CN103818381B - 基于车辆参数的减速燃料切断时序 - Google Patents

Abstract

用于起动带有发动机和变速器的机动车辆中的DFSO的方法。该方法包括，在发动机制动效率正常情况期间，在变速器的较高档位以下禁用DFSO。相比之下，在发动机制动效率降低情况期间，在变速器的较低档位以下禁用DFSO。

Description

基于车辆参数的减速燃料切断时序

技术领域

本申请涉及到机动车辆工程领域，并且更确切地说，涉及减速燃料切断（DFSO）时序。

背景技术

DFSO是一种为了提高机动车辆的燃料经济性并减小制动磨损的模式。在这个方法中，在选择的工况期间，喷射到一个或者多个汽缸的燃料将被切断。这些工况包括探测到驾驶员减速意图的状态。除了减速意图，其他因素也决定是否使能DFSO。在一些机动车辆配置中，仅在变速器的最高档位时，比如，在六档变速箱中的第五档和第六档时，使能DFSO。在较低档位和较低车速时可以禁用DFSO，以便避免由于在较低档位增大传动系扭矩所导致的过度减速。在某些情况下，在较低档位或者在持续滑行减速降档过程中启用的DFSO会导致相对于车辆速度的非直观减速或者在降档时减速率的增加，这在大多数行驶条件下都是不被期望的。

发明内容

然而，本发明人在此注意到，DFSO的合适条件除了取决于驾驶员意图、车辆速度和变速器档位之外，还取决于其他的机动车辆参数。这些参数包括例如从动质量、从动轮尺寸和道路载荷。由于在滑行或者制动时驾驶员关于减速率而与车辆互动，所以DFSO对于车辆减速的效果会受到这些其他参数的影响。取决于参数的值，在较低档位和通过额外的滑行降档时使能DFSO是期望的，以便将DFSO的燃料经济性和制动磨损效益扩大到更广泛的工况，且同时为驾驶员提供期望的车辆减速。此外，因为针对同一辆车辆在不同的使用场合中从动质量、车轮直径和道路载荷会是不一样的，比如拖车/未拖车、大的有效载荷和乘客载荷或者空载、在路上行驶和越野驾驶，所以期望能够提供随着工况变化对DFSO的自动调整。

相应的，本公开的一种示例提供了启动带有发动机和变速器的机动车辆中的DFSO的方法。该方法包括，在发动机制动效率正常的情况时，在变速器的较高档位以下禁用DFSO。在发动机制动效率降低的情况时，DFSO在变速器的较低档位以下被禁用。以此方式，DFSO的燃料经济性和制动磨损效益扩大到更广泛的工况范围。

在另一实施例中，机动车辆下方的道路坡度在发动机制动效率降低情况下比发动机制动效率正常情况下要更陡峭。

在另一实施例中，发动机制动效率正常的情况包括在DFSO期间空气被泵送通过发动机的一个或更多个未加燃料的汽缸中的情况，并且其中制动效率降低的情况包括在DFSO期间空气未被泵送通过发动机的所述一个或更多个未加燃料的汽缸中的情况。

在另一实施例中，在变速器的较高或较低档位以下禁用DFSO包括在机动车辆的一个速度范围以下禁用DFSO，其中所述速度范围包括在发动机制动效率降低情况下比发动机制动效率正常情况下更低的速度。

在另一实施例中，该方法进一步包括感测车辆驾驶员的减速意图，并且感测到这个意图后，在一个延迟时段之后启动DFSO，该延迟时段在发动机制动效率降低的情况期间比在发动机制动效率正常的情况期间更短。

在另一实施例中，该方法进一步包括在发动机制动效率降低情况下，在较低档位处及以上时闭合绕过离合器的变矩器。

在另一实施例中，用于启动带有发动机和多级变速器的机动车辆中的减速燃料切断（DFSO）的方法包括增加随着车辆的从动质量增大而可用DFSO的变速器齿轮比的数量。

在另一实施例中，变速器为自动变速器。

在另一实施例中，机动车辆是机动车辆系统的驱动部分，其也包括被牵引部分，并且其中机动车辆驱动被牵引部分。

在另一实施例中，用于启动带有发动机和变速器的机动车辆中的减速燃料切断（DFSO）的方法包括：在从动质量减小的情况期间，在变速器的较高档位以下禁用DFSO；在从动质量增加的情况期间，在变速器的较低档位以下禁用DFSO。

在另一实施例中，从动质量增加的情况包括，机动车辆牵引拖车时的情况。

上面的发明内容是为了提供此公开的选择部分的简要形式的介绍，而不是为了确定关键或者核心特征。要求保护的主题，由权利要求书确定，既不局限于这个发明内容也不局限于解决问题或者在此提到的缺点的实施方式。

附图说明

图1表示根据本公开的一实施例的示例性机动车辆系统的多个方面。

图2表示根据本公开的一实施例的示例性机动车辆的多个方面。

图3阐述了根据本公开的一实施例的用于启动机动车辆内的DFSO的示例性方法。

具体实施方式

图1示意表示在一实施例中的示例性机动车辆系统10的多个方面。系统包括机动车辆12的形式的驱动部分和拖车14形式的被牵引部分。机动车辆包括有效载荷区域16。在一些配置中，有效载荷区域和/或拖车的内容物对机动车辆系统的整体质量有显著影响。在一些情形下，负载的拖车本身的质量可能是机动车辆质量的三倍。尽管图1特别表示了卡车拖着拖车，但是附图不应该以限制性含义被解释，也可以想到其他的实施例。在一些系统中，拖车可以被省略。在这些和其他的系统中，机动车辆可以是汽车、小型货车或没有有效载荷区域的多功能越野车。

图2示意表示了一实施例中的示例性机动车辆12的多个方面。机动车辆包括发动机18，其带有多个汽缸20。排气歧管22和进气歧管24分别通过一系列的排气门26和进气门28与每个汽缸相联接。在一实施例中，排气和/或进气门是电子致动的。在另一实施例中，排气和/或进气门是凸轮致动的。无论是电子致动还是凸轮致动，排气和进气门打开和关闭的正时会根据需要被调整以用于所需燃烧、燃料经济性和排放控制性能。

汽缸20可以根据实施例被提供有多种燃料中的任意燃料：柴油、生物柴油、压缩天然气、汽油、醇类或者其混合物。在所示实施例中，燃料通过燃料喷射器30经由直接喷射被供应到汽缸。在这里考虑到的多个实施例中，燃料可以经由直接喷射、进气道喷射、节气门体喷射或其任意组合被供应。在发动机18中，在火花塞32经由火花点火来起燃。火花塞由来自电子点火单元（图中未示出）的时控高压脉冲来驱动。在另一些实施例中，通过压缩点火以任何变型来起燃。在发动机18中，排气后处理阶段34被联接到在排气歧管22的下游，以便抑制排放。在发动机中排气后处理阶段的性质、数量和布置在本公开中的不同实施例中可以是不同的。

在发动机18中，来自汽缸20中的膨胀燃烧气体的机械能被传递到曲轴36。曲轴36的旋转被变速器38接收。在一实施例中，变速器可以是自动变速器，其提供多级、减速齿轮比。在任何给定时间所使用的齿轮比取决于车辆速度、发动机转速和其他的因素。在另一些实施例中，变速器可以是手动变速器，其中多级齿轮比中的一个根据需要被驾驶员选择。在此使用的，变速器的“较高档位”设置成提供在数字上较小的齿轮比；变速器的“较低档位”设置成提供在数字上较大的齿轮比。例如，六档变速器的第六档位可以提供是0.69至1的齿轮比，而第五档位可以提供为0.89至1的齿轮比。自然的，在此公开的数值和范围只是通过示例的方式被提供；也可以想到其他的数值和范围。

在图2的实施例中，来自曲轴的机动力通过变矩器39被提供给变速器38。变矩器包括液力联轴节，其减小的速度下驱动变速器并且在高滑情况下增大力矩。变矩器也包括旁路离合器，其在低滑情况下将曲轴机械联接到变速器，以用于减小功率损耗和其他的优点。

在图2的实施例中，来自变速器38的机动力被提供给差速器40，其通过驱动轴44驱动从动轮42。驱动轴通过许多撑杆46弹性联接到机动车辆的底盘。撑杆中的一个或更多个可以包括重量传感器48，其报告在撑杆上的向下力。机动车辆12的一个或更多个从动轮可以包括机械制动器50。在一实施例中，机械制动器可以具有防抱死特征，该特征响应道路载荷的减小而以周期方式自动减小制动力。

继续在图2中，机动车辆12包括电子控制系统（ECS）52，其被配置为控制多种机动车辆功能。ECS包括存储器和一个或更多个处理器，所述处理器被配置为响应传感器输入而做出适合的决策。这种做出决策可以根据多个策略而被启动制定，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。以此方式，ECS可以被配置为启动在此公开的方法的任何或者所有的方面，其中多个方法步骤，例如操作、功能和动作，可以被实现成被编程到ECS中的机器可读存储介质中的代码。

ECS52包括传感器接口54以用于评估机动车辆12的工况。为了这个目的，传感器接口接收来自被置于车辆中的多种传感器的输入，如流量传感器、温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器等。一些示例性传感器在图2中被表示：加速器踏板传感器（ACC）56、制动踏板传感器58、发动机转速传感器60、车轮旋转速度传感器62、变速器温度传感器64、防抱死制动传感器66、重量传感器48、测倾仪68和全球定位系统（GPS）接收器69。还可以包括多种其他传感器。

ECS52还包括控制接口70。控制接口被配置为致动电子可控阀、致动器和机动车辆的其他部件。控制接口被可操作地联接到每个电控阀和致动，并且被配置为根据需要命令其打开、关闭和/或调整以便启动这里公开的控制功能。

在此公开的方法中，在一些工况下使能而在另一些工况下禁用DFSO。更详细地说，DFSO在发动机制动效率降低的情况下比在发动机制动效率正常的情况下更强势地被施加。在一种非限制性示例中，发动机制动效率E可以被定义为比例T₁/T₂,其中T₁为在标准设定情况下实现车辆系统的预定减速量所需的传动系转矩，例如在不施加制动时在光滑水平级别道路上以70英里每小时（mph）的1英里每小时每秒；并且T₂为在最高变速器档位中的DFSO的最终传动系扭矩。相应的，如下文所描述，对发动机制动效率的估计可以被计算成多个参数的函数。在一实施例中，在预定阈值以上的发动机制动效率可以被认为针对这里提出的目的是“正常的”。在预定阈值以下的发动机制动效率可以被认为是“降低的”。在另一实施例中，正常的和降低的发动机制动效率可以是使用下文中一个或更多个参数作为输入的模糊逻辑方法的输出状态。在又一些实施例中，多元查表法可以被用来基于如这里指出的操作参数来区分正常和降低的发动机制动效率。

发动机制动效率是车辆系统的整体质量的函数，该整体质量即机动车辆的从动质量。例如，机动车辆的有效载荷区域内或所牵引的拖车内的增大质量将使得车辆具有更大的惯性，以致于给定量的传动系转矩比将比没有该增大质量时对减速的影响更小。发动机制动效率也是道路载荷的函数。在这个讨论中，道路载荷被定义为来源于除了传动系转矩之外的所有因素的净车辆牵引力：由于道路坡度产生的重力的影响、空气动力以及车轮在路面上的滚动阻力。这些因素又受路面条件、车辆和拖车空气动力以及车辆质量的几何分布的影响。作为一示例，在从动质量方面几乎不增加时，拉着一个大的空拖车的车辆在更高车速时会由于增大的空气动力学阻力而相对更快地减速。

发动机制动效率还是机动车辆中使用的DFSO的具体变量的函数。发动机制动效率在发动机的进气门和排气门继续打开和关闭时较大，其中在未加燃料汽缸的每个循环，有效地将空气泵送通过汽缸。相比之下，一些DFSO策略保持未加燃料汽缸的进气门和排气门二者均关闭，以致被捕集在汽缸中的空气在接近绝热的情况下经历重复的膨胀和收缩。这导致未加燃料汽缸没有做泵送功，并且因此，具有较小的发动机制动。

发动机制动效率还是机动车辆的从动轮的外侧直径的函数（即轮胎直径）。在其他的条件相同时，较大车轮对于给定速度将比较小车轮将发动机驱动成较小的RPM（每分钟转速）。较小的RPM提供减小的传动系扭矩以及降低的发动机制动效率。自然地，发动机制动效率也是变速器齿轮比和车辆速度的函数。发动机制动效率随着变速器档位增加而降低，并且在任何给定的档位下，随着车辆速度增加而增加。

不试图局限于任何具体理论，将注意到在一个模型中，车辆加速度a如下得出

a=(F_T–F_RL)/m

其中F_T为牵引力，F_RL为道路载荷，m为从动质量。进一步，

F_T=(T_e×R_gear×R_FDR–T_spin)/r_wheel,和

F_RL=F_aero+F_rolling+mg sinα,

其中α为道路坡度（上坡为正），T_e为发动机转矩，R_gear为齿轮比，R_FDR为主减速器比，T_spin为传动系中的转矩损失，r_wheel为车轮半径。

上面的配置和分析使得启动机动车辆中的DFSO的多种方法成为可能。相应的，一些这样的方法通过示例的方式在此被描述，继续参考以上所述的配置。然而，将理解的是，也可以通过其他配置来使能在此描述的方法和在本公开范围内的其他全部内容。当然，每种方法的执行会改变随后执行的入口条件，并且因此涉及复杂的决策逻辑。这种逻辑在此公开已经被全部考虑到。

图3阐述了在一实施例中启动机动车辆中的DFSO的示例性方法74。在方法74的76，确定发动机制动效率。在一些实施例中，发动机制动效率是基于在机动车辆中的一个或更多个传感器的状态被确定的。例如，可以借助于测斜器和/或联接到机动车辆悬架的重量传感器来确定道路载荷。防抱死制动系统传感器也可以被用于指示减小的道路载荷的情况。例如可以基于GPS接收机和车轮转速传感器的组合输出来计算外侧车轮直径。替代性地，在合适情况下可以基于转矩和测量的车辆加速度来计算车胎直径的变化。此外，牵引钩传感器或者其他的牵引部件可以提供对机动车辆的从动质量的指示。例如，当从刹车灯电路汲取额外的电流时，ECS会推断出拖车被牵引并且车辆的从动质量将更大。机动车辆中的ECS可以被相应地配置为，基于一个或更多个机动车辆传感器的状态来区分发动机制动效率正常情况和发动机制动效率降低情况。

在其他实施例中，可以基于驾驶员的输入来确定发动机制动效率，该输入例如来自位于机动车辆仪表板上的一个或更多个控制件的输入。驾驶员的输入可以提供例如对整体从动质量（即车辆系统质量）和从动轮直径的估计。在又一些实施例中，随着车辆正在被驱动，可以获知影响发动机制动效率的因素。例如可以基于车辆响应已知量的机动或制动力在水平表面上的实际加速度或减速度来获知从动质量。

在这些和其他实施例中，确定发动机制动效率可以包括区分发动机制动效率正常情况和发动机制动效率降低情况。因此，在78，确定发动机制动效率是否降低。在一实施例中，机动车辆在发动机制动效率降低情况下比在发动机制动效率正常情况下可以驱动更大的质量。机动车辆的更大质量可以是由于机动车辆的有效载荷和/或机动车辆所牵引的拖车的额外质量。在另一实施例中，机动车辆的道路载荷在发动机制动效率降低情况下比发动机制动效率正常情况下更低。例如，机动车辆下方的道路坡度在发动机制动效率降低情况比发动机制动效率正常情况要更陡。

在另一些实施例中，对发动机制动效率正常与降低的确定会受到在当前情况下机动车辆中使用的DFSO模式的影响。因此，发动机制动效率正常情况包括在DFSO期间空气被泵送通过发动机的一个或更多个未加燃料的汽缸的情况。发动机制动效率降低情况可以包括在DFSO期间空气未被泵送通过发动机的所述一个或更多个未加燃料的汽缸的情况，但是此时例如可变凸轮正时被用于保持所述未加燃料的汽缸的进气门和排气门关闭。还可以想到，在发动机被配置为启动两种模式时，只在发动机制动效率被降低时，空气可以被泵送通过所述未加燃料的汽缸。

在另一些实施例中，车辆的从动轮的外侧直径在发动机制动效率降低情况下比在发动机制动效率正常情况下更小。例如，发动机制动效率正常情况可以是出厂尺寸的轮胎被安装到车辆的从动轮上时的情况；发动机制动效率降低情况可以是较大（比如越野的）轮胎被安装到从动轮上的情况。

如果发动机制动效率没有降低，则方法前进到80，在此DFSO在变速器较高档位（例如六档变速器的第五档位）以下被禁用。然而，如果发动机制动效率被降低，则方法前进到82，在此DFSO在自动变速器的较低档位（例如六档变速器的第四档位）以下被禁用。在一些实施例中，DFSO可以相对于变速器档位或车辆速度在基于当前方法不被禁用的任意档位中被使能。然而，当然，其他因素也可以影响DFSO最终在给定一组情况下是否被使能。

相应的，方法74可以提供，在一示例中，在机动车辆的从动质量正常情况下（比如，减小的从动质量、没有牵引和/或具有轻的有效载荷），DFSO在变速器较高档位以下被禁用。在从动质量增大情况下（比如，牵引和/或重的有效载荷），DFSO在变速器的较低档位以下被禁用。以此方式，DFSO在发动机制动效率降低时可以被更加强势地应用。在这样的情况下，DFSO导致的减速将被减小。在一些实施例中，在发动机制动效率正常和降低之间的区分以及DFSO时序的最终变化会被自动启动，即，不需特定驾驶员输入。

在84，如果在当前情况下被允许，则DFSO被启动成受制于检测到的驾驶员减速意图。在一些实施例中，这种意图可以由制动踏板的下压和/或加速器的释放而发出信号。在一实施例中，启动DFSO可以包括在将禁用DFSO的变速器档位以上运行时关闭变矩器旁路离合器。换句话说，如果DFSO将在第四档位以下被禁用，则旁路离合器在第四档位和第四档位以上关闭。关闭变矩器旁路离合器会使得发动机制动比在离合器打开时更有效地运行。

在一些实施例中，进入DFSO会被推迟直到能够确定车辆在所有汽缸均正常运行时是否将呈现适当的减速行为。如果车辆速度传感器表明在释放加速器或踩下制动器之后车辆减速适当的量，则不命令进入DFSO。在更具体实施例中，推迟的时间段可以是基于使用的变速器档位。如果在相对低的档位使能DFSO，由于例如发动机制动效率降低，则推迟的时间段可以比在正常发动机制动效率时在相对高档位使能DFSO时更短。这个特征更好地适应了车辆操作者例如在陡峭下坡上或者在牵引显著质量时更快速地发动机制动的期望。同样地，退出DFSO可以被推迟直到能够确定车辆在释放制动踏板后将不会自然地获得适当的加速度或者滑行速度。在一些实施例中，这个推迟的时间段在发动机制动效率降低情况下比在发动机制动效率正常情况下更短。

在方法74，重点在于在变速器的选定齿轮比使能和禁用DFSO。在一些情况下，变速器档位可以用于替代车辆速度。因此。在变速器档的较高和较低档位以下禁用DFSO可以包括在机动车辆的一定速度范围以下禁用DFSO。该速度范围可以包括在发动机制动效率降低情况期间具有比在发动机制动效率正常情况期间更小的速度。在一种非限制性示例中，DFSO在正常发动机制动效率期间在25英里每小时以下被禁用，而在降低的发动机制动效率期间在12英里每小时以下被禁用。此外，可以理解，可以基于除了车辆速度及其替代物之外的机动车辆的其他运行参数来使能或禁用DFSO。DFSO可以在任何速度被禁用，比如，当变速器温度传感器表明过热情况时。

现在将根据上面呈现的实施例在此描述机动车辆的示例性操作。在一场景中，带有4.0L发动机和六档自动变速器的皮卡车在大体水平坡度的公路上行驶。卡车具有空载的有效载荷区域并且没有东西系到牵引钩上。由于交通拥堵，驾驶员将其脚抬离加速器踏板，但是车辆在所有汽缸均运行时几乎不经历减速。车辆中的ECS检测到变速器在第五档位，在此DFSO将被使能。因此，暂停向发动机的一个或更多个汽缸的燃料喷射，以影响滑行减速。由于交通进一步拥堵，变速器换到第四档位，并且恢复向先前未加燃料的汽缸的燃料供给，以便在发动机制动效率正常情况下避免过度减速。在替代性场景中，在道路坡度向下倾斜（比如2%或者更大），或者接合牵引钩，或者车辆支柱上的重量传感器表明有效载荷区域内存在质量时，则由于发动机制动效率降低，汽缸可以甚至在第四档位时仍保持不加燃料。

在另一场景中，皮卡车的驾驶员将出厂安装的32英寸轮胎换成40英寸轮胎，以用于越野。车辆开始行驶，ECS就基于GPS和车轮转速传感器的组合输出立刻检测到了轮胎直径的变化。替代性地，可以作为操作者输入来接收或者基于在适当情况下的转矩和测量的车辆加速度来计算轮胎直径的变化。轮胎尺寸的变化将车辆置于发动机制动效率降低情况下，这是因为针对变速器的每个齿轮比，传动系转矩都将更小。相应的，现在可以在第四档位使能DFSO，即使在最小的从动质量和水平道路坡度时仍如是，即使在32英寸轮胎时在第四档位或第四档位以下会被禁用。以此方式，DFSO时序会随着道路坡度、从动质量、牵引活动以及轮胎直径而改变以便基于任何或者所有这些因素来补偿发动机制动效率的改变。

本公开的多方面通过示例参考上面阐明的实施例被阐述。在一个或更多个实施例中大致相同的部件、流程步骤和其他元素被认为是等同的，并以最少重复的方式被描述。然而，注意到，被认为等同的元素也会在某种程度上不同。将进一步注意到，在本公开中包括的图是示意性的并且通常不是按比例绘制的。相反，图中示出的多种绘图比例、纵横比和部件数量可以是故意扭曲的以使得某些特征或者关系更容易看到。

在这里图释和/或描述的方法中，一些指示的流程步骤可以被省略而不背离本公开的范围。同样地，指示的流程步骤顺序为了达到预期的结果不总是被需要的，而是为了便于图释和描述的目的被提供。根据使用的具体策略，阐述的动作、功能或者操作中的一个或更多个可以被重复执行。

将理解，在上文描述的文章、系统和方法是本公开的实施例，即也可以考虑到大量变体和外延的非限制性示例。本公开还包括上文的文章、系统和方法的所有的创新和非显而易见的组合和子组合以及其所有等价物。

Claims (10)

1.用于启动带有发动机和变速器的机动车辆中的减速燃料切断(DFSO)的方法，该方法包括：

在发动机制动效率高于阈值的第一情况期间，在所述变速器的较高档位以下禁用所述减速燃料切断；并

在发动机制动效率低于所述阈值的第二情况期间，在所述变速器的较低档位以下禁用所述减速燃料切断。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述机动车辆在所述第二情况期间比在所述第一情况期间驱动更大的质量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中被驱动的所述更大的质量是由于所述机动车辆的有效载荷以及所述机动车辆所牵引的拖车中的一个或多个的额外质量。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括获知在所述机动车辆运行期间由所述机动车辆驱动的质量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆的从动轮的外侧直径在所述第二情况期间比在所述第一情况期间更大。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括区分所述第一情况与所述第二情况。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述区分包括基于所述机动车辆中的传感器的状态来区分。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述传感器是测倾器、联接在所述机动车辆的悬架内的重量传感器、发动机转速传感器和车轮转速传感器中的一个或多个。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述区分包括基于驾驶员输入来区分。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述机动车辆上的道路载荷在所述第二情况期间比在所述第一情况期间更低。