专利名称：用于车辆制动的真空助力的制作方法
技术领域：
本发明公开一种用于控制发动机以在制动助力器中提供所需真空的系统和方法。
背景技术：
为了提高发动机效率，在部分荷载操作下采取措施减少泵气损失(pumping loss)。这些措施包括减少进气歧管压力。动力制动器通常由进气歧管提供的真空辅助。如果需要发动机长时间在低进气歧管真空状态下操作，则制动助力器内的真空会下降至对于当前或随后的制动操作来说是最低限度的或不足的水平。
发明内容
本发明公开一种确保用于车辆制动的真空助力的系统和方法。发动机通过下述过程控制估计在车辆当前操作状态下确保其制动所需的制动助力器的真空，确定进气歧管真空，以及在歧管真空小于所需的制动助力器真空时，增加发动机转速。可选地，发动机与无级变速器(continuously variable transmission,CVT)联接，并且根据增加的发动机转速调整CVT的齿轮齿数比，以使车辆速度实质上等同于车辆操作者的要求。另外可选地，发动机与自动变速器联接，并且变速器根据增加的发动机转速降档，以使发动机速度实质上等同于车辆操作者的要求。可选地，确定实际制动助力器真空，并响应于进气歧管真空水平和实际制动助力器真空均小于估计的制动助力器真空，增加发动机转速。基于与制动助力器联接的真空传感器和制动助力器真空模型发出的信号中的一个，确定实际的制动助力器真空。在包括停止-起动(stop-start)式的车辆，即发动机不依赖于操作者要求关闭并重新起动的车辆中，估计实际的制动助力器真空，并且在实际的制动助力器真空小于估计的制动助力器真空时，重新起动发动机。在具有可变凸轮正时的发动机中，将凸轮正时调整到一个位置，使其在歧管真空水平小于估计的制动助力器真空时，增加歧管真空。根据发动机具有可变凸轮正时的一些实施例，估计在车辆当前操作状态下确保其制动所需的制动助力器真空；确定进气歧管真空，这可以通过进气管中的传感器完成；并且在进气歧管真空低于估计的制动助力器真空时，增加进气歧管真空。通过调整凸轮正时增加进气歧管真空。如果该措施不足以提供所需的进气歧管真空，则增加发动机转速。在一些实施例中，只有当进气歧管真空和实际的制动助力器真空均小于所需的制动助力器真空时，才执行增加进气歧管真空的动作。还通过将发动机进气管中的节流阀调整至更闭合的位置的同时增加发动机速度，从而进一步增加进气歧管真空。增加进气歧管真空还基于与车辆联接的制动器踏板被踩下。增加进气歧管真空，调整凸轮正时以及增加发动机转速限于提供操作者对扭矩的要求。在一个实施例中，确定发动机扭矩最大值，以通过增加进气歧管真空、调整凸轮正时和增加发动机转速来保护真空，但这些措施限于提供操作者对扭矩的最低要求和最大发动机扭矩。本发明公开一种车辆，包括车轮、邻近车轮的制动器、通过动力传动系为车轮提供扭矩的内燃机、制动器踏板、流体联接至发动机的进气歧管并机械联接至制动器踏板的制
4动助力器、机械联接至制动助力器的具有液压液并通过液压管线联接至制动器的主缸，以及电子联接至发动机的电子控制单元(electronic control unit, ECU)。ECU确定进气歧管真空、在车辆当前操作状态下确保其制动所需的制动助力器真空和实际的制动助力器真空。在进气歧管真空和实际的制动助力器真空均小于所需的制动助力器真空时，ECU指示发动机增加歧管真空。在具有与之联接的可变凸轮正时系统的发动机中，进气歧管真空的增加包括调整凸轮正时。通过ECU增加进气歧管真空，同时增加发动机转速并将进气歧管中的节流阀调整至更闭合的位置。实际的制动助力器真空基于设置在制动助力器中的真空传感器发出的信号。在ECU指示发动机不依赖于车辆操作者指令自主停止并重新起动的发动机中，ECU指示发动机在实际制动助力器真空小于所需的制动助力器真空时重新起动。
图1为根据本发明实施例的车辆的示意图；以及图2为描述本发明实施例的流程图。
具体实施例方式如本领域普通技术人员可以理解的，参照任一附示和说明的实施例的各种特征可与在一或多个其他附图中图示的特征结合以产生没有明确图解和说明的可选实施例。 图示的特征的组合为典型应用提供代表性的实施例。然而，为了具体的应用或实施，可能需要与本发明教导一致的特征的各种结合和变更。本领域普通技术人员可意识到与本发明一致的类似应用或实施，例如，部件或步骤以与附图实施例中所示顺序稍不同设置的应用或实施。本领域普通技术人员会意识到本发明的教导可应用到其他的应用或实施。在图1中，所示车辆10由内燃机12提供动力。发动机12通过具有扭矩转换器19 和差速器20的变速器18驱动轴16上的车轮14。驱动轮14和非驱动轮22每一个都提供有制动器对。通过车辆10的操作者踩下制动器踏板沈驱动制动器M。车辆操作者施加的力通过制动助力器观放大，由与发动机12联接的进气歧管30为制动助力器供应歧管真空。在制动助力器观和进气歧管30之间提供止回阀32，使得在进气歧管30中的歧管真空降至低于制动助力器观中的真空时，止回阀32关闭，以维持制动助力器观中的真空。制动助力器观作用于主缸34为其中的液体加压。通过液压管线36为制动器M提供加压液体。发动机12也具有排气歧管31。一部分尾气可以从尾气系统中排出，并循环进入发动机进气歧管，这称为EGR。图中示出的EGR管线33具有EGR阀门35。在车辆10中提供电子控制单元(E⑶)40。在图1中E⑶40表示为单独单元。然而，ECU40可以是具有多个模块的分布式计算系统。ECU40从传感器中获得信号，并将信号用于控制多个车辆部件。在图1所示的实施例中，为ECU40提供分别与制动器踏板沈和加速器踏板46联接的踏板传感器42和44。传感器42和44可以是检测踏板行程量的线性传感器、检测踏板旋转角度的角度传感器或任何适合的传感器。在一个实施例中，与制动器踏板26联接的传感器42是制动器被踩下时进行指示的开关传感器。通过进气歧管30为发动机12提供气流，并通过节流阀48控制。节流阀48由E⑶40控制，E⑶至少一部分基于通过加速器踏板46的输入检测到的操作者对节流阀48的要求。进气歧管真空传感器49设置在进气歧管30中。可选地，可以提供气流量传感器，并且可以由发动机转速和气流量推断进气歧管真空。E⑶40也通过控制ECG阀门35的位置来控制穿过EGC管33的气流。在一个实施例中，发动机12配备可变凸轮正时(VCT)50装置。最易获得的VCT可以根据是否为进气和排气阀门都提供了可变凸轮正时而改变进气和/或排气阀门的相位。 通过调整阀门事件的时机，基于发动机操作状态，可以提高发动机效率和/或性能。其他较不常用的VCT允许调整阀门开启的持续时间。还有其他VCT装置允许调整阀门升程。通过调整阀门的相位和/或升程，可以在部分荷载的状态下通过减少发动机12的泵气功(pumping work)，BP,由于经过节流阀48吸入新鲜空气所造成的能量损失量，来提高发动机12的效率，从而在进气歧管30中产生真空。减少泵气功的结果是较低的进气歧管压力，以及由此制动助力器观可获得的较小的真空。VCT50由E⑶40控制，图中只示出部分连接。在图1所示的实施例中，真空传感器52与制动助力器观联接。从真空传感器52 发出的信号提供给ECU40，由此可以确定制动助力器观中是否存在足够的真空，用于之后制动器的执行。在可选实施例中，图1所示的电连接可以被无线通信取代。如图所示，E⑶40与多个传感器60和多个执行器62联接。根据实施方式，可以与ECU40联接的传感器的非穷举清单用于测量发动机冷却液温度、周围空气温度、通过尾气循环(EGR)阀门35的压力下降值、尾气含氧量、进气歧管真空、发动机转速、车辆速度、气流量、车轮速度等。可由ECU40提供控制信号的其他执行器的非穷举清单包括喷油嘴的喷油脉宽、 EGR阀门位置、防抱死制动器、车辆稳定性控制器、变速器18、与变速器18联接的扭矩转换
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-V^r ^t ο在图2中，根据本发明的一个实施例的算法开始于100。在决策框102中，确定是否应用制动器。如果不应用，则控制传递至框104，按照正常方法制定框104中的发动机参数、 油门、VCT和发动机转速，S卩，不考虑维持用于制动器的特定真空水平。如果应用制动器，则控制传递至框110，确定可保护用于制动器的真空的最大扭矩。控制接下来传递至框112， 确定进气歧管真空。在一个实施例中，直接测量进气歧管真空；可选地，基于其他传感器推断进气歧管真空。控制传递至框114，确定所需的制动助力器真空。该真空足以在车辆当前操作状态下对其制动。在一个实施例中，确定所需的制动助力器真空包括额外量，用于提供超额因素。在框116中，确定进气歧管真空是否小于所需的制动助力器真空。如果是，则与制动助力器观联接的进气歧管30中存在足够的真空用于制动车辆10。在可选实施例中， 在决策框116中确定进气歧管真空或实际的制动助力器真空小于所需的制动助力器真空。 实际的制动助力器真空可以基于制动助力器26中的真空传感器52或基于其他发动机参数和制动历史模拟真空。如果决策框116中确定真空不足，则控制传递至框120。对于配备可变凸轮正时的发动机，可以调整VCT来提供更大的进气歧管真空。通常，VCT用于减少由于穿过节流阀的压力差形成的泵气损失，即，减少进气歧管真空。在期望增加进气歧管真空以提供制动的情况下，可以将VCT暂时调整至从效率方面看不太理想的位置。如果VCT的范围不足以影响进气歧管真空或如果发动机不具有VCT，可以采取其他措施增加进气歧管真空。 在发动机中使用的EGR具有多种优势，其中之一是通过减少进气歧管真空从而降低泵气损失来提高助力效率。在框122中，可以暂时停止EGR，或减少EGR，以提供期望增加的进气歧管真空。如果实现进气歧管真空的不充分增加，在框124中采取额外措施。在框124中，增
6加发动机转速。如果仅增加发动机转速，那么车辆速度也增加，这是车辆操作者在没有作出此要求时不期望的。因此，为了保持车辆速度，要求降低变速器中的齿轮齿数比。如果变速器为无级变速器(CVT)，齿轮齿数比减少所需的量以获得所需的发动机速度。在具有固定齿轮齿数比的变速器中，如，常规的自动变速器，要求降档，并且发动机速度适当增加，可以稍高于所需的值以获得真空。增加发动机速度增加发动机真空的原因是车辆操作者要求发动机提供特定的能量。由于能量为扭矩乘以发动机速度，随着发动机速度的增加，扭矩减少。 发动机扭矩的减少伴随进气歧管真空的增加。一些车辆是停止-起动式的，S卩，发动机在停车信号灯亮时停止或甚至可能在下坡滑行(coast down)期间停止，以节约燃料。发动机因ECU独立于操作者的控制而指示来完成停止和重新起动，即，这区别于因操作者将钥匙移开而造成的发动机停止。在该车辆中，当发动机关闭时，进气管不存在真空。因此，如果车辆当前正处于下坡滑行状态，实际的制动助力器真空应该大于所需的制动助力器真空。反之，则如框1 所示起动发动机，为进气歧管提供真空，制动助力器可利用该真空。采取措施以保证在制动助力器中有足够真空之后，控制传递至框130，在其中制定发动机参数，但发动机参数受框110中确定的最大扭矩值的限制和VCT、EGR和发动机转速的限制。在图2所示的算法中，响应于所应用的制动器提供进气歧管真空。可选地，在任何时候可以对足够的进气歧管真空进行检查，以保证之后可能要求的任何制动器都有足够的真空。该确定基于车辆当前状态，如，车辆速度。尽管已详细描述了最好的方式，本领域技术人员会意识到下述权利要求范围内的多种替代设计和实施例。在已针对一或多个期望的特征提供优点或优于其他实施例和/或现有技术而优选地说明一或多个实施例之处，本领域一般技术人员会意识到可以在多个特征之间折衷以达到期望的系统特性，这可依赖于具体应用或实施。这些特性包括但不限于 成本、强度、耐用性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、使用性、重量、可制造性、组装的简易等。所述的相对其他实施例一或多个特征不太令人满意的实施例不脱离要求保护的公开范围。
权利要求
1.一种控制车辆发动机的方法，该发动机具有可变凸轮正时，其特征在于，包含 估计在车辆当前操作状态下确保其制动所需的制动助力器真空；确定进气歧管真空；以及在进气歧管真空小于估计的制动助力器真空时，增加进气歧管真空，其中，通过调整凸轮正时增加进气歧管真空。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含在调节凸轮正时之后，进气歧管真空仍小于估计的制动助力器真空时，增加发动机转速。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进气歧管真空水平基于发动机进气管中的传感器发出的信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含确定实际的制动助力器真空，其中，响应于进气歧管真空和实际的制动助力器真空均小于所需的制动助力器真空，增加进气歧管真空。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还通过将发动机进气管中的节流阀调整至更闭合的位置的同时增加发动转速，从而增加进气歧管真空。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还基于与车辆联接的制动器踏板被踩下， 增加进气歧管真空。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增加进气歧管真空、调整凸轮正时和增加发动机转速限于提供操作者对扭矩的要求。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含确定保护真空的最大发动机扭矩，其中，增加进气歧管真空、调整凸轮正时并且增加发动机转速限于提供操作者对扭矩的最低要求和最大发动机扭矩。
9.一种车辆，其特征在于，包含 车轮；邻近车轮的制动器；通过动力传动系为车轮提供扭矩的内燃机； 制动器踏板；流体联接至发动机的进气歧管并机械联接至制动器踏板的制动助力器；机械联接至制动助力器的主缸，该主缸具有液压液并通过液压管线与制动器联接；以及电子联接至发动机的电子控制单元，其中电子控制单元确定进气歧管真空、车辆在当前操作状态下确保其制动所需的制动助力器真空、以及实际的制动助力器真空；并且在进气歧管真空和实际制动助力器真空均小于所需的制动助力器真空时，电子控制单元控制发动机增加进气歧管真空。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，还包含与发动机联接的可变凸轮正时系统，其中，增加进气歧管真空包括调整凸轮正时。
11.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，通过电子控制单元同时增加发动机转速、并将进气歧管中的节流阀调整至更闭合的位置来增加进气歧管真空。
12.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，实际的制动助力器真空基于设置在制动助力器中的真空传感器发出的信号。
13.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，电子控制单元独立于车辆操作者的要求指示发动机自主停止和重新起动，并且在实际的制动助力器真空小于所需的制动助力器真空时，电子控制单元指示发动机重新起动。
全文摘要
动力制动器通常是真空辅助的，该真空由进气歧管提供。如果需要发动机长时间在低进气歧管真空状态下操作，那么制动助力器内的真空会下降到对于当前或随后的制动操作来说是最低限度的或不足的水平。为了确保进气歧管为制动助力器提供足够的真空，可以控制发动机在以下状态下操作，以增加进气歧管真空调整凸轮正时，增加发动机转速，以及增加EGR。在停止-起动式车辆的情况下，发动机转速从零增加至提供所需真空的状态。
文档编号B60T13/52GK102463975SQ20111031856
公开日2012年5月23日 申请日期2011年10月19日 优先权日2010年11月8日
发明者戴尔·斯科特·克劳姆贝兹, 摩西·亚历山大·弗里德曼, 道格拉斯·雷蒙德·马丁 申请人:福特全球技术公司