненный с возможностью ввода топлива в цилиндр, и клапан для впрыска топлива в канал, выполненный с возможностью ввода топлива во впускной канал;
блок преобразования крутящего момента, который преобразует выводимую мощность двигателя внутреннего сгорания за счет преобразования крутящего момента и передает преобразованную мощность на карданный вал;
модуль задания целевого тягового усилия, который задает целевое тяговое усилие, выводимое на карданный вал;
модуль задания целевой мощности, который задает целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданного целевого тягового усилия;
модуль задания целевого рабочего режима, который задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения, при этом первое ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением, а второе ограничение накладывается на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения; и
модуль управления, который управляет двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента, для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме с вводом топлива при установленном соотношении и обеспечения вывода целевого тягового усилия на карданный вал.
2. Устройство по п.1, в котором модуль задания целевого рабочего режима задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания путем распределения первого рабочего режима и второго рабочего режима двигателя внутреннего сгорания с использованием коэффициентов, равных отношению установленного соотношения к заранее определенному первому соотношению и отношению установленного соотношения к заранее определенному второму соотношению, при этом первый рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задается, исходя из первого ограничения и целевой мощности, а второй рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задается, исходя из второго ограничения и целевой мощности.
3. Устройство по п.1, в котором каждое из первого и второго ограничений включает множество условии, касающихся множества параметров; и модуль задания целевого рабочего режима задает целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из определенного условия, включенного в первое ограничение, и соответствующего условия, включенного во второе ограничение с учетом выбранного параметра из упомянутого множества параметров.
4. Устройство по п.3, в котором упомянутое множество условий может включать условие экономичной работы для экономичной работы двигателя внутреннего сгорания и/или условие вывода высокого крутящего момента для вывода высокого крутящего момента двигателем внутреннего сгорания.
5. Устройство по п.1, в котором первое ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в цилиндр, а второе ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в канал.
6. Устройство по п.1, в котором блок преобразования крутящего момента представляет собой трансмиссию с плавным изменением передач; и модуль управления меняет изменяемое передаточное отношение блока преобразования крутящего момента для приведения в действие и вращение двигателя внутреннего сгорания со скоростью, установленной заданным целевым рабочим режимом.
7. Устройство по п.1, в котором блок преобразования крутящего момента содержит:
механизм получения/вывода электрической мощности - механической мощности, который соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания и с карданным валом и выводит, по меньшей мере, часть выводимой мощности двигателя внутреннего сгорания на карданный вал посредством получения и вывода электрической мощности и механической мощности;
электродвигатель, который получает мощность от карданного вала и выводит мощность на карданный вал; и
аккумулятор, который получает электрическую мощность от механизма получения/вывода электрической мощности - механической мощности и электродвигателя и передает электрическую мощность в механизм получения/вывода электрической мощности - механической мощности и электродвигатель,
при этом модуль управления управляет двигателем внутреннего сгорания, механизмом получения/вывода электрической мощности - механической мощности и электродвигателем для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме и вывода тягового усилия, эквивалентного целевому тяговому усилию, на карданный вал.
8. Устройство по п.7, в котором механизм получения/вывода электрической мощности - механической мощности содержит:
модуль получения/вывода мощности трехвального типа, то есть связанный с тремя валами: выходным валом двигателя внутреннего сгорания, карданным валом и валом приведения во вращение, и получает мощность от одного из упомянутых трех валов на основе мощностей, выведенных двумя другими из этих валов, и выводит мощность на один из упомянутых трех валов на основе мощностей, полученных от двух других из этих валов; и
генератор, который получает мощность от вала приведения во вращение и выводит мощность на вал приведения во вращения.
9. Транспортное средство, оборудованное устройством вывода мощности по любому из пп.1-8 и содержащее мост, связанный с карданным валом.
10. Способ управления устройством вывода мощности, содержащим: двигатель внутреннего сгорания, который выводит мощность и имеет клапан для впрыска топлива в цилиндр, выполненный с возможностью ввода топлива в цилиндр, и клапан для впрыска топлива в канал, выполненный с возможностью ввода топлива во впускной канал; и блок преобразования крутящего момента, который преобразует выводимую мощность двигателя внутреннего сгорания за счет преобразования крутящего момента и передает преобразованную мощность на карданный вал, при котором:
(а) задают целевое тяговое усилие, выводимое на карданный вал, и задают целевую мощность, выводимую из двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданного целевого тягового усилия;
(b) задают целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из заданной целевой мощности, установленного соотношения ввода топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и ввода топлива через клапан для впрыска топлива в канал, первого ограничения и второго ограничения, при этом первое ограничение накладывают на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным первым соотношением, а второе ограничение накладывают на рабочий режим двигателя внутреннего сгорания при совместном вводе топлива через клапан для впрыска топлива в цилиндр и клапан для впрыска топлива в канал с заранее определенным вторым соотношением, отличающимся от упомянутого первого соотношения; и
(c) управляют двигателем внутреннего сгорания и блоком преобразования крутящего момента для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания в целевом рабочем режиме с вводом топлива при установленном соотношении и обеспечения вывода целевого тягового усилия на карданный вал.
11. Способ по п.10, при котором на этапе (b) задают целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания путем распределения первого рабочего режима и второго рабочего режима двигателя внутреннего сгорания с использованием коэффициентов, равных отношению установленного соотношения, к заранее определенному первому соотношению и отношению установленного соотношения к заранее определенному второму соотношению, при этом первый рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задают, исходя из первого ограничения и целевой мощности, а второй рабочий режим двигателя внутреннего сгорания задают, исходя из второго ограничения и целевой мощности.
12. Способ по п.10, при котором каждое из первого и второго ограничений включает множество условий, касающихся множества параметров; и на этапе (b) задают целевой рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, исходя из определенного условия, включенного в первое ограничение, и соответствующего условия, включенного во второе ограничение с учетом выбранного параметра из упомянутого множества параметров.
13. Способ по п.10, при котором первое ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в цилиндр, а второе ограничение относится к работе двигателя внутреннего сгорания с вводом топлива только через клапан для впрыска топлива в канал.
| JP 200120837 А, 23.01.2001 | |||
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКИВАНИЕМ БЕНЗИНА | 1999 |
|
RU2236607C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2000 |
|
RU2239078C2 |
| Способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания | 1999 |
|
RU2220307C2 |
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| JP 07103051 A, 18.04.1995 | |||
| JP 08193535 A, 29.11.1996. | |||
