СПОСОБ И СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВАКУУМА В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
METHOD AND SYSTEM TO PROVIDE VACUUM IN VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам для обеспечения вакуума во впускном коллекторе двигателя. Изобретение может быть особенно полезным для транспортных средств с малолитражными двигателями.
Уровень техники
Вакуум можно использовать в качестве рабочей среды для различных устройств транспортного средства. Например, вакуум можно использовать для помощи водителю при торможении. В частности, вакуум воздействует на мембрану тормозного усилителя для увеличения силы, действующей на тормоза транспортного средства, когда водитель нажимает на педаль тормоза. Однако если транспортное средство имеет малолитражный двигатель, то будет сложно получить требуемый вакуум с помощью впускного коллектора или эжектора. Одним из способов увеличения вакуума, создаваемого двигателем, является уменьшение нагрузки на двигатель, чтобы для поддержания его работы требовалось меньше воздуха. Однако не всегда может получиться уменьшить нагрузку на двигатель, когда требуется дополнительный вакуум. К тому же, даже если удастся уменьшить часть нагрузки на двигатель, чтобы он мог обеспечить дополнительный вакуум, то это уменьшение нагрузки может уменьшить коэффициент полезного действия двигателя, дорожные качества автомобиля и/или комфорт водителя.
Раскрытие изобретения
Для преодоления вышеуказанных недостатков предлагается способ эксплуатации двигателя, в котором при первом условии, когда требуется вакуум во впускном коллекторе, поочередно уменьшают первый и второй рабочие параметры двигателя, а при втором условии уменьшают первый рабочий параметр двигателя, после чего уменьшают второй рабочий параметр двигателя.
За счет поочередной регулировки частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель, создаваемой генератором или другим устройством, которая зависит от частоты вращения двигателя, можно увеличить вакуум, создаваемый двигателем. Также можно сохранить выходной крутящий момент двигателя на уровне, который обеспечивает хорошие дорожные качества автомобиля и комфорт водителя при создании двигателем вакуума. Например, для уменьшения нагрузки на двигатель можно поэтапно уменьшить нагрузку подключенного к двигателю устройства, например, генератора. Между каждым шагом такого поэтапного уменьшения нагрузки на двигатель скорость двигателя также может быть отрегулирована таким образом, чтобы уменьшить нагрузку на двигатель от устройств, работа которых зависит от его частоты вращения. Регулировка нагрузки на двигатель и частоты вращения двигателя может быть прекращена, когда вакуум впускного коллектора достигает порогового уровня, тем самым избегая чрезмерного вакуума и обеспечивая более эффективную работу двигателя. Когда создаваемый двигателем вакуум увеличивается, двигатель также может продолжить обеспечивать питание устройств для улучшения дорожных качеств автомобиля и увеличения комфорта водителя. В данном случае при получении требуемого вакуума может быть увеличена и эффективность двигателя.
Данное изобретение может иметь ряд преимуществ. В частности, может быть увеличен КПД двигателя, когда двигатель создает вакуум. Также можно учитывать различные устройства, которые зависят от частоты вращения двигателя и оказывают обратное влияние на нагрузку двигателя. Кроме того, могут быть улучшены дорожные качества автомобиля, допуская частичное выполнение некоторых нагрузок двигателя.
Вышеперечисленные, а также другие преимущества и особенности настоящего изобретения будут изложены в подробном описании предпочтительных вариантов реализации изобретения как отдельно, так и со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение двигателя;
На Фиг. 2 изображен пример конфигурации транспортного средства и трансмиссии;
На Фиг. 3 изображен пример графика зависимости частоты вращения двигателя от различных характеристик нагрузок;
На Фиг. 4 представлен пример последовательности операций генерации вакуума в двигателе;
На Фиг. 5 и 6 представлена схема способа эксплуатации двигателя.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к управлению силовым агрегатом транспортного средства. Данное транспортное средство включает в себя двигатель и трансмиссию, как изображено на Фиг. 1 и 2. Также могут быть использованы устройства, работа которых зависит от частоты вращения двигателя, и которые создают нагрузку на двигатель и выполняют вспомогательные функции. Нагрузки на двигатель от таких зависимых устройств, а также частоту вращения двигателя можно регулировать, как показано на Фиг. 4, согласно способу, изображенному на Фиг. 5 и 6.
На Фиг. 1 показана схема двигателя 10 внутреннего сгорания, содержащего несколько цилиндров, один из которых представлен на Фиг. 1, и который управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, размещенным в них и соединенным с коленчатым валом 40. Маховик 97 и коронная шестерня 99 соединены с коленчатым валом 40. Стартер 96 включает в себя шестеренный вал 98 и ведущую шестерню 95. Шестеренный вал 98 может выборочно продвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с коронной шестерней 99. Стартер 96 может быть напрямую прикреплен к передней части двигателя или к задней части двигателя. В некоторых примерах стартер 96 может селективно передавать крутящий момент коленчатому валу 40 через ремень или цепь. В одном примере стартер 96 находится в исходном состоянии, когда он не зацеплен с коленчатым валом двигателя.
Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может быть приведен в действие впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено датчиком 57 выпускного кулачка.
Топливная форсунка 66 показана расположенной таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания 30, что известно специалистам в данной области как «прямой впрыск». Альтернативно, топливо может впрыскиваться во впускные каналы, что известно специалистам как «впрыск во впускные каналы». Топливная форсунка 66 поставляет топливо пропорционально ширине импульса сигнала (FPW) от контроллера 12. Топливо подается к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). Кроме того, впускной коллектор 44 показан дополнительно имеющим электронный дроссель 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха, поступающего от впуска 42 воздуха к впускному коллектору 44. В некоторых примерах дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44 так, что дроссель 62 представляет собой дроссель канала.
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания в камере 30 сгорания с помощью свечи 92 зажигания под управлением контроллера 12. Универсальный кислородный датчик 126 (UEGO) показан соединенным с выхлопным коллектором 48 выше по потоку каталитического конвертера 70. Кроме того, бистабильный датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть заменен универсальным кислородным датчиком 126 (UEGO).
Подача вакуума системам транспортного средства осуществляется через вакуумное отверстие 24. Вакуум впускного коллектора втягивает воздух из вакуумного бачка 138 через вакуумный канал 37 и обратный клапан 60, когда давление во впускном коллекторе меньше, чем давление в вакуумном бачке 138. В ином случае вакуумное отверстие 24 может представлять собой эжектор, работающий на сжатом воздухе, который поступает от турбонагнетателя (не показан). Обратный клапан 60 открывается, когда давление в вакуумном канале 37 меньше, чем давление в вакуумном бачке 138. В некоторых примерах вакуумный бачок 138 можно рассматривать как резервуар вакуумной системы, поскольку он может обеспечивать вакуум по всей вакуумной системе, а также потому, что усилитель 140 тормозов может также содержать вакуумный бачок. Давление в бачке 138 можно контролировать с помощью датчика 193 давления вакуумного бачка. Бачок 138 вакуумной системы создает вакуум для усилителя 140 тормозов через обратный клапан 65. Обратный клапан обеспечивает попадание воздуха в вакуумный бачок 138 вакуумной системы из усилителя 140 тормозов и предотвращает попадание воздуха в усилитель 140 тормозов из вакуумного бачка 138. Вакуумный бачок 138 также может создавать вакуум для других устройств-потребителей вакуума, например, приводов перепускной заслонки турбонагнетателя, приводов системы отопления и вентиляции, приводов трансмиссии (например, приводы включения режима повышенной проходимости), систем продувки паров горючего, системы вентиляции картера двигателя, а также систем проверки утечки в топливной системе. Обратный клапан 61 пропускает воздух от вторичных устройств-потребителей вакуума (например, потребителей, не относящихся к тормозной системе транспортного средства) в вакуумный бачок 138 вакуумной системы. Усилитель 140 тормоза может иметь собственный внутренний вакуумный бачок, а также может увеличивать усилие, создаваемое ногой 152 при нажатии на педаль 150 тормоза, для передачи усилия от главного тормозного цилиндра 148 тормозной системе (не показано) транспортного средства. К вакуумному бачку 138 могут быть подключены другие источники вакуума.
При нажатии на педаль 150 тормоза ногой 152 могут быть задействованы колесные тормоза транспортного средства. Датчик 154 педали тормоза передает контроллеру 12 сигнал, указывающий на положение педали тормоза. При использовании тормозов транспортного средства усилитель 140 тормозов увеличивает усилие, передаваемое ногой 152.
Согласно одному из примеров, конвертер 70 может содержать ряд блоков катализаторов. В других примерах могут использоваться устройства для снижения токсичности выхлопа, каждое из которых содержит ряд блоков. Конвертер 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.
Контроллер 12 показан на Фиг. 1 как традиционный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорный блок 102 (CPU), порты 104 ввода и вывода (I/O), постоянное запоминающее устройство 106 (ROM), оперативную память 108 (RAM), оперативную энергонезависимую память 110 (КАМ) и обычную шину данных. Контроллер 12 показан получающим различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10. Помимо описанных выше сигналов, контроллер также получает следующие данные: о температуре охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 112 температуры, соединенного с каналом 114 охлаждения; от датчика положения 134, соединенного с педалью газа 150, для измерения силы нажатия ногой 152; измерения давления в коллекторе двигателя (MAP) от датчика давления 122, соединенного с впускным коллектором 44; о фазе двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; показания датчика 120 воздушной массы, поступающей в двигатель; и показания положения дросселя от датчика 58. Также для обработки контроллером 12 может быть измерено барометрическое давление (датчик не показан). Датчик 118 на эффекте Холла производит заранее установленное количество равномерных импульсов в каждый цикл коленчатого вала, на основании которых может быть определена скорость вращения двигателя (RPM).
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит 4 рабочих цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Во время впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44, а поршень 36 двигается по направлению к дну цилиндра так, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (т.е. когда камера сгорания 30 имеет наибольший объем) обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (НМТ). Во время хода сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 двигается по направлению к головке цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндров (т.е. когда камера сгорания имеет наименьший объем) обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, здесь и далее обозначаемом «впрыскивание», топливо поступает в камеру сгорания. В процессе, здесь и далее обозначаемом «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных способов зажигания, таких как свеча 92 зажигания, что приводит к сгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 превращает движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время хода выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить воспламененную смесь воздуха и топлива в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к ВМТ. Можно отметить, что вышеизложенное приведено только в качестве примера, и распределение по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие варианты.
На Фиг. 2 представлена схема транспортного средства 201 и трансмиссии 200 транспортного средства. Трансмиссию 200 может приводить в действие двигатель 10. Двигатель 10 может быть запущен стартером, представленным на Фиг. 1. Также двигатель 10 может создавать или регулировать крутящий момент с помощью механизма 204 передачи крутящего момента, например, топливной форсунки, дросселя и т.д.
Двигатель 10 может передавать крутящий момент устройствам, например, компрессору 235 кондиционера и генератору 241. Компрессор 235 кондиционера сжимает газ, обеспечивая охлаждение кабины транспортного средства 201. Генератор 241 подает напряжение для зарядки аккумулятора и работы электрических компонентов транспортного средства.
Выходной крутящий момент двигателя может быть передан на входную сторону насосного колеса 285 гидротрансформатора (преобразователя крутящего момента) 206 через вал 237. Гидротрансформатор 206 включает в себя турбину 286 для передачи крутящего момента на входной вал 270 коробки передач. Входной вал 270 коробки передач механически соединяет гидротрансформатор 206 с автоматической коробкой передач 208. Гидротрансформатор 206 также включает в себя обходную блокировочную муфту 212 гидротрансформатора (ТСС). Когда ТСС заблокирована, крутящий момент напрямую передается от насосного колеса 285 на турбину 286. ТСС электрически управляется контроллером 12. В качестве альтернативы блокировка ТСС может осуществляться гидравлически. В одном примере гидротрансформатор может быть рассмотрен как компонент трансмиссии. Скорость и положение турбины гидротрансформатора могут быть определены с помощью позиционного датчика 239. В некоторых примерах датчики 118 и/или 239 могут представлять собой датчики крутящего момента, или могут представлять собой сочетание позиционного датчика и датчика крутящего момента.
Когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью разблокирована, гидротрансформатор 206 передает крутящий момент двигателя автоматической коробки передач 208 за счет передачи текучей среды между турбиной 286 гидротрансформатора и насосным колесом 285 гидротрансформатора, тем самым позволяя увеличить крутящий момент. В противоположность этому, когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью заблокирована, выходной крутящий момент двигателя передается напрямую через муфту гидротрансформатора на входной вал (не показан) коробки передач 208. В качестве альтернативы блокировочная муфта 212 гидротрансформатора может быть заблокирована частично, тем самым позволяя отрегулировать величину крутящего момента, напрямую передаваемого трансмиссии. Конфигурация контроллера 12 может предусматривать регулировку величины крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором 206 за счет регулировки блокировочной муфты гидротрансформатора при различных рабочих режимах двигателя или на основании запросов водителя, направляемых двигателю.
Автоматическая коробка передач 208 включает в себя зубчатые муфты (например, шестерни 1-6) 211 и муфту 210 переднего хода. Зубчатые муфты 211 и муфта 210 переднего хода могут быть выборочно включены для приведения транспортного средства в движение. Выходной крутящий момент от автоматической коробки передач 208 может быть, в свою очередь, передан задним колесам 216 для приведения транспортного средства в движение посредством выходного вала 260. В частности, автоматическая коробки передач 208 может до передачи выходного крутящего момента задним колесам 216 передавать входной крутящий момент на входном валу 270 в зависимости от условий движения транспортного средства. Крутящий момент также может быть передан на передние колеса 217 посредством раздаточной коробки 261. Путем включения более одной передачи трансмиссия может принимать крутящий момент вместо его передачи, что может быть полезно в некоторых ситуациях.
Также к колесам 216 может быть приложена сила трения с помощью использования колесных тормозов 218. В одном примере колесные тормоза 218 могут быть включены, реагируя на нажатие водителем на педаль тормоза (позиция 150 на Фиг. 1). В других примерах контроллер 12 или контроллер, соединенный с контроллером 12, может включить колесные тормоза. Таким же образом, воздействие силы трения, прикладываемой к колесам 216, может быть уменьшено за счет выключения колесных тормозов 218 при отпускании водителем педали тормоза. Затем сила трения от тормозов транспортного средства может быть приложена к колесам 216 контроллером 12 в рамках процедуры автоматической остановки двигателя.
Механический масляный насос 214 может гидравлически сообщаться с автоматической коробкой передач 208, чтобы создавать гидравлическое давление для включения различных муфт, например, муфты 210 переднего хода, зубчатых муфт 211 и/или блокировочной муфты 212 гидротрансформатора. Работа механического масляного насоса 214 может быть согласована с работой гидротрансформатора 206, а привод данного насоса может быть обеспечен вращением двигателя. Следовательно, гидравлическое давление, создаваемое в механическом масляном насосе 214, может быть увеличено по мере увеличения частоты вращения двигателя, а также может быть уменьшено при уменьшении частоты вращения двигателя. Иногда это связано с давлением, и увеличение давления, которое необходимо для предотвращения непреднамеренного проскальзывания передачи, увеличивает крутящий момент, отбираемый трансмиссией (который не передается ведущим колесам). В некоторых случаях это может быть полезно.
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью получать входные сигналы от двигателя 10, как подробно показано на Фиг. 1, и соответственно контролировать выходной крутящий момент двигателя и/или работу гидротрансформатора, трансмиссии, муфт и/или тормозов. В качестве одного примера выходным крутящим моментом двигателя можно управлять с помощью регулирования моментов зажигания, ширины импульса подачи топлива и/или заряда воздуха, с помощью регулирования отверстия дросселя и моментов открывания-закрывания клапана, подъема клапана и путем регулирования наддува для двигателей с нагнетателем и/или турбокомпрессором. Во всех случаях управление двигателем для контроля выходного крутящего момента двигателя может быть выполнено для каждого цилиндра. Контроллер 12 может также выборочно задействовать и отключать электрические нагрузки 271 и 273 транспортного средства. Электрические нагрузки могут включать в себя, не ограничиваясь этим, обогреватели, подогрев сидений, вентиляторы и моторы.
При выполнении условий остановки транспортного средства на холостых оборотах, контроллер 42 может запустить процедуру отключения двигателя путем отключения подачи топлива и отключения подачи искры зажигания в двигатель. Также для поддержания величины крутящего момента в трансмиссии контроллер 12 может соединить вращающиеся элементы коробки передач 208 с картером 259 трансмиссии, а, следовательно, с рамой транспортного средства. При выполнении условий для повторного запуска двигателя и/или при желании водителя транспортного средства запустить двигатель, контроллер 12 может повторно запустить двигатель путем возобновления процесса сгорания в цилиндрах двигателя.
Таким образом, система, показанная на Фиг. 1 и 2, относится к системе двигателя, состоящей из следующих элементов: двигатель с впускным коллектором; генератор, связанный с двигателем; гидротрансформатор, механически соединенный с двигателем; контроллер с выполняемыми инструкциями, которые хранятся в энергонезависимой памяти и выполняют регулировку частоты вращения двигателя и уменьшение нагрузки на генератор при необходимости в дополнительном давлении вакуума. Система двигателя также содержит дополнительные инструкции для постепенного уменьшения нагрузки воздушного кондиционера при необходимости в ответ на запрос вакуума.
В некоторых примерах система двигателя также содержит инструкции для регулировки частоты вращения двигателя для уменьшения крутящего момента, прилагаемого к двигателю генератором и гидротрансформатором. Система двигателя также содержит дополнительные инструкции для уменьшения крутящего момента, прилагаемого к двигателю генератором и гидротрансформатором, путем регулировки частоты вращения двигателя. Чередование регулировки частоты вращения двигателя и уменьшения нагрузки на генератор может быть прекращено при превышении порогового значения вакуума.
На Фиг. 3 изображен пример графика зависимости частоты вращения двигателя от различных характеристик нагрузок. По оси Y отложен крутящий момент, переданный двигателю посредством нагрузок, зависящих от частоты работы двигателя. По оси Х отложена частота двигателя в качестве входного параметра для нагрузок, зависящих от этой частоты.
В идеальном приближении кривые 302 и 306 могут быть гиперболами (постоянная мощность), [скорость × крутящий момент = мощность]. В идеальном приближении кривая 304 может быть параболой, она соответствует гидромуфте и подобным механизмам, работающим от гидравлического вращения, [крутящий момент = К * скорость^2].
Кривая 304 характеризует нагрузку на двигатель от гидротрансформатора для неподвижного транспортного средства. Для движущегося транспортного средства кривая гидротрансформатора будет такой же, но по оси Х будет отложена разница между частотой вращения двигателя и частотой вращения турбины. Характеристика нагрузки двигателя показывает, что нагрузка гидротрансформатора на двигатель увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения двигателя. Кривая 302 характеризует нагрузку на двигатель от генератора, вырабатывающего постоянное количество энергии для одной или нескольких электрических нагрузок. Характеристика нагрузки двигателя показывает, что нагрузка генератора на двигатель уменьшается по мере увеличения частоты вращения двигателя, поскольку мощность равна произведению крутящего момента на частоту. Кривая 306 характеризует нагрузку двигателя от компрессора воздушного кондиционера, создающего постоянное количество энергии для сжатия хладагента в системе кондиционирования воздуха. Характеристика нагрузки двигателя показывает, что нагрузка воздушного кондиционера на двигатель уменьшается по мере увеличения частоты вращения двигателя, поскольку мощность равна произведению крутящего момента на частоту.
Если система транспортного средства включает в себя только генератор и гидротрансформатор, либо при выключенном компрессоре воздушного кондиционера, кривая 302 и кривая 304 складываются, образуя кривую 308. Минимум кривой 308 находится в точке 320, которая характеризует минимальную нагрузку, приложенную к двигателю гидротрансформатором и генератором в процессе их работы. Если частота вращения двигателя увеличивается или уменьшается от значения в точке 320, крутящий момент, передаваемый двигателю, увеличивается. Также, если частота вращения двигателя контролируется в точке 320, то крутящий момент, передаваемый двигателю гидротрансформатором и генератором, сводится к минимуму. За счет уменьшения крутящего момента, передаваемого двигателю, двигатель может работать при меньшем количестве воздуха для обеспечения требуемой частоты вращения. Эксплуатация двигателя с меньшим количеством воздуха позволяет двигателю генерировать дополнительный вакуум. Крутящий момент, передаваемый двигателю в точке 320, может быть найден путем проведения линии до оси Y, до значения 330 крутящего момента. Частота вращения двигателя в точке 320 может быть найдена путем проведения линии до оси X, до значения 331 частоты вращения двигателя. Путем вычислений можно найти минимум 320, определив точку, где производная кривой 308 равна 0.
Если генератор работает вместе с компрессором воздушного кондиционера и гидротрансформатором, то крутящий момент, передаваемый двигателю, представлен кривой 310, которая является суммой кривых 302, 306 и 304. Минимальный крутящий момент двигателя при приложении трех нагрузок находится в точке 322. Значение минимального крутящего момента для кривой 310 определяется путем нахождения нулевой производной. Таким образом, сумма кривых 302, 304 и 306 может составлять основу для определения частоты вращения двигателя, соответствующей минимальной нагрузке на двигатель от генератора, гидротрансформатора и компрессора воздушного кондиционера. Частота вращения двигателя, которая обеспечивает минимальный крутящий момент двигателя, определяется проведением линии от точки 322 к оси X. Крутящий момент двигателя в точке 322 определяется проведением линии от точки 322 к оси Y. Путем вычислений частоту и крутящий момент двигателя в точке 322 можно определить путем нахождения нулевой производной кривой 310, решив уравнение функции 310 в отношении Х исходя из значения Y, и подставив значение Х для определения значения Y в уравнение кривой 322. Дополнительно, функции или таблицы, описывающие кривые 302, 304 и 306, а также дополнительные кривые, описывающие различные уровни постоянной мощности, могут являться основой для определения требуемой частоты вращения двигателя, которая соответствует минимальному крутящему моменту двигателя при нагрузке на двигатель, приложенной гидротрансформатором, генератором и компрессором воздушного кондиционера.
Следует отметить, что в некоторых примерах дополнительные нагрузки, зависящие от частоты работы двигателя, например, насос хладагента, масляный насос, насос трансмиссии, генератор, компрессор воздушного кондиционера, гидротрансформатор, и суммарное трение двигателя также могут быть описаны кривыми и/или функциями, которые можно сложить вместе в зависимости от условий эксплуатации двигателя. Способ аналогичен вышеописанному, поскольку учитываются дополнительные нагрузки на двигатель. Например, вычисляется суммарный крутящий момент двигателя, определяется частота вращения двигателя, соответствующая минимальному крутящему моменту, и максимизируется вакуум во впускном коллекторе для данных условий.
Если нагрузки от привода навесного оборудования переднего расположения (FEAD) отсутствуют, то минимальный крутящий момент двигателя будет соответствовать частоте холостого хода двигателя, поскольку нагрузка гидротрансформатора будет доминировать над всеми другими нагрузками на двигатель. Если нагрузки FEAD присутствуют и трансмиссия находится в нейтральном положении (т.е. нагрузка гидротрансформатора на двигатель равна нулю), то в этих условиях частота холостого хода двигателя будет приближаться к максимальной для максимального увеличения производства вакуума двигателем.
0
4
На Фиг. 4 изображен пример последовательности состояний генерации вакуума в двигателе. Последовательность с Фиг. 4 может быть обеспечена при выполнении способа с Фиг. 5 и 6 в системе, представленной на Фиг. 1 и 2. Вертикальные метки Т-Т обозначают интересующие моменты времени в данной процедуре.
Первый сверху график на Фиг. 4 представляет собой зависимость частоты вращения двигателя от времени. На оси Y отложена частота двигателя, которая увеличивается в направлении стрелки. На оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
Второй сверху график на Фиг. 4 представляет собой зависимость нагрузки генератора на двигатель от времени. На оси Y отложена нагрузка генератора на двигатель, которая увеличивается в направлении стрелки. На оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
Третий сверху график на Фиг. 4 представляет собой зависимость нагрузки компрессора на двигатель от времени. На оси Y отложена нагрузка компрессора, которая увеличивается в направлении стрелки. На оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
Четвертый сверху график на Фиг. 4 представляет собой зависимость нагрузки гидротрансформатора на двигатель от времени. На оси Y отложена нагрузка гидротрансформатора на двигатель, которая увеличивается в направлении стрелки. На оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
Пятый сверху график на Фиг. 4 представляет собой зависимость вакуума в вакуумном бачке от времени. На оси Y отложено значение вакуума в вакуумном бачке, которое увеличивается в направлении стрелки. На оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо. Горизонтальная линия 402 показывает требуемый вакуум в вакуумном бачке. Если вакуум в вакуумном бачке ниже уровня 402, то для увеличения генерируемого двигателем вакуума может быть предпринято корректирующее воздействие.
0
0
В момент времени Т частота вращения двигателя и вакуум в вакуумном бачке начинают уменьшаться при нажатии на педаль тормоза (не показано). Нагрузка генератора на двигатель превышает нагрузку воздушного кондиционера. Нагрузка гидротрансформатора также выше из-за высокой частоты вращения двигателя. Условия в момент времени Т указывают на условия торможения транспортного средства при нажатой педали тормоза.
0
1
Между моментом времени Т и моментом времени T вакуум в вакуумном бачке продолжает уменьшается, а нагрузка на двигатель от генератора и воздушного кондиционера остаются постоянными. Нагрузка гидротрансформатора на двигатель уменьшается при уменьшении частоты работы двигателя. Частота вращения двигателя уменьшается до требуемого значения при запросе водителем (не показан) меньшего крутящего момента двигателя.
1
В момент времени T производится корректирующее воздействие, так как обнаружено понижение вакуума в вакуумном бачке ниже уровня 402. Корректирующее воздействие необходимо для увеличения вакуума, производимого двигателем. В частности, электрическая нагрузка на генератор исключается, тем самым уменьшая нагрузку от генератора на двигатель. При уменьшении нагрузки двигатель может создать дополнительный вакуум. Нагрузка компрессора воздушного кондиционера остается на высоком уровне, а уровни вакуума в бачке соответствуют самому низкому значению.
1
2
1
Между моментом времени T и моментом времени Т попеременно производится регулировка нагрузки генератора и частоты вращения двигателя так, что нагрузку генератора уменьшают после уменьшения частоты вращения двигателя. Следует отметить, что частота вращения двигателя может быть отрегулирована перед изменением нагрузки генератора. В данном конкретном примере нагрузку генератора на двигатель уменьшают трижды с момента времени T. Регулировку частоты вращения двигателя также производят три раза. Регулировку частоты вращения двигателя производится до значения, при котором суммарная нагрузка от гидротрансформатора, генератора и компрессора воздушного кондиционера соответствует наименьшему крутящему моменту, передаваемому на двигатель. Например, как показано на Фиг. 3 в точке 320, требуемая частота вращения двигателя может быть определена как минимум суммы всех кривых приложенных нагрузок. Пересечение представляет собой минимальную нагрузку на двигатель, создаваемую зависимыми от частоты вращения двигателя устройствами. В результате регулировки нагрузки на двигатель и частоты вращения двигателя вакуум начинает увеличиваться. При уменьшении частоты работы двигателя нагрузка гидротрансформатора на двигатель уменьшается. Следует отметить, что в некоторых примерах в зависимости от зависимых нагрузок частота вращения двигателя может быть увеличена.
2
В момент времени Т уменьшают выходное напряжение генератора для уменьшения нагрузки генератора на двигатель. Для уменьшения крутящего момента, приложенного к двигателю, производят регулировку частоты вращения двигателя в соответствии с нагрузкой генератора, гидротрансформатора и компрессора воздушного кондиционера.
3
В момент времени Т производят другое корректирующее воздействие, так как уровень вакуума в вакуумном бачке все еще ниже уровня 402. В частности, уменьшают нагрузку воздушного кондиционера путем уменьшения производительности компрессора. Нагрузка генератора остается на низком уровне, а вакуума продолжает расти, но все еще находится ниже уровня 402.
3
4
3
Между моментом времени Т и моментом времени Т производят попеременную регулировку нагрузки воздушного кондиционера и частоты вращения двигателя так, что нагрузку кондиционера уменьшают после уменьшения частоты вращения двигателя. Следует отметить, что частота вращения двигателя может быть отрегулирована перед изменением нагрузки кондиционера. В данном примере нагрузку кондиционера на двигатель уменьшают трижды с момента времени Т. Регулировку частоты вращения двигателя также производят три раза. Регулировку частоты вращения двигателя производят до значения, при котором суммарная нагрузка от гидротрансформатора, генератора и компрессора воздушного кондиционера соответствует наименьшему крутящему моменту, передаваемому на двигатель. В процессе регулировки нагрузки на двигатель и частоты вращения двигателя вакуум продолжает увеличиваться. Нагрузка гидротрансформатора на двигатель уменьшается при уменьшении частоты вращения двигателя.
4
4
В момент времени Т чтобы уменьшить крутящий момент, передаваемый двигателю от гидротрансформатора, еще больше уменьшают частоту вращения двигателя, поскольку вакуум по-прежнему меньше уровня 402. В одном примере частота вращения двигателя может быть уменьшена до базовой частоты холостого хода (например, частоты холостого хода, соответствующей прогретому двигателю без добавления каких-либо дополнительных факторов, увеличивающих частоту холостого хода). Вакуум продолжает увеличиваться, поскольку увеличивается способность двигателя создавать вакуум. Вакуум достигает уровня 402 сразу же после прохождения момента времени Т.
Таким образом, вакуум, генерируемый двигателем и подаваемый в вакуумный бачок, может быть увеличен. Кроме того, если требуемый уровень вакуума получен до уменьшения крутящего момента двигателя до низкого уровня, двигатель может продолжить передавать крутящий момент на нагрузки, которые соединены с двигателем, тем самым увеличивая комфорт водителя и улучшая дорожные качества транспортного средства.
На Фиг. 5 и 6 проиллюстрирован способ эксплуатации двигателя, в результате которого выборочно увеличивается производство вакуума. Способ на Фиг. 5 и 6 может быть сохранен в энергонезависимой памяти контроллера 12, изображенного на Фиг. 1 и 2, виде выполняемых инструкций. Например, способ из Фиг. 5 и 6 может обеспечивать последовательность состояний, представленную на Фиг. 4.
На этапе 502 способа 500 производится определение условий эксплуатации. Условия эксплуатации могут включать в себя, не ограничиваясь этим, частоту двигателя, уровень вакуума в вакуумном бачке, нагрузку или ток генератора, нагрузку воздушного кондиционера, состояние тормоза транспортного средства и нагрузку на двигатель. После того, как определены условия эксплуатации, способ 500 переходит на этап 504.
На этапе 504 способа 500 определяют, находится ли ток генератора на высоком уровне. В одном примере может быть принято решение о большем уровне тока или нагрузки генератора, когда ток или нагрузка генератора превышают пороговый уровень. Если в способе 500 определяют, что ток или нагрузка генератора превышает пороговый уровень, то способ 500 переходит на этап 506. В противном случае, способ 500 переходит на этап 558 с Фиг. 6.
На этапе 558 способа 500 уменьшают частоту двигателя в сторону базовой частоты. В некоторых примерах частота вращения двигателя может быть уменьшена вплоть до базовой частоты. Путем уменьшения частоты вращения двигателя до базовой частоты может быть уменьшена нагрузка гидротрансформатора на двигатель. Поскольку нагрузка генератора уже находится на низком уровне, большее снижение нагрузки гидротрансформатора на двигатель может быть достигнуто путем уменьшения частоты вращения двигателя до базовой частоты (например, низкой частоты холостого хода, соответствующей прогретому двигателю без добавления каких-либо дополнительных факторов, увеличивающих частоту холостого хода). После уменьшения частоты вращения двигателя до базовой частоты способ 500 переходит на этап 560.
На этапе 560 способа 500 определяют, меньше ли уровень вакуума в вакуумном бачке, чем требуется. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого уровня вакуум во впускном коллекторе двигателя. В одном примере уровень вакуума или вакуум в бачке определяют на основании показаний датчика вакуума или давления в вакуумном бачке. Уровень вакуума сравнивают с требуемым значением. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 562. В противном случае способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 562 способа 500 уменьшают нагрузку генератора на двигатель путем выборочного отключения электрических нагрузок в транспортном средстве. В одном примере производят отключение электрических нагрузок, отключение которых наименее заметно. В качестве альтернативы ток, подаваемый на нагрузки, может быть уменьшен с помощью полевого транзистора или другого устройства. В одном примере один электроприбор может быть отключен или может получать уменьшенный ток, в то время как питание другого электроприбора может оставаться на прежнем уровне. После уменьшения питания одного или нескольких электроприборов способ 500 переходит на этап 564.
На этапе 564 способа 500 снова определяют, меньше ли вакуума в вакуумном бачке, чем требуется. В качестве альтернативы можно определять, меньше ли требуемого уровня вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 566. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 566 способа 500 определяют, отключены ли все электрические нагрузки, доступные для отключения от генератора, для уменьшения энергопотребления до порогового уровня. В одном примере уменьшение нагрузки сравнивают с пороговым значением уменьшаемых нагрузок. Если нагрузка генератора меньше порогового уровня после уменьшения энергопотребления, то способ 500 переходит на этап 568. В противном случае способ 500 получает отрицательный ответ и возвращается на этап 562.
На этапе 568 способа 500 уменьшают нагрузку на двигатель от компрессора воздушного кондиционера путем уменьшения объемной производительности компрессора. В одном примере производительность компрессора воздушного кондиционера уменьшают путем изменения положения наклонной шайбы в компрессоре. После уменьшения производительности компрессора способ 500 далее переходит на этап 570.
На этапе 570 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 572. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 572 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения производительность компрессора воздушного кондиционера. Если производительность компрессора меньше требуемого уровня, то способ получает положительный ответ и завершается. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и возвращается на этап 568.
На этапе 506 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 508. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 508 способа 500 выполняют регулировку моментов открывания впускного и/или выпускного клапанов для увеличения объемного коэффициента полезного действия (КПД) двигателя. В одном примере впускной кулачок устанавливают в положение опережения для увеличения объемного КПД двигателя. При увеличении объемного КПД двигателя в двигатель из впускного коллектора может быть доставлен дополнительный воздух для увеличения производства вакуума. После настройки впускного кулачка способ 500 далее переходит на этап 510.
На этапе 510 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуума в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ и переходит на этап 512. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 512 способа 500 производят регулировку моментов зажигания и/или впрыска в сторону минимального момента зажигания или впрыска топлива для наибольшего крутящего момента (МВТ). За счет увеличения выходного крутящего момента двигателя с помощью синхронизации зажигания или подачи топлива можно уменьшить количество воздуха для двигателя так, чтобы впускной дроссель мог быть закрыт для увеличения вакуума, создаваемого двигателем. После настройки синхронизации зажигания и/или подачи топлива способ 500 переходит на этап 514.
На этапе 514 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 516. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 516 способа 500 определяют частоту двигателя, которая обеспечивает наименьшую крутящую нагрузку на двигатель на основании нагрузок, подключенных к двигателю. Подключенные к двигателю нагрузки могут включать в себя нагрузки, зависимые от частоты вращения двигателя, например, от гидротрансформатора, генератора и компрессора воздушного кондиционера. В одном примере требуемую частота вращения двигателя определяют из характеристик нагрузки на двигатель (например, кривых или функций, хранящихся в памяти контроллера и представляющих нагрузку на двигатель от таких устройств, как генераторы, гидротрансформаторы и компрессоры системы кондиционирования воздуха). Например, характеристики нагрузки на двигатель, представляющие собой текущее состояние устройств двигателя, сохраняются в памяти и суммируются для предоставления кривой всех нагрузок, приложенных к двигателю. Минимум этой кривой, полученной путем суммирования всех нагрузок на двигатель, определяется с помощью нахождения нулевой производной и минимального значения крутящего момента. Частота вращения двигателя и передаваемый ему крутящий момент, определяются путем нахождения Х (частоты вращения двигателя) и Y (крутящего момента) в месте, где сложенные кривые имеют минимальный крутящий момент.
Например, как было описано в отношении Фиг. 3, производят регулировку частоты вращения двигателя до значения, которое соответствует точке 320. В одном примере, в котором характеристика нагрузки гидротрансформатора на двигатель представлена в виде функции частоты вращения двигателя и крутящего момента, и в котором характеристика нагрузки генератора представлена в виде функции частоты вращения двигателя и крутящего момента, сумма крутящих моментов генератора и гидротрансформатора, приложенных к двигателю, представлена кривой 308. Минимум 320 можно определить с помощью нахождения нулевой производной для кривой 308 и минимального крутящего момента. Определение частоты вращения двигателя производится посредством решения уравнения кривой 308 (например, суммы кривых генератора и гидротрансформатора) для нахождения Y с помощью X, а затем, подставив значение Y в уравнение кривой 308, когда производная равна нулю. Уменьшение крутящего момента производят путем регулировки частоты вращения двигателя практически (т.е. + 50 об/мин) до частоты, при которой на двигатель передается минимальный крутящий момент согласно кривой 308, представляющей сумму характеристик крутящего момента генератора и гидротрансформатора. После определения минимального крутящего момента из суммы характеристик моментов, приложенных к двигателю, способ 500 переходит на этап 518.
Следует отметить, что для описания нагрузки генератора и/или компрессора воздушного кондиционера на двигатель в диапазоне условий эксплуатации транспортного средства можно использовать множество кривых, функций или таблиц. Условия эксплуатации между конкретными кривыми или функциями могут быть интерполированы.
На этапе 518 способа 500 для уменьшения крутящего момента двигателя выполняют регулировку требуемой частоты вращения двигателя до частоты, определенной на этапе 516. Частота вращения двигателя может быть отрегулирована путем настройки количества воздуха на впуске, синхронизации зажигания и/или подачи топлива. В данном случае частота вращения двигателя может быть отрегулирована так, чтобы практически свести к минимуму крутящий момент двигателя (например, уменьшить крутящий момент двигателя в пределах 5% от минимального крутящего момента для работы двигателя и его нагрузки) для работы устройств (нагрузок), зависящих от частоты вращения двигателя. После регулировки частоты вращения двигателя способ 500 переходит на этап 520.
На этапе 520 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 522. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 522 способа 500 исключают нагрузку на генератор и нагрузку на двигатель путем выборочного отключения электрических нагрузок в транспортном средстве. В одном примере производят отключение электрических нагрузок, отключение которых наименее заметно. В качестве альтернативы, ток через нагрузку может быть уменьшен посредством полевого транзистора или другого устройства. В одном примере один электроприбор может быть отключен или может получать уменьшенный ток, в то время как питание другого электроприбора может оставаться на прежнем уровне. После уменьшения питания одного или нескольких электроприборов способ 500 переходит на этап 524.
На этапе 524 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 526. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 526 способа 500 определяют частоту двигателя, которая обеспечивает низкую крутящую нагрузку на двигатель от устройств, работа которых зависит от частоты вращения двигателя, например, гидротрансформатора, генератора и компрессора воздушного кондиционера, как было описано со ссылкой на этап 516. Поскольку условия эксплуатации изменяются после регулировки нагрузки на генератор, на основании текущей уменьшенной нагрузки на генератор определяют новую частоту вращения двигателя. После проверки требуемой частоты вращения двигателя способ 500 переходит на этап 528.
На этапе 528 способа 500 производят регулировку частоты вращения двигателя до требуемого значения. Частота вращения двигателя может быть настроена до требуемого значения путем регулировки крутящего момента двигателя. Крутящий момент двигателя может быть отрегулирован с помощью синхронизации зажигания, настройки подачи воздуха и топлива. Например, если требуется большая частота вращения двигателя, то крутящий момент на выходе двигателя уменьшают. Если требуется меньшая частота вращения двигателя, то крутящий момент на выходе двигателя увеличивают. После регулировки частоты вращения двигателя до требуемого значения способ 500 переходит на этап 530.
На этапе 530 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 532. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 532 способа 500 определяют, все ли электрические нагрузки, доступные для отключения от генератора, отключены для уменьшения энергопотребления до порогового уровня. В одном примере уменьшение нагрузки сравнивают с пороговым значением нагрузок, которые можно уменьшить. Если нагрузка генератора меньше порогового уровня после уменьшения энергопотребления, то способ 500 получает положительный ответ и переходит на этап 534. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и возвращается на этап 522.
На этапе 534 способа 500 уменьшают выходное напряжение генератора. При уменьшении выходного напряжения может быть уменьшена нагрузка на двигатель от генератора. В одном примере выходное напряжение генератора уменьшают путем регулировки тока возбуждения генератора. После регулировки выходного напряжения генератора Способ 500 переходит на этап 536.
На этапе 536 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 538. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 538 способа 500 определяют частоту двигателя, которая обеспечивает низкую крутящую нагрузку на двигатель на основании устройств, работа которых зависит от частоты вращения двигателя, например, гидротрансформатора, генератора и компрессора воздушного кондиционера, как было описано со ссылкой на этап 516. Поскольку условия эксплуатации после регулировки нагрузки на генератор изменились, определяют новую частоту вращения двигателя на основании текущей уменьшенной нагрузки на генератор. После проверки требуемой частоты вращения двигателя способ 500 переходит на этап 540.
На этапе 540 способа 500 производят регулировку частоты вращения двигателя до требуемого значения. Частота вращения двигателя может быть настроена до требуемого значения путем регулировки крутящего момента двигателя. Крутящий момент двигателя может быть отрегулирован с помощью синхронизации зажигания, настройки подачи воздуха и топлива. Например, если требуется большая частота вращения двигателя, то крутящий момент на выходе двигателя уменьшают. Если требуется меньшая частота вращения двигателя, то крутящий момент на выходе двигателя увеличивают. После регулировки частоты вращения двигателя до требуемого значения способ 500 переходит на этап 542.
На этапе 542 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы, можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 544. В противном случае, способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 544 способа уменьшают производительность компрессора воздушного кондиционера, как было описано со ссылкой на этап 568. После уменьшения производительности компрессора способ 500 переходит на этап 546.
На этапе 546 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 548. В противном случае способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 548 способа 500 определяют частоту двигателя, которая обеспечивает низкую крутящую нагрузку на двигатель на основании нагрузок от устройств, работа которых зависит от частоты вращения двигателя, например, гидротрансформатора, генератора и компрессора воздушного кондиционера, как было описано со ссылкой на этап 516. Поскольку условия эксплуатации после регулировки нагрузки на генератор изменились, определяют новую частоту вращения двигателя на основании текущей уменьшенной нагрузки на генератор. После проверки требуемой частоты вращения двигателя способ 500 переходит на этап 550.
На этапе 550 способа 500 производят регулировку частоты вращения двигателя до требуемого значения. Частота вращения двигателя может быть настроена до требуемого значения путем регулировки крутящего момента двигателя. Крутящий момент двигателя может быть отрегулирован с помощью синхронизации зажигания, настройки подачи воздуха и топлива. Например, если требуется большая частота вращения двигателя, то крутящий момент на выходе двигателя уменьшают. Если требуется меньшая частота вращения двигателя, то крутящий момент на выходе двигателя увеличивают. После регулировки частоты вращения двигателя до требуемого значения способ 500 переходит на этап 542.
На этапе 552 способа определяют, меньше ли требуемого значения вакуум в вакуумном бачке. В качестве альтернативы можно определять, меньше ли требуемого значения вакуум во впускном коллекторе двигателя. Уровень вакуума сравнивают с требуемым уровнем вакуума. Если уровень вакуума в вакуумном бачке меньше требуемого, то способ переходит на этап 554. В противном случае способ 500 получает отрицательный ответ и завершается.
На этапе 554 способа 500 определяют, меньше ли требуемого значения производительность компрессора. Если производительность компрессора меньше требуемой, то способ получает положительный ответ и завершается. В противном случае способ 500 получает отрицательный ответ и возвращается на этап 544. В некоторых примерах в качестве порогового значения производительности компрессора используют его минимальную объемную производительность.
На этапе 556 способа 500 уменьшают частоту двигателя в сторону базовой частоты. В некоторых примерах частота вращения двигателя может быть уменьшена вплоть до базовой частоты. Путем уменьшения частоты вращения двигателя до базовой частоты может быть уменьшена нагрузка на двигатель от гидротрансформатора. Поскольку нагрузка генератора уже находится на низком уровне, путем уменьшения частоты вращения двигателя до базовой частоты (например, низкая частота холостого хода, соответствующая прогретому двигателю без добавления каких-либо дополнительных факторов, увеличивающих частоту холостого хода) может быть достигнуто еще большее снижение нагрузки на двигатель. После уменьшения частоты вращения двигателя до базовой частоты холостого хода способ 500 завершается.
Таким образом, могут быть предприняты корректирующие действия для уменьшения нагрузки на двигатель, чтобы двигатель мог работать с меньшим выходным моментом для производства дополнительного вакуума для нужд систем транспортного средства. Также следует отметить, что, несмотря на корректирующие действия, которые были описаны со ссылкой на Фиг. 5 и 6 в последовательной форме, в других примерах эти воздействия могут быть выполнены параллельно и одновременно. Например, нагрузка генератора на двигатель может быть уменьшена при одновременном приложении к двигателю нагрузки от компрессора кондиционера. Аналогичным образом регулировка газораспределения и зажигания могут быть выполнены одновременно и вместе с уменьшением приложенных к двигателю нагрузок.
Таким образом, способ работы двигателя с Фиг. 5 и 6 заключается в следующем. При выполнении первого условия чередуют уменьшение первого и второго рабочих параметров двигателя, когда требуется создание вакуума во впускном коллекторе; а при выполнении второго условия уменьшают первый рабочий параметр двигателя с последующим уменьшением второго рабочего параметра двигателя. Первым рабочим параметром может являться частота вращения двигателя, а вторым эксплуатационным параметром может являться нагрузка генератора.
В некоторых случаях предложенный способ также предусматривает чередующуюся регулировку третьего и первого рабочих параметров двигателя после уменьшения первого и второго рабочих параметров. Также может быть отрегулирован третий рабочий параметр, которым может являться нагрузка от компрессора кондиционера воздуха. При выполнении первого условия уменьшают частоту вращения двигателя до частоты, при которой значительно снижается нагрузка на двигатель от первого и второго устройств. Первым устройством может являться гидротрансформатор, а вторым устройством может являться генератор. Первым условием может быть первый выходной ток генератора, а вторым условием может быть второй ток генератора, который меньше первого.
Способ, проиллюстрированный на Фиг. 5 и 6, также предусматривает регулировку частоты вращения двигателя до значения, соответствующего соотношению по меньшей мере двух нагрузочных характеристик устройств, зависящих от частоты вращения двигателя. При этом первая нагрузочная характеристика увеличивает нагрузку на двигатель при увеличении частоты вращения двигателя, а вторая нагрузочная характеристика уменьшает нагрузку на двигатель при увеличении его частоты. Первая и вторая нагрузочные характеристики устройств, зависящих от частоты вращения двигателя, являются двумя функциями, описывающими зависимость приложенной на двигатель нагрузки связанных с ним устройств от частоты работы двигателя.
В некоторых примерах способ работы двигателя также предусматривает регулировку частоты вращения двигателя до значения, при котором две функции обеспечивают минимальную крутящую нагрузку на двигатель. Одна из двух функций описывает зависимость постоянной выходной мощности генератора от изменяющейся частоты вращения двигателя. Также может быть использована третья нагрузочная характеристика устройств, зависящих от частоты вращения двигателя. При этом первая, вторая и третья нагрузочные характеристики являются тремя функциями, описывающими зависимость нагрузки на двигатель от частоты вращения двигателя. В этом случае способ предусматривает регулировку частоты вращения двигателя до значения, в котором сумма трех функций обеспечивает минимальный крутящий момент двигателя. Указанное соотношение представляет собой по существу минимизированную нагрузку на двигатель посредством двух устройств, работающих в соответствии с по меньшей мере двумя нагрузочными характеристиками устройств, зависящих от частоты вращения двигателя. Первым устройством является гидротрансформатор, а вторым устройством является генератор. В другом варианте первым устройством является гидротрансформатор, а вторым устройством является компрессор воздушного кондиционера.
Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, описанные со ссылкой на Фиг. 5 и 6 процедуры могут представлять собой один или несколько принципов обработки, такие как принцип событийного управления, управления прерываниями, многозадачный режим, многопоточный режим, и прочие. По существу, различные действия, операции или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно, или, в некоторых случаях, пропущены. Аналогично, порядок действий не является обязательным, чтобы достичь характеристик и эффекта описанных примерных вариантов выполнения, он представлен для объяснения иллюстраций и описания. Одно или более проиллюстрированных действий или функций может быть повторено в зависимости от конкретной используемой стратегии.
Специалистам в данной области понятно, что допускаются различные изменения и модификации изобретения без выхода за рамки его сущности. Например, описанная выше технология может применяться к двигателям I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, а также двигателям, работающим на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативном топливе.