CN108622098B - 发动机和变速器的综合控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机和变速器的综合控制方法，其能够根据发动机和变速器之间的控制相关性来综合控制发动机和变速器。所述方法在具有发动机控制区和变速器控制区的综合控制映射中确定反映车辆行驶状态和驾驶员的加速意图的目标发动机工作点。所述方法基于目标发动机工作点来计算目标变速比，因此与发动机扭矩映射和换挡模式映射单独设置的常规控制方法相比，该方法能够显著地节约设置映射所需的工时，并且提高了燃料效率。

Description

发动机和变速器的综合控制方法
技术领域
本发明涉及发动机和变速器的综合控制方法。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息并且不构成现有技术。
通常，通过设置发动机扭矩映射来控制发动机，并且通过设置换挡模式映射来控制变速器。
因此，发动机扭矩映射和换挡模式映射被单独开发，同样地，发动机和变速器也被单独控制。
发动机和变速器根据车辆状态和驾驶员意图而被单独控制。因此，相关技术的问题在于，难以有效控制发动机和变速器。
也就是说，由于分别控制发动机扭矩映射和换挡模式映射而不考虑发动机和变速器的操作情况，所以这两种映射应当单独设置，以匹配车辆的实际加速/减速/行驶策略。
因此，考虑到车辆在整个操作区域的车辆状态，难以有效地控制燃料效率。此外，还可能会发生意外的不稳定控制，例如加速不足/过加速。
而且，令人不满意的方面在于，需要大量的工时来设置影响性能(车辆的燃料效率等)的模式映射。
以上仅意在帮助理解本发明的背景，并不旨在本发明落入本领域技术人员公知的相关技术的范围内。
发明内容
本发明解决了发生在相关技术中的上述问题，并提出了一种发动机和变速器的综合控制方法，该方法能够根据发动机和变速器之间的控制相关性来综合控制发动机和变速器。
根据一个方面，该种发动机和变速器的综合控制方法包括：所需功率计算步骤、发动机工作点计算步骤、变速比计算步骤和综合控制步骤；所述所需功率计算步骤通过控制单元，基于反映车辆行驶状态的因素来计算车辆所需功率；所述发动机工作点计算步骤通过控制单元，计算输出与驾驶员的加速意图相对应的所需功率必需的目标发动机扭矩和目标发动机RPM(revolution per minute，每分钟转数)；所述变速比计算步骤通过控制单元，根据目标发动机RPM和车辆速度之间的关系来计算目标变速比；所述综合控制步骤通过控制单元控制发动机和变速器，使得当前发动机扭矩、当前发动机RPM、以及当前变速比接近目标发动机扭矩、目标发动机RPM，以及目标变速比。
在所述所需功率计算步骤中，反映车辆行驶状态的因素可以包括车辆速度、坡度，以及加速踏板位置传感器(accelerator position sensor，APS)的开度。
在所述发动机工作点计算步骤中，可以通过在根据驾驶员的加速意图确定的等效功率曲线上获得可以输出所需功率的发动机扭矩的最小值和最大值来确定允许的发动机扭矩范围，并且可以根据驾驶员的加速度水平、在允许的发动机扭矩范围内确定目标发动机扭矩。
在所述变速比计算步骤中，发动机扭矩映射配置为建立发动机RPM和发动机扭矩之间的关系，换挡模式映射配置为建立驱动轴带轮的RPM和从动轴带轮的RPM之间的关系。具体地，驱动轴带轮的RPM可以定义为发动机扭矩映射和换挡模式映射的发动机RPM的近似值，从动轴带轮的RPM可以定义为车辆速度的近似值，使得目标变速比可以根据驱动轴带轮的RPM和从动轴带轮的RPM之间的关系而确定。
在所述变速比计算步骤中，可以通过在根据驾驶员的加速意图确定的等效功率曲线上获得可以输出所需功率的发动机RPM的最小值和最大值来确定允许的变速比范围。
根据本文提供的描述，其他适用范围将变得显而易见。应理解的是，说明书和具体实施例仅旨在用于说明的目的，并非旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了可以更好地理解本发明，将参照附图、通过示例来描述本发明的各种形式，在附图中：
图1为示出了发动机和变速器的综合控制方法的控制流程图；
图2为示出了确定目标发动机工作点和目标变速比的方法的示意图；以及
图3为示出了根据本发明的依据APS开度的变化来确定目标发动机工作点和目标变速比的操作的示意图。
这里描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
如下描述本质上仅为示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应理解的是，在附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
根据本发明的发动机和变速器的综合控制方法可以应用到通过发动机的驱动力来驱动、并配备有扭矩转换器和连续可变变速器的车辆上。在以下前提下设置该方法：在用于控制发动机的输出值之间、在用于控制变速器的输出值之间、在用于控制发动机和变速器的输出值之间，以及在反映车辆的行驶状态的输出值之间存在控制相关性。
将详细描述控制相关性因素。首先，在扭矩转换器的减震离合器接合的状态下，发动机RPM(Ne)、扭矩转换器的涡轮RPM(Nt)，以及驱动轴带轮RPM(Np)定义为具有以下近似值：
Ne≈Nt≈Np
基于这些控制相关性因素，发动机控制区(发动机扭矩映射)和变速控制区(换挡模式映射)可以一起表示在综合控制映射中，如图2所示。
在此，发动机RPM(Ne)和驱动轴带轮RPM(Np)可以设置在Y轴上。发动机控制区可以表示在Y轴的左侧，而变速器控制区可以表示在Y轴的右侧。
此外，发动机扭矩(Te)和涡轮扭矩(Tt)定义为具有以下近似值：
Te≈Tt
在此，发动机扭矩(Te)和涡轮扭矩(Tt)可以设置在综合控制映射的X轴上。因此，发动机控制区可以根据发动机扭矩(Te)和发动机RPM(Ne)之间的关系而表示在综合控制映射上。
此外，车辆速度(VSP)、输出轴RPM(No)、以及从动轴带轮RPM(Ns)定义为具有以下近似值：
VSP≈No≈Ns
换句话说，车辆速度(VSP)、输出轴RPM(No)、以及从动轴带轮RPM(Ns)可以设置在综合控制映射的X轴上。因此，变速器控制区可以根据车辆速度(VSP)和从动轴带轮RPM(Ns)之间的关系而表示在综合控制映射上。
根据本发明的发动机和变速器基于控制相关性因素的综合控制方法可以包括：所需功率计算步骤、发动机工作点计算步骤、变速比计算步骤，以及综合控制步骤。
下面将参考图1和图2详细描述这些步骤。在所需功率计算步骤，控制单元1可以基于反映车辆行驶状态的因素来计算车辆的所需功率。
就这一点而言，反映车辆行驶状态的因素可以包括车辆速度、坡度和APS开度。具体地，可以通过基于APS开度确定驾驶员的加速意图来计算所需功率。可以通过考虑当前车辆速度和坡度来校准车辆所需功率，然后进行计算。
也就是说，可以通过将发动机RPM(Ne)乘以发动机扭矩(Te)来计算车辆的所需功率。可以在根据APS开度水平确定的等效功率曲线上确定所需功率。
功率(P)＝Ne×Te
然后，在发动机工作点计算步骤，控制单元1可以通过计算输出所需功率(其与驾驶员的加速意图相对应)所需要的目标发动机扭矩和目标发动机RPM来确定发动机工作点。
也就是说，如果驾驶员的加速意图相对较强，则理解为专注于加速驾驶，而不是节约燃料驾驶。例如，假设所需功率不变，发动机工作点在输出所需功率的等效功率曲线上、在发动机RPM(Ne)减小而发动机扭矩(Te)增大的方向上移动。
相反，如果驾驶员的加速意图相对较弱，则驾驶专注于节约燃料驾驶。相似地，发动机工作点在输出所需功率的等效功率曲线上、在发动机RPM(Ne)增大而发动机扭矩(Te)减小的方向上移动。
在此，即使驾驶员的加速意图相对较强时的所需功率与驾驶员的加速意图相对较弱时的所需功率相同，目标发动机扭矩和目标发动机RPM也会根据APS开度的变化率(驾驶员的加速意图)而变化。目标发动机工作点也因此而改变。
然而，由于在加速驾驶或节约燃料驾驶等任何驾驶情况下考虑燃料效率是优选的，所以发动机工作点的位置可以确定为与相关的等效功率曲线和等效燃料效率曲线交叉的点相匹配或类似。
此外，在变速比计算步骤，控制单元1可以根据目标发动机RPM和车辆速度(VSP)之间的关系来计算目标变速比(IP)。
例如，在通过计算目标发动机扭矩和目标发动机RPM来确定目标发动机控制点(如在控制相关性的部分中所述)之后，用近似于目标发动机RPM的值来确定驱动轴带轮RPM(Np)，并且用近似于当前车辆速度(VSP)的值来确定从动轴带轮RPM(Ns)。
因此，根据驱动轴带轮RPM(Np)和从动轴带轮RPM(Ns)之间的关系，目标变速比(IP)可以确定如下：
目标变速比(IP：带轮变速比)＝Np÷Ns
然后，在综合控制步骤，控制单元1可以控制发动机和变速器，使得当前发动机扭矩(Te)、当前发动机RPM(Ne)、以及当前变速比接近目标发动机扭矩、目标发动机RPM，以及目标变速比(IP)。从而可以控制车辆的驾驶。
本发明的这种配置基于车辆的行驶状态和驾驶员的加速意图而在综合控制映射(即，包括发动机控制区和变速器控制区的映射)中确定目标发动机工作点，并且基于目标发动机工作点计算目标变速比(IP)，因此与发动机扭矩映射和换挡模式映射单独设置的常规控制方法相比，能够显著地节约设置映射所需的工时，并且与常规的控制方法相比，提高了燃料效率。
此外，本发明根据驾驶员的加速意图为实施目标所需功率的控制方法指定策略，因此能够以各种驾驶模式来控制车辆，从而向驾驶员提供有效的驾驶质量。
同时，如图2所示，在本发明的发动机工作点计算步骤，可以通过在根据驾驶员的加速意图确定的等效功率曲线上获得可以输出所需功率的发动机扭矩(Te)的最小值和最大值来确定允许的发动机扭矩范围，并且可以根据驾驶员的加速度水平、在允许的发动机扭矩范围内确定目标发动机扭矩。
也就是说，对于安装在车辆上的发动机，可以考虑发动机的固有性能、发动机的保护控制，以及其他的发动机控制策略来确定允许的发动机扭矩的范围。因此，期望在允许的发动机扭矩范围内确定目标发动机扭矩。
此外，在本发明的变速比计算步骤，可以通过在根据驾驶员的加速意图确定的等效功率曲线上获得可以输出所需功率的发动机RPM(Ne)的最小值和最大值来确定允许的变速比范围。
也就是说，对于安装在车辆上的变速器，可以考虑变速器的固有变速性能、变速器的保护控制，以及其他的变速器控制策略来确定允许的发动机RPM。因此，期望在允许的发动机RPM范围内确定目标发动机RPM。从而可以确定目标驱动轴带轮RPM(Np)。
在下文中，将参考图3来描述根据APS开度的变化来确定目标发动机工作点和目标变速比(IP)的方法。
当根据驾驶员的加速意图的APS开度为A％时，可以基于车辆的行驶状态(例如，车辆速度和坡度，以及APS开度)来计算车辆的所需功率。
从而可以计算输出所需功率的目标发动机扭矩和目标发动机RPM，并且可以将目标发动机工作点确定为目标发动机扭矩和目标发动机RPM之间的关系。这可以是在发动机控制区中显示的点EP1。
随后，通过上述计算的目标发动机RPM来计算目标驱动轴带轮RPM的近似值，并且从动轴带轮RPM(Ns)计算为近似于当前车辆速度(VSP)的值。因此，可以根据目标驱动轴带轮RPM和从动轴带轮RPM(Ns)之间的关系来确定目标变速比(IP)。这可以是在变速器控制区中显示的点TP1。
随后，如果根据驾驶员的加速意图，APS开度从A％增加到C％，则也可以根据APS开度的变化来改变车辆的所需功率。
因此，可以计算用于输出已改变的所需功率的目标发动机扭矩和目标发动机RPM，并且可以根据目标发动机扭矩和目标发动机RPM之间的关系来确定目标发动机工作点。这可以是在发动机控制区中显示的点EP2。
之后，通过根据照此计算的目标发动机RPM而计算目标驱动轴带轮RPM，可以根据目标驱动轴带轮RPM和从动轴带轮RPM(Ns)之间的关系来确定目标变速比(IP)。这可以是在变速器控制区中显示的点TP2。
这已经被描述为参考驾驶员意图专注于以恒定速度驾驶的驾驶情况的示例。发动机工作点可以沿着路径S1移动。
然而，在驾驶员专注于加速驾驶的情况下，发动机工作点可以沿着路径S2移动，在该路径S2上，与恒定驾驶情况相比，发动机扭矩(Te)增加得更快。也就是说，发动机工作点可以从点EP1移动到点EP3。
此外，在驾驶员专注于节约燃料驾驶的情况下，发动机工作点可以沿着路径S3移动，在该路径S3上，与恒定驾驶情况相比，发动机扭矩(Te)增加得更慢。也就是说，发动机工作点可以从点EP1移动到点EP4。
然而，尽管在图中未示出与点EP3和点EP4相对应的目标变速比(IP)，如果发动机工作点从点EP3移动到点EP4，也可以响应于已改变的发动机工作点而改变目标变速比。
如上所述，本发明提供了一种发动机和变速器的综合控制方法，其在具有发动机控制区和变速控制区的、反映车辆的行驶状态和驾驶员的加速意图的综合控制映射中确定目标发动机工作点。所述综合控制方法基于目标发动机工作点来计算目标变速比，因此与发动机扭矩映射和换挡模式映射单独设置的常规控制方法相比，能够显著地节约设置映射所需的工时，并且与常规的控制方法相比，提高了燃料效率。
此外，本发明提供了发动机和变速器的综合控制方法，其根据驾驶员的加速意图为实施目标所需功率的控制方法指定策略，因此能够以各种驾驶模式来控制车辆，从而向驾驶员提供有效的驾驶质量。
尽管已经出于说明的目的描述了本发明的示例性形式，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，各种修改形式、增加形式和替代形式都是可能的。

Claims (4)

1.一种发动机和变速器的综合控制方法，所述综合控制方法包括：
所需功率计算步骤，其凭借控制单元，基于反映车辆行驶状态的因素来计算车辆所需功率；
发动机工作点计算步骤，其凭借控制单元，计算需要输出与驾驶员的加速意图相对应的所需功率的目标发动机扭矩和目标发动机RPM；
变速比计算步骤，其凭借控制单元，根据目标发动机RPM和车辆速度之间的关系来计算目标变速比；
综合控制步骤，其凭借控制单元，控制发动机和变速器，使得当前发动机扭矩、当前发动机RPM以及当前变速比接近目标发动机扭矩、目标发动机RPM以及目标变速比；
其中，在所述发动机工作点计算步骤中，通过在根据驾驶员的加速意图确定的等效功率曲线上获得输出所需功率的发动机扭矩的最小值和最大值来确定允许的发动机扭矩范围，并且根据驾驶员的加速度水平，在允许的发动机扭矩范围内确定目标发动机扭矩。
2.根据权利要求1所述的发动机和变速器的综合控制方法，其中，所述反映车辆行驶状态的因素包括车辆速度、坡度，以及加速踏板位置传感器的开度。
3.根据权利要求1所述的发动机和变速器的综合控制方法，其中，在所述变速比计算步骤中，发动机扭矩映射配置为建立发动机RPM和发动机扭矩之间的关系，换挡模式映射配置为建立驱动轴带轮的RPM和从动轴带轮的RPM之间的关系；
其中，所述驱动轴带轮的RPM定义为发动机扭矩映射和换挡模式映射的发动机RPM的近似值；
所述从动轴带轮的RPM定义为车辆速度的近似值，使得目标变速比根据驱动轴带轮的RPM和从动轴带轮的RPM之间的关系来确定。
4.根据权利要求3所述的发动机和变速器的综合控制方法，其中，在所述变速比计算步骤中，通过在根据驾驶员的加速意图确定的等效功率曲线上获得输出所需功率的发动机RPM的最小值和最大值来确定允许的变速比范围；
在允许的变速比范围内确定目标发动机RPM。
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