СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОСТАНОВКИ И АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК G06G7/70 F02N11/08 B60W10/04 B60W10/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам определения момента, когда необходимо заблокировать автоматическую остановку двигателя и когда необходимо инициировать автоматический запуск двигателя.

Уровень техники

Микрогибридное транспортное средство может останавливать работу двигателя внутреннего сгорания после остановки. Такое транспортное средство может также повторно запускать двигатель перед началом движения. Такие автоматические остановки и запуски двигателя могут снизить расход топлива за счет сокращения времени холостого хода двигателя и сокращения времени потребления топлива в течение поездки.

Двигатель микрогибридного транспортного средства может быть расположен таким образом, чтобы приводить в действие генератор переменного тока, что обеспечивает подачу электропитания на некоторые электрические системы и устройства транспортного средства (например, электроусилитель рулевого управления). Следовательно, данные системы и устройства не могут работать во время автоматической остановки двигателя.

Раскрытие изобретения

В связи с этим было разработано механическое транспортное средство (автомобиль), которое содержит двигатель и по меньшей мере один контроллер. По меньшей мере один контроллер может получать данные об угловой скорости рулевого колеса или о крутящем моменте на входе рулевого управления во время автоматической остановки двигателя, обнаруживать условия для блокировки автоматической остановки, когда угловая скорость рулевого колеса или крутящий момент на входе рулевого управления превышает пороговое значение, и блокировать автоматическую остановку двигателя при обнаружении условия, препятствующего автоматической остановке.

Контроллер может дополнительно получать данные о том, остановлен ли двигатель, обнаруживать условие для автоматического запуска двигателя при остановленном двигателе, определять, превышает ли угловая скорость рулевого колеса или крутящий момент на входе рулевого управления пороговое значение, и инициировать автоматический запуск двигателя в ответ на наличие условия для автоматического запуска двигателя.

Блокирование автоматической остановки двигателя может включать в себя подачу команды на возобновление подачи топлива в двигатель.

Блокирование автоматической остановки двигателя может включать в себя предотвращение остановки двигателя.

Инициирование автоматического запуска двигателя может включать в себя подачу команды стартеру на запуск двигателя.

Способ управления двигателем автомобиля может включать в себя получение данных об угловой скорости рулевого колеса или о крутящем моменте на входе рулевого управления во время автоматической остановки двигателя, обнаружение условия для блокировки автоматической остановки, когда либо угловая скорость рулевого колеса, либо крутящий момент на входе рулевого управления превышает пороговое значение, и блокирование автоматической остановки двигателя при обнаружении условия для блокировки автоматической остановки.

Блокирование автоматической остановки двигателя может включать в себя подачу команды на возобновление подачи топлива в двигатель.

Блокирование автоматической остановки двигателя может включать в себя предотвращение остановки двигателя.

Способ может дополнительно включать в себя получение данных о том, остановлен ли двигатель, обнаружение условия для автоматического запуска двигателя при остановленном двигателе, определение, превышает ли угловая скорость рулевого колеса или крутящий момент на входе рулевого управления пороговое значение, и инициирование автоматического запуска двигателя при обнаружении условия для автоматического запуска двигателя.

Инициирование автоматического запуска двигателя может включать в себя подачу команды стартеру на запуск двигателя.

Микрогибридный автомобиль может содержать двигатель и по меньшей мере один контроллер, выполненный с возможностью определять, можно ли допустить автоматическую остановку двигателя, на основании данных о крутящем моменте на входе рулевого управления или о скорости изменения угла поворота рулевого колеса.

Определение, можно ли допустить автоматическую остановку двигателя, может включать в себя определение того, превышает ли крутящий момент на входе рулевого управления или скорость изменения угла поворота рулевого колеса пороговое значение.

По меньшей мере один контроллер может дополнительно определять, можно ли подавать команду двигателю на осуществление автоматического запуска, на основании данных о крутящем моменте на входе рулевого управления или о скорости изменения угла поворота рулевого колеса.

По меньшей мере один контроллер может дополнительно подавать команду двигателю на осуществление автоматической остановки, если крутящий момент на входе рулевого управления или скорость изменения угла поворота рулевого колеса превышает пороговое значение.

Подача команды на осуществление автоматического запуска двигателя может включать в себя подачу команды стартеру на запуск двигателя.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой принципиальную схему микрогибридного транспортного средства.

Фиг.2 представляет собой график, иллюстрирующий состояние двигателя при автоматической остановке.

Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую алгоритм блокирования автоматической остановки двигателя.

Фиг.4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую алгоритм инициирования автоматического запуска двигателя.

Осуществление изобретения

Далее подробно описаны способы воплощения настоящего изобретения; однако, следует понимать, что представленные здесь варианты осуществления изобретения являются лишь примерами изобретения, которые могут быть реализованы в различных альтернативных вариантах. На чертежах не всегда соблюдены реальные размеры, некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены с целью демонстрации деталей определенных составных частей. Таким образом, специфические структурные и функциональные детали, раскрытые в настоящем изобретении, следует рассматривать не в качестве ограничения, а в качестве иллюстративной части для изучения специалистами в данной области техники с целью различного применения настоящего изобретения.

Микрогибридные автомобили с улучшенной конструкцией стартера могут иметь источник питания с ограниченными возможностями в отношении тока, доступного для питания электроусилителя рулевого управления (EPS) во время автоматической остановки двигателя. Следовательно, во избежание нежелательных явлений, таких как существенные падения напряжения в системе, электроусилитель рулевого управления может быть обесточен, если двигатель выключен, до тех пор, пока двигатель не будет запущен снова. Данное условие, тем не менее, может быть удобным для водителя, если он, например, хочет повернуть рулевое колесо во время или сразу же после автоматической остановки. Такой поворот рулевого колеса может потребовать дополнительного усилия.

В некоторых микрогибридных автомобилях угол поворота (угол поворота рулевого колеса) используют для определения, можно ли блокировать автоматическую остановку двигателя и инициировать автоматический запуск двигателя. Если угол поворота больше чем, например, 90° относительно центра, когда транспортное средство начинает останавливаться (двигатель включен), то автоматическая остановка двигателя может быть заблокирована (двигатель остается включенным). Если угол поворота больше, чем, например, 90° относительно центра во время автоматической остановки двигателя (двигатель выключен), то автоматический запуск двигателя может быть инициирован (двигатель запускается).

Эффективное блокирование автоматической остановки двигателя и инициирование автоматических запусков двигателя, тем не менее, зависит от способности автомобиля определять вероятность того, что водителю потребуются возможности электроусилителя рулевого управления. Переоценка потребности в электроусилителе рулевого управления может привести к ненужной блокировке автоматической остановки двигателя и началу автоматического запуска двигателя для удовлетворения потребности водителя в использовании электроусилителя рулевого управления. Это может увеличить общее время работы двигателя на холостом ходе за одну поездку и, следовательно, увеличить расход топлива. Недооценка потребности в электроусилителе рулевого управления может привести к ситуации, когда водителю требуется помощь электроусилителя рулевого управления, но такое усиление будет недоступно, что может привести к дискомфорту водителя.

Установлено, что скорость изменения угла поворота и крутящего момента на входе рулевого управления являются лучшими индикаторами потребности водителя в электроусилителе рулевого управления, чем угол поворота. Использование данных параметров в стратегиях автоматической остановки и запуска двигателя может сократить число нежелательных блокировок автоматической остановки двигателя и начатых автоматических запусков двигателя, уменьшая таким образом расход топлива во время поездки. Использование данных параметров может также сократить число случаев, когда электроусиление рулевого управления недоступно, улучшая таким образом комфорт водителя.

Определенные стратегии/алгоритмы управления, описанные здесь, могут определять вероятность того, что водителю потребуется усиление рулевого управления, и, следовательно, могут блокировать автоматическое выключение двигателя (предотвращать остановку двигателя). Стратегии/алгоритмы управления блокировкой автоматической остановки двигателя могут включать в себя оценку, например, скорости изменения угла поворота и/или входного крутящего момента рулевого управления. Если один из данных параметров превышает заданное значение в начале автоматической остановки, автоматическая остановка может быть заблокирована, и электроусилитель рулевого управления сможет продолжить работу, что позволит водителю (или другому источнику управляющих усилий) быстро выполнить поворот.

Когда автомобиль начинает останавливаться (двигатель включен) и угловая скорость поворота (например, угловая скорость поворота рулевого колеса) превышает, например, 50° в секунду, указывая на то, что в данный момент происходит поворот, автоматическая остановка двигателя может быть запрещена (двигатель остается включенным). Данное пороговое значение угловой скорости поворота может быть установлено в соответствии с потребностями водителя. Когда автомобиль начинает останавливаться (двигатель включен) и входной крутящий момент (например, крутящий момент на входе рулевого колеса) превышает, например, 2 Н-м, указывая на то, что поворот обязательно будет выполнен сразу после автоматической остановки, автоматическая остановка двигателя может быть заблокирована (двигатель останется включенным). Данное пороговое значение крутящего момента может быть установлено в соответствии с потребностями водителя.

Аналогично, способ управления инициированием автоматического запуска двигателя может включать в себя оценку, например, скорости изменения угла поворота и/или крутящего момента на входе рулевого управления. Если один из данных параметров превышает заранее заданное значение во время автоматической остановки, может быть начат автоматический запуск двигателя, и электроусилитель рулевого управления может быть приведен в действие, что позволит водителю совершить быстрый поворот. Если во время автоматической остановки (двигатель выключен) угловая скорость поворота (например, угловая скорость поворота рулевого колеса) превышает, к примеру, 50° в секунду, указывая на то, что в данный момент происходит поворот, может быть инициирован автоматический запуск двигателя (двигатель запускается). Данное пороговое значение угловой скорости поворота может быть установлено в соответствии с потребностями водителя. Если во время автоматической остановки двигателя (двигатель выключен) крутящий момент (например, крутящий момент на входе рулевого колеса) превышает, к примеру, 2 Н-м, указывая на то, что поворот обязательно будет выполнен сразу после автоматической остановки, может быть инициирован автоматический запуск двигателя (двигатель запускается). Данное пороговое значение крутящего момента может быть установлено в соответствии с потребностями водителя. Указанные выше способы могут обеспечить подачу на электроусилитель рулевого управления электрической энергии так, чтобы водитель смог выполнить поворот в обычном режиме без задержки после автоматической остановки.

На Фиг.1 микрогибридное транспортное средство 10 может содержать двигатель 12, генератор 14 переменного тока, систему 16 электроусилителя рулевого управления и систему 18 рулевого управления (например, рулевое колесо и т.д.). Транспортное средство 10 может также содержать педаль 20 акселератора, педаль 22 тормоза и контроллер (или контроллеры) 24. Двигатель 12, рулевая система 18 и системы педалей 20, 22 находятся во взаимодействии друг с другом и/или управляются контроллером 24 (показано пунктирной линией). Двигатель 12 расположен таким образом, чтобы механически приводить в действие генератор 14 переменного тока (показано жирной линией) так, чтобы генератор 14 переменного тока вырабатывал электрический ток. Генератор 14 переменного тока электрически соединен с системой 16 электроусилителем рулевого управления (показано тонкой линией), который выполнен с возможностью уменьшения управляющего усилия, прикладываемого к рулевой системе 18. В силу этого система 16 электроусилителя рулевого управления может потреблять ток, вырабатываемый генератором 14 переменного тока.

Контроллеры 24 могут инициировать автоматическую остановку и автоматический запуск двигателя 12. Когда водитель нажимает педаль 22 тормоза, транспортное средство 10 останавливается, а контролеры 24, например, могут подавать команду на начало процесса остановки двигателя 12, предотвращая таким образом подачу питания от двигателя 12 в систему 16 электроусилителя рулевого управления через генератор 14 переменного тока. Когда водитель отпускает педаль 22 тормоза (и/или нажимает на педаль 20 акселератора) после остановки двигателя, контролеры 24 могут подавать команды на начало процесса запуска двигателя 12, позволяя, таким образом, двигателю 12 подавать питание в систему 16 электроусилителя рулевого управления через генератор 14 переменного тока.

Контроллеры 24 могут блокировать автоматическую остановку, на основании усилий, прилагаемых к рулевому управлению транспортного средства 10. Как отмечалось выше, контроллеры 24 могут определять (обнаруживать, устанавливать и т.д.) в любой подходящей/известной форме скорость изменения угла поворота рулевого колеса и/или крутящего момента на выходе рулевого управления, связанную в данном варианте с системой 18 рулевого управления. Если один из данных параметров превышает установленное пороговое значение, как описывалось выше, контроллеры 24 могут не подавать команду к началу остановки двигателя 12 или, если такая команда уже была подана, принять меры для предотвращения остановки двигателя 12.

Аналогичным образом, контроллеры 24 могут начинать автоматический запуск двигателя 12, на основании усилий, прилагаемых к рулевому управлению транспортного средства 10. Как отмечалось выше, контроллеры 24 могут определять (обнаруживать, устанавливать и т.д.) скорость изменения угла поворота рулевого колеса и/или крутящего момента на входе рулевого управления, связанную в данном варианте с системой 18 рулевого управления. Если один из данных параметров превышает установленное пороговое значение во время автоматической остановки, как описывалось выше, контроллеры 24 могут подать команду на запуск двигателя 12.

Со ссылкой на Фиг.2, автоматическая остановка двигателя может включать в себя несколько этапов: «начало автоматической остановки», обозначающий начало автоматической остановки двигателя; «подготовка к автоматической остановке двигателя», обозначающий период, во время которого производится подготовка систем автомобиля и двигателя к предстоящей автоматической остановке (если на данном этапе обнаружено условие, препятствующее автоматической остановке, подготовка к автоматической остановке двигателя прерывается, системы автомобиля и двигатель возвращаются к их обычным режимам работы); «выключение подачи топлива», обозначающий момент времени, когда подача топлива в двигатель прекращается; «остановка двигателя», обозначающий период, во время которого частота вращения двигателя снижается до нуля; «повторный запуск с низким уровнем топлива», обозначающий момент времени, после которого требуется повторный запуск для блокировки автоматической остановки во время этапа «остановка двигателя», для запуска двигателя может потребоваться стартер (если повторный запуск требуется до этапа «повторный запуск с низким уровнем топлива» и во время этапа «остановка двигателя», двигатель может быть повторно запущен путем увеличения подачи топлива в него); «скорость вращения двигателя=0», обозначающий момент времени, при котором скорость вращения двигателя около или равна нулю; «двигатель автоматически остановлен», обозначающий период времени, когда двигатель выключен; «включение стартера», обозначающий момент времени, при котором стартер начинает проворачивать двигатель с целью запуска двигателя (при обнаружении условия автоматического запуска двигателя); «стартер проворачивает двигатель», обозначающий период времени, во время которого двигатель не может запускаться самостоятельно; «выключение стартера», обозначающий момент времени, при котором двигатель способен вращаться самостоятельно; «возрастание скорости вращения двигателя», обозначающий период, во время которого частота вращения двигателя возрастает до его рабочей частоты; «окончание автоматического запуска», обозначающий момент времени, когда частота вращения двигателя достигает своей рабочей частоты (частота при необходимом числе оборотов холостого хода или выше него).

Со ссылкой на Фиг.3, усилия, прилагаемые к рулевому управлению автомобиля (в процессе остановки автомобиля) могут быть оценены на этапе 26. На этапе 28 определяют, превышает ли угол поворота рулевого колеса пороговое значение. На этапе 30 определяют, превышает ли угловая скорость поворота рулевого колеса пороговое значение. На этапе 32 определяют, превышает ли крутящий момент на входе рулевого управления пороговое значение. Если ответ на вопросы этапов 28, 30, 32 - «да», то команда к автоматической остановке может быть заблокирована на этапе 34. Это означает, что двигателю не будет разрешено остановиться. Если ответ на вопросы этапов 28, 30, 32 - «нет», то команда к автоматической остановке не может блокироваться на этапе 36. Это означает, что двигателю будет разрешено остановиться.

Со ссылкой на Фиг.4, усилия, прилагаемые к рулевому управлению автомобиля, могут быть оценены во время автоматической остановки на этапе 38. На этапе 40 определяют, превышает ли угол поворота рулевого колеса пороговое значение. На этапе 42 определяют, превышает ли угловая скорость поворота рулевого колеса пороговое значение. На этапе 44 определяют, превышает ли крутящий момент на входе рулевого управления пороговое значение. Если ответ на вопросы на этапах 40, 42, 44 - «да», то команда на автоматический запуск может быть подана в блоке 46. Если ответ на вопросы на этапах 40, 42, 44 - «нет», то команда на автоматической остановке не может быть подана на этапе 48.

Алгоритмы, раскрытые в данном документе, могут быть реализованы устройствами обработки, такими как контроллеры 24, которые могут включать в себя любой известный электронный блок управления или выделенный электронный блок управления во многих формах, в том числе в виде данных, постоянно хранящихся на запоминающих устройствах без перезаписи, таких как устройства ПЗУ (ROM), и данных, хранящихся на запоминающих устройствах с перезаписью, таких как гибкие диски, магнитные ленты, компакт-диски, устройства RAM и другие магнитные и оптические носители. Алгоритмы также могут быть реализованы в виде программного объекта. Альтернативно, алгоритмы могут быть реализованы полностью или частично с использованием подходящих аппаратных компонентов, таких как специализированные интегральные микросхемы (ASIC), конечные автоматы, контроллеры и другие аппаратные компоненты и устройства или сочетания аппаратных средств, программного обеспечения и аппаратно-реализованных программных компонентов.

Описанные выше примеры не охватывают все возможные варианты осуществления изобретения. Данное описание имеет скорее иллюстративный, чем ограничивающий характер. При этом без выхода за рамки сущности и объема изобретения могут быть произведены различные модификации описанных вариантов. Кроме того, различные варианты осуществления изобретения могут быть объединены в новые варианты воплощения изобретения.

Группа изобретений относится к способу определения момента, когда необходимо заблокировать автоматическую остановку двигателя и когда необходимо инициировать автоматический запуск двигателя. Механическое транспортное средство содержит двигатель и контроллер. Контроллер выполнен с возможностью получать данные об угловой скорости поворота рулевого колеса или о крутящем моменте на входе рулевого управления во время автоматической остановки двигателя, обнаруживать условия для блокировки автоматической остановки двигателя, когда либо угловая скорость поворота рулевого колеса, либо крутящий момент на входе рулевого управления превышает пороговое значение, и блокировать автоматическую остановку двигателя при обнаружении условия для блокировки автоматической остановки двигателя. Достигается снижение расхода топлива, за счет сокращения времени холостого хода двигателя и сокращения времени потребления топлива в течение поездки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Механическое транспортное средство, содержащее двигатель и по меньшей мере один контроллер, выполненный с возможностью (i) получать данные об угловой скорости поворота рулевого колеса или о крутящем моменте на входе рулевого управления во время автоматической остановки двигателя, (ii) обнаруживать условия для блокировки автоматической остановки двигателя, когда либо угловая скорость поворота рулевого колеса, либо крутящий момент на входе рулевого управления превышает пороговое значение, и (iii) блокировать автоматическую остановку двигателя при обнаружении условия для блокировки автоматической остановки двигателя.

2. Механическое транспортное средство по п.1, в котором по меньшей мере один контроллер дополнительно выполнен с возможностью (iv) получать данные о том, остановлен ли двигатель, (v) обнаруживать условия для автоматического запуска двигателя при остановленном двигателе, и определять, превышает ли угловая скорость поворота рулевого колеса или крутящий момент на входе рулевого управления пороговое значение, и (vi) инициировать автоматический запуск двигателя при обнаружении условия для автоматического запуска двигателя.

3. Механическое транспортное средство по п.1, в котором блокирование автоматической остановки двигателя включает в себя подачу команды на возобновление подачи топлива в двигатель.

4. Механическое транспортное средство по п.1, в котором блокирование автоматической остановки двигателя включает в себя предотвращение остановки двигателя.

5. Механическое транспортное средство по п.2, в котором инициирование автоматического запуска двигателя включает в себя подачу команды стартеру на запуск двигателя.

6. Способ управления двигателем механического транспортного средства, включающий в себя:
получение данных об угловой скорости поворота рулевого колеса или о крутящем моменте на входе рулевого управления во время автоматической остановки двигателя;
обнаружение условия для блокировки автоматической остановки двигателя, когда либо угловая скорость поворота рулевого колеса, либо крутящий момент на входе рулевого управления превышает пороговое значение; и
блокирование автоматической остановки двигателя при обнаружении условия для блокировки автоматической остановки двигателя.

7. Способ по п.6, в котором блокирование автоматической остановки двигателя включает в себя подачу команды на возобновление подачи топлива в двигатель.

8. Способ по п.6, в котором блокирование автоматической остановки двигателя включает в себя предотвращение остановки двигателя.

9. Способ по п.6, дополнительно включающий в себя получение данных о том, остановлен ли двигатель, обнаружение условия для автоматического запуска двигателя при остановленном двигателе, определение, превышает ли угловая скорость поворота рулевого колеса или крутящий момент на входе рулевого управления пороговое значение, и инициирование автоматического запуска двигателя при обнаружении условия для автоматического запуска двигателя.

10. Способ по п.9, в котором инициирование автоматического запуска двигателя включает в себя подачу команды стартеру на запуск двигателя.

11. Микрогибридное транспортное средство, содержащее двигатель и по меньшей мере один контроллер, выполненный с возможностью определять момент, когда можно разрешить автоматическую остановку двигателя, на основании данных о крутящем моменте на входе рулевого управления или о скорости изменения угла поворота рулевого колеса.

12. Транспортное средство по п.11, в котором возможность контроллера определять момент, когда можно разрешить автоматическую остановку двигателя, включает в себя возможность определять, превышает ли крутящий момент на входе рулевого управления или скорость изменения угла поворота рулевого колеса пороговое значение.

13. Транспортное средство по п.11, в котором по меньшей мере один контроллер дополнительно выполнен с возможностью определять момент, когда можно подать команду на автоматический запуск двигателя, на основании данных о крутящем моменте на входе рулевого управления или о скорости изменения угла поворота рулевого колеса.

14. Транспортное средство по п.13, в котором по меньшей мере один контроллер дополнительно выполнен с возможностью подачи команды на автоматический запуск двигателя, если крутящий момент на входе рулевого управления или скорость изменения угла поворота рулевого колеса превышает пороговое значение.

15. Транспортное средство по п.14, в котором подача команды на автоматический запуск двигателя включает в себя подачу команды стартеру на запуск двигателя.