СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ
METHOD AND SYSTEM FOR INCREASING ENGINE BRAKING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Это изобретение относится к способу и системе для увеличения торможения двигателем для двигателя транспортного средства и, в частности, но не исключительно, относится к способу и системе для увеличения торможения двигателем для двигателя транспортного средства, когда определено, что транспортное средство движется вниз по склону.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычным для водителя транспортного средства является выбор более высокой передачи для того, чтобы оптимизировать экономию топлива транспортного средства. Когда транспортное средство имеет автоматическую трансмиссию, блок управления транспортного средства может быть сконфигурирован, чтобы выбирать подходящую передачу на основе скорости транспортного средства и водительского требования крутящего момента. Блок управления будет типично использовать алгоритм, чтобы оптимизировать экономию топлива, рабочую характеристику транспортного средства или комбинацию того и другого.
Во время продолжительного спуска вниз по склону, например, на горной дороге, требование крутящего момента от водителя обычно является очень низким. В результате блок управления автоматической трансмиссии будет выбирать высокую передачу, чтобы оптимизировать экономию топлива транспортного средства. Однако, высокая передача, выбранная блоком управления, приводит в результате к низкому уровню торможения двигателем. Водитель должен, следовательно, полагаться на тормоза транспортного средства, чтобы замедлять транспортное средство во время продолжительного спуска вниз по склону.
Такое использование тормозов может вызывать более быстрый износ тормозных колодок тормозов, что будет приводить к более частой замене тормозных колодок. Кроме того, интенсивное использование тормозов во время продолжительного спуска вниз по склону может вести к ухудшению характеристики торможения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно аспекту настоящего изобретения предоставляется способ увеличения торможения двигателем для двигателя транспортного средства, способ содержит: определение изменения в кинетической энергии транспортного средства в течение периода; определение энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение упомянутого периода; сравнение изменения в кинетической энергии с выводимой энергией; и увеличение торможения двигателем транспортного средства, когда изменение в кинетической энергии больше энергии, выводимой в течение упомянутого периода.
В контексте настоящего изобретения выражение "торможение двигателем" относится к тому, когда замедляющие усилия в двигателе используются, чтобы замедлять транспортное средство, как противоположность использованию дополнительной внешней системы торможения, такой как фрикционные тормоза. Однако, в контексте современных транспортных средств, выражение "торможение двигателем" может применяться к любому подходящему торможению, применяемому к силовому блоку транспортного средства, например, торможению, применяемому посредством электрической машины гибридного транспортного средства.
Способ может содержать инициацию, например, выполнение, понижения передачи трансмиссии транспортного средства, чтобы увеличивать торможение двигателем, например, когда изменение в кинетической энергии больше энергии, выводимой в течение упомянутого периода. Трансмиссия может быть механической трансмиссией. Трансмиссия может быть автоматической трансмиссией. Способ может содержать инициирование автоматической трансмиссии транспортного средства понижать передачу. Способ может содержать предоставление указания водителю транспортного средства инициировать понижение передачи трансмиссии. Способ может содержать активацию электрической машины, соединенной с силовым блоком транспортного средства, для того, чтобы увеличивать торможение двигателем.
Способ может содержать определение энергии, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства в течение упомянутого периода. Энергия, требуемая, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства в течение упомянутого периода, может быть определена посредством интегрирования мощности, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства в течение упомянутого периода. Способ может содержать сравнение выводимой энергии с энергией, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства. Способ может содержать увеличение торможения двигателем транспортного средства, когда изменение в кинетической энергии плюс энергия, требуемая, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства в течение упомянутого периода, больше энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение периода.
Способ может содержать определение энергии, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение упомянутого периода. Энергия, требуемая, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение упомянутого периода, может быть определена посредством интегрирования мощности, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение упомянутого периода. Способ может содержать сравнение выводимой энергии с энергией, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение упомянутого периода. Способ может содержать увеличение торможения двигателем транспортного средства, когда изменение в кинетической энергии в течение упомянутого периода больше энергии, выводимой из силового блока транспортного средства, минус энергия, требуемая, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение периода.
Способ может содержать оценку изменения в потенциальной энергии транспортного средства с помощью, по меньшей мере, одного из: определенного изменения в кинетической энергии транспортного средства в течение упомянутого периода; определенной энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение упомянутого периода; определенной энергии, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства в течение упомянутого периода; и определенной энергии, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение упомянутого периода.
Способ может содержать определение наклона транспортного средства с помощью одного или более датчиков. Способ может содержать определение высоты над уровнем моря транспортного средства с помощью одного или более датчиков. Способ может содержать определение потенциальной энергии транспортного средства, например, определение изменения в потенциальной энергии транспортного средства в течение упомянутого периода. Способ может содержать подтверждение того, что транспортное средство движется вниз по склону, посредством сравнения расчетного изменения в потенциальной энергии и изменения в потенциальной энергии транспортного средства, определенного посредством одного или более датчиков. Способ может содержать отмену понижения передачи трансмиссии в ответ на невозможность подтверждения того, что транспортное средство движется вниз по склону.
Способ может содержать определение энергии, вводимой в тормозную систему транспортного средства. Способ может содержать увеличение уровня торможения двигателем, когда, например, только когда температура тормозной системы больше предварительно определенной температуры. Способ может содержать отмену увеличения торможения двигателем в ответ на один или более параметров защиты двигателя.
Период может быть любым подходящим периодом, в течение которого вышеописанные определения/вычисления могут быть выполнены контроллером транспортного средства. Упомянутый период может находиться в диапазоне приблизительно 0,5 секунд до 10 секунд. Упомянутый период может быть больше приблизительно 60 секунд. Например, способ согласно настоящему изобретению может быть реализован, когда транспортное средство находится в продолжительном движении вниз по склону, например, когда транспортное средство спускается по горной дороге.
Способ может содержать определение средней кинетической энергии транспортного средства в течение упомянутого периода. Способ может содержать определение средней энергии, подаваемой к силовому блоку транспортного средства в течение упомянутого периода. Способ может содержать сравнение средней кинетической энергии со средней энергией, подаваемой к силовому блоку. Способ может содержать увеличение торможения двигателем транспортного средства, когда средняя кинетическая энергия транспортного средства больше средней энергии, подаваемой к силовому блоку в течение упомянутого периода.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется система для увеличения торможения двигателем для двигателя транспортного средства, причем система содержит контроллер, сконфигурированный, чтобы: определять изменение в кинетической энергии транспортного средства в течение периода; определять энергию, выводимую из силового блока транспортного средства в течение упомянутого периода; сравнивать изменение в кинетической энергии с выводимой энергией; и инициировать увеличение величины торможения двигателем транспортного средства, когда изменение в кинетической энергии больше энергии, выводимой в течение упомянутого периода.
Раскрытие изобретения также предоставляет программное обеспечение, такое как компьютерная программа или компьютерный программный продукт для выполнения любого из способов, описанных в данном документе, и компьютерно-читаемый носитель, имеющий сохраненную на нем программу для выполнения любого из способов, описанных в данном документе. Компьютерная программа, воплощающая раскрытие изобретения, может быть сохранена на компьютерно-читаемом носителе, или она может, например, быть представлена в форме сигнала, такого как сигнал загружаемых данных, предоставляемый с веб-сайта в Интернете, или она может быть представлена в любой другой форме.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечено транспортное средство, содержащее одну или более упомянутых систем.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения обеспечен способ, который описан в данном документе, со ссылкой, и как показано на сопровождающих чертежах.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечена система, которая описана в данном документе, со ссылкой, и как показано на сопровождающих чертежах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения, и чтобы показать более ясно, как оно может быть выполнено, сейчас будет сделана ссылка, в качестве примера, на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает графическое представление выводимой мощности транспортного средства относительно времени и кинетической энергии транспортного средства относительно времени; и
Фиг. 2 показывает способ увеличения торможения двигателем.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Когда транспортное средство, такое как легковой автомобиль, фургон, грузовик или мотоцикл, движется вниз по склону, мощность, выводимая из силового блока транспортного средства, будет низкой, поскольку движению транспортного средства помогает сила тяжести. В результате, существует низкая потребность в крутящем моменте двигателя, и более высокая передача трансмиссии транспортного средства может быть выбрана для того, чтобы улучшать экономию топлива.
Фиг. 1 показывает мощность, выводимую из силового блока транспортного средства, относительно времени. Выводимая мощность может увеличиваться, уменьшаться или оставаться постоянной в зависимости от условий движения и/или крутящего момента, запрашиваемого водителем. Например, когда транспортное средство едет вверх по склону, и/или когда транспортное средство ускоряется, уровень выводимой мощности может увеличиваться по требованию водителя. Когда транспортное средство начинает спускаться, водитель может уменьшать уровень требуемого крутящего момента, и, в результате, мощность, выводимая от двигателя, уменьшается. Когда транспортное средство оснащено автоматической трансмиссией, контроллер трансмиссии может инициировать трансмиссию повышать передачу в попытке улучшать экономию топлива. В таких обстоятельствах уровень торможения двигателем снижается вследствие более длинной передачи, и водителю может быть необходимо чаще использовать тормозную систему транспортного средства, чтобы замедлять транспортное средство во время спуска по склону. Увеличенное использование тормозной системы во время спуска по склону может вести к перегреву тормозов и ухудшению характеристики торможения.
Настоящее изобретение предоставляет способ 100 увеличения торможения двигателем для двигателя транспортного средства, например, во время продолжительного периода спуска по склону. Увеличение в уровне торможения двигателем предоставляет возможность уменьшения использования тормозной системы транспортного средства, что может помогать поддерживать рабочую характеристику тормозной системы, например, уменьшая количество тепла, формируемого тормозной системой во время спуска по склону. Дополнительно, настоящее изобретение предоставляет способ 100 определения того, движется ли транспортное средство вниз по склону, без использования системы, сконфигурированной, чтобы определять местоположение, высоту над уровнем моря и/или наклон транспортного средства. Вместо этого, способ 100 приспособлен определять, движется ли транспортное средство вниз по склону, исключительно на основе рабочих параметров транспортного средства.
В контексте настоящего изобретения выражение "продолжительный спуск" понимается как означающий период спуска по склону достаточной продолжительности и/или угол уклона, который может неблагоприятно влиять на рабочую характеристику тормозной системы, как результат уровня использования тормозной системы. Например, условия движения на продолжительном спуске могут испытываться при спуске по горной дороге. Во время спуска по склону повышение передачи трансмиссии может быть выполнено при определении уменьшения выводимой мощности двигателя. Период спуска по склону может находиться в диапазоне приблизительно от 0,5 до 10 секунд, или может быть значительно дольше в зависимости от длины спускающегося участка дороги. Однако способ может быть реализован в любом другом подходящем условии движения вниз по склону и/или в течение любого подходящего периода. Например, период может быть ограничен только временем, затрачиваемым контроллером транспортного средства, чтобы обрабатывать данные, касающиеся рабочих параметров двигателя и/или транспортного средства.
ΔKE
T
m
v
T
KE
t
KE
t
.
t1
1
t2
2
Способ 100 содержит определение кинетической энергии KE транспортного средства. Более конкретно, способ содержит этап 110 определения изменения в кинетической энергии  транспортного средства в течение периода , например, периода в диапазоне приблизительно от 0,5 до 10 секунд. Кинетическая энергия транспортного средства может быть определена с помощью уравнения 1 ниже, в котором  обозначает массу транспортного средства, а  обозначает скорость транспортного средства. Изменение в кинетической энергии транспортного средства может быть определено посредством вычисления кинетической энергии транспортного средства в течение периода , например, с помощью уравнения 2, которое демонстрирует, что изменение в кинетической энергии транспортного средства может быть разницей между кинетической энергией транспортного средства в первое время  и кинетической энергией  транспортного средства во второе время
T
T
Способ 100 содержит определение энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение периода . Энергия, выводимая из силового блока, может быть определена посредством интегрирования мощности, выводимой из силового блока в течение периода . Мощность, выводимая из силового блока, может быть вычислена с помощью непосредственных измерений рабочих параметров силового блока транспортного средства, например, измерения крутящего момента и скорости вращения выходного вала двигателя. Дополнительно или альтернативно, данные, касающиеся мощности, выводимой из силового блока, могут быть доступны из библиотеки данных, например, карты характеристик двигателя, сохраненной в контроллере транспортного средства. Выводимая мощность может быть определена в отдельные интервалы времени посредством выборки значений мощности из библиотеки данных, которые соответствуют мгновенным рабочим параметрам силового блока транспортного средства.
T
T
В примере, где транспортное средство движется по ровной местности, например, местности, которая не имеет какого-либо значительного наклона или уклона, и пренебрегая какими-либо потерями или внешними силами, действующими на транспортное средство, изменение в кинетической энергии транспортного средства в течение периода  равно энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение упомянутого периода . Способ 100 содержит сравнение изменения в кинетической энергии с энергией, выводимой из силового блока.
T
T
PE
В другом примере, где транспортное средство поднимается или спускается по склону, и пренебрегая какими-либо потерями или внешними силами, действующими на транспортное средство, изменение в кинетической энергии транспортного средства в течение периода  будет отличаться от энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение упомянутого периода . Например, когда транспортное средство поднимается или спускается по горной дороге, изменение в кинетической энергии транспортного средства будет функцией энергии, выводимой из силового блока транспортного средства, и изменения в потенциальной энергии  транспортного средства, как показано уравнением 3.
T
T
T
В тех ситуациях, когда изменение в кинетической энергии не равно энергии, выводимой из силового блока транспортного средства, может быть сделан вывод, что потенциальная энергия транспортного средства изменилась, и, таким образом, транспортное средство не движется по ровной местности. Более конкретно, если изменение в кинетической энергии транспортного средства в течение периода  больше энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение периода , как показано уравнением 4, может быть сделан вывод, что транспортное средство движется вниз по склону. Кроме того, изменение в потенциальной энергии транспортного средства может быть оценено посредством вычисления разницы между изменением в кинетической энергии и энергией, выводимой из силового блока транспортного средства в течение периода .
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Со ссылкой на фиг. 1, способ 100 содержит: этап 110, определяющий изменение в кинетической энергии транспортного средства между временами  и ; этап 120 определения энергии, выводимой из силового блока транспортного средства между временами  и ; и этап 130 сравнения изменения в кинетической энергии транспортного средства между временами  и  с энергией, выводимой из силового блока транспортного средства между временами  и . Когда изменение в кинетической энергии больше энергии, выводимой из силового блока между временем  и , как показано в уравнении 5, способ 100 содержит этап 140 выполнения понижения передачи трансмиссии транспортного средства. Этап 140 может выполняться, только если разница между кинетической энергией и энергией, выводимой из силового блока, больше предварительно определенного значения, например, только если кинетическая энергия приблизительно равна 120% энергии, выводимой из силового блока.
Настоящее изобретение предоставляет способ 100 увеличения уровня торможения двигателем, так что водитель не должен полагаться настолько на тормозную систему транспортного средства, чтобы замедлять транспортное средство во время периодов спуска по склону, например, в условиях продолжительного движения вниз по склону. В результате, рабочая температура тормозных колодок тормозной системы может поддерживаться на более низкой температуре, что помогает предотвращать потерю характеристики торможения, чтобы гарантировать адекватную характеристику торможения в экстремальной ситуации.
T
T
P
T
P
T
RR
D
В другом примере изменение в кинетической энергии транспортного средства может быть функцией энергии, выводимой из силового блока транспортного средства в течение периода, изменения в потенциальной энергии транспортного средства в течение периода, энергии, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства в течение периода, и/или энергии, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение периода, как показано посредством уравнения 6. По существу, способ 100 может содержать этап определения энергии, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства в течение периода , и/или этап определения энергии, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства в течение периода . Энергия, требуемая, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства, может быть определена посредством интегрирования величины мощности , используемой в преодолении сопротивления качению в течение периода . Аналогичным образом, энергия, требуемая, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства, может быть определена посредством интегрирования величины мощности , используемой в преодолении аэродинамического сопротивления в течение периода .
P
C
N
v
P
ρ
C
A
v
rr
RR
D
D
Мгновенная мощность  сопротивления качению может быть определена с помощью уравнения 7, где - это коэффициент сопротивления качению в относительных единицах,  - это нормальная сила, т.е., сила, перпендикулярная поверхности, по которой колесо транспортного средства катится, а  - это скорость транспортного средства относительно дороги. Мгновенная мощность  аэродинамического сопротивления может быть определена с помощью уравнения 8, где  - это плотность воздуха, окружающего транспортное средство, - это коэффициент аэродинамического сопротивления в относительных единицах,  - это площадь поперечного сечения транспортного средства, а  - это скорость транспортного средства относительно воздуха.
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Когда способ 100 содержит определение энергии, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению, и/или энергии, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства, эти факторы могут быть учтены при сравнении изменения в кинетической энергии с энергией, выводимой из силового блока между временем  и , как показано в уравнении 9. Способ 100 может содержать этап выполнения понижения передачи трансмиссии транспортного средства, когда сумма: изменения в кинетической энергии транспортного средства между временем  и ; энергии, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства между временем  и ; и энергии, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства между временем  и , больше энергии, выводимой из силового блока транспортного средства между временами  и . Таким образом, величина торможения двигателем, создаваемого силовым блоком транспортного средства, может быть увеличена, когда определяется, что транспортное средство движется вниз по склону.
T
m
g
Δh
t
t
T
1
2
Способ 100 может содержать определение высоты над уровнем моря и/или наклона транспортного средства с помощью одного или более датчиков. Например, транспортное средство может быть оборудовано спутниковой системой глобального позиционирования (GPS), которая конфигурируется, чтобы определять позицию и/или высоту над уровнем моря транспортного средства. Способ 100 может содержать определение изменения в потенциальной энергии транспортного средства в течение периода  с помощью данных о высоте над уровнем моря, полученных посредством GPS-системы. Изменение в потенциальной энергии транспортного средства может быть вычислено с помощью уравнения 10, где  - это масса транспортного средства,  - это постоянная силы тяжести, а  - это изменение в высоте над уровнем моря транспортного средства, например, высота над уровнем моря транспортного средства во время  и высота над уровнем моря транспортного средства во время . Таким образом, изменение в потенциальной энергии транспортного средства может быть вычислено для периода .
t
t
t
t
t
t
t
t
1
2
1
2
1
2
1
2
Способ может содержать этап оценки изменения в потенциальной энергии транспортного средства на основе определенного: изменения в кинетической энергии транспортного средства между временем  и ; энергии, требуемой, чтобы преодолевать сопротивление качению транспортного средства между временем  и ; энергии, требуемой, чтобы преодолевать аэродинамическое сопротивление транспортного средства между временем  и ; и энергии, выводимой из силового блока транспортного средства между временами  и . Например, изменение в потенциальной энергии транспортного средства может быть оценено с помощью уравнения 11.
Способ 100 может содержать этап сравнения изменения в потенциальной энергии, определенного с помощью уравнения 10, т.е., посредством одного или более датчиков, с оцененным изменением в потенциальной энергии, определенным с помощью уравнения 11. Способ может содержать этап подтверждения, что транспортное средство движется вниз по склону, с помощью сравнения между изменением в потенциальной энергии, определенным с помощью уравнения 10, с оцененным изменением в потенциальной энергии, определенным с помощью уравнения 11. Таким образом, оцененное изменение в потенциальной энергии, определенное с помощью уравнения 11, может быть использовано, чтобы определять, правильно ли функционирует GPS-система. Дополнительно, сравнение между изменением в потенциальной энергии, определенным с помощью уравнения 10, с оцененным изменением в потенциальной энергии, определенным с помощью уравнения 11, может быть использовано, чтобы указывать, является ли мощность сопротивления качению и/или мощность аэродинамического сопротивления транспортного средства неожиданно высокой, например, когда изменение в потенциальной энергии, определенное с помощью уравнения 10, меньше оцененного изменения в потенциальной энергии, определенного с помощью уравнения 11.
Когда полученные значения для изменения в потенциальной энергии, определенного с помощью уравнения 10, и оцененного изменения в потенциале, определенного с помощью уравнения 11, отличаются, способ 100 может содержать этап отмены понижения передачи трансмиссии транспортного средства, поскольку различие между значениями может указывать проблему с одной или более системами транспортного средства, такую как спущенная шина и/или развернутый воздушный аэродинамический тормоз/спойлер.
Способ 100 может содержать определение энергии, вводимой в тормозную систему транспортного средства, например, способ 100 может содержать определение температуры тормозных колодок тормозной системы. Способ 100 может содержать этап выполнения понижения передачи трансмиссии транспортного средства, только когда температура тормозной системы больше предварительно определенной температуры. Таким образом, система для увеличения торможения двигателем может активироваться, только когда распознается, что рабочая эффективность тормозной системы подвергается риску, например, во время условий движения, которые требуют от водителя выполнять интенсивное использование тормозной системы транспортного средства.
Будет понятно специалистам в области техники, что, хотя изобретение было описано в качестве примера, со ссылкой на один или более примеров, оно не ограничивается раскрытыми примерами, и что альтернативные примеры могут быть сконструированы без отступления от рамок изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения.