СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯМИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ПОСРЕДСТВОМ МЕЖСИСТЕМНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА
METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF CHANGES IN OPERATING MODES OF POWER PLANT BY MEANS OF INTERSYSTEM INFORMATION EXCHANGE

Изобретение относится к автоматическому управлению силовыми установками (СУ) автомобилей, у которых уже имеется "нормальный" режим, режим "движения накатом при работающем двигателе" (или "движения свободным ходом с двигателем, работающим, на холостом ходу") и функция автоматического отключения и перезапуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), известная как "старт-стоп" функция.
Более конкретно, изобретение относится к способу автоматического управления изменениями режима работы силовой установки, состоящей из двигателя внутреннего сгорания, соединенного с автоматической трансмиссией, имеющей но меньшей мере одну муфту сцепления между двигателем и колесами транспортного средства, посредством межсистемного обмена инструкциями между модулем управления двигателем и блоком управления трансмиссией е целью выхода из нормального режима, движения путем выключения двигателя при приближении к остановке, или путем Выключения сцепления с целью перехода в режим движения накатом при работающем двигателе.
Функция "старт-стоп" позволяет останавливать двигатель при скорости движения 0 км/ч и ноге, находящейся на педали тормоза. Цель движения накатом при работающем двигателе или "движения свободным, ходом с двигателем, работающим на холостом ходу" состоит в том, чтобы отцепить трансмиссию от двигателя, чтобы таким образом иметь транспортное средство, движущееся накатом с двигателем, работающим в режиме холостого хода.
Способ автоматического управления автотранспортным средством для переключения из "нормального" режима в режим "движения накатом" известен из документа FR 3030423. Транспортное средство, о котором идет речь, имеет двигатель, выполненный с возможностью передавать вращающий момент на ведущие колеса через автоматически управляемое сцепление. Ведущие колеса транспортного средства соединены с двигателем посредством сцепления в "нормальном" режиме, или отсоединены от него в режиме "движения накатом". Согласно этому способу, фаза перехода хронологически вставлена между "нормальным" режимом и режимом "движения накатом". Во время этого периода частота вращения двигателя регулируется автоматически таким образом, что до выключения сцепления вал, приводимый в движение сцеплением, вращается с такой же скоростью, что и. его ведущий вал, без передачи вращающего момента колесам, вместо того, чтобы сразу перейти: на режим холостого хода.
Такой переходный период позволяет избежать толчка при выключении сцепления, или если торможение приводит к возвращению в "нормальный" режим с внезапным повторным включением сцепления. Кроме того, срабатывание этого переходного этапа отсрочивается, если запрос на переключение в режим движения накатом приходит в то время, когда коробка передач находится в процессе изменения режима работы.
При таком способе, обмен информацией и инструкциями между модулем управления двигателем и блоком; управления автоматической трансмиссией обеспечивает желаемую согласованность между действиями двигателя, с одной стороны, и коробки передач и ее сцепления, с другой стороны, чтобы контролировать переходы между "нормальным" режимом и режимом движения накатом типа "движения свободным ходом, с двигателем, работающим на холостом ходу", при котором двигатель переводится в режим холостого хода.
Если, кроме того, предусмотрена возможность выключения- двигателя в "нормальном" режиме или в режиме "движения накатом", то задача обеспечения согласованной работы двигателя и трансмиссии усложняется. Необходимо контролировать новые режимы работы силовой установки. Необходим обмен новыми межсистемными запросами между двигателем и трансмиссией, чтобы обеспечивать высокий уровень качества функционирования и эксплуатации с точки зрения скоростей, толчков, и ощущаемых вибраций.
2
Задача изобретения - предложить новый обмен межсистемной информацией внутри силовой установки, который позволит снизить потребление топлива, а также выбросы СО за счет дополнения режима "старт-стоп" и режима "движения свободным ходом с двигателем, работающим на холостом ходу" другими режимами работы.
С этой целью, в данном изобретении предусматривается дополнение межсистемных инструкций инструкцией выключения двигателя во время нормального движения с высокой скоростью, когда педаль газа отпущена и нога находится на тормозе, и во время движения накатом с отпущенными педалями газа и тормоза.
В предпочтительном варианте осуществления, отправка межсистемной информации из модуля управления двигателем (ЕСМ) в блок управления автоматической трансмиссией (ATCU) включает в себя запрос на подготовку автоматической трансмиссии к выключению сцепления и к управлению вращающим моментом двигателя, запрос на движение накатом с двигателем, работающим на холостом ходу и запрос на движение накатом с выключенным двигателем.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания одного из неограничивающих вариантов осуществления изобретения, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 показаны режимы работы силовой установки;
на фиг.2. представлена функция "останова при движении накатом с высокой скоростью" или "останова при движении с выключенным сцеплением с высокой скоростью",
на фиг.3 представлен межсистемный обмен, связанный с этой функцией;
на фиг.4 представлена функция "останова при движении свободным ходом" или "движения накатом с выключенным двигателем";
на фиг, 5 представлен межсистемный обмен, связанный с этой функцией.
Автоматическое управление изменениями режимов работы, которое проиллюстрировано на фиг.1, относится к силовой установке (СУ), включающей в себя двигатель внутреннего сгорания, соединенный с автоматической трансмиссией, имеющей по меньшей мере одну муфту сцепления между двигателем и колесами транспортного средства. Автоматическое управление этими изменениями режимов работы осуществляется посредством межсистемного обмена инструкциями между модулем управления двигателем (ЕСМ) и блоком управления трансмиссией (ATCU). Такой обмен позволяет выходить из нормального режима движения путем выключения двигателя при приближении к остановке или путем выключения сцепления с целью входа в режим движения накатом с работающим двигателем. Такой тип движения, обычно называемый "движением свободным ходом с двигателем., работающим на холостом ходу", имеет место при работе двигатели на холостом ходу.
На Фиг. 1 также показаны новые функции, введенные, чтобы расширить межсистемный обмен силовой установки информацией, управляющей "нормальным" режимом и режимом "движения накатом, с двигателем, работающим на холостом ходу" или режимом "свободного хода с двигателем, работающим на холостом ходу". Эти два режима связаны о другими промежуточными или дополнительными режимами работы, что позволяет объединить преимущества функции движения накатом и возможного выключения двигателя. имеется новая функция, называемая "остановом при движении накатом с высокой скоростью", для режима "останова с выключенным сцеплением при движении с высокой скоростью". В "нормальном" режиме эта функция позволяет выключать двигатель при скорости приблизительно 20 км/ч, если педаль газа отпущена и нога находится на педали тормоза. В, таких условиях модуль управления двигателем выключает двигатель с целью экономии топлива.
На чертеже также показаны два других режима работы, в которых двигатель может быть выключен:
- режим автоматического останова двигателя, когда транспортное средство стоит, или режим "автоматического останова", связанное с функцией автоматического выключения и перезапуска двигателя при остановке (режим "старт-стоп"), например, при скорости менее 5 км/ч, и
- новый режим движения накатом, на сей раз с выключенным двигателем, называемый "остановом при движении свободным ходом".
Обеспечивается промежуточный режим вхождения в режим движения накатом или режим "входа в движение свободным ходом", чтобы перейти из "нормального" режима к одному или другому из упомянутых двух режимов движения накатом "останова при движении свободным ходом" или "движения свободным ходом с двигателем, работающим на холостом ходу". Наконец, можно вернуться к нормальному режиму из двух упомянутых режимов движения накатом.
Чтобы обеспечить запуск при наилучших условиях после автоматического выключения двигателя (будь то режим "автоматического останова", "останова при движении накатом с высокой скоростью" или "останова при движении свободным ходом"), автоматическая трансмиссия должна иметь "заранее" установленное оптимальное передаточное отношение. Оно зависит от запрошенного типа останова двигателя. Вот почему необходимо дополнить межсистемный обмен информацией вставкой специального "межсистемного" обмена между Модулем управления двигателем (ЕСМ) и блоком управления автоматической трансмиссией (ATCU).
Согласно изобретению, межсистемные инструкции, которыми осуществляется обмен, включают в себя выключение двигателя, с одной стороны, во время нормального движения е высокой скоростью, когда педаль газа отпущена и нога находится на педали тормоза, и, с другой стороны, во время движения накатом с отпущенными педалями тормоза и газа.
Отправка межсистемной информации из модуля управления двигателем (ЕСМ) в блок управления автоматической трансмиссией (ATCU) теперь включает в себя запрос на подготовку автоматической трансмиссии к выключению сцепления и к управлению вращающим моментом двигателя, запрос на движение накатом с двигателем, работающим на холостом ходу и запрос на движение накатом при выключенном двигателе.
Вход в и выход из режима "останова при движении накатом с высокой скоростью" или "останова с выключенным сцеплением при движении с высокой скоростью" из "нормального" режима проиллюстрированы на Фиг. 2. Эта функция соответствует останову двигателя при скорости приблизительно 20 км/ч с ощущенной педалью газа и ногой на тормозе. Она позволяет останавливать двигатель в целях большей экономии топлива. Рассматриваемый сценарий относится, например, к случаю приближения к препятствию или к случаю события (типа красного сигнала светофора, кругового движения), когда водитель отпускает педаль газа и начинает тормозить. На чертеже показано изменение по времени положения педали газа, частоты- вращения двигателя, сцепления и координатора СУ. Согласно изобретению, запрос разрешения на выключение двигателя при движении с высокой скоростью, чтобы замедлить транспортное средство при движении накатом с выключенным двигателем, отправляется ЕСМ в ATCU, когда двигатель работает на холостом ходу с полностью отпущенной педалью газа и нажатой педалью тормоза.
1
2
Чтобы обеспечить последующий перезапуск в наилучших условиях, автоматическая трансмиссия должна иметь "заранее" установленное оптимальное передаточное отношение согласно запрошенному типу останова: "автоматического останова", "останова при движении накатом " или "останова при движении свободным, ходом". Специальная "межсистемная" коммуникация, обобщенная на фиг.3, показана вставленной между модулем управления двигателем (ЕСМ) и блоком управления автоматической трансмиссией (ATCU) для перехода между "нормальным" режимом и режимом "останова При движении накатом с высокой Скоростью". Модуль управления двигателем посылает запрос "ICE_StartStopStatus" (режим "старт-стоп" ДВС) в блок управления автоматической трансмиссией, чтобы выразить намерение выключить двигатель. В ответ, блок управления автоматической трансмиссией отправляет сообщение "AT_StartStopMode" (режим "старт-стоп" автоматической трансмиссии) в модуль управления двигателем, чтобы положительно ответить на такой запрос, если трансмиссия предустановлена должным образом. Из фиг.2 видно, что запрос "ICE_StartStopStatus" посылается в момент времени t при полностью отпущенной педали газа, нажатой педали тормоза и двигателе, работающем с низкой частотой вращения холостого хода. Разрешение блока управления автоматической трансмиссией "AT_StartStopMode" отправляется в двигатель в момент времени t, когда трансмиссия должным образом предустановлена для следующего перезапуска двигателя. В итоге, запрос разрешения на выключение двигателя при высокой скорости движения для останова с выключенным сцеплением при движении с высокой скоростью отправляется модулем управления двигателем в блок управления автоматической трансмиссией, когда двигатель работает на холостом ходу при полностью отпущенной педали газа и нажатой педали тормоза.
Функция "останова при движении свободным ходом", проиллюстрированная на Фиг. 4, соответствует расширению функции "движения свободным ходом с двигателем, работающим, на холостом ходу", но с двигателем, выключенным для оптимизации потребления топлива, если уж автоматическая трансмиссия отсоединена от двигателя. Запрос разрешения на выключение двигателя, чтобы войти в фазу движения накатом, отправляется ЕСМ в ATCU При отсутствии торможения. Чтобы выполнить функцию "останова при движении свободным ходом", специальная межсистемная коммуникация, обобщенная на Фиг. 5, вставлена между ЕСМ и ATCU ЕСМ передает в ATCU свое намерение перейти в режим движения накатом посредством запроса под названием "ЕСМ_SailingRequest" (запрос модулем управления двигателем режима движения свободным ходом). Он посылает запрос на разрешение останова двигателя посредством другого запроса под названием "ICE_StartSiopSidtus" (режим "старт-стоп" ДВС). Блок управления автоматической трансмиссией затем разрешает останов двигателя посредством сообщения "AT_StartStopMade" (режим "старт-стоп" автоматической трансмиссии) и переход в режим движения накатом посредством сообщения "AT_SailingReques" (запрос автомагической трансмиссией режима движения свободным ходом).
1
2
3
4
5
Сценарий, для которого характерен такой пример, следующий. В момент времени to водитель отпускает педаль газа без торможения. В момент времени t ЕСМ выражает свое намерение войти в режим движения накатом. В момент времени t сцепление трансмиссии полностью выключено. В момент времени t педаль газа полностью отпущена, и двигатель работает на холостом ходу. Запрос разрешения на выключение двигателя приходит в момент времени t. ATCU разрешает выключение двигателя в момент времени t. Разрешение на выключение двигателя, чтобы войти в фазу движения накатом с выключенным двигателем, выдается ATCU в ЕСМ после того, как частота вращения двигателя снизится до частоты вращения холостого хода. В момент времени U двигатель выключается. Силовая: установка, находится в режиме "останова при движении свободным ходом".
Межсистемная коммуникация "ЕСМ_SailingRequest", которая представляет намерение Двигателя перевести силовую установку в режим движения накатом (запрос двигателя на движение накатом), может уже содержать следующие режимы работы и запросы:
- нормальный режим по умолчанию: "нормальное движение",
- запрос на подготовку автоматической трансмиссии к выключению сцепления и на -управление вращающим моментом двигателя: "вход в режим движения свободным ходам",
- сцепление выключено, и двигатель вращается с частотой вращения холостого хода:"движение свободным ходом с двигателем, работающим на холостом ходу",
Вводя возможность выключения двигателя во время движения накатом, изобретение добавляет к упомянутой межсистемной коммуникации режим "останова при движении свободным ходом", при котором транспортное средство движется с выключенным сцеплением и выключенным двигателем. Согласно изобретению, информация, отправляемая ЕСМ в ATCU, включает в себя запрос на подготовку самой трансмиссии к движению накатом с выключенным двигателем.
Изобретение не требует каких-либо изменений межсистемной коммуникации "AT_SailingReqiiest", которая уже содержит следующие режимы работы и запросы:
- "движение свободным ходом" разрешено,
- фаза "вход в режим движения свободным ходом" деактивирована,
- переход из фазы "вход в режим движения свободным ходом" к режиму "движенце свободным ходом" временно деактивирован,
- запрос на выход из режима "движения свободным ходом",
- выход из режима "движение свободным ходам" невозможен.
Напротив, межсистемная коммуникация "AT_StartStopMode" изменяется посредством добавления двух дополнительных режимов работы, которые касаются разрешения на выключение двигателя при торможении в нормальном режиме при скорости приблизительно 20 км/ч ("вход в режим движения свободным ходом разрешен") и на выключение двигателя при движении накатом без торможения ("останов при движении свободным ходом разрешен").
Существующими тремя режимами работы без новых функций могут быть:
- передача вращающего момента через автоматическую трансмиссию: "нормальное функционирование",
- автоматическая трансмиссия предрасположена к останову двигателя при скорости 0 км/ч: "автоматический останов разрешен", и
- ответ автоматической трансмиссии на понимание, что двигатель остановлен ("вращение по инерции").
Теперь к этим режимам добавлены два новых режима:
- автоматическая трансмиссия предрасположена к "останову с выключенным сцеплением при движении с высокой скоростью": "вход в режим движения накатом разрешен", и
- автоматическая трансмиссия предрасположена к остановке двигателя при движении накатом (останов при скорости от 30 до 130 км/ч): "останов при движении свободным ходом разрешен".
Межсистемная коммуникация "ICE_StaptStopStatus" для передачи типа останова, запрашиваемого в ATCU, может уже содержать следующие режимы работы (помимо выключенного режима работы двигателя "выключен"):
1. В фазе инициализации, прежде чем будет установлена автономность двигателя:
- режим по умолчанию, в котором двигатель работает автономно "Двигатель работает",
- режим подготовки к останову двигателя посредством закрытия дроссельной заслонки "ожидание останова",
- подготовка к останову двигателя: "начало останова",
- закрытие дроссельной заслонки и прекращение впрыскивания "окончание останова",
2. В фазе останова двигателя:
- пуск двигателя типа "рефлективного пуска" (частота вращения двигателя <порога частоты вращения стартера),
- перезапуск двигателя посредством впрыскивания "инжекционный перезапуск",
- двигатель остановлен "двигатель остановлен",
- двигатель остановлен с подготовкой к пуску "ожидание пуска",
- двигатель приводится во вращение стартером с впрыскиванием, разрешенным "пусковыми" условиями.
Согласно изобретению, режим работы "IGE_StartStopStatus" может дополнительно предусматривать;
- отправку запросов на подготовку автоматической трансмиссии (AT) к созданию благоприятных условий для движения накатом с выключенным двигателем: "предупреждение об останове при движении свободным ходом",
- отправку запросов в AT на подготовку к созданию благоприятных условий для останова С выключенным сцеплением при: движений с высокой скоростью: "предупреждение о движении свободным ходом"
- отправку запросов в AT на подготовку к созданию благоприятных условий для выключения двигателя при остановке, или для останова двигателя, работающего с низкой частотой вращения: "предупреждение об останове" в случае трансмиссии с двойным сцеплением,
- отправку запросов в AT на подготовку к созданию благоприятных условий для останова двигателя ("автоматического останова" или "останова при движении накатом с высокой скоростью"): "предупреждение об останове" в случае трансмиссии с бесступенчатой передачей.
В итоге, упомянутые запросы, отправляемые ЕСМ в ATCU, теперь включает в себя:
- запрос в трансмиссию на подготовку к созданию благоприятных условий для останова с выключенным сцеплением при движении с высокой скоростью,
- запрос в трансмиссию на подготовку к созданию благоприятных условий для останова с выключенным сцеплением при движении с низкой скоростью,
- запрос в трансмиссию на подготовку к созданию благоприятных условий для останова двигателя.
Изобретение может применяться без изменения технических определений силовой установки. Оно применимо к различным типам трансмиссии, включая трансмиссии с двойным сцепления (DCT - Dual Clutch Transmission) и трансмиссии С бесступенчатой передачей (CVT - Continuously Variable transmission), в то Же "время также имея возможность распространения- на интеллектуально, управляемые сцепления типа "электронного сцепления" (e-clutch). Создание новых межсистемных коммуникаций позволяет автоматической трансмиссии оптимальным образом создавать себе благоприятные условия Для работы. Путем Информирования автоматической трансмиссии о намерении выйти из режима движения накатом, она предоставляет качественную услугу в плане "шума, вибрации, жесткости", уменьшения толчков и скорости, на которой сцепление включается повторно, и в плане трогания и разгона транспортного средства.