专利名称：发动机响应调节的制作方法
发动机响应调节
背景技术：
车辆系统接收各种操作者命令，以便有助于操作者控制动力传动系统，包括加速器踏板位置输入。此外，能够调整操作者的踏板压低量和动力传动系统响应之间的关系以提供不同的速度和扭矩控制。Weber等在美国专利US6，654，677中提出了一种调节踏板位置映射图的示例方法。其中，动力传动系统控制器基于车辆速度改变加速器踏板位置与电子节气门角度的映射，以便改善操作者对车辆速度、扭矩输出和加速度的控制。特别地，在较低的车辆速度下，踏板位置被映射到电子节气门角度，焦点集中在提供加速度控制，而在较高的车辆速度下，踏板位置被映射到电子节气门角度，焦点集中在控制车辆速度。然而，发明人在此处已发现这种方法的潜在问题。作为示例，当车辆在海拔高度变化的区域中行驶时，Weber等的踏板位置映射图可以提供或者太少或者太多的扭矩。例如，当沿斜坡上行时，在上坡坡度可能需要额外的踏板移动以提供相同的速度、加速度或者扭矩控制。同样地，当沿斜坡下行时，在下坡坡度可能需要较少的踏板移动以提供相同的速度、加速度或者扭矩控制。作为另一个示例，即使车辆未在上坡或下坡坡度行驶，在存在逆风或者顺风的条件下可能出现相同的问题。在所有这样的工况期间，在不知道维持期望的车辆速度(或车辆加速度)需要多少踏板压低量的情况下，操作者可能需要特别注意并且可能需要频繁地重新调整施加的踏板压低量。正因如此，这可能降低了驾驶感受并导致操作者不满意。
发明内容
至少一些上述问题可以通过控制车 辆发动机的方法解决，该方法包含基于车辆行驶的坡度调整操作者加速器踏板压低量和发动机输出扭矩之间的关系。这样，通过利用轨道高程的指示来调整踏板输入和车辆输出之间的关系，可以减少维持车辆性能水平所需的驾驶者的大量精力。在一个示例中，当车辆沿斜坡行驶时，基于上坡行驶的坡度，可以以较高的增益调整踏板输入和发动机输出扭矩之间的关系。当沿上坡上行时，这允许车辆为给定的踏板压低提供较高的输出扭矩，并减少操作者所需的额外的踏板移动。作为另一个示例，当车辆沿下坡行驶时，基于下坡行驶的坡度，可以以较低的增益调整踏板输入和发动机输出扭矩之间的关系。当沿下坡下行时，这允许车辆为给定的踏板压低提供较低的输出扭矩，并减少操作者所需的频繁的踏板重新调整。在逆风或顺风存在的条件下也可以做出相似的调整，使得不会降低驾驶者的车辆性能感受。同样地，由于踏板输入与发动机输出扭矩之间的标称关系可以以未加载车辆的假设为基础，可以做出调整以补偿负荷对车辆的影响，诸如当车辆拖曳或运载货物或有效负荷时。请注意，可以以各种方式调整驾驶者踏板输入与车辆和/或发动机输出之间的关系，包括随着环境条件变化逐渐地调整所述关系，以及基于诸如发动机转速、车辆速度、齿轮比等等的各种运转参数进一步调整所述关系。此外，增益调整可以包括调整基于软件的传递函数、算法、模拟电路、信号处理和/或其组合。这样，当道路坡度变化时，可以减少操纵车辆所需的操作者的大量额外精力。正因如此，这可以改善操作者的性能感受和整体驾驶感受。在另一个示例中，通过调整电子控制的节流板的节气门位置来调整发动机输出扭矩。在另一个示例中，基于相对于标称车辆负荷的车辆负荷来进一步调整操作者加速器踏板压低量和发动机输出扭矩之间的关系，车辆负荷包括车辆运载和/或拖曳的负荷，其中调整包括，当车辆负荷超过标称车辆负荷时，为给定的踏板压低量增加发动机输出。在另一个示例中，提出了一种用于车辆发动机的方法。该方法包含:在第一非牵引力控制条件期间，响应于操作者踏板压低量，基于道路高程来调整发动机输出扭矩；以及在第二牵引力控制条件期间，响应于操作者踏板压低量，基于车轮滑动来调整发动机输出扭矩。在另一个示例中，第一非牵引力控制条件包括不在车辆速度控制期间、不在车辆滑动控制期间和不在车辆牵引力控制期间中的一个或多个。在另一个示例中，在第一非牵引力控制条件期间的调整包括，当车辆在第一较低高程行驶时，响应于操作者踏板压低量而提供第一较小的发动机输出扭矩；以及当车辆在第二较高高程行驶时，响应于操作者踏板压低量而提供第二较大发动机输出扭矩。在另一个示例中，该方法进一步包含，在第一非牵引力控制条件期间，响应于操作者踏板压低量，基于逆风或顺风来进一步调整发动机输出扭矩，当车辆在逆风存在的条件下行驶时，该调整包括响应于操作者踏板压低量而增加发动机输出扭矩，以及当车辆在顺风存在的条件下行驶时，响应于操作者踏板压低量而减小发动机输出扭矩。
在另一个示例中，在第二牵引力控制条件期间，基于车轮滑动的调整包括基于道路高程、轨道摩擦系数以及车辆轮胎状况调整以减少车辆滑动。在另一个示例中，车辆系统包含:适于接收来自车辆操作者的命令的踏板；被配置为基于操作者踏板压低提供输出的传感器；以及具有计算机可读指令的控制系统，该计算机可读指令用于:响应于操作者踏板压低，基于行驶的坡度来调整发动机输出扭矩。在另一个示例中，调整包括，在上坡行驶期间，增加操作者踏板压低量和发动机输出扭矩之间的增益，当上坡行驶的坡度增加时增益增加；以及在下坡行驶期间，减小操作者踏板压低量和发动机输出扭矩之间的增益，当下坡行驶的坡度增加时增益减小。在另一个示例中，控制系统被配置为响应于车辆行驶期间存在的逆风或顺风而进一步调整发动机输出扭矩，如果逆风存在，则增益进一步增加，如果顺风存在，则增益进一步减小。在另一个示例中，控制系统被配置为响应于车辆运载或拖曳的车辆负荷而进一步调整发动机输出扭矩，当车辆负荷超过标称车辆负荷时增益进一步增加。在另一个示例中，所述系统进一步包含电子控制的节流板，其中控制系统包括用于通过调整电子控制的节流板的节气门位置来调整发动机输出扭矩的指令。当单独或结合附图参照以下具体实施方式
时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式
中进一步描述的一些概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围通过所附权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
图1是根据本发明的发动机系统的示例性实施例的原理图；图2-3是可以被执行用来调整图1的发动机系统的踏板位置映射图的示例程序；图4A-B是图示说明可以响应于变化的道路高程而被执行的示例踏板增益调整的图表；图5A-B是图示说明可以响应于逆风、顺风或车辆负荷的存在而被执行的示例踏板增益调整的图表；图6示出了在标称道路坡度条件下保持车辆速度所需的驾驶者脚部转动的示例映射图；图7示出了描述适用于调整踏板位置映射图的坡度补偿算法的示例方框图；以及图8示出了利用图7的坡度补偿算法的坡度补偿踏板调整的示例映射图。
具体实施例方式本发明描述了用于调整图1的发动机系统中的加速器踏板信号与发动机输出扭矩之间的关系的方法和系统。发动机控制器可以将加速器踏板信号映射到发动机输出扭矩，并借助基于选定的车辆工况的调整项进一步调整映射。控制器可以被配置为执行诸如图2-3的示例程序 的控制程序，以便基于车辆工况确定增益函数，所述车辆工况诸如车辆道路坡度、逆风或顺风的存在以及车辆运载或拖曳的负荷。此处参考图4A-B和图5A-B描述了示例增益函数调整。在一些实施例中，控制器可以应用坡度补偿算法(图7)，以便于随着道路高程变化，可以保持操作者的踏板位置尽可能地接近标称踏板位置(图6)。在图7的示例中示出了示例踏板位置补偿。基于道路的高程、逆风或顺风的存在以及车辆负荷的存在，通过改变根据给定的踏板压低量输出的发动机扭矩，可以减少车辆操作者为维持车辆性能的给定水平所需的额外的大量精力和注意力，以便提高他们的驾驶感受。图1示出了多汽缸内燃发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10的燃烧室或汽缸30被示为包括燃烧室壁32和位于其间并连接到曲轴40的活塞36。起动机马达(未示出)可以经由飞轮(未示出)连接至曲轴40。汽缸30可以经由各自的进气门52和排气门54与进气道44和排气道48相通。进气门52和排气门54可以经由进气凸轮轴51和排气凸轮轴53驱动。此外，进气凸轮轴51和排气凸轮轴53的位置可以分别通过进气凸轮轴传感器55和排气凸轮轴传感器57监控。进气门和/或排气门控制也可以通过由控制器12提供的信号经由电动气门驱动(EVA)提供。另外，进气门和排气门可以通过各种其它的机械控制系统控制，包括凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门升程(VVL)和/或可变气门正时(VVT)。在一些实施例中，气门控制策略可以包括上述控制技术中的两个或多个的组合。虽然汽缸30被示出具有仅仅一个进气门和一个排气门，但应当理解，在一些实施例中汽缸30可以具有两个或多个进气门和/或排气门。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配备向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为一个非限制性的示例，汽缸30被示出包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出连接到进气道44，用于经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地输送所喷射的燃料。这样，燃料喷射器66提供了到燃烧汽缸30内的所谓的燃料进气道喷射(此后也称为“PFI ”)。应理解，在替代的实施例中，喷射器66可以是将燃料直接喷射到汽缸30内的直接喷射器。也应理解，虽然所描述的实施例图示说明了发动机通过经由单个进气道喷射器喷射燃料而运转，但在替代的实施例中，发动机可以通过使用两个喷射器(例如直接喷射器和进气道喷射器)和改变来自每个喷射器的相对喷射量而运转。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。此处参考汽油发动机描述了发动机10，但应当理解，在一些实施例中，发动机10可以被配置为使用各种燃料，包括汽油、柴油、酒精及其组合。示出了经由节流板64与进气歧管42相通的进气道44。此外，可以将节流板64连接至电动马达62，使得节流板64的位置可以由控制器12经由电动马达(或执行器)62控制。这样的配置可以被称为电子节气门控制(ETC)，其也可以在怠速控制期间使用。无分电器点火系统88可以响应于来自控制器12的点火提前信号SA，经由火花塞92为燃烧室30提供点火火花。尽管示出了火花点火部件，但在一些实施例中，发动机10(或其一部分汽缸)可以不包括火花点火部件和/或可以不需要火花而运转。发动机10可以经由曲轴40为变速器系统(未示出)提供扭矩。曲轴40可以被连接到液力变矩器，液力变矩器也可以经由涡轮轴被连接到变速器。液力变矩器可以包括旁路离合器或锁止离合器。例如，锁止离合器可以被电驱动、液压驱动或电液驱动。变速器可以包含具有多个可选离散齿轮比的电控变速器。可替换地，在一些实施例中，变速器系统可以被配置为无级变速器(CVT)或手动变速器。示出了连接到催化转 化器70上游的排气道48的排气传感器126。应当注意，传感器126可以对应多个各种不同的传感器，并且催化转化器70可以对应布置在排气道中的多个各种排放装置，这取决于排气构造。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的传感器，诸如排气氧(EGO)传感器、线性氧传感器、宽域排气氧传感器(UEGO)、双态氧传感器、加热型排气氧传感器(HEGO)、或碳氢化合物(HC)或一氧化碳(CO)传感器。例如，信号EGO的高电压状态表明排气可能是富化学计量比，而信号EGO的低电压状态表明排气可能是稀化学计量比。进一步，可以在空燃比控制期间使用信号EG0，以便估计和验证期望发动机控制模式的各个方面。如上所述，图1仅仅示出了多汽缸发动机的一个示例汽缸，并且每个汽缸具有它自己的一套进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。此外，尽管上述发动机被示为具有进气道喷射构造，但是应当理解，发动机可以被配置为将燃料直接喷射到汽缸内。控制器12在图1中被示意地示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出(I/o)端口 104、电子存储介质只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM)IlO和数据总线。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行的指令，用于实现以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。示出了控制器12，其接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，除之前讨论的那些信号之外，包括来自连接到进气歧管42的质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量结果、来自连接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118的表面点火感测信号(PIP);以及来自电动马达64中的节气门位置传感器的节气门位置TP ;以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。踏板位置指示(PP)可以由踏板位置传感器134确定，踏板位置传感器134根据驾驶者输入132感测踏板130的角度。在一个示例中，踏板130可以是加速器踏板。在另一示例中，踏板130可以是制动器踏板。发动机转速信号RPM可以根据信号PIP由控制器12生成，并且来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP提供进气歧管中的真空或压力指示。例如，道路坡度可以由传感器90确定。作为另一个示例，道路坡度可以通过使用控制器可得到(或在控制器中)的其它信息分析确定。可替换地，从连接到车辆控制器的全球定位系统(GPS)可以接收道路坡度和其它道路条件。例如，道路坡度可以基于从网络服务器或GPS读取的位置测定从映射图数据库中读取。此外，基于相对于在给定工况下的标称道路负荷扭矩的发动机或动力传动系统的实际负荷/扭矩，可以推断道路坡度。控制器12可以控制燃料喷射器66传输的燃料量，使得可以选择汽缸30中的空气/燃料混合物是为化学计量比、富化学计量比的数值或稀化学计量比的数值。在一些实施例中，控制器12可以控制经由燃料蒸汽抽取阀(未示出)被抽取到进气道内的燃料蒸气量，燃料蒸汽抽取阀相通地连接至进气道。此外，在一些实施例中，发动机10可以包括排气再循环(EGR)系统，其使期望部分的排气从排气道48经由EGR阀(未示出)到进气道44。可替换地，通过控制排气门正时可以将一部分燃烧气体保留在燃烧室中。基于接收的各种输入，控制器12可以调整各种发动机运转参数。例如，控制器12可以调整火花塞的火花正时、燃料喷射器的脉冲宽度以及通过节气门执行器调整节气门的位置。同样地，基于驾驶者要求的指示并进一步基于其它发动机工况，控制器可以调整发动机输出扭矩。作为一个示例，控制器12可以将加速器踏板的踏板位置映射到具体的节气门位置(或角度)，以便由此提供发动机输出扭矩和操作者踏板压低量之间的预定关系。可以将映射图存储在控制器的存储器中，并且可以在车辆运行期间响应于踏板致动对映射图进行访问。踏板位置和发动 机输出扭矩之间的关系可以基于车辆运行的模式发生改变。例如，在牵引力控制条件期间，例如，当基于轨道高程、轨道摩擦系数、车辆轮胎状况等等时，可以调整操作者的踏板压低量和发动机输出扭矩之间的关系以减少车轮滑动。作为另一个示例，在巡航控制条件期间，可以调整所述关系以使速度和/或加速度得以控制。正如此处所阐述的，在非巡航和非滑动条件期间，基于车辆正在行驶的道路的坡度或高程，控制器可以调整所述关系。例如，控制器可以利用基于道路坡度或高程的增益项调整操作者踏板压低量和发动机输出扭矩之间的映射图。在另一个实施例中，所述关系可以借助基于逆风或顺风的存在、风速、相对车辆行驶方向的风向等等的增益项调整。当计算增益系数时，可以将车辆外部的其它条件包括在内，这些条件在车辆运行期间可以影响车辆的发动机扭矩输出(例如，发动机转速、周围的温度、压力、湿度等等条件)。然后借助增益可以调整踏板致动与发动机输出的映射图，以便随着车辆工况的改变而提高车辆的性能。在另一实施例中，基于车辆运载和/或拖曳的车辆负荷存在，例如货物或净载荷，可以进一步调整所述关系。例如，借助基于相对于标称车辆负荷的车辆负荷的增益项可以调整所述关系。标称车辆负荷可以包括，例如无挂车的空载车辆。此处，调整可以包括，例如当车辆负荷超过标称车辆负荷时，为给定的踏板压低量增加发动机输出。
作为一个示例，控制器可以映射在标称条件(即0%道路坡度、不存在逆风或顺风并且无挂车或运载或拖延的车辆负荷)下维持车辆速度所需的操作者脚部旋转量。在图6中示出了一个这种示例映射图600。如那里所描绘的，在标称条件下，随着期望的车辆速度增加，所需的操作者脚部旋转(或踏板压低)量也成比例地增加。在变化的道路坡度、变化的逆风/顺风或车辆运载/拖曳的变化的负荷的条件期间，控制器可以应用适当的增益函数，该适当的增益函数补偿变化的参数，并且当参数改变时，允许车辆操作者通过维持相同的(或相似的)踏板位置维持车辆速度。在图8中详细描述了一个示例调整。这样，图1中的系统和部件能实现控制车辆发动机的方法，其中基于车辆行驶的坡度可以调整操作者踏板压低量和发动机扭矩输出之间的关系。基于逆风和顺风的存在和/或车辆运载或拖曳的车辆负荷的存在，可以进一步调整所述关系。这样，可以维持加速器踏板尽可能地接近标称踏板位置。但是，在一些实施例中，由于车辆驾驶者可能认为他们应当需要在一定程度上增加或减少加速器踏板以达到其驾驶目的，诸如在视觉上更加明显的更大的坡度，可以不完全地补偿坡度、负荷或风。这降低了驾驶者的车辆本身行车的感觉或知觉。此外，此处描述了系统运行的其它各种示例。特别地，下面包括了控制程序额外的细节，其可以与各种发动机构造一起使用，诸如图1中所描述的那些。本领域技术人员中的一个应理解，下面在流程图中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。就这一点而论，所描述的各种动作或功能可以以所示顺序、并行地被执行，或者在一些实例中被省略。同样地，实现此处所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不必要求所述处理顺序，但是为便于图释和说明提供了所述处理顺序。尽管没有被明确地说明，但是本领域技术人员中的一个应认识到，取决于正在被使用的特定策略，可以重复执行所描述的动作或功能中的一个或多个。此外，这些附图可以生动地代表了被编入控制器12中的计算机可读存储介质中的代码。图2-3描述了在改变车辆轨道条件期间响应于驾驶者踏板致动而控制发动机运转的示例方法。这些可以包括，例如改变轨道坡度和/或改变轨道逆风/顺风。现在参考图2，描述了用于通过发动机/车辆输出与踏板致动之间的可调整的关系调整发动机/车辆输出的程序。在步骤 202，可以估计和/或测量车辆工况。这些可以包括，例如周围的条件(温度、压力、湿度等等)、道路坡度或高程、其它的轨道条件(例如轨道摩擦系数)、逆风或顺风的存在和它们的细节(例如速度、朝向或方向)等等。这些也可以包括各种发动机工况，诸如，例如踏板位置、发动机转速、车辆速度、发动机温度、催化剂温度、增压水平等等。在步骤204，可以读取当车辆操作者致动时的当前踏板位置。例如，程序可以从图1中的传感器134读取当前的踏板位置压低(PP)。输入过滤、噪音过滤和/或其它信号处理也可以被用来处理踏板压低读数。在一个示例中，相对于作为参考的关闭踏板和大开踏板位置可以确定踏板的位置。在步骤206，基于估计的车辆工况，可以确定踏板增益函数。确定的增益函数可以反映踏板压低和期望的发动机和/或车辆输出之间确定的关系，该输出可以包括期望扭矩、加速度、车辆速度、发动机转速或其组合。基于车辆坡度和逆风或顺风的存在，关于图3描述了所述关系的确定、选择和/或调整的进一步细节。关于图4A-B和图5A-B详细描述了示例调整。
在步骤207，可以确定增益实现条件是否存在。就这一点而论，这些可以是这样的条件，该条件被用来确定在步骤206处确定的增益函数是否被应用，并且进一步地该增益函数是否在特定的时间被应用。实现条件可以以现有的车辆工况为基础，诸如当前的车辆速度、驾驶者操纵性能模式配置转换设置或诸如牵引力控制的车辆运行状态。如果增益函数实现条件不存在，即如果增益函数被禁用，那么在步骤220，驾驶者踏板输入可以不更改地直接传递给控制器，并且基于步骤204中的踏板位置而不是基于所确定的增益函数来确定期望的发动机输出。此后，程序继续到步骤212以相应地调整节气门位置。相比之下，如果实现条件存在，则能够应用增益函数。具体地，在步骤208，基于步骤204中的踏板位置和步骤206中确定的增益函数，程序确定期望的发动机输出扭矩。此外其它各种的运转参数可以被用来确定期望的发动机扭矩，诸如，例如发动转速、车辆速度、车辆的运行模式、大气压力、周围的温度、齿轮比和/或其它参数。在一个示例中，在步骤209，基于踏板位置和所确定的增益函数确定期望的发动机输出可以包括:借助增益函数调整踏板位置，然后利用所调整的踏板位置确定期望的扭矩输出。例如，可以应用踏板位置调整项。在另一个示例中，在步骤210，基于踏板位置和所确定的增益函数确定期望的发动机输出可以包括:借助增益函数调整初始扭矩估计，然后利用所调整的扭矩估计确定期望的扭矩输出。例如，可以应用扭矩补偿项。在一些实施例中，主要基于加速器踏板信号和发动机转速(例如图6的基于标称道路坡路和负荷条件的映射图)，控制器可以确定基本驱动器所需的发动机扭矩输出和车辆的性能水平。然后，利用基于车辆工况(例如道路高程、轨道坡度等等)的增益函数可以调整基本的扭矩要求，以补充驱基本驱动器所需的扭矩，以便随着道路坡度改变维持确定的车辆性能水平。例如，可以补充基本的扭矩要求以补偿现有的道路坡度、风载荷或其它车辆负荷条件(例如挂车拖曳或皮卡装载货物)。参考图6和图8的映射图，此处详细描述了示例补偿。接下来，在步骤212，基于期望的发动机输出扭矩，程序确定期望的节气门位置。例如，程序可以参考存储在控制器中的映射图，该映射图将期望的扭矩映射到所需的节气门位置。在一些实施例中，期望的节气门位置可以进一步基于发动机工况，诸如发动机转速和发动机冷却液温度。在 步骤214，程序调整电子节气门使其到达期望的节气门位置。S卩，控制器通过调整电控节流板的节气门位置来调整发动机输出扭矩。在可替换实施例中，程序可以响应于步骤204处的踏板位置和步骤206处的增益函数(如果增益函数能够实现)而直接确定期望的节气门位置。在任何情况下，当增益函数能够实现时，程序通过在步骤206处确定的增益/传递函数响应于操作者踏板致动而电子地控制节气门位置，以便提供期望的响应特性。当节气门在这个示例中被用来调整发动机输出扭矩时，应理解，可以使用其它各种的发动机执行器。例如，可替换的或另外的致动可以被用来调整发动机扭矩。这些可以包括，例如气门动作、气门升程、增压、气门正时、凸轮正时、燃料质量和空气-燃料比、点火正时、喷射正时或其组合。这样，利用步骤206所选的映射，响应于考虑到当前的和各种其它工况的操作者命令而调整发动机节气门。如参考图3所描述的，在选定的条件和/或车辆运行模式期间，可以调整发动机扭矩对踏板压低响应的灵敏性，以使操作者在变化的高程的道路上行驶期间能够以与车辆在平坦道路上运行相比大体上相同的脚部旋转量控制发动机或车辆输出扭矩。其它各种方法也可以被用来调整发动机输出和/或发动机节气门角度。现在转向图3，其描述了基于车辆行驶坡度以及逆风或顺风的存在调整操作者踏板压低量和发动机输出扭矩之间的增益的程序300。当在上坡段和/或存在逆风的情况下驱动车辆时，这样的操作可以被用来实现较高的增益，而当在下坡段和/或存在顺风的情况下驱动车辆时，这样的操作可以被用来实现较低的增益，以便提供改善的驾驶者的发动机性能感受。在步骤301，程序包括确认非牵引力控制条件的存在。例如，可以确认车辆未处于车辆运行的牵引力控制模式。就这一点而论，非牵引力控制条件可以包括不在车辆滑动控制期间、不在车辆速度控制期间和不在车辆牵引力控制期间中的一个或多个。如果牵引力控制条件存在，那么在步骤320，程序包括调整操作者踏板压低量和发动机输出扭矩之间的增益函数以减少车辆滑动。例如，可以基于道路高程、轨道摩擦系数、车辆轮胎状况等等调整增益函数。正因如此，这导致适当的扭矩减少动作以实现充分地控制车辆。在一些实施例中，可以事先计算实现车辆滑动控制(或牵引力控制)所需的补偿或调整项并将其存储在控制器的存储器中，以便于快速地存取。无论何时驾驶者作用于加速器踏板，这允许能够适当使用牵引力控制调整项或增益函数。此外，如果巡航控制条件存在，可以调整增益函数以提供车辆速度和/或加速度控制。例如，可以事先计算基于巡航控制的增益函数并将其存储在控制器的存储器中以便于快速地存取，以使得无论何时驾驶者作用于加速器踏板均能够适当地使用巡航控制增益函数。返回到步骤301，如果确认非牵引力控制条件，那么在步骤302，程序包括确定车辆行驶坡度和确认存在上坡或下坡轨道坡度。例如，可以确认上坡或下坡轨道坡度高于阈值。一旦确认上坡或下坡轨道坡度，在步骤304，程序包括，基于确定的车辆行驶坡度调整操作者加速器踏板压低量和发动机扭矩输出之间的关系(例如增益函数)。即仅仅在非滑动和非巡航车辆条件期间基于车辆坡度，可以调整操作者踏板位置和发动机输出扭矩之间的关系。所述调整可以包括，例如，如在步骤305所示，改变所述关系，以便在上坡行驶期间具有操作者踏板压低量和发动机扭矩输出之间的较大的增益。此处，随着上坡坡度增加，可以增加增益，以便于输送的扭矩 与 上坡坡度成比例。作为另一个示例，所述调整可以包括，如在步骤306所示，改变所述关系，以便在下坡行驶期间具有操作者踏板压低量和发动机扭矩输出之间的较低的增益。此处，随着下坡坡度增加可以减小增益，以便于输送的扭矩与下坡坡度成比例。因此，当在诸如海平面或在水平地面上的较低的高程压低操作者踏板时，可以以第一低速增加发动机输出扭矩。相比之下，当在诸如高山上的较高的高程压低操作者踏板时，可以以第二高速增加发动机输出扭矩。正因如此，当车辆操作者在水平地面操纵车辆时以及当行驶在上坡或下坡时，这允许车辆操作者维持基本相同的脚部旋转以便实现期望的车俩性能水平。参考图4A-B，此处描述了响应于上坡或下坡坡度的存在而执行的示例增益调整。如那里所描述的，可以调整增益函数，以使得操作者踏板压低量和发动机输出之间的关系是线性的，或者在所选区段被不同地调整。作为一个示例，所述关系可以在较低的踏板位置(例如接近关闭的踏板位置)比在较高的踏板位置(例如接近大开的踏板位置)被调整更大程度。作为另一个示例，所述关系可以在较高的踏板位置比在较低的踏板位置被调整更大程度。此外，所述关系可以在中间踏板位置比在较高的踏板位置或者比在较低的踏板位置被调整更大程度。在图7的方框图中图示说明了可以在图3的程序中使用的坡度补偿算法的一个示例，并在下面进行了描述。如果在步骤302确认非上坡或下坡轨道，或在步骤306基于轨道坡度调整增益之后，程序进入步骤308，在步骤308处确定逆风或顺风是否存在。正如此处所使用的，逆风指的是与车辆的行驶方向相对的风的分量，因此需要车辆推进系统增加负荷，以维持恒定的车辆速度。同样地，正如此处所使用的，顺风指的是与车辆的行驶方向一致的风的分量，因此需要车辆推进系统减小负荷，以维持恒定的车辆速度。如果逆风或顺风存在，程序也可以确定顺风/逆风的速度、方向(或朝向)以及可能影响车辆轨迹的其它特性。一旦确认，在步骤310，程序包括，基于逆风或顺风的存在进一步调整操作者踏板压低和发动机输出扭矩之间的关系。例如，如在步骤311所示，调整可以包括，如果逆风存在，当压低操作者踏板时增加产生的发动机输出扭矩。作为另一个示例，如在步骤312所示，调整可以包括，如果顺风存在，当压低操作者踏板时减小产生的发动机输出扭矩。此处，增加速率可以基于逆风的速度和方向，而减小速率可以基于顺风的速度和方向。例如，可以与逆风成比例地增加增益函数，以便以加速器踏板相对少的移动来维持车辆速度。同样地，可以以与顺风成比例地减小增益函数，以便以加速器踏板相对少的移动来维持车辆速度。对基于风的负荷的增益的增加量或减小量(即调整所需的增加量或减小量)可能取决于风对车辆造成的空气动力载荷。就这一点而论，这可能取决于如下特性，诸如相对于风的车辆速度、车辆气动阻力系数、车辆的迎风面积和空气密度。在一些实施例中，这些项中的至少一些可以是依赖车辆的并且可能需要以依赖车辆的方式校准(例如基于车辆的制造和模式)。就这一点而论，如果当无风存在(即在标称的风负荷条件期间)以及当逆风或顺风存在时，通过基于风负荷调整增益函数，车辆操作者在运行车辆时可以维持基本相同的脚部旋转，以便实现期望的车辆性能水平。参考图5A-B，此处描述了响应于逆风或顺风的存在而执行的示例增益调整。如图5A-B所描述的，可以调整增益函数，以使得操作者踏板压低量和发动机输出之间的关系是线性的，或在所选区域中被不同地调整。作为示例，所述关系可以在较低的踏板位置(例如接近关闭的踏板位置)比在较高的踏板位置(例如接近大开的踏板位置)被调整更大程度。作为另一个示例，所述关 系可以在较高的踏板位置比在较低的踏板位置被调整更大程度。此外，所述关系可以在中间踏板位置比在较高的踏板位置或者比在较低的踏板位置被调整更大程度。接下来，在步骤314，程序确定需要进一步增益调整的其它条件是否存在。如果存在，那么在步骤316，基于额外的需要调整的条件，程序相对于道路坡度和风负荷以与所述相似的方式进一步调整增益。这些条件可以包括影响施加于车辆推进系统以维持恒定车速的其它条件。作为示例，这可以包括车辆运载或拖曳的相对于标称负荷的车辆负荷。例如，车辆负荷可以包括车辆中的多个乘客、装载于车辆中并由车辆运载的货物量或有效负荷、车辆拖曳的挂车重量等等，而标称负荷可以包括无货物或有效负荷、无拖曳的挂车以及无乘客。调整可以包括，当车辆负荷超过标称车辆负荷时，为给定的踏板压低量增加发动机输出。S卩，当车辆负荷超过标称车辆负荷时，可以增加增益函数。如之前在图2中所详细描述的，增益调整可以通过以下方式应用，通过用增益系数调整踏板位置以提供之后被映射到发动机输出扭矩的经调整的踏板位置，或者通过使用踏板位置映射发动机输出扭矩然后将增益调整应用于发动机输出扭矩。此外，通过调整一个或多个发动机扭矩执行器，例如通过调整电控节流板的节气门位置，可以实现发动机扭矩输出的调整。在一些实施例中，除调整增益函数之外，图2-3程序也可以基于车辆工况在适当时机并以合适的方式转换增益/传递函数。例如，基于所监控的车辆工况，可以确定所述条件是否在选定的的窗口内以改变增益/传递函数。作为一个示例，基于踏板位置是否处于或接近关闭踏板(被释放)位置，或者踏板位置是否处于或接近大开踏板(被作用/被压低)位置，可以改变转换的正时。此处，通过改变转换的正时，可以实现从一个增益函数平滑地转换到另一个增益函数(例如从关闭到打开，或从打开到关闭)。在另一个示例中，可以确定操作者是否执行了对踏板的充分调整。在又一个示例中，正时可以基于轨道坡度或坡度随时间的变化。例如，当爬坡的速率增加时可以加速正时。作为另一个示例，基于车辆速度或加速度可以改变正时。此外，其它各种选定的窗口可以被用来改变增益/传递函数。调整增益函数的正时可以包括，在预定的持续时间或多个发动机运行周期期间调整确定的增益函数。例如，为响应增益函数调整，滤波可以被用来提供响应于增益函数调整的节气门响应的调整的较小的变化。这样，在所选条件期间以所选方式能够调整踏板增益，以实现改善的驾驶性能。图7示出了描述坡度补偿算法的示例方框图700，该坡度补偿算法可以被应用于图3程序中以调整踏板位置映射图。应理解，虽然图7的方框示说明了基于道路坡度的坡度补偿，但这并不意味着是限制性的，而且可以对车辆系统经受的风负荷和车辆负荷做出相似的补偿。坡度补偿算法702接收来自车辆的的输入，包括道路坡度(如所估计的或所推断的)、驾驶者要求(例如基于所估计的驾驶者工况)，以及来自启动开关(enablementswitch)的输入。在一个示例中，如果增益函数实现条件存在，可以打开启动开关。基于所接收的输入，转换逻辑704可以确定转换进入或退出坡度补偿计算应用的进入或退出条件是否已满足，并且相应地是否打开或关闭增益补偿调整。即，确定是否实现增益函数的计算和应用，以及如何在那些状 态之间转换。转换逻辑704的输出被传递到坡度补偿计算706，坡度补偿计算706相应地计算坡度补偿或调整项(此处也被称为基于坡度的增益函数)，利用其可以调整发动机输出扭矩。作为一个示例，基于所接收的输入，如果确定满足“进入”条件并且增益函数将被激活(“打开”)，则可以确定并应用坡度补偿增益函数，并且可以用坡度补偿项转换到发动机扭矩输出调整。作为另一个示例，基于所接收的输入，如果确定满足“退出”条件并且增益函数将被去激活(“关闭”)，则可以停止应用坡度补偿增益函数，并且可以转换发动机扭矩输出调整退出坡度补偿项。如上所述，对风负荷和其它的车辆负荷可以计算或应用相似的算法和转换。以此方式，在操作者踏板压低和发动机输出扭矩之间基于车辆工况进行增益调整。在一个示例中，在第一非牵引力控制条件期间，控制器可以响应于操作者踏板压低量而基于道路高程调整发动机输出扭矩。此处，当车辆在第一较低的高程行驶时，控制器可以响应于操作者踏板压低量而提供第一较小的发动机输出扭矩。但是，当车辆在第二较高的高程行驶时，控制器可以响应于相同的操作者踏板压低量而提供第二较大的发动机输出扭矩。基于逆风或顺风以及相应的风负荷，控制器可以进一步调整发动机扭矩输出，以使得当车辆在存在逆风的条件下行驶时，增加响应于操作者踏板压低量的发动机输出扭矩；但是当车辆在存在顺风的条件下行驶时，减小响应于相同的操作者踏板压低量的发动机输出扭矩；同样地，控制器可以进一步调整发动机扭矩输出以补偿其它的车辆负荷，诸如货物、有效负荷、挂车负荷等等。相比之下，在第二引力控制条件期间，基于车轮滑动，控制器可以响应于(相同的)操作者踏板压低量而调整发动机输出扭矩。此处，基于轨道高程、轨道摩擦系数、车辆状况等等，控制器可以调整发动机输出扭矩。现在参考图4A-B和图5A-B的映射图，描述了示例调整。具体地，参考图4A，图表400图示说明了在改变上坡轨道坡度条件的踏板映射图中的变化。具体地，图4A示出了在踏板位置(如同踏板位置沿着X轴从关闭踏板变化到大开踏板)和期望的发动机输出扭矩或节气门位置(或补偿的加速器踏板位置)(沿着Y轴)之间的示例增益函数。在所描述的示例中，当上坡轨道坡度增加(即道路高程增加)时，在较低的踏板位置(即接近关闭的踏板位置)比在较高的踏板位置(即接近大开的踏板位置)提供一个较高的增益，所述关系被调整更大程度。即，在所描述的示例中，在较低的踏板位置比在较高的踏板位置提供相对更高的增益或相对更大的坡度。此处，通过在指定的区域内改变增益，在较低的踏板位置可以提供更大的调整(例如失谐)，而在较高的踏板位置可以提供更一致的响应。但是，在可替换的实施例中，可以不同地调整所述关系。例如，在所选的条件期间，所述关系与踏板位置可以是线性的，或者在较高的踏板位置所述关系可以被调整更大程度。在又一个示例中，所述关系可以在中间踏板位置(即在关闭踏板位置和大开踏板位置之间)比在较低的踏板位置或者比在较高的踏板位置被调整更大程度。以此方式，可以维持关闭踏板和大开踏板之间的大体上连续的关系，同时仍提供可变增益。现在参考图4B，图表450图示说明了变化的下坡轨道坡度条件的踏板映射中的变化。在所描述的示例中，当下坡轨道坡度增加时，在较高的踏板位置(即接近大开的踏板位置)比在较低的踏板位置(即接近关闭的踏板位置)提供较低的增益，所述关系被调整更大程度。即，在所描述的示例中，在较高的踏板位置比在较低的踏板位置提供相对更低的增益。此处，通过在所选区域内改变增益，在较高的踏板位置可以提供更大的调整(例如失谐)，而在较低的踏板位 置可以提供更一致的响应。但是，在可替换的实施例中，可以不同地调整所述关系。例如，在选定的条件期间，所述关系与踏板位置可以是线性的，或者所述关系在较低的踏板位置被调整更大程度。在又一个示例中，所述关系可以在中间踏板位置(即在关闭踏板位置和大开踏板位置之间)比在较低的踏板位置或者比在较高的踏板位置被调整更大程度。现在参考图5A-B，图形500和550图示说明了变化的逆风条件(图5A)和变化的顺风条件(图5B)的踏板映射图中的变化。具体地，图5A示出了在踏板位置(如同踏板位置沿着X轴从关闭踏板变化到大开踏板)和期望的发动机输出扭矩或节气门位置(或补偿的加速器踏板位置)(沿着Y轴)之间的示例增益函数。在其中，当逆风速度增加时，在较低的踏板位置比在较高的踏板位置提供一个较高的增益，所述关系被调整更大程度。相比之下，图5B示出了示例增益函数，在其中当顺风速度增加时，在较高的踏板位置比在较低的踏板位置提供一个较低的增益，所述关系被调整更大程度。如同图4A-B，其它的关系也是可能的，包括但不限于，线性关系以及在中间踏板位置(即在关闭踏板位置和大开踏板位置之间)比在较低的踏板位置或者比在较高的踏板位置被调整更大程度的关系。
在一个示例中，确定的增益函数可以被应用于标称踏板位置映射图以生成补偿的踏板位置映射图。在图6中示出了标称踏板位置映射图的一个示例。在其中映射图600描述了为标称车辆条件建立的标称加速器踏板映射图，标称车辆条件包括在无风的天气(即0%风负荷)车辆行驶在光滑平坦的道路(即0%道路坡度)上，具有标称车辆负荷。标称车辆负荷可以排除挂车拖曳或者车辆大量地装载货物的条件。此外，标称条件可以包括标称的周围条件或温度、湿度和大气压力的环境条件。如在映射图600中所示，在这种标称条件期间，维持期望的车辆速度所需的操作者脚部旋转量或踏板压低量可以以线性关系的形式来表现。即，为了维持给定的车辆速度，标称踏板位置(或踏板角度或踏板压低)可以被确定。当不存在补偿项时，在存在变化的道路坡度、风负荷或车辆负荷的条件下为了维持相同的车辆速度，操作者可能需要重新调整他们的脚部旋转。具体地，在存在上坡道路、逆风道路或拖曳/货物负荷的条件下，脚部旋转量可能需要增加。正因如此，这可能导致驾驶者疲劳。因此，为了使驾驶者能够在变化的道路坡度、风负荷或车辆负荷的条件下维持车辆，同时也保持相同或相似的脚部旋转量，可以应用合适的补偿项或增益函数。在图8的映射图中描述了一个示例的基于坡度的补偿。具体地，映射图800在808中描述了车辆速度的变化，在806中描述了道路坡度的变化，以及在802中描述了坡度补偿的踏板位置输入的相应变化。通过调整被应用以实现坡度补偿踏板位置输入802的基于坡度的补偿项或增益函数，当道路坡度改变时驾驶者能够维持驾驶者加速器踏板角度804(虚线图)平坦以便获得期望的车辆速度。正因如此，通过减少对频繁改变驾驶者脚部的位置的需要，这样减少了维持车辆速度所需的驾驶者精力，因此减少了驾驶者疲劳。这样，在变化的高程的道路上和存在变化的风负荷或车辆负荷的条件下行驶期间，可以改变踏板对车辆的响应增益，以便减少驾驶者维持车辆性能水平所需的额外的大量精力。通过减小车辆操作者上坡或下坡、在有风存在的条件或当拖曳货物时所需的脚部旋转量和踏板调整量，可以较少驾驶者疲劳，同时改善驾驶者的车辆性能感受。总的说来，能够提高操作者的驾驶感受。请注意，此处包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。此处所描述的具 体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。就这一点而论，所描述的各种动作、操作或功能可以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样地，实现此处所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作或功能中的一个或多个可以被重复执行。此外，所描述的动作可以生动地表示被编入车辆控制系统中的计算机可读存储介质的代码。应理解，此处所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括此处所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或 不相同，都被认为包括在本发明主题内。
权利要求
1.一种控制车辆发动机的方法，其包含: 基于车辆行驶的坡度，调整操作者加速器踏板压低量和发动机输出扭矩之间的关系。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包含基于经调整的关系调整发动机输出扭矩，其中所述调整包括改变所述关系以便在上坡行驶期间具有操作者加速器踏板压低量与发动机输出扭矩之间的较大的增益，并且在下坡行驶期间具有操作者踏板压低量与发动机输出扭矩之间的较小的增益。
3.如权利要求2所述的方法，其中当上坡坡度增加时增加所述增益，并且其中当行驶的下坡坡度增加时减小所述增益。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述调整包括: 当在较低的高程压低操作者踏板时，以第一低速增加所述发动机输出扭矩；以及 当在较高的高程压低操作者踏板时，以第二高速增加所述发动机输出扭矩。
5.如权利要求4所述的方法，其中基于逆风或顺风的存在进一步调整所述关系。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述进一步调整包括: 如果逆风存在，当压低操作者踏板时，增加所述发动机输出扭矩；以及 如果顺风存在，当压低操作者踏板时，减小所述发动机输出扭矩。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述增加的速率基于所述逆风的速度和方向，并且其中所述减小的速率基于所述顺风的速度和方向。
8.如权利要求1所述的方法，其中在非滑动和非巡航车辆条件期间调整所述关系。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述关系在较低的踏板位置比在较高的踏板位置被更大程度的调整。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述关系在中间踏板位置比在较低的踏板位置或者比在较高的踏板位置被更大程度的调整。
全文摘要
本发明提出了至少基于车辆行驶的坡度，调整响应于操作者踏板致动而输送的发动机输出的方法和系统。在上坡行驶期间、在有逆风存在的条件下和/或在车辆有效负荷存在的条件下，可以增加输出，而在下坡行驶期间或在有顺风存在的条件下，可以减小输出。这样，在变化的高程、变化的周围条件和变化的负荷的条件下行驶期间，能够减少驾驶者疲劳。
文档编号F02D9/00GK103225557SQ201310027580
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月24日 优先权日2012年1月26日
发明者S·J·斯瓦伯维思科, C·T·浩德瑞克 申请人:福特环球技术公司