Способ более эффективного использования двигателя внутреннего сгорания транспортного средства
Изобретение относится к способу эффективного использования двигателя внутреннего сгорания. Способ заключается в том, что определяют текущую частоту вращения двигателя, увеличение частоты вращения двигателя, рассчитывают необходимую минимальную частоту вращения двигателя для предстоящего переключения на более высокую передачу, регистрируют прекращение увеличения частоты вращения двигателя, которая не достигла минимальной частоты вращения, регистрируют прекращение увеличения частоты вращения двигателя, которая близка к максимальной частоте вращения. Обеспечивают автоматическое регулирование крутящего момента на выходе двигателя для ограничения частоты вращения заданной частотой вращения, при которой кпд двигателя является высоким. Технический результат заключается в повышении топливной экономичности. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу более эффективного использования двигателя внутреннего сгорания транспортного средства путем автоматического регулирования заданным способом частоты вращения двигателя при определенных условиях движения транспортного средства.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, компьютерному программному продукту и машиночитаемому носителю для применения в компьютере с целью осуществления упомянутого способа.
Уровень техники
При движении в гору транспортных средств, оснащенных автоматической трансмиссией, иногда может возникать ситуация, когда согласно расчетам блока управления трансмиссией невозможно осуществить переключение на новую более высокую передачу, поскольку двигатель транспортного средства будет не способен разогнать транспортное средство до достаточно высокой скорости, на которой двигатель сможет обеспечить движение транспортного средства на упомянутой новой включенной передаче. В качестве альтернативы расчетам, согласно которым двигатель транспортного средства будет не способен разогнать транспортное средство до достаточно высокой скорости, просто регистрируется прекращение увеличения частоты вращения двигателя прежде, чем достигнута частота вращения, необходимой для переключения на более высокую передачу. Обычно это приводит к заеданию или "зависанию" двигателя на относительно высоких частотах вращения, при этом трансмиссия не способна осуществить переключение на более высокую передачу. Одним из типичных для тяжелого грузового автомобиля примеров является ситуация, когда двигатель должен увеличить частоту своего вращения до уровня выше 1850 об/мин, чтобы после переключения на более высокую передачу быть способным поддерживать на включенной новой передаче частоту вращения, которая позволяет двигателю создавать крутящий момент, достаточный по меньшей мере для поддержания текущей скорости движения транспортного средства. Чтобы обеспечить более приемлемый резерв, может потребоваться увеличить частоту вращения двигателя до еще более высокого уровня, такого как 1900-1950 об/мин, до инициирования переключения на новую более высокую передачу. кпд двигателя на таких относительно высоких частотах вращения является относительно низким, а заедание двигателя на этих высоких частотах вращения способствует увеличению расхода топлива.
В заявке JP 08-295154 описана система автоматического поддержания скорости транспортного средства, в которой скорость транспортного средства адаптируется (снижается), например, при движении в гору, чтобы частота вращения двигателя находилась в более эффективной рабочей области.
В основу настоящего изобретения положена задача более эффективного регулирования частоты вращения двигателя в том, что касается запланированного переключения на более высокую передачу.
Раскрытие изобретения
В изобретении предложен способ более эффективного использования двигателя внутреннего сгорания транспортного средства во время управления упомянутым транспортным средством, которое дополнительно оснащено автоматической ступенчатой трансмиссией для автоматического адаптивного изменения передаточного отношения между частотой вращения двигателя и частотой вращения ведущих колес транспортного средства. Упомянутый способ включает шаги, на которых:
определяют текущую частоту вращения двигателя и увеличение частоты вращения двигателя,
рассчитывают необходимую минимальную частоту вращения двигателя для предстоящего переключения на более высокую передачу,
при этом упомянутый способ дополнительно включает стадии, на которых:
регистрируют, что частота вращения двигателя прекратила увеличиваться, не достигнув упомянутой минимальной частоты вращения для переключения на более высокую передачу, и что упомянутая частота вращения двигателя прекратила увеличиваться относительно близко к максимальной частоте вращения двигателя, при которой кпд двигателя является относительно низким, и
автоматически регулируют крутящий момент на выходе двигателя, чтобы ограничить частоту вращения двигателя первой заданной частотой вращения, при которой кпд двигателя является относительно высоким.
Преимущество предложенного в изобретении способа состоит в экономии топлива за счет сокращения излишнего движения при неэффективных частотах вращения двигателя.
В одном из вариантов осуществления предложенного в изобретении способа упомянутую стадию регистрации того, что частота вращения двигателя прекратила увеличиваться, не достигнув упомянутой минимальной частоты вращения для переключения на более высокую передачу, осуществляют заблаговременно до достижения упомянутой относительно высокой частоты вращения двигателя, при которой кпд является относительно низким. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что водитель не ощущает какой-либо внезапного падения мощности и снижения скорости транспортного средства.
В одном из дополнительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа упомянутую стадию регистрации осуществляют заблаговременно путем расчета, основанного на текущих преобладающих условиях движения транспортного средства. В одном из дополнительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа упомянутый расчет основан на текущих преобладающих условиях движения транспортного средства и условиях движения транспортного средства, которые согласно расчетам, вероятно, наступят в ближайшем будущем. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что активация и использование упомянутого автоматического регулирования крутящего момента двигателя могут быть дополнительно оптимизированы и может быть сэкономлено еще больше топлива.
В одном из дополнительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя может приводиться в действие только при условии приведения в действие системы автоматического поддержания скорости, которой оснащено транспортное средство. В этот варианте осуществления водитель получает больше возможностей полного ручного управления при выключенной системе автоматического поддержания скорости.
В одном из дополнительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа автоматическое регулирование крутящего момента двигателя может приводиться в действие только при условии приведения в действие первого режима управления транспортным средством, который отличается от второго режима управления упомянутым транспортным средством. Этим первым режимом управления может являться, например, экономичный режим, который может быть вручную выбран и включен водителем.
В одном из дополнительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя инактивируется (отключается), когда водителю транспортного средства необходима максимальная мощность на ведущих колесах. Тем самым водитель получает возможность простым и интуитивным способом блокировать упомянутое автоматическое регулирование. Так, например, при полном нажатии педали акселератора происходит понижение передачи и ускорение транспортного средства.
В одном из дополнительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя инактивируется при регистрации заданных условий движения транспортного средства. Этими заданными условиями движения транспортного средства могут являться, например, снижение сопротивления транспортного средства движению до величины ниже заданного уровня. Так, при уменьшении крутизны подъема до такой степени, что сопротивление транспортного средства движению становится ниже упомянутой заданной величины, при которой определяется, возможно ли упомянутое переключение на более высокую передачу, блок управления разрешает увеличение частоты вращения двигателя до частоты вращения для переключения на более высокую передачу. В одном из дополнительных вариантов осуществления упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя приводится в действие, когда упомянутое сопротивление транспортного средства движению возрастает до величины, превышающей второй заданный уровень. Упомянутые первый и второй уровни могут иметь одинаковую величину или отличаться друг от друга.
В одном из дополнительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя не зависит от того, требуется ли водителю транспортного средства максимальный крутящий момент на выходе двигателя. Так, за счет полной автоматизации сводится к минимуму время работы двигателя в неэффективной области частоты вращения.
Краткое описание чертежей
Далее настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на сопровождающие его чертежи, на которых в порядке примера проиллюстрированы дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения, а также технические предпосылки, и на которых:
на фиг.1 показан один из примеров диаграммы кпд двигателя, которая может использоваться в качестве иллюстрации предложенной в изобретении функции,
на фиг.2 показано изобретение, реализованное в компьютерном устройстве.
Осуществление изобретения
В одном из вариантов осуществления транспортное средство оснащено двигателем внутреннего сгорания, автоматической ступенчатой трансмиссией и ведомыми колесами, на которые посредством различных передач трансмиссии может передаваться мощность привода от двигателя. Различные передачи выбираются и включаются блоком управления трансмиссией. Каждая выбираемая передача имеет заданное передаточное отношение.
Выбор передач и решения о переключении передач осуществляются упомянутым блоком управления, исходя из определенных измеренных и(или) вычисленных параметров, таких как скорость транспортного средства, частота вращения двигателя, быстрота изменения скорости транспортного средства, быстрота изменения частоты вращения двигателя, положение регулятора газа, быстрота изменения положения регулятора газа, срабатывание тормозной системы транспортного средства, текущее включенное передаточное отношение и т.п., которые известны из уровня техники.
В первом варианте осуществления изобретения упомянутый блок управления запрограммирован рассчитывать, осуществимо ли переключение на выбранную, но еще не включенную более высокую передачу. Этот расчет основан на вычислении с использованием входных параметров, таких как по меньшей мере текущее сопротивление транспортного средства движению, частота вращения двигателя, увеличение частоты вращения двигателя, текущая включенная передача и требуемый крутящий момент (требуемый водителем или, например, системой автоматического поддержания скорости). Эти параметры также могут быть дополнены такими параметрами, как расчетное сопротивление транспортного средства движению в ближайшем будущем с тем, чтобы обеспечить более качественный расчет.
На фиг.1 показана диаграмма кпд двигателя, на которой по оси у отложен крутящий момент двигателя в ньютон-метрах (Нм), а по оси х отложена частота вращения двигателя (об/мин). Толстой кривой А представлен максимальный возможный крутящий момент, который способен развивать двигатель при различном числе оборотов в минуту. Более тонкими кривыми в пределах осей х, у и кривой А представлены различные уровни кпд двигателя в рассматриваемом примере. Рабочая область данного двигателя с наиболее высоким кпд обозначена как В, то есть она является оптимальной для экономии топлива, если двигатель работает с максимально возможной частотой вращения примерно в пределах от 1200 до 1500 об/мин и с крутящим моментом от 1800 до 2400 Нм. Как упомянуто выше, частоту вращения двигателя обычно необходимо увеличить до уровня выше 1850 об/мин или при некоторых обстоятельствах даже до уровня выше 1900 об/мин, чтобы при некоторых обстоятельствах обеспечить способность переключения на более высокие передачи. Как показано на диаграмме, при частоте вращения выше приблизительно 1650 об/мин кпд двигателя является относительно низким. Максимальная частота вращения двигателя согласно примеру, проиллюстрированному на фиг.1, составляет приблизительно 2000 об/мин.
Упомянутый блок управления может быть запрограммирован рассчитывать необходимую для переключения на более высокую передачу частоту вращения двигателя, которая должна быть достигнута, чтобы обеспечить: линейное снижение крутящего момента двигателя, выключение текущей включенной передачи, синхронизацию частоты вращения двигателя с новой включенной передачей, включение новой передачи и, наконец, линейное увеличение крутящего момента двигателя для обеспечения крутящего момента, требуемого, например, водителем или системой автоматического поддержания скорости. Кроме того, блок управления определяет, будет ли во время включения новой передачи при определенной частоте вращения двигателя доступен достаточный крутящий момент для обеспечения сопротивления транспортного средства движению.
В соответствии с изобретением упомянутый блок управления запрограммирован рассчитывать, будет ли двигатель способен достичь необходимой для переключения на более высокую передачу частоты вращения по меньшей мере в текущих преобладающих условиях движения, т.е. осуществлять вычисления с использованием по меньшей мере упомянутых выше параметров, включающих текущее сопротивление транспортного средства движению, частоту вращения двигателя, увеличение частоты вращения двигателя, текущую включенную передачу и требуемый крутящий момент в качестве входных данных. Если согласно расчету двигателем не достигается необходимая для переключения на более высокую передачу частота вращения, переключение на более высокую передачу не будет инициировано, поскольку произойдет заедание двигателя на относительно высокой неэффективной частоте вращения, чуть более низкой, чем упомянутая необходимая для переключения на более высокую передачу частота вращения. В соответствии с изобретением блок управления дополнительно запрограммирован не увеличивать частоту вращения двигателя, если в результате упомянутого расчета установлено, что частота вращения двигателя не сможет достичь необходимой для переключения на более высокую передачу частоты вращения.
При движении в гору может возникнуть ситуация, когда согласно расчетам блока управления переключение на более высокую передачу возможно и частота вращения двигателя может быть увеличена для достижения необходимой для переключения на более высокую передачу частоты вращения. Однако до достижения необходимой для переключения на более высокую передачу частоты вращения сопротивление транспортного средства движению может увеличиться до уровня, на котором крутящий момент двигателя будет недостаточен для продолжения ускорения транспортного средства, в результате чего увеличение частоты вращения двигателя прекратится на относительно высокой, но неэффективной частоте вращения, не достигнув необходимой для переключения на более высокую передачу частоты вращения. Согласно другому варианту осуществления изобретения при наступлении таких условий блок управления запрограммирован регистрировать прекращение ускорения транспортного средства, и при отсутствии другой возможности для переключения на более высокую передачу блок управления автоматически снижает частоту вращения двигателя до более эффективной частоты вращения двигателя, например до 1500 об/мин, согласно примеру, проиллюстрированному на фиг.1.
В одном из альтернативных вариантов осуществления блок управления может быть запрограммирован учитывать будущие условия движения транспортного средства при расчете способности двигателя достичь необходимой для переключения на более высокую передачу частоты вращения. Как известно из уровня техники, это может осуществляться путем предоставления блоку управления данных электронной карты и GPS (глобальной системы определения местоположения) и т.п. Электронная карта должна содержать топографические сведения о местности для прогнозирования, например, подъемов и их крутизны. Одним из альтернативных решений является использование самообучаемой системы, которая запоминает топографию при первом прохождении определенного положения и затем использует эти сведения для упомянутого расчета при повторном прохождении того же положения.
В одном из дополнительно разработанных вариантов осуществления изобретения блок управления запрограммирован возвращаться к нормальному управлению двигателем, как только согласно расчету блока управления сопротивление транспортного средства движению оказывается ниже первого заданного уровня, зависящего от преобладающих условий движения транспортного средства и необходимой для предстоящего переключения на более высокую передачу частоты вращения. Этот же первый заданный уровень может использоваться для приведения в действие упомянутого автоматического регулирования крутящего момента двигателя. Может быть также предусмотрен второй заданный уровень, отличающийся от упомянутого первого уровня и используемый для приведения в действие упомянутого автоматического регулирования крутящего момента двигателя. Разумеется, что упомянутые первый и второй заданные уровни могут являться динамическими и, следовательно, адаптируемыми к текущим и будущим условиям движения транспортного средства.
В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя может быть инактивировано, когда крутящий момент на выходе двигателя, необходимый для поддержания заданной частоты вращения двигателя во время преобладающего сопротивления транспортного средства движению, является меньшим, чем заданный крутящий момент на выходе двигателя, например меньше 65% максимального крутящего момента на выходе двигателя. Эта же или другая заданная величина крутящего момента на выходе двигателя может использоваться противоположным способом, а именно для приведения в действие упомянутого автоматического регулирования крутящего момента двигателя.
Активация рассмотренных выше вариантов осуществления может быть запрограммирована только при условии приведения в действие системы автоматического поддержания скорости транспортного средства. Так, если блок управления во время автоматического поддержания скорости ограничивает частоту вращения двигателя более эффективным уровнем, блок управления может быть запрограммирован разрешать увеличение частоты вращения двигателя только, если водитель вручную потребует этого, посредством, например, педали акселератора.
В одном из дополнительных вариантов осуществления блок управления может быть запрограммирован активировать упомянутую функцию ограничения частоты вращения двигателя только при управлении транспортным средством в особом режиме, например в экономичном режиме.
В одном из дополнительных вариантов осуществления блок управления может быть запрограммирован блокировать упомянутую функцию ограничения частоты вращения двигателя при использовании водителем, например, переключения на низшую передачу (известную из уровня техники) путем нажатия педали акселератора. Эта функция, блокирующая упомянутую функцию ограничения частоты вращения двигателя, также может использоваться в рассмотренном выше варианте осуществления, в котором не используется система автоматического поддержания скорости.
На фиг.2 показано устройство 500 согласно одному из вариантов осуществления изобретения, содержащее энергонезависимую память 520, процессор 510 и память 560 с оперативной записью и считыванием. Память 520 имеет первую область 530, в которой хранится компьютерная программа для управления устройством 500. Компьютерной программой для управления устройством 500, хранящейся в области 530 памяти, может являться операционная система.
Устройство 500 может помещаться, например, в блоке управления, таком как упомянутый блок управления трансмиссией. Блоком 510 обработки данных может являться, например, микрокомпьютер.
Память 520 также имеет вторую область 540, в которой хранится программа управления трансмиссией во время холодного запуска согласно изобретению. В одном из альтернативных вариантов осуществления программа автоматического регулирования крутящего момента двигателя хранится в отдельной энергонезависимой запоминающей среде (машиночитаемом носителе) 550, такой как, например, компакт-диск или полупроводниковая память со сменными дисками. Программа может храниться в выполнимой форме или в сжатом виде.
Когда далее указано, что блок 510 обработки данных выполняет конкретную функцию, должно быть ясно, что блок 510 обработки данных выполняет конкретную часть программы, хранящейся в памяти 540, или конкретную часть программы, хранящейся в энергонезависимой среде 550 для записи.
Блок 510 обработки данных рассчитан на обмен данными с памятью 550 посредством шины 514 данных. Блок 510 обработки данных также рассчитан на обмен данными с памятью 520 посредством шины 512 данных. Кроме того, блок 510 обработки данных рассчитан на обмен данными с памятью 560 посредством шины 511 данных. Блок 510 обработки данных также рассчитан на обмен данными с портом 590 данных путем использования шины 515 данных.
Предложенный в настоящем изобретении способ может быть осуществлен блоком 510 обработки данных, который выполняет программу, хранящуюся в памяти 540, или программу, хранящуюся в энергонезависимой среде 550 для записи.
Изобретение не следует считать ограниченным описанными выше вариантами осуществления, и предполагается ряд дополнительных вариантов и усовершенствований, входящих в объем следующей далее формулы изобретения.
1. Способ более эффективного использования двигателя внутреннего сгорания транспортного средства во время управления транспортным средством, которое оснащено автоматической ступенчатой трансмиссией для автоматического адаптивного изменения передаточного отношения между частотой вращения двигателя и частотой вращения ведущих колес транспортного средства, включающий шаги, на которых: определяют текущую частоту вращения двигателя и увеличение частоты вращения двигателя, рассчитывают необходимую минимальную частоту вращения двигателя для предстоящего переключения на более высокую передачу, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют, что частота вращения двигателя прекратила увеличиваться, не достигнув упомянутой минимальной частоты вращения для переключения на более высокую передачу, и что упомянутая частота вращения двигателя прекратила увеличиваться относительно близко к максимальной частоте вращения двигателя, при которой кпд двигателя является относительно низким, и обеспечивают автоматическое регулирование крутящего момента на выходе двигателя, чтобы ограничить частоту вращения двигателя первой заданной частотой вращения, при которой кпд двигателя является относительно высоким.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутую стадию регистрации того, что частота вращения двигателя прекратила увеличиваться, не достигнув упомянутой минимальной частоты вращения для переключения на более высокую передачу, осуществляют заблаговременно до достижения упомянутой относительно высокой частоты вращения двигателя, при которой кпд является относительно низким.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что упомянутую стадию регистрации осуществляют заблаговременно посредством расчета, основанного на текущих преобладающих условиях движения транспортного средства.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что упомянутый расчет основан на текущих преобладающих условиях движения транспортного средства и условиях движения транспортного средства, которые согласно расчетам вероятно наступят в ближайшем будущем.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя может приводиться в действие только при условии приведения в действие системы автоматического поддержания скорости, которой оснащено транспортное средство.
6. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя может приводиться в действие только при условии приведения в действие первого режима управления транспортным средством, который отличается от второго режима управления упомянутым транспортным средством.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя может приводиться в действие только при условии приведения в действие первого режима управления транспортным средством, который отличается от второго режима управления упомянутым транспортным средством.
8. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя отключается, когда водителю транспортного средства требуется максимальная мощность на ведущих колесах.
9. Способ по п.5, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя отключается, когда водителю транспортного средства требуется максимальная мощность на ведущих колесах.
10. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя отключается при регистрации заданных условий движения транспортного средства.
11. Способ по п.5, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя отключается при регистрации заданных условий движения транспортного средства.
12. Способ по п.10, отличающийся тем, что упомянутыми заданными условиями движения транспортного средства являются уменьшение сопротивления транспортного средства движению до уровня ниже первого заданного уровня.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя приводится в действие при увеличении упомянутого сопротивления транспортного средства движению до уровня выше второго заданного уровня.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутое автоматическое регулирование крутящего момента двигателя не зависит от того, требуется ли водителю транспортного средства максимальный крутящий момент на выходе двигателя.
