СПОСОБ СОДЕЙСТВИЯ ЗАПУСКУ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
METHOD OF ASSISTING START OF VEHICLE AND APPROPRIATE DEVICE

Настоящее изобретение относится к способу содействия запуску автотранспортного средства за счет добавочного крутящего момента двигателя, когда упомянутое транспортное средство запускается, и к связанному с ним устройству.
Изобретение относится конкретнее к способу содействия запуску автотранспортного средства, который можно использовать на всех видах транспортного средства, оснащенных коробкой передач и обеспечивающих управление частотой вращения двигателя, когда транспортное средство запускается, чтобы получить особенно удовлетворительную управляемость. Выражение «запуск» в приложении к запуску транспортного средства следует понимать в значении перехода от состояния, в котором у транспортного средства нулевая скорость, а коробка передач выведена из зацепления в состояние, в котором у транспортного средства ненулевая скорость, а коробка передач введена в зацепление.
В настоящее время для улучшения ощущения комфорта при пуске автотранспортного средства в движение от стационарного положения стоит задача снизить насколько возможно любые перерывы в непрерывности движения транспортного средства вперед. Такие перерывы могут быть вызваны общим увеличением веса транспортных средств и увеличением в объеме коллектора двигателя, что заметно ухудшает крутящий момент двигателя в терминах быстроты реагирования.
Один известный путь достичь этого состоит в использовании способа содействия запуску автотранспортного средства, в котором при обнаружении ненулевой скорости транспортного средства и уменьшении частоты вращения двигателя, вычисляют уставку рабочей частоты вращения двигателя и коэффициент пошагового усиления, который является функцией от разности между уставкой рабочей частоты вращения двигателя и измеренной рабочей частоты вращения двигателя, и применяют измеренную рабочую частоту вращения двигателя к измеренному крутящему моменту двигателя.
Такой как этот способ для содействия запуску имеет недостаток в том, что он не обеспечивает точную компенсацию крутящего момента двигателя, который нужно приложить, что ведет к снижению в линейности педали сцепления, делая для водителя плавный запуск затруднительным.
Поэтому задача настоящего изобретения состоит в преодолении этого недостатка и в обеспечении способа содействия запуску автотранспортного средства за счет добавления крутящего момента двигателя, который делает возможным получить оптимальную управляемость.
Для этого объектом изобретения является способ содействия запуску автотранспортного средства за счет добавления крутящего момента двигателя, когда упомянутое транспортное средство запускается, содержащий следующие этапы, на которых:
- определяют параметры, посредством которых обнаруживается запуск автотранспортного средства;
- вычисляют уставку рабочей частоты вращения двигателя из параметров, способных обнаружить желания водителя;
- определяют содействующий запуску крутящий момент из уставки рабочей частоты вращения; и
- прикладывают содействующий крутящий момент, когда транспортное средство запускается от нулевой скорости к ненулевой скорости;
- вычисляют уставку рабочей скорости с частотой вращения как функцию различных значений момента инерции двигателя, причем производят переключение от первого значения ко второму значению после достижения заранее заданной разности между рабочей частотой вращения двигателя и измеренной рабочей частотой вращения.
При таком способе содействия запуску становится тем самым возможно получить содействующий запуску крутящий момент, который можно добавить к крутящему моменту двигателя, чтобы управляемость была непосредственно приспособленной к желаниям водителя. Дополнительный крутящий момент определяется из желаний водителя, делая возможным конкретно оценить в точности величину крутящего момента для добавления.
Такой способ содействия запуску имеет преимущество в том, что можно переключать между моментом инерции, соответствующим условию, в котором коробка передач транспортного средства находится не в зацеплении, и моментом инерции, соответствующим условию, в котором коробка передач находится в зацеплении, в зависимости от измеренной рабочей скорости, чтобы получить наилучшую оценку уровня крутящего момента и тем самым избежать любого возможного перерыва в непрерывности движения транспортного средства вперед во время фазы запуска.
В одном варианте выполнения способа вычисляют уставку рабочей частоты вращения двигателя, включая период фильтрации, для получения практически стабильной рабочей частоты вращения.
Предпочтительно, определяют содействующий запуску крутящий момент дифференцированием разности между уставкой рабочей частоты вращения двигателя и рабочей частотой вращения двигателя.
Предпочтительно, управляют работой двигателя посредством приложения содействующего крутящего момента для обеспечения резерва крутящего момента.
При таком способе содействия запуску становится возможным, наблюдая в то же самое время крутящий момент, требуемый водителю, поддерживать резерв крутящего момента посредством стратегии двигателя, так что возможно мгновенно реагировать на любое требование дополнительного крутящего момента, будучи независящим от динамики всасывания воздуха, которая связана с размером коллектора двигателя.
В одном варианте выполнения этого способа управляют работой двигателя, что обеспечивается переменный резерв крутящего момента, который проявляет максимальное значение, когда транспортное средство начинает запуск, и минимальное значение, когда транспортное средство заканчивает запуск.
Предпочтительно, двигатель управляется как функция от уставки скорости закачиваемого воздушного потока и оцененной скорости воздушного потока.
Другим объектом изобретения является устройство для содействия запуску автотранспортного средства посредством добавления крутящего момента двигателя, при запуске упомянутого транспортного средства, содержащее определяющее средство для определения параметров, посредством которых обнаруживается запуск автотранспортного средства, оценивающее средство для оценивания уставки рабочей частоты вращения двигателя из параметров, способных обнаружить желания водителя, и вычисляющее средство для вычисления содействующего запуску крутящего момента из уставки частоты вращения таким образом, чтобы использовать упомянутый содействующий крутящий момент, когда транспортное средство запускается от нулевой скорости к ненулевой скорости, причем закрывающее средство вычисляет уставку рабочей частоты вращения как функцию различных значений момента инерции двигателя, причем производят переключение от первого значения ко второму значению после достижения заранее заданной разности между рабочей частотой вращения двигателя и измеренной частотой вращения.
Параметры, представляющие запуск автотранспортного средства, содержат параметр, представляющий нажатие педали акселератора, и/или параметр, представляющий соотношение между скоростью транспортного средства и рабочей частотой вращения двигателя.
С помощью такого устройства становится возможным определять содействующий запуску крутящий момент без знания того, выжато или отпущено сцепление, тем самым, делая способ совместимым с большим числом методов управления двигателем.
Изобретение и его преимущества будут более понятны из описания неограничительного варианта выполнения, проиллюстрированного приложенными чертежами, на которых:
фиг.1 является блок-схемой устройства для содействия запуску согласно настоящему изобретению; и
фиг.2 является графиком, иллюстрирующим изменение скорости двигателя и крутящего момента как функции времени в течение фазы запуска.
Фиг.1 показывает общую структуру устройства для содействия запуску согласно изобретению, обозначенного общей ссылочной позицией 1. На этой фигуре стрелки F1-F7 соответствуют фазам способа содействия запуску согласно изобретению. Устройство 1 содержит определяющее средство 2, выполненное в виде определяющего модуля для определения параметров, представляющих запуск автотранспортного средства, оценивающее средство 3, выполненное в виде оценивающего модуля для оценивания уставки рабочей частоты вращения двигателя и связанное с определяющим модулем 2, и вычисляющее средство 4, выполненное в виде вычисляющего модуля, который должным образом запрограммирован для вычисления содействующего запуску крутящего момента, подлежащего добавлению к крутящему моменту двигателя, чтобы получить удовлетворительную управляемость, и который связан с оценивающим модулем. Устройство 1 снабжено также руководящим модулем 5 для руководства, содействующим запуску крутящим моментом, управляющим средством 6 для управления двигателем транспортного средства и связанным с руководящим модулем 5, и следящим средством 7 для отслеживания содействующего запуску крутящего момента, связанным с управляющим средством 6.
1
2
3
Определяющее средство 2 принимает на свои соответствующие входы Е, Е и Е данные, представляющие степень, до которой нажата педаль Pedacc акселератора транспортного средства, скорость Vveh транспортного средства и рабочую частоту вращения N двигателя транспортного средства, причем эти данные подаются соответствующими датчиками, используемыми для определения и оценивания двух условий для активизации содействия запуску.
Из этих данных для того, чтобы определить, удовлетворяется ли первое условие активизации, определяющее средство 2 вычисляет отношение между скоростью Vveh транспортного средства и рабочей частотой вращения N двигателя: , и затем упомянутое отношение сравнивается с эталонным значением, выраженным как Vthou. Эталонное значение Vthou выбирается для того, чтобы характеризовать длину зубчатого зацепления. Это значение тем самым определяется скоростью, которую транспортное средство достигает, когда частота вращения двигателя составляет 1000 об/мин. Например, первая шестерня в коробке передач может характеризоваться значением Vthou 7 км/ч при 1000 об/мин. Выражение «значение Vthou 7 км/ч при 1000 об/мин» следует понимать здесь в значении автотранспортного средства, которое двигается со скоростью 7 км/ч при частоте вращения двигателя 1000 об/мин, когда в коробке передач выполнена первая шестерня. Эталонное значение Vthou, при котором сравнивается отношение , является значением Vthou для первой шестерни.
Определяющее средство 2, таким образом, сравнивает отношение скорости Vveh транспортного средства и рабочей частоты вращения N двигателя с эталонным значением Vthou с помощью компаратора (не показан). Если упомянутое отношение ниже эталонного значения Vthou, тогда удовлетворяется первое условие для активизации содействия запуску транспортного средства.
Определяющее средство 2 обнаруживает также крутящий момент, требуемый водителем транспортного средства, через нажатие педали Pedacc акселератора, что измеряется датчиком (не показан). Второе условие активизации удовлетворяется, когда водитель нажимает педаль акселератора.
1
Когда определяющее средство 2 обнаруживает, что удовлетворяются условия для активизации содействия запуску транспортного средства, оно вырабатывает информационное сообщение, являющееся представителем активизации содействия вытягиванием и передает его на оценивающее средство 3 (стрелка F).
Оценивающее средство 3 из нажатия педали акселератора, которое соответствует заранее заданной уставке крутящего момента, оценивает уставку рабочей частоты вращения. Эта уставка рабочей частоты вращения вычисляется с помощью следующего уравнения Е:
sp
где N(i) соответствует уставке рабочей частоты вращения двигателя в момент i,
sp
N(i-1) соответствует уставке рабочей частоты вращения двигателя в момент i-1,
J соответствует моменту инерции двигателя транспортного средства,
С есть крутящий момент, требуемый водителем,
N есть рабочая частота вращения двигателя,
k есть стабилизирующая постоянная, и
К есть фильтрующая постоянная.
Стабилизирующий коэффициент k можно вычислить из калибровочных карт в зависимости от скорости Vveh автотранспортного средства, отношения  между скоростью транспортного средства и рабочей частотой вращения двигателя, и крутящего момента С, требуемого водителем, причем возможно, чтобы для упомянутых данных Vveh,  и С он считывался или интерпретировался из памяти или был переменным при условиях, представляющих сигналы, которые описывают среду транспортного средства.
Стабилизирующий коэффициент k можно вычислить следующим образом:
2
3
где f есть функция от  и представляет возможность находиться в фазе вытягивания в свете информации , a f есть функция от  и представляет возможность находиться в фазе вытягивания в свете информации крутящего момента.
sp
Стабилизирующий коэффициент k дает возможность обнаружить по существу постоянное требование крутящего момента водителем и активизировать фильтр первого порядка, определенный выражением K(N-N(i-1), причем стабилизирующий коэффициент k равен единице, когда требование крутящего момента является переменным. Упомянутый фильтр первого порядка дает возможность избежать отклонения при вычислении уставки рабочей частоты вращения двигателя оценивающее средство 3.
1
thr
2
В процессе вычисления оценивающее средство 3, прежде всего, определяет значение уставки рабочей частотой вращения с помощью первого значения J момента инерции двигателя, соответствующего условию, при котором коробка передач выведена из зацепления. Когда разность между определенной таким образом уставкой рабочей частотой вращения и измеренной рабочей частотой вращения двигателя превышает пороговое значение N, оценивающее средство 3 использует второе значение J момента инерции двигателя, соответствующее условию, при котором в коробке передач включена первая шестерня, чтобы определить значение уставки рабочей точки.
2
Затем оценивающее средство 3 передает значение, представляющее уставку рабочей частоты вращения, в вычисляющее средство 4 для вычисления содействующего запуску крутящего момента (стрелка F).
4
3
Вычисляющее средство 4 принимает также на одном из своих входов E информацию, относящуюся к рабочей частоте вращения двигателя. Вычисляющее средство 4 затем выполняет сравнение между уставкой рабочей частоты вращения и измеренной рабочей частотой вращения с помощью компаратора (не показан). В зависимости от разности между уставкой рабочей частоты вращения и рабочей частотой вращения вычисляющее средство 4 определяет далее содействующий запуску крутящий момент, который надо добавить к крутящему моменту двигателя, чтобы получить удовлетворительную управляемость. Содействующий запуску крутящий момент вычисляется посредством пропорционального корректора производной (не показан) и передается в руководящий содействующим запуску крутящим моментом модуль 5 (стрелка F).
5
Руководящий модуль 5 принимает на входе E информацию, относящуюся к уставке крутящего момента, затребованного водителем через педаль акселератора. Руководящий модуль 5 определяет первое значение крутящего момента, соответствующее содействующему запуску крутящему моменту и затребованной уставке крутящего момента, и второе значение крутящего момента, соответствующее резерву крутящего момента более высокому, чем первая уставка крутящего момента.
a
Первое значение крутящего момента соответствует первому значению С уставки крутящего момента, которое двигатель должен достичь изменением опережения зажигания по отношению к оптимальному положению опережения. Оптимальное положение опережения является положением, для которого достигается максимальный крутящий момент для заданной рабочей точки. Выражение «опережение зажигания» следует понимать означающим угол, на который поворачивается коленчатый вал между моментом, когда элемент зажигания двигателя выдает искру, и моментом, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Опережение зажигания, соответствующее первому значению уставки крутящего момента, может быть, к примеру, 20°.
b
4
5
Второе значение C крутящего момента соответствует второму значению уставки крутящего момента, которое должен достичь двигатель посредством открывания дроссельного клапана и работы в положении максимального опережения. Упомянутые первая и вторая уставки обе передаются в управляющее средство 6 двигателя (стрелки F и F).
Управляющее средство 6 управляет опережением зажигания и дроссельным клапаном двигателя посредством снижения опережения зажигания, которое соответствует первому значению уставки, например, чтобы получить угол 5°, и избыточного открывания дроссельного клапана, чтобы получить значение крутящего момента, равное первому значению уставки. Посредством этой стратегии двигателя уставка крутящего момента, затребованная водителем, и содействующий крутящий момент совпадают, обеспечивая в то же самое время аварийный или резервный крутящий момент, быстро доступный за счет изменения в опережении зажигания без необходимости зависеть от динамики воздушного всасывания, которая в основном связана с размером коллектора двигателя.
6
7
sp
esiimated
sp
estimated
sp
estimated
Управляющее средство 6 передает к следящему средству 7 (стрелки F и F) уставку Q скорости накачиваемого воздушного потока для воздуха, накачиваемого двигателем, и оцененную скорость Q накачиваемого потока. Если значение уставки Q скорости потока ниже оцененной скорости Q потока, то крутящий момент, обеспечиваемый двигателем, снижается посредством снижения опережения зажигания. Напротив, если значение Q скорости потока выше оцененной скорости Q потока, то крутящий момент, обеспечиваемый двигателем, увеличивается посредством изменения опережения зажигания и использования доступного аварийного крутящего момента, чтобы упомянутый аварийный крутящий момент был практически нулевым, когда автотранспортное средство заканчивает запуск.
а
b
На фиг.2 кривые 20-22 показывают соответственно изменение в уставке крутящего момента двигателя и в упомянутых значениях С и С крутящего момента как функцию времени, а кривые 23 и 24 иллюстрируют изменение в рабочей частоте вращения и в уставке рабочей частоты вращения двигателя как функцию времени.
0
1
1
1
2
3
1
3
4
2
4
5
1
5
2
6
Кривая 20, определяемая нажатием педали акселератора водителем автотранспортного средства, имеет первую часть между моментом t и моментом t, которая характеризуется практически нулевой уставкой крутящего момента. Вторая часть кривой 20 постепенно увеличивается от момента t для достижения уставки C крутящего момента, например 35 Н·м, затем продолжается по третьей части между моментом t и моментом t в основном постоянно относительно уставки C крутящего момента. Четвертая часть кривой 20 между моментом t и моментом t в основном постоянна относительно уставки С, например 45 Н·м. Пятая часть показывает уменьшение между моментом t и моментом t в основном вниз до уставки C крутящего момента. Шестая часть этой кривой в основном возрастающая от момента t до тех пор, пока она не достигнет приблизительно уставки С крутящего момента. От момента t уставка крутящего момента, в основном, постоянна.
0
1
1
1
2
1
2
7
3
3
3
5
4
5
Кривая 23, которая представляет изменение в рабочей частоте вращения двигателя, как оно обнаруживается датчиком, имеет первую часть между моментом t и моментом t, которая в основном постоянна около частоты вращения N двигателя, например 660 об/мин. Вторая часть кривой 23 между моментом t и моментом t в основном уменьшается от упомянутой частоты вращения N до частоты вращения N, например 630 об/мин. Третья часть линейно возрастает между моментом t и моментом t, чтобы достичь частоты вращения N, например 1200 об/мин. Четвертая часть между моментом t и моментом t уменьшается до минимальной частоты вращения N, например 600 об/мин. Пятая часть кривой 23 от момента t и далее является в основном возрастающей частью.
Кривая 24, которая иллюстрирует изменение в уставке рабочей частоты вращения двигателя, определяется из уравнения Е и из кривых 20 и 23, описанных выше.
0
1
1
2
3
7
8
6
8
5
7
5
4
8
9
8
9
4
Первая часть кривой 24 в основном совпадает с частью кривой 23 между моментом t и моментом t. Вторая часть между моментом t и моментом t возрастает до частоты вращения N, например 700 об/мин. Третья часть между моментом t и моментом t возрастает линейно до частоты вращения N, например 1600 об/мин. Четвертая часть между моментом t и моментом t возрастает до частоты вращения N, например 1900 об/мин, с градиентом, который не является таким крутым, как градиент второй части. В момент t уставка рабочей частоты вращения резко падает до частоты вращения N. Пятая часть между моментом t и моментом t возрастает до частоты вращения N, например 1100 об/мин. Шестая часть этой кривой от момента t и далее, в основном, совпадает с частью кривой 20 от момента t и далее.
0
3
3
8
3
8
10
4
10
11
5
11
9
9
Кривая 21, которая представляет изменение в крутящем моменте уставки и содействующем вытягиванию крутящем моменте, содержит первую часть, в основном совпадающую с частью кривой 22 между моментом t и моментом t. Вторая часть между моментом t и моментом t возрастает до значения С крутящего момента, например, 80 Н·м, и продолжается третьей частью, которая уменьшается между моментом t и моментом t до значения С крутящего момента, например 65 Н·м. Четвертая часть в основном возрастает между моментом t и моментом t до значения C крутящего момента, например 90 Н·м. Пятая часть в основном уменьшается между моментом t и моментом t и затем совпадает с кривой 20 от момента t и далее.
0
3
3
8
6
8
10
7
10
11
8
11
5
Кривая 22, которая представляет изменение доступного резерва крутящего момента, имеет общий внешний вид, более или менее эквивалентный виду кривой 21. Первая часть, в основном, совпадает с кривой 21 между моментом t и моментом t. Вторая часть между моментом t и моментом t возрастает до значения С крутящего момента, например 120 Н·м, и продолжается третьей частью, которая уменьшается между моментом t и моментом t до значения C крутящего момента, например 100 Н·м. Четвертая часть в основном возрастает между моментом t и моментом t до значения C крутящего момента, например 135 Н·м. Пятая часть в основном уменьшается между моментом t и моментом t, и далее совпадает с кривой 21.
Настоящее изобретение, таким образом, делает возможным получение содействующего запуску крутящего момента, который добавляется к крутящему моменту двигателя, чтобы обеспечить управляемость, прямо приспособленную к желаниям водителя, и в то же самое время благодаря стратегии двигателя сделать возможным поддержание резерва крутящего момента доступным для того, чтобы можно было быстро реагировать на желания водителя автотранспортного средства.