Система для распределения крутящего момента двигателя

 

Описана система для распределения крутящего момента двигателя. Система распределяет имеющуюся в распоряжении величину крутящего момента двигателя между разными вспомогательными агрегатами в зависимости от граничных условий и номинальных условий эксплуатации транспортного средства. В одном из примеров, вспомогательные агрегаты могут включать в себя компрессор кондиционера воздуха, генератор переменного тока и различные электрические нагрузки транспортного средства, которые находятся в электрической связи с генератором переменного тока.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее описание относится к способу и системе для эксплуатации вспомогательных агрегатов транспортного средства, таких как генератор переменного тока и система кондиционирования воздуха. Способ может быть особенно полезным для приоритезации эксплуатации оборудования для транспортных средств, которые имеют двигатели меньшего рабочего объема.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вспомогательные агрегаты двигателя могут обеспечивать требуемые функции транспортного средства посредством потребления части крутящего момента двигателя. Величина крутящего момента, потребляемого вспомогательным агрегатом двигателя, может меняться в зависимости от типа вспомогательного агрегата и уровня выходной мощности, которую выдает вспомогательный агрегат. Например, вспомогательным агрегатом двигателя может быть генератор переменного тока. Генератор переменного тока может обеспечивать электрическую мощность для эксплуатации электрических систем и компонентов транспортного средства, таких как освещение транспортного средства, электроприводы и датчики. Величина крутящего момента двигателя, потребляемого генератором переменного тока для эксплуатации всех электрических устройств транспортного средства, может меняться, по мере того, как электрические устройства включаются и выключаются. Следовательно, число оборотов двигателя может меняться в большей степени, чем требуется, посредством прикладывания и снятия электрических нагрузок с генератора переменного тока, присоединенного к двигателю. Дополнительно, другие вспомогательные агрегаты двигателя также могут потреблять крутящий момент двигателя без каких бы то ни было сведений о том, насколько большой крутящий момент двигателя потребляют другие вспомогательные агрегаты двигателя. Как результат, нагрузка, прикладываемая к двигателю посредством множества вспомогательных агрегатов двигателя, может быть большей, чем желательно.

Работа вспомогательных агрегатов двигателя для двигателей большего рабочего объема может не приводить к нежелательным условиям, так как двигатели большего рабочего объема часто имеют большие величины резерва по крутящему моменту двигателя, который может вводиться в действие в ответ на изменение нагрузки вспомогательных агрегатов. Однако, меньшие двигатели могут работать с меньшим резервом крутящего момента, так что ввод в действие одного или более вспомогательных агрегатов двигателя может давать в результате понижение числа оборотов двигателя или, возможно, состояние заглохшего двигателя. Если двигатель эксплуатируется на больших высотах над уровнем моря, двигатель может иметь даже меньшую несущую способность для выработки крутящего момента, поскольку плотность воздуха является более низкой на больших высотах над уровнем моря.

В уровне техники из патента US 7473206 B2, 06.01.2009, озаглавленного «Engine controller and control method» (Регулятор работы двигателя и способ управления), известен регулятор числа оборотов двигателя, содержащий блок вычисления генерации электроэнергии, который вычисляет одно из запрашиваемой генерации электроэнергии и настоящей генерации электроэнергии; и блок изменения частоты вращения двигателя, который вычисляет тенденцию генерации электроэнергии на основе одного из запрашиваемой генерации электроэнергии и настоящей генерации электроэнергии, причем блок изменения частоты вращения двигателя запрашивает увеличение частоты вращения двигателя, когда блок изменения частоты вращения двигателя определяет, что генерация электроэнергии отклоняется в сторону дефицита и блок изменения частоты вращения двигателя запрашивает уменьшение частоты вращения двигателя, когда блок изменения частоты вращения двигателя определяет, что генерация электроэнергии отклоняется в сторону избытка. Таким образом, в US 7473206 B2 подачу электроэнергии на множество вспомогательных агрегатов двигателя регулируют с помощью уменьшения или увеличения частоты вращения двигателя.

В настоящей полезной модели подачу электроэнергии на множество вспомогательных агрегатов двигателя регулируют с помощью распределения крутящего момента двигателя посредством разделения имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя среди множества вспомогательных агрегатов двигателя, в том числе и путем механического отключения или подключения к двигателю системы кондиционирования воздуха.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Раскрыта система для распределения крутящего момента двигателя, содержащая: двигатель; генератор переменного тока, механически присоединенный к двигателю; систему кондиционирования воздуха, механически присоединенную к двигателю; и контроллер, включающий в себя исполняемые команды для разделения имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя среди множества вспомогательных агрегатов двигателя, в том числе, генератора переменного тока и системы кондиционирования воздуха, так чтобы общая сумма имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя была выделена на множество вспомогательных агрегатов двигателя, причем имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя является несущей способностью по крутящему моменту двигателя на данном числе оборотов двигателя минус насосный крутящий момент двигателя, момент трения двигателя, потери крутящего момента привода на ведущие колеса и крутящий момент на колесах.

В дополнительном аспекте система дополнительно содержит дополнительные команды для определения предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов.

В другом дополнительном аспекте система дополнительно содержит дополнительные команды для назначения распределения крутящего момента по множеству вспомогательных агрегатов двигателя.

В еще одном дополнительном аспекте система дополнительно содержит дополнительные команды для назначения заданного смещения на доминирующий вспомогательный агрегат.

В еще одном дополнительном аспекте система дополнительно содержит дополнительные команды для настройки требуемого напряжения генератора переменного тока в ответ на ток, выдаваемый из генератора переменного тока.

В еще одном дополнительном аспекте система дополнительно содержит дополнительные команды для настройки тока возбуждения, подводимого в генератор переменного тока, в ответ на величину крутящего момента двигателя, выделенного на генератор переменного тока.

Кроме того, описан способ для распределения крутящего момента двигателя, состоящий в том, что: ограничивают величину крутящего момента, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, в ответ на крутящий момент требования водителя и имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя.

Имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя может являться несущей способностью по крутящему моменту двигателя на данном числе оборотов двигателя минус насосный крутящий момент двигателя, момент трения двигателя, потери крутящего момента в приводе на ведущие колеса и крутящий момент на колесах.

Величина крутящего момента двигателя, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, может быть ограничена посредством ограничения выходной мощности вспомогательных агрегатов двигателя.

Вспомогательные агрегаты двигателя могут включать в себя генератор переменного тока, и выходная мощность генератора переменного тока может ограничиваться посредством настройки входного сигнала регулятора напряжения в ответ на ток, считанный на выходе генератора переменного тока.

Ограничение величины крутящего момента двигателя, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, может заключаться в том, что прекращают или прерывают выдачу мощности из одного вспомогательного агрегата двигателя.

Способ может дополнительно состоять в том, что возобновляют выдачу мощности из одного вспомогательного агрегата двигателя в ответ на повышение предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов двигателя.

Способ может дополнительно состоять в том, что предотвращают возобновление выдачи мощности из одного вспомогательного агрегата двигателя в ответ на крутящий момент перезапуска одного вспомогательного агрегата двигателя, являющийся большим, чем крутящий момент двигателя, выделенный для эксплуатации одного вспомогательного агрегата двигателя.

Крутящий момент двигателя, выделенный для эксплуатации вспомогательного агрегата двигателя, может быть основан на распределении крутящего момента двигателя по множеству вспомогательных агрегатов двигателя.

Дополнительно описан способ для распределения крутящего момента двигателя, состоящий в том, что: обеспечивают электрическую мощность с помощью генератора переменного тока; обеспечивают охлаждение для кабины транспортного средства с помощью системы кондиционирования воздуха; и настраивают крутящий момент генератора переменного тока и крутящий момент системы кондиционирования воздуха, подаваемые на двигатель, в ответ на имеющуюся в распоряжении величину крутящего момента двигателя.

Имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя может являться несущей способностью по крутящему моменту двигателя на данном числе оборотов двигателя минус насосный крутящий момент двигателя, момент трения двигателя, потери крутящего момента в приводе на ведущие колеса и крутящий момент на колесах.

Способ может дополнительно состоять в том, что настраивают крутящий момент генератора переменного тока и крутящий момент системы кондиционирования воздуха в ответ на предопределенное распределение крутящего момента, причем настройка крутящего момента генератора переменного тока может заключаться в том, что уменьшают ток возбуждения, а настройка крутящего момента системы кондиционирования воздуха может заключаться в том, что настраивают положение аксиального кулачка компрессора.

Предопределенное распределение крутящего момента может быть основано на множестве приоритезированных граничных условий.

Способ может дополнительно состоять в том, что потребляют часть величины крутящего момента двигателя, выделенного на первый вспомогательный агрегат, посредством первого вспомогательного агрегата и потребляют оставшуюся часть величины крутящего момента двигателя, выделенного на первый вспомогательный агрегат, посредством второго вспомогательного агрегата.

Способ может дополнительно состоять в том, что понижают электрические нагрузки, приложенные к генератору переменного тока, для уменьшения электрической нагрузки генератора переменного тока до меньшей, чем электрическая выходная мощность, выдаваемая посредством эксплуатации генератора переменного тока, при выделенной величине имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя.

Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки и разработали способ для распределения крутящего момента двигателя, содержащий: ограничение величины крутящего момента двигателя, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, в ответ на крутящий момент требования водителя и имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя.

Посредством ограничения величины крутящего момента двигателя, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, на основании крутящего момента требования водителя и имеющегося в распоряжении крутящего момента двигателя, может быть возможным понижать вероятность обеспечения неблагоприятных условий эксплуатации двигателя. Например, вспомогательным агрегатам двигателя может подаваться команда работать на крутящих моментах, таких чтобы, когда все крутящие моменты вспомогательных агрегатов сложены вместе, сумма крутящих моментов была меньшей, чем ограниченная величина крутящего момента двигателя, которая имеется в распоряжении у вспомогательных агрегатов двигателя. Таким образом, может быть возможным выдавать крутящий момент на вспомогательные агрегаты двигателя с величиной, которая уменьшает вероятность отклонения числа оборотов двигателя или заглохшего двигателя.

Настоящее описание может давать несколько преимуществ. Более точно, подход может улучшать распределение крутящего момента двигателя по вспомогательным агрегатам двигателя. Кроме того, подход может понижать вероятность нежелательных условий эксплуатации двигателя. В дополнение, подход может применяться к широкому диапазону вспомогательных агрегатов двигателя. В заключение, подход может применяться к транспортным средствам, которые приводятся в движение скорее электродвигателем, чем двигателем.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.

Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Преимущества, описанные в материалах настоящей заявки, будут полнее понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящей заявки как подробное описание, когда воспринимается в одиночку или со ссылкой на чертежи, где:

фиг. 1 - принципиальная схема двигателя, который выдает энергию для эксплуатации вспомогательных агрегатов транспортного средства;

фиг. 2 - принципиальная схема системы вспомогательных агрегатов транспортного средства;

фиг. 3 - примерная предсказывающая последовательность эксплуатации транспортного средства; и

фиг. 4 и 5 - примерный способ для эксплуатации вспомогательных агрегатов транспортного средства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее описание имеет отношение к управлению вспомогательными агрегатами транспортного средства, такими как система кондиционирования воздуха и генератор переменного тока. Вспомогательные агрегаты транспортного средства могут снабжаться мощностью для работы с помощью двигателя, как показано на фиг. 1, или электродвигателя в альтернативных примерах. Вспомогательные агрегаты транспортного средства, такие как система кондиционирования воздуха и генератор переменного тока, могут быть сконфигурированы, как проиллюстрировано на фиг. 2. В одном из примеров, система кондиционирования воздуха и генератор переменного тока эксплуатируются, как показано в примерной рабочей последовательности, проиллюстрированной на фиг. 3. Фиг. 4-5 показывают примерный способ для эксплуатации вспомогательных агрегатов транспортного средства.

Далее, со ссылкой на фиг. 1, показан один из примерных двигателей. В частности, двигатель 10 содержит множество цилиндров, один цилиндр из которых показан на фиг. 1, и управляется контроллером 12 электронного устройства преобразования энергии. Двигатель 10 включает в себя камеру 130 сгорания и стенки 132 цилиндра с поршнем 136, расположенным в них и присоединенным к валу 40, который является коленчатым валом. Камера 130 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 144 и выпускным коллектором 148 через соответственный впускной клапан 152 и выпускной клапан 154. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 151 впускного клапана и кулачком 153 выпускного клапана. В качестве альтернативы, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие узлом катушки и якоря клапана с электромеханическим управлением. Положение кулачка 151 впускного клапана может определяться датчиком 155 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 153 выпускного клапана может определяться датчиком 157 кулачка выпускного клапана.

Топливная форсунка 166 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 130, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники как оконный впрыск. Топливная форсунка 166 подает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12 устройства преобразования энергии. Топливо подается в топливную форсунку 166 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливная форсунка 166 питается рабочим током от контроллера 12. В дополнение, впускной коллектор 144 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 162, который настраивает положение дроссельной заслонки 164 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 142 во впускной коллектор 144. В одном из примеров, может использоваться система непосредственного впрыска низкого давления, где давление топлива может подниматься до приблизительно 20-30 бар. В качестве альтернативы, двухкаскадная топливная система высокого давления может использоваться для формирования более высоких давлений топлива.

Система 188 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 130 сгорания через запальную свечу 192 в ответ на действие контроллера 12 устройства преобразования энергии. Универсальный датчик 126 кислорода отработавших газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 148 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 170 отработавших газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода отработавших газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Нейтрализатор 170 отработавших газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 170 отработавших газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.

Контроллер 12 устройства преобразования энергии показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 устройства преобразования энергии показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к устройству 10 преобразования энергии, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 184 положения, присоединенного к педали 180 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 182; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 144; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 158. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12 устройства преобразования энергии. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом или может быть замещен электродвигателем. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.

Во время работы, каждый цилиндр в двигателе типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 154 закрывается, а впускной клапан 152 открывается. Воздух вовлекается в камеру 130 сгорания через впускной коллектор 144, поршень 136 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 130 сгорания. Положение, в котором поршень 136 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 130 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 152 и выпускной клапан 154 закрыты. Поршень 136 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 130 сгорания. Точка, в которой поршень 136 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 130 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 192 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 136 обратно в НМТ. Вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 154 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 148, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.

Далее, со ссылкой на фиг. 2, система 200 кондиционирования воздуха включает в себя испаритель 208 для охлаждения воздуха в кабине транспортного средства. Воздух пропускается через испаритель 208 посредством вентилятора 211 и направляется по кабине 202 транспортного средства. Контроллер 226 климата управляет вентилятором 211 согласно настройкам оператора, а также датчикам климата. Датчик 204 температуры выдает показание температуры испарителя 208 в контроллер 226 климата. Датчик 230 температуры в кабине выдает показание температуры в кабине в контроллер 226 климата. Подобным образом, датчик 232 влажности снабжает контроллер 226 климата показанием влажности в кабине. Датчик 234 солнечной нагрузки выдает показание нагревания кабины от солнечного света в контроллер 226 климата. Контроллер климата также принимает ввод оператора с интерфейса 228 оператора и подает требуемую температуру испарителя и действующую температуру испарителя в контроллер 12 двигателя. Кроме того, в некоторых примерах, контроллер 226 климата выдает температуру испарителя в контроллер 12 двигателя.

Интерфейс 228 оператора предоставляет водителю возможность выбирать требуемую температуру в кабине, скорость вентилятора и тракт раздачи для кондиционированного воздуха в кабине. Интерфейс 228 оператора может включать в себя круговые шкалы и нажимные кнопки для выбора настроек кондиционирования воздуха. В некоторых примерах, интерфейс 228 оператора может принимать входные данные через сенсорный дисплей.

Хладагент подается в испаритель 208 через клапан 20 испарителя после закачивания в конденсатор 216. Компрессор 218 принимает газообразный хладагент из испарителя 208 и повышает давление хладагента. Тепло выделяется из хладагента, находящегося под давлением, так что хладагент сжижается в конденсаторе 216. Сжиженный хладагент расширяется после пропускания через клапан 220 испарителя, заставляя понижаться температуру испарителя 208.

Компрессор 218 включает в себя муфту 224, клапан 222 регулирования рабочего объема, поршень 280 и аксиальный кулачок 282. Поршень 280 повышает давление хладагента в системе кондиционирования воздуха, который течет из компрессора 218 кондиционера воздуха в конденсатор 216. Положение аксиального кулачка 282 является настраиваемым для настройки хода поршня 280. Ход поршня 280 меняет давление, под которым хладагент выводится из компрессора 218 кондиционера воздуха, на основании потока масла через клапан 222 регулирования переменного рабочего объема. Контроллер 12 настраивает поток масла через клапан 222 регулирования переменного рабочего объема. Муфта 224 может избирательно сцепляться и расцепляться для снабжения компрессора 218 кондиционера воздуха энергией вращения из двигателя 10. В одном из примеров, двигатель 10 подает энергию вращения на компрессор 218 и колеса 260 через трансмиссию 270. В других примерах, устройство 10 преобразования энергии является электродвигателем, подающим энергию вращения на компрессор 218 кондиционера воздуха и колеса 260 через трансмиссию 270. Энергия вращения может подаваться на компрессор 218 кондиционера воздуха из двигателя 10 через ремень 242. В одном из примеров, ремень 242 механически присоединяет вал 240 к компрессору 218 кондиционера воздуха через муфту 224. Вал 240 может быть коленчатым валом двигателя, валом якоря или другим валом.

Двигатель 10 также может быть механически присоединен к генератору 250 переменного тока. Генератор 250 переменного тока подает электрическую энергию в электрические вспомогательные агрегаты 261. Электрические вспомогательные агрегаты 261 транспортного средства могут включать в себя, но не в качестве ограничения, резистивные обогреватели стекол, аккумуляторные батареи транспортного средства, освещение транспортного средства, электроприводы и датчики двигателя, вентиляторы, насосы и обогреватели сидений. Отрицательный крутящий момент или нагрузка, создаваемые генератором 250 переменного тока, и электрическая энергия, выводимая генератором 250 переменного тока, могут регулироваться посредством увеличения или уменьшения тока, подаваемого в обмотку 252 возбуждения генератора переменного тока. В качестве альтернативы, генератор 250 переменного тока может включать в себя регулятор 277 напряжения, который настраивает выходное напряжение генератора переменного тока в ответ на входной сигнал требуемого напряжения генератора переменного тока. Кроме того, ток, выдаваемый из генератора 250 переменного тока, может определяться посредством напряжения, которое развивается на резисторе 254 считывания тока.

Таким образом, система по фиг. 2 выдает энергию вращения на компрессор кондиционера воздуха, чтобы охлаждать кабину транспортного средства, и генератор переменного тока. Более точно, компрессор кондиционера воздуха выдает отрицательный крутящий момент в нагрузку устройства преобразования энергии и сжимает хладагент, так чтобы хладагент мог существенно расширяться, для того чтобы охлаждать кабину транспортного средства. Величина отрицательного крутящего момента, выдаваемого на двигатель компрессором кондиционера воздуха, может настраиваться посредством муфты и исполнительного механизма или клапана, который настраивает насос переменного объема.

В других примерах, система кондиционирования воздуха может включать в себя аксиальный кулачок, который не является настраиваемым. Кроме того в других примерах, положение аксиального кулачка 282 может устанавливаться с помощью механической обратной связи по давлению всасывания компрессора.

Таким образом, система по фиг. 1 и 2 предусматривает систему для распределения крутящего момента двигателя, содержащую: двигатель; генератор переменного тока, механически присоединенный к двигателю; систему кондиционирования воздуха, механически присоединенную к двигателю; и контроллер, включающий в себя исполняемые команды для разделения имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя среди множества вспомогательных агрегатов двигателя, в том числе, генератора переменного тока и системы кондиционирования воздуха, так чтобы общая сумма имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя была выделена на множество вспомогательных агрегатов двигателя, где имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя является несущей способностью по крутящему моменту двигателя на данном числе оборотов двигателя минус насосный крутящий момент двигателя, момент трения двигателя, потери крутящего момента привода на ведущие колеса и крутящий момент на колесах.

В некоторых примерах, система дополнительно содержит дополнительные команды для определения предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов. Система также дополнительно содержит дополнительные команды для назначения распределения крутящего момента по множеству вспомогательных агрегатов двигателя. Система дополнительно содержит дополнительные команды для назначения заданного смещения на доминирующий вспомогательный агрегат. Система дополнительно содержит дополнительные команды для настройки требуемого напряжения генератора переменного тока в ответ на ток, выдаваемый из генератора переменного тока. Система дополнительно содержит дополнительные команды для настройки тока возбуждения, подводимого в генератор переменного тока, в ответ на величину крутящего момента двигателя, выделенного на генератор переменного тока.

Фиг. 3 - предсказывающая последовательность эксплуатации транспортного средства. Последовательность эксплуатации транспортного средства может обеспечиваться системой по фиг. 1 и 2 согласно способу по фиг. 4 и 5. Вертикальные метки T0-T8 идентифицируют интересующие моменты времени в течение последовательности эксплуатации транспортного средства.

Первый график сверху по фиг. 3 показывает график предела крутящего момента на валу привода вспомогательного агрегата транспортного средства в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y.

Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов транспортного средства является величиной крутящего момента, который может подаваться на вспомогательные агрегаты транспортного средства при данных условиях эксплуатации. В одном из примеров, предел крутящего момента на приводном валу вспомогательного агрегата транспортного средства может определяться из таблицы или функции, которая индексируется посредством крутящего момента требования водителя и имеющегося в распоряжении крутящего момента двигателя. Выходные данные таблицы или функции определяются опытным путем. Крутящий момент требования водителя может определяться посредством положения педали акселератора. Имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя определяется, как описано на 402 по фиг. 4.

Второй график сверху по фиг. 3 является графиком числа оборотов двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет число оборотов двигателя. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. Число оборотов двигателя возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y.

Третий график сверху по фиг. 3 является графиком крутящего момента требования водителя в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет крутящий момент требования водителя. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. Крутящий момент требования водителя возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y.

Четвертый график сверху по фиг. 3 является графиком высоты над уровнем моря в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет высоту над уровнем моря, на которой работают транспортное средство и двигатель. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. Высота над уровнем моря возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y. Высота над уровнем моря может оцениваться посредством барометрического давления.

Пятый график сверху по фиг. 3 является графиком крутящего момента двигателя, выделенного на систему кондиционирования воздуха, в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. Крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y. В одном из примеров, крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, может быть выражен в качестве процентной доли имеющегося в распоряжении крутящего момента двигателя.

Шестой график сверху по фиг. 3 является графиком крутящего момента двигателя, выделенного на генератор переменного тока, в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. Крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y. В одном из примеров, крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, может быть выражен в качестве процентной доли имеющегося в распоряжении крутящего момента двигателя.

Седьмой график сверху по фиг. 3 является графиком состояния заряда (SOC) аккумуляторной батареи в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет SOC аккумуляторной батареи. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. SOC аккумуляторной батареи возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y. В одном из примеров, SOC аккумуляторной батареи может определяться посредством напряжения аккумуляторной батареи. Горизонтальная линия 306 представляет собой низкое состояние заряда аккумуляторной батареи граничного предела для SOC аккумуляторной батареи, меньшего, чем уровень линии 306.

Восьмой график сверху по фиг. 3 является графиком температуры испарителя кондиционера воздуха в зависимости от времени. Ось X представляет собой время, а ось Y представляет температуру испарителя системы кондиционирования воздуха. Время возрастает с левой стороны оси X к правой стороне оси X. Температура испарителя системы кондиционирования системы возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y. Способность систем кондиционирования воздуха понижать температуру в кабине транспортного средства уменьшается по мере того, как возрастает температура испарителя. Таким образом, пассажирам транспортного средства может становиться не комфортно по мере того, как возрастает температура испарителя. Горизонтальная линия 308 представляет собой граничное предельное высокое состояние температуры испарителя для температуры испарителя, большей, чем уровень линии 308.

В момент T0 времени, число оборотов двигателя находится на числе оборотов холостого хода, и транспортное средство, в котором работает двигатель, находится на меньшей высоте над уровнем моря. На меньших высотах над уровнем моря, давление воздуха является большим, чем на больших высотах над уровнем моря, так что двигатель может выдавать большую величину крутящего момента. Крутящий момент на устройстве вспомогательного агрегата находится на среднем уровне, поскольку двигатель имеет некоторую несущую способность выдавать дополнительный крутящий момент на вспомогательные агрегаты в данных условиях эксплуатации. Крутящий момент требования водителя является нулевым, а крутящий момент двигателя, выделенный на кондиционирование воздуха и генератор переменного тока, находится на средних уровнях. SOC аккумуляторной батареи находится на более высоком уровне, а температура испарителя системы кондиционирования воздуха находится на среднем уровне, тем самым, указывая, что температура в кабине транспортного средства может понижаться посредством пропускания воздуха через испаритель и подачи охлажденного воздуха в кабину транспортного средства.

В момент T1 времени, крутящий момент требования водителя возрастает в ответ на нажатие водителем педали акселератора. Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов понижается в ответ на возрастающий крутящий момент требования водителя. Посредством понижения предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов, может быть возможным повышать ускорение транспортного средства без уведомления водителя о каком бы то ни было ухудшении характеристик вспомогательных агрегатов, поскольку дополнительный крутящий момент может подаваться на вспомогательные агрегаты транспортного средства спустя короткое время. Число оборотов двигателя начинает возрастать по мере того, как дополнительный крутящий момент двигателя выдается для ускорения транспортного средства. Высота над уровнем моря, на которой работает транспортное средство, возрастает по мере того, как двигатель разгоняет транспортное средство. Крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, возрастает в ответ на уменьшающийся крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока. Крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, уменьшается в ответ на возрастание SOC аккумуляторной батареи до более высокого уровня, где требуется меньшая зарядка аккумуляторной батареи. Хотя крутящий момент двигателя, выделенный на кондиционер воздуха, возрастает, величина крутящего момента двигателя, фактически подаваемого на кондиционер воздуха, может убывать, поскольку понижен предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов. Температура испарителя остается на среднем уровне.

Между моментом T1 времени и моментом T2 времени, двигатель пускает в ход транспортное средство. Следовательно, предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов поддерживается на низком уровне, так что двигатель может выдавать дополнительный крутящий момент для разгона транспортного средства вместо повышения выходной мощности вспомогательных агрегатов. Число оборотов двигателя продолжает ускоряться по мере того, как возрастает время пуска в ход. Крутящий момент требования водителя достигает порогового уровня и стабилизируется. Высота над уровнем моря транспортного средства продолжает возрастать, и распределение крутящего момента двигателя между генератором переменного тока и системой кондиционирования воздуха настраивается для повышения процентной доли крутящего момента двигателя, имеющегося в распоряжении у системы кондиционирования воздуха, и понижения процентной доли крутящего момента двигателя, имеющегося в распоряжении у генератора переменного тока. SOC аккумуляторной батареи остается на более высоком уровне, а температура испарителя остается на среднем уровне.

В момент T2 времени, период пуска в ход транспортного средства заканчивается в ответ на скорость транспортного средства и понижение крутящего момента требования водителя. Число оборотов двигателя начинает выравниваться по мере того, как уменьшается ускорение транспортного средства. Высота над уровнем моря, на которой работает транспортное средство, продолжает возрастать, и выделение крутящего момента для генератора переменного тока продолжает понижаться в ответ на SOC аккумуляторной батареи. Выделение крутящего момента двигателя для системы кондиционирования воздуха возрастает в ответ на понижение крутящего момента двигателя, выделенного на генератор переменного тока. Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов начинает возрастать, поскольку число оборотов двигателя повышается, и поскольку закончился пуск в ход транспортного средства. SOC аккумуляторной батареи продолжает возрастать, но с более низкой скоростью.

Между моментом T2 времени и моментом T3 времени, предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов повышается до более высокого уровня, поскольку двигатель является работающим на более высоком числе оборотов, чем число оборотов холостого хода, где двигатель обладает способностью выдавать дополнительный крутящий момент по сравнению с тем, когда двигатель эксплуатируется на холостом ходу. Крутящий момент требования водителя поддерживается на постоянном уровне, и транспортное средство продолжает подниматься на большую высоту над уровнем моря. Крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, стабилизируется на более высоком уровне, а крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, стабилизируется на более низком уровне. Температура испарителя понижается в ответ на повышение крутящего момента двигателя, подводимого к системе кондиционирования воздуха. Крутящий момент двигателя, подаваемый на систему кондиционирования воздуха, повышается в ответ на более высокий предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов и более высокое выделение крутящего момента системы кондиционирования. Крутящий момент требования водителя понижается водителем перед моментом T3 времени, и число оборотов двигателя понижается в направлении числа оборотов холостого хода в ответ на понижение крутящего момента требования водителя.

В момент T3 времени, двигатель достигает числа оборотов холостого хода, и транспортное средство является работающим на большей высоте над уровнем моря. Следовательно, двигатель обладает меньшей способностью выдавать дополнительный крутящий момент на вспомогательные агрегаты транспортного средства, поскольку плотность воздуха является более низкой на больших высотах над уровнем моря. Кроме того, даже если давление воздуха на впуске двигателя может повышаться наддувом с помощью турбонагнетателя, турбонагнетатель работает на низкой частоте вращения на холостом ходу двигателя, так что небольшой наддув имеется в распоряжении у двигателя. Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов понижается до уровня, более низкого, чем уровень в момент T1 времени, так как двигатель обладает меньшей способностью выдавать крутящий момент на холостом ходу, когда эксплуатируется на высоте. Крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, остается на более высоком уровне, а крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, остается на более низком уровне. Температура испарителя начинает повышаться, поскольку предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов снижает величину крутящего момента двигателя, подаваемого для эксплуатации системы кондиционирования воздуха.

Между моментом T3 времени и моментом T4 времени, электрические устройства (не показаны) вводятся в действие, и SOC аккумуляторной батареи понижается по мере того, как электрические устройства потребляют энергию из аккумуляторной батареи и генератора переменного тока. Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов остается постоянным, а число оборотов двигателя остается на числе оборотов холостого хода. Крутящий момент требования водителя остается на нуле, а крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, и крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, остаются постоянными. Температура испарителя продолжает повышаться, поскольку крутящий момент двигателя, имеющийся в распоряжении у системы кондиционирования воздуха, ограничен пределом крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов и крутящим моментом двигателя, выделенным под крутящий момент генератора переменного тока.

В момент T4 времени, SOC аккумуляторной батареи понижается до уровня, меньшего, чем граничный предел для низкого SOC 306 аккумуляторной батареи. Следовательно, крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, понижается до нуля, а крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока повышается до 100 процентов. Однако, могут выдаваться другие выделения крутящего момента двигателя. Посредством приведения крутящего момента двигателя, выделенного на систему кондиционирования воздуха, к нулю, муфта кондиционирования воздуха может размыкаться, и аксиальный кулачок может располагаться в положении низкого крутящего момента. Крутящий момент двигателя, имеющийся в распоряжении у генератора переменного тока, остается ограниченным нижним уровнем посредством предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов. Высота над уровнем моря транспортного средства остается неизменной, и температура испарителя продолжает возрастать.

В момент T5 времени, крутящий момент требования водителя возрастает в ответ на нажатие водителем педали акселератора. Число оборотов двигателя повышается в ответ на более высокий крутящий момент требования водителя, но предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов понижается для улучшения пуска в ход транспортного средства. Высота над уровнем моря транспортного средства начинает понижаться, и крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, остается на более высоком уровне. Крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, остается на более низком уровне, а температура испарителя продолжает повышаться. SOC аккумуляторной батареи возрастает с более низкой скоростью в ответ на более низкий предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов.

В момент T6 времени, период пуска в ход транспортного средства заканчивается в ответ на понижение крутящего момента требования водителя и более высокую скорость транспортного средства. Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов начинает возрастать, но крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, в комбинации с пределом крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов является меньшим, чем крутящий момент перезапуска системы кондиционирования воздуха (например, величина крутящего момента, прикладываемого к двигателю через систему кондиционирования воздуха, когда система кондиционирования воздуха подвергается возобновлению работы). Поэтому, система кондиционирования воздуха не перезапускается. Температура испарителя продолжает повышаться, но она не достигла верхней границы 308 температуры испарителя. SOC аккумуляторной батареи также продолжает возрастать, и транспортное средство продолжает перемещаться к нижней высоте над уровнем моря.

В момент T7 времени, предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов повысился до более высокого уровня, и крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, достаточно высок, так что есть больший крутящий момент двигателя, имеющийся в распоряжении у системы кондиционирования воздуха, чем крутящий момент перезапуска системы кондиционирования воздуха. Поэтому, муфта кондиционирования воздуха смыкается, и положение аксиального кулачка настраивается (не показано), чтобы понижать температуру испарителя. Крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, продолжает понижаться в ответ на увеличивающееся состояние заряда аккумуляторной батареи. Высота над уровнем моря крутящего момента продолжает уменьшаться.

Между моментом T7 времени и моментом T8 времени, предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов остается на более высоком уровне, поскольку число оборотов двигателя повышается. Крутящий момент требования водителя остается постоянным, а высота над уровнем моря транспортного средства продолжает уменьшаться. Крутящий момент двигателя, выделенный на систему кондиционирования воздуха, возрастает до среднего уровня, а крутящий момент генератора переменного тока убывает до среднего уровня. SOC аккумуляторной батареи возрастает и продолжает приближаться к верхнему уровню. Температура испарителя системы кондиционирования воздуха продолжает снижаться.

В момент T8 времени, крутящий момент требования водителя понижается в ответ на отпускание водителем педали акселератора. Число оборотов двигателя начинает падать, и транспортное средство находится на меньшей высоте над уровнем моря. Предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов понижается в ответ на более низкое число оборотов двигателя. Температура испарителя понижается до более низкого уровня, и SOC аккумуляторной батареи повышается до более высокого уровня.

Таким образом, крутящий момент двигателя, подаваемый на и потребляемый вспомогательными агрегатами транспортного средства, может регулироваться. Разные вспомогательные агрегаты снабжаются разными распределениями крутящего момента двигателя на основании условий эксплуатации двигателя. Кроме того, крутящий момент для перезапуска устройств вспомогательных агрегатов также рассматривается системой, так что вспомогательные агрегаты не перезапускаются до того, как двигатель может выдавать крутящий момент, в отсутствие снятия крутящего момента с привода на ведущие колеса транспортного средства. Другими словами, перезапуск устройств вспомогательных агрегатов ограничен условиями, где крутящий момент двигателя, подаваемый в привод на ведущие колеса двигателя, может поддерживаться на постоянном уровне.

Далее, со ссылкой на фиг. 4 и 5, показан способ для эксплуатации вспомогательных агрегатов транспортного средства. Способ по фиг. 4 и 5 может храниться в качестве выполняемых команд в постоянной памяти контроллера 12, показанного на фиг. 1 и 2. Кроме того, способ по фиг. 4 и 5 может предусматривать последовательность, показанную на фиг. 3.

На 402, способ 400 определяет предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов в ответ на имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя и крутящий момент требования водителя. Имеющимся в распоряжении крутящим моментом двигателя является:

Tavail=Teng_cap -Teng_pump-Teng_fric-Tdrv_loss -Twheel

где Tavail - имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя, Teng_cap - несущая способность по крутящему моменту двигателя (например, максимальный крутящий момент двигателя на данном числе оборотов двигателя), Teng_pump - насосный крутящий момент двигателя, Teng_fric - момент трения двигателя, Tdrv_loss - потери крутящего момента в приводе на ведущие колеса у трансмиссии или полуоси, и где Twheel - крутящий момент, подаваемый на колеса транспортного средства. Таким образом, после вычитания крутящего момента, подаваемого на колеса транспортного средства, потерь крутящего момента в двигателе и приводе на ведущие колеса, может определяться крутящий момент двигателя, имеющийся в распоряжении у вспомогательных агрегатов. Насосный крутящий момент двигателя, момент трения в двигателе и потери крутящего момента в приводе на ведущие колеса могут определяться опытным путем и сохраняться в таблицах или функциях, индексируемых посредством числа оборотов двигателя, скорости транспортного средства и выбранной передачи трансмиссии. Крутящий момент на колесах может определяться по оцененному крутящему моменту двигателя на основании числа оборотов двигателя и потока воздуха двигателя, частоты вращения насосного колеса гидротрансформатора, частоты вращения турбины гидротрансформатора и передаточных отношений привода на ведущие колеса. Способ 400 переходит на 404 после того, как определен имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя.

Если двигатель заменен электродвигателем, имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя может быть заменен на имеющийся в распоряжении момент электродвигателя. Имеющийся в распоряжении крутящий момент электродвигателя является несущей способностью по выходному крутящему моменту электродвигателя на данной частоте вращения электродвигателя минус потери крутящего момента, потери в приводе на ведущие колеса и крутящий момент на колесах.

На 404, способ 400 определяет граничные условия для устройств вспомогательных агрегатов. Граничные условия для устройств вспомогательных агрегатов могут включать в себя, но не в качестве ограничения, состояние ухудшения характеристик генератора переменного тока, ухудшенное состояние аккумуляторной батареи, низкое SOC аккумуляторной батареи, низкую температуру электролита аккумуляторной батареи, высокую температуру испарителя кондиционера, выключенную систему кондиционирования воздуха и избирательную зарядку аккумуляторной батареи при включенном кондиционировании воздуха. В одном из примеров, граничные условия могут определяться опытным путем и сохраняться в памяти. Способ 400 переходит на 406 после того, как определены граничные условия.

На 406, способ 400 оценивает, истинны или нет какие-нибудь из граничных условий. Например, способ 400 оценивает, находится или нет аккумуляторная батарея в ухудшенном состоянии, или находится ли температура испарителя кондиционера воздуха на или выше верхней граничной температуры испарителя. Если истинны одно или более граничных условий, ответом является да, и способ 400 переходит на 410. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 408.

На 408, способ 400 назначает распределение крутящего момента на вспомогательные агрегаты на основании нормальных или базовых условий эксплуатации. В частности, способ 400 выдает распределение крутящего момента на основании рабочих состояний предопределенных ограничений. Например, распределение крутящего момента может быть основано на уровне стабильности холостого хода двигателя, SOC аккумуляторной батареи, разности между действующей температурой в кабине и требуемой температурой в кабине, и мигании ламп. В этом примере, стабильность холостого хода двигателя может быть наделена наивысшим приоритетом, сопровождаемым SOC аккумуляторной батареи, сопровождаемым разностью температур в кабине, сопровождаемой миганием ламп. Если стабильность холостого хода является меньшей, чем требуется, способ 400 выводит предопределенное распределение крутящего момента на вспомогательные агрегаты на основании не удовлетворения целевых значений стабильности холостого хода. Другие ограничения нормального рабочего состояния меньшего приоритета не оказывают влияния на заключительное распределение крутящего момента, когда не удовлетворено условие более высокого приоритета. Это предопределенное распределение реализуется посредством смещения крутящего момента на доминирующий вспомогательный агрегат на основании величины имеющегося в распоряжении крутящего момента.

В еще одном примере, если стабильность холостого хода находится на требуемом уровне, но SOC аккумуляторной батареи является меньшим, чем требуется, способ 400 выдает предопределенное распределение крутящего момента на вспомогательные агрегаты на основании низкого SOC аккумуляторной батареи. Другие ограничения нормального рабочего состояния меньшего приоритета не оказывают влияния на заключительное распределение крутящего момента. Способ 400 переходит на 412 после того, как назначены целевые значения распределения крутящего момента вспомогательных агрегатов.

В одном из примеров, распределение крутящего момента для каждого вспомогательного агрегата может быть определено в качестве половины имеющегося в распоряжении крутящего момента плюс смещение, выраженное в качестве скалярной величины, предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов.

На 410, способ 400 назначает распределение крутящего момента между устройствами вспомогательных агрегатов на основании граничных условий, которые истинны. Граничным условиям назначаются порядок или приоритет. Если истинно граничное условие более высокого приоритета, распределение крутящего момента, применяемое к устройствам вспомогательных агрегатов, придерживается распределения крутящего момента, основанного на граничном условии более высокого приоритета, а распределения крутящего момента, основанные на граничных условиях более низкого приоритета, не применяются к вспомогательным агрегатам. Кроме того, граничные условия имеют более высокий приоритет, чем нормальные условия эксплуатации, на 408. Поэтому, если граничное условие является истинным, распределение крутящего момента, назначенное на вспомогательные агрегаты, скорее основано на граничном условии, которое истинно, нежели каком бы то ни было нормальном рабочем состоянии, которое не удовлетворяется. Способ 400 переходит на 412 после того, как определены распределения крутящего момента, примененные к вспомогательным агрегатам.

На 412, способ 400 назначает крутящий момент смещения на доминирующий вспомогательный агрегат. Один из вспомогательных агрегатов может выбираться в качестве доминирующего вспомогательного агрегата над другими вспомогательными агрегатами на основании присутствующих условий эксплуатации. Например, генератор переменного тока может быть назначен в качестве доминирующего вспомогательного агрегата над системой кондиционирования воздуха, когда требуемая температура в кабине находится в пределах предопределенного температурного диапазона от температуры окружающей среды. Смещение является величиной крутящего момента, которая может меняться в зависимости от условий эксплуатации и выбранного доминирующего вспомогательного агрегата. Например, если доминирующий вспомогательный агрегат является генератором переменного тока, крутящий момент смещения может иметь значение 4 Н·м. С другой стороны, если доминирующий вспомогательный агрегат является системой кондиционирования воздуха, крутящий момент смещения может иметь значение 4 Н·м. Способ 400 переходит на 414 после того, как определено смещение крутящего момента.

На 414, способ 400 добавляет крутящий момент смещения к крутящему моменту, выделенному на доминирующий вспомогательный агрегат, чтобы определить крутящий момент, выделенный на вспомогательные агрегаты. Например, если смещение крутящего момента имеет значение 5 Н·м, а предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов, определенный на 402, имеет значение 40 Н·м, распределение крутящего момента между устройствами вспомогательных агрегатов может определяться, как описано в материалах настоящей заявки. В частности, половина от 40 Н·м имеет значение 20 Н·м, плюс 5 Н·м, приводя к выделению 25 Н·м крутящего момента для доминирующего вспомогательного агрегата. Подчиненному вспомогательному агрегату выделено 20 Н·м минус 5 Н·м, или 15 Н·м крутящего момента. Способ 400 переходит на 416 после того, как определены крутящие моменты вспомогательных агрегатов.

На 416, способ 400 предусматривает настройку крутящих моментов вспомогательных агрегатов на основании числа оборотов двигателя и скорости транспортного средства. В одном из примеров, крутящий момент, выделенный на вспомогательный агрегат, комбинируется между заключительным крутящим моментом, определенным на 414, и неограниченным крутящим моментом, требуемым вспомогательным агрегатом в результате поиска по таблице или функции, которая индексируется на основании числа оборотов двигателя и скорости транспортного средства. Например, на низких числах оборотов двигателя и низких скоростях транспортного средства, больших, чем ноль, скалярная величина может понижать крутящие моменты вспомогательных агрегатов до предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов, определенного на 402, с тем чтобы повышать величину крутящего момента, которая может подаваться на колеса транспортного средства, тем самым, улучшая пуск в ход транспортного средства. Кроме того, таблица или функция на 416 может использоваться для вычленения влияния способа 400, так чтобы вспомогательные агрегаты могли потреблять не меньший или не больший крутящий момент, чем определено вспомогательным агрегатом, чтобы скорее удовлетворять требования к вспомогательному агрегату, нежели ограничения, наложенные на вспомогательные агрегаты способом 400. Одним из способов реализовать такую стыковочную функцию состоит в том, чтобы настраивать значение скалярных величин, индексируемых во время выбранных условий эксплуатации. Большая скалярная величина может предоставлять вспомогательным агрегатам возможность потреблять крутящий момент вплоть до их эксплуатационных пределов. Такая работа может быть желательной на более высоких скоростях транспортного средства и числах оборотов двигателя, где потребление крутящего момента вспомогательными агрегатами может быть заметно водителю в меньшей степени. Способ 400 переходит на 418 после того, как выделения крутящего момента вспомогательных агрегатов были настроены для числа оборотов двигателя и скорости транспортного средства.

На 418, способ 400 оценивает, запрошен или нет перезапуск вспомогательного агрегата. Вспомогательный агрегат может прекращать выдачу выходной мощности (например, система кондиционирования воздуха может размыкать муфту кондиционирования воздуха и настраивать аксиальный кулачок на положение низкого крутящего момента) в ответ на граничные условия в качестве определенных на 404 или условия эксплуатации транспортного средства. Кроме того, вспомогательный агрегат может прекращать работу, когда крутящий момент двигателя, выделенный для эксплуатации вспомогательного агрегата, является меньшим, чем пороговый крутящий момент, необходимый для эксплуатации вспомогательного агрегата. Может запрашиваться, что тот же самый вспомогательный агрегат должен перезапускаться, когда изменяются граничные условия или условия эксплуатации. Например, перезапуск вспомогательного агрегата может запрашиваться после того, как крутящий момент двигателя, выделенный для эксплуатации вспомогательного агрегата, является большим, чем пороговый крутящий момент, необходимый для эксплуатации вспомогательного агрегата. Если способ 400 делает вывод, что запрошен перезапуск вспомогательного агрегата, ответом является да, и способ 400 переходит на 420. Если способ 400 делает вывод, что перезапуск вспомогательного агрегата не запрошен, ответом является нет, и способ 400 переходит на 430 по фиг. 5.

На 420, способ 400 оценивает крутящий момент для перезапуска вспомогательного агрегата. Крутящий момент для перезапуска вспомогательного агрегата может быть значительно более высоким, чем пороговый крутящий момент для эксплуатации вспомогательного агрегата, поскольку, силы трения, сопротивления воздуха и другие силы может быть необходимо преодолевать при перезапуске вспомогательного агрегата. В одном из примеров, таблица или функция, которая включает в себя значения крутящего момента для перезапуска вспомогательного агрегата, может индексироваться на основании температуры окружающей среды и частоты вращения вспомогательного агрегата. Таблица выводит определенный опытным путем максимальный крутящий момент для перезапуска вспомогательного агрегата. Способ 400 переходит на 422 после того, как определен крутящий момент перезапуска вспомогательного агрегата.

На 422, способ 400 оценивает, является или нет крутящий момент, выделенный на вспомогательный агрегат на 416, большим, чем крутящий момент перезапуска вспомогательного агрегата, определенный на 420. Если крутящий момент, выделенный для вспомогательного агрегата, с 416 является большим, чем крутящий момент для перезапуска вспомогательного агрегата, на 420, ответом является да, и способ 400 переходит на 426 по фиг. 5. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 428 по фиг. 5.

На 426, способ 400 предоставляет вспомогательному агрегату возможность перезапускаться. Вспомогательный агрегат может перезапускаться посредством смыкания муфты, подачи тока в обмотку возбуждения или иным образом, пригодным для конкретного вспомогательного агрегата. Способ 400 переходит на 430 после перезапуска вспомогательного агрегата.

На 428, способ 400 предотвращает перезапуск вспомогательного агрегата. Вспомогательный агрегат может предохраняться от перезапуска посредством удерживания муфты разомкнутой, предотвращения или ограничения тока, подаваемого в обмотку возбуждения, или иным образом, пригодным для конкретного вспомогательного агрегата.

На 430, способ 400 определяет величину крутящего момента двигателя для обеспечения требуемой выходной мощности вспомогательного агрегата. В одном из примеров, где вспомогательные агрегаты являются системой кондиционирования воздуха и генератором переменного тока, крутящий момент двигателя для обеспечения требуемой электрической энергии из генератора переменного тока может определяться с помощью выходного тока генератора переменного тока или командного тока возбуждения генератора переменного тока. Крутящий момент двигателя для выдачи требуемого количества ватт может определяться из функции или таблицы, которая выводит крутящий момент двигателя в качестве функции выходной мощности генератора переменного тока (например, в ваттах) и частоты вращения генератора переменного тока. Крутящий момент системы кондиционирования воздуха для обеспечения требуемой температуры испарителя может определяться на основании давления на выходе и частоты вращения компрессора. Таблица или функция, которая индексируется с помощью давления на выходе и угла аксиального кулачка, в качестве функции частоты вращения компрессора, которая выводит определенный опытным путем крутящий момент для обеспечения требуемой температуры испарителя. Крутящие моменты для других вспомогательных агрегатов могут определяться подобным образом. Способ 400 переходит на 432 после определения крутящего момента двигателя для выдачи требуемых выходных мощностей вспомогательных агрегатов.

На 432, способ 400 оценивает, является или нет предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов меньшим (<), чем крутящий момент для подачи требуемой выходной мощности вспомогательного агрегата. В одном из примеров, где вспомогательными агрегатами являются кондиционер воздуха и генератор переменного тока, способ 400 оценивает, является ли предел крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов меньшим, чем крутящий момент для обеспечения требуемой величины электрической мощности из генератора переменного тока и требуемой температуры испарителя. Если так, ответом является да, и способ 400 переходит на 436. Если нет, ответом является нет, и способ 400 переходит на 434.

На 434, способ 400 дает команду вспомогательным агрегатам выдавать требуемую выходную мощность для каждого вспомогательного агрегата. Например, если требуемая выходная мощность генератора переменного тока имеет значение 300 ватт, использующее X Н·м крутящего момента двигателя, а требуемая температура испарителя кондиционера воздуха имеет значение 10°C, использующее Y Н·м крутящего момента двигателя, обмотка возбуждения генератора переменного тока снабжается током, так чтобы генератор переменного тока выдавал 300 ватт, а аксиальный кулачок кондиционера воздуха настраивается, чтобы обеспечивать 10°C на испарителе. Если вспомогательным агрегатом является генератор переменного тока, команда генератора переменного тока настраивает ток возбуждения или команду регулятора напряжения, как описано на 442-448. Если вспомогательным агрегатом является муфта системы кондиционирования воздуха, муфте может даваться команда размыкаться или смыкаться посредством электропривода. Если вспомогательным агрегатом является компрессор системы кондиционирования воздуха, клапан регулирования рабочего объема может настраиваться для изменения рабочего объема компрессора, чтобы менять крутящий момент компрессора. Способ 400 переходит на 438 после того, как вспомогательным агрегатам дана команда выдавать свои соответственные требуемые выходные мощности.

На 436, способ 400 дает команду вспомогательным агрегатам использовать вплоть до предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов, определенного на 402. Каждому вспомогательному агрегату дается команда на уровень выходной мощности, который использует величину крутящего момента, выделенную на конкретный вспомогательный агрегат на 416, или значение, меньшее, чем величина крутящего момента, выделенная на конкретный вспомогательный агрегат на 416, когда требуемая выходная мощность для вспомогательного агрегата использует меньший крутящий момент двигателя, чем величина крутящего момента, выделенная на вспомогательный агрегат на 416. Например, если генератору переменного тока выделено 40 Н·м на 416, но только 30 Н·м крутящего момента двигателя используется для обеспечения требуемой выходной мощности генератора переменного тока, оставшиеся 10 Н·м перераспределяются на другие вспомогательные агрегаты. С другой стороны, если генератору переменного тока выделено 40 Н·м на 416, но крутящий момент для удовлетворения требуемой выходной мощности генератора переменного тока, в качестве определенной на 430, имеет значение 50 Н·м, ток возбуждения генератора переменного тока настраивается, так чтобы генератор переменного тока потреблял 40 Н·м крутящего момента двигателя (например, величину крутящего момента двигателя, выделенную на генератор переменного тока). Крутящий момент системы кондиционирования воздуха управляется подобным образом.

Если вспомогательным агрегатом является генератор переменного тока, команда генератора переменного тока настраивает ток возбуждения или команду регулятора напряжения, как описано на 442-448. Если вспомогательным агрегатом является муфта системы кондиционирования воздуха, муфте может даваться команда размыкаться или смыкаться посредством электропривода. Если вспомогательным агрегатом является компрессор системы кондиционирования воздуха, клапан регулирования рабочего объема может настраиваться для изменения рабочего объема компрессора, чтобы менять крутящий момент компрессора. Любой крутящий момент двигателя, выделенный на вспомогательный агрегат, который не потребляется вспомогательным агрегатом, распределяется на другие вспомогательные агрегаты, так чтобы весь имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя мог потребляться вспомогательными агрегатами для удовлетворения требуемой выходной мощности вспомогательных агрегатов. Способ 400 переходит на 438 после того, как даны команды крутящих моментов вспомогательных агрегатов.

На 438, способ 400 сбрасывает электрические нагрузки, которые электрически присоединены к генератору переменного тока, до тех пор, пока электрическая нагрузка, приложенная к генератору переменного тока, не является меньшей чем или равной величине электрической мощности, подаваемой генератором переменного тока, когда генератор переменного тока эксплуатируется с использованием величины крутящего момента двигателя, выделенной на 436 или 434. Электрические нагрузки могут сбрасываться с помощью команды в модуль управления основной частью, который предоставляет току возможность течь из генератора переменного тока в электрическую нагрузку. Конечно, выделение электрической мощности под электрические нагрузки может быть приоритезировано. Способ 400 переходит на 442 после того, как могут быть сброшены электрические нагрузки.

На 440, способ 400 оценивает, является ли генератор переменного тока генератором переменного тока с линейной схемой соединений (LIN). Способ 400 может оценивать, является или нет генератор переменного тока генератором переменного тока LIN, на основании состояния бита, хранимого в памяти. Если способ 400 делает вывод, что присутствует генератор переменного тока LIN, ответом является да, и способ 400 переходит на 442. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 444.

На 442 способа 400, команда генератора переменного тока подается на генератор переменного тока LIN, чтобы непосредственно настраивать ток возбуждения генератора переменного тока. Ток возбуждения генератора переменного тока настраивается, чтобы давать крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока на основании выходных данных из таблицы или функции, которая выводит ток возбуждения генератора переменного тока в качестве функции крутящего момента нагрузки генератора переменного тока. Например, крутящий момент двигателя, выделенный на генератор переменного тока, используется для индексирования таблицы или функции, которые выводят ток возбуждения. Ток возбуждения генератора переменного тока LIN затем настраивается на ток возбуждения, выведенный из таблицы, и двигатель нагружается крутящим моментом двигателя, выделенным на генератор переменного тока. Способ 400 переходит на 448 после того, как настроена выходная мощность генератора переменного тока LIN.

На 448, способ 400 выдает оценку крутящих моментов нагрузки вспомогательных агрегатов в систему двигателя для настройки приводов двигателя, которые изменяют крутящий момент двигателя. Например, если ток возбуждения или регулировка регулирования напряжения генератора переменного тока настраивается, чтобы использовать 25 Н·м крутящего момента двигателя, оценка нагрузки крутящего момента генератора переменного тока, основанная на токе возбуждения или мощности на выходе генератора переменного тока, подается в регулятор числа оборотов холостого хода двигателя и/или процедуру регулирования крутящего момента, так чтобы контроллер двигателя имел оценку нагрузок на двигателе. Исполнительные механизмы крутящего момента двигателя, такие как дроссель двигателя, распределительные валы, топливные форсунки, системы зажигания и механизмы подъема клапанов, настраиваются для повышения или понижения крутящего момента двигателя на основании повышений или понижений крутящего момента, прикладываемого к двигателю через вспомогательные агрегаты. Способ 400 переходит на выход после того, как выдана оценка крутящего момента для управления исполнительными механизмами крутящего момента двигателя.

На 444, способ 400 определяет выходной ток генератора переменного тока. В одном из примеров, выходной ток генератора переменного тока может определяться посредством контроля напряжения, которое развивается на резисторе считывания тока. Напряжение на резисторе считывания является указывающим электрический ток через резистор. Способ 400 переходит на 446 после того, как определен ток, выдаваемый из генератора переменного тока.

На 446, способ 400 настраивает требуемое выходное напряжение генератора переменного тока в ответ на ток, выдаваемый генератором переменного тока. В частности, если ток, выдаваемый из генератора переменного тока, является меньшим, чем требуется, требуемое напряжение, подаваемое на регулятор напряжения, регулирующий выходную мощность генератора переменного тока, повышается. Если ток, выдаваемый из генератора переменного тока, является большим, чем требуется, требуемое напряжение, подаваемое на регулятор напряжения, регулирующий выходную мощность генератора переменного тока, понижается. Требуемый выходной ток генератора переменного тока определяется по величине крутящего момента двигателя, выделенного на генератор переменного тока, и передаточной функции, которая описывает крутящий момент нагрузки генератора переменного тока в качестве функции выходного тока генератора переменного тока. Таким образом, крутящий момент генератора переменного тока может регулироваться с обратной связью посредством тока генератора переменного тока и регулятора напряжения, который регулирует выходное напряжение генератора переменного тока.

Таким образом, способ по фиг. 4 и 5 предусматривает распределение крутящего момента двигателя, содержащее: ограничение величины крутящего момента, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, в ответ на крутящий момент требования водителя и имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя является несущей способностью по крутящему моменту двигателя на данном числе оборотов двигателя минус насосный крутящий момент двигателя, момент трения двигателя, потери крутящего момента в приводе на ведущие колеса и крутящий момент на колесах. Способ включает в себя те случаи, когда величина крутящего момента двигателя, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, ограничивается посредством ограничения выходной мощности вспомогательных агрегатов двигателя.

В одном из примеров, способ включает в себя те случаи, когда вспомогательные агрегаты двигателя включают в себя генератор переменного тока, и где выходная мощность генератора переменного тока ограничивается посредством настройки входного сигнала регулятора напряжения генератора переменного тока в ответ на ток, считанный на выходе генератора переменного тока. Способ включает в себя те случаи, когда ограничение величины крутящего момента двигателя, подаваемого на вспомогательные агрегаты двигателя, заключается в том, что прекращают или прерывают выдачу мощности из одного вспомогательного агрегата двигателя. Способ дополнительно содержит возобновление выдачи мощности из одного вспомогательного агрегата двигателя в ответ на повышение предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов двигателя. Способ дополнительно содержит предотвращение возобновления выдачи мощности из одного вспомогательного агрегата двигателя в ответ на крутящий момент перезапуска одного вспомогательного агрегата двигателя, являющийся большим, чем крутящий момент двигателя, выделенный для эксплуатации одного вспомогательного агрегата двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда крутящий момент двигателя, выделенный для эксплуатации вспомогательного агрегата двигателя, основан на распределении крутящего момента по множеству вспомогательных агрегатов двигателя.

Способ по фиг. 4 и 5 также предусматривает распределение крутящего момента двигателя, содержащее: обеспечение электрической мощности с помощью генератора переменного тока; обеспечение охлаждения для кабины транспортного средства с помощью системы кондиционирования воздуха; и настройку крутящего момента генератора переменного тока и крутящего момента системы кондиционирования воздуха, подаваемых на двигатель, в ответ на имеющуюся в распоряжении величину крутящего момента двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя является несущей способностью по крутящему моменту двигателя на данном числе оборотов двигателя минус насосный крутящий момент двигателя, момент трения двигателя, потери крутящего момента в приводе на ведущие колеса и крутящий момент на колесах.

В некоторых примерах, способ дополнительно содержит настройку крутящего момента генератора переменного тока и крутящего момента системы кондиционирования воздуха в ответ на предопределенное распределение крутящего момента. Способ включает в себя те случаи, когда предопределенное распределение крутящего момента основано на множестве приоритезированных граничных условий. Способ дополнительно содержит потребление части величины крутящего момента, выделенного на первый вспомогательный агрегат, посредством первого вспомогательного агрегата и потребление оставшейся части величины крутящего момента, выделенного на первый вспомогательный агрегат, посредством второго вспомогательного агрегата. Способ также дополнительно содержит понижение электрических нагрузок, приложенных к генератору переменного тока, для уменьшения электрической нагрузки генератора переменного тока до меньшей, чем электрическая выходная мощность, выдаваемая посредством эксплуатации генератора переменного тока, при выделенной величине имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя.

Как будет приниматься во внимание рядовым специалистом в данной области техники, процедуры, описанные на фиг. 4 и 5, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.

1. Система для распределения крутящего момента двигателя, содержащая:

контроллер, включающий в себя исполняемые команды для разделения имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя среди множества вспомогательных агрегатов двигателя, в том числе, генератора переменного тока и системы кондиционирования воздуха, так чтобы общая сумма имеющейся в распоряжении величины крутящего момента двигателя была выделена на множество вспомогательных агрегатов двигателя, причем имеющийся в распоряжении крутящий момент двигателя является несущей способностью по крутящему моменту двигателя на данном числе оборотов двигателя минус насосный крутящий момент двигателя, момент трения двигателя, потери крутящего момента привода на ведущие колеса и крутящий момент на колесах.

2. Система по п. 1, дополнительно содержащая дополнительные команды для определения предела крутящего момента устройств вспомогательных агрегатов.

3. Система по п. 2, дополнительно содержащая дополнительные команды для назначения распределения крутящего момента по множеству вспомогательных агрегатов двигателя.

4. Система по п. 3, дополнительно содержащая дополнительные команды для назначения заданного смещения на доминирующий вспомогательный агрегат.

5. Система по п. 1, дополнительно содержащая дополнительные команды для настройки требуемого напряжения генератора переменного тока в ответ на ток, выдаваемый из генератора переменного тока.

6. Система по п. 5, дополнительно содержащая дополнительные команды для настройки тока возбуждения, подводимого в генератор переменного тока, в ответ на величину крутящего момента двигателя, выделенного на генератор переменного тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для управления приводом транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, а именно - к устройству для управления гибридной силовой установкой транспортного средства и может быть применено в машиностроении
Наверх