РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗАРЯДКИ ОТ ГЕНЕРАТОРА С УЧЕТОМ ДОБАВОЧНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА Российский патент 2019 года по МПК B60L50/10 B60L50/15 B60R16/33 F02D29/02 F02D37/02 F02D41/02 F02D41/26 F02P5/04 H02P9/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области способов и систем для регулирования зарядки от генератора с сокращением расхода топлива.

Уровень техники

Нагрузка на двигатель, создаваемая генератором переменного тока, может быть скорректирована для повышения уровня экономии топлива в зависимости от требуемого водителем крутящего момента двигателя. Например, нагрузка генератора может быть уменьшена при увеличении требуемого крутящего момента двигателя и увеличена при уменьшении требуемого крутящего момента двигателя. Кроме того, уровень экономии топлива может быть повышен путем планирования предпочтительного включения режима зарядки от генератора на периоды замедления транспортного средства с целью накопления энергии от рекуперативного торможения и отключения зарядки от генератора при широко открытой дроссельной заслонке для повышения эффективности ускорения транспортного средства.

Однако авторы настоящего изобретения выявили некоторые недостатки вышеуказанного подхода. А именно, вышеуказанные известные стратегии управления работой генератора не учитывают увеличения расхода топлива (например, добавочного расхода топлива) на преобразование энергии топлива в механическую работу во время зарядки аккумуляторной батареи от генератора при работе двигателя в условиях, в которых происходит повышение добавочного расхода топлива, например, с запаздыванием зажигания, обогащенной топливной смесью, высокой частотой вращения двигателя, а также при работе двигателя вблизи порога понижения передачи. Соответственно, при работе двигателя в таких условиях применение известных стратегий управления работой генератора могут вызывать неоправданное увеличение расхода топлива.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения для по меньшей мере частичного устранения вышеуказанных недостатков предлагается способ, включающий в себя: в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового УЗБ, уменьшают зарядку от генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель.

В соответствии с другим примером осуществления способ для двигателя может включать в себя: в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового УЗБ, регулируют крутящий момент генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель.

В соответствии с другим примером осуществления система транспортного средства может содержать: двигатель; генератор переменного тока, механически соединенный с двигателем и электрически соединенный с аккумуляторной батареей; контроллер, установленный в составе двигателя, содержащий исполнимые инструкции для регулирования крутящего момента генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, воздушно-топливное отношение, частота вращения двигателя и нагрузка на двигатель в случае превышения уровнем заряда батареи (УЗБ) порогового УЗБ.

Таким образом, может быть обеспечена возможность сокращения расхода топлива при поддержании УЗБ для поддержки работы вспомогательного оборудования переднего расположения. Кроме того, может быть достигнуто сокращение расхода топлива в условиях энергичного вождения транспортного средства, например, при высоких нагрузках на двигатель вблизи порогов понижения передачи и при высокой частоте вращения двигателя. Например, исключение зарядки от генератора при высоких нагрузках обеспечивает уменьшение нагрузки на двигатель и запаздывания зажигания, что может обеспечить уменьшение потребности в обогащении топлива при высоких нагрузках и, таким образом, способствовать сокращению выбросов углеводородов и монооксида углерода.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен пример схемы системы транспортного средства, содержащего генератор, механически соединенный с двигателем.

На фиг. 2 представлен пример электрической схемы системы транспортного средства, представленной на фиг. 1.

На фиг. 3 представлен пример графика зависимости к.п.д. двигателя от среднего эффективного давления торможения.

На фиг. 4 представлен пример графика зависимости расхода топлива от мощности двигателя.

На фиг. 5-7 представлены примеры графиков скорости изменения зависимости расхода топлива от мощности двигателя в зависимости от мощности двигателя.

На фиг. 8 представлен пример графика зависимости нормированного к.п.д. двигателя от запаздывания зажигания относительно оптимального момента зажигания.

На фиг. 9-10 представлены блок-схемы верхнего уровня способа эксплуатации двигателя, механически связанного с генератором системы транспортного средства по фиг. 1-2.

На фиг. 11 представлен пример временной последовательности эксплуатации двигателя, механически связанного с генератором системы транспортного средства по фиг. 1-2.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание раскрывает системы и способы для облегчения замедления транспортного средства и поддержания частоты вращения двигателя во время его работы на холостом ходу в пределах требуемого диапазона частоты вращения двигателя. Система транспортного средства, например, представленная на фиг. 1, может быть оборудована генератором переменного тока, механически связанным с двигателем. В соответствии с одним из примеров осуществления на обмотку возбуждения генератора могут подавать электрический ток и/или напряжение, причем генератор может вырабатывать выходной ток генератора, который может быть использован для питания различных электрических нагрузок (например, вспомогательной электроаппаратуры) и зарядки аккумуляторной батареи. В соответствии с другими примерами осуществления может быть предусмотрено регулирование преобразования механической энергии в электрическую с использованием вышеописанных известных способов управления возбуждением генератора. Кроме того, поскольку генератор механически связан с двигателем, ток, подаваемый на обмотку возбуждения, может быть изменен для регулирования нагрузки на двигатель. Например, при работе двигателя в условиях увеличения добавочного расхода топлива может быть произведено регулирование зарядки от генератора для обеспечения экономии топлива при одновременном поддержании уровня зарядки батареи (УЗБ) и работы вспомогательного оборудования переднего расположения, как иллюстрируют способы по фиг. 9 и 10. В число условий работы двигателя, в которых происходит увеличение добавочного расхода топлива, может входить работа двигателя на повышенной частоте вращения двигателя (проиллюстрированная на фиг. 3-6) и в случае запаздывания зажигания (проиллюстрированная на фиг. 8) Эксплуатация транспортного средства с применением способов по фиг. 9 и 10 для регулирования зарядки от генератора при работе двигателя в режиме повышенного добавочного расхода топлива проиллюстрирована примером временной последовательности, представленным на фиг. 11.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы 10 транспортного средства, содержащей силовой агрегат 20 транспортного средства. Приведение силового агрегата 20 в действие может быть обеспечено двигателем 22. В соответствии с одним из примеров осуществления двигатель 22 может представлять собой бензиновый двигатель. В альтернативных примерах осуществления могут быть использованы двигатели других конфигураций, например, дизельный двигатель. Для запуска двигателя 22 может быть предусмотрена пусковая система 24, содержащая стартер. В соответствии с одним из примеров осуществления стартер может содержать электрический двигатель. Стартер может быть выполнен с возможностью поддержки перезапуска двигателя при частоте его вращения, равной или меньшей заранее определенной близкой у нулю пороговой частоты вращения двигателя, например, равной или меньшей 50 об./мин. или 100 об./мин. Для регулирования крутящего момента двигателя 22 могут быть использованы исполнительные механизмы, например, топливный инжектор 26, дроссельная заслонка 25, распределительный вал (не представлен) и т.д. В частности, регулирование крутящего момента двигателя 22 может быть осуществлено путем изменения количества впускаемого воздуха, подаваемого в двигатель, посредством изменения положения клапана дроссельной заслонки (не представлен), количества топлива, впрыскиваемого в двигатель инжектором 26, а также момента зажигания.

Во время работы двигателя контроллер 40 может регулировать момент зажигания посредством координирования впрыска топлива в двигатель с работой искровой системы зажигания двигателя (не представлена), содержащей свечи зажигания и искровые воспламенители. Момент зажигания может быть установлен так, чтобы зажигание происходило в камерах сгорания двигателя (например, цилиндрах двигателя) вблизи конца такта сжатия двигателя (например, когда цилиндр находится в состоянии верхней мертвой точки, ВМТ). Опережение зажигания с его установкой до ВМТ (ДВМТ) может обеспечить повышение к.п.д. двигателя (удельную выходную мощность двигателя на единицу израсходованного топлива) путем учета задержки между возникновением искры и полным сгоранием топлива и длительности промежутка, в течение которого происходит сгорание и расширение газов сгорания. Таким образом, установка момента зажигания ДВМТ способствует обеспечению возникновения искры до момента достижения камерой сгорания наименьшего размера (в конце такта сжатия цилиндра), в результате чего двигатель может получить энергию от газов сгорания для такта расширения цилиндра. Установка зажигания после верхней мертвой точки (ПВМТ) снижает к.п.д. двигателя, так как часть энергии сгорания и расширения газов сгорания может быть потрачена впустую в связи с тем, что этот момент наступает уже после начала расширения цилиндра двигателя. Опережение или запаздывание зажигания может быть изменено в зависимости от состояния двигателя. По мере увеличения частоты вращения двигателя скорость движения поршней двигателя возрастает, и опережение зажигания может быть увеличено для сохранения сгорания топлива в ВМТ. Установка момента зажигания также может влиять на уровень вибрации и износ двигателя. Например, при широко открытой дроссельной заслонке (например, при работе двигателя с высокой нагрузкой) момент зажигания может быть установлен на оптимальный момент зажигания (ОМЗ), который может соответствовать ВМТ, для увеличения мощности и к.п.д. двигателя. В соответствии с другими примерами осуществления может быть предусмотрено небольшое запаздывание момента зажигания относительно ОМЗ для снижения давления и температуры в цилиндрах двигателя, детонации в двигателе и износа двигателя с целью увеличения управляемости транспортного средства и удобства его эксплуатации, а также снижения расхода топлива. Уменьшение температуры в цилиндрах двигателя может способствовать сокращению выбросов из двигателя, например, оксидов азота (NOx).

Выходной крутящий момент двигателя может быть передан на гидротрансформатор 28 крутящего момента для приведения в движение автоматической трансмиссии 30. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления гидротрансформатор крутящего момента можно считать компонентом трансмиссии. Регулирование выходной мощности гидротрансформатора 28 крутящего момента может быть обеспечено блокировочной муфтой 34 гидротрансформатора. При полностью разомкнутой блокировочной муфте 34 гидротрансформатора гидротрансформатор 28 крутящего момента передает крутящий момент на автоматическую трансмиссию 30 путем передачи текучей среды между турбиной гидротрансформатора и лопастным колесом гидротрансформатора, что обеспечивает возможность мультипликации крутящего момента. Напротив, при полностью замкнутой блокировочной муфте 34 гидротрансформатора происходит прямая передача крутящего момента с выхода гидротрансформатора через муфту гидротрансформатора 28 крутящего момента на ведущий вал (не представлен) трансмиссии 30. Кроме того блокировочная муфта 34 гидротрансформатора может быть частично замкнута, что обеспечивает возможность регулирования величины крутящего момента, передаваемого на трансмиссию.

В свою очередь, крутящий момент может быть передан с выхода автоматической трансмиссии 30 на колеса 36 для перемещения транспортного средства. В частности, автоматическая трансмиссия 30 может регулировать крутящий момент, поступающий на ведущий вал (не представлен) в зависимости от условий передвижения транспортного средства перед передачей крутящего момента с выхода трансмиссии на колеса. Например, крутящий момент трансмиссии может быть передан на колеса 36 транспортного средства путем замыкания одной или нескольких муфт, в том числе муфты 32 переднего хода. По мере необходимости может быть замкнуто несколько таких муфт. Кроме того, колеса 36 могут быть заблокированы путем включения колесных тормозов 38. В соответствии с одним из примеров осуществления колесные тормоза 38 могут быть включены при нажатии ногой водителя на педаль тормоза (не представлена). Таким же образом колеса 36 могут быть разблокированы путем отключения колесных тормозов 38 при отпускании ногой водителя педали тормоза.

Автоматическая трансмиссия 30 может содержать несколько зубчатых передач для обеспечения возможности регулирования выходной мощности двигателя при данной частоте вращения двигателя в зависимости от условий работы двигателя.

Непосредственно после запуска двигателя, во время разгона двигателя, при приведении транспортного средства в движение из неподвижного состояния, а также при движении транспортного средства с малой скоростью двигатель может работать на пониженных передачах для обеспечения выработки достаточной мощности для приведения транспортного средства в движение и поддержания такого движения. По мере увеличения скорости транспортного средства автоматическая трансмиссия 30 может производить повышение передачи для уменьшения частоты вращения двигателя и износа двигателя, а также для поддержания к.п.д. двигателя на требуемом уровне. Автоматическая трансмиссия 30 также может производить понижение передачи в случае увеличения нагрузки на двигатель с превышением порогового уровня нагрузки на двигатель для обеспечения выработки достаточной мощности и уменьшения износа двигателя. Пороговый уровень нагрузки на двигатель может зависеть от установленной в данный момент передачи автоматической трансмиссии 30. Понижение передачи в случае увеличения нагрузки на двигатель с превышением порогового уровня нагрузки на двигатель при работе на конкретной передаче может привести к увеличению кратковременного расхода топлива.

В число компонентов системы транспортного средства, установленных вне силового агрегата, могут входить генератор 42 переменного тока, аккумуляторная батарея 46 и элементы дополнительной электрической нагрузки 48. В число элементов дополнительной электрической нагрузки 48 могут входить: осветительные приборы, радиосистема, системы ОВКВ (для отопления и/или охлаждения кабины транспортного средства), обогреватели сидений, обогреватели заднего стекла, вентиляторы охлаждения и т.д. Генератор 42 может быть выполнен с возможностью преобразования механической энергии, вырабатываемой при работающем двигателе 22, в электрическую энергию для питания элементов электрической нагрузки 48 и зарядки батареи 46. Генератор 42 может содержать ротор 43, механически соединенный с двигателем 22, и статор 47, электрически соединенный с батареей 46. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления ротор 43 может содержать обмотку 45 возбуждения ротора, подача электроэнергии на которую при вращении ротора 43 относительно статора 47 может приводить к возникновению в статоре 47 индукционного тока. В соответствии с другими вариантами осуществления обмотки 45 возбуждения могут быть предусмотрены в составе статора 47, а не ротора 43. Таким образом, выходной индукционный ток может возникать во вращающемся роторе 43, а не в неподвижном статоре 47. Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления приложение напряжения к обмотке 45 возбуждения при работающем двигателе 22 может обеспечивать образование тока в статоре 47. В соответствии с одним из вариантов осуществления ток, подаваемый на обмотку 45 возбуждения, может поступать от батареи 46. В соответствии с другим вариантом осуществления генератор 42 может содержать свой собственный источник постоянного тока (не представлен) для подачи тока на обмотку 45 возбуждения. Регулирование напряжения и/или тока, подаваемых на обмотку 45 возбуждения, может быть обеспечено регулятором 44 напряжения. Регулятор напряжения может представлять собой, например, преобразователь напряжения постоянного тока (или систему на основе преобразователя напряжения постоянного тока), выполненный с возможностью подачи на обмотку 45 возбуждения заданного напряжения. В соответствии с одним из примеров осуществления регулятор 44 напряжения может быть предусмотрен в составе генератора 42. В соответствии с другим примером осуществления регулятор 44 напряжения может быть установлен вне генератора 42. Таким образом, регулятор 44 напряжения может регулировать напряжение и/или силу тока в обмотке 45 возбуждения и, следовательно, выходной ток статора 47. В соответствии с одним из примеров осуществления регулятор 44 напряжения может сравнивать заданное напряжение, поступающее от контроллера 40, с напряжением (например, уровнем зарядки батареи, УЗБ) батареи. В случае неравенства заданного напряжения, полученного от контроллера 40, напряжению батареи среднее напряжение и/или сила тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения, могут быть скорректированы в соответствии с напряжением, заданным контроллером 40. Например, если напряжение, заданное контроллером, больше напряжения батареи, напряжение и/или сила тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения, могут быть увеличены для увеличения выходного тока статора 47. При выработке статором 47 электрического тока статор 47 создает электродвижущую силу, воздействующую на ротор 43 и направленную против направления вращения ротора 43. Таким образом, приложение напряжения к обмотке 45 возбуждения генератора создает нагрузку на двигатель 22. В соответствии с одним из примеров осуществления уменьшение напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения, может уменьшать выходной ток генератора 42 и уменьшать нагрузку на двигатель 22. Таким образом, увеличение или уменьшение напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора 42, обеспечивает возможность регулирования нагрузки на двигатель 22.

Ротор (например, ротор 43) генератора (например, генератора 42) может быть механически связан с двигателем (например, двигателем 22). Таким образом, увеличение крутящего момента генератора может увеличивать нагрузку на двигатель, создаваемую генератором и создавать в системе транспортного средства (например, системе 10 транспортного средства) тормозящую силу. Как будет более подробно описано ниже со ссылками на фиг. 9-11, может быть предусмотрено регулирование напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора, и, следовательно, крутящего момента генератора (например, определяющего нагрузку на двигатель, создаваемую генератором) в зависимости от различных условий работы двигателя для сохранения или сокращения расхода топлива при поддержании УЗБ, достаточного для обеспечения возможности работы элементов дополнительной электрической нагрузки 48. Контроллер может увеличивать крутящий момент генератора и ток, подаваемый на батарею (например, батарею 46).

В соответствии с одним из примеров осуществления контроллер может увеличивать силу тока, подаваемого на обмотку возбуждения генератора (например, обмотку 45 возбуждения генератора), тем самым увеличивая напряженность магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения, и крутящий момент генератора. В соответствии с другим примером осуществления контроллер может повышать уставку регулятора напряжения (например, регулятора 44 напряжения). Повышение уставки регулятора напряжения может увеличивать значение заданного выходного тока генератора. В свою очередь, регулятор напряжения может увеличивать напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения генератора, для обеспечения увеличения выходного тока генератора. Таким образом, контроллер может передавать регулятору напряжения сигнал увеличения напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку возбуждения генератора. В результате увеличения напряжения обмотки возбуждения генератора создаваемая нагрузка на двигатель может возрастать, что приводит к замедлению системы транспортного средства, и выходной ток генератора может возрастать. Контроллер может направлять увеличенную выходную электрическую мощность генератора на зарядку батареи или непосредственно использовать ее для питания элементов дополнительной электрической нагрузки 48. Таким образом, увеличение крутящего момента генератора может быть использовано не только для торможения транспортного средства за счет увеличения крутящего момента генератора, но и для зарядки батареи или для непосредственной подачи питания на элементы дополнительной электрической нагрузки.

Управление системой 10 транспортного средства может по меньшей мере частично быть обеспечено контроллером 40 и командами, вводимыми оператором 190 транспортного средства при помощи средств 192 ввода. В соответствии с данным примером осуществления в число средств 192 ввода входят педаль акселератора и педаль тормоза. Кроме того, в состав средств 192 ввода входит датчик 194 положения педали, предназначенный для выработки пропорционального сигнала положения педали (ПП). Контроллер 40 может представлять собой микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорный модуль, порты ввода/вывода, электронную среду хранения данных для хранения исполнимых программ и калибровочных значений (например, микросхему постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Средства хранения данных, выполненные в виде постоянного запоминающего устройства 106, могут быть запрограммированы машиночитаемыми данными, соответствующими постоянным инструкциям, выполняемым микропроцессором для осуществления способов, раскрытых в настоящем описании, а также любых их вариантов, подразумеваемых, но конкретно не перечисленных. Контроллер 40 может быть выполнен с возможностью получения информации от нескольких датчиков 65 и передачи сигналов управления нескольким исполнительным механизмам 75 (различные примеры которых раскрыты в настоящем описании). В различных точках системы 10 транспортного средств также могут быть подсоединены другие исполнительные механизмы, например, различные дополнительные клапаны и заслонки. Контроллер 40 может получать данные от различных датчиков, обрабатывать поступающие данные и приводить в действие исполнительные механизмы в зависимости от поступающих данных и в соответствии с инструкциями или кодом, запрограммированным в нем и соответствующим одной или нескольким процедурам. Примеры процедур управления раскрыты в настоящем описании со ссылками на фиг. 9-10.

Как более подробно описано со ссылками на фиг. 9-11, контроллер 40 может быть выполнен с возможностью изменения напряжения или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора, для регулирования механической нагрузки на двигатель, создаваемой генератором 42, в разных условиях работы двигателя. Изменение напряжения или силы тока возбуждения генератора обеспечивает возможность изменения нагрузки на двигатель, создаваемой генератором, так, что зарядка от генератора может быть изменена в зависимости от параметров управления, непосредственно не зависящих от частоты вращения двигателя. Например, регулирование напряжения или силы тока возбуждения генератора может быть использовано для компенсации трения в двигателе, зависящего от температуры двигателя. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления контроллер 40 может поддерживать подачу в контур обмотки возбуждения генератора, по существу, неизменного напряжения для обеспечения создания предсказуемой и соответствующей условиям механической нагрузки на двигатель. Однако следует отметить, что сила тока возбуждения и создаваемая генератором нагрузка на двигатель не остаются неизменными при подаче в контур возбуждения генератора неизменного напряжения. При подаче в контур возбуждения генератора неизменного напряжения сила тока возбуждения генератора изменяется вместе с угловой скоростью ротора. Таким образом, выходной ток статора 47 зависит как от напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения, так и от частоты вращения двигателя 22. Нагрузка на двигатель 22, создаваемая генератором 42, зависит от напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения.

Контроллер 40 может быть выполнен с возможностью приема входящих сигналов от двигателя 22 и соответствующего регулирования механической нагрузки на двигатель, создаваемой генератором, путем регулирования напряжения или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора. Например, контроллер может регулировать напряжение или силу тока, подаваемого на обмотку возбуждения генератора, в зависимости от величины превышения фактической частотой вращения двигателя нижнего порогового уровня частоты вращения двигателя. Кроме того, в случае превышения фактической частотой вращения двигателя верхнего порогового уровня частоты вращения двигателя контроллер 40 может устанавливать напряжение или силу тока, подаваемого на обмотку возбуждения генератора, на ноль. Регулирование напряжения или тока обмотки 45 возбуждения позволяет регулировать напряженность магнитного поля, создаваемого обмоткой 45 возбуждения в роторе 43, что затрудняет или облегчает вращение ротора 43 генератора 42. Таким образом обеспечивают возможность регулирования нагрузки на двигатель 22, создаваемой генератором, механически связанным с двигателем, при работе двигателя в разных условиях, причем зарядка от генератора может быть ограничена или прекращена при работе двигателя в условиях высокого добавочного расхода топлива.

Контроллер 40 также может регулировать выходной крутящий момент двигателя путем регулирования комбинации величин момента зажигания, ширины импульса впрыска топлива, времени впрыска топлива и/или напора воздуха посредством управления открытием дроссельной заслонки и/или фазами газораспределения, высотой подъема клапанов и уровнем наддува в двигателях с турбонаддувом или нагнетателем. В случае использования дизельного двигателя контроллер 40 может регулировать выходной крутящий момент двигателя путем регулирования комбинации величин ширины импульса впрыска топлива, времени впрыска топлива и напора воздуха. Во всех случаях управление работой двигателя для регулирования выходного крутящего момента двигателя может быть осуществлено по отдельности для каждого цилиндра. Контроллер 40 также может регулировать крутящий момент двигателя путем регулирования воздушно-топливного отношения λ, которое может быть равно отношению массы воздуха к массе топлива, присутствующего в камерах сгорания (цилиндрах) двигателя. Воздушно-топливное отношение может быть равно стехиометрическому воздушно-топливному отношению λ_stoich, если количество воздуха, присутствующего в цилиндрах двигателя, достаточно только для полного сгорания всего топлива. Если воздушно-топливное отношение меньше λ_stoich, воздушно-топливное отношение считают богатым (например, обогащенным), а если воздушно-топливное отношение больше λ_stoich, воздушно-топливное отношение считают обедненным. Обогащенное воздушно-топливное отношение может вызывать более высокий расход топлива, но может быть необходимым в некоторых условиях работы двигателя, поскольку оно может обеспечить увеличение выходной мощности двигателя, а также снижение температуры двигателя и уменьшение износа двигателя. Обедненное воздушно-топливное отношение может обеспечить уменьшение расхода топлива, но может привести к увеличению температуры двигателя, усилению выбросов оксидов азота из двигателя и увеличению износа двигателя.

В случае выполнения условий холостого хода при остановке (например, когда транспортное средство работает на холостом ходу, а параметры работы двигателя находятся в пределах требуемого диапазона) контроллер 40 может производить выборочный останов двигателя, например, путем управления работой силового агрегата и/или вспомогательных компонентов. Аналогичным образом в случае выполнения условий повторного запуска двигателя, например, когда транспортное средство уже находится в режиме холостого хода при остановке, причем один или несколько параметров работы двигателя выходят за пределы требуемого диапазона, контроллер 40 может производить выборочный запуск двигателя с питанием стартера от аккумуляторной батареи. Кроме того, контроллер 40 может использовать исполнительные механизмы крутящего момента двигателя (например, дроссельную заслонку 25 и топливный инжектор 26), а также регулировать ток, подаваемый на обмотку 45 возбуждения генератора, для регулирования частоты вращения двигателя на холостом ходу. Управление работой исполнительных механизмов крутящего момента двигателя и регулирование нагрузки на двигатель 22, создаваемой генератором 42, могут обеспечить возможность сохранения частоты вращения двигателя на холостом ходу в пределах требуемого диапазона.

На фиг. 2 представлена функциональная схема примера конфигурации электрической системы системы 10 транспортного средства по фиг. 1. Компоненты системы 10 транспортного средства, представленные на фиг. 2, могут совпадать с компонентами, представленными на фиг. 1. Таким образом, подробное описание компонентов системы 10 транспортного средства, описанных выше со ссылками на фиг. 1, может повторно не приводиться. Все соединительные линии, представленные на фиг. 2, обозначают электрические соединения. Таким образом, любые из компонентов системы 10 транспортного средства, представленных связанными между собой, могут быть непосредственно электрически связаны между собой.

Контроллер 40 может быть выполнен с возможностью получения информации от нескольких датчиков 65 и передачи сигналов управления нескольким исполнительным механизмам 75 (различные примеры которых раскрыты в настоящем описании). В различных точках системы 10 транспортного средств также могут быть подсоединены другие исполнительные механизмы, например, различные дополнительные клапаны и заслонки. Контроллер 40 может быть установлен в электрическом соединении со статором 47, элементами электрической нагрузки 48 и регулятором 44 напряжения. В число элементов электрической нагрузки 48 могут входить вспомогательные электроприборы, например, насосы, нагреватели, вентиляторы, радиоприемник, усилитель рулевого управления, осветительные приборы и т.п. В соответствии с другими примерами осуществления контроллер 40 может быть электрически связан с аккумуляторной батареей 46 и может получать питание от батареи 46. В соответствии с другими примерами осуществления контроллер 40 может иметь свой собственный источник питания. Регулятор 44 напряжения может быть электрически связан со статором 47 генератора 42 и батареей 46 для измерения выходного напряжения статора 47 и батареи 46 и передачи результатов измерения напряжений контроллеру 40. Контроллер 40 может передавать регулятору 44 напряжения сигналы для корректировки напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора. Контур 202 возбуждения может представлять собой генератор постоянного тока или другой источник постоянного тока. В соответствии с другим примером осуществления напряжение может поступать на обмотку 45 возбуждения с батареи 46.

При работающем двигателе (например, двигателе 22) и подаче напряжения на обмотку 45 возбуждения генератора обмотка 45 возбуждения генератора может создавать переменное магнитное поле, которое может индуцировать ток, протекающий в статоре 47. Статор 47 может содержать обмотки, выполненные с возможностью вывода тока для питания элементов электрической нагрузки 48 и зарядки батареи 46. Во время работы двигателя может быть предусмотрено модулирование напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора, командами, поступающими от контроллера 40 на регулятор 44 напряжения, в зависимости от текущих потребностей батареи 46 и элементов электрической нагрузки 48. Например, если контроллер 40 определяет, что в данный момент выходной ток и/или напряжение генератора 42 превосходят ток и/или напряжение, забираемые с батареи 46 и элементов электрической нагрузки 48, то контроллер может подать на регулятор 44 напряжения команду уменьшения напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения. В соответствии с другим примером, если контроллер 40 определяет, что в данный момент выходной ток и/или напряжение генератора 42 меньше тока и/или напряжения, требуемых батарее 46 и элементам электрической нагрузки 48, то контроллер может подать на регулятор напряжения команду увеличения напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения. Иначе говоря, регулятор 44 напряжения может изменять силу тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения, для обеспечения неизменного выходного напряжения генератора 42. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления батарея 46 также может быть использована для дополнения электроэнергии, получаемой с выхода генератора 42, если текущие потребности элементов электрической нагрузки 48 превосходят величину электроэнергии, получаемой в данный момент с выхода генератора 42. Иначе говоря, батарея 46 может подавать на элементы электрической нагрузки 48 дополнительную электроэнергию, если текущие потребности элементов электрической нагрузки 48 превосходят величину электроэнергии, получаемой в данный момент с выхода генератора 42. Таким образом, в соответствии с некоторыми из примеров осуществления контроллер может измерять ток батареи и регулировать силу тока и/или напряжение, подаваемое на обмотку 45 возбуждения, так, чтобы обеспечивать поддержание неизменного уровня зарядки батареи 46.

Во время работы двигателя на холостом ходу на обмотку 45 возбуждения могут по-прежнему подавать напряжение, достаточное для питания всех элементов электрической нагрузки 48 транспортного средства 10. В соответствии с другими примерами осуществления во время работы двигателя на холостом ходу на обмотку 45 возбуждения могут по-прежнему подавать напряжение, достаточное для питания всех элементов электрической нагрузки 48 и зарядки батареи 46 транспортного средства 10. В соответствии с другими примерами осуществления во время работы двигателя на холостом ходу на обмотку 45 возбуждения могут по-прежнему подавать напряжение, достаточное и зарядки батареи 46, но не для питания всех элементов электрической нагрузки 48 транспортного средства 10. В соответствии с другими примерами осуществления во время работы двигателя на холостом ходу ток, подаваемый на обмотку 45 возбуждения, может падать приблизительно до нуля, а для удовлетворения всех энергетических потребностей элементов электрической нагрузки может быть использована батарея 46. Как будет боле подробно описано ниже со ссылками на фиг. 9-11, при некоторых условиях работы напряжение и/или сила тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора, могут быть значительно уменьшены или полностью отключены (например, уменьшены до 0 В) так, чтобы уменьшить нагрузку на двигатель (например, двигатель 22), создаваемую генератором 42. Таким образом, контроллер 40 может принимать сигналы, содержащие информацию об уровне зарядки батареи 46, запросы на подачу электроэнергии от элементов электрической нагрузки 48 и значения выходного тока статора 47 генератора 42. Кроме того, при некоторых условиях работы регулирование напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора, может быть произведено независимо от условий работы двигателя. Например, в случае падения уровня зарядки батареи (УЗБ) ниже порогового УЗБ может быть предусмотрено увеличение или сохранение величины напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора, так, чтобы обеспечить увеличение или поддержание УЗБ генератором и обеспечения возможности продолжения питания элементов электрической нагрузки 48 от батареи. В соответствии с одним из примеров осуществления пороговый УЗБ может быть равен 70% полной зарядки батареи. Кроме того, контроллер 40 может оценивать и/или измерять параметры работы двигателя по информации обратной связи, получаемой от нескольких датчиков 65. Таким образом, контролер 40 может корректировать величину напряжения и/или силы тока, подаваемого на обмотку 45 возбуждения генератора, и, следовательно, выходной ток генератора 42 в зависимости от условий работы, энергетических потребностей элементов электрической нагрузки 48 и уровня зарядки батареи 46.

На фиг. 3 представлен пример графика 300 параметров работы двигателя, отражающего зависимость к.п.д. двигателя от среднего эффективного давления торможения (СЭДТ) при частоте вращения двигателя от 1000 до 3000 об./мин. К.п.д. двигателя может отражать процентную долю энергии топлива, затраченную на производство полезной работы. Полезная работа может включать в себя выходную энергию двигателя, использованную для перемещения транспортного средства, питания элементов электрической нагрузки и т.п., и может не включать в себя потери энергии в тепло, трение, шумы, вибрацию и т.п. Иначе говоря, к.п.д. двигателя можно представить в виде количества топлива, израсходованного на производство двигателем определенного количества полезной работы. Величина СЭДТ может отражать нагрузку на двигатель и может быть вычислена как среднее давление тормозного момента, равномерное приложение которого к поршням цилиндров двигателя по всей длине каждого рабочего такта обеспечивает получение измеренной (тормозной) выходной энергии. Как видно из графика 300, абсолютный к.п.д. двигателя ниже при более низких нагрузках на двигатель. В соответствии с известными способами зарядки от генератора при низких нагрузках на двигатель зарядку от генератора могут не производить в связи со снижением абсолютного к.п.д. двигателя. В раскрытых в настоящем описании способах и системах предлагается регулировать зарядку от генератора в зависимости от добавочного расхода топлива (например, дополнительного расхода топлива, возникающего при работе двигателя с зарядкой от генератора). При повышении добавочного расхода топлива возрастает добавочный расход топлива на нагрузку от генератора. Соответственно, уменьшение зарядки от генератора или крутящего момента генератора при работе двигателя в режиме, связанном с высоким добавочным расходом топлива, может обеспечить уменьшение расхода топлива.

На фиг. 4 представлен пример графика 400 тех же параметров работы двигателя, что и на фиг. 3, отражающего зависимость расхода топлива (поступающего в двигатель) от выходной мощности двигателя (в области влияния выходной мощности двигателя на уровень расхода топлива). Как видно из графика 400, в данном диапазоне значений параметров расход топлива (уровень потребления топлива двигателем) линейно зависит от выходной мощности двигателя при частотах вращения двигателя, равных 1000 об./мин., 1500 об./мин., 2000 об./мин. и 2500 об./мин., то есть последовательное увеличение мощности вызывает аналогичное последовательное увеличение расхода топлива независимо от частоты вращения двигателя и крутящего момента двигателя (нагрузки на двигатель). Иначе говоря, как показано на графике 500, представленном на фиг. 5, наклон зависимости удельного расхода топлива на единицу мощности двигателя от мощности двигателя постоянен при частотах вращения двигателя, равных 1000 об./мин., 1500 об./мин., 2000 об./мин. и 2500 об./мин. Другими словами, в данном диапазоне рабочих параметров двигателя добавочный расход топлива на производство дополнительного киловатта мощности двигателя остается постоянным и приблизительно равным 0,2 кг/ч/кВт независимо от частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель.

На фиг. 6 представлен пример графика 600 тех же параметров работы двигателя, что и на фиг. 3-5, отражающего зависимость наклона удельного расхода топлива на единицу мощности двигателя от мощности двигателя, охватывающей области более высокой мощности при частотах вращения двигателя, равных 1000 об./мин., 1500 об./мин., 2000 об./мин., 2500 об./мин и 3000 об./мин. Как показывает резкий рост кривых для каждого из значений частоты вращения двигателя в областях более высокой мощности, добавочный расход топлива на увеличение нагрузки на двигатель возрастает при работе двигателя вблизи верхнего предела выходной мощности двигателя при фиксированной частоте вращения двигателя и/или передачи трансмиссии транспортного средства. Соответственно, уровень экономии топлива может падать при увеличении нагрузки на двигатель в случае работы двигателя вблизи верхнего предела выходной мощности при определенной частоте вращения двигателя (например, при определенной скорости движения транспортного средства и определенной передаче трансмиссии транспортного средства). Таким образом, добавочный расход топлива может возрастать при увеличении нагрузки на двигатель с превышением порогового уровня нагрузки на двигатель для данной частоты вращения двигателя и/или данной передачи трансмиссии. Пороговый уровень нагрузки на двигатель может соответствовать верхнему пределу выходной мощности двигателя для данной частоты вращения двигателя и/или данной передачи трансмиссии. На фиг. 7 представлен график 700 зависимости наклона удельного расхода топлива на единицу мощности двигателя от мощности двигателя, аналогичный графику 500, но охватывающий области более высоких частот вращения двигателя, превышающих 3000 об./мин. Из графика 700 видно, что при более высоких частотах вращения двигателя добавочный расход топлива на увеличение нагрузки на двигатель (например, расход топлива на производство дополнительного киловатта выходной мощности двигателя) также превышает 0,2 кг/ч/кВт. Например, при частоте вращения двигателя, равной 5000 об./мин., добавочный расход топлива составляет около 0,21-0,22 кг/ч/кВт, а при частоте вращения двигателя, равной 6000 об./мин., добавочный расход топлива составляет около 0,23-0,24 кг/ч/кВт в зависимости от нагрузки на двигатель. Соответственно, когда частота вращения двигателя составляет 5000 или 6000 об./мин., увеличение нагрузки на двигатель может вызвать увеличение добавочного расхода топлива и снижение уровня экономии топлива.

На фиг. 8 представлен график 800 зависимости нормированного к.п.д. двигателя от запаздывания зажигания относительно ОМЗ. Как было описано выше со ссылками на фиг. 1, запаздывание зажигания относительно ОМЗ может резко уменьшить к.п.д. двигателя, так как сгорание топлива и расширение газов могут происходить после такта сжатия цилиндра двигателя. Например, как следует из графика 800, запаздывание зажигания на 20° относительно ОМЗ может уменьшить к.п.д. более чем на 10 процентов. Запаздывание зажигания относительно ОМЗ может быть установлено при высоких нагрузках на двигатель для уменьшения детонации в двигателе или при работе двигателя в режиме холостого хода для регулирования частоты вращения двигателя на холостом ходу. Контроллер 40 может непосредственно определять величину добавочного расхода топлива (например, уменьшение нормированного к.п.д.) по величине запаздывания зажигания.

Как было указано выше, способы и системы, раскрытые в настоящем описании, касаются регулирования зарядки от генератора (например, крутящего момента генератора) при работе двигателя в областях высокого добавочного расхода топлива. Как показано на фиг. 3-8, в число условий работы двигателя с высоким добавочным расходом топлива могут входить запаздывание зажигания относительно порогового раннего момента зажигания, превышение частотой вращения двигателя пороговой частоты вращения двигателя и приближение нагрузки на двигатель к верхнему пределу нагрузки на двигатель. Кроме того, добавочный расход топлива может возрастать при обогащении воздушно-топливной смеси с превышением порога обогащения воздушно-топливной смеси. Соответственно, регулирование зарядки от генератора может быть основано на разнице между величиной запаздывания зажигания и пороговым ранним моментом зажигания. В соответствии с одним из примеров осуществления пороговый ранний момент зажигания может соответствовать, в частности, зажиганию в ОМЗ, а регулирование зарядки от генератора может включать в себя уменьшение зарядки от генератора в соответствии с разницей между величиной запаздывания зажигания и пороговым ранним моментом зажигания, то есть ОМЗ. Например, зарядка от генератора может быть уменьшена пропорционально величине запаздывания зажигания относительно порогового раннего момента зажигания. Кроме того, зарядка от генератора может быть уменьшена до нуля в случае превышения запаздыванием зажигания порогового позднего момента зажигания для исключения увеличения добавочного расхода топлива и снижения уровня экономии топлива. Пороговый поздний момент зажигания может составлять, например, 7° от ОМЗ или 10° от ОМЗ. Кроме того, когда момент зажигания находится между пороговым ранним моментом зажигания и пороговым поздним моментом зажигания, зарядка от генератора может быть увеличена в соответствии с величиной опережения зажигания относительно порогового позднего момента зажигания.

Кроме того, регулирование зарядки от генератора может быть основано на величине превышения частотой вращения двигателя нижнего порогового уровня частоты вращения двигателя. В соответствии с одним из примеров осуществления нижний пороговый уровень частоты вращения двигателя может составлять, в частности, 3000 об./мин., а регулирование зарядки от генератора может включать в себя уменьшение зарядки от генератора в зависимости от превышения частотой вращения двигателя нижнего порогового уровня частоты вращения двигателя, равного 3000 об./мин. Например, зарядка от генератора может быть уменьшена пропорционально величине приращения частоты вращения двигателя свыше нижнего порогового уровня частоты вращения двигателя. Кроме того, зарядка от генератора может быть уменьшена до нуля в случае превышения частотой вращения двигателя верхнего порогового уровня частоты вращения двигателя. Верхний пороговый уровень частоты вращения двигателя может составлять, например, 5000 об./мин., и при превышении частотой вращения двигателя 5000 об./мин. зарядка от генератора может быть уменьшена до 0 для исключения увеличения добавочного расхода топлива и снижения уровня экономии топлива. Кроме того, при нахождении частоты вращения двигателя между нижним пороговым уровнем частоты вращения двигателя и верхним пороговым уровнем частоты вращения двигателя зарядка от генератора может быть увеличена в зависимости от разницы между частотой вращения двигателя и верхним пороговым уровнем частоты вращения двигателя.

Кроме того, регулирование зарядки от генератора может быть основано на величине превышения нагрузкой на двигатель нижнего порогового уровня нагрузки на двигатель, причем зарядка от генератора может быть уменьшена до нуля в случае превышения верхнего порогового уровня нагрузки на двигатель. Верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель может соответствовать, в частности, 95% максимальной нагрузки для данной частоты вращения двигателя, причем максимальная нагрузка соответствует нагрузке, при превышении которой двигатель может переходить на пониженную передачу, что снижает уровень экономии топлива. Нижний пороговый уровень нагрузки на двигатель может соответствовать нагрузке, при превышении которой добавочный расход топлива начинает возрастать с большей скоростью при данном увеличении нагрузки на двигатель (например, выходной мощности). Как показано на фиг. 6, верхний и нижний пороговые уровни нагрузки на двигатель могут зависеть от частоты вращения двигателя и, следовательно, от передачи трансмиссии. Например, при 3000 об./мин. (например, на повышенной передаче) верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель может соответствовать выходной мощности двигателя, равной 130 кВт, а нижний пороговый уровень нагрузки на двигатель может соответствовать выходной мощности двигателя, равной 90 кВт. Напротив, при частоте вращения двигателя, равной 1500 об./мин. (например, на пониженной передаче) верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель может соответствовать выходной мощности двигателя, равной 60 кВт, а нижний пороговый уровень нагрузки на двигатель может соответствовать выходной мощности двигателя, равной 30 кВт. В соответствии с одним из примеров осуществления регулирование зарядки от генератора может включать в себя уменьшение зарядки от генератора на основе величины превышения нагрузкой на двигатель нижнего порогового уровня нагрузки на двигатель. Например, зарядка от генератора может быть уменьшена пропорционально величине превышения нагрузкой на двигатель нижнего порогового уровня нагрузки на двигатель. Кроме того, зарядка от генератора может быть уменьшена до нуля в случае превышения нагрузкой на двигатель верхнего порогового уровня нагрузки на двигатель для исключения увеличения добавочного расхода топлива и снижения уровня экономии топлива. Кроме того, при нахождении нагрузки на двигатель при определенной частоте вращения двигателем между нижним пороговым уровнем нагрузки на двигатель и верхним пороговым уровнем нагрузки на двигатель зарядка от генератора может быть увеличена в соответствии с разницей между величиной нагрузки на двигатель и верхним пороговым уровнем нагрузки на двигатель.

Кроме того, регулирование зарядки от генератора может быть основано на величине уменьшения (обогащения) воздушно-топливного отношения двигателя относительно верхнего порогового значения воздушно-топливного отношения двигателя. В соответствии с одним из примеров осуществления верхнее пороговое значение воздушно-топливного отношения двигателя может быть равно, в частности, стехиометрическому воздушно-топливному отношению λ_stoich а регулирование зарядки от генератора может включать в себя уменьшение зарядки от генератора в соответствии с величиной уменьшения воздушно-топливного отношения относительно верхнего порогового значения воздушно-топливного отношения, равного λ_stoich. Например, зарядка от генератора может быть уменьшена пропорционально величине обогащения или уменьшения воздушно-топливного отношения относительно верхнего порогового значения воздушно-топливного отношения. Кроме того, величина обогащения может соответствовать величине отклонения воздушно-топливного отношения от стехиометрического воздушно-топливного отношения. Верхнее пороговое значение воздушно-топливного отношения двигателя также может соответствовать нижнему пороговому процентному уровню обогащения, причем регулирование зарядки от генератора осуществляют на основе превышения уровнем обогащения нижнего порогового процентного уровня обогащения. Верхнее пороговое значение воздушно-топливного отношения двигателя может соответствовать воздушно-топливному отношению, при котором двигатель работает в стандартных условиях работы. Кроме того, зарядка от генератора может быть уменьшена до нуля в случае падения воздушно-топливного отношения двигателя ниже нижнего порогового значения воздушно-топливного отношения двигателя. Например, нижнее пороговое значение воздушно-топливного отношения двигателя может быть равно 0,97, причем в случае падения воздушно-топливного отношения двигателя ниже 0,97 зарядку от генератора уменьшают до 0 для исключения увеличения добавочного расхода топлива и снижения уровня экономии топлива. Нижнее пороговое значение воздушно-топливного отношения двигателя может соответствовать верхнему пороговому процентному уровню обогащения, причем зарядку от генератора уменьшают до 0 в случае превышения величиной обогащения верхнего порогового процентного уровня обогащения. Кроме того, при нахождении воздушно-топливного отношения двигателя между верхним пороговым значением воздушно-топливного отношения двигателя и нижним пороговым значением воздушно-топливного отношения двигателя зарядка от генератора может быть увеличена на основе величины превышения воздушно-топливным отношением двигателя нижнего порогового значения воздушно-топливного отношения двигателя.

Соответственно, регулирование зарядки от генератора (в том числе регулирование крутящего момента генератора) может быть произведено в случае работы двигателя в областях повышенного добавочного расхода топлива. Кроме того, уменьшение зарядки от генератора может быть произведено в случае обогащения воздушно-топливного отношения двигателя до уровня, меньшего верхнего порогового значения воздушно-топливного отношения, работы двигателя с превышением нижнего порогового уровня частоты вращения двигателя, работы двигателя с нагрузками, превышающими нижний пороговый уровень нагрузки на двигатель (причем нижний пороговый уровень нагрузки на двигатель может зависеть от частоты вращения двигателя и, следовательно, от передачи трансмиссии), а также в случае запаздывания зажигания относительно порогового раннего момента зажигания. Кроме того, зарядка от генератора (в том числе крутящий момент генератора) может быть уменьшена до нуля в случае обогащения воздушно-топливного отношения двигателя до уровня, меньшего нижнего порогового значения воздушно-топливного отношения, работы двигателя с превышением верхнего порогового уровня частоты вращения двигателя, работы двигателя с нагрузками, превышающими верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель (причем верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель может зависеть от частоты вращения двигателя и, следовательно, от передачи трансмиссии), а также в случае запаздывания зажигания относительно порогового позднего момента зажигания. Кроме того, увеличение зарядки от генератора может быть произведено в случае увеличения воздушно-топливного отношения двигателя с превышением нижнего порогового значения воздушно-топливного отношения, уменьшения частоты вращения двигателя до уровня, меньшего верхнего порогового уровня частоты вращения двигателя, уменьшения нагрузки на двигатель до уровня, меньшего верхнего порогового уровня (причем верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель может зависеть от частоты вращения двигателя и, следовательно, от передачи трансмиссии), а также в случае опережения зажигания относительно порогового позднего момента зажигания.

Таким образом, система транспортного средства может содержать: двигатель; генератор переменного тока, механически соединенный с двигателем и электрически соединенный с аккумуляторной батареей; контроллер, установленный в составе двигателя, содержащий исполнимые инструкции для регулирования крутящего момента генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, воздушно-топливное отношение, частота вращения двигателя и нагрузка на двигатель в случае превышения уровнем заряда батареи (УЗБ) порогового УЗБ. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от величины момента зажигания может дополнительно или альтернативно включать в себя: увеличение крутящего момента генератора в случае опережения зажигания относительно порогового запаздывания зажигания и уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае запаздывания зажигания относительно порогового запаздывания зажигания. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от величины воздушно-топливного отношения может дополнительно или альтернативно включать в себя: увеличение крутящего момента генератора в случае увеличения воздушно-топливного отношения с превышением порогового воздушно-топливного отношения и уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае уменьшения воздушно-топливного отношения до уровня, меньшего порогового воздушно-топливного отношения. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от величины частоты вращения двигателя может дополнительно или альтернативно включать в себя: увеличение крутящего момента генератора в случае уменьшения частоты вращения двигателя до уровня, меньшего пороговой частоты вращения двигателя, и уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения частоты вращения двигателя с превышением пороговой частоты вращения двигателя. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от величины нагрузки на двигатель может дополнительно или альтернативно включать в себя: увеличение крутящего момента генератора в случае уменьшения нагрузки на двигатель до уровня, меньшего пороговой нагрузки на двигатель, и уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения нагрузки на двигатель с превышением пороговой нагрузки на двигатель, причем пороговая нагрузка на двигатель зависит от частоты вращения двигателя и/или передачи трансмиссии.

На фиг. 9 и 10 представлены блок-схемы способов 900 и 1000 для регулирования зарядки от генератора в зависимости от условий работы транспортного средства и двигателя. Способы 900 и 1000 могут быть выполнены посредством исполняемых инструкций, сохраненных в контроллере 40. На начальном этапе 910 способа 900 контроллер 40 оценивает и/или измеряет параметры работы транспортного средства, например, частоту вращения двигателя (ЧВД), УЗБ, воздушно-топливное отношение, нагрузку на двигатель и момент зажигания. Затем способ 900 переходит к этапу 920, на котором контроллер 40 определяет, превышает ли УЗБ пороговый УЗБ, SOC_TH. Если УЗБ < SOC_TH, способ 900 переходит к этапу 924, на котором контроллер 40 может изменить крутящий момент генератора (и зарядку от генератора) независимо от величин момента зажигания, частоты вращения двигателя, нагрузки на двигатель и воздушно-топливного отношения. При УЗБ < SOC_TH контроллер 40 может признать зарядку батареи приоритетной по сравнению с уменьшением добавочного расхода топлива и повышения уровня экономии топлива. После выполнения этапа 924 способ 900 завершает работу. В случае установления на этапе 920, что УЗБ > SOC_TH, способ 900 переходит к этапу 930, на котором контроллер 40 устанавливает, выполнено ли первое условие (см. фиг. 10). Первое условие может соответствовать условиям работы двигателя, в которых добавочный расход топлива настолько высок, что оправдывает отключение зарядки от генератора (с уменьшением крутящего момента генератора до 0).

Как показано на фиг. 10, на начальном этапе 1010 способа 1000 контроллер 40 определяет, запаздывает ли зажигание относительно порогового позднего момента зажигания timing_TH,_late. Как было описано выше, значение timing_TH,_late может соответствовать зажиганию с запаздыванием на 7° относительно ОМЗ. В случае отсутствия запаздывания зажигания относительно timing_TH,_late способ 1000 переходит к этапу 1020, на котором контроллер 40 определяет, уменьшено (например, обогащено) ли воздушно-топливное отношение λ до значения, меньшего нижнего порогового уровня λ_TH,low воздушно-топливного отношения. Как было описано выше, значение λ_TH,low может соответствовать воздушно-топливному отношению, равному 0,97. Значение λ_TH,low также может соответствовать пороговому уровню обогащения, причем превышение обогащением уровня λ_TH,low может соответствовать выполнению первого условия (и крутящий момент генератора может быть уменьшен до нуля). Если воздушно-топливное отношение не уменьшено до значения, меньшего λ_TH,low, способ 1000 переходит к этапу 1030, на котором контроллер 40 определяет, превышает ли частота вращения двигателя, ЧВД, верхний пороговый уровень RPM_TH,_high частоты вращения двигателя. Как было описано выше, значение RPM_TH,_high может соответствовать частоте вращения двигателя, равной 5000 об./мин. Если ЧВД не превышает RPM_TH,_high, способ 1000 переходит к этапу 1040, на котором контроллер 40 определяет, превышает ли нагрузка на двигатель при данной частоте вращения и передаче трансмиссии, Load(gear ratio), верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель для данной частоты вращения и передачи трансмиссии, Load(gear ratio)_TH,_high. Как было описано выше, величина Load(gear ratio)_TH,_high может зависеть от передачи трансмиссии или частоты вращения двигателя; например, при частоте вращения двигателя, равной 1500 об./мин., значение Load(gear ratio)_TH,_high может составлять 60 кВт, а при частоте вращения двигателя, равной 3000 об./мин., значение Load(gear ratio)_TH,_high может составлять 130 кВт. Если величина Load(gear ratio) не превышает Load(gear ratio)_TH,_high, способ 1000 переходит к этапу 1060, на котором определяют, выполнено ли первое условие. После исполнения этапа 1060 способ 1000 производит возврат к этапу 930 способа 900. В случае выявления запаздывания зажигания относительно timing_TH,_late на этапе 1010, уменьшения λ до значения, меньшего λ_TH,low, увеличения ЧВД свыше RPM_TH,_high или увеличения значения Load(gear ratio) свыше Load(gear ratio)_TH,_high способ 1000 переходит к этапу 1050, на котором контроллер 40 устанавливает, что первое условие выполнено. После исполнения этапа 1050 способ 1000 заканчивает работу и производит возврат к этапу 930 способа 900.

Если первое условие выполнено, на этапе 930 способа 900 контроллер 40 определяет, что двигатель работает в области повышенного добавочного расхода топлива, и способ 900 переходит к этапу 934, на котором контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и зарядку от генератора) до 0. После исполнения этапа 934 способ 900 завершает работу. Если первое условие не выполнено, способ 900 переходит к этапу 940, на котором контроллер 40 определяет, находится ли момент зажигания между пороговым ранним моментом зажигания timing_TH,_early и пороговым поздним моментом зажигания timing_TH,_late. Если момент зажигания установлен с запаздыванием относительно timing_TH,_early и с опережением относительно timing_TH,_late, способ 900 переходит к этапу 944, на котором контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в соответствии с величиной запаздывания момента зажигания относительно timing_TH,_early. Кроме того, контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в случае возникновения запаздывания момента зажигания относительно timing_TH,_early. Аналогичным образом контроллер 40 может увеличить крутящий момент генератора (и увеличить зарядку от генератора) в случае опережения момента зажигания относительно timing_TH,_late.

После исполнения этапа 944, а также в случае установления на этапе 940, что момент зажигания установлен с запаздыванием относительно timing_TH,_early и с опережением относительно timing_TH,_late, способ 900 переходит к этапу 950, на котором контроллер 40 определяет, находится ли воздушно-топливное отношение между нижним пороговым значением воздушно-топливного отношения λ_TH,low и верхним пороговым значением воздушно-топливного отношения λ_TH,high. Если λ_TH,low < λ < λ_TH,high, способ 900 переходит к этапу 954, на котором контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в соответствии с величиной превышения обогащением топливной смеси величины λ_TH,high. Например, крутящий момент генератора может быть уменьшен в соответствии с величиной отклонения λ от λ_TH,high. Кроме того контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в случае уменьшения λ до значения, меньшего λ_TH,high. Аналогичным образом контроллер 40 может увеличить крутящий момент генератора (и увеличить зарядку от генератора) в случае превышения значением λ значения λ_TH,low.

После исполнения этапа 954, а также в случае установления на этапе 950, что воздушно-топливное отношение не находится между значениями λ_TH,low и λ_TH,high, способ 900 переходит к этапу 960, на котором контроллер 40 определяет, находится ли частота вращения двигателя, ЧВД, между нижним пороговым уровнем частоты RPM_TH,_low вращения двигателя и верхним пороговым уровнем RPM_TH,_high частоты вращения двигателя. Если RPM_TH,_low < ЧВД < RPM_TH,_high, способ 900 переходит к этапу 964, на котором контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в соответствии с величиной превышения значением ЧВД уровня RPM_TH,_low. Например, крутящий момент генератора может быть уменьшен в соответствии с величиной отклонения ЧВД от RPM_TH,_low. Кроме того контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в случае увеличения значения ЧВД с превышением уровня RPM_TH,_low. Аналогичным образом контроллер 40 может увеличить крутящий момент генератора (и увеличить зарядку от генератора) в случае уменьшения значения ЧВД до уровня, меньшего RPM_TH,_high.

После исполнения этапа 964, а также в случае установления на этапе 960, что значение ЧВД не находится между RPM_TH,_low и RPM_TH,_high, способ 900 переходит к этапу 970, на котором контроллер 40 определяет, находится ли нагрузка на двигатель при данной частоте вращения двигателя и данной передаче трансмиссии, Load(gear ratio), между нижним пороговым уровнем Load(gear ratio)_TH,low нагрузки на двигатель и верхним пороговым уровнем Load(gear ratio)_TH,high нагрузки на двигатель. Значения Load(gear ratio)_TH,low и Load(gear ratio)_TH,high могут зависеть от текущей частоты вращения двигателя и/или установленной передачи трансмиссии. Если Load(gear ratio)_TH,low < Load(gear ratio) < Load(gear ratio)_TH,high, способ 900 переходит к этапу 974, на котором контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в соответствии с величиной превышения значением Load(gear ratio) уровня Load(gear ratio)_TH,_low. Кроме того контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора (и уменьшить зарядку от генератора) в случае увеличения значения Load(gear ratio) с превышением уровня Load(gear ratio)_TH,low. Аналогичным образом контроллер 40 может увеличить крутящий момент генератора (и увеличить зарядку от генератора) в случае уменьшения ЧВД до уровня, меньшего Load(gear ratio)_TH,low. После исполнения этапа 974, а также в случае установления на этапе 970, что значение Load(gear ratio) не находится между Load(gear ratio)_TH,low и Load(gear ratio)_TH,high, способ 900 завершает работу.

Таким образом, способ для двигателя может включать в себя: в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового УЗБ, уменьшают зарядку от генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель. Способ может дополнительно или альтернативно включать в себя в случае уменьшения УЗБ ниже порогового УЗБ, увеличение зарядки от генератора независимо от момента зажигания, частоты вращения двигателя, воздушно-топливного отношения и нагрузки на двигатель. Способ может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение зарядки от генератора в зависимости от момента зажигания, включающее в себя уменьшение зарядки от генератора, пропорциональное величине запаздывания зажигания. Способ может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение зарядки от генератора в зависимости от частоты вращения двигателя, включающее в себя уменьшение зарядки от генератора, пропорциональное величине превышения частотой вращения двигателя пороговой частоты вращения двигателя. Способ может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение зарядки от генератора в зависимости от воздушно-топливного отношения, включающее в себя уменьшение зарядки от генератора, пропорциональное величине падения воздушно-топливного отношения ниже стехиометрического воздушно-топливного отношения. Способ может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение зарядки от генератора в зависимости от нагрузки на двигатель, включающее в себя уменьшение зарядки от генератора, пропорциональное величине превышения нагрузкой на двигатель пороговой нагрузки на двигатель для данной частоты вращения двигателя.

Таким образом, способ для двигателя может включать в себя: в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового УЗБ, регулируют крутящий момент генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от момента зажигания может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора в зависимости от величины запаздывания зажигания. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от момента зажигания также может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае превышения запаздыванием зажигания порогового уровня запаздывания зажигания. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от воздушно-топливного отношения может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора в зависимости от степени обогащения топлива. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от воздушно-топливного отношения также может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения степени обогащения топлива с превышением пороговой степени обогащения. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от частоты вращения двигателя может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора в зависимости от величины приращения частоты вращения двигателя. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от частоты вращения двигателя также может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения частоты вращения двигателя с превышением пороговой частоты вращения двигателя. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от нагрузки на двигатель может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора в зависимости от величины приращения нагрузки на двигатель. Регулирование крутящего момента генератора в зависимости от нагрузки на двигатель также может дополнительно или альтернативно включать в себя уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения нагрузки на двигатель с превышением пороговой нагрузки на двигатель для данной частоты вращения двигателя.

На фиг. 11 представлена временная последовательность 1100 эксплуатации системы транспортного средства по фиг. 1-2 в соответствии со способами 900 и 1000. Временная последовательность 1100 включает в себя графики изменения УЗБ 1110, крутящего момента генератора 1120, силы тока, подаваемого генератором на батарею 1130, момента зажигания 1140, частоты вращения двигателя (ЧВД) 1150, воздушно-топливного отношения 1160 и нагрузки на двигатель 1170. На временной последовательности 1100 также показаны пороговый УЗБ 1112, нулевой крутящий момент генератора 1122, нулевой ток на батарею 1132, пороговый ранний момент зажигания timing_TH,_early 1142, пороговый поздний момент зажигания timing_TH,_late 1146, верхний пороговый уровень частоты вращения двигателя RPM_TH,_high 1152, нижний пороговый уровень частоты вращения двигателя RPM_TH,_low 1156, верхний пороговый уровень воздушно-топливного отношения λ_TH,high 1162, нижний пороговый уровень воздушно-топливного отношения λ_TH,low 1166, верхний пороговый уровень нагрузки на двигатель Load(gear ratio)_TH,high 1172 и нижний пороговый уровень нагрузки на двигатель Load(gear ratio)_TH,low 1176.

До момента t1 момент зажигания равен timing_TH,_early, RPM_TH,_low < ЧВД < RPM_TH,_high, λ_TH,low < λ < λ_TH,high, нагрузка на двигатель находится между Load(gear ratio)_TH,low и Load(gear ratio)_TH,high, а УЗБ 1110 меньше порогового уровня SOC_TH. Поскольку УЗБ < SOC_TH, контроллер 40 может увеличить крутящий момент генератора (и зарядку от генератора) независимо от момента зажигания, частоты вращения двигателя, воздушно-топливного отношения и нагрузки на двигатель, так как зарядка батареи обладает приоритетом перед снижением уровня экономии топлива. Соответственно, ток 1130, подаваемый с генератора на батарею, находится на повышенном уровне, что обеспечивает высокий уровень зарядки от генератора.

В момент t1, в который УЗБ превышает SOC_TH, контроллер 40 изменяет крутящий момент генератора (и зарядку от генератора) для повышения уровня экономии топлива. В частности, контроллер 40 может уменьшить крутящий момент генератора 1120 в соответствии с превышением величиной ЧВД уровня RPM_TH,_low, а также в соответствии с превышением величиной нагрузки на двигатель уровня Load(gear ratio)_TH,_low. Поскольку момент зажигания равен timing_TH,_early, а величина λ равна λ_TH,high, контроллер 40 может не корректировать крутящий момент генератора в зависимости от момента зажигания или величины λ. Уменьшение крутящего момента генератора 1120 также приводит к соответствующему уменьшению тока 1130, подаваемого на батарею, так как вызывает снижение зарядки батареи от генератора. Поскольку в момент t1 производят уменьшение крутящего момента генератора, скорость зарядки батареи может спадать, как видно из более пологого наклона графика 1110 изменения УЗБ.

В момент t2 запаздывание зажигания превышает timing_TH,_late, вследствие чего контроллер 40 уменьшает крутящий момент генератора до 0 для прекращения зарядки от генератора при работе двигателя в области высокого добавочного расхода топлива. Поскольку в момент t2 крутящий момент генератора уменьшают до 0, зарядка батареи прекращается, что видно по уменьшению тока 1130, подаваемого на батарею, до 0 в момент t2. В связи с прекращением зарядки батареи от генератора между моментами t2 и t3 УЗБ остается постоянным (в предположении пренебрежимо малой электрической нагрузки). Затем, в момент t3 опережение зажигания достигает timing_TH,_early, вследствие чего контроллер 40 увеличивает крутящий момент генератора на величину, основанную на отклонении момента зажигания от timing_TH,_late. Между моментами t3 и t4 контроллер 40 может увеличить крутящий момент генератора до уровня, несколько более низкого, чем между моментами t1 и t2, в связи с увеличением ЧВД к моменту t3 до более высокого уровня, чем между моментами t1 и t2 (при аналогичных значениях момента зажигания, воздушно-топливного отношения и нагрузки на двигатель). В связи с этим контроллер 40 может применить в момент t3 большее уменьшение крутящего момента генератора (относительно уровня крутящего момента генератора до момента t1), так как добавочный расход топлива в момент t3 выше, чем добавочный расход топлива между моментами t1 и t2. Такая корректировка крутящего момента также вызывает уменьшение тока, подаваемого с генератора на батарею между моментами t3 и t4, по сравнению с периодом между моментами t1 и t2, что видно по более медленному увеличению УЗБ 1110 между моментами t3 и t4, чем между моментами t1 и t2.

В момент t4 контроллер 40 уменьшает крутящий момент генератора 1120 до нуля в связи с превышением нагрузкой на двигатель уровня Load(gear ratio)_TH,high. Поскольку в момент t4 крутящий момент генератора уменьшают до 0, зарядка батареи прекращается, что видно по уменьшению тока 1130, подаваемого на батарею, до 0 в момент t4. В связи с прекращением зарядки батареи от генератора между моментами t4 и t5 УЗБ остается постоянным (в предположении пренебрежимо малой электрической нагрузки). Затем, в момент t5 нагрузка на двигатель падает ниже уровня Load(gear ratio)_TH,high, вследствие чего контроллер 40 увеличивает крутящий момент генератора с 0 на величину, основанную на отклонении величины нагрузки на двигатель от уровня Load(gear ratio)_TH,high. Между моментами t5 и t6 контроллер 40 может увеличить крутящий момент генератора до приблизительно того же уровня, что и между моментами t3 и t4, так как значения момента зажигания, ЧВД, воздушно-топливного отношения и нагрузки на двигатель между моментами t3 и t4 и между моментами t5 и t6 приблизительно одинаковы. Такая корректировка крутящего момента также вызывает уменьшение тока, подаваемого с генератора на батарею между моментами t5 и t6, приблизительно до того же уровня, что и между моментами t3 и t4, что видно по сходной скорости роста УЗБ 1110 между моментами t5 и t6 и между моментами t3 и t4.

В момент t6 ЧВД превышает уровень RPM_TH,_high, вследствие чего контроллер 40 уменьшает крутящий момент генератора до 0 для прекращения зарядки от генератора при работе двигателя в области высокого добавочного расхода топлива. Поскольку крутящий момент генератора уменьшают до 0, зарядка батареи прекращается, и УЗБ падает между моментами t6 и t7, так как батарея подает ток на различные дополнительные элементы электрической нагрузки (например, отопление, кондиционирование воздуха, осветительные приборы и т.п.). В момент t7 ЧВД падает ниже уровня RPM_TH,_high до более низкого значения, лишь незначительно превышающего RPM_TH,_low. Вследствие этого контроллер 40 увеличивает крутящий момент генератора с 0 на величину, основанную на отклонении величины ЧВД от RPM_TH,_high. В момент t7 контроллер 40 увеличивает крутящий момент генератора до уровня, более высокого по сравнению с крутящим моментом генератора между моментами t5 и t6, так как величины момента зажигания, нагрузки на двигатель и воздушно-топливного отношения в момент t7 приблизительно соответствуют величинам момента зажигания, нагрузки на двигатель и воздушно-топливного отношения между моментами t5 и t6, а уровень ЧВД значительно ниже. Увеличение крутящего момента генератора приводит к увеличению тока, подаваемого с генератора на батарею, что обеспечивает зарядку батареи и увеличение УЗБ.

Затем, в момент t8, происходит обогащение воздушно-топливного отношения, в результате которого значение λ падает ниже λ_TH,low. Вследствие падения значения λ падает ниже λ_TH,low контроллер 40 уменьшает крутящий момент генератора до нуля, что приводит к уменьшению тока, подаваемого с генератора на батарею, до 0. Поскольку зарядка батареи прекращается, между моментами t8 и t9 УЗБ остается постоянным (в предположении пренебрежимо малой электрической нагрузки). В момент t9 воздушно-топливное отношение превышает уровень λ_TH,low, вследствие чего контроллер 40 увеличивает крутящий момент генератора в соответствии с величиной превышения воздушно-топливным отношением уровня λ_TH,low. После момента t9 крутящий момент генератора достигает приблизительно того же уровня, что и между моментами t7 и t8, так как величины воздушно-топливного отношения, ЧВД, нагрузки на двигатель и момента зажигания в эти периоды приблизительно одинаковы. После момента t9 УЗБ начинает постепенно возрастать в связи с возобновлением подачи тока с генератора на батарею (например, зарядки от генератора).

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, содержащей контроллеры в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение относится к области способов и систем для регулирования зарядки от генератора с сокращением расхода топлива. В предлагаемых способах и системе в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового УЗБ уменьшают зарядку от генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как момент зажигания, частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель. Таким образом, может быть обеспечена возможность сокращения расхода топлива при поддержании УЗБ для поддержки работы вспомогательного оборудования переднего расположения и может быть достигнуто сокращение расхода топлива в условиях энергичного вождения транспортного средства, например, при высоких нагрузках на двигатель вблизи порогов понижения передачи и при высокой частоте вращения двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ для двигателя, включающий в себя следующий шаг:

в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового уровня заряда батареи продолжают зарядку батареи от генератора, приводимого в действие двигателем, а затем уменьшают зарядку от генератора в случае увеличения запаздывания зажигания и во время увеличения запаздывания зажигания.

2. Способ по п. 1, в котором дополнительно регулируют нагрузку генератора на двигатель в зависимости от каждого из таких параметров, как частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель.

3. Способ по п. 2, в котором дополнительно

в случае уменьшения УЗБ ниже порогового УЗБ увеличивают зарядку от генератора независимо от частоты вращения двигателя, воздушно-топливного отношения и нагрузки на двигатель и в случае превышения значением УБЗ порогового УБЗ уменьшают зарядку от генератора в зависимости от каждого из таких параметров, как частота вращения двигателя, воздушно-топливное отношение и нагрузка на двигатель.

4. Способ по п. 2, в котором дополнительно уменьшают зарядку от генератора пропорционально величине запаздывания зажигания.

5. Способ по п. 2, в котором уменьшение зарядки от генератора в зависимости от частоты вращения двигателя включает в себя уменьшение зарядки от генератора пропорционально величине превышения частотой вращения двигателя пороговой частоты вращения двигателя.

6. Способ по п. 2, в котором уменьшение зарядки от генератора в зависимости от воздушно-топливного отношения включает в себя уменьшение зарядки от генератора пропорционально величине падения воздушно-топливного отношения ниже стехиометрического воздушно-топливного отношения.

7. Способ по п. 2, в котором уменьшение зарядки от генератора в зависимости от нагрузки на двигатель включает в себя уменьшение зарядки от генератора пропорционально величине превышения нагрузкой на двигатель пороговой нагрузки на двигатель для данной частоты вращения двигателя.

8. Способ для двигателя, включающий в себя следующий шаг:

в случае увеличения уровня заряда батареи (УЗБ) транспортного средства с превышением порогового уровня заряда батареи регулируют крутящий момент генератора, после чего продолжают зарядку батареи от крутящего момента генератора, а затем, если уровень заряда батареи все еще выше порогового уровня заряда батареи, уменьшают зарядку от генератора в случае увеличения запаздывания зажигания, причем зарядку от генератора уменьшают пропорционально увеличению запаздывания зажигания во время увеличения запаздывания зажигания, причем крутящий момент генератора дополнительно регулируют в зависимости частоты вращения двигателя, воздушно-топливного отношения и нагрузки на двигатель.

9. Способ по п. 8, в котором дополнительно уменьшают крутящий момент генератора до нуля в случае превышения запаздыванием зажигания порогового уровня запаздывания зажигания.

10. Способ по п. 8, в котором регулирование крутящего момента генератора в зависимости от воздушно-топливного отношения включает в себя уменьшение крутящего момента генератора в зависимости от степени обогащения топлива.

11. Способ по п. 10, в котором регулирование крутящего момента генератора в зависимости от воздушно-топливного отношения дополнительно включает в себя уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения степени обогащения топлива с превышением пороговой степени обогащения.

12. Способ по п. 8, в котором регулирование крутящего момента генератора в зависимости от частоты вращения двигателя включает в себя уменьшение крутящего момента генератора в зависимости от величины приращения частоты вращения двигателя.

13. Способ по п. 12, в котором регулирование крутящего момента генератора в зависимости от частоты вращения двигателя дополнительно включает в себя уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения частоты вращения двигателя с превышением пороговой частоты вращения двигателя.

14. Способ по п. 8, в котором регулирование крутящего момента генератора в зависимости от нагрузки на двигатель включает в себя уменьшение крутящего момента генератора в зависимости от величины приращения нагрузки на двигатель.

15. Способ по п. 14, в котором регулирование крутящего момента генератора в зависимости от нагрузки на двигатель дополнительно включает в себя уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения нагрузки на двигатель с превышением пороговой нагрузки на двигатель для данной частоты вращения двигателя.

16. Система транспортного средства, содержащая:

двигатель;

генератор переменного тока, механически соединенный с двигателем и электрически соединенный с аккумуляторной батареей;

контроллер, установленный в составе двигателя, содержащий исполнимые инструкции для,

в случае превышения уровнем заряда батареи (УЗБ) порогового уровня заряда батареи, продолжения зарядки батареи от генератора, а затем уменьшения зарядки от генератора в случае увеличения запаздывания зажигания и во время увеличения запаздывания зажигания и

дополнительного регулирования крутящего момента генератора в зависимости от одного или нескольких из таких параметров, как воздушно-топливное отношение, частота вращения двигателя и нагрузка на двигатель, причем пороговый уровень заряда батареи ниже уровня заряда батареи полностью заряженной батареи.

17. Система транспортного средства по п. 16, дополнительно содержащая:

увеличение крутящего момента генератора в случае опережения зажигания относительно порогового запаздывания зажигания и

уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае запаздывания зажигания с превышением порогового запаздывания зажигания.

18. Система транспортного средства по п. 16, в которой регулирование крутящего момента генератора в зависимости от величины воздушно-топливного отношения включает в себя:

увеличение крутящего момента генератора в случае увеличения воздушно-топливного отношения с превышением порогового воздушно-топливного отношения и

уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае уменьшения воздушно-топливного отношения до уровня, меньшего порогового воздушно-топливного отношения.

19. Система транспортного средства по п. 16, в которой регулирование крутящего момента генератора в зависимости от величины частоты вращения двигателя включает в себя:

увеличение крутящего момента генератора в случае уменьшения частоты вращения двигателя до уровня, меньшего пороговой частоты вращения двигателя, и

уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения частоты вращения двигателя с превышением пороговой частоты вращения двигателя.

20. Система транспортного средства по п. 16, в которой регулирование крутящего момента генератора в зависимости от величины нагрузки на двигатель включает в себя:

увеличение крутящего момента генератора в случае уменьшения нагрузки на двигатель до уровня, меньшего пороговой нагрузки на двигатель, и

уменьшение крутящего момента генератора до нуля в случае увеличения нагрузки на двигатель с превышением пороговой нагрузки на двигатель,

причем пороговая нагрузка на двигатель зависит от частоты вращения двигателя.