CN104343972A - 用于高地势改变下车辆的节气门全开保护器 - Google Patents

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Abstract

一种用于改善混合动力车辆在更高地势处的性能的系统。所述系统包括多个车轮、发动机、高度传感器、变速器、用于存储目标发动机速度的存储器和处理器。发动机基于由节气门全开(WOT)保护器限制的齿轮比，通过变速器向多个车轮提供转矩。高度传感器确定车辆的地势。在某一阈值地势之上，处理器改变WOT保护器以改善更低档速下的性能，诸如静态启动性能。

Description

用于高地势改变下车辆的节气门全开保护器
技术领域
本申请涉及为在高地势行驶的车辆改善无级变速器(CVT)的可驾驶性。
背景技术
CVT通常能够实现针对该CVT的最大值和最小值之间的无限数量的齿轮比。然而，在低齿轮比和高发动机速度的情况下，过大的转矩会损坏变速器。节气门全开(WOT)保护器或其他类似的保护器通过限制预定发动机速度下的齿轮比来防止对变速器的损坏。通常在基线标高预定或调谐WOT保护器。
在更高地势处，稀薄的空气影响空气燃料比，而这最终会影响车辆的可驾驶性和性能。由于空气稀薄，在更高地势处产生的转矩比在基线标高处要小。然而，WOT保护器仍然保持相同。换句话说，由于产生较少的转矩WOT保护器会提供比在更高地势处所需更大的性能降低。
因此，需要一种通过基于高度调整WOT保护器来改善更高地势处的可驾驶性的CVT车辆。
发明内容
本申请涉及改善混合动力车辆的性能。在一个实现中，一种用于控制车辆变速器的系统，包括：能够变换齿轮比的变速器；连接至所述变速器并具有发动机速度和发动机功率的发动机；用于检测所述车辆的高度的高度传感器；用于存储齿轮比限制和预定高度的存储器，所述齿轮比限制基于所述发动机速度和所述发动机功率；以及被配置为接收所述高度并且在所述高度超过预定高度时基于所述高度调整所述齿轮比限制的处理器。
在另一个实现中，一种用于控制车辆变速器的系统，包括：能够变换齿轮比的变速器；连接至所述变速器并具有发动机速度、发动机功率和空气燃料比的发动机；用于检测所述空气燃料比的传感器；用于存储齿轮比限制和空气燃料比阈值的存储器，所述齿轮比限制基于所述发动机速度和所述发动机功率；以及被配置为接收所述空气燃料比并且在所述空气燃料比达到所述空气燃料比阈值时基于所述空气燃料比调整所述齿轮比限制的处理器。
在又一个实现中，本申请提供了一种用于控制车辆变速器的方法，包括：提供用于存储齿轮比限制的存储器，所述齿轮比限制基于所述车辆发动机的发动机速度和发动机功率；从所述车辆的传感器接收传感器值；将所述传感器值与在所述存储器中存储的传感器值阈值相比较；以及基于所述传感器值调整齿轮比限制。
附图说明
本申请的特征、妨碍和优点将从如下结合附图的详细描述中变得更为显见，在附图中：
图1是根据本申请一个实现的包括发动机和变速器的混合动力车辆的图示；
图2A是根据本申请一个实现的关于齿轮比相对于发动机RPM的图表；
图2B是根据本申请一个实现的关于车辆速度相对于发动机RPM的图表；
图2C是根据本申请一个实现的关于时间相对于发动机RPM的图表；
图3A-3C是根据本申请一个实现的在两个地势处齿轮比相对于发动机RPM的图表；
图4是根据本申请一个实现例示了基于车辆传感器读数来调整车辆的WOT保护器的方法的流程图；
图5A是根据本申请一个实现的默认WOT保护器的图表；以及
图5B是根据本申请一个实现的经调整WOT保护器的图表。
具体实施方式
现将参考附图描述实现本申请各特征的实现方式的装置、系统和方法。这些附图和关联描述被提供以例示本申请的某些实现，但非限制本申请的范围。贯穿各附图，附图标记被重新使用以指示所参考元件之间的对应性。
图1A呈现了车辆100的框图。车辆100包括发动机110、变速器120、车轮130、ECU140、存储器142和传感器145。发动机110可以是内燃机(ICE)。ICE可以燃烧燃料，诸如汽油、乙醇、柴油、生物燃料或是适于燃烧的其他类型的燃料。在其他实现中，发动机110可以是电动马达。
变速器120可以是诸如自动变速器(AT)的有级变速器，或者可以是CVT。变速器120为车轮130提供动力以使车辆100运动。ECU140可以是被配置用于命令变速器120换挡的处理器。存储器142被配置为存储WOT保护器值或其他类似的齿轮比限制。
传感器145可以包括一个或多个传感器。传感器145可以是能够确定车辆100的高度或地势的高度传感器。作为高度传感器的替换或附加，传感器145可以是检测发动机110的空气燃料比的氧气(O2)传感器。在其他实现中，传感器145可以是直接或间接确定降低的车辆性能的任何合适的传感器。
图1B呈现了混合动力车辆150的框图。混合动力车辆150包括发动机110、马达115、变速器120、ECU140、传感器145和车轮130。马达115可以是在混合动力系统中结合发动机110一起工作的马达发电机或其他电动马达。作为替换，马达115可以是协同操作以输出转矩和/或用作发电机的两个马达。由于是混合动力系统，因此变速器120可以是CVT而非AT。其他类似命名的部件可以按照与车辆100的部件相类似的操作。
由于CVT通常具有针对该CVT的最小值和最大值之间的无限范围的齿轮比，因此CVT会利用可能会在某些发动机速度下损坏或劣化该CVT的齿轮比。例如，低齿轮比会比高齿轮比提供更多的转矩。在高发动机速度下，低齿轮比会提供可能会损坏或劣化该CVT的过大转矩。WOT保护器通过基于发动机速度限制最小齿轮比来防止这一损坏或劣化。
图2A呈现了齿轮比相对于发动机每分钟转速(RPM)的图表210。第一齿轮比由第一齿轮曲线210表示。当前曲线220表示当前WOT保护器限制。如图2A所示，当前曲线220随着发动机RPM的增加而锥出，这指示最小齿轮比的提升以及CVT开始朝向第二齿轮比变换。
当前曲线220表示在某些情况下会过于受限的防护措施。例如，在较高地势，相同的齿轮比和发动机速度无法产生相同的功率或转矩。较高地势处稀薄的空气影响空气燃料比，导致发动机内更少的燃烧和降低的性能。稀薄的空气与相同量的燃料混合，创建了富燃料的混合物。过多的燃料会导致发动机丢失功率并更剧烈地运行。因此，在较高地势处，当前曲线220提供了高于所需的保护。换句话说，在较高地势处由于发动机无法像在较低地势处那样工作而能够安全地降低最小齿轮比。此外，驾驶员也会注意到在较高地势处性能的降低。具体地，静态启动性能会由于在较低档速下可用的转矩较小而降低。
修改曲线230表示修改的WOT保护器限制。在更高地势处，修改曲线230允许更高的转矩和/或性能而不会损害CVT。如图2A所示，修改曲线230在更高的发动机速率下锥出。修改曲线230比在当前曲线220中更后地开始朝向第二齿轮变换。
图2B呈现了车辆速度相对于发动机RPM的图表240。类似于图2A，第一齿轮曲线250表示第一齿轮比。当前曲线260指示当前WOT保护器限制，而修改曲线270则指示在更高地势处经修改的WOT保护器限制。类似于修改曲线230，修改曲线270允许针对给定车辆速度的更高的发动机速度。
图2C表示发动机RPM随时间的图表280。当前曲线285指示当前WOT保护器限制，而修改曲线290则指示在更高地势处经修改的WOT保护器限制。随着发动机RPM随时间提升，当前曲线285降低发动机RPM提升的速度。而对于修改曲线290，这一速度降低得以减轻，从而允许比通常更高的发动机RPM。修改曲线290还允许更高的发动机RPM保持比通常更长的时间。
图3A-3C例示了示出低地势曲线310和高地势曲线320的图表300、301和302。图3B仅示出了低地势曲线310，而图3C则仅示出了高地势曲线320。图3A示出了低地势曲线310和高地势曲线320两者。低地势曲线310可以表示使用活动WOT保护器的常规操作，其通常在所有地势下使用。高地势曲线320则表示根据本发明一个实现使用经调整的WOT保护器的操作。
低地势曲线310在例如第一齿轮的3.4的当前齿轮比开始。随着发动机RPM的增大，CVT将开始变速至例如第二齿轮的3.0的齿轮比。在0英尺的地势处，可以产生约200马力(HP)。在大约10,000英尺的地势处，则例如归因于稀薄空气而仅可以产生约180马力(HP)。由于产生的HP较少，因此变速器可以在不会损坏变速器的情况下在更低的齿轮处保持更长的时间段。例如，诸如第一或第二齿轮的低速档可以被保持更长的时间段。如高地势曲线320所示，至第二齿轮的变速在相比于低地势曲线310更高的发动机RPM处出现。经调整的WOT保护器允许变速器在更高地势处在较低档速处保持更长时间。例如，在执行静态启动时，经调整的WOT保护器允许变速器在第一齿轮下保持更长时间，从而由于在更低档速处产生的更大转矩而改善加速度。
图4示出了根据本发明一个实现例示了基于车辆传感器读数来调整车辆的WOT保护器的方法的流程图400。在410，接收传感器读数。对于车辆100，ECU140接收来自传感器145的传感器读数。传感器读数可以对应于车辆100的高度。作为替换，传感器读数可以对应于发动机110的空气燃料比。在其他实现中，可以利用其他性能度量作为传感器读数。
在420，将传感器读数与传感器值阈值相比较。该阈值可以对应于在其之上发动机110会遭受显著性能下降的预定高度或地势，由此在达到阈值时的发动机性能或功率比没达到阈值时的发动机性能或功率要低。例如，在10,000英尺处，发动机110会遭受约20％的显著性能降低。在其他实现中，高度可以对应于其他的性能降低百分比。可以存在一个以上的阈值，使得性能降低百分比的等级或范围对应于各种高度阈值。
作为替换，阈值可以基于性能降低对应于空气燃料比。例如，阈值可以对应于在其之下发动机性能降低的空气燃料比的值。阈值可以对应于例如10,000英尺处所期望的富燃料混合物。在又一些实现中，阈值可以对应于其他度量。例如，阈值可以按每5,000英尺的增量设置，或者任何其他合适的测量值。在再一些实现中，阈值可以是动态的，例如通过对在前驾驶历史的学习或试探而确定的。
在430，当达到阈值时，基于传感器读数调整齿轮比限制。例如，传感器读数可以是达到该10,000阈值的10,101英尺。可以考虑10,000英尺的地势来对WOT保护器进行调整。图5A和5B示出了根据本申请一个实现的针对10,000英尺的示例性WOT保护器调整。
在图5A中，图表500例示了可被存储在存储器142中的默认WOT保护器的一部分。虽然在5A中将WOT保护器定义为表格，但是在其他实现中，该WOT保护器可被存储为原始数据、映射表、试探推断或任何其他算法。图5A中的WOT保护器基于当前发动机RPM和HP。例如，在5,000RPM和200HP下，WOT保护器可将齿轮比限制为3.4。
图5B示出了基于图5A的默认WOT保护器的经调整WOT保护器的一部分的图表550。由于性能降低，HP的值会被调整，这进一步要求对齿轮比限制的调整。例如，在5,000RPM和从200HP减小到现在的180HP下，经调整的WOT保护器将齿轮比限制为3.5而非3.4。然而，并不会调整所有值。2,500RPM下的齿轮比仍为3.5。
调整可以是存储在存储器142中的单独表格。存储器142可以存储与多个阈值相对应的多个经调整的表格。作为替换，调整也可被动态计算。例如，可以基于诸如地势或空气燃料比的当前传感器读数来持续调整WOT保护器限制。在这类实现中，阈值也可以是动态的，或是完全不被使用。
本领域普通技术人员还将认识到，结合在此公开示例描述的各说明性逻辑块、模块和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件或两者的结合。此外，本申请还能够具体化为使得处理器或计算机执行或运行特定功能的机器可读介质。
为了清楚说明硬件和软件的这一可互换性，已在上文一般性地按照其功能性描述各说明性部件、块、模块、电路和步骤。这些功能性是由硬件还是由软件实现取决于具体应用以及系统整体面临的设计约束。技术人员可以按照变化的方式针对每种具体应用实现描述的功能性，但是这些实现决定不应被解释为导致对所公开装置和方法的范围的背离。
结合在此公开示例描述的各说明性逻辑块、单元、模块和电路可以使用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件、或设计用于执行在此描述的功能的其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是作为替换，该处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合，多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核，或是任何其他的这类配置。
结合在此公开示例描述的方法或算法的步骤可以直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或两者的组合所具体化。所述方法或算法的步骤可以按照与示例中提供的不同的次序来执行。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM或本领域内已知的任何其他形式的存储介质内。示例性的存储介质耦接至处理器，使得处理器能够对其进行信息的读取和写入。作为替换，该存储介质可以集成至处理器。处理器和存储介质可以驻留在专用集成电路(ASIC)内。ASIC则可驻留在无线调制解调器内。作为替换，处理器和存储介质可以作为离散部件驻留在无线调制解调器内。
提供了所公开示例的在前描述以使得任何本领域普通技术人员能够做出或使用公开的方法和装置。这些示例的各种修改对于本领域技术人员而言将会是显见的，并且本文描述的原则可被应用于其他示例而不背离所公开方法和装置的精神或范围。描述的实现被认为在所有方面都仅作为例示而非对本申请范围的限制，因此，本申请的范围由所附权利要求而非在前描述所指示。位于权利要求等效方案的意义和范围内的所有改变都被涵盖在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆变速器的系统，包括：
能够变换齿轮比的变速器；
连接至所述变速器并具有发动机速度和发动机功率的发动机；
用于检测所述车辆的高度的高度传感器；
用于存储齿轮比限制和与高于其发动机的发动机性能会降低的高度相对应的预定高度的存储器，所述齿轮比限制基于所述发动机速度和所述发动机功率；以及
被配置为接收所述高度并且在所述高度超过预定高度时基于所述高度调整所述齿轮比限制的处理器。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器通过减小所述齿轮比限制来调整所述齿轮比限制，使得所述变速器能够保持低速档更长的时间段。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述存储器在具有齿轮比限制值、发动机速度值和发动机功率值的表格中存储所述齿轮比限制。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述处理器通过调整所述齿轮比限制值和所述发动机功率值来调整所述齿轮比限制。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述存储器持续调整所述齿轮比限制。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述存储器动态计算所述预定高度。
7.一种用于控制车辆变速器的系统，包括：
能够变换齿轮比的变速器；
连接至所述变速器并具有发动机速度、发动机功率和空气燃料比的发动机；
用于检测所述空气燃料比的传感器；
用于存储齿轮比限制和与低于其发动机的发动机性能会降低的空气燃料比值相对应的空气燃料比阈值的存储器，所述齿轮比限制基于所述发动机速度和所述发动机功率；以及
被配置为接收所述空气燃料比并且在所述空气燃料比达到所述空气燃料比阈值时基于所述空气燃料比调整所述齿轮比限制的处理器。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述处理器通过减小所述齿轮比限制来调整所述齿轮比限制，使得所述变速器能够保持低速档更长的时间段。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述存储器在具有齿轮比限制值、发动机速度值和发动机功率值的表格中存储所述齿轮比限制。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述处理器通过调整所述齿轮比限制值和所述发动机功率值来调整所述齿轮比限制。
11.如权利要求7所述的系统，其中所述存储器持续调整所述齿轮比限制。
12.如权利要求7所述的系统，其中所述存储器动态计算所述空气燃料比阈值。
13.一种用于控制车辆变速器的方法，包括：
提供用于存储齿轮比限制的存储器，所述齿轮比限制用于基于所述车辆发动机的发动机速度和发动机功率，限制所述车辆的变速器；
从所述车辆的传感器接收传感器值；
将所述传感器值与在所述存储器中存储的传感器值阈值相比较，所述传感器值阈值对应于所述发动机的发动机性能的降低；以及
在达到所述传感器值阈值时基于所述传感器值调整齿轮比限制。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述传感器是高度传感器并且所述传感器值是所述车辆的高度。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述传感器是空气燃料比传感器并且所述传感器值是所述发动机的空气燃料比。
16.如权利要求13所述的方法，其中调整所述齿轮比限制进一步包括降低所述齿轮比限制，使得能够保持低速档更长的时间段。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述存储器在齿轮比限制值、发动机速度值和发动机功率值的表格中存储所述齿轮比限制，并且调整所述齿轮比限制进一步包括调整所述表格中的所述齿轮比限制值和所述发动机功率值。
18.如权利要求13所述的方法，其中调整所述齿轮比限制进一步包括持续调整所述齿轮比限制。
19.如权利要求13所述的方法，其中调整所述齿轮比限制进一步包括基于驾驶历史调整所述齿轮比限制。
20.如权利要求13所述的方法，进一步包括动态计算所述传感器值阈值。
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