CN102667263A - 控制内燃发动机的方法和用于控制内燃发动机的控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制内燃发动机（12）的方法以及被设置成用于控制该内燃发动机（12）的控制单元，该内燃发动机（12）连接到扭矩变换器（15），该扭矩变换器（15）布置成以扭矩变换器模式或锁止模式运行，所述方法包括如下步骤：确定当前运行的是扭矩变换器模式还是锁止模式；并且，当目前存在的是所述扭矩变换器模式时，则选择根据操作者输入来控制发动机转速（N），而当目前存在的是所述锁止模式时，选择根据操作者对加速器单元（27）的输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩（PIT）。

Description

控制内燃发动机的方法和用于控制内燃发动机的控制单元
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、控制内燃发动机的方法，该内燃发动机连接到具有锁止功能的扭矩变换器。本发明也涉及根据权利要求11所述的用于控制内燃发动机的控制单元。此外，本发明还涉及包括这种控制单元的车辆驱动传动系和包括这种驱动传动系的车辆。
本发明适用于其扭矩变换器具有锁止功能的所有车辆。特别地，本发明适用于工业建筑机械领域的工程机械，尤其是轮式装载机和铰接式翻斗车，在上述工程机械中，扭矩变换器模式和锁止模式之间的转换可能比较频繁。虽然将针对轮式装载机来描述本发明，但本发明不限于这种特定的工程机械，而是也可用于其它工程机械，例如自卸车和卡车。
背景技术
设有与扭矩变换器连接的内燃发动机的车辆是公知的。扭矩变换器可用于把内燃发动机的旋转动力传递到车辆的其它驱动传动系部件。
当扭矩变换器的输入轴的转速和输出轴的转速之间存在差异时，扭矩变换器能够把来自输入轴的扭矩倍增之后传递给输出轴。因此，例如尤其对于诸如轮式装载机和铰接式翻斗车等的建筑机械来说，扭矩变换器特别有用。然而，动力在扭矩变换器中会发生流失，因此，扭矩变换器的效率受到限制。以效率/滑差转速区间表示的、典型的效率曲线呈现出其中间部分具有大致平直的曲线特征并且其两端部分具有降低的效率。在所述输入轴和输出轴之间的转速差（通常称为滑差）过小而不允许扭矩变换器在期望的效率下运行的情况中，通常允许锁止联接件接合，以将所述输入轴机械连接到输出轴。已经证明，使扭矩变换器以0.5至0.8之间的滑差比值（slip quota）运行是合适的。这意味着：所述输出轴的转速与输入轴的转速之间的比值在0.5至0.8之间。
因此，扭矩变换器可以包括锁止联接件，用于选择性地接合或断开所述输入轴和输出轴之间的机械连接。扭矩变换器是一种驱动传动系部件，它把由输入轴驱动的泵的旋转动力经由定子传递到与输出轴连接的涡轮，从而当其内存在滑差时，来自所述输入轴的扭矩能够倍增之后传递给所述输出轴。当所述锁止联接件被接合时，扭矩变换器的输入轴和扭矩变换器的输出轴之间存在机械连接。当所述锁止联接件被接合时，扭矩变换器在锁止模式下运行。当所述锁止联接件断开时，扭矩变换器的输入轴和扭矩变换器的输出轴之间不存在机械连接。
该锁止功能件的接合或断开将对发动机负荷有影响。当锁止功能被激活时、即扭矩变换器的输入轴被机械连接到扭矩变换器的输出轴时，扭矩变换器的传动比是恒定的，优选为1∶1。换言之，在锁止模式下，扭矩变换器的功能被禁用。
当所述锁止联接件断开时，车辆的稳定推进所需的扭矩变化通过扭矩变换器中的滑差的变化来满足。在此运行模式中，对于发动机来说，主要目的是确保发动机以驾驶员所要求的、稳定的发动机转速运行。因此，当目前存在的是扭矩变换器模式时，根据加速器单元的位置来控制内燃发动机，以使其在期望的发动机转速下运行。
在上述接合过程期间，由于该接合之前存在的滑差必须被克服，所以发动机的转速将下降，直至在变换器上发生接合状态下的直接驱动。如果根据操作者输入来控制发动机转速，则在该接合过程开始之前和该接合过程完成之后的、发动机转速的差异将被视为调节误差。因此，恒速调节器将使发动机在最大扭矩下加速。
当发生所述锁止联接件的接合时，由于发动机直接连接到扭矩变换器的输出轴，所以，在发动机转速瞬间降低的同时，发动机负荷将增加。发动机负荷的增加以及发动机转速的降低将导致车辆的非期望的行为，车辆将受到使车辆加速的扭矩冲击。
如果使用现有技术水平的内燃发动机转速调节，由于所述锁止接合，将导致车辆在峰值扭矩下加速，这会引起车辆的震颤行为。因此，车辆将难以控制。
在现有技术中，为了减小由于锁止离合器的接合而导致的扭矩冲击，已经进行了多种尝试。许多方案都涉及调节EGR的量，以允许减小所述锁止离合器接合或断开时的扭矩冲击。
在US 4716999中，提出了通过操作进气控制阀来减小扭矩冲击。它建议关闭该控制阀以减少空气量，从而在发生所述锁止离合器的接合时、在不减小发动机扭矩的情况下降低发动机转速。
以相应的方式，所述锁止离合器的断开会导致发动机负荷的急剧下降。同时，发动机将由于负荷下降而增加其转速。
虽然已进行了各种尝试来避免在所述锁止离合器接合时发生扭矩冲击，但还需要进一步的改进以提供用于控制内燃发动机的方法，从而实现所述锁止功能件的接合和断开期间的、良好的驾驶舒适性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于控制内燃发动机的方法，从而实现通过接合和断开所述锁止功能件而激活扭矩变换器模式或激活锁止模式期间的、提高的驾驶舒适性。此目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。
本发明涉及一种控制内燃发动机的方法，该内燃发动机连接到扭矩变换器，该扭矩变换器布置成以扭矩变换器模式或锁止模式运行。根据本发明的方法，首先确定所激活的是扭矩变换器模式还是锁止模式。然后，根据扭矩变换器在哪种模式下运行来选择如何控制所述内燃发动机。当目前存在的所述锁止模式时，控制单元被设定为根据操作者输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩。当目前存在的是扭矩变换器模式时，控制单元被设定为选择根据操作者输入来控制发动机转速。
当目前存在的是锁止模式时，通过根据操作者输入（例如加速器单元的位置）来控制内燃发动机的输出功率和/或输出扭矩，发动机转速的差异不被作为调节误差处理，该调节误差必须通过调节发动机的扭矩来补偿，以达到所期望的发动机转速。替代地，发动机被控制为传递所要求的功率和/或扭矩。因此，可避免发动机的、非期望的加速。
所述操作者输入可通过操作者对加速器单元（例如加速器踏板）、手动杆的输入而产生，或通过对操作者可借以控制发动机运行的任何其它控制设备的输入而产生。
在所述锁止模式中，可调节所喷射的燃料量，以提供由所述操作者输入所指示的、期望的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩。所述操作者输入可以是加速器踏板或手动杆等的位置。例如，一旦通过用于确定该加速器单元的位置的传感器确定了所述操作者输入，就可以利用映射、查找表或函数来确定所期望的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩。因此，所期望的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩可根据加速器单元的当前位置来确定。
在扭矩变换器模式中，可调节所喷射的燃料量，以提供由所述操作者对加速器单元的输入所指示的、期望的发动机转速。所述操作者对加速器单元的输入可以是加速器踏板或手动杆的位置。例如，一旦通过用于确定该加速器单元的位置的传感器确定了所述操作者输入，就可以利用映射、查找表或函数来确定所期望的发动机转速。因此，所期望的发动机转速可根据加速器单元的当前位置来确定。
此外，本发明还涉及一种用于控制内燃发动机的控制单元，该内燃发动机连接到扭矩变换器，该扭矩变换器布置成以扭矩变换器模式或锁止模式运行。该控制单元包括扭矩变换器运行控制块，该扭矩变换器运行控制块被设置成用于确定所激活的是扭矩变换器模式还是锁止模式。当目前存在的是所述锁止模式时，该控制单元被设置成根据操作者输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩。在目前存在的是扭矩变换器模式的情况下，该控制单元被设置成选择根据操作者输入来控制发动机转速。
从上述方法以及下文对本发明实施例的描述中，根据本发明的控制单元、其实施例、车辆驱动传动系和车辆的益处将变得显而易见。
附图说明
下面将参考附图来进一步详细描述本发明的实施例和原理，在附图中：
图1以发动机扭矩/发动机转速区间示出了现有技术水平的接合过程与根据本发明实施例的接合过程之间的对比，该现有技术水平的接合过程使用了发动机转速调节器，而根据本发明实施例的接合过程使用了从发动机转速调节器向发动机输出功率调节器的转换（shift）。
图2是示出了轮式装载机的侧视图，该轮式装载机具有用于装载操作的铲斗以及用于操作该铲斗并使轮式装载机转向的液压系统，
图3是该轮式装载机的传动系的示意图，
图4示出了控制单元的各个部分以及它与示意性的燃料喷射系统的连接，
图5示出了期望发动机功率和扭矩确定控制块、发动机输出功率和输出扭矩调节器的一般形式，
图6示出当接合了第二档和第三档时、由扭矩变换器建立的最大扭矩和来自内燃发动机的最大扭矩的示意图，并且
图7以发动机转速/扭矩区间示出了转换策略。
具体实施方式
图1以发动机扭矩/发动机转速区间示出了现有技术水平的接合过程与根据本发明实施例的接合过程之间的对比，该现有技术水平的接合过程使用了发动机转速调节器，而根据本发明实施例的接合过程使用了从发动机转速调节器向发动机输出功率调节器的转换（shift）。
该接合过程起始于通过所述锁止联接件的接合而导致的、扭矩变换器的输入轴和输出轴之间的锁止开始之时，并终止于所述锁止联接件完全接合之时。
在图1中，曲线1A表示可获得的最大发动机扭矩。该图中也示出了曲线2B，该曲线2B表示当通过发动机输出功率调节器操作该发动机时产生的发动机扭矩。在通过发动机输出功率调节器调节该内燃发动机期间，发动机的扭矩随着发动机转速的降低而增加，以使所传递的功率在该接合过程期间保持恒定。
已经证明有益的是：对内燃发动机进行控制，以使所传递的功率在该接合过程期间保持大致恒定。
在目前存在的是所述锁止模式且发动机输出功率和扭矩调节器根据操作者对加速器单元的输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩的情况下，希望的是：与发动机输出扭矩的贡献相比，允许所述发动机输出功率的贡献对调节循环（regulation loop）具有更大影响。合适的是，根据操作者对加速器单元的输入来控制发动机输出功率而不用对扭矩分量的任何贡献进行映射，从而实现纯粹的功率调节。将结合图4和图5的描述来提供对于组合式功率和扭矩调节器以及纯粹的功率调节器的另外描述。
在使用发动机转速调节器的情况下，所述接合过程将遵循于曲线A。曲线A起始于限定了第一发动机转速和第一发动机扭矩的点I处。曲线A结束于限定了第二发动机转速和第二发动机扭矩的点II处。第一点I处的输出功率与结束点II处的输出功率不同。由于遵循于曲线A，在所述接合过程期间，发动机转速调节器迫使发动机以最大扭矩运行，直至所述输入轴和输出轴以相同的速度旋转并且所述锁止完成。
在使用发动机输出功率调节器的情况下，所述接合过程将遵循于曲线B。该曲线B起始于点I处，该点I处具有与第一发动机输出功率相对应的第一发动机转速和第一发动机扭矩。曲线B结束于由第三发动机转速和第三发动机扭矩限定的结束点III处，该第三发动机转速和第三发动机扭矩对应于第二发动机输出功率。通过使用输出功率调节器，输出功率在所述接合过程期间基本维持不变。
在所述锁止离合器的接合过程期间，必须克服该扭矩变换器的输入轴和输出轴的转速之间的差异，以使这两个轴以相同的转速旋转。在接合之前，所述输出轴以比输入轴低的转速旋转。在接合期间，通过所述输出轴的加速和所述输入轴的减速来使它们的转速相匹配。当该扭矩变换器安装在诸如自卸车或轮式装载机等的车辆内时，车辆的尺寸和重量会影响所述输出轴的加速与所述输入轴的减速之间的关系，从而使所述输入轴的减速明显大于所述输出轴的加速。
对各个曲线A和B下方的面积及时间的积分对应于该接合过程期间所做的功，即W＝∫∫TdNdt，其中，T表示扭矩，N表示发动机转速，t表示时间。
在该过程的进行中所做的功的大部分在扭矩变换器内流失，并将导致所述锁止离合器的磨损和所述变换器的变热。
为此，有益的是：在所述接合过程期间，根据操作者对加速器单元的输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩，这是因为所流失的能量将更少，从而使部件的磨损更低。
因此，在本发明的实施例中，根据操作者对加速器单元的输入来控制发动机转速的内燃发动机控制模式以及根据操作者对加速器单元的输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩的内燃发动机控制模式之间的转换发生在所述锁止联接件完全接合之前。优选地，上述控制模式的转换发生在所述接合过程的起始或开始之时。
因此，所述锁止模式可包含如下的锁止过程：该锁止过程起始于锁止联接件的接合开始之时，终止于该锁止联接件的接合完成之时。
为了在所述锁止联接件的接合或断开之前和之后匹配该车辆的运行状况，优选在所述锁止模式下根据操作者输入来控制内燃发动机的输出功率。即，在锁止模式下，所述调节器应利用操作者输入来确定从内燃发动机传递的、期望的功率。因此，用于功率调节器或用于功率和扭矩调节器的映射应形成为使得：在操作者在所述接合过程期间维持对加速器单元的恒定输入的情况下，所述接合过程刚完成之后由发动机传递的、期望的发动机输出功率可以设定为大致等于所述锁止过程就要开始之前由扭矩变换器传递的功率。这意味着如下两个要求：在所述接合之后由内燃发动机传递的功率PDelivered应当等于在所述接合之前由扭矩变换器传递的功率；以及，假定加速器单元的位置恒定，在所述接合之后由内燃发动机传递的、期望的功率PDesired应当等于在所述接合之前由扭矩变换器传递的功率。
因此，可以选择所述锁止联接件被接合时的驱动状况，使得所述接合过程就要开始之前由扭矩变换器传递的功率大致等于所述接合过程刚完成之后由发动机传递的功率。
这可以表达为：(Tconvertor*nconverter)锁止之前≈(Tengine*nengine)锁止之后，其中，Tconvertor等于由扭矩变换器传递的扭矩，nconverter等于所述接合过程开始之前该扭矩变换器的转速，Tengine是所述接合过程完成之后由发动机传递的扭矩，nengine是所述接合过程完成之后该发动机的转速。
如果由扭矩变换器传递的功率与由内燃发动机传递的功率之间的任何差值对于驾驶员来说不明显，则满足了如下要求：即，所述接合过程就要开始之前由扭矩变换器传递的功率大致等于所述锁止过程刚完成之后由发动机传递的功率。在所述锁止之前由扭矩变换器传递的功率与所述锁止之后由发动机传递的功率之间的、可接受的差值小于8%，优选小于4%。
在所述接合过程期间由发动机传递的、期望的发动机输出功率可大致恒定。
图2是轮式装载机1的图示，它具有铲斗3形式的工具2。铲斗3布置在臂单元4上，臂单元4用于提升和降低该铲斗3，此外，铲斗3可相对于臂单元4倾斜或枢转。轮式装载机1设置有液压系统，该液压系统包括至少一个液压泵（图2中未示出）和多个工作缸5a、5b、6，用于操作所述臂单元4和铲斗3。此外，该液压系统还包括工作缸7a、7b，用于通过前车身8和后车身9的相对运动而使该轮式装载机转向。
图3是轮式装载机1的传动系11的示意图。传动系11的一端处布置有内燃发动机12。传动系11的另一端联接到接地元件，例如轮式装载机1的驱动轮13。内燃发动机12经由传动系11向轮式装载机1的驱动轮13提供扭矩。
如图所示，传动系11可包括变速箱14，该变速箱14用于改变车辆1的速度并用于改变轮式装载机1的前进和后退行驶方向。在内燃发动机12和变速箱14之间布置有扭矩变换器15。该扭矩变换器包括锁止联接件17，该锁止联接件17可受到控制以将输入轴18机械连接到输出轴19，从而在这两个轴之间建立刚性连接。
轮式装载机1的传动系11具有用于驱动液压系统中的液压泵10的装置，该液压泵10用于所述提升操作和使轮式装载机1转向。液压泵10可由内燃发动机12驱动，优选经由布置在扭矩变换器15和变速箱14之间的齿轮16来驱动。
内燃发动机12由控制该内燃发动机的运行的控制单元20控制。控制单元20接收来自传感器系统21a的输入数据，以控制该内燃发动机的运行及其运行参数，例如燃料喷射正时和喷射量、EGR再循环（如果有的话）、气门正时（如果可控的话）、进气压力、增压器的运行、发动机转速、以及发动机扭矩，如现有技术的内燃发动机的控制中的常规情况。此外，该控制单元还接收与所述锁止联接件17的接合状态有关的信息。与该接合状态有关的信息可以从用于感测所述锁止离合器的接合状态的传感器21获取，或者可以从控制器23的运行指令中获取，控制器23根据该车辆、内燃发动机、变速箱和扭矩变换器的运行状况来接合或断开所述锁止联接件17，如现有技术中的常规情况。车辆驱动传动系包括内燃发动机、传动系11和驱动轮13。
利用来自所述传感器系统的信息，所述控制单元将控制信号经由通信链路24a传送到各个致动器，从而实现对发动机12的控制。对该内燃发动机的控制尤其包括对于向内燃发动机的各个气缸内的燃料喷射的控制。图中示意性指示了燃料喷射控制系统24。
图4示出了控制单元的各个部分以及它与示意性的燃料喷射系统的连接。该控制单元包括扭矩变换器运行控制块25，该扭矩变换器运行控制块25设置成用于确定当前运行的是扭矩变换器模式还是锁止模式。
在图4所示的实施例中，所述调节器是以操作者的输入信号为基础的，该输入信号指示了当在锁止模式下运行时、所期望的发动机输出功率。
当所述锁止联接件17被接合时，该扭矩变换器的输入轴18和扭矩变换器的输出轴19之间存在机械连接。当所述锁止联接件被接合时，该扭矩变换器在锁止模式下运行。
当所述锁止联接件17断开时，该扭矩变换器的输入轴18和扭矩变换器的输出轴19之间不存在机械连接。当所述锁止联接件断开时，该扭矩变换器在扭矩变换器模式下运行。
优选地，所述锁止模式可包含锁止过程，该锁止过程起始于所述锁止联接件的接合开始之时，结束于所述锁止联接件的接合完成之时。
该扭矩变换器的运行状态（即，该扭矩变换器是在锁止模式下还是在扭矩变换器模式下运行）可从传感器21或从扭矩变换器控制器23获得。
此外，该控制单元还包括燃料喷射控制块26。燃料喷射控制块26接收来自加速器单元27的输入信号。加速器单元27可以是加速器踏板或手动设备。由所述操作者对加速器单元27的输入所指示的、该加速器单元27的位置
Figure BDA00001656377300111
可通过传感器28来确定。
基于与加速器单元27的位置相对应的传感器信号，可在期望发动机转速确定控制块29中确定所期望的发动机转速N。该期望发动机转速确定控制块29能够以映射、查找表或函数的形式来提供，从而根据表示操作者对加速器单元27的输入的传感器信号来提供所期望的输出功率。
在期望输出功率确定控制块30中，可基于上述传感器信号来确定所期望的发动机输出功率PDesired。该期望输出功率确定控制块30能够以映射、查找表或函数的形式来提供，从而根据表示操作者对加速器单元27的输入的传感器信号来提供所期望的输出功率。
选择器31可以确定应该运行所述控制块29、30中的哪一个，以在燃料喷射体积控制器32中生成燃料喷射设定点，替代地，扭矩变换器运行控制块25也可与燃料喷射体积控制器32直接通信，从而弃用来自该控制单元中包括的发动机转速调节器33和发动机输出功率调节器34之一的信号。基于目前存在的是锁止模式还是扭矩变换器模式来选择应该运行所述控制块29、30中的哪一个。
燃料喷射设定点v(v0,Δ)取决于基本映射（basemap）中的体积v0和调节器修正值Δ。该燃料喷射设定点对应于所喷射的燃料体积V。
所述期望发动机转速确定控制块29为发动机转速调节器33生成与期望的发动机转速NDesired相对应的输入信号。发动机转速调节器33可包括比例积分调节器单元35，如现有技术中的通常情况，该比例积分调节器单元35另外接收来自发动机转速传感器36的输入信号，以确定所期望的发动机转速NDesired与实际的发动机转速N之间的差值。此外，发动机转速调节器33还包括基本映射37，其中存储有与待喷射的基本燃料量有关的信息。根据与该基本燃料量有关的信息以及由调节器单元35形成的修正值，可以在燃料喷射体积控制器32中确定燃料喷射设定点。该设定点可以包括对燃料泵38的设定或燃料喷射器39的打开时间。
所述期望发动机输出功率确定控制块30为发动机输出功率调节器34生成与所期望的发动机输出功率PDesired相对应的输入信号。发动机输出功率调节器34可以包括比例积分调节器单元40，如现有技术中的通常情况，该比例积分调节器单元40另外接收来自发动机转速传感器36和发动机扭矩传感器41的输入信号，以确定所期望的发动机输出功率PDesired与发动机所传递的输出功率PDelivered之间的差值。此发动机转速传感器和发动机扭矩传感器可以与用于确定发动机输出功率P(T,N)Delivered的控制块43通信。此外，发动机输出功率调节器34还包括基本映射42，其中存储有与待喷射的基本燃料量有关的信息。根据与该基本燃料量有关的信息以及由调节器单元40形成的修正值，可以在燃料喷射体积控制器32中确定燃料喷射设定点。该设定点可以包括对燃料泵38的设定或燃料喷射器39的打开时间。
根据本发明，所述控制器包括发动机转速调节器和发动机输出功率调节器，该发动机转速调节器被设置成根据加速器踏板的位置来控制发动机转速，该发动机输出功率调节器被设置成根据加速器踏板的位置来控制发动机输出功率。当所述锁止离合器断开时，所述控制器被设置成选择通过所述发动机转速调节器来控制内燃发动机，而当所述锁止离合器接合时，所述控制器被设置成选择通过所述发动机输出功率调节器来控制内燃发动机。
因此，所述控制单元包括针对加速器踏板的位置来控制内燃发动机的、两个彼此分开的控制调节器。这些控制调节器能够以软件的形式来实现。这种实现可作为调节器循环（regulator loop）来执行，它可以通过映射或通过调节算法或通过其组合来定义，如现有技术中的通常情况。上述控制调节器也能够以硬件的形式来实现，尤其作为燃料供给调节器，它包括对供给到发动机内的燃料量的机械控制。可设有两个不同的燃料供给支路。第一支路包括允许针对发动机转速来控制燃料泵排量的发动机转速调节器。第二支路包括根据加速器踏板的位置来控制燃料泵排量的燃料量调节器。这些支路可整合在选择器阀内，从而选择应将哪个支路连接到燃料喷射器。适当的是，该选择器阀可以是由控制所述锁止离合器的接合和断开的压力而控制的转换阀。
图5中示出了用于内燃发动机的控制器的更一般的形式，该发动机可在锁止模式下运行。所述期望发动机输出功率和扭矩确定控制块44为发动机输出功率和扭矩调节器45生成输入信号。在该期望发动机输出功率和扭矩确定控制块44中，根据操作者对加速器单元27的输入、经由在发动机输出功率和扭矩确定控制块44中定义的映射或函数来确定所期望的发动机输出功率和发动机输出扭矩P,TDesired。该发动机输出功率和扭矩调节器45可包括比例积分调节器单元46，如现有技术中的通常情况，该比例积分调节器单元46另外接收来自发动机转速传感器36和发动机扭矩传感器41的输入信号，以确定所期望的发动机输出功率与所传递的发动机输出功率之间的差值。此发动机转速传感器和发动机扭矩传感器可以与用于确定发动机输出功率和发动机输出扭矩P,TDelivered的控制块47通信。此外，该发动机输出功率和扭矩调节器45还包括基本映射48，其中存储有与待喷射的基本燃料量有关的信息。根据与该基本燃料量有关的信息以及由调节器单元46形成的修正值，可以在燃料喷射体积控制器32中确定燃料喷射设定点。该设定点可以包括对燃料泵38的设定或燃料喷射器39的打开时间。
所期望的发动机输出功率和发动机输出扭矩P,TDesired可以为如下形式：
Figure BDA00001656377300141
其中α、β是加权函数或系数。P是无量纲的、归一化的（normed）发动机输出功率，而T是无量纲的、归一化的发动机输出扭矩。
优选地，在近似于所述锁止联接件的接合和断开的情形中，α明显大于β。针对近似于所述锁止联接件的接合和断开的情形，希望使扭矩/发动机转速区间包含所述锁止离合器发生接合和断开时的内燃发动机扭矩和转速。该扭矩/发动机转速区间至少囊括了整个接合和断开过程。
合适的是，α/β>10，优选>20，以允许所述锁止联接件的接合和断开，而基本上无扭矩冲击。
因此，可选择所述调节器，使得当所述锁止模式被激活时，操作者的输入基本上仅控制所传递的发动机输出功率(P)Delivered。
特别合适的是设定β=0，以在锁止状态下提供纯粹的发动机输出功率调节。
在一替代实施例中，α可设定为等于零，尽管这将使所述锁止模式和扭矩变换器模式之间的转换更不平滑，但将不存在由于仅使用发动机转速调节器时出现的调节误差而导致的被迫加速。
所述接合过程刚完成之后由发动机传递的、期望的发动机输出功率可以设定为大致等于所述接合过程就要开始之前由扭矩变换器15传递的功率。
扭矩变换器控制器23根据驱动状况来控制所述锁止联接件17的接合和断开。该驱动状况例如可包括：内燃发动机的可用输出扭矩、发动机转速、来自扭矩变换器的可用扭矩、扭矩变换器的转速。所述锁止联接件17进行接合的接合时间可以选择为使得：所述接合过程就要开始之前由扭矩变换器15传递的功率大致等于所述接合过程刚完成之后由发动机12传递的功率。
这可以表达为：(Tconvertor*nconverter)锁止之前≈(Tengine*nengine)锁止之后，其中，Tconvertor等于由扭矩变换器15传递的扭矩，nconverter是所述接合过程开始之前该扭矩变换器15的转速，Tengine是所述接合过程完成之后由发动机12传递的扭矩，nengine是所述接合过程完成之后该发动机12的转速。
如果由扭矩变换器15传递的功率与由内燃发动机传递的功率之间的任何差值对于驾驶员来说不明显，则满足了如下要求：即，所述接合过程就要开始之前由扭矩变换器15传递的功率大致等于所述锁止过程刚完成之后由发动机12传递的功率。在所述锁止之前由扭矩变换器传递的功率与所述锁止之后由发动机传递的功率之间的、可接受的差值小于8%，优选小于4%。
在所述接合过程期间由发动机传递的、期望的发动机输出功率可大致恒定。
图6示出了当接合第二档和第三档时、由扭矩变换器建立的最大扭矩和来自内燃发动机的最大扭矩的示意图。该图以发动机扭矩/发动机转速区间示出了第一曲线C、第二曲线D和第三曲线E，该第一曲线C示出了当接合了第二档时、由扭矩变换器提供的最大扭矩，第二曲线D示出了在所述锁止联接件接合的情况下处于第二档时的最大发动机扭矩，而第三曲线E示出了第三档时的最大发动机扭矩。所述锁止联接件的接合和断开点F存在于曲线C与曲线D的相交处，且换档点G存在于曲线D与曲线E的相交处。所述锁止离合器的接合和断开被选择在扭矩变换器的最大扭矩曲线与发动机的最大扭矩曲线相交的点处。在此示例中，示出了第二档的情况。此外，扭矩变换器的锁止离合器的接合点被选择为使得：如果在所述接合过程期间、加速器踏板的设定维持不变，则当利用输出功率调节器来控制内燃发动机时，在由加速器踏板指示的所述设定点处，由扭矩变换器建立的功率将大致等于由该内燃发动机提供的功率。
优选地，从由发动机转速调节器控制内燃发动机到由发动机输出功率调节器控制内燃发动机的转变可以发生在锁止接合液压回路中的压力开始建立以使所述锁止离合器接合之时。因此，这种转变发生在接合过程开始时或开始之前。反过来，用于控制内燃发动机的调节器的转换发生在已决定解除所述锁止之时，即发生在所述断开过程开始时或就要开始之前。如果所述调节器的切换并非起始于所述断开过程就要开始之前，则合适的是从所述断开过程开始后的100ms、优选50ms内提供向发动机转速调节器的切换。
图7以发动机转速/扭矩区间示出了从锁止模式向扭矩变换器模式转换和反过来转换的策略。该图示出了曲线H和曲线J，曲线H表示局部负荷下可用的变换器扭矩，曲线J表示局部负荷下可用的发动机扭矩。所述锁止的接合和断开被计划为在运行点K处进行，这两个曲线H和J在该运行点K处相交或相切。对于操作者来说，这种接合和断开将会更舒适，尤其在范围最高达75%负荷的局部负荷下。因此，上述转换可安排在更低的发动机转速下，而不存在接合振荡（hunting）。
使用根据本发明的控制策略可减少车辆的燃料消耗。其原因是：与现有技术的布置结构相比，所述锁止联接件的断开和接合的位置可发生在更低的发动机转速下。因此，可以实现在内燃发动机的内部损失更小的较低发动机转速下运行。
在锁止离合器的接合之后仍然利用发动机转速调节器来控制发动机的现有技术的系统与根据本发明的、在锁止离合器接合期间和之后利用发动机输出功率和扭矩调节器来控制发动机的系统之间的其他差异在于：发动机转速调节器将在最大发动机扭矩下继续控制内燃发动机，直至满足所要求的发动机转速。这将导致车辆加速，除非操作者通过在所述接合过程中和所述接合过程之后改变踏板的位置来补偿。然而，如果使用发动机输出功率调节器，则发动机将被控制为：在进入并完成所述接合期间以及在所述接合过程已经完成之后维持输出功率不变。这允许车辆的稳定运行状况，同时提高了驾驶员的舒适性。
在变速箱的变速比的跨度较大的情况下、即典型为大约2.1至1.9的情况下，已经证明，在换档完成之后对于在锁止状态下的驱动不应存在足够大的扭矩的情况下，有益的是允许所述锁止离合器在换档期间断开。而在变速箱的变速比的跨度较小的情况下、即典型为大约1.3的情况下，有益的是允许所述锁止联接件在换档时维持其接合状态。在此，“变速比的跨度”意指第一较高档位的变速比与相邻的第二较低档位的变速比之间的比值。
使用根据本发明的内燃发动机控制器已经证明是有益的，因为换档可以在输入轴急剧加速的情况下发生，以满足所要求的、期望的发动机转速。这允许在扭矩变换器上快速建立滑差，以允许经由该扭矩变换器传递扭矩。
本发明还涉及一种包括内燃发动机的车辆驱动传动系设备，所述内燃发动机具有与扭矩变换器的输入轴连接的输出轴，所述扭矩变换器的输出轴连接到用于接地元件的驱动传动系。所述扭矩变换器还包括锁止联接件，用于选择性地接合和断开所述输入轴和输出轴之间的机械连接。还提供了用于控制内燃发动机的运行的控制器。该控制器包括发动机转速调节器和发动机输出功率调节器，该发动机转速调节器被设置成根据加速器踏板的位置来控制发动机转速，该发动机输出功率调节器被设置成根据加速器踏板的位置来控制发动机输出功率。当所述锁止联接件断开时，所述控制器被设置成选择通过所述发动机转速调节器来控制内燃发动机，而当所述锁止联接件接合时，所述控制器被设置成选择通过所述发动机输出功率调节器来控制内燃发动机。
虽然本文仅针对具有通过调节所喷射的燃料来调节发动机转速和发动机输出功率和/或发动机输出扭矩的调节器描述了实施例，但也可考虑现有技术中已知的、用于调节发动机转速和发动机输出功率和/或发动机输出扭矩的任何其它调节器系统。

Claims (23)

1.一种控制内燃发动机（12）的方法，所述内燃发动机（12）连接到扭矩变换器（15），所述扭矩变换器（15）布置成以扭矩变换器模式或锁止模式运行，其特征在于：确定当前激活的是所述扭矩变换器模式还是所述锁止模式；并且，当激活的是所述锁止模式时，则选择根据操作者输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩(P,T)Delivered，而当激活的是所述扭矩变换器模式时，则选择根据所述操作者输入来控制发动机转速（N）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述锁止模式中，调节向所述发动机中喷射的燃料量（V），以提供由所述操作者输入所指示的、期望的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩(P,T)Desired。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述锁止模式中，根据加速器单元（27）的当前位置来确定所期望的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩（P,T）Desired。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在所述扭矩变换器模式中，调节向所述发动机中喷射的燃料量（V），以提供由所述操作者输入所指示的、期望的发动机转速（N）。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述扭矩变换器模式中，根据加速器单元（27）的当前位置
Figure FDA00001656377200012
来确定所期望的发动机转速（N）。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述锁止模式中，所述发动机输出功率和/或发动机输出扭矩（P,T）Delivered由发动机输出功率和扭矩调节器（45）控制，其中，与发动机输出扭矩（T）的贡献相比，发动机输出功率（P）的贡献对所述发动机输出功率和扭矩调节器（45）中的调节循环具有更大影响。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其特征在于，当所述锁止模式被激活时，所述操作者输入基本上仅控制所传递的发动机输出功率(P)Delivered。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述锁止模式包含如下的接合过程：所述接合过程起始于锁止联接件（18）的接合开始之时，终止于所述锁止联接件（18）的接合完成之时。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述锁止过程刚完成之后从所述发动机（12）传递的、所述期望的发动机输出功率（P）被设定为大致等于所述锁止过程就要开始之前从所述扭矩变换器（15）传递的功率。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述接合过程期间从所述发动机（12）传递的发动机输出功率(P)Delivered被控制为大致恒定。
11.一种用于控制内燃发动机（12）的控制单元（20），所述内燃发动机（12）连接到扭矩变换器（15），所述扭矩变换器（15）布置成以扭矩变换器模式或锁止模式运行，其特征在于：所述控制单元（20）包括扭矩变换器运行控制块（25），所述扭矩变换器运行控制块（25）设置成用于确定当前激活的是所述扭矩变换器模式还是所述锁止模式；并且，当目前存在的是所述锁止模式时，所述控制单元（20）被设置成根据操作者输入来控制发动机输出功率和/或发动机输出扭矩(P,T)Delivered，而当目前存在的是所述扭矩变换器模式时，所述控制单元（20）被设置成选择根据所述操作者输入来控制发动机转速（N）。
12.根据权利要求11所述的控制单元，其特征在于，在所述锁止模式中，所述控制单元（20）被设置成调节向所述发动机（12）中喷射的燃料量（V），以提供由所述操作者输入所指示的、期望的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩(P,T)Desired。
13.根据权利要求11或12所述的控制单元，其特征在于，在所述锁止模式中，所述控制单元（20）被设置成：根据加速器单元（27）的当前位置
Figure FDA00001656377200031
来确定所期望的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩(P,T)Desired。
14.根据权利要求11、12或13所述的控制单元，其特征在于，在所述扭矩变换器模式中，所述控制单元（20）被设置成：调节向所述发动机（12）中喷射的燃料量（V），以提供由所述操作者输入所指示的、期望的发动机转速（N）。
15.根据权利要求11-14中的任一项所述的控制单元，其特征在于，在所述扭矩变换器模式中，所述控制单元（20）被设置成：根据加速器单元（27）的当前位置
Figure FDA00001656377200032
来确定所期望的发动机转速（N）。
16.根据权利要求11-15中的任一项所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元被设置成：通过允许发动机输出功率的贡献比发动机输出扭矩的贡献对调节循环具有更大影响，来控制所述发动机输出功率和/或发动机输出扭矩(P,T)Delivered。
17.根据权利要求11-16中的任一项所述的方法，其特征在于，当所述锁止模式被激活时，所述操作者输入基本上仅控制发动机输出功率(P)Delivered。
18.根据权利要求11-17中的任一项所述的控制单元，其特征在于，所述锁止模式包含如下的锁止过程：所述锁止过程起始于锁止联接件（18）的接合开始之时，终止于所述锁止联接件（18）的接合完成之时。
19.根据权利要求18所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元（20）被设置成：将所述锁止过程刚完成之后从所述发动机（12）传递的发动机输出功率(P)Delivered控制为大致等于所述锁止过程就要开始之前由所述扭矩变换器（15）传递的功率（P）。
20.根据权利要求18或19所述的控制单元，其特征在于，在所述锁止过程期间从所述发动机传递的发动机输出功率(P)Delivered大致恒定。
21.一种包括内燃发动机（12）和扭矩变换器（15）的车辆驱动传动系，其特征在于，所述内燃发动机（12）由根据权利要求11-20中的任一项所述的控制单元（20）控制。
22.一种车辆，其包括根据权利要求21所述的车辆驱动传动系。
23.一种存储在数据载体上的软件产品，所述软件产品能够在计算硬件上执行，以执行权利要求1至10中的任一项所述的方法。
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