АВТОМОБИЛЬНЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
AUTOMOTIVE CONTROL UNIT (VERSIONS)

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к автомобильному блоку управления и более конкретно к управлению выходной мощностью двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, оборудованного гидротрансформатором.
В гидротрансформаторах, которые широко используются в автомобильных автоматических коробках передач, вследствие их конструкции может происходить случай, когда коэффициент производительности гидротрансформатора изменяется в значительной степени около точки отношения частоты вращения между входной стороной и выходной стороной гидротрансформатора как границы, где отношение частоты вращения становится равным единице. Это можно понять из того факта, что коэффициент производительности начинает принимать отрицательное значение от точки отношения частоты вращения, где отношение частоты вращения становится равным единице, и продолжается далее, как показано, например, на фиг.4. Коэффициент производительности гидротрансформатора взаимосвязан с эффективностью передачи, и хотя чем большим становится коэффициент производительности, тем большим становится вращающий момент передачи от двигателя, когда коэффициент производительности резко изменяется, вращающий момент передачи резко увеличивается, что приводит к риску прерывания плавного ускорения или ударной нагрузки ускорения. В частности, например, как в случае с автомобилем, который ускоряется при движении на спуске, в случае когда частота вращения двигателя (частота вращения Ne на входной стороне) увеличивается от состояния, когда частота вращения Ne двигателя меньше, чем скорость турбины (частота вращения Nt на выходной стороне), до скорости, большей, чем скорость Nt турбины, коэффициент производительности резко изменяется вокруг точки как границы с отношением между частотой вращения двигателя и скоростью турбины (отношение частоты вращения между частотой вращения Ne на входной стороне и частотой вращения Nt на выходной стороне гидротрансформатора: Nt/Ne), где отношение становится равным единице, посредством чего вращающий момент передачи от двигателя резко увеличивается, приводя к риску вызова ударной нагрузки ускорения.
Для решения этой проблемы вблизи точки, где Nt/Ne=1, выходную мощность двигателя уменьшают посредством уменьшения количества воздуха, забираемого в двигатель, и изменения относительного момента зажигания согласно величине изменения частоты вращения двигателя (разности между частотой вращения двигателя и частотой вращения двигателя, к которой применен расчет задержки первого порядка), чтобы подавлять возникновение ударной нагрузки ускорения, которая иначе происходила бы вблизи точки, где Nt/Ne=1. В альтернативном варианте Патентный документ №1 описывает технический прием, согласно которому увеличение частоты вращения двигателя сдерживают посредством управления выбором момента зажигания на основании отношения частоты вращения таким образом, чтобы подавлять возникновение прерывания плавной передачи вращающего момента или ударного вращающего момента.
[Патентный документ №1] Патент Японии №3292020
В этой связи когда включается пониженная передача после ускорения, поскольку Nt увеличивается вместе с Ne при включении пониженной передачи, может произойти случай, когда отношение Nt/Ne частоты вращения становится по существу постоянным. Когда включение пониженной передачи завершено в этом состоянии, поскольку Ne продолжает увеличиваться, в то время как Nt прекратила увеличение, отношение Nt/Ne частоты вращения принудительно резко изменяется. В таком случае, поскольку отношение Nt/Ne частоты вращения резко изменяется, изменение коэффициента производительности гидротрансформатора увеличивается, приводя к риску того, что вращающий момент передачи гидротрансформатора резко изменится. Следовательно, даже при том что момент зажигания задержан согласно разности между частотой вращения двигателя и частотой вращения двигателя, к которой применен расчет задержки первого порядка, таким образом, как делается согласно вышеупомянутому техническому приему известного уровня техники, выходная мощность двигателя не может быть уменьшена достаточно для резкого изменения отношения частоты вращения, связанного с переключением передачи и, следовательно, все еще трудно достаточно подавлять ударные нагрузки ускорения.
Кроме того, даже при том что предпринимается сдерживание выходной мощности двигателя посредством управления моментом зажигания на основании рационального отношения скорости, как описано в Патентном документе №1, или управления количеством воздуха, забранного в двигатель вблизи точки, где отношение частоты вращения становится равным единице, как делается согласно вышеупомянутому известному техническому приему, поскольку вращающий момент передачи становится другим в зависимости от величины изменения отношения частоты вращения, становится трудно управлять выходной мощностью двигателя с хорошей точностью и в результате становится трудно гарантировать сдерживание возникновения ударной нагрузки ускорения.
Сущность изобретения
Таким образом, целью изобретения является создание автомобильного блока управления, который может обеспечить сокращение возникновения ударной нагрузки ускорения из-за резкого изменения коэффициента производительности гидротрансформатора благодаря регулированию выходной мощности двигателя внутреннего сгорания при надлежащем регулировании момента зажигания.
Для достижения цели, соответствующей изобретению, предложен автомобильный блок управления транспортного средства, в котором между двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией расположен гидротрансформатор, при этом автомобильный блок управления содержит:
преобразователь выходной мощности для изменения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания;
датчик отношения скорости для определения отношения между частотой вращения входной стороны и частотой вращения выходной стороны гидротрансформатора; и
контроллер для вычисления первого индекса изменения целевой выходной мощности двигателя внутреннего сгорания на основании величины изменения отношения, определенной датчиком отношения скорости, и для управления преобразователем выходной мощности в соответствии с первым индексом изменения целевой выходной мощности.
В этой конфигурации, так как выходная мощность двигателя внутреннего сгорания изменяется на основании величины изменения отношения (отношения частоты вращения) между частотой вращения на входной стороне и частотой вращения на выходной стороне гидротрансформатора, например, когда отношение частоты вращения резко увеличено, когда включение пониженной передачи завершено, возникновение ударной нагрузки ускорения может быть гарантированно уменьшено посредством изменения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания согласно изменению отношения частоты вращения.
Для достижения этой цели согласно изобретению также предложен автомобильный блок управления транспортного средства, в котором между двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией расположен гидротрансформатор, при этом автомобильный блок управления содержит:
преобразователь выходной мощности для изменения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания;
датчик отношения скорости для определения отношения между частотой вращения на входной стороне и частотой вращения на выходной стороне гидротрансформатора; и
контроллер для вычисления первого индекса изменения целевой выходной мощности двигателя внутреннего сгорания на основании скорости изменения отношения, определенной датчиком отношения скорости, и для управления преобразователем выходной мощности в соответствии с первым индексом изменения целевой выходной мощности.
В этой конфигурации, так как выходная мощность двигателя внутреннего сгорания изменяется на основании скорости изменения отношения (отношения частоты вращения) между частотой вращения на входной стороне и частотой вращения на выходной стороне гидротрансформатора, например, когда отношение частоты вращения резко увеличивается, когда включение пониженной передачи закончено, вероятность возникновения ударной нагрузки ускорения может быть гарантированно уменьшена посредством изменения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания согласно изменению отношения частоты вращения.
Контроллер может вычислять второй индекс изменения целевой выходной мощности двигателя внутреннего сгорания на основании величины изменения частоты вращения на входной стороне гидротрансформатора. Контроллер может управлять преобразователем выходной мощности в соответствии со вторым индексом изменения целевой выходной мощности в случае, если второй индекс изменения целевой выходной мощности больше, чем первый индекс изменения целевой выходной мощности. Контроллер может управлять преобразователем выходной мощности в соответствии с первым индексом изменения целевой выходной мощности в случае, когда первый индекс изменения целевой выходной мощности больше, чем второй индекс изменения целевой выходной мощности.
В этом случае, когда выходная мощность двигателя внутреннего сгорания изменяется на основании величины изменения частоты вращения на входной стороне гидротрансформатора, когда частота вращения на входной стороне гидротрансформатора резко увеличена, например, вблизи точки, где отношение частоты вращения становится равным единице, возможность возникновения ударной нагрузки ускорения может быть уменьшена посредством изменения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания на основании изменения частоты вращения. Кроме того, поскольку выходная мощность двигателя внутреннего сгорания изменяется согласно второму индексу изменения целевой выходной мощности на основании величины изменения частоты вращения на входной стороне гидротрансформатора или согласно первому индексу изменения целевой выходной мощности на основании величины изменения или скорости изменения отношения частоты вращения, которая составляет больший индекс изменения целевой выходной мощности, возможность возникновения ударной нагрузки ускорения может быть существенно снижена.
Контроллер может управлять преобразователем выходной мощности для уменьшения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания посредством управления задержкой момента зажигания двигателя внутреннего сгорания.
В этом случае контроллер управляет преобразователем выходной мощности таким образом, чтобы уменьшать выходную мощность двигателя внутреннего сгорания посредством управления величиной задержки момента зажигания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематичный вид, показывающий конфигурацию автомобильного блока управления согласно изобретению.
Фиг.2 представляет собой блок-схему последовательности операций, показывающую процесс управления регулирования момента зажигания.
Фиг.3 представляет собой временной график, показывающий переход частоты вращения двигателя, скорости турбины и отношения частоты вращения, когда осуществляется включение пониженной передачи при ускорении транспортного средства.
Фиг.4 представляет собой график, показывающий отношение между отношением частоты вращения и коэффициентом производительности гидротрансформатора.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Далее будет описан вариант осуществления изобретения на основе прилагаемых чертежей.
На фиг.1 схематично показана конфигурация автомобильного блока управления согласно изобретению.
Автоматическая коробка 4 передач соединена через гидротрансформатор 3 с приводным валом 2 двигателя (двигателя внутреннего сгорания), который установлен на транспортном средстве как источник движения. Пара колес соединена с автоматической коробкой 4 передач через блок дифференциальной передачи и оси, которые не показаны.
В качестве двигателя 1 принят бензиновый четырехтактный двигатель с искровым зажиганием, и в головке цилиндров двигателя расположены свечи 6 зажигания, соответственно в цилиндрах соединенные с соответствующими катушками 5 зажигания.
Гидротрансформатор 3 включает насос 8 и турбину 9. Насос 8 соединен с приводным валом 2 двигателя 1, а турбина 9 соединена с входным валом 10 автоматической коробки 4 передач. Кроме того, в гидротрансформаторе 3 применена блокирующая муфта 11 для создания сцепления и разъединения сцепления между насосом 8 и турбиной 9, и приводной вал 2 двигателя 1 и входной вал 10 автоматической коробки 4 передач могут непосредственно соединяться друг с другом или разъединяться друг от друга таким образом примененной блокирующей муфтой 11.
На двигателе 1 применен датчик 20 угла поворота коленчатого вала для определения угла поворота коленчатого вала таким образом, чтобы была определена частота Ne вращения двигателя по переходу углов поворота коленчатого вала, определенных датчиком 20 угла поворота коленчатого вала. Кроме того, на гидротрансформаторе 3 применен датчик 21 скорости турбины для определения скорости Nt турбины 9.
Электронный блок 30 управления выполнен с возможностью управления двигателем 1 и может также содержать блоки ввода/вывода, запоминающее устройство (постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое оперативное запоминающее устройство и т.п.) и центральный процессор.
В дополнение к датчику 20 угла поворота коленчатого вала и датчику 21 скорости турбины с входной стороной электронного блока 30 управления соединены датчики различных типов, такие как датчик 31 хладагента для определения температуры хладагента в двигателе 1, и переключатель 32 холостого хода, который выдает сигнал включения, когда педаль акселератора транспортного средства не используется.
С другой стороны, с выходной стороной электронного блока 30 управления соединены выходные устройства различных типов, такие как катушки 5 зажигания, которые указаны выше, клапаны впрыска топлива, которые не показаны, и дроссельный клапан, и данные о количестве впрыскиваемого топлива, моменте впрыска топлива, количестве впускаемого воздуха и моменте зажигания, которые вычислены электронным блоком 30 управления на основами информации от различных датчиков, выдаются различным выходным устройствам, посредством чего соответствующее количество топлива впрыскивается через клапаны впрыска топлива в надлежащий момент и осуществляется искровое зажигание свечами 6 зажигания в надлежащий момент времени. В частности, электронный блок 30 управления согласно изобретению выполнен с возможностью управления катушками 5 зажигания и свечами 6 зажигания таким образом, чтобы задерживать момент зажигания.
На фиг.2 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая процесс управления для регулирования момента зажигания согласно изобретению. Этот процесс многократно выполняется при работе двигателя 1.
Как показано на фиг.2, сначала в ходе этапа S10 определяется, действительно ли установились условия для осуществления управления моментом зажигания согласно изобретению. Более конкретно, когда переключатель 32 холостого хода включен или температура хладагента, определенная датчиком 31 температуры хладагента, равна заданной температуре Т1 или ниже ее, определяется, что условия выполнения еще не установились, и этап S10 повторяется. Напротив, когда переключатель 32 холостого хода выключен и температура хладагента выше заданной температуры T1, определяется, что условия выполнения установились, и затем процесс переходит к этапу S12. Следует отметить, что заданная температура T1 может быть установлена на более низком предельном уровне температурного диапазона, при котором двигатель 1 все еще поддерживает работу в стабилизированном режиме, даже когда к нему применяется регулирование момента впрыска.
В ходе этапа S12 поступают данные о частоте Ne вращения двигателя и скорости Nt турбины от датчика 20 угла поворота коленчатого вала и датчика 21 скорости турбины соответственно. В этом случае процесс переходит к этапу S14.
В ходе этапа S14 вычисляется отношение VR частоты вращения между частотами вращения на входной стороне и выходной стороне гидротрансформатора (датчиком отношения скорости). Отношение VR частоты вращения является отношением между частотой Ne вращения двигателя и скоростью Nt турбины и получено следующим уравнением (1).
Затем процесс переходит к этапу S16.
В ходе этапа S16 вычисляется величина изменения ΔVR отношения частоты вращения. Величина изменения ΔVR отношения частоты вращения представляет собой отклонение между отношением VR(n) частоты вращения, вычисленным в ходе этапа S14, и отношением VR(n-1) частоты вращения, которое было вычислено непосредственно перед этим и получено следующим уравнением (2).
Следует отметить, что хотя в этом варианте осуществления изобретения в ходе этого этапа вычисляется величина изменения ΔVR отношения частоты вращения, вместо этого может вычисляться темп изменения VRR отношения частоты вращения. Скорость изменения VRR отношения частоты вращения представляет собой отношение между отношением VR(n) частоты вращения и отношением VR(n-1) частоты вращения, которое вычислено непосредственно перед этим и получено следующим уравнением (3).
В этом случае процесс переходит к этапу S18.
В ходе этапа S18 определяется, действительно ли величина изменения ΔVR (или темп изменения VRR) отношения частоты вращения, которое вычислено в ходе этапа S16, равна заданной величине VR1 или больше нее. Если величина изменения или скорость изменения больше, чем заданная величина VR1, процесс переходит к этапу S20. Следует отметить, что заданная величина VR1 представляет собой порог величины изменения ΔVR (или скорость изменения VRR) отношения частоты вращения, на основании которого определяется, действительно ли коэффициент производительности гидротрансформатора 3 изменяется в значительной степени и может быть установлен заранее посредством подтверждения, основанного на результатах экспериментов и т.п.
В ходе этапа S20 вычисляется первая величина θ1 задержки (первый индекс изменения целевой выходной мощности). Первая величина θ1 задержки такова, какой она может быть получена посредством умножения величины изменения ΔVR (или скорости изменения VRR) отношения частоты вращения, которое было вычислено в ходе этапа S16, на ΔVR (VRR) → прирост G1 преобразования величины задержки и получено нижеследующим уравнением (4). ΔVR (VRR) → прирост G1 преобразования величины задержки может быть установлен заранее посредством подтверждения, основанного на результатах экспериментов и т.п.
В ходе этапа S22 вычисляется вторая величина θ2 задержки (второй индекс изменения целевой выходной мощности). Вторая величина θ2 задержки такова, какой она может быть получена посредством умножения отклонения ΔNe между частотой Ne(n1) вращения двигателя, которая была введена в ходе этапа S12, и частотой Neave(n-1) вращения двигателя, к которой применен расчет задержки первого порядка на ΔNe → прирост G2 преобразования величины задержки, и получен нижеследующим уравнением (5). Следует отметить, что К обозначает весовой коэффициент для расчета задержки первого порядка, и ΔNe → прирост G2 преобразования величины задержки может быть установлен соответственно заранее посредством подтверждения на основании результатов экспериментов и т.п.
Кроме того, расчет задержки первого порядка выполнен на основании следующего уравнения (6).
В этом случае процесс переходит к этапу S24.
В ходе этапа S24 устанавливается величина θ задержки. В частности, первая величина θ1 задержки, вычисленная в ходе этапа S20, или первая величина θ1 задержки, которая будет установлена в ходе этапа S26 для следования второй величине θ2 задержки, вычисленной в ходе этапа S22, сравниваются друг с другом для определения, какая из них больше, и значение величины задержки, которое определено как большее, устанавливается как величина θ1 задержки (для контроллера). В таком случае процесс возобновляется.
С другой стороны, если величина изменения ΔVR отношения частоты вращения определена в ходе этапа 18 как равная или меньшая, чем заданная величина VR1, процесс переходит к этапу S26.
В ходе этапа S26 первая величина θ1 задержки устанавливается на 0. В таком случае процесс переходит к этапу S22.
Затем электронный блок 30 управления управляет выходными сигналами к катушкам 5 зажигания таким образом, чтобы момент зажигания задерживался на основании величины θ задержки, полученной в ходе процесса, чтобы уменьшать выходную мощность двигателя (преобразователем выходной мощности).
На основании конфигурации, которая была описана выше, в этом варианте осуществления изобретения первая величина θ1 задержки вычисляется на основании величины изменения ΔVR или скорости изменения VRR отношения частоты вращения между частотой Ne вращения двигателя и скоростью Nt турбины, и вторая величина θ2 задержки вычисляется на основании отклонения ΔNe между частотой Ne(n) вращения двигателя и частотой Neave(n-1) вращения двигателя, к которой был применен расчет задержки первого порядка. В этом случае или первая величина θ1 задержки, или вторая величина θ2 задержки, которая больше, устанавливается как величина θ задержки таким образом, чтобы уменьшать выходную мощность двигателя 1.
На фиг.3 показан временной график перехода частоты Ne вращения двигателя, скорости Nt турбины и отношения VR частоты вращения, когда выполнено включение пониженной передачи в момент ускорения.
Например, как показано на фиг.3, когда включение пониженной передачи выполнено при ускорении от состояния движения на спуске, может происходить случай, когда само отношение VR частоты вращения не изменяется в значительной степени независимо от повышения частоты Ne вращения двигателя из-за повышения скорости Nt турбины. В таком случае после этого, когда скорость Nt турбины не повышается при завершении включения пониженной передачи, может быть вызван риск того, что отношение VR частоты вращения резко станет малым, как показано на графике.
В этом варианте осуществления изобретения, когда отношение VR частоты вращения резко уменьшено, как показано на фиг.3, например, даже в точке, которая не лежит вблизи точки, где отношение VR частоты вращения становится равным единице, выходная мощность двигателя 1 уменьшается посредством задержки момента зажигания с использованием первой величины θ1 задержки и, таким образом, возникновение резкого изменения вращающего момента передачи сдерживается, таким образом, допуская обеспечение того, что возможность возникновения ударной нагрузки ускорения при завершении включения пониженной передачи может быть уменьшена. Кроме того, когда частота Ne вращения двигателя резко изменяется вблизи точки, где отношение VR частоты вращения становится равным единице, возникновение быстрого изменения вращающего момента передачи может быть быстро сдержано посредством уменьшения выходной мощности двигателя 1 путем задержки момента зажигания с использованием второй величины θ2 задержки. В таком случае, поскольку или первая величина θ1 задержки, или вторая величина θ2 задержки, которая больше, установлена как величина θ задержки, вероятность возникновения ударной нагрузки ускорения может быть достаточно уменьшена.
Хотя в этом варианте осуществления изобретения величина задержки двигателя 1 описана как увеличиваемая для уменьшения возможности возникновения ударной нагрузки ускорения, которая может создаваться в связи с изменением коэффициента производительности гидротрансформатора, изобретение не ограничено этим, и следовательно, выходная мощность двигателя 1 может быть уменьшена, например, посредством уменьшения подачи топлива или уменьшения количества всасываемого воздуха.
Хотя в этом варианте изобретение описано как применяемое для транспортного средства с автоматической трансмиссией, изобретение не ограничено этим, и следовательно, изобретение может применяться, например, для транспортного средства с вариатором или для транспортного средства, на котором установлен вариатор. В этом случае благодаря использованию первичной скорости вместо скорости Nt турбины может быть получено преимущество, подобное обеспечиваемому этим вариантом осуществления изобретения.