СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2012 года по МПК F02B37/12 F02D41/00 F16H61/04 F02D23/02 

Область техники

Данное изобретение относится к способу и устройству управления двигателем во время переключения передач. В частности, данное изобретение относится к способу и устройству управления автомобилем, оснащенным двигателем, выполненным по технологии турбины с изменяемой геометрией (ТсИГ).

Уровень техники

Как бывает в случае всех механизмов переключения передач, желательно минимизировать время, необходимое для переключения передач. Вот почему при переключении передач не должно быть никакого крутящего момента в цепи привода. Механизм переключения передач также описан в международной патентной заявке, имеющей номер международной публикации WO 03/018974. Кроме того, в патенте США №6089018 описан способ управления ТсИГ во время переключения передач.

Двигатель, используемый в грузовых автомобилях других тяжелых транспортных средств, таких как автобусы, может быть выполнен с турбиной с изменяемой геометрией (ТсИГ), что также называется турбонагнетателем изменяемой геометрии или турбиной изменяемой геометрии (ТИГ). Одна причина применения технологии ТсИГ заключается в том, что она облегчает выполнение требований по выхлопам, в числе прочих, для дизельных двигателей.

Кроме того, желательно поддерживать стабильное давление выхлопных газов при переключении передач. Стабильное давление выхлопных газов оказывается важным для гарантии правильного определения скорости двигателя, развиваемой двигателем. Правильно определенная скорость двигателя необходима как условие гарантии плавного переключения передач.

Поэтому существует потребность в способе и системе, позволяющих обеспечить быстрое переключение передач, которые при этом всегда обеспечивают стабильное давление выхлопных газов при осуществлении переключения передач, вследствие чего появляется возможность проводить как можно более быстрое и плавное переключение передач.

Краткое описание изобретения

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать способ и систему, обеспечивающие быстрое и плавное переключение передач.

Еще одна задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать способ и систему, облегчающие переключение передач за счет создания хороших условий переключения передач.

Эти и другие задачи решаются с помощью способа, устройства и компьютерного программного продукта, охарактеризованных в прилагаемой формуле изобретения. Так, чтобы получить быстрое снижение скорости двигателя во время переключения передач, осуществляют закрывание ТсИГ с переводом в максимально допустимое закрытое положение. Чтобы гарантировать плавное переключение передач, нельзя включать следующую передачу, когда присутствует высокое давление выхлопных газов. Поэтому ТсИГ открывают за некоторое время до включения следующей передачи. Тем самым обеспечивается стабилизация давления выхлопных газов перед включением следующей передачи.

Чтобы сделать процедуру переключения передач как можно более быстрой, ТсИГ должна находиться в закрытом положении как можно дольше перед открыванием ТсИГ, чтобы обеспечить стабилизацию давления выхлопных газов.

В соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения уменьшение скорости двигателя с момента открывания ТсИГ до момента стабилизации давления выхлопных газов является предсказуемым. Модель предсказания основана на знании того факта, что время наращивания давления выхлопных газов равно времени возврата давления выхлопных газов к нормальному значению, и того факта, что давление выхлопных газов пропорционально ускорению двигателя.

Таким образом, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения ТсИГ закрывают, переводя в закрытое положение, для наращивания давления выхлопных газов, и регистрируют параметр, исходя из которого можно вывести ускорение двигателя. Момент, когда надо открыть ТсИГ, определяют по отклику в открытом положении, который соответствует зарегистрированному параметру и целевой скорости двигателя для переключения на повышающую передачу, и ТсИГ открывают в момент, соответствующий упомянутому определению, чтобы снизить давление выхлопных газов. Тем самым переключение на повышающую передачу можно провести за короткое время и в условиях, способствующих плавности.

В одном варианте осуществления ТсИГ закрывают, переводя в максимально закрытое положение и не создавая угрозу безопасности ТсИГ при закрывании с переводом ТсИГ в закрытое положение. Тем самым минимизируют время снижения скорости двигателя, не подвергая ТсИГ воздействию большого падения давления, создающего угрозу безопасности функционирования ТсИГ.

В одном варианте осуществления система управления выполнена с возможностью учета времени с момента генерирования сигнала открывания ТсИГ до момента открывания ТсИГ при определении того, когда следует открыть ТсИГ. Таким образом, можно получить еще более точное предсказание момента открывания ТсИГ.

Таким образом, регистрируя поведение ускорения турбины, например, путем оперативного контроля скорости двигателя за время, проходящее в течение наращивания давления выхлопных газов, вплоть до некоторого момента в течение фазы синхронизации, можно предсказать, что снижение давления выхлопных газов будет иметь соответствующие характеристики. Иными словами, интеграл от предсказанного ускорения двигателя в течение периода снижения давления выхлопных газов должен быть равен разности скоростей двигателя с момента открывания ТсИГ до момента стабилизации давления выхлопных газов. Поэтому ТсИГ можно открыть, когда предсказанное снижение скорости двигателя во время открывания ТсИГ меньше, чем разность между текущей скоростью двигателя и целевой скоростью двигателя для включения следующей передачи.

Краткое описание чертежей

Теперь, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет приведено более подробное описание данного изобретения на неограничительных примерах. На чертежах:

фиг.1а и b - общий вид частей цепи привода, содержащей двигатель, включающий в себя турбонагнетатель с ТсИГ;

фиг.2 - схематический вид, иллюстрирующий некоторые параметры во время переключения передач автомобиля; и

фиг.3 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы, проводимые при управлении ТсИГ автомобиля во время переключения на повышающую передачу.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 схематически изображены избранные части цепи 100 привода автомобиля 10. Цепь привода, изображенная на фиг.1, может быть предназначена, например, для того, чтобы служить частью грузового автомобиля или любого другого тяжелого транспортного средства, такого как автобус и т.п. Цепь 100 привода содержит двигатель 101. Двигатель 101 содержит турбонагнетатель, приводимый в действие турбиной 103 с изменяемой геометрией турбины (ТсИГ). ТсИГ оснащена регулирующим средством (не показано) для открывания и закрывания ТсИГ 103 в ответ на различные сигналы управления. Двигатель также соединен с полуавтоматической коробкой 105 передач.

Двигателем 101 и коробкой 105 передач управляет, по меньшей мере, один блок 107 управления, например электронный блок управления (ЭБУ). Блок управления выполнен с возможностью приема сигналов датчиков из различных частей автомобиля, включая коробку передач и двигатель. Блок 107 управления также выполнен с возможностью выдачи сигналов управления в различные части автомобиля, такие как двигатель, включая - но не в ограничительном смысле - сигналы управления, посылаемые в ТсИГ и коробку передач.

Руководство управлением различными частями и компонентами автомобиля осуществляется с помощью предварительно запрограммированных команд, хранимых в блоке управления. Предварительно запрограммированные команды представлены в форме компьютерного программного продукта, хранимого на считываемом цифровом носителе 109 информации, таком как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), флэш-память, стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ) или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), и исполняются блоком управления. Изменяя предварительно запрограммированные команды, можно заставить автомобиль вести себя по-разному в конкретной ситуации.

На фиг.2 показано схематическое изображение, иллюстрирующее типичное изменение некоторых параметров во время переключения передач автомобиля. Иллюстрируемые параметры являются параметрами, соответствующими ускорению двигателя, крутящему моменту обгонной муфты, скорости двигателя и давлению выхлопных газов.

На фиг.3 представлена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая некоторые процедурные этапы, проводимые при управлении ТсИГ автомобиля во время такого переключения на повышающую передачу, как показано на фиг.2, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения. Сначала, чтобы получить быстрое снижение скорости двигателя во время переключения передач, ТсИГ закрывают, переводя в закрытое положение. В одном варианте осуществления ТсИГ закрывают, переводя в максимально допустимое закрытое положение без создания при этом риска повреждениия ТсИГ, на этапе 301. Этого можно достичь, например, измеряя падение давления на ТсИГ и управляя ТсИГ таким образом, что падение давления не превышает некоторого предварительно определенного порогового значения давления.

Чтобы сделать процедуру переключения передач как можно более быстрой, ТсИГ должна находиться в закрытом положении как можно дольше перед открыванием ТсИГ, чтобы обеспечить стабилизацию давления выхлопных газов. В соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения снижение скорости двигателя с момента открывания ТсИГ до момента стабилизации давления выхлопных газов является предсказуемым. Модель предсказания основана на знании того факта, что время наращивания давления выхлопных газов равно времени возврата давления выхлопных газов к нормальному значению, и того факта, что давление выхлопных газов пропорционально ускорению двигателя.

Процедура управления ТсИГ также может быть адаптирована к учету времени задержки между моментом посылки сигнала открывания ТсИГ до момента открывания ТсИГ. В течение времени между этими двумя событиями, т.е. между выдачей сигнала открывания и открыванием на самом деле, будет происходить непрерывное увеличение давления. Таким образом, учитывая время задержки, можно получить более точное предсказание снижения скорости двигателя с момента генерирования сигнала отрывания ТсИГ.

Следовательно, за счет регистрации поведения ускорения двигателя во время генерирования давления выхлопных газов вплоть до некоторого момента во время фазы синхронизации можно предсказать, что снижение давления выхлопных газов будет иметь соответствующие характеристики. Иными словами, интеграл от предсказанного ускорения двигателя в течение периода снижения давления выхлопных газов должен быть равен разности скоростей двигателя с момента открывания ТсИГ до момента стабилизации давления выхлопных газов. Поэтому ТсИГ можно открыть, когда предсказанное снижение скорости двигателя во время открывания ТсИГ меньше, чем разность между текущей скоростью двигателя и целевой скоростью двигателя для включения следующей передачи.

Поэтому ТсИГ следует открывать в момент, удовлетворяющий следующему условию.

((Текущая скорость двигателя) - (Предсказанная разность скоростей перед тем, как давление оказывается стабильным)) < (целевая скорость двигателя) [1].

На этапе 303 процедура переходит к проверке того, удовлетворяется ли условие [1].

Поскольку плавное переключение передач требует низкого давления выхлопных газов, ТсИГ открывают за некоторое время до включения следующей передачи на этапе 305. Тем самым обеспечивается стабилизация давления выхлопных газов до включения следующей передачи, что, в свою очередь, обеспечивает плавное переключение передач. И, наконец, когда скорость двигателя достигла некоторой скорости - целевой скорости, указывающей, что можно проводить переключение передач, это переключение передач проводят на этапе 307.

За счет использования описанных здесь способа и системы, а также регистрации поведения ускорения двигателя или некоторого параметра, из которого можно вывести ускорение двигателя, во время генерирования давления выхлопных газов, можно сделать процедуру переключения передач как можно более быстрой и плавной.

Группа изобретений относится к способу и устройству управления турбиной двигателя внутреннего сгорания во время переключения передач. Способ включает в себя этапы, на которых закрывают турбину с изменяемой геометрией с переводом ее в максимально допустимое закрытое положение, определяют ускорение двигателя, определяют момент для открытия турбины с изменяемой геометрией, открывают турбину с изменяемой геометрией. Система содержит средство для закрывания турбины с изменяемой геометрией, средство для регистрации параметра, исходя из которого можно рассчитать ускорение двигателя, средство для определения момента для открытия турбины с изменяемой геометрией, средство для открывания турбины с изменяемой геометрией. Открытие турбины осуществляют на основании зарегистрированного параметра и целевой скорости двигателя. Технический результат заключается в повышении плавности переключения передач. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления турбиной с изменяемой геометрией (ТсИГ) турбины двигателя внутреннего сгорания, приводящего в движение автомобиль во время переключения на повышающую передачу, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых закрывают турбину с изменяемой геометрией с переводом ее в максимально допустимое закрытое положение для наращивания давления выхлопных газов, регистрируют параметр, исходя из которого можно рассчитать ускорение двигателя, определяют, когда следует открыть турбину с изменяемой геометрией на основании, по меньшей мере, упомянутого зарегистрированного параметра и целевой скорости двигателя для переключения на повышающую передачу, и открывают турбину с изменяемой геометрией в момент, соответствующий упомянутому определению, чтобы снизить давление выхлопных газов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает в себя этап, на котором при расчете учитывают время с момента генерирования сигнала открывания турбины с изменяемой геометрией до момента открывания турбины с изменяемой геометрией при определении того, когда следует открыть ТсИГ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает в себя этап, на котором закрывают турбину с изменяемой геометрией, переводя ее в максимально закрытое положение, путем измерения падения давления на турбине с изменяемой геометрией и управляя турбиной с изменяемой геометрией таким образом, что падение давления не превышает предварительно определенного порогового значения.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что включает в себя этап, на котором при расчете учитывают время с момента генерирования сигнала открывания турбины с изменяемой геометрией до момента открывания турбины с изменяемой геометрией при определении того, когда следует открыть ТсИГ.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что включает в себя этап, на котором регистрируют скорость двигателя как параметр, исходя из которого можно рассчитать ускорение двигателя.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что включает в себя этап, на котором принимают решение о том, что турбину с изменяемой геометрией следует открыть, когда удовлетворяется условие ((Текущая скорость двигателя) - (Предсказанная разность скоростей перед тем, как давление оказывается стабильным))<(целевая скорость двигателя).

7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что включает в себя этап, на котором принимают решение о том, что турбину с изменяемой геометрией следует открыть, когда удовлетворяется условие ((Текущая скорость двигателя) - (Предсказанная разность скоростей перед тем, как давление оказывается стабильным))<(целевая скорость двигателя).

8. Система управления, предназначенная для управления положением турбины с изменяемой геометрией турбины двигателя внутреннего сгорания, приводящего в движение автомобиль, во время переключения на повышающую передачу, отличающаяся тем, что содержит средство для закрывания турбины с изменяемой геометрией с переводом ее в максимально допустимое закрытое положение для наращивания давления выхлопных газов, средство для регистрации параметра, исходя из которого можно рассчитать ускорение двигателя, средство для определения того, когда следует открыть турбину с изменяемой геометрией, на основании, по меньшей мере, упомянутого зарегистрированного параметра и целевой скорости двигателя для переключения на повышающую передачу, и средство для открывания турбины с изменяемой геометрией в связи с упомянутым определением.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что содержит средство для учета, при расчете, времени с момента генерирования сигнала открывания турбины с изменяемой геометрией до момента открывания турбины с изменяемой геометрией при определении того, когда следует открыть ТсИГ.

10. Система по п.8, отличающаяся тем, что содержит средство для закрывания турбины с изменяемой геометрией с переводом ее в максимально закрытое положение без повреждения турбины с изменяемой геометрией при закрывании турбины с изменяемой геометрией.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что содержит средство для учета, при расчете, времени с момента генерирования сигнала открывания турбины с изменяемой геометрией до момента открывания турбины с изменяемой геометрией при определении того, когда следует открыть ТсИГ.

12. Система по любому из пп.8-11, отличающаяся тем, что содержит средство для регистрации скорости двигателя как параметра, исходя из которого можно рассчитать ускорение двигателя.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что содержит средство для принятия решения о том, что турбину с изменяемой геометрией следует открыть, когда удовлетворяется условие ((Текущая скорость двигателя) - (Предсказанная разность скоростей перед тем, как давление оказывается стабильным))<(целевая скорость двигателя).

14. Система по любому из пп.8-11, отличающаяся тем, что содержит средство для принятия решения о том, что турбину с изменяемой геометрией следует открыть, когда удовлетворяется условие ((Текущая скорость двигателя) - (Предсказанная разность скоростей перед тем, как давление оказывается стабильным))<(целевая скорость двигателя).