СПОСОБ ВОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F16H61/02 F16H59/66 B60W30/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и системе управления коробкой передач, соединенной с двигателем внутреннего сгорания. В частности, изобретение касается способа и системы управления коробкой передач, в которой может быть установлено множество различных передаточных чисел, в ситуации, когда существует пониженная потребность в мощности, снимаемой с двигателя, для приведения в движение автотранспортного средства.

Уровень техники

При вождении тяжелых автотранспортных средств, таких как грузовики, автобусы и т.п., с течением времени экономичность автомобиля стала важнейшим фактором, определяющим рентабельность работ, в которых используется автотранспортное средство. Не считая затрат на приобретение, основные затраты, связанные с обычной эксплуатацией автотранспортного средства большой грузоподъемности, обычно содержат оплату труда водителя, затраты на ремонт и техническое обслуживание, а также затраты на топливо для приведения автотранспортного средства в движение.

В зависимости от типа автотранспортного средства влияние различных факторов может изменяться, но расход топлива в общем случае является главной составляющей издержек, и поскольку коэффициент использования мощности автотранспортных средств большой грузоподъемности зачастую высок, что влечет за собой большой общий расход топлива, любой возможный путь уменьшения расхода топлива благоприятно влияет на рентабельность.

При пробегах на большие расстояния особенно важно оптимизировать расход топлива. Для этой цели имеются автотранспортные средства для перевозок на большие расстояния, характеризующиеся типовой стабилизированной скоростью двигателя для конкретной средней эксплуатационной скорости автотранспортного средства. Типовые средние эксплуатационные скорости автотранспортного средства в зависимости от региона или типа дороги могут составлять, например, 80 км/час, 85 км/час или 89 км/час.

Для автотранспортных средств большой грузоподъемности в настоящее время имеются различные конфигурации разных силовых агрегатов, но поскольку часто требуется, чтобы управление указанными автотранспортными средствами было как можно более комфортным для водителя, такие автотранспортные средства нередко оборудуют автоматическими коробками передач, так что переключение передач выполняется системой управления, обычно входящей в состав автотранспортного средства.

Тот факт, что управление системами автоматического переключения передач в автотранспортных средствах большой грузоподъемности обычно осуществляется системой управления, открывает возможность (которая часто используется) для использования управляющего устройства, с помощью которого управление двигателем и коробкой передач частично осуществляется на основе команд от водителя автотранспортного средства, но в большей степени самой системой управления. По этой причине указанная система управления часто содержит функции, обеспечивающие оптимизацию расхода топлива, осуществляя, насколько это возможно, выбор и переключения передач по возможности экономичным с точки зрения расхода топлива образом.

Примером такой функции является функция, посредством которой при движении автотранспортного средства на спуске его двигатель отсоединяют от ведущих колес, когда для поддержания скорости автомобиля не требуется приложение момента. Силовой агрегат автотранспортного средства вновь подключается, когда водитель, например, нажимает на педаль акселератора или педаль тормоза.

Хотя вышеупомянутая функция отсоединения может хорошо проявлять себя во многих случаях, все же бывают ситуации, когда расход топлива автотранспортных средств с приводом от двигателя внутреннего сгорания можно дополнительно уменьшить.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения - предложить способ управления коробкой передач автотранспортного средства, реализация которого позволяет уменьшить расход топлива. Эта задача достигается с помощью способа по п.1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к способу управления коробкой передач автотранспортного средства, соединенной с двигателем внутреннего сгорания, в которой можно установить множество различных передаточных чисел. При движении автотранспортного средства с низким передаточным числом и скоростью двигателя ниже горизонтального участка кривой момента для указанного низкого передаточного числа в ситуации, когда имеется сниженная потребность в мощности, снимаемой с двигателя, для приведения в движение указанного автотранспортного средства способ содержит:

- определение параметра скорости для указанного автотранспортного средства,

- переключение коробки передач на более высокое передаточное число, чем указанное низкое передаточное число, когда указанный параметр скорости удовлетворяет первому критерию.

Это дает преимущество, состоящее в том, что автотранспортное средство может двигаться на повышающей передаче, пока указанный параметр скорости удовлетворяет первому критерию, что позволяет осуществлять движение на повышающей передаче, пока это возможно или пока это считается целесообразным, перед переключением с повышающей передачи на более высокое передаточное число (низкая передача).

Параметром скорости может быть, например, производная скорости автотранспортного средства, то есть ускорение автотранспортного средства, и в этом случае переключение передачи может иметь место, например, когда ускорение (положительное или отрицательное) отклоняется от порогового значения или эталонного значения. В качестве альтернативы параметром скорости может быть, например, скорость автотранспортного средства, и в этом случае допускается использовать конкретное отклонение скорости, например уменьшение скорости. Например, переключение передач может иметь место, когда уменьшение скорости достигнет порогового значения.

Также во время движения автотранспортного средства можно обеспечить приложение соответствующего тягового усилия двигателя вплоть до (уменьшенного) тягового усилия (мощности, снимаемой с двигателя), которое может в это время выдать двигатель при данной скорости, чтобы тем самым также увеличить коэффициент использования мощности на повышающей передаче. Например, автотранспортное средство может приводиться в движение с включенной повышающей передачей на спуске, что снижает потребность в мощности, снимаемой с двигателя, в результате чего от двигателя потребуется поддержание скорости автотранспортного средства, или оно может приводиться в движение столь долго, насколько это возможно, без слишком большого отклонения его скорости от указанной эталонной скорости.

Настоящее изобретение, когда возможно без слишком большого уменьшения скорости или пока уменьшение скорости не достигнет вышеуказанного порогового значения, также может быть использовано для вождения автотранспортного средства в режиме торможения двигателем, то есть когда двигатель приводится во вращение автотранспортным средством при выключенном впрыске топлива, а следовательно, без расхода топлива. Использование режима торможения двигателем на его низкой скорости дает преимущество, заключающееся в уменьшении тормозного момента по сравнению с режимом торможения двигателя при более высоких скоростях.

Можно реализовать управление переключением с повышающей передачи на низкое передаточное число и переключением понижающей передачи с низкого передаточного числа (повышающая передача), по меньшей мере частично, с помощью функции предсказания правильных моментов переключения передач, например путем определения топографии дороги перед автотранспортным средством, чтобы обеспечить использование повышающей передачи (низкого передаточного числа) наилучшим образом.

Кроме того, характеристики настоящего изобретения и его преимущества будут подробно раскрыты при описании примеров вариантов изобретения, изложенных ниже, со ссылками на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1а - изображение силового агрегата в автотранспортном средстве, где с успехом может быть использовано настоящее изобретение;

фиг.1b - пример блока управления в системе управления автотранспортным средством;

фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая пример способа управления коробкой передач согласно одному примеру варианта настоящего изобретения;

фиг.3 - кривая момента для двигателя с указанными пределами для рабочего диапазона повышающей передачи; и

фиг.4 - потери на трение в двигателе в функции скорости двигателя.

Подробное описание примеров вариантов осуществления изобретения

Термин «повышающая передача» обычно означает передачу, на которой выходной вал коробки передач вращается быстрее, чем вал двигателя.

Однако в описании и формуле изобретения, изложенной ниже, термин «повышающая передача» сведен к обозначению передачи, на которой автотранспортное средство двигается со средней эксплуатационной скоростью при скорости двигателя меньшей скорости, при которой достигается горизонтальный участок кривой момента для данной передачи. Это означает, что на указанной передаче максимальный момент не будет доступен, что делает эту передачу малополезной, за исключением ситуации, когда снижена потребность в тяговом усилии.

На фиг.1а показан пример силового агрегата в автотранспортном средстве 100 большой грузоподъемности, например грузовике, автобусе или т.п., согласно примеру варианта настоящего изобретения. Автотранспортное средство 100, схематически показанное на фиг.1а, содержит только одну ось с ведущими колесами 113, 114, но данное изобретение также применимо в автотранспортных средствах, имеющих более одной оси, снабженной ведущими колесами. Силовой агрегат содержит двигатель 101 внутреннего сгорания, соединенный традиционным образом через выходной вал 102 двигателя 101, обычно через маховик (не показан), с автоматической коробкой 103 передач через сцепление 106. Однако автотранспортные средства большой грузоподъемности, широко используемые в сельском хозяйстве или на магистралях, обычно оборудованы автоматическими коробками передач в традиционном смысле этого слова, а не «ручными» коробками передач, в которых управление переключением передач осуществляется системой управления. Частично это объясняется тем, что ручные коробки передач существенно дешевле в изготовлении, но также их более высокой эффективностью и, следовательно, более низким расходом топлива.

Сцепление 106 в описанном здесь варианте выполнено в виде автоматически управляемого сцепления традиционного типа, например дискового типа. Управление размыканием/замыканием сцепления осуществляется системой управления автотранспортного средства. Это также обычно имеет место в случае использования сцепления, управляемого вручную, так что переключения передач после приведения автотранспортного средства в движение происходят при замкнутом сцеплении путем соответствующего управления двигателем во время переключения передачи.

Системы управления в современных автотранспортных средствах обычно состоят из системы коммуникационных шин, содержащей одну или множество коммуникационных шин для соединения друг с другом множества электронных блоков управления (ECU) или контроллеров и различных компонентов, расположенных на автотранспортном средстве. Указанная система управления может содержать большое количество блоков управления, причем ответственность за выполнение конкретных функций может быть разделена между двумя или более из указанных блоков. В целях упрощения на фиг.1а показано только два таких электронных блока 115, 116 управления, которые в данном варианте управляют соответственно двигателем 101, сцеплением 106 (в случае использования автоматически управляемого сцепления) и коробкой 103 передач (в качестве альтернативы может быть скомпоновано два или более из числа агрегатов (двигатель, коробка передач и сцепление) под управлением только одного блока управления). Управление двигателем, сцеплением и коробкой передач, осуществляемое блоками 115, 116 управления, обычно зависит от сигналов, поступающих от одного агрегата к другому, а также от других блоков управления. Блоки управления указанного типа обычно адаптированы для приема измерительных сигналов от различных частей автотранспортного средства, например от коробки передач, двигателя, сцепления и/или других блоков управления или компонентов автотранспортного средства. Кроме того, блоки управления адаптированы для подачи управляющих сигналов в различные части и компоненты автотранспортного средства, например двигатель, сцепление и коробку передач, для управления ими. Настоящее изобретение может быть реализовано в любом из вышеупомянутых блоков управления или в каком-либо другом подходящем блоке управления в системе управления автотранспортным средством.

Управление различными частями и компонентами автотранспортного средства, например выбор передачи, часто осуществляется с помощью запрограммированных команд.

Как правило, эти запрограммированные команды оформлены в виде компьютерной программы, которая при выполнении ее на компьютере или блоке управления инициирует реализацию компьютером/блоком управления требуемых видов управляющих действий, например шагов способа согласно настоящему изобретению. Компьютерная программа обычно представлена в виде компьютерных программных продуктов 109, которые хранятся на цифровом носителе 121 (см. фиг.1b), например ROM (память только для считывания), PROM (программируемая память только для считывания), EPROM (стираемая PROM), флэш-память, EEPROM (электрически стираемая PROM), блок жесткого диска и т.д., в сочетании с блоком управления, или внутри этого блока, и выполняются блоком управления. Режим работы автотранспортного средства в конкретной ситуации может быть отрегулирован путем изменения команд компьютерной программы.

Пример блока управления (блок 115 управления) схематически показан на фиг.1b, где блок управления может содержать вычислительный блок 120, который может быть реализован в виде процессора или микрокомпьютера фактически любого подходящего типа, например схемы для цифровой обработки сигнала (процессор обработки цифровых сигналов, DSP) или схемы с заранее определенной специализированной функцией (прикладная специализированная интегральная схема, ASIC). Вычислительный блок 120 соединен с блоком 121 памяти, который находится в блоке 115 управления и обеспечивает вычислительный блок 120, например, хранящимся в нем программным кодом и/или данными, которые необходимы вычислительному блоку 120 для выполнения вычислений. Вычислительный блок 120 также приспособлен для запоминания частных или окончательных результатов вычислений в блоке 121 памяти.

Блок 115 управления, кроме того, снабжен устройствами 122, 123, 124, 125 для приема и посылки входных и выходных сигналов. Эти входные и выходные сигналы могут содержать волновые сигналы, импульсы или другие атрибуты, которые устройства 122, 125 приема входных сигналов могут распознать как информацию и которые могут быть преобразованы в сигналы, обрабатываемые вычислительным блоком 120. Устройства 123, 124 посылки выходных сигналов адаптированы для преобразования сигналов, принятых от вычислительного блока 120, чтобы, например, посредством их модулирования создать выходные сигналы, которые можно передавать на другие части системы управления автотранспортным средством и/или его компонентой/компонентами, для которых они предназначены.

Каждое из соединений с устройствами для приема и посылки входных и выходных сигналов может быть реализовано в одном из следующих видов: кабель; шина данных, например шина протокола CAN (Контроллерная сеть); шина MOST (Транспортировка данных мультимедийных систем) или какая-либо иная шинная конфигурация; либо беспроводное соединение.

Автотранспортное средство 100, кроме того, содержит приводные валы 104, 105, соединенные с ведущими колесами 113, 114 и приводимые в движение выходным валом 107 из коробки 103 передач через конечную передачу 108, например стандартный дифференциал.

Показанная здесь коробка 103 передач в автотранспортном средстве 100 имеет по меньшей мере одну повышающую передачу, адаптированную для работы в диапазоне ниже горизонтального участка кривой момента для этой передачи на средней эксплуатационной скорости автотранспортного средства, как было описано выше. Это означает, что автотранспортное средство обычно не приводится в движение с использованием включенной повышающей передачи указанного типа, поскольку скорость двигателя в рабочей точке обычно слишком мала, чтобы обеспечить достаточный момент, и, вдобавок, как только увеличивается потребность в тяговом усилии, двигатель переходит в режим низкой скорости, при которой доступна еще меньшая мощность и возникает риск остановки двигателя.

Целью использования указанной повышающей передачи является минимизация паразитных потерь, а следовательно, расхода топлива в рабочих условиях, когда имеется пониженная потребность или вообще отсутствует потребности в мощности, снимаемой с двигателя. Это используется в настоящем изобретении, при этом на фиг.2 показан пример варианта способа согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 представлена блок-схема, показывающая шаги, выполняемые во время управления двигателем согласно одному примеру способа 200 по настоящему изобретению. На шаге 201 определяют, имеется ли низкая потребность в мощности, снимаемой с двигателя. Существование низкой потребности в мощности, как правило, может быть установлено, если мощность, снимаемая с двигателя, которая необходима для приведения в движение автотранспортного средства с его текущей скоростью, находится ниже порогового значения.

Если автотранспортное средство движется, например, на спуске, необходимая для движения автотранспортного средства мощность, снимаемая с двигателя, уменьшается, поскольку на спусках (в отличие от подъемов) сила притяжения земли добавляет дополнительную положительную (прямую) составляющую к тяговому усилию, так что потребность в мощности, снимаемой с двигателя для обеспечения движения автотранспортного средства, может значительно уменьшиться, иногда вплоть до нуля. Следовательно, мощность (доступный момент), снимаемая через повышающую передачу, во многих случаях может оказаться достаточной для движения автотранспортного средства с неизменившейся или фактически неизменившейся скоростью, несмотря на низкую скорость двигателя.

В указанной ситуации переключение коробки передач на повышающую передачу, шаг 202, уменьшает потребность двигателя в топливе, что приводит к экономии топлива, в то время как скорость двигателя в это время падает до очень низкого значения, с одновременным падением уровня шума от двигателя.

На фиг.3 показана кривая момента и рабочий диапазон для повышающей передачи, как было описано выше. Скорость двигателя, на которой достигается средняя эксплуатационная скорость или максимально допустимая скорость автотранспортного средства, обозначена как n_d, с максимумом в точке n₁, так что двигатель никогда не будет работать на горизонтальном участке момента (область между точками n1 и n2) на средней эксплуатационной скорости автотранспортного средства с включенной повышающей передачей, но всегда будет работать на более низкой скорости двигателя и, следовательно, с низким моментом. Таким образом, повышающая передача предназначена для использования в рабочей точке, лежащей ниже горизонтального участка кривой момента, причем рабочая точка n_d в принципе может быть сдвинута в любое необходимое место между n₀ (точка, где двигатель может развивать положительный момент) и n₁.

В автотранспортном средстве, где используется традиционное переключение передач, передаточные числа коробки передач подобраны так, что скорость двигателя при средней эксплуатационной скорости автотранспортного средства находится в верхней части горизонтального участка кривой момента (то есть ближе к n₂), либо, в альтернативном варианте, в середине горизонтального участка кривой момента (посередине между n₁ и n₂) для обеспечения хороших дорожных качеств автотранспортного средства. Средняя эксплуатационная скорость автотранспортного средства может изменяться в зависимости от региональных правил или типа дороги и может составлять, например, 80, 85 или 89 км/час.

Момент T и мощность P, снимаемая с двигателя, связаны друг с другом следующим уравнением

P=Tω (1),

где ω представляет угловую скорость двигателя, то есть 2π60/rpm (где rpm - обороты двигателя в минуту), что означает, что мощность P, которую можно снять с двигателя в указанной области вплоть до скорости n₁, ограничена значением, меньшим максимального значения, которое может обеспечить двигатель, поскольку скорость двигателя и максимальный момент, развиваемый двигателем, имеют низкие значения. Таким образом, когда включена повышающая передача, мощность, снимаемая с двигателя, ограничена.

Если автотранспортное средство движется, например, со средней эксплуатационной скоростью 80 км/час и блок 115 (или 116) управления определяет, что имеется низкая потребность в мощности, снимаемой с двигателя, например, путем определения сопротивления движению автотранспортного средства, то может быть включена повышающая передача, что приведет к экономии топлива для двигателя. В то же время можно вычислить сопротивление движению, зная скорость движения автотранспортного средства, приводной момент двигателя, конфигурацию автотранспортного средства и данные об окружающей среде. Сопротивление движению дает суммарное представление о сопротивлении, являющемся результатом воздействия встречного ветра, попутного ветра, сопротивления качению, трения и потребителей энергии в автотранспортном средстве, а также силы гравитации, которая ускоряет/тормозит автотранспортное средство, и, следовательно, этот показатель может быть использован для представления крутизны дороги.

Когда повышающая передача включена, как было описано выше, двигатель будет работать с низкой скоростью в диапазоне ниже горизонтального участка кривой момента, показанного на фиг.2, то есть со скоростью ниже n₁. Например, необходимая мощность, снимаемая с двигателя, может считаться низкой, если она ниже некоторого порогового значения. Этим пороговым значением может быть, например, некоторая доля, например 10-15% от максимальной мощности, снимаемой с двигателя, либо доля максимальной доступной мощности, снимаемой с двигателя при движении на повышающей передаче.

В зависимости от мощности, снимаемой с двигателя и необходимой в данный момент для обеспечения движения автотранспортного средства, двигатель может выдавать требуемую мощность, пока она не превысит максимума, который может быть обеспечен на этой скорости в данный момент времени. Например, автотранспортное средство может двигаться с включенной повышающей передачей на спуске, что приведет к уменьшению потребности в мощности, снимаемой с двигателя, но при этом мощность не снизится настолько, чтобы позволить автотранспортному средству ускоряться/поддерживать скорость только благодаря гравитации, и в этом случае от двигателя потребуется некоторая мощность, например 10-50 кВт, для поддержания скорости автотранспортного средства неизменной или фактически неизменной.

Величина мощности, снимаемой с двигателя, которая может быть развита двигателем при включенной повышающей передаче, зависит от того, в каком месте в области между n₀ и n₁ находится рабочая точка n_d, поскольку момент (а следовательно, снимаемая с двигателя мощность, упомянутая выше) в то же время сильно зависит от скорости двигателя в рабочем диапазоне.

Вместо подачи мощности от двигателя существует альтернативная возможность работы в режиме, когда сопротивление движению автотранспортного средства является отрицательным, то есть если автотранспортное средство находится на спуске, его скорость может поддерживаться неизменной или фактически неизменной в режиме торможения двигателем при выключенном впрыске топлива и, следовательно, без расхода топлива.

Работа двигателя на низкой скорости в режиме торможения двигателем дает также преимущество, заключающееся в том, что тормозной момент, который прикладывается от двигателя к приводным валам, когда все компоненты силового агрегата соединены друг с другом, будет гораздо меньше, чем в режиме торможения двигателем на более высоких скоростях двигателя. Это в качестве примера показано на фиг.4 для случая двигателя внутреннего сгорания, где представлена зависимость трения в двигателе от скорости двигателя. Трение в двигателе зависит, по меньшей мере частично, от трения подшипников и трения скользящих поверхностей и от энергии, потребляемой при прокачке воздуха, масла и воды через двигатель.

Как можно видеть из указанного чертежа, тормозной момент, приложенный двигателем, почти вдвое больше при скорости порядка 1800 об/мин (250 Нм), чем при 600 об/мин (130 Нм). Поскольку мощность, снимаемая с двигателя, зависит как от его момента, так и его скорости, разница в развиваемой мощности торможения будет еще больше (47 кВт по сравнению с 8 кВт). Таким образом, работа в режиме торможения двигателем на низких оборотах открывает возможность обеспечения движения автотранспортного средства без расхода топлива и с низким тормозным сопротивлением, и, следовательно, возможность вращаться в течение более длинной дистанции, прежде чем снова потребуется положительный момент для обеспечения движения автотранспортного средства.

Как упоминалось выше, альтернативное решение в указанной ситуации для двигателя состоит в отсоединении его от приводных валов, так что тормозной момент совсем не будет прикладываться от двигателя при еще меньшем сопротивлении вращению. Однако это решение имеет недостаток, состоящий в том, что для поддержания работы двигателя все время расходуется топливо.

Вновь обратимся к фиг.2, где при включенной повышающей передаче выполняется переход к шагу 203 способа, на котором определяется, удовлетворяет ли параметр скорости автотранспортного средства первому критерию. Этот шаг может выполняться в форме определения того, отклоняется ли скорость автотранспортного средства в данное время от эталонной скорости H_ref. Это можно выполнить, например, определив, больше или равно изменение скорости относительно эталонной скорости H_ref пороговому значению H_thres. Пороговое значение H_thres может быть выражено, например, в процентах, например 1, 2 или 5% от эталонной скорости H_ref.

Пороговое значение может быть абсолютным, то есть независимым от того, увеличилась скорость или уменьшилась, либо может относиться только к уменьшению скорости. Пороговое значение может также быть выражено, например, в виде разности действительных скоростей, например 1, 2 или 5 км/час.

В качестве альтернативы параметром скорости может быть, например, производная скорости движения автотранспортного средства, и тогда в этом случае изменение скорости (производная) можно сравнить с пороговым значением или эталонным значением.

Если скорость автотранспортного средства не отличается от эталонной скорости H_ref больше, чем на указанную разность, или, например, если абсолютное значение производной не превышает пороговое значение или отклоняется от эталонного значения больше, чем на конкретную величину, то выполняется переход к шагу 204 при включенной повышающей передаче.

На шаге 204 определяют, имеется ли какая-либо иная причина того, чтобы автотранспортное средство больше не двигалось с включенной повышающей передачей. Если такой причины нет, то выполняется возврат к шагу 203, а в противном случае выполняется переход к шагу 205.

Наоборот, если на шаге 203 разница в скорости превышает пороговое значение H_thres или если производная превышает пороговое значение или отклоняется от эталонного значения на конкретную величину, то выполняется переход к шагу 205, где коробка передач переключается на более низкую передачу (более высокое передаточное число) для увеличения доступного тягового усилия и предоставления, тем самым возможности ускорения автотранспортного средства до более высокой скорости, или, как альтернативный вариант, согласно фиг.4 переключение на низкую передачу приводит к большему сопротивлению в режиме торможения двигателем, что можно использовать для торможения двигателя автотранспортного средства.

Также имеется возможность определить, больше или меньше скорость автотранспортного средства эталонной скорости H_ref. Если скорость автомобиля ниже, то есть если она уменьшается на величину, превышающую пороговое значение H_thres, можно (на шаге, который не показан) определить, можно ли снять дополнительную мощность с двигателя при все еще включенной повышающей передаче. Если это так, то мощность, снимаемая с двигателя, увеличивается, и процесс обработки возвращается к шагу 203. В противном случае, если снятие с двигателя дополнительной мощности при включенной повышающей передаче невозможно, то процесс обработки переходит к шагу 205.

Уменьшение скорости может произойти, например, из-за того, что закончился спуск или даже начался подъем. Тогда процесс обработки возвращается к шагу 201, чтобы снова иметь возможность вернуться к повышающей передаче, когда опять уменьшится потребность в тяговом усилии.

Если скорость автомобиля превышает эталонную скорость (больше, чем на указанное пороговое значение H_thres), то процесс обработки может перейти к шагу (не показан), на котором прикладывается тормозной момент, например, путем использования рабочего тормоза автотранспортного средства или путем использования, например, замедлителей в выпускной системе двигателя, тормозов-замедлителей и т.д., после чего процесс обработки возвращается к шагу 203, где скорость автотранспортного средства вновь сравнивается с эталонной скоростью.

Процесс, показанный на фиг.2, содержит также процесс более высокого уровня, шаг 204. Он позволяет непрерывно контролировать наличие какой-либо иной причины увеличения потребности в мощности, снимаемой с двигателя. Например, переключение на более низкую передачу (более высокое передаточное число) может иметь место, когда выполняется любой из следующих критериев (условий): увеличение скорости автотранспортного средства до уровня, установленного для функции круиз-контроля; перемещение водителем автотранспортного средства педали акселератора или тормозной педали; ускорение автотранспортного средства выше установленной скорости.

Сопротивление движению было использовано выше для определения того, уменьшилась ли потребность в тяговом усилии. Согласно альтернативному примеру одного варианта осуществления изобретения для определения того, достаточна ли уменьшенная мощность, снимаемая с двигателя, для обеспечения движения автотранспортного средства, используют данные о дороге перед автотранспортным средством. Например, для определения того, требуется ли уменьшенная снимаемая мощность, могут быть использованы данные, предоставляемые функцией переднего обзора (LA).

Если блок/блоки 115 и/или 116 управления имеют доступ к топографическим данным о дороге перед автотранспортным средством, например данные от навигационной системы автотранспортного средства или от указанной функции LA, эти данные можно использовать при определении того, имеет ли место низкая потребность в тяговом усилии. Например, посредством функции LA имеется возможность получить информацию об уклоне дороги. Эти данные затем могут быть использованы для определения того, необходима ли мощность, снимаемая с двигателя, или она будет необходима в ближайшее время. Таким образом, на шаге 201 можно не только определить, имеется ли уменьшенная потребность в мощности, снимаемой с двигателя, но также определить, скоро ли возникнет уменьшенная потребность в мощности, снимаемой с двигателя. Таким образом, повышающая передача может быть включена в оптимальный момент времени без необходимости непрерывно контролировать сигналы от двигателя, чтобы определить наличие низкой потребности в мощности, снимаемой с двигателя. Например, повышающая передача может быть включена уже перед тем, как автотранспортное средство достигнет гребня холма, например, если уже можно определить заранее, что автотранспортное средство в любом случае будет ускоряться до максимальной разрешенной скорости на следующем спуске.

Аналогичным образом переключение на низкую передачу может быть инициировано, прежде чем увеличится потребность в снимаемой мощности, если функцией LA автотранспортного средства определено, что оно приближается к подъему.

Настоящее изобретение было описано выше применительно к традиционной коробке передач. Однако изобретение также применимо для коробок передач других типов, например коробки передач CVT (бесступенчатая коробка передач), коль скоро автотранспортное средство может двигаться при передаточном числе, при котором во время движения со средней эксплуатационной скоростью скорость двигателя ниже минимальной скорости для горизонтального участка кривой момента для данного передаточного числа.

Вдобавок к вышеописанным преимуществам настоящее изобретение имеет еще одно большое преимущество. Автотранспортные средства вышеописанного типа обычно имеют систему очистки выхлопных газов для уменьшения выбросов из двигателя. Однако для этих систем очистки выхлопных газов обычно требуется определенная минимальная температура, например 200°С, чтобы они отвечали техническим требованиям. Также двигатель, который работает в режиме торможения двигателем, то есть без подачи топлива, не будет обеспечивать горячие выхлопные газы для поддержания температуры в системе очистки выхлопных газов. Напротив, через двигатель будет все время закачиваться воздух, и этот относительно холодный воздух будет охлаждать систему очистки выхлопных газов.

Указанное охлаждение непосредственно связано с объемом воздуха, проходящего через двигатель. Использование указанной повышающей передачи для работы двигателя с минимально возможной скоростью уменьшает объем воздуха при работе в режиме торможения двигателем, а значит, также и охлаждение системы очистки выхлопных газов, без необходимости в дополнительном нагреве системы очистки выхлопных газов.

Однако настоящее изобретение дает дополнительное преимущество. Как объяснялось выше, для очистки выхлопных газов важно, чтобы температура в системе очистки выхлопных газов поддерживалась по меньшей мере на определенном уровне, гарантирующем правильное выполнение системных функций. Хотя вышеописанный режим торможения двигателем на повышенной передаче приводит к тому, что через двигатель проходит менее холодный воздух, и, следовательно, охлаждение происходит медленнее, возможно, например, что на длинном спуске температура системы очистки выхлопных газов упадет до недопустимо низкого уровня, и, следовательно, потребуется ее увеличение. Такое увеличение температуры легко достичь при движении на повышенной передаче согласно настоящему изобретению.

Как объяснялось выше, P=Tω. Это значит, что для получения определенной снимаемой мощности необходимо развить более высокий момент при низких скоростях двигателя. Следовательно, для достижения требуемого момента, а значит, снимаемой мощности, понадобится больше топлива, чем при более высоких скоростях. Это увеличенное количество топлива приведет к более высокой температуре выхлопных газов, повышению температуры в системе очистки выхлопных газов и будет способствовать более эффективной последующей обработке. Это особенно выгодно в ситуациях, когда при движении на повышающей передаче по-прежнему требуется определенная мощность для автотранспортного средства, чтобы не потерять момент.

Тот факт, что благодаря низкой скорости двигателя газовый поток мал, означает также, что кпд двигателя будет высоким, что дает возможность нагрева системы очистки выхлопных газов экономически эффективным способом. Таким образом, согласно варианту настоящего изобретения управление снимаемой мощностью при движении на повышающей передаче может осуществляться не только исходя из потребности в тяговом усилии, но также исходя из потребности в нагреве системы очистки выхлопных газов автотранспортного средства, не прибегая тем самым к другим, менее эффективным с экономической точки зрения способам нагрева.

Скорость автотранспортного средства пока что была описана в абсолютных единицах, но следует заметить, что она может быть представлена по-другому, например, путем определения общей кинетической энергии автотранспортного средства, которое может быть выполнено системой управления автотранспортного средства. В настоящем описании и формуле изобретения считается, что этот вид представления скорости охватывается термином «скорость (движения) (автотранспортного средства)» и, следовательно, также покрывается приложенной формулой изобретения.

Как упоминалось выше, на спусках двигатель автотранспортного средства может быть отсоединен от ведущих колес, и тогда для поддержания скорости автотранспортного средства не требуется момент двигателя. Настоящее изобретение можно также скомбинировать с указанной процедурой, и в этом случае движение автотранспортного средства обеспечивается либо на повышающей передаче, как было описано выше, либо с помощью двигателя, отсоединенного от ведущих колес автотранспортного средства, в зависимости от того, какой из вариантов имеет больше преимуществ.

Данное техническое решение подробно описано в параллельной патентной публикации Швеции «FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR FRAMFÖRANDE AV ETT FORDON II» (номер заявки 0950971-2) с тем же заявителем и с той же датой подачи, как и настоящее изобретение.

Изобретение относится к управлению коробкой передач. В способе управления коробкой передач автотранспортного средства, соединенной с двигателем внутреннего сгорания, причем при движении транспортного средства с низким передаточным числом и скоростью двигателя ниже скорости, при которой горизонтальный участок кривой момента для указанного низкого передаточного числа достигается в ситуации, когда имеется сниженная потребность в мощности, определяют параметр скорости для транспортного средства; переключают коробку передач на более высокое передаточное число, чем указанное низкое передаточное число, когда указанный параметр скорости удовлетворяет первому критерию. Система управления коробкой передач автотранспортного средства содержит средство для определения параметра скорости для транспортного средства и средство для переключения коробки передач на более высокое передаточное число, чем указанное низкое передаточное число, когда указанный параметр скорости удовлетворяет первому критерию. Также изобретение относится к автотранспортному средству, содержащему вышеописанную систему. Достигается снижение расхода топлива. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления коробкой передач автотранспортного средства, соединенной с двигателем внутреннего сгорания и имеющей возможность установки множества различных передаточных чисел, причем способ при движении автотранспортного средства с низким передаточным числом и скоростью двигателя ниже скорости, при которой горизонтальный участок кривой момента для указанного низкого передаточного числа достигается в ситуации, когда имеется сниженная потребность в мощности, снимаемой с двигателя, для обеспечения движения указанного автотранспортного средства, содержит этапы, на которых:
определяют параметр скорости для указанного автотранспортного средства,
переключают коробку передач на более высокое передаточное число, чем указанное низкое передаточное число, когда указанный параметр скорости удовлетворяет первому критерию.

2. Способ по п.1, в соответствии с которым параметр скорости определяют путем сравнения скорости автотранспортного средства с эталонной скоростью.

3. Способ по п.2, в соответствии с которым в коробке передач устанавливают более высокое передаточное число, когда упомянутая определенная скорость отклоняется от эталонной скорости на первое пороговое значение.

4. Способ по п.2 или 3, в соответствии с которым в коробке передач устанавливают более высокое передаточное число, когда упомянутая определенная скорость ниже первой скорости.

5. Способ по п.1, в соответствии с которым параметр скорости определяют путем определения изменения скорости автотранспортного средства.

6. Способ по п.5, в соответствии с которым указанное изменение определяют путем определения производной скорости автотранспортного средства.

7. Способ по п.5 или 6, в соответствии с которым коробку передач переключают на более высокое передаточное число при отклонении упомянутого изменения скорости от первого порогового значения.

8. Способ по любому из пп.1-3 или 5-6, в соответствии с которым в коробке передач устанавливают указанное низкое передаточное число на основе определения состояния, в котором в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место уменьшенная снимаемая мощность для обеспечения движения автотранспортного средства.

9. Способ по п.4, в соответствии с которым в коробке передач устанавливают указанное низкое передаточное число на основе определения состояния, в котором в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место уменьшенная снимаемая мощность для обеспечения движения автотранспортного средства.

10. Способ по п.7, в соответствии с которым в коробке передач устанавливают указанное низкое передаточное число на основе определения состояния, в котором в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место уменьшенная снимаемая мощность для обеспечения движения автотранспортного средства.

11. Способ по любому из пп.1-3, 5-6 или 9-10, который дополнительно содержит этапы, на которых:
переключают коробку передач на указанное низкое передаточное число после определения состояния, в котором в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место снимаемая с двигателя мощность ниже второго порогового значения для обеспечения движения автотранспортного средства.

12. Способ п.4, который дополнительно содержит этапы, на которых:
переключают коробку передач на указанное низкое передаточное число после определения состояния, в котором в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место снимаемая с двигателя мощность ниже второго порогового значения для обеспечения движения автотранспортного средства.

13. Способ по п.7, который дополнительно содержит этап, на котором:
переключают коробку передач на указанное низкое передаточное число после определения состояния, в котором в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место снимаемая с двигателя мощность ниже второго порогового значения для обеспечения движения автотранспортного средства.

14. Способ п.10, который дополнительно содержит этап, на котором:
переключают коробку передач на указанное низкое передаточное число после определения состояния, в котором в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место снимаемая с двигателя мощность ниже второго порогового значения для обеспечения движения автотранспортного средства.

15. Способ по п.1, в соответствии с которым определение того, что в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место уменьшенная снимаемая мощность для обеспечения движения автотранспортного средства, выполняется путем использования данных, касающихся уклона дороги перед автотранспортным средством, и/или данных, касающихся топографии дороги перед автотранспортным средством.

16. Способ по п.1, в соответствии с которым определение того, что в пределах заданного времени имеет место или будет иметь место уменьшенная снимаемая мощность для обеспечения движения автотранспортного средства, выполняется путем использования управляющих сигналов, поступающих на двигатель и/или от двигателя.

17. Способ по любому из пп.1-3, 5-6, 9-10 или 12-16, дополнительно содержащий непрерывный контроль за тем, имеет ли место и/или будет иметь место потребность в приводной мощности от двигателя, и если такая потребность имеется и/или будет иметь место, то переключают коробку передач на более высокое передаточное число.

18. Способ по любому из пп.1-3, 5-6, 9-10 или 12-16, в соответствии с которым коробка передач имеет вид коробки передач, содержащей множество отдельных передач, а переключение на упомянутое более низкое/более высокое передаточное число осуществляется в виде изменения передачи на более высокую/более низкую.

19. Способ по любому из пп.1-3, 5-6, 9-10 или 12-16, в соответствии с которым указанное низкое передаточное число имеет вид передачи или передаточного числа, устанавливаемого для коробки передач, в результате чего автотранспортное средство движется на его средней эксплуатационной скорости или максимально допустимой скорости при скорости двигателя ниже скорости, при которой достигается горизонтальный участок кривой момента для данной передачи.

20. Способ по любому из пп.1-3, 5-6, 9-10 или 12-16, в соответствии с которым определение параметра скорости для автотранспортного средства выполняется системой управления автотранспортным средством, и время установки передаточного числа коробки передач, превышающее указанное низкое число, определяется указанной системой управления на основе указанного параметра скорости.

21. Система управления коробкой передач автотранспортного средства, которая соединена с двигателем внутреннего сгорания и имеющая возможность установки множества различных передаточных чисел, причем система при движении автотранспортного средства с низким передаточным числом и скоростью двигателя ниже горизонтального участка кривой момента для указанного низкого передаточного числа в ситуации, когда имеется сниженная потребность в мощности, снимаемой с двигателя, для обеспечения движения автотранспортного средства, содержит:
a. средство для определения параметра скорости для автотранспортного средства,
b. средство для переключения коробки передач на более высокое передаточное число, чем указанное низкое передаточное число, когда указанный параметр скорости удовлетворяет первому критерию.

22. Автотранспортное средство, содержащее систему по п.21.