TW202210323A - 用於控制車輛牽引力的控制器和方法 - Google Patents

Abstract

一種車輛100，其包含：一機械節流閥本體（MTB）126、一電子燃料噴射（EFI）系統116及用於前輪122及後輪124中之每一者之輪速感測器102。控制器110連接至該輪速感測器102及該EFI系統116。該控制器110經調適以基於自該等輪速感測器102接收到之信號而判定車輪滑動，其特徵在於，該控制器110進一步經調適以在車輪滑動超過一臨限滑動時判定一目標引擎轉矩，且藉由操作性地選擇第一控制操作及第二控制操作而實現牽引力控制以達成該目標引擎轉矩。該控制器110對使用該MTB 126而非ETC之車輛100提供類似的效應，且在騎乘者在所產生之引擎轉矩超越可用牽引力的較低摩擦表面上打開節流閥時仍避免車輪滑動及失去控制。

Description

用於控制車輛牽引力的控制器和方法

本發明係關於一種用於控制車輛之牽引力的控制器及方法。

當前，市場上可用的兩輪車輛係使用電子節流閥控制（ETC）且點火角度以根據基於路面可用的最大可用牽引力而將引擎轉矩降低至一值。舉例而言，較低摩擦係數表面，如濕玄武岩（0.2）及濕陶瓷（0.1），單獨點火角度無法使轉矩降至足以提供可用牽引力（此係由於其受到引擎點火不良極限及增大之排氣溫度限制），因此ETC用以閉合節流閥，從而減小引擎轉矩。已經存在之牽引力控制邏輯與裝備有ETC之車輛一起工作，該等車輛通常存在於較高段兩輪車輛中且具有附加成本。ETC為昂貴系統，需要額外校準且具有待考量之車輛生命週期。此係牽引力控制系統儘管對於所有車輛作為基本安全特徵係必需的，但不用於較低段兩輪車輛及其他車輛中的原因。

專利文獻US2009326769揭示用於車輛之滑動抑制控制系統。用於車輛之滑動抑制控制系統包含：監視值偵測裝置，其用於偵測對應於車輛之前輪之轉速與車輛之後輪之轉速之間的差的監視值；臨限值判定器單元，其經組態以判定由監測值偵測裝置偵測到之監測值與複數個臨限值之間的關係；及控制器，其經組態以執行牽引力控制以用於基於對臨限值判定器單元之判定來減小驅動輪之驅動功率；其中該複數個臨限值具有至少第一臨限值及第二臨限值，且第二臨限值經設定為大於第一臨限值；且其中牽引力控制包括基於量改變之控制。

本發明揭露了一種車輛，其包含：一機械節流閥本體（MTB）、一電子燃料噴射（EFI）系統及用於前輪及後輪中之每一者之輪速感測器。控制器連接至該輪速感測器及該EFI系統。該控制器經調適以基於自該等輪速感測器接收到之信號而判定車輪滑動，其特徵在於，該控制器進一步經調適以在車輪滑動超過一臨限滑動時判定一目標引擎轉矩，且藉由操作性地選擇第一控制操作及第二控制操作而實現牽引力控制以達成該目標引擎轉矩。該控制器對使用該MTB而非ETC之車輛提供類似的效應，且在騎乘者在所產生之引擎轉矩超越可用牽引力的較低摩擦表面上打開節流閥時仍避免車輪滑動及失去控制。

圖1說明根據本發明之一具體實例的用於控制車輛之牽引力之控制器的方塊圖。車輛100包含機械節流閥本體（MTB）126、電子燃料噴射（EFI）系統116及用於前輪122及後輪124中之每一者的輪速感測器102。控制器110連接至輪速感測器102及EFI系統116。控制器110經調適以基於自輪速感測器102接收到之信號而判定車輪滑動，其特徵在於，控制器110進一步經調適以在車輪滑動超過臨限滑動時判定目標引擎轉矩，且藉由操作性地選擇第一控制操作及第二控制操作而實現牽引力控制以達成目標引擎轉矩。控制器110亦被稱作車輛100之引擎管理系統（EMS）。

控制器110連接至多個感測器，諸如引擎溫度感測器104、引擎速度感測器106、節流閥位置感測器、歧管絕對壓力（MAP）感測器及其類似者。控制器110為包含中央處理單元（CPU）之電子裝置，該中央處理單元連接至各種輸入/輸出（I/O）介面、定時器、記憶體元件108（諸如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM））及其他組件，所有組件皆與如此項技術中已知之位址及資料匯流排互連。記憶體元件108儲存臨限滑動之值。

根據本發明，第一控制操作及第二控制操作係選自包含點火阻滯及引擎限速之群組。基於選自包含點火不良極限及點火不良轉矩之群組的任一參數來操作性地選擇第一控制操作及第二控制操作。點火不良極限對應於最大阻滯角度，超出該角度，車輛100之引擎120開始點火不良。點火不良轉矩對應於可在點火不良極限下產生的轉矩。

根據本發明之具體實例，控制器110包含牽引力控制模組112及限速模組114以分別實施（或輔助）第一控制操作及第二控制操作。控制器110亦包含轉矩模組，其基於騎乘者/駕駛員輸入來計算所要引擎轉矩，且基於該所要引擎轉矩計算燃料及點火值（諸如火花塞118之時序）以使當前實際轉矩與騎乘者所請求之轉矩匹配。若騎乘者/駕駛員突然在低摩擦表面中打開節流閥且後輪124開始旋轉，則騎乘者可能失去對車輛100之控制且發生碰撞。控制器110包含用以實施牽引力控制之牽引力控制模組112。控制器110使用各別輪速感測器102來接收前輪122及後輪124之速度值以計算後輪滑動。若滑動百分比高於安全臨限值，則設定旗標且牽引力控制模組112變為主動的。牽引力控制模組112基於車輪滑動及後輪124上之可用牽引力來運算所要引擎轉矩輸出。來自牽引力控制模組112之所要引擎轉矩被給予優於駕駛員請求之轉矩的優先權且經饋入至控制器110之轉矩模組中，該轉矩模組計算所要點火角度以達成所要引擎轉矩。轉矩模組亦計算最大點火阻滯角度，高於該最大點火阻滯角度，車輛100開始點火不良（被稱作點火不良極限）。點火不良極限優先於自牽引力控制模組112所請求之所要點火角度，且兩者當中的最小阻滯用於轉矩控制。

根據本發明，在基於點火阻滯之控制操作下，控制器110經調適以阻滯點火角度且判定所要點火角度以達成目標引擎轉矩。另外，控制器110選擇所要點火角度及點火不良極限中之最小值以達成目標引擎轉矩。在引擎120之當前操作點處判定所要點火角度及點火不良極限。

現在，由於存在以下許多情況：可用牽引力過小，其需要真正高的轉矩下降，此不可能在不進入點火不良極限的情況下僅藉由點火阻滯來達成，因此啟動限速模組114。限速模組114使用引擎速度（每分鐘轉數（RPM））限制以使轉矩降低且使後輪124中之滑動停止。當由牽引力控制模組112請求之點火角度小於彼特定引擎操作點處之點火不良極限時，限速模組114開始工作。自當前執行引擎速度減去可組態值且將該可組態值設定為所要引擎極限速度，因此即使騎乘者要求更多轉矩亦防止滑動之任何進一步增加。再次在達成較低引擎速度之後，計算所要點火角度，且若其仍小於點火不良極限，則限速模組114保持降低設定之引擎速度極限以使實際轉矩降低，直至其與由牽引力控制模組112請求之所要轉矩匹配為止，因此確保騎乘者基於任何時間點處之可用牽引力得到任何表面上之最大加速度，而不具有車輛100之後輪滑動及失去控制。若所要點火角度變得大於點火不良極限，且若仍然存在滑動，則點火阻滯接管。

根據本發明之一具體實例，當偵測到所要點火角度大於點火不良極限達可組態次數時，啟用限速模組114。另外，在基於引擎速度限制之控制操作下，控制器110經調適以將當前引擎速度降低一可組態值，比較所要點火角度與點火不良極限，其中所要點火角度及點火不良極限係基於引擎120之當前操作點。接著繼續降低當前引擎速度直至所要點火角度變得大於點火不良極限為止。以逐步方式執行引擎速度之降低。使用由引擎速度感測器106量測之速度來驗證速度降低。

根據本發明之一具體實例，牽引力控制模組112及限速模組114作為功能模組提供於控制器110內。控制器110係獨立的且使用該等模組來執行牽引力控制。在另一具體實例中，控制器110與充當牽引力控制模組112之牽引力控制單元（TCU）及充當限速模組114之速度限制器通信。控制器110自TCU及速度限制器接收輸入並執行車輛100之牽引力控制。在又一具體實例中，控制器110執行限速模組之功能但自外部TCU取得輸入。本發明涵蓋旨在達成相同或相似功能之其他及相似配置，且必不必以限制性方式理解該等配置。

所展示之車輛100為兩輪車，但亦有可能為三輪車（諸如機動三輪車）、四輪車（諸如汽車）及其他類型之車輛100。

圖2說明根據本發明之一具體實例的經由圖形表示之牽引力控制之各個階段。曲線圖200展示四個波形，即，表示駕駛員要求/請求之轉矩的第一波形202、表示由引擎120產生之實際轉矩的第二波形204、表示點火不良轉矩之第三波形206及表示由牽引力控制模組112請求之轉矩的第四波形208。X軸220表示時間，且Y軸210表示各別合適單元中之轉矩。現在，使用曲線圖200，在各個階段解釋控制器110之工作。曲線圖200未按比例且僅說明以解釋工作。根本不必以限制性方式理解該曲線圖。

在第一階段，亦即自開始至第一時刻212，駕駛員請求之轉矩並不導致車輪滑動，引擎轉矩遵循駕駛員要求之轉矩。控制器110請求高於駕駛員需求，因此不存在牽引力控制干預。

在介於第一時刻212與第二時刻214之間的第二階段中，駕駛員請求之轉矩導致後輪滑動。為了得到瞬時減速且為了最早減少滑動，牽引力控制模組112請求極低轉矩。控制器110嘗試藉由進行點火阻滯來達到所要求的較低轉矩值。然而，點火阻滯達到點火不良極限，如由在第二時刻214處引擎轉矩超越點火不良極限處之轉矩（點火不良轉矩）所展示。換言之，第二波形204與第三波形206之交越展示點火阻滯到達點火不良極限。

在介於第二時刻214與第三時刻216之間的第三階段中，由牽引力控制模組112要求之轉矩仍小於點火不良極限。此導致限速模組114之啟動。歸因於引擎速度限制的引擎轉矩之進一步減小進一步減少了車輪滑動。由牽引力控制模組112請求之轉矩隨著引擎轉矩已顯著降低且滑動亦減少而繼續增大。

在介於第三時刻216與第四時刻218之間的第四階段中，隨著牽引力控制請求之轉矩歸因於減少滑動而進一步攀升且超越在點火不良極限下所產生之最小轉矩，限速模組114被撤銷啟動且點火阻滯處理轉矩需求改變。

在第四時刻218之後的第五階段中，當由轉矩控制模組112請求之轉矩與引擎產生之轉矩（及騎乘者請求之轉矩）匹配時，此為後輪124不再滑動且牽引力控制模組112被關斷的情況。由轉矩控制模組112請求之轉矩攀升至高值且被忽略。換言之，若來自牽引力控制模組112之所請求轉矩大於駕駛員請求之轉矩，則牽引力控制旗標設定為錯誤（FALSE）且不考慮來自牽引力控制模組112之轉矩干預。

圖3說明根據本發明的用於控制車輛之牽引力的方法。該方法包含多個步驟，其中步驟300包含基於自輪速感測器102接收到之信號判定車輪滑動，其特徵在於，步驟302包含當車輪滑動超過臨限滑動時判定目標引擎轉矩。步驟304包含藉由操作性地選擇第一控制操作及第二控制操作中之至少一者來實現牽引力控制，以達成目標引擎轉矩。第一控制操作及第二控制操作係選自包含點火阻滯及引擎速度限制之群組。

基於選自包含點火不良極限及點火不良轉矩之群組的任一參數來操作性地選擇第一控制操作及第二控制操作。點火不良極限對應於最大阻滯角度，超出該角度，車輛100之引擎120開始點火不良。點火不良轉矩為可在點火不良極限下產生的轉矩。

步驟304引導至步驟306，步驟306包含基於控制操作執行點火阻滯。在基於點火阻滯之控制操作下，步驟306包含基於駕駛員請求之轉矩與由牽引力控制模組112請求之轉矩的差來計算點火角度阻滯。步驟308包含藉由自當前點火角度減去歸因於牽引力控制模組112之點火阻滯來運算所要輸出點火角度。簡言之，步驟306及308共同包含阻滯點火角度及判定所要點火角度以達成該目標引擎轉矩。步驟310包含比較所要點火角度與點火不良極限。若所要點火角度大於點火不良極限，則流程引導至步驟312，在步驟312中，控制器110運用所要點火角度執行阻滯。若在步驟310處，所要點火角度小於點火不良極限，則流程引導至步驟314，步驟314包含藉由控制器110選擇所要點火角度及點火不良極限中之最小值以用於阻滯及達成目標引擎轉矩。在引擎120之當前操作點處判定所要點火角度及點火不良極限。步驟314接著引導至限速模組114。舉例而言，考慮在任何給定點，點火不良極限為-10度且引擎正以+20度之曲柄角度運行。為了點火阻滯，點火角度將小於+20度。若點火角度介於+20與-10之間（亦即，大於點火不良極限），則可發生點火阻滯，但若其小於-20（亦即，可能為-30），則請求點火阻滯超出點火不良極限，此不被允許，因此起始引擎速度限制。此僅為實例且不必限於此。

在偵測到所要角度小於點火不良極限達可組態次數之後啟用用於引擎120之限速模組114。在基於引擎速度限制之控制操作下，方法包含步驟316，該步驟包含將當前引擎速度降低一可組態值（固定值）。步驟318包含藉由自當前點火角度減去歸因於牽引力控制模組112之點火阻滯來運算所要輸出點火角度。步驟320包含比較所要點火角度與點火不良極限。所要點火角度及點火不良極限係基於引擎120之當前操作點。若所要點火角度大於點火不良極限，則方法結束。若所要點火角度小於點火不良極限，則流程引導至步驟322，步驟322包含將設定引擎速度降低一可組態值且再次運算所要點火角度，接著比較所要點火角度與點火不良極限直至所要點火角度大於點火不良極限。

根據本發明，提供一種用於對機械節流閥本體車輛100之牽引力控制的控制方法。控制器110在無電子節流閥控制（ETC）之情況下提供對車輛100之牽引力控制的安全解決方案。本發明對使用MTB 126而非ETC之車輛100提供類似的效應，且在騎乘者在所產生之引擎轉矩超越可用牽引力的較低摩擦表面上打開節流閥時仍避免車輪滑動及失去控制。

在本發明中，無法單獨由點火阻滯實現的增量轉矩經由引擎速度限制饋入，此繼而降低了可用轉矩。最初經設定為預設值之所要引擎速度極限改變為當前引擎速度（以防止進一步車輪滑動增加），且接著在步驟中縮減以使引擎速度及轉矩降低。本發明在僅裝備有輪速感測器102、燃料噴射系統及控制器110之所有範圍的車輛100內可實施。控制器110使得能夠在加速階段期間限制非ETC車輛100之後輪滑動。本發明係基於使用變速限制器使點火阻滯及引擎速度限制下降，以降低引擎轉矩以實現最佳可用牽引力，與閉合ETC之節流閥以降低引擎轉矩之習知方法相反。

應理解，在上文描述中解釋之具體實例僅為說明性的，且不限制本發明之範圍。設想到本說明書中所解釋之許多此類具體實例以及具體實例的其他修改及改變。本發明之範圍僅受申請專利範圍之範圍限制。

參看以下隨附圖式描述本發明之具體實例，

[圖1]說明根據本發明之一具體實例的用於控制車輛之牽引力之控制器的方塊圖；

[圖2]說明根據本發明之一具體實例的經由圖形表示之牽引力控制之各個階段，及

[圖3]說明根據本發明的用於控制車輛之牽引力的方法。

100:車輛

102:輪速感測器

104:引擎溫度感測器

106:引擎速度感測器

108:記憶體元件

110:控制器

112:牽引力控制模組

114:限速模組

116:電子燃料噴射(EFI)系統

118:火花塞

120:引擎

122:前輪

124:後輪

126:機械節流閥本體(MTB)

Claims (10)

1. 一種用於控制車輛（100）之牽引力的控制器（110），該車輛（100）包含， 一機械節流閥本體（MTB）（126）； 一電子燃料噴射（EFI）系統（116），及 用於一前輪（122）及一後輪（124）中之每一者的輪速感測器（102），該控制器（110）連接至該等輪速感測器（102）及該EFI系統（116），且經調適以 基於自該等輪速感測器（102）接收到之信號判定車輪滑動，其特徵在於 ， 當該車輪滑動超過一臨限滑動時判定一目標引擎轉矩，及 藉由操作性地選擇一第一控制操作及一第二控制操作來實現牽引力控制，以達成該目標引擎轉矩。
2. 如請求項1之控制器（110），其中該第一控制操作及該第二控制操作係選自包含一點火阻滯及一引擎速度限制之一群組。
3. 如請求項2之控制器（110），其中該第一控制操作及該第二控制操作係基於選自包含以下各者之一群組的任一參數來操作性地選擇：一點火不良極限及可在該點火不良極限下產生之一轉矩，且其中該點火不良極限對應於一最大阻滯角度，超出該最大阻滯角度，該車輛（100）之一引擎（120）開始點火不良。
4. 如請求項3之控制器（110），其中在該基於點火阻滯之控制操作下，該控制器（110）經調適以： 阻滯一點火角度且判定一所要點火角度以達成該目標引擎轉矩，及 選擇該所要點火角度及該點火不良極限中之一最小值以達成該目標引擎轉矩，其中該所要點火角度及該點火不良極限係在該引擎（120）之當前操作點處予以判定。
5. 如請求項3之控制器（110），其中該引擎速度限制在偵測到該所要點火角度大於該點火不良極限達可組態次數時經啟用，其中在該基於引擎速度限制之控制操作下，該控制器（110）經調適以： 將該當前引擎速度降低一可組態值， 比較該所要點火角度與該點火不良極限，其中該所要點火角度及該點火不良極限係基於該引擎（120）之當前操作點，及 繼續降低該當前引擎速度直至該所要點火角度變得大於該點火不良極限為止。
6. 一種用於控制車輛（100）之牽引力的方法，該方法包含以下步驟： 基於自輪速感測器（102）接收到之信號判定車輪滑動，其特徵在於 ， 當該車輪滑動超過一臨限滑動時判定一目標引擎轉矩，及 藉由操作性地選擇一第一控制操作及一第二控制操作中之至少一者來實現牽引力控制，以達成該目標引擎轉矩。
7. 如請求項6之方法，其中該第一控制操作及該第二控制操作係選自包含點火阻滯及引擎速度限制之一群組。
8. 如請求項7之方法，其中該第一控制操作及該第二控制操作係基於選自包含以下各者之一群組的任一參數來操作性地選擇：一點火不良極限及可在該點火不良極限下產生之一轉矩，且其中該點火不良極限對應於一最大阻滯角度，超出該最大阻滯角度，該車輛（100）之一引擎（120）開始點火不良。
9. 如請求項7之方法，其中在該基於點火阻滯之控制操作下，該方法包含以下步驟： 阻滯一點火角度且判定一所要點火角度以達成該目標引擎轉矩，及 選擇該所要點火角度及該點火不良極限中之一最小值以達成該目標引擎轉矩，其中該所要點火角度及該點火不良極限係在該引擎（120）之當前操作點處予以判定。
10. 如請求項8之方法，其中在偵測到該所要角度小於該點火不良極限達可組態次數之後實現該引擎速度限制，其中在該基於引擎速度限制之控制操作下，該方法包含以下步驟： 將該當前引擎速度降低一可組態值； 比較該所要點火角度與該點火不良極限，其中該所要點火角度及該點火不良極限係基於該引擎之當前操作點；及 繼續降低該當前引擎速度直至該所要點火角度大於該點火不良極限為止。

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