用于跳過點火運行過程中的減振的驅(qū)動傳動系滑移的制作方法
【專利摘要】在此披露用于減輕一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中的動力傳動系振動的多種方法和裝置。在一個方面，一個驅(qū)動傳動系部件(如一個扭矩轉(zhuǎn)換器離合器)的滑移是至少部分地基于一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中的一個跳過點火特征(如點火分數(shù)、所選擇的點火序列/模式等)。該驅(qū)動傳動系部件滑移的調(diào)節(jié)還可以根據(jù)一個或多個發(fā)動機運行參數(shù)如發(fā)動機速度和/或指示點火汽缸的輸出的一個參數(shù)(如進氣質(zhì)量)發(fā)生變化。
【專利說明】用于跳過點火運行過程中的減振的驅(qū)動傳動系滑移
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年8月13日提交的、標題為“用于跳過點火運行過程中的減振的TCC 滑移(TCC SLIP FOR VIBRAT1N MITIGAT1N DURING SKIP FIRE OPERAT1N) ” 的美國臨時專利申請?zhí)?1/682，553的優(yōu)先權(quán)，該申請通過引用結(jié)合在此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體上涉及內(nèi)燃機的跳過點火控制。更具體地，一個動力傳動系部件如一個扭矩轉(zhuǎn)換器離合器的滑移用于幫助減輕一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中的振動。

【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)在運行的大多數(shù)車輛(以及許多其他裝置)是由內(nèi)燃(IC)發(fā)動機供能的。內(nèi)燃發(fā)動機典型地具有多個汽缸或其他工作室，在這些汽缸或其他工作室中發(fā)生燃燒。在正常行駛條件下，內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩需要在寬泛的范圍內(nèi)變化，以便滿足駕駛員的操作需要。在過去這些年，已經(jīng)提出并利用了用于控制內(nèi)燃發(fā)動機扭矩的多種方法。一些這樣的途徑考慮了改變發(fā)動機的有效排量。一種這樣的途徑通常被稱為“跳過點火”發(fā)動機控制。跳過點火發(fā)動機控制設想在所選擇的點火時機過程中選擇性地跳過某些汽缸的點火。因此，例如，一個特定的汽缸可在一個點火時機過程中被點火并且接著可在下一個點火時機過程中被跳過并且隨后在下一個點火時機過程中被選擇性地跳過或點火。這與常規(guī)可變排量發(fā)動機運行形成對照，在常規(guī)可變排量發(fā)動機運行中，在某些低負荷運行條件的過程中停用固定的一組汽缸?？傮w上，跳過點火發(fā)動機控制被認為提供多個潛在優(yōu)點，包括顯著改進許多應用中的燃料經(jīng)濟性的潛能。
[0005]與跳過點火發(fā)動機控制相關(guān)聯(lián)的一個成見是，相比常規(guī)運行，發(fā)動機的跳過點火運行將使得該發(fā)動機顯著更粗糙地運轉(zhuǎn)。在許多應用如汽車應用中，跳過點火發(fā)動機控制所呈現(xiàn)的最顯著的挑戰(zhàn)之一是振動管理。本申請描述了利用扭矩轉(zhuǎn)換器離合器滑移(和/或另一個驅(qū)動傳動系部件的滑移)來減輕一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中的振動的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在此描述了用于減輕一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中的動力傳動系振動的多種方法和裝置。在一個方面，一個驅(qū)動傳動系部件(如一個扭矩轉(zhuǎn)換器離合器)的滑移是至少部分地基于一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中的一個跳過點火特征(如點火分數(shù)、所選擇的點火序列/模式等)。驅(qū)動傳動系部件滑移的調(diào)節(jié)還可以根據(jù)一個或多個發(fā)動機運行參數(shù)如發(fā)動機速度和/或指示點火汽缸的輸出的一個參數(shù)(如進氣質(zhì)量)和/或車輛的其他運行特征而發(fā)生變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]通過參照以下結(jié)合附圖給出的說明，可以最好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，在附圖中:
[0008]圖1是適用于結(jié)合跳過點火發(fā)動機控制來控制扭矩轉(zhuǎn)換器離合器滑移的一個扭矩轉(zhuǎn)換器離合器控制系統(tǒng)架構(gòu)的示意圖。
[0009]圖2是被安排成整合扭矩轉(zhuǎn)換器離合器滑移與點火分數(shù)選擇的一個跳過點火發(fā)動機控制器的方框圖。
[0010]圖3示出了說明對于兩個不同點火分數(shù)的發(fā)動機速度對時間的實驗數(shù)據(jù)。
[0011]在附圖中，有時使用相同的參考號來表示相同的結(jié)構(gòu)元件。還應該認識到，附圖中的說明是圖解的而不是按比例的。

【具體實施方式】
[0012]在跳過點火運行中，待解決的主要問題之一是由于汽缸的不規(guī)則點火而產(chǎn)生的振動。本發(fā)明總體涵蓋使用驅(qū)動傳動系滑移來幫助減輕可以另外方式在一個內(nèi)燃機的跳過點火運行過程中被激發(fā)的不希望的振動。
[0013]如熟悉汽車設計的那些技術(shù)人員所熟知的，具有自動變速器的車輛通常具有帶扭矩轉(zhuǎn)換器離合器(TCC)的一個扭矩轉(zhuǎn)換器。該扭矩轉(zhuǎn)換器離合器允許TCC(例如，變速器)下游的傳動系統(tǒng)部件以不同于TCC輸入軸的一個旋轉(zhuǎn)速度運轉(zhuǎn)，該輸入軸典型地以發(fā)動機速度(即，在發(fā)動機RPM下)旋轉(zhuǎn)。TCC允許的滑移量典型地是通過調(diào)整一個脈沖寬度調(diào)制信號來調(diào)節(jié)，該信號控制螺線管閥的增加或減少液壓管路壓力的這進而在機械上影響扭矩轉(zhuǎn)換器離合器相對于輸入軸速度滑移的量。當需要時，TCC可以在一種鎖定狀態(tài)下或近似在鎖定狀態(tài)下運行，這使得TCC從輸入到輸出幾乎沒有效率損失(即，輸入RPM?輸出RPM)。在某些運行模式如穩(wěn)態(tài)恒速下，TCC典型地被設置為一種鎖定狀態(tài)或一種低滑移狀態(tài)。
[0014]TCC所允許的滑移量(即，輸入RPMl與輸出RPM2之間的差)在此有時被稱為滑移RPM。在過渡過程中，TCC所允許的滑移量(例如，TCC滑移RPM)可以增大，從而使得發(fā)動機與驅(qū)動傳動系和車輛的剩余部分有效地部分斷開。這種改變的扭矩傳遞路徑衰減了呈現(xiàn)給TCC的扭矩脈沖，這可以通過幫助減少振動而有助于平穩(wěn)的車輛運行。
[0015]存在扭矩轉(zhuǎn)換器滑移可以用于幫助減輕一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中的振動的若干方式。將結(jié)合圖2所示的跳過點火控制器來描述第一種途徑，該跳過點火控制器包括確定將在任何時間利用的跳過點火分數(shù)的一個點火分數(shù)計算器90。(點火分數(shù)有效地是隨著時間的推移實際上被點火的可能汽缸點火的百分比)。在使用預定義點火模式或基于一個點火決定和/或一個點火歷史(例如，當前點火決定、點火決定序列等)來確定滑移的任何跳過點火控制器中還可以使用一種類似的途徑。
[0016]實際上，在一個發(fā)動機的跳過點火運行過程中所產(chǎn)生的振動量傾向于隨在任何時間使用的點火模式或點火分數(shù)而變化。(點火分數(shù)有效地是實際上被點火的可能汽缸點火的百分比)O 一些點火模式和一些點火分數(shù)傾向于具有良好的振動特征，而其他點火模式和點火分數(shù)傾向于具有不太令人滿意的振動特征。當然，存在可能影響振動特征的多個其他運行因素，包括發(fā)動機速度、變速齒輪等?？傮w上，任何特定車輛的振動特征可以典型地被表征，這樣使得可以合理地預測與任何特定一組跳過點火運行條件相關(guān)聯(lián)的振動。
[0017]本申請的受讓人已描述了設想確定一個所希望的點火分數(shù)并且隨后遞送該所希望的點火分數(shù)的多個跳過點火控制器。這些控制器的實例在美國專利申請?zhí)?3/654，244 ；13/654，248 ； 13/744, 134和61/682，065中進行描述，這些專利申請全部通過引用結(jié)合在此。當已知點火分數(shù)時，可以根據(jù)點火分數(shù)控制扭矩轉(zhuǎn)換器離合器滑移以便在適當?shù)臅r候幫助衰減振動。例如，當使用已知具有良好振動特征的一個點火分數(shù)時，可以使扭矩轉(zhuǎn)換器處于一種低TCC滑移狀態(tài)(其可能接近鎖止或如果可行處于鎖止)。當使用已知具有較不理想的振動特征的一個點火分數(shù)時，那么可以適當?shù)卦黾覶CC滑移以便幫助衰減由不規(guī)則點火產(chǎn)生的扭矩脈沖。對于任何給定點火分數(shù)或點火模式適當?shù)腡CC滑移量將根據(jù)通過使用該點火分數(shù)/點火模式而以另外方式預期的振動量而變化。也就是說，當預期存在較高的發(fā)動機振動時，TCC滑移可以增加，并且當使用預期較低水平的發(fā)動機振動的點火分數(shù)時，TCC滑移可以減少。因此，針對任何特定的點火分數(shù)，可以選擇一個相關(guān)聯(lián)的TCC滑移。適當?shù)腡CC滑移值可以經(jīng)驗地、分析地或通過任何其他合適的方法來確定并且可以被存儲在查找表中、被動態(tài)地計算或使用任何其他合適的技術(shù)供控制器使用。通過舉例，認為，在
10-60 RPM范圍內(nèi)的TCC滑移值對于在一種跳過點火運行模式下運行的一些現(xiàn)有車輛是適當?shù)摹?br> [0018]如以上所表明，車輛乘客可感知的振動將隨著除點火分數(shù)之外的多個運行條件發(fā)生變化。一些更重要的一些因素包括發(fā)動機速度、車輛(車輪)速度、每次點火的扭矩輸出(其可以受多個變量如汽缸進氣質(zhì)量(MAC)或進氣歧管壓力(MAP)影響)、變速齒輪等。例如，當每次點火的扭矩輸出較高時，在一個高速齒輪中在一個高RPM下相對平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)的一個具體點火分數(shù)可能不會像在一個低速齒輪中在一個低RPM下那樣平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。因此，在選擇適當?shù)腡CC滑移值時，TCC滑移控制器可以被安排成考慮除點火分數(shù)之外的其他因素。這可以按多種方式來實施，例如通過使用多維查找表，這些多維查找表使用多個運行特征作為索引。應了解的是，此類表的索引可以廣泛地變化以便滿足任何具體應用的需要。通過舉例，點火分數(shù)、發(fā)動機速度、車輛速度、每次汽缸點火的扭矩輸出以及變速齒輪是可以用作此類表的索引的全部參數(shù)。這些索引可以任何組合的方式使用和/或結(jié)合同樣被認為是適當?shù)钠渌饕黄鹗褂?。在其他實施例中，發(fā)動機激發(fā)和驅(qū)動傳動系/車輛響應的一個預測模型可以用于確定TCC衰減/滑移的一個適當水平。
[0019]圖1示出適于實現(xiàn)所描述的途徑的一個扭矩轉(zhuǎn)換器離合器控制系統(tǒng)架構(gòu)。在所示的實施例中，一個扭矩轉(zhuǎn)換器50包括一個扭矩轉(zhuǎn)換器離合器52。離合器扭矩容量(其連同應用于該離合器的實際發(fā)動機扭矩和變速器輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度一起)確定離合器52處的滑移量、根據(jù)應用于該離合器的液壓發(fā)生變化。一個液壓管路(未示出)供給扭矩轉(zhuǎn)換器離合器52并且一個第一螺線管54充當該液壓管路中的一個閥。因此，螺線管閥54的打開和關(guān)閉可以用于調(diào)節(jié)扭矩轉(zhuǎn)換器內(nèi)的液壓的增加并且由此調(diào)節(jié)扭矩轉(zhuǎn)換器離合器中發(fā)生的滑移量。一個第二螺線管(未示出)控制從扭矩轉(zhuǎn)換器離合器中放出壓力的一個閘門并且因此用于控制扭矩轉(zhuǎn)換器離合器內(nèi)的壓力減少。螺線管的打開和關(guān)閉以及因此扭矩轉(zhuǎn)換器52內(nèi)的液壓是由一個螺線管驅(qū)動器模塊56來控制。螺線管驅(qū)動器模塊56對來自一個變速器控制單元的TCC控制塊58和一個跳動點火控制器70的命令作出響應。
[0020]盡管在圖1中示出用于一個扭矩轉(zhuǎn)換器離合器的控制系統(tǒng)，但應了解的是，類似的控制系統(tǒng)可以被提供用于具有受控可變滑移的任何驅(qū)動傳動系部件。例如，這些驅(qū)動傳動系部件包括一個差速器、一個雙離合器變速器或允許一個內(nèi)部離合器滑移的任何其他變速器或者允許滑移的任何其他驅(qū)動傳動系部件。
[0021]接下來參照圖2，將描述適于管理TCC滑移的一個跳過點火控制器。圖2是圖解性示出根據(jù)一個所描述實施例的被安排成促進TCC滑移管理的一個跳過點火控制器的方框圖。跳過點火控制器70包括一個扭矩計算器80、一個點火分數(shù)確定單元90(有時稱為點火分數(shù)計算器)以及一個點火定時確定單元94。扭矩計算器80被安排成基于多個輸入在任何給定時間確定所希望的發(fā)動機扭矩。該扭矩計算器向點火分數(shù)計算器90輸出一個所請求的扭矩81。點火分數(shù)計算器90被安排成基于當前運行條件確定適于遞送所希望的發(fā)動機輸出的一個點火分數(shù)并且告知點火定時確定單元94適于遞送該所希望的扭矩的點火分數(shù)92。點火定時確定單元94負責確定遞送所希望的點火分數(shù)的一個點火序列。該點火序列可以使用任何合適的途徑來確定。在一些實現(xiàn)方式中，可以如以下所結(jié)合專利中的一些所述地以逐個點火時機的方式單獨地動態(tài)地確定點火。在其他實現(xiàn)方式中，模式發(fā)生器或預定義模式可以用于促進所希望的點火分數(shù)的遞送。通過舉例，共同轉(zhuǎn)讓的美國專利號 7，577，511,7, 849，835,7, 886，715,7, 954，474,8, 099，224,8, 131，445,8, 131，447(其通過引用結(jié)合在此)以及其他共同轉(zhuǎn)讓的專利申請描述了非常適于基于潛在地隨時間變化的所請求的點火分數(shù)和/或所請求的發(fā)動機輸出來確定一個適當點火序列的多個跳過點火控制器。
[0022]點火分數(shù)92還可以被遞送到一個滑移確定單元97上，該滑移確定單元負責基于當前點火分數(shù)和被認為是與TCC滑移確定相關(guān)的任何其他運行參數(shù)來確定適當?shù)幕?。這些此類運行參數(shù)可以包括發(fā)動機速度87、進氣質(zhì)量(MAC)、變速齒輪、汽缸充入、點燃定時、燃料噴射定時、閥定時等。在圖2中，輸入89意欲表示其他此類運行特征，這些特征可以由單元97在其確定適當滑移時使用。
[0023]對于不同點火分數(shù)的適當TCC滑移可以是從查找表99中檢索出、在算法上計算出或以任何其他合適的方式來確定?；拼_定單元97隨后將一個信號98輸出到TCC滑移控制器(例如，圖1所示的螺線管驅(qū)動器模塊56)，該TCC滑移控制器適當?shù)乜刂婆ぞ剞D(zhuǎn)換器離合器以便提供所希望的TCC滑移。在其他實施例中，點火分數(shù)確定單元、ECU或多種其他部件可以用于確定適當?shù)呐ぞ豑CC滑移水平(例如，滑移確定單元97可以被結(jié)合到這些部件中)。
[0024]許多跳過點火控制器利用預定義的點火模式而不是明確指定一個所希望的點火分數(shù)。以上相對于使用不同的點火分數(shù)所描述的TCC滑移控制同樣適用于使用預定義點火模式(這些點火模式典型地各自內(nèi)在地對應于一個指定的點火分數(shù))或其他機制來確定點火定時的跳過點火控制器。通過舉例，每個可用的跳過點火模式可以是與一個相對應的TCC滑移值相關(guān)聯(lián)。如先前所述，適當?shù)腡CC滑移值可以經(jīng)驗地、分析地或通過任何其他合適的方法來確定并且可以被存儲在查找表中、被動態(tài)地計算或使用任何其他合適的技術(shù)供控制器使用。另外，如以上所表明，針對任何特定點火模式所確定的滑移還可以根據(jù)一個或多個運行特征如發(fā)動機速度、車輛速度、變速齒輪和/或每次汽缸點火的扭矩輸出(或指示其進氣質(zhì)量(MAC)、MAP、燃料充入等的一個參數(shù))發(fā)生變化。
[0025]點火分數(shù)和點火模式是可以用作用于滑移確定的輸入的兩個跳過點火特征。然而，應了解的是，可以替代點火分數(shù)或點火模式或在點火分數(shù)或點火模式之外使用跳過點火運行的其他特征，如點火歷史、所使用的或?qū)⒃谌魏尉唧w時間使用的一個具體點火序列或甚至一個具體點火決定。例如，滑移確定單元97可以查看最后X次點火的歷史、一個預期即將到來的點火序列(例如，接下來的X次點火)、可為過去的點火和/或未來的點火兩者的一個當前序列(例如，在先前的、當前的和/或接下來的發(fā)動機循環(huán)中的點火或一些其他數(shù)量的點火時機)。在另一個實例中，可以基于某些序列的檢測等來確定滑移。
[0026]接下來將描述第二種TCC滑移控制途徑。這個實施例涵蓋與以上描述的基于點火分數(shù)/點火模式的途徑相比，對TCC滑移的更加快速的調(diào)節(jié)。在這個實施例中，以非常快速的方式控制滑移，如例如與發(fā)動機點火時機的頻率一致。為了理解這種途徑的動機，有用的是考慮扭矩脈沖對乘客舒適性產(chǎn)生的影響。總體上，扭矩脈沖的幅值越大，這樣一個脈沖造成車輛乘客可感知到的不希望的振動或不平順性的風險就越大。因此，從概念上講，所希望的是在預期到較大幅值的扭矩脈沖時，增加TCC滑移，以便幫助衰減振動。同時，為了改進燃料效率，所希望的是減少滑移，或可能在僅存在小的扭矩脈沖時，使扭矩轉(zhuǎn)換器離合器鎖止。
[0027]在跳過點火運行過程中，可能在一個跳過點火序列中的不同點處出現(xiàn)的扭矩脈沖在性質(zhì)和幅值方面存在顯著差異。例如，在所有點火條件大致相等的情況下，與一個氣缸的在一個或多個跳過后的一次點火相關(guān)聯(lián)的扭矩脈沖將大于與其中同一個汽缸在前一個發(fā)動機循環(huán)中被點火的一次點火相關(guān)聯(lián)的扭矩脈沖。與一個跳過的工作循環(huán)相關(guān)聯(lián)的扭矩脈沖總體上比與任何點火相關(guān)聯(lián)的扭矩脈沖要小得多。因此，實際上，與任何具體汽缸點火相關(guān)聯(lián)的扭矩脈沖將受到多個因素的影響，這些因素包括由點火產(chǎn)生的工作幅值和前幾個汽缸點火時機的點火/跳過歷史。
[0028]圖3示出了說明對于兩個不同點火分數(shù)的發(fā)動機速度對時間的實驗數(shù)據(jù)。如在附圖中可以輕易看出，不同的點火分數(shù)可以具有關(guān)于發(fā)動機速度變化的非常不同的特征。在所示的實驗中，第一點火分數(shù)是約1/2并且發(fā)動機速度變化的幅值是相對低的。第二點火分數(shù)是約0.57，其具有高得多幅值的發(fā)動機速度變化，這指示更高的扭矩脈沖。雖然發(fā)動機扭矩脈沖與艙體振動之間的傳遞函數(shù)是一個復雜的函數(shù)，但總體上，較高的扭矩脈沖與較高水平的乘客可感知的發(fā)動機致振動相關(guān)。相應地，這個數(shù)據(jù)表明當使用點火分數(shù)0.57時，更多的TCC滑移將是所希望的，并且當使用點火分數(shù)1/2時，更少的TCC滑移將是適當?shù)摹?br> [0029]在做出任何點火決定時，跳過點火控制器知曉最近的點火歷史(并且可以確定預期幅值的任何命令點火)。這一認知可以有利地用于以一種以汽缸事件的方式(即，以逐個點火時機的方式)幫助衰減大扭矩脈沖的方式來主動地調(diào)節(jié)TCC滑移。在一個簡單的實例中，一個TCC控制器可以被設計成:(I)在于一個跳過后命令一次點火的任何時候命令一個第一(較高)TCC滑移值；(2)在于另一次點火后命令一次點火的任何時候命令一個第二(中間)TCC滑移值；并且(3)在命令一個跳過的任何時候命令一個第三(較低)TCC滑移值。這種高帶寬滑移控制途徑的有效實現(xiàn)方式可以要求對TCC液壓系統(tǒng)和/或子系統(tǒng)軟件的適當改變，以便使其時間響應特征增加。可替代地，非液壓離合器致動系統(tǒng)可以用于致動TCCo通過舉例，美國專利
【發(fā)明者】馬克·A·威爾卡茨, 袁欣, J·P·斯威特克斯, 史蒂文·E·卡爾森, 約翰·F·艾姆徘迪歌莉婭, 約翰·W·帕塞勒斯 申請人:圖拉技術(shù)公司