CN103625464A - 带发动机自动停止/启动功能的车辆中的可缩放液压加注 - Google Patents

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Abstract

一种用于液压加注车辆中的流体回路的方法，该方法包括通过控制器计算流体回路的流体体积，和比较车辆的速度与经校准速度阈值。该方法还包括，当车辆的速度小于经校准速度阈值且流体体积小于经校准体积阈值时，计算车辆减速率。该流体回路于是使用流体泵以对应于计算出的车辆减速率的液压加注速率液压加注到目标体积。一种车辆包括发动机，具有流体回路的变速器以及控制器，该流体回路具有流体泵。该控制器执行指令以根据上述方法加注流体回路。一种系统包括变速器和控制器。

Description

带发动机自动停止/启动功能的车辆中的可缩放液压加注
技术领域
本公开涉及一种具有发动机自动停止/启动功能的车辆中的可缩放的液压加注。
背景技术
传统的车辆使用内燃发动机以产生输入扭矩，其最后被递送到变速器的各种齿轮组和离合器。为了减少空转的耗油量，一些发动机驱动车辆被配置具有动力系统，该动力系统提供了发动机自动停止/启动功能。在这样的设计中，控制器在延长空转期间被用于自动地关闭发动机，例如当车辆在红绿灯或车辆拥挤中等待时。
为了在发动机自动停止事件后重启发动机，辅助起动马达可被用于曲柄启动发动机和开始燃料燃烧过程的重新启动。然而，液压能在发动机重新启动和随后的车辆发动期间被需要。因此，辅助流体泵可被用于预加注流体回路，从而在发动机启动时提供用于促动变速器的各液压离合器所需的水平的备用流体压力。
发明内容
一种方法和系统在本文中被公开，用于液压加注车辆中的流体回路，该车辆具有发动机，该发动机具有自动停止/启动功能。流体回路的辅助泵和/或液压蓄能器在执行自动停止事件之前提供有经校准水平的液压加注。也就是说，足够的液压加注在执行自动停止事件之前发生以提供随后车辆启动所需要的油压。在本可缩放的方法中，在预自动停止状态期间，也就是车辆的速度减少到经校准阈值之下的状态，车辆的减速率通过控制器确定。于是该减速率被用于估计相对于在流体回路中的当前油体积水平的油体积加注速率。该加注速率由此可缩放以考虑减速率的变化。
对于更快速率的车辆减速，或对于相对短期内快速/频繁降档，耗油量以较高的速率发生。控制器在此情况下调度短的/猛烈的油供应速率。然而，在较不猛烈或更短期间换挡发生时，在较慢的车辆减速期间，较慢的油填充速率将被规划。在极限情况下，没有填充被规划。控制器的加注优化逻辑，其被保存于控制器的有形非暂时存储设备中且由处理器响应于变化的车辆情况而执行，是基于经典的闭合回路比例积分(PI)控制原理。目标油体积被用作参考信号且实际油体积水平被产生为输出。
特别，一种方法在本文中被公开，用于液压加注车辆中的流体回路，该车辆具有发动机，该发动机具有自动停止/启动功能。该方法计算流体回路的流体体积，且随后对比车辆的速度和经校准速度阈值。此外，当速度小于速度阈值且流体体积小于经校准体积阈值时，该方法包括通过控制器计算车辆减速率。该流体回路于是在发动机关闭之前通过流体泵液压加注到目标体积。加注以对应于计算出的车辆减速率的液压加注速率发生。
车辆还被公开包括发动机，变速器以及与这两个部件通讯的控制器。被连接到发动机的变速器包括流体回路，该流体回路具有流体泵。该控制器具有处理器和有形非暂时存储设备。该存储设备存储指令，该指令响应发动机预自动停止状态而液压加注流体回路。通过处理器执行指令导致控制器执行上述方法。
该系统包括如上所述的变速器和控制器。
当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
附图说明
图1是具有发动机停止/启动动力传动系和控制器的示例性车辆的示意性图示，控制器在发动机停机之前和期间，优化液压加注期间的能量损耗。
图2是描述可被用作图1中示出控制器的一部分的比例积分控制模块的示意性逻辑图。
图3是用于图1中示出的车辆的示例性加注曲线。
图4是描述用于将图1中示出的示例性车辆内的液压回路液压加注的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，图1中示出示例性车辆10，其包括内燃机12，该内燃机12具有自动停止/启动功能。该车辆还包括控制器30和自动变速器16，该变速器16具有液压流体回路11。该控制器30（其与变速器16形成系统27）包括处理器32、有形非暂时存储设备（一个或多个）34以及泵控制模块36(如下面参考图2描述的)，选择性地执行体现本方法100的指令。该方法100的实例参考图4在下面进行描述。方法100的执行能够使控制器30在发动机12自动地停止(自动停止，例如在车辆10在堵车或红灯处空转时)期间以及之前，优化流体回路11的液压加注期间的能量损耗。
发动机驱动轴15以发动机速度(NE)旋转，且将发动机扭矩递送到变速器16的输入构件17。该输入构件17由此以输入速度(箭头NI)旋转。来自变速器16的输出扭矩被传输到输出构件19，该输出构件19以输出速度(NO)旋转，最后输出扭矩被传输到驱动轴26和被连接的驱动轮组28。可选择地，在需要时输入离合器13可被选择性地激活以将发动机12连接到车辆10的动力传动系统或从其断开，比如在重新启动期间用于将动力传动系统的振动最小化。
关于图1中的流体回路11，流体24被通过辅助流体泵18从贮箱22抽吸。流体泵18使流体24以管线压力（箭头PL）流动穿过流体回路11到变速器16的离合器组和相关联的阀或其他流体控制设备。可选择地，液压蓄能器20可被用于流体回路11中。该蓄能器20可在其中包括压力传感器25，且可使用流体24加注，以在发动机自动停止事件后发动机12重新启动时提供到变速器16的液压压力的随时供应。
示出在图1中的控制器30选择性地通过联接到存储设备34的处理器32执行本方法100，例如通过执行记录在存储设备34中的计算机编码或指令。该存储设备34可包括只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、光学介质、不同于ROM的磁性介质、闪存等等。该控制器30还可包括足够的暂时存储器（transitory memory），例如随机存取存储器(RAM)等等。此外，该存储设备34可包括上述泵控制模块36的任何软件元件/程序代码以及一个或多个高速的数字计时器、模拟数字(D/A)电路、数字模拟(D/A)电路、数字信号处理设备和所有必须的输入/输出(I/O)设备和/或其他信号调节和/或缓冲电路。
如在本领域中很好理解的，比例积分(PI)控制指的是使用两个控制项：比例(P)项和积分(I)项的特殊的闭环反馈方法和关联逻辑。该项表示受控的特定变量的相应的过去和现在的误差值，在此情况下该受控的特定变量为流体回路11的元件的填充率。增益值与每个控制项有关。
典型的基于PI的控制方法产生进入被控制的设备或系统中的前馈控制项(U)，该被控制的设备或系统例如为图1中的变速器16。该U项可使用以下方程式计算出：
U＝KPΔ+KI∫Δdt
其中Δ是目标值和实际值之间的偏差，且KP和KI表示相应的标准化比例和积分增益。PID控制方法也可在此处被使用没有脱离预期的发明范围，该PID控制方法使用附加的项(也就是微分（D）项)，以计入预期误差。
在本方法100的执行中，通过控制器30确定各种控制值，该各种控制值包括来自自动踏板21的制动请求(箭头BX)、发动机速度(箭头NE)(例如来自发动机控制单元(未示出)或速度传感器)、来自变速器输入速度传感器(TISS)40的变速器输入速度(箭头41)以及来自变速器输出速度传感器(TOSS)140的变速器输出速度(箭头141)。由控制器30所确定的其它控制值可包括蓄能器20内的压力，该压力由定位在其中的压力传感器25读取。流体24在蓄能器压力(箭头PA)下从蓄能器20递送到变速器16。蓄能器流体体积（也就是蓄能器20中的流体的量）可由控制器30根据测得的压力(箭头PX)计算出，其中当蓄能器20没有被使用时值PX等于管线压力(箭头PL)，当蓄能器20被使用时等于蓄能器压力(箭头PA)。
参考图2，上述的泵控制模块36的示例性实施例被示出为框图形式。如本领域中所知，PI控制需要目标值。在本方法中，目标值是图1中的流体回路11的目标体积(VT)，例如在使用蓄能器20的实施例中的蓄能器20的体积。目标值(VT)由图1中的控制器30使用经校准的最大的蓄能器压力（例如大约6500kPa）来确定。随着蓄能器20老化，蓄能器20的体积可随着时间改变。然而，该最大压力将保持稳定。
减速率信号(箭头33)被传送到泵控制模块36的PI逻辑块44。通过减速率信号(箭头33)传送的减速率可由控制器30使用来自TOSS140的测得的输出速度(箭头141)计算出。该控制器30可将减速率分配或归类到多个不同类别中的一个，例如迅速的、中等的和缓慢的。该PI逻辑块44，其包括积分(I)块46和比例(P)块48，处理误差信号e(t)以及减速率信号(箭头33)，以产生输出信号(箭头49)。该输出信号(箭头49)被送入速度控制块37。
依次描述这些元件中的每个，在PI逻辑块44内，积分块46被用于使用方程计算I项：
I = K I ∫ 0 t e ( t ) dt
其中KI是积分增益，e(t)是误差项。比例块48被用于使用方程P=KP·e(t)计算P项，正如本领域中所理解的。这两个块46，48的两个输出中的误差限定通过输出信号(箭头49)传送的值，其被送入速度控制块37，如上面所述。
示出在图2中的速度控制块37根据输出信号(箭头49)计算用于图1中的泵18的被命令速度(NP)。下面的方程可被使用：
NP=NB·e[KIe(t)+KP·e(t)dt]
其中NP是被命令的泵速度，NB是经校准的基础泵速度，其中的后者可以根据流体24的温度和实际蓄能器压力(箭头PA)来确定。该泵18由此被命令为以被命令的泵速度(NP)运转，同时实际体积(VA)也被计算且被加入目标体积(VT)，以计算误差项e(t)。
参考图3，迹线组50以迹线52、152示出了两个示例性车辆减速分布，其具有被绘制在纵坐标上的幅值(A)和被绘制在横坐标上的时间(t)，以及相应的发动机速度分布53、153。在相对平缓的减速迹线（也就是迹线52）中，到图1中的泵18的液压加注脉冲60可具有第一幅值(A1)和第一持续时间(t1到约t3)。
更急剧的减速轨迹通过迹线152示出，其中加注脉冲160具有大于A1的幅值(A2)和更短的持续时间，也就是在t2之前停止。因此，图1中的泵18将急剧地加注直到达到目标油体积，同时对于较不急剧的减速（例如通过迹线52示出的那个），液压加注可被以较慢的速率执行。使用示出在图2中的逻辑的控制器30确定适当PI增益KP和KI，以应用来达到更快的/更慢的加注速率。
参考图4，本方法100的示例性实施例参照图1中所示的结构元件被描述。从步骤102开始，控制器30测量或其他方式确定车辆10的速度，比如通过接收以及处理来自TOSS140的变速器输出速度信号(箭头141)。然后该控制器30比较该速度与下校准速度阈值，例如在一个实施例中为约5千米每小时。如果车辆速度低于该速度阈值，则该方法100进入步骤104。否则，该控制器30重复步骤102。
在步骤104中，已经在步骤102中识别车辆10当前在减速且已经进入预自动停止状态，该控制器30接下来确定车辆10的减速率。步骤104可能需要计算来自TOSS140的变速器输出速度信号(箭头141)的值的时间导数。一旦得知减速率，该方法100进入步骤106。
在步骤106中，控制器30指定分类给步骤104中确定的减速率，例如与其他分类的速率比较而言相对快速、中等或慢。这些分类(可在数量上比这里提及的三个示例性分类更多或更少)是校准值，该值可被按需要缩放以提供期望的响应。一旦适当的速率分类被指定，该方法100进入步骤108。
在步骤108中，该控制器30可设置标记，当设置时，命令处理器32执行下列步骤中的附加计算。在步骤108中的设置标记对应于依照方法100的剩余步骤进行泵18的速度控制。一旦标记被设置，该方法100进入步骤110。
在步骤110中，该控制器30下一步计算蓄能器20(当蓄能器20被使用时)的实际体积，或当该设备不被使用时计算流体泵18下游的流体回路11的实际体积。步骤110可能需要使用传感器25测量蓄能器压力(箭头PA)，且然后根据被测得的蓄能器压力计算蓄能器20中流体的实际体积。尽管该压力可保持恒定，但是随着蓄能器20的密封随时间降级，相同的压力可对应于较少的流体体积。步骤110确保流体的实际体积在进行剩余步骤之前被准确地知道。
在步骤112中，已经在步骤110中被确定蓄能器20中的流体的水平，该控制器30下一步确定该体积是否超过经校准的体积阈值。如果是，则该方法100进入步骤114。然而，如果在步骤110中确定的体积低于经校准的体积阈值，则该方法100相反地进入步骤116。
在步骤114中，该控制器30以通常方式执行自动停止/启动周期，其中确保在蓄能器20中的流体的体积足以如此。方法100然后返回到步骤102。
在步骤116中，该控制器30已经在步骤112中确定蓄能器20中的流体的体积不足以执行自动停止/启动周期，以上述方式自动地调度目标填充速率。也就是说，该控制器30选择蓄能器20的液压加注速率或流体回路11（在没有蓄能器20的情况下）的液压加注速率，其对应于在步骤106中指定的分类。上述图3中的迹线50提供较慢(迹线52)和较快(迹线152)减速率的实例。一旦加注速率被确定，方法100按需要控制泵18以实现需要的填充速率，或按需要加速或减慢泵18。在该填充进行的同时，方法100进入步骤110。
虽然用于执行本发明的最佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员应认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (10)

1.用于对车辆中的流体回路液压加注的方法，所述车辆具有发动机，所述发动机具有自动停止/启动功能，该方法包括：
通过车辆的控制器计算流体回路的实际流体体积；
比较车辆的速度与经校准的速度阈值；
当车辆的速度小于经校准的速度阈值，且实际流体体积小于经校准的体积阈值时，通过控制器计算车辆的减速率；及
在发动机自动停止事件期间发动机关闭之前，使用流体泵以可缩放的液压加注速率将流体回路液压加注到目标流体体积，其中所述可缩放的液压加注速率对应于计算出的车辆减速率。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
当流体回路已经被加注到目标流体体积时，执行发动机自动停止事件。
3.如权利要求1所述的方法，其中车辆包括压力传感器，该压力传感器被定位在流体回路中，且其中计算实际流体体积包括：
测量流体回路内的流体压力；及
根据被测得的流体压力计算实际流体体积。
4.如权利要求3所述的方法，其中：
流体回路包括液压蓄能器；
所述压力传感器被定位在液压蓄能器内；及
计算实际流体体积包括计算蓄能器的实际流体体积。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
计算目标流体体积和实际流体体积之间的误差值。
6.如权利要求5中所述的方法，其中计算误差值包括使用记录在控制器的存储器中的比例积分控制逻辑增加比例和积分误差项。
输送计算出的误差值到速度控制块；
使用速度控制块的处理器和逻辑计算流体泵的被命令的速度；以及
将计算出的被命令的速度传输到流体泵。
7.一种车辆，包括：
具有自动停止/启动功能的发动机；
被连接到所述发动机的变速器，其中所述变速器包括流体回路，所述流体回路具有流体泵；及
与发动机和变速器通讯的控制器，所述控制器具有处理器和有形非暂时存储设备，所述存储设备与处理器通讯，其中所述存储设备存储用于通过流体泵液压加注流体回路的指令；
其中通过处理器执行指令导致控制器：
使用处理器计算流体回路的实际流体体积；
比较车辆的速度与经校准的速度阈值；
当速度小于经校准的速度阈值且流体体积小于经校准的体积阈值时，计算车辆减速率；及
在执行发动机自动停止事件之前，命令流体泵以可缩放的液压加注速率液压加注流体回路到目标体积，所述可缩放的液压加注速率对应于计算出的车辆减速率。
8.如权利要求7所述的车辆，还包括压力传感器，所述压力传感器被定位在流体回路中，其中所述控制器通过使用压力传感器测量流体回路内的流体压力和根据被测得的流体压力计算实际流体体积，来计算实际流体体积。
9.如权利要求8所述的车辆，还包括液压蓄能器，所述液压蓄能器被定位在流体回路内且与流体泵流体连通，其中所述压力传感器被定位在液压蓄能器内且被配置为测量蓄能器内的压力为实际流体压力。
10.如权利要求7所述的车辆，其中所述控制器包括被记录在存储设备中的比例积分(PI)控制逻辑块，且其中所述控制器通过使用处理器执行PI控制逻辑模计算目标流体体积和实际流体体积之间的误差值。
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