СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ
METHOD OF POWER PLANT CONTROL

Объектом настоящего изобретения является способ контроля работы силовой установки транспортного средства с ручным управлением коробкой передач.
Как правило, силовая установка транспортного средства содержит двигатель, сцепление и коробку передач с несколькими передаточными отношениями с ручным или автоматическим управлением.
В случае автоматической коробки передач изменением передаточного отношения управляет система контроля, которая определяет необходимое передаточное отношение в зависимости от скорости транспортного средства и от действующей на него нагрузки с учетом намерения водителя, выражающегося, например, в положении педали акселератора, которое соответствует задаваемому значению мощности.
Действительно, известно, что передаточное отношение коробки передач должно позволять двигателю вращаться с оптимальной скоростью с учетом скорости вращения колес, то есть скорости движения транспортного средства, сохраняя при этом запас мощности, позволяющий водителю реагировать на различные ситуации при вождении, например, во время подъема, спуска с торможением при помощи двигателя, при обгоне или резком торможении и т.д.
Таким образом, в зависимости от типа двигателя можно определить различные правила переключения передач либо в сторону повышенной передачи, либо в сторону пониженной передачи.
Такие правила переключения передач представлены в качестве примера на фиг.1, которая является диаграммой, показывающей для требуемой мощности, выраженной положением педали акселератора, показанным на оси ординат, скорость транспортного средства, показанную на оси абсцисс, начиная от которой следует изменить передаточное отношение.
1
1
1
2
2
3
3
Например, начиная от точки A, при которой включена третья передача и которая соответствует скорости V транспортного средства, нажатие P на педаль акселератора задает постепенное повышение скорости транспортного средства и, при постоянном положении педали, - переход на четвертую передачу в точке A на скорости V, затем на пятую передачу в точке A на скорости V.
4
4
5
5
Если транспортное средство замедляет движение, например, на наклонном участке дороги без воздействия на педаль акселератора, необходимо перейти с пятой на четвертую передачу в точке A на скорости V, затем с четвертой на третью передачу в точке A на скорости V.
Точно так же, начиная от точки B, соответствующей скорости V транспортного средства и положению P' педали акселератора, чтобы поддерживать эту скорость V, например, на наклонном участке дороги с увеличением требуемого крутящего момента, необходимо нажать на педаль акселератора и перейти с четвертой на третью передачу в точке B'.
На диаграмме сплошные кривые 11 и 12 соответствуют переходу с третьей на четвертую передачу и с четвертой на пятую передачу соответственно, а пунктирные кривые 13 и 14 соответствуют переходу с пятой на четвертую передачу и с четвертой на третью передачу соответственно.
Такие правила переключения можно запрограммировать в системе контроля автоматического сцепления, чтобы управлять изменением передаточного отношения на основании информации о намерении водителя, выраженной положением педали акселератора.
В транспортном средстве с ручным управлением коробкой передач водитель сам оценивает момент повышения или понижения передачи, контролируя звук двигателя или, возможно, используя тахометр, чтобы выбрать оптимальное передаточное отношение, соответствующее допустимому компромиссу между различными требованиями, такими как шум, приемистость, расход топлива.
Однако недавно выяснилось, что работой силовой установки транспортного средства необходимо управлять более точно и по другим причинам, в частности, чтобы снизить расход топлива или уменьшить загрязнение атмосферы выхлопными газами. Следует отметить, что законодательные нормы в этом отношении становятся все более строгими.
Вместе с тем такие же требования предъявляются и к транспортным средствам с ручной коробкой передач, в которых работу силовой установки необходимо контролировать точнее, чем раньше. Для этого транспортное средство предпочтительно можно оборудовать средствами обеспечения вождения, позволяющими рекомендовать водителю изменение передаточного отношения или проверить, чтобы включенная передача соответствовала режиму работы двигателя, скорости транспортного средства и требуемой мощности. В этом случае простого тахометра оказывается недостаточно, и даже в транспортном средстве с ручной коробкой передач предпочтительно располагать системой контроля с компьютером, дающим необходимые рекомендации водителю.
Такие системы контроля уже давно предусмотрены для грузовиков, в частности, чтобы снижать расход топлива.
Например, в документе FR-A-2431737 описано устройство этого типа, содержащее компьютер, учитывающий моментальные значения режима двигателя, скорости транспортного средства и нагрузки, измеряемые датчиками, с целью визуальной или звуковой индикации информации, связанной с расходом топлива и, в случае необходимости, предписывающей повышение или понижение передаточного отношения коробки передач.
В частности, световое табло, на котором показаны различные кривые расхода топлива, может выводить диаграмму момент/режим, чтобы водитель мог проверить в любой момент, находится ли он в оптимальном диапазоне расхода топлива.
Эта индикация поступает от компьютера в зависимости от задаваемого водителем крутящего момента двигателя, который может определяться, например, положением педали акселератора.
Другие датчики могут показывать, например, расход и давление впрыскиваемого топлива, давление подачи воздуха в двигатель, давление в камерах сгорания цилиндров, температуру выхлопных газов и т.д., чтобы отслеживать различные рабочие параметры, которые могут меняться в зависимости от типа двигателя.
Однако такие системы контроля в зависимости от намерения водителя можно также использовать для управления медленным актуатором в случае двигателя с турбокомпрессором, чтобы достигать задаваемого значения крутящего момента.
В связи с этим в целом объектом изобретения является система контроля, определяющая задаваемую мощность, требуемую от силовой установки, в зависимости от информации, соответствующей намерению водителя и обычно выражающейся положением педали акселератора.
Однако, как оказалось, простой учет этого положения педали в случае ручного управления может привести к неправильному маневру, не соответствующему действительному намерению водителя.
1
2
Например, на диаграмме на фиг.1 показано, что при положении P педали акселератора система рекомендует переход на 4-ю передачу, когда скорость транспортного средства достигает точки A. В случае ручного управления коробкой передач водитель, который видит на своем приборном щитке индикацию о рекомендуемом переходе на 4-ю передачу, снимает ногу с педали акселератора после короткого времени реагирования, например, в точке C, чтобы перейти на четвертую передачу. Поскольку скорость V остается по существу постоянной, система контроля, которая учитывает только информацию, отражающую нажатие педали акселератора, будет, таким образом, рекомендовать переход на пятую передачу на уровне линии 12 диаграммы, и эта ложная индикация может ввести водителя в заблуждение, так как рекомендует ему ошибочное передаточное отношение.
Точно так же в двигателе с турбокомпрессором, использующем медленный актуатор, управляемый медленным заданным значением, основанным на требуемом заданном значении момента, это заданное значение резко снижается во время изменения передаточного отношения в момент, когда водитель снимает ногу с педали акселератора, что приведет к задержке включения турбокомпрессора, когда водитель опять захочет возобновить заданное значение момента.
Объектом изобретения является новый способ, позволяющий форматировать информацию о намерении водителя, выводимую на вход компьютера, чтобы избежать таких недостатков.
Действительно, согласно изобретению, во время изменения передаточного отношения информация о намерении водителя консервируется в течение времени отключения сцепления таким образом, чтобы система контроля не могла учитывать, в случае необходимости, нежелательную информацию, выводимую на компьютер между моментом отключения и моментом включения сцепления, для определения необходимой задаваемой мощности.
Предпочтительно информация о намерении водителя, выражающаяся в каждый момент, задерживается, и компьютер получает одновременно моментальную информацию, выражаемую в этот момент водителем, и после сравнения учитывает только информацию, соответствующую повышению задаваемой мощности.
В предпочтительном варианте выполнения компьютер системы контроля в каждый момент обнаруживает отключенное или включенное состояние сцепления, при этом информация о намерении, задержанная до этого момента, консервируется до момента включения сцепления, и задержанная информация, сохраненная таким образом в постоянном значении, постоянно сравнивается со значением моментальной информации о намерении, выводимой в каждый момент, чтобы учитывать только наибольшее из двух значений для определения необходимой мощности.
Предпочтительно время задержки информации о намерении водителя, по меньшей мере, равно времени, необходимому для обнаружения отключенного состояния сцепления, и может составлять, например, несколько десятых долей секунды, предпочтительно порядка 300 миллисекунд.
В случае, когда информация о намерении водителя является сигналом, соответствующим положению педали акселератора транспортного средства, система контроля не учитывает нежелательную информацию, связанную с быстрым снятием ноги с педали.
В случае, когда информация о намерении водителя является заданным значением необходимой мощности, используемым для управления медленным актуатором для двигателя с турбокомпрессором, то для управления актуатором система контроля не учитывает резкое снижение заданного значения, связанное с быстрым снятием ноги с педали акселератора для переключения передачи.
Другие предпочтительные отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания частного варианта выполнения, представленного в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - диаграмма момент/скорость, иллюстрирующая пример правил переключения передач в сторону повышения и понижения.
фиг.2 - принципиальная схема форматирования информации о намерении водителя в соответствии с настоящим изобретением.
фиг.3 - изменение сигнала информации о намерении водителя согласно этапам способа.
фиг.4 - диаграмма давление/время, показывающая изменение заданного значения давления для двигателя с турбокомпрессором.
Как было указано выше, на фиг.1 показана диаграмма известного типа, указывающая для требуемого момента, выраженного положением педали акселератора, показанным на оси ординат, скорость транспортного средства, показанная на оси абсцисс, начиная от которой следует изменить передаточное отношение согласно правилам переключения, показанным сплошными линиями для повышенных передач и пунктирными линиями для пониженных передач.
Напротив каждого этапа способа на фиг.3 показано изменение в течение времени сигнала информации, показанного на оси ординат и соответствующего положению педали акселератора.
1
2
Кривая 2 показывает быстрое снятие ноги с педали, соответствующее нижнему горизонтальному участку 20 между двумя последовательными моментами t, t'.
Согласно первому этапу A способа, необработанный сигнал информации, показанный на фиг.3 кривой 2, в каждый момент задерживается на время θ, которое, по меньшей мере, равно времени, необходимому для обнаружения отключенного или включенного состояния сцепления, и которое может составлять, например, 300 миллисекунд. Этот задержанный сигнал показан на фиг.3 пунктирной кривой 3.
На втором этапе B способа отключенное состояние сцепления обнаруживается датчиком (виртуальным или физическим), который передает на компьютер сигнал, показанный линией 4.
Как показано на фиг.2, пока сцепление остается включенным, компьютер системы контроля получает в каждый момент одновременно два сигнала, которые выводятся на компаратор C: соответственно сигнал 21, соответствующий необработанной информации в намерении водителя в этот момент, и сигнал 31, соответствующий предыдущей информации, задержанной на время θ, как показано на фиг.3 напротив этапа A.
1
На этапе B вычислительный блок системы контроля проверяет состояние сцепления. Таким образом, линия 4 на фиг.3 содержит верхний горизонтальный участок 41 между моментом t отключения сцепления и моментом  включения.
2
0
Как показывает кривая 2, выражающая изменение сигнала информации, выводимого в каждый момент на компаратор C, момент t обнаружения отключенного состояния сцепления слегка смещен относительно момента t, когда водитель снимает ногу с педали акселератора.
0
2
2
Вместе с тем, сигнал 21 был задержан на время θ, по меньшей мере, равное времени обнаружения t, t. Следовательно, задержанный сигнал 31, изменение которого показано на фиг.3 кривой 3, еще соответствует нажатому положению педали акселератора в момент t обнаружения отключения сцепления.
2
2
Согласно изобретению, на этом этапе D эта информация 3 консервируется, и, таким образом, значение сигнала, выведенное на компаратор, сохраняется постоянным, начиная с момента t, до момента t' включения сцепления.
Таким образом, компаратор C постоянно получает моментальный сигнал 21, соответствующий моментальному положению педали акселератора, и задержанный сигнал, сохраненный в своем законсервированном значении 32, и выводит на компьютер Е форматированный сигнал 5 положения, соответствующий наибольшему из двух значений 21 и 32.
0
Таким образом, как показано на фиг.3 кривой 5 в виде комбинированной линии, когда водитель снимает ногу с педали акселератора, чтобы выключить сцепление, информация 5 о намерении водителя, выводимая на компьютер E, не изменилась и сохраняется в значении, которое она имела в момент t.
3
Однако если водитель в момент включения сцепления хочет добавить мощности, что выражается нажатием 22 на педаль, начиная с момента t на компьютер E выводится именно это большее значение 52.
Таким образом, в каждый момент компьютер учитывает информацию о намерении, соответствующую желаемой максимальной мощности, и не может рекомендовать преждевременного повышения передаточного отношения, которое может привести к нежелательному падению мощности.
Таким образом, изобретение позволяет выводить на приборный щиток рекомендуемое передаточное отношение с учетом реальных условий дорожного движения в каждый момент.
Однако изобретение можно также применять для определения оптимального заданного значения мощности для управления медленным актуатором в двигателе с турбокомпрессором.
На фиг.4 показана диаграмма давление/время, иллюстрирующая пример применения изобретения в случае такого двигателя, в котором давление дополнительного наддува контролируется медленным актуатором, управляемым заданным значением давления турбокомпрессора, связанным с намерением водителя и выражаемым, например, положением педали акселератора.
1
Таким образом, информация о намерении водителя выражается сигналом заданного значения, выводимым на компьютер. На фиг.4 кривая 6 показывает изменение в течение времени этого сигнала заданного значения во время изменения передаточного отношения, которое приводит к снятию ноги с педали акселератора, начиная с момента t, и отключение сцепления, которое обнаруживается с небольшой задержкой во времени.
1
1
Снятие ноги с педали определяет резкое уменьшение заданного значения давления, показанное участком 61 кривой 6, между моментом t и моментом t'. В результате происходит реальное уменьшение давления дополнительного наддува, изменение которого показано кривой 7 и которое определяет массу воздуха, впускаемую в камеру сгорания.
3
1
3
В момент включения сцепления водителю требуется опять повысить мощность, и заданное значение давления опять увеличивается на участке 62 кривой 6, но реальное давление дополнительного наддува достигается только в момент t с задержкой t' t, связанной с динамикой системы.
3
Поскольку максимальный реализуемый момент пропорционален впускаемой массе воздуха, задаваемая водителем мощность может быть временно ограничена, пока давление дополнительного наддува, показанное кривой 7, не установится в заданном значении, показанном кривой 6, в момент t.
Согласно изобретению, сигнал информации о намерении водителя задерживается на время θ, по меньшей мере, равное времени, необходимому для обнаружения состояния сцепления, изменение которого показано на фиг.4 кривой 6', которая, таким образом, оказывается смещенной вправо на значение θ по отношению к кривой 6.
Этапы способы аналогичны этапам, указанным выше и схематично показанным на фиг.2.
2
2
Как было указано на этапе B, в момент t обнаружения отключенного состояния сцепления задержанная информация 6' консервируется и удерживается в постоянном значении, что показано комбинированной линией 63. Это консервированное значение 63 сравнивается с моментальным значением сигнала информации 6, чтобы вывести на компьютер наибольшее значение. Таким образом, в момент t' включения сцепления компьютер мгновенно потребует повышения мощности, чтобы получить желаемое давление дополнительного надува. Таким образом, можно избежать падения давления, регулируемого медленным актуатором, в момент снятия ноги с педали для изменения передаточного отношения.
Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается вариантом выполнения, представленным выше в качестве простого примера, и может, в частности, применяться для любого типа двигателя и коробки передач.