СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЕМ ПРИВОДНОГО РЕМНЯ ДВИГАТЕЛЯ, СИСТЕМА НАТЯЖЕНИЯ ПРИВОДНОГО РЕМНЯ ДВИГАТЕЛЯ И АВТОМОБИЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКУЮ СИСТЕМУ
METHOD FOR MANAGING THE TENSION OF THE DRIVE BELT OF THE ENGINE, THE SYSTEM OF TENSION OF THE DRIVE BELT OF THE ENGINE AND THE CAR CONTAINING SUCH SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к транспортным средствам с двигателем (автомобилям), в которых имеется система натяжения приводного ремня двигателя, и в частности, к способу управления натяжением приводного ремня двигателя.
Уровень техники
Известно, что автомобили оснащают системой выключения-пуска двигателя для автоматической остановки и запуска двигателя всякий раз, когда на основании действий водителя определено, что есть возможность осуществления указанных автоматических операций в целях снижения расхода топлива и сокращения выбросов из двигателя.
У таких систем выключения-пуска двигателя возникает проблема, если время, затрачиваемое на перезапуск двигателя, слишком велико, и указанная задержка может разочаровать владельца автомобиля. Кроме того, такая избыточная задержка может при фактической эксплуатации автомобиля приводить к проблемам, если водитель ошибочно будет делать вывод, что системе не удается перезапустить двигатель в ответ на его/ее действия.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа управления системой натяжения ремня привода двигателя, чтобы минимизировать проблемы задержки запуска, свойственные существующим системам.
В соответствии с изобретением в его первом аспекте, предлагается способ управления системой натяжения ремня привода двигателя автомобиля, содержащий этапы, на котором управляют системой натяжения приводного ремня с целью увеличения натяжения связанного с системой ремня до высокого уровня натяжения, в то время как производят выключение двигателя.
Автомобиль может содержать систему выключения-пуска для автоматического выключения и пуска двигателя в ответ на определенные действия водителя, при этом способ может содержать этап использования системы натяжения приводного ремня для увеличения натяжения приводного ремня в направлении высокого уровня натяжения, когда действия водителя указывают, что планируется выключение двигателя.
Приводной ремень может кинематически связывать двигатель со стартером-генератором.
Способ может также содержать этап использования высокого уровня натяжения ремня, когда стартер-генератор планируется использовать для запуска двигателя.
Способ может также содержать этап использования высокого уровня натяжения ремня, когда стартер-генератор планируется использовать в качестве источника дополнительного вращающего момента для двигателя.
Запуск двигателя можно производить посредством стартера, кинематически сцепляемого с зубчатым венцом, установленным на маховике двигателя, при этом способ также может содержать этап уменьшения натяжения приводного ремня до низкого уровня натяжения с целью содействия запуску двигателя.
В этом случае, способ может содержать этап использования системы натяжения приводного ремня для уменьшения натяжения приводного ремня в направлении низкого уровня натяжения, когда действия водителя указывают, что планируется запуск двигателя.
Способ может также содержать этап управления системой натяжения приводного ремня с целью уменьшения натяжения приводного ремня до низкого уровня, когда не требуется ременным приводом передавать значительные крутящие моменты.
Способ может также содержать этап управления системой натяжения приводного ремня с целью варьирования натяжения приводного ремня между нижним предельным уровнем и верхним предельным уровнем в зависимости от вращающего момента, который необходимо передавать ременным приводом.
В соответствии с изобретением в его втором аспекте, предлагается система натяжения приводного ремня двигателя для автомобиля, содержащая исполнительный орган для изменения натяжения связанного с органом приводного ремня, и контроллер натяжения ремня, при этом контроллер натяжения ремня выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом, чтобы увеличивать натяжение связанного с органом приводного ремня до высокого уровня, в то время как производится выключение двигателя.
Автомобиль может содержать систему выключения-пуска для автоматического выключения и запуска двигателя в ответ на определенные действия водителя, при этом контроллер натяжения ремня выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом, чтобы увеличивать натяжение приводного ремня в направлении высокого уровня натяжения, когда действия водителя указывают, что планируется выключение двигателя посредством системы выключения-пуска.
Приводной ремень может кинематически связывать двигатель со стартером-генератором.
Контроллер натяжения ремня может быть выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом, чтобы создавать высокое натяжение ремня, когда стартер-генератор планируется использовать для пуска двигателя.
Контроллер натяжения ремня может быть выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом, чтобы создавать высокое натяжение ремня, когда стартер-генератор планируется использовать в качестве источника дополнительного вращающего момента для двигателя.
Запуск двигателя можно осуществлять стартером, кинематически сцепляемым с зубчатым венцом, установленным на маховике двигателя, при этом контроллер натяжения ремня может быть выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом, чтобы уменьшать натяжение приводного ремня до низкого уровня для содействия запуску двигателя.
Контроллер натяжения ремня может быть выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом, чтобы уменьшать натяжение приводного ремня в направлении нижнего предельного уровня, когда действия водителя указывают, что планируется запуск двигателя.
Контроллер натяжения ремня может быть выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом для уменьшения натяжения приводного ремня до низкого уровня, когда не требуется ременным приводом передавать значительные крутящие моменты.
Контроллер натяжения ремня может быть выполнен с возможностью приведения его в действие с целью управления исполнительным органом с целью варьирования натяжения приводного ремня между нижним предельным уровнем и верхним предельным уровнем в зависимости от вращающего момента, который необходимо передавать ременным приводом.
В соответствии с изобретением в его третьем аспекте, предлагается автомобиль, содержащий систему натяжения приводного ремня двигателя, охарактеризованную в любом из пп.8-14 формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 схематически изображает автомобиль, соответствующий изобретению в его третьем аспекте и содержащий систему натяжения приводного ремня двигателя в ее первом варианте осуществления, согласно изобретению в его втором аспекте,
фиг.2 представляет вид по стрелке «Е» фиг.1, изображающий устройство натяжения и приводной ремень, образующие часть системы натяжения приводного ремня двигателя, показанной на фиг.1,
фиг.3 представляет временную диаграмму, изображающую изменения частоты вращения (оборотов) двигателя и натяжения приводного ремня во время циклов выключения и перезапуска для конструкций, отвечающих существующему уровню техники, и в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения в его втором аспекте,
фиг.4 представляет схему алгоритма, на которой показаны различные шаги осуществления способа в его первом варианте для управления системой натяжения приводного ремня двигателя, согласно изобретению в его первом аспекте,
фиг.5 схематически изображает автомобиль, соответствующий изобретению в его третьем аспекте, и содержащий систему натяжения приводного ремня двигателя в ее втором варианте осуществления, согласно изобретению в его втором аспекте,
фиг.6 представляет вид по стрелке «Е» фиг.5, изображающий устройство натяжения и приводной ремень, образующие часть системы натяжения приводного ремня двигателя, показанной на фиг.5,
фиг.7A представляет временную диаграмму, изображающую изменения частоты вращения (оборотов) двигателя во время первого цикла выключения и перезапуска для конструкций, отвечающих существующему уровню техники, и в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения в его втором аспекте,
фиг.7B представляет временную диаграмму, изображающую изменения частоты вращения (оборотов) двигателя во время второго цикла выключения и перезапуска для конструкций, отвечающих существующему уровню техники, и в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения в его втором аспекте,
фиг.8 представляет схему алгоритма, на которой показаны различные шаги осуществления способа в его втором варианте для управления системой натяжения приводного ремня двигателя, согласно изобретению в его первом аспекте
Осуществление изобретения
На фиг.1 и 2 изображен автомобиль 5, в котором имеется двигатель 10, приводящий в движение многоскоростную трансмиссию. Трансмиссия 11 по кинематической цепи привода соединена с двигателем посредством муфты сцепления (не показана), которая в данном случае включается или отключается вручную водителем автомобиля 5, и содержит селектор передач (не показан). Селектор передач выполнен с возможностью переключения между несколькими положениями, в числе которых по меньшей мере одно положение, при котором оказывается выбранной передача, составляющая часть многоскоростной трансмиссии, и нейтральное положение, при котором не происходит выбора ни одной передачи многоскоростной трансмиссии. Когда селектор передач переведен в нейтральное положение, про многоскоростную трансмиссию 11 говорят, что она находится на «нейтрали» - в состоянии, при котором вращающий момент не может быть передан многоскоростной трансмиссией, а когда селектор передач переведен в положение передачи, про многоскоростную трансмиссию 11 говорят, что она находится «на передаче» - в состоянии, при котором многоскоростная трансмиссия 11 может передавать вращающий момент.
Объединенный стартер-генератор 13 по кинематической цепи соединен с двигателем 10 посредством эластичной передачи в виде приводного ремня 14, связанного с коленчатым валом 10C двигателя 10. Стартер-генератор 13 соединен с источником электрической энергии в виде батареи 15, которая может быть использована для запуска двигателя 10. Стартер-генератор 13 может подзаряжать батарею 15, когда стартер-генератор 13 работает в качестве электрического генератора. В рассматриваемом случае стартер-генератор 13 вырабатывает напряжение 48B, однако следует понимать, что изобретение применимо и к стартеру-генератору с другим подходящим напряжением.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, стартер-генератор 13 может также использоваться для временной добавки мощности, к механической мощности, вырабатываемой двигателем 10, чтобы в качестве мотора приводить в движение автомобиль 5, и отдавать мощность двигателю 5 через приводной ремень 14. В таком случае, автомобиль 5 часто называют гибридным автомобилем в «мягком варианте». Стартер-генератор 13 может быть использован в качестве дополнения к двигателю 10 для подъема мощности двигателя 10 при пуске в качестве помощи при разгоне автомобиля, либо для «регулирования нагрузки», когда стартер-генератор 13 подает энергию, предварительно накопленную в батарее 15, чтобы дать возможность двигателю 10 работать на уменьшенной выходной мощности, и тем самым уменьшить расход топлива и выбросы двигателя.
В некоторых вариантах осуществления, в частности, когда двигатель 10 является дизельным двигателем, стартер-генератор 13 используют только для пуска двигателя 10 при операциях пуска-выключения, когда двигатель 10 прогрет, а также для первоначального пуска из холодного состояния, при этом стандартный стартерный электродвигатель (в дальнейшем - стартер) (не показан на фиг.1-3) приводит в движение зубчатый венец маховика двигателя 10 для пуска двигателя 10 из холодного состояния или для ручного пуска водителем.
Следует понимать, что при использовании стартера-генератора 13 в качестве мотора, дополняющего двигатель 10, стартер-генератор 13 приводит в движение коленчатый вал 10C двигателя 10, и что в остальное время, когда должна происходить рекуперация энергии, или, когда батарея 15 требует подзарядки, стартер-генератор 13 приводится в движение двигателем 10, чтобы вырабатывать электрическую энергию.
Стартер-генератор 13 содержит приводной шкив 13P, который через приводной ремень 14 кинематически соединяется с двигателем 10, причем стартер-генератор 13 крепится к двигателю 10 при помощи пары кронштейнов 13B.
Коленчатый вал 10C кинематически соединен со шкивом 10P, с которым кинематически связан приводной ремень 14.
В данном случае, приводной ремень 14 также кинематически связан с приводным шкивом 8F насоса 8 воздушного кондиционера. Однако следует понимать, что в других вариантах осуществления изобретения приводной ремень 14 может иметь кинематическую связь только со шкивом 13P стартера-генератора и шкивом 10Р коленчатого вала, или может приводить в движение один или более иных вспомогательных компонентов.
Насос 8 воздушного кондиционера прикреплен к двигателю парой кронштейнов 8B.
Такую схему работы приводного ремня часто называют приводом вспомогательных агрегатов передней стороны двигателя (ПВАПС).
Исполнительный орган 9 системы натяжения ремня прижимает шкив 9P к приводному ремню 14, так чтобы изменять натяжение приводного ремня 14 между верхним и нижним предельными уровнями натяжения. Положением исполнительного органа 9 системы натяжения ремня, а следовательно и натяжением, создаваемым в приводном ремне 14 исполнительным органом 9, управляет контроллер 30 натяжения ремня.
Верхний предельный уровень натяжения - это такой уровень, который требуется для передачи максимально возможного вращающего момента, зависящего от схемы системы между приводным ремнем 14 и шкивом 10P коленчатого вала, шкивом 8P насоса воздушного кондиционера или шкивом 13P стартера-генератора, без проскальзывания ремня. Нижний предельный уровень натяжения - это наименьший уровень натяжения ремня, необходимый для предотвращения проскальзывания ремня, когда не происходит передачи в направлении приводного ремня 14 или от ремня 14 какого-либо значительного вращающего момента.
Верхний предельный уровень натяжения ремня обычно требуется, если стартер-генератор 13 используется для пуска двигателя 10 или для создания добавки мощности для двигателя 10. При таких обстоятельствах стартер-генератор 13 может вырабатывать мощность 10-20 кВт, и потребуется, чтобы натяжение приводного ремня находилось на верхнем предельном уровне или было близко к этому уровню.
Натяжение приводного ремня, равное или близкое нижнему предельному уровню, обычно будет использоваться всегда, когда возможно, чтобы уменьшить трение между приводным ремнем 14, шкивами 8P, 13P и шкивом 10P коленчатого вала, и тем самым уменьшить потери на трение, снизить токсичные выбросы двигателя и сократить расход топлива двигателем 10.
Нижний предельный уровень натяжения применим в ситуациях, когда не требуется существенной зарядки батареи, когда насос 8 воздушного кондиционера не работает или работает с очень небольшой нагрузкой, и стартер-генератор 13 не добавляет мощность двигателю 10, а сам двигатель 10 работает в крейсерском режиме. Следует понимать, что, когда двигатель 10 разгоняет или замедляет автомобиль, то из-за влияния инерции насоса 8 воздушного кондиционера и стартера-генератора 13 может потребоваться натяжение приводного ремня 14 более высокое, чем когда двигатель 10 работает на постоянных оборотах в крейсерском режиме.
Следует понимать, что исполнительный орган 9 может непрерывно варьировать натяжение приводного ремня 14 между нижним предельным уровнем и верхним предельным уровнем, чтобы удовлетворить преобладающим условиям работы двигателя.
Приведение исполнительного органа 9 в действие осуществляют так, чтобы поддерживать натяжение приводного ремня 14 независимо от того, подается питание на исполнительный орган или нет, и сохранять текущее натяжение приводного ремня, если сигнал управления от контроллера 30 натяжения ремня для изменения натяжения не приходит. Система натяжения ремня, пригодная для применения в механизме, и способ натяжения, предлагаемые в настоящем изобретении, описаны в патенте США 7217206. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается использованием такого исполнительного органа, и что с пользой могут быть использованы другие типы исполнительных органов.
В отличие от раскрытого в патенте США 7217206 исполнительного органа с приводом от коробки передач исполнительный орган может исходно обеспечивать верхний предельный уровень натяжения, если все питание отключено, как в случае вынутого ключа зажигания. Преимущество такого исполнительного органа заключается в том, что, если стартер-генератор должен быть использован для запуска двигателя 10, то натяжение ремня всегда будет равно верхнему предельному уровню, когда двигатель 10 запускают, даже если пуск не автоматический, а ручной, выполняемый в ответ на активацию ключа 17 зажигания.
Однако следует понимать, что в других случаях может производиться управление исполнительным органом 9 с целью увеличения натяжения до верхнего предельного уровня, всякий раз, когда происходит установка ключа зажигания в положение «выключено», как часть процедуры выключения двигателя, если стартер-генератор должен быть использован для повторного запуска двигателя 10.
Исполнительным органом 9, а следовательно и натяжением приводного ремня 14, управляют посредством контроллера 30 натяжения ремня, который функционально связан с блоком 16 электронного управления. Исполнительный орган 9 и контроллер 30 натяжения ремня в сочетании образуют систему натяжения приводного ремня.
Для управления работой двигателя 10 в целом используется управляемое водителем устройство включения-выключения в форме ключа 17 зажигания. То есть, когда двигатель 10 работает, ключ 17 зажигания находится в положении «включено» (ON), а когда ключ 17 зажигания находится в положении «выключено» (OFF), двигатель 10 работать не может. У ключа 17 зажигания также имеется третье нефиксируемое положение, которое используется для ручного пуска двигателя 10. Следует понимать, что для обеспечения данных функций могут быть использованы и другие устройства, и что изобретение не ограничивается использованием только ключа зажигания.
Блок 16 электронного управления соединен со стартером-генератором 13, с двигателем 10, с контроллером 30 натяжения приводного ремня, с датчиком 12 селектора передач, который используется для контроля того, включена ли трансмиссия 11 на нейтраль или на передачу, сдатчиком 21 скорости автомобиля, который используется для измерения скорости вращения дорожного колеса, с датчиком коленчатого вала (не показан), который используется для контроля скорости вращения коленчатого вала 10C двигателя 10, с датчиком 24 положения педали тормоза, который используется для контроля положения педали 23 тормоза, с датчиком 26 положения передали сцепления, который используется для контроля положения педели 25 сцепления, и с датчиком 19 положения педали акселератора для контроля положения педали 18 акселератора. Педаль 18 акселератора вырабатывает сигнал водителя о требуемой выходной мощности двигателя 10.
Измерение скорости автомобиля может осуществляться посредством датчика 21 скорости вращения дорожного колеса или иными удобными средствами.
Если педаль 18 акселератора выведена из состояния покоя, то говорят, что педаль находится «в нажатом состоянии» или «нажатом положении».
Если педаль 25 сцепления нажата в достаточной степени, чтобы указать на намерение водителя расцепить муфту сцепления, то говорят, что педаль «полунажата», однако, если педаль нажимают в достаточной степени, чтобы отключить муфту сцепления, так что не происходит передача крутящего момента, то говорят, что педаль сцепления «нажата».
Следует понимать, что значение термина «датчик селектора передач» не ограничивается только датчиком, который контролирует положение селектора передач, а относится к любому устройству, которое может давать сигнал обратной связи о том, включена трансмиссия 11 на передачу или на нейтраль.
Аналогично, значение термина « датчик педали тормоза» не ограничивается только датчиком, который контролирует положение педали тормоза, а относится к любому устройству, которое обеспечивает сигнал обратной связи о том, что водитель автомобиля 5 приложил давление к педали 23 тормоза, чтобы включить тормоза автомобиля 5. К примеру, датчик педали тормоза мог бы контролировать давление жидкости в одной или более магистралях тормозной системы.
Если педаль 23 тормоза нажата в достаточной степени, чтобы включить тормоза, то говорят, что педаль находится «в нажатом состоянии» или «нажатом положении».
Блок 16 электронного управления принимает несколько сигналов от двигателя 10, включая сигнал, указывающий на скорость вращения вала двигателя 10, от датчика 21 оборотов двигателя, и передает сигналы в двигатель 10, которые используются для управления выключением или запуском двигателя 10. В случае, когда двигатель 10 является двигателем с искровым зажиганием, сигналы, передаваемые от блока 16 электронного управления, используются для управления системой подачи топлива (не показана) двигателя 10 и системой зажигания (не показана) двигателя 10. В случае дизельного двигателя, осуществляется управление подачей топлива в двигатель.
Блок 16 электронного управления содержит различные компоненты, включая центральное процессорное устройство, устройства памяти, один или более электронных процессоров, включая контроллер 16C выключения-пуска, таймеры и устройства обработки сигналов для преобразования сигналов от различных датчиков, подключенных к блоку 16 электронного управления, в данные, которые используются блоком 16 электронного управления для управления работой двигателя 10, и в частности, в случае контроллера 16C выключения-пуска, для автоматического останова и запуска двигателя 10.
При нормальной работе двигателя, блок 16 электронного управления, в случае бензинового двигателя, может управлять топливом, подаваемым в двигатель 10, и регулированием системы зажигания, так чтобы свечи зажигания двигателя 10 формировали искру в нужной фазе для обеспечения требуемого крутящего момента двигателя. В случае дизельного двигателя, блок 16 электронного управления может управлять подачей топлива в двигатель 10 для получения от двигателя требуемого крутящего момента. Управление нормальной работой двигателя может осуществляться через отдельный блок контроля двигателя или блок управления двигателем, функционально связанный с электронным контроллером 16 или напрямую от блока 16 электронного управления.
Двигатель 10 может функционировать в двух режимах: первом режиме или режиме выключения-пуска, и втором режиме или режиме непрерывной работы. Как говорилось выше, для управления нормальной работой двигателя 10 могли бы быть использованы один или более отдельных электронных контроллеров, при этом электронный контроллер 16 и, в частности, контроллер 16C выключения-пуска может осуществлять только управление переключением двигателя 10 между двумя режимами работы, а также автоматическое выключение и запуск двигателя 10. Также следует понимать, что контроллер 30 натяжения приводного ремня мог бы быть выполнен как часть блока 16 электронного управления.
Все компоненты, которые используются для выключения и пуска двигателя 10 в ответ на действия водителя, в сочетании образуют систему пуска-выключения двигателя, в которой блок 16 электронного управления и, в частности, контроллер 16C выключения-пуска являются главными компонентами.
Один признак, который в данном примере используется для определения, в каком режиме работают с двигателем 10 - втором режиме или первом режиме - это признак того, движется ли автомобиль 5. Если автомобиль 5 движется, тогда работа с двигателем осуществляется во втором режиме и двигатель 10 должен работать непрерывно, а если автомобиль 5 не движется, тогда работа с двигателем 10 обычно будет осуществляться в первом режиме, при котором будет происходить автоматическое выключение-пуск двигателя 10.
Однако следует понимать, что в некоторых вариантах технологии выключения-пуска, может производиться выключение и перезапуск двигателя в процессе движения автомобиля.
Когда с двигателем 10 работают во втором режиме, двигатель работает непрерывно, пока ключ 17 зажигания остается в положении включения (ON)
В первом режиме выключения-пуска двигатель 10 выборочно останавливают и запускают, когда выполняются одно или более определенных условий выключения и пуска двигателя. Эти условия выключения и пуска зависят от действий водителя в соответствии с сигналами, получаемыми блоком 16 электронного управления, и, в частности, контроллером 16C выключения-пуска, от датчика 19 положения педали акселератора, датчика 24 тормозов, датчика 26 муфты сцепления и датчика 12 селектора передач. Состояние или положение педали 25 сцепления, педали 18 акселератора, педали 23 тормоза и состояние включенности трансмиссии 11, все эти состояния представляют собой различные переменные, которые описывают автомобиль, и которые могут быть использованы для управления двигателем 10, при этом сочетание указанных переменных будет зависеть от различных факторов, в том числе от того, выключена ли система «в положении на передаче» или «в положении нейтрали» или от сочетания обоих факторов.
Для данного примера, выключение двигателя 10 осуществляется только, когда автомобиль 5 не движется, трансмиссия 11 на нейтрали, педаль 25 сцепления не нажата и педаль 18 акселератора не нажата, при этом, когда возникают все указанные состояния, то выполняются и условия для выключения двигателя 10.
Для данного примера, перезапуск двигателя 10 осуществляется только, когда педаль 25 сцепления перемещена из ненажатого положения в нажатое положение, и селектор передач остается в положении нейтрали, при этом, если оба состояния имеют место, то выполняются условия для запуска двигателя.
Следовательно, в данном примере система выключения-пуска является системой «выключения при трансмиссии на нейтрали».
Следует понимать, что изобретение не ограничивается указанными конкретными комбинациями, и что могут быть использованы и другие сочетания переменных, относящихся к автомобилю.
Следует также понимать, что двигатель 10 может также быть запущен полностью автоматически контроллером 16C выключения-пуска, если, например без ограничения во всех случаях, заряд батареи 15 упадет до низкого уровня, и трансмиссия 11 будет находиться в положении нейтрали.
Далее, согласно фиг.3, будет описана работа системы натяжения приводного ремня.
Когда с двигателем 10 работают в первом режиме, действия водителя определяют, работает двигатель или выключен.
Когда выполняются условия для выключения двигателя, контроллер 16C выключения-пуска посылает сигнал в контроллер 30 натяжения приводного ремня, указывающий, что двигателю 10 предстоит выключение, и также начинает выключение двигателя 10. После этого обороты двигателя начнут падать, что показано линией «Обороты двигателя (Выключение)» на фиг.3.
Следует понимать, что контроллер 30 натяжения ремня мог бы и независимым образом определять, что двигателю предстоит выключение, посредством прямого соединения с одним или более датчиками, или посредством контроля состояния другого электронного контроллера, такого, как например, блок электронного управления или блок управления впрыском топлива.
В ответ на получение от контроллера 16C выключения-пуска уведомления о выключении двигателя контроллер 30 натяжения приводного ремня начинает увеличивать натяжение в приводном ремне 14, подавая в исполнительный орган 9 команду для приложения большего усилия к шкиву 9P системы натяжения. Следует понимать, что для увеличения натяжения приводного ремня от текущего уровня натяжения до верхнего предельного уровня (на фиг.3 этот уровень назван «Высокое натяжение ремня») требуется конечное время, и что натяжение может начать возрастать, прежде чем начнется процесс выключения двигателя 10. Время, необходимое для перехода от нижнего предельного уровня натяжения, в данном случае составляет порядка 1.0-2.0 с. Однако скорость реакции исполнительного органа 9 будет зависеть от конкретной конструкции и типа используемого органа.
На фиг.3 натяжение приводного ремня увеличивается от его нижнего предельного уровня (на фиг.3 этот уровень назван «Низкое натяжение ремня») до «Высокого натяжения ремня», указанного линией «Натяжение ремня», достигая уровня высокого натяжения в момент «A».
Следовательно, при вращении двигателя 10 по инерции после его выключения, производится увеличение натяжение приводного ремня, пока не будет достигнуто высокое натяжение ремня, которое в данном случае равно или близко к верхнему предельном у уровню натяжения, но натяжение может быть и более низким. Поскольку натяжение приводного ремня 14 возрастает, трение между приводным ремнем 14 и шкивами 8P, 10P и 13P будет увеличенным, и тем самым усилится торможение двигателя 10 и сократится время, которое требуется двигателю, чтобы замедлиться до остановки.
Следует понимать, что натяжение приводного ремня изначально могло бы быть выше уровня низкого натяжения в зависимости от рабочих условий, которые преобладали в тот момент, когда двигатель 10 получил команду на выключение.
Натяжение приводного ремня затем поддерживают на уровне высокого натяжения, который применялся для торможения двигателя 10, до тех пор пока двигатель 10 не будет перезапущен, и будет установлено, что высокое натяжение ремня больше не требуется.
Когда будет выработана команда на перезапуск двигателя (благодаря тому, что выполнились условия, необходимые для пуска двигателя), пуск двигателя может быть произведен немедленно, поскольку натяжение приводного ремня уже соответствует требуемому уровню высокого натяжения. Обороты двигателя увеличиваются, что показывает линия Обороты двигателя (перезапуск) на фиг.3, до тех пор пока перезапуск не будет завершен, и двигатель не начнет работать на холостом ходу.
Следует понимать, что пока двигатель 10 работает во втором режиме, натяжение приводного ремня 14 постоянно варьируется посредством системы натяжения приводного ремня, чтобы минимизировать натяжение ремня и не нарушить к.п.д. привода. То есть, минимальное натяжение используется для передачи вращающего момента в зависимости от текущей потребности в моменте, и не допускается проскальзывание ремня.
Чтобы достичь этого, контроллер 30 натяжения ремня принимает информацию или сигнал управления от одного или более датчиков автомобиля или сигнал управления от блока 16 электронного управления. К примеру, контроллер 30 натяжения ремня может получить сигнал, указывающий, что стартер-генератор 13 планируется использовать в качестве устройства, создающего для двигателя 10 дополнительный крутящий момент, и в такой ситуации контроллер 30 натяжения ремня может быть приведен в действие, чтобы дать команду исполнительному органу 9 системы натяжения увеличить натяжение ремня до верхнего предельного уровня.
Аналогично, контроллер 30 натяжения ремня может получить сигнал, указывающий на то, что стартер-генератор 13 планируется использовать для подзарядки батареи 15, и в такой ситуации контроллер 30 натяжения ремня может выдать команду исполнительному органу 9 системы натяжения увеличить натяжение ремня от нижнего предельного уровня до некоторого уровня, находящегося между верхним и нижним предельными уровнями.
Натяжение ремня может оставаться на верхнем предельном уровне, который используют для замедления двигателя 10 во время его выключения, на короткий промежуток времени после перезапуска, в частности, если стартер-генератор 13 используется, как дополнительный источник момента к мощности двигателя 10.
Устройство для управления натяжением приводного ремня раскрыто в патенте США 4478595 и в патенте Великобритании 2435522. Приемы, аналогичные описанным в указанных патентах, могли бы быть использованы контроллером 30 натяжения ремня для управления изменением натяжения приводного ремня во время нормальной работы в сочетании с экспериментально полученными данными, связывающими нагрузку на приводном ремне с проскальзыванием ремня.
На фиг.3 также изображена ситуация для устройства, отвечающего существующему уровню техники, в котором регулирования натяжения ремня не производится до тех пор, пока не планируется запуск двигателя 10. Прерывистая линия «Натяжение ремня в существующих конструкциях» показывает изменение натяжения приводного ремня для того же промежутка времени, о котором шла речь ранее.
В этом случае натяжение приводного ремня не увеличивается, пока не будут выполнены условия для перезапуска, как указывает линия «Команда перезапуска двигателя» на фиг.3. Затем производится увеличение натяжения ремня, пока в момент «B» не будет достигнут высокий уровень натяжения, необходимый для предотвращения проскальзывания. Следует понимать, что высокий уровень натяжения ремня в данном случае не достигается, пока не пройдет задержка «t» секунд после формирования команды перезапуска, и поэтому запуск двигателя задерживается на тот же самый отрезок времени.
После того как начнется запуск двигателя, обороты двигателя нарастают, как показывает прерывистая линия «Обороты двигателя (в существующих конструкциях)», пока перезапуск не будет завершен, и двигатель 10 начнет работать на холостых оборотах.
В конструкциях, отвечающих существующему уровню техники, перезапуск двигателя 10 задерживается на «t» секунд по сравнению со способом и устройством, соответствующим настоящему изобретению.
Это связано с тем, что, перед тем как использовать стартер-генератор 13 для пуска двигателя 10, натяжение приводного ремня должно быть равно верхнему предельному уровню или близко к этому уровню, в противном случае будет возникать чрезмерное проскальзывание ремня.
Ниже, согласно фиг.4, будут описан алгоритм способа, соответствующего настоящему изобретению.
Работа алгоритма начинается на шаге 110, который представляет собой событие - перевод ключа зажигания в положение включено ON. За шагом 110 следует ручной пуск, обозначенный как шаг 115, приводящий к тому, что двигатель на шаге 120 уже работает. Ручной пуск может быть выполнен с использованием стартера-генератора 13 или он может быть выполнен с использованием стандартного стартера (не показан) в зависимости от типа и размера двигателя 10 и от того, запускают ли двигатель 10 из холодного состояния.
От шага 120 алгоритм переходит к шагу 130, на котором производится проверка выполняются ли условия для выключения двигателя. Как рассматривалось выше, к примеру, эти условия заключаются в том, что автомобиль 5 не движется, трансмиссия 11 на нейтрали, педаль 24 муфты сцепления не нажата. Если указанные состояния имеют место, то двигатель 10 будет остановлен, что показано переходом алгоритма к шагу 140, а натяжение приводного ремня будет отрегулировано от его текущего уровня до верхнего предельного уровня посредством системы 9, 30 натяжения приводного ремня во время выключения или останова двигателя.
Если условия для выключения двигателя не выполняются, то алгоритм переходит к шагу 135, чтобы проверить, произошло ли событие «перевода ключа зажигания в положение OFF», и если это событие произошло, то на шаге 139 алгоритм завершает свою работу, а в противоположном случае алгоритм возвращается к шагу 120, а двигатель 10 продолжает работать.
Следует понимать, что всякий раз, когда происходит перевод ключа зажигания в OFF, двигатель 10 будет также выключен, и что систему натяжения приводного ремня можно было бы в таком случае приводить в действие, чтобы увеличить натяжение ремня до верхнего предельного уровня, или, если ремень уже находится в таком состоянии, то поддерживать его натяжение на верхнем предельном уровне.
На шаге 140, в силу того, что система 9, 30 натяжения приводного ремня увеличивает натяжение ремня 14, по мере того как двигатель 10 сбрасывает обороты до нуля, это увеличивает трение между приводным ремнем 14 и шкивами 8P, 10P, 13P, и еще быстрее замедляет двигатель 10.
От шага 140 алгоритм переходит к шагу 150, на котором происходит остановка двигателя 10, при этом натяжение ремня находится на верхнем предельном уровне.
Затем алгоритм переходит к шагу 160, на котором производится проверка выполняются ли условия для перезапуска двигателя. В данном случае, чтобы указанные условия выполнились, рычаг селектора передач должен быть в положении нейтрали, а педаль сцепления должна быть выведена из ненажатого состояния в нажатое состояние. Однако, как уже говорилось выше, указанные условия могли бы также выполниться автоматически, если бы уровень заряда батареи 15 упал ниже определенного низкого уровня, и трансмиссия была бы на нейтрали. В любом случае, если условия для запуска двигателя выполняются, алгоритм способа переходит от шага 160 к шагу 165.
На шаге 165 производится проверка, произошло ли событие «перевода ключа зажигания в положение OFF», и если это событие произошло, то на шаге 169 алгоритм завершает свою работу, а в противоположном случае алгоритм переходит к шагу 170, чтобы перезапустить двигатель 10, а затем к шагу 120, на котором двигатель 10 уже работает.
Если на шаге 160 условия для запуска двигателя не выполняются, то от шага 160 алгоритм переходит к шагу 164. На шаге 164 производится проверка, произошло ли событие «перевода ключа зажигания в положение OFF», и если это событие произошло, то на шаге 168 алгоритм завершает свою работу, а в противоположном случае он возвращается к шагу 150, на котором двигатель 10 находится во все еще в остановленном состоянии, и натяжение приводного ремня все еще высокое.
Следует понимать, что событие «перевода ключа зажигания в положение OFF» может происходить в любые другие моменты времени относительно указанных, и в каждом таком случае алгоритм будет завершать свою работу. При таких обстоятельствах будет производиться остановка двигателя 10 при высоком натяжении ремня, если стартер-генератор 13 планируется использовать для запуска двигателя.
На шаге 120, когда двигатель 10 работает при втором режиме управления, непрерывно производится определение того, какой уровень натяжения приводного ремня 14 требуется, чтобы предотвратить его проскальзывание. Следовательно, в некоторых случаях, натяжение приводного ремня может уже находиться на верхнем предельном уровне, когда производится выключение двигателя, и в таком случае содержание операций на шаге 140 состояло бы в том, чтобы остановить двигатель 10 и поддерживать натяжение приводного ремня на верхнем предельном уровне.
Нижний и верхний предельные уровни натяжения ремня это не минимальное и максимальное натяжение ремня, достижимое системой 9, 30 натяжения ремня - это минимальное и максимальное значения натяжения, которые требуются для предотвращения проскальзывания приводного ремня для конкретного его устройства, когда оно подвергается максимальной и минимальной нагрузкам. Как говорилось выше, система 9, 30 натяжения приводного ремня функционирует во время нормальной работы двигателя, чтобы поддерживать натяжение ремня на минимально возможном уровне для текущей нагрузки без проскальзывания приводного ремня.
На фиг.5 и 6 изображен автомобиль 5, оснащенный двигателем 10, который приводит в движение многоскоростную трансмиссию 11, автомобиль, во многих отношениях идентичный ранее описанному согласно фиг.1 и 2, и поэтому не сопровождаемый снова подробным описанием, причем аналогичные узлы имеют одинаковые позиционные обозначения.
Основная разница между данным вариантом осуществления изобретения и вариантом, описанным ранее, заключается в том, что вместо того, чтобы стартер-генератор использовать для перезапуска двигателя 10 после автоматического выключения по инициативе водителя, стартер 114 выполнен с возможностью сцепления с зубчатым венцом 6, установленным на маховике двигателя 10.
Следовательно, в данном случае приводной ремень 14 приводит в движение электрический генератор в виде генератора 113 переменного тока, а не стартер-генератор. Генератор 113 переменного тока закреплен на двигателе 10 кронштейнами 113B и содержит шкив 113P, кинематически связанный с приводным ремнем 14.
Кроме того, система натяжения приводного ремня содержит, как и прежде, исполнительный орган 9 и контроллер 130 натяжения ремня, но функционально контроллер 130 натяжения ремня отличается от ранее описанного контроллера 30, изображенного на фиг.1, чтобы удовлетворить требованиям стартера 114.
Как и прежде, исполнительный орган 9 системы натяжения ремня прижимает шкив 9P системы натяжения к приводному шкиву 14, так чтобы варьировать натяжение приводного ремня 14 между верхним и нижним предельными уровнями, при этом управление положением шкива 9Р системы натяжения и, следовательно, натяжением, создаваемым в приводном ремне 14 исполнительным органом 9, осуществляется контроллером 130 натяжения ремня.
Как говорилось выше, верхний предельный уровень натяжения - это такой уровень, который требуется для передачи максимально возможного вращающего момента, зависящего от схемы системы, а нижний предельный уровень натяжения -это наименьший уровень натяжения ремня, необходимый для предотвращения проскальзывания ремня, когда не происходит передачи в направлении приводного ремня 14 какого-либо значительного вращающего момента.
Натяжение приводного ремня, равное нижнему предельному уровню, обычно используется всегда, когда возможно, чтобы уменьшить трение между приводным ремнем 14, шкивами 8P, 113P и шкивом 10P коленчатого вала, и тем самым уменьшить потери на трение, снизить выбросы двигателя и сократить расход топлива двигателем 10.
Нижний предельный уровень натяжения применим в ситуациях, когда не требуется существенной зарядки батареи, когда насос 8 воздушного кондиционера не работает или работает с очень небольшой нагрузкой.
Следует понимать, что, когда двигатель 10 разгоняет или замедляет автомобиль, то из-за влияния инерции насоса 8 воздушного кондиционера и генератора 113 переменного тока может потребоваться натяжение приводного ремня 14 более высокое, чем когда двигатель 10 работает на постоянных оборотах в крейсерском режиме.
Следует понимать, что при работе двигателя во втором режиме, исполнительный орган 9 непрерывно варьирует натяжение приводного ремня 14 между нижним предельным уровнем и верхним предельным уровнем, чтобы удовлетворить преобладающим условиям работы двигателя.
Как говорилось выше, приведение исполнительного органа 9 в действие осуществляют так, чтобы поддерживать натяжение приводного ремня 14 независимо от того, подается питание на исполнительный орган или нет, и сохранять текущее натяжение приводного ремня, если сигнал управления от контроллера 130 натяжения ремня для изменения натяжения не приходит.
Система натяжения ремня, пригодная для применения в данном варианте осуществления изобретения, описаны в патенте США 7217206. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается использованием именно такого исполнительного органа, и что с пользой могут быть использованы другие типы исполнительных органов.
Управление исполнительным органом 9, а, следовательно, и натяжением приводного ремня 14 осуществляет контроллер 130 натяжения ремня, который, как было сказано ранее, функционально связан с блоком 16 электронного управления. Функционирование электронного контроллера 16 и контроллера 16C выключения-пуска по существу такое же, что было описано ранее, и далее снова рассматриваться не будет. Исполнительный орган 9 и контроллер 130 натяжения ремня в сочетании образую систему натяжения приводного ремня.
Как и прежде, контроллер 130 натяжения ремня реагирует на команды или сигналы, указывающие, когда в ответ на действия водителя планируется остановка двигателя или перезапуск двигателя после такой остановки, также либо в ответ на действия водителя, либо, как рассматривалось ранее, автоматически, например, в силу потребности в кондиционированном воздухе или низкого заряда батареи 15.
Работа данного второго варианта осуществления системы натяжения приводного ремня будет описана ниже согласно фиг.7A, 7B.
На фиг.7A изображен цикл выключения (останова) двигателя и перезапуска для автомобиля 5, содержащего систему 9, 130 натяжения приводного ремня, соответствующий второму варианту осуществления изобретения, а также цикл выключения (останова) двигателя и перезапуска, отвечающий существующему уровню техники.
Если вначале обратиться к циклу, который в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения можно реализовать, используя систему натяжения приводного ремня, то в момент t0 времени контроллер 130 натяжения приводного ремня принимает или внутренне формирует команду/сигнал выключения двигателя. Контроллер 130 натяжения приводного ремня затем действует так, чтобы увеличить натяжение приводного ремня 14 от текущего уровня натяжения до высокого уровня натяжения, который в данном случае равен верхнему предельному уровню. Такое увеличение натяжения приведет к увеличению трения между приводным ремнем 14 и связанными с ним шкивами 8P, 10P, 113P, которое тем самым будет действовать, как тормоз и ускорит замедление двигателя 10. Двигатель 10 будет продолжать сбрасывать обороты до нуля, однако согласно изображенной последовательности событий вскоре после того, как в момент t0 был получен запрос на выключение двигателя, водитель в момент t0' передумал и потребовал, как можно быстрее перезапустить двигатель 10.
Однако стартер 114 не может быть подключен, пока частота вращения двигателя не упадет до значения или станет меньше значения верхней предельной частоты вращения для включения стартера, которую называют максимальной частотой (Nsmax) вращения включения, и которая в данном примере равна 200 об/мин и достигается в момент tn. Как только частота вращения двигателя упадет до максимальной частоты (Nsmax) вращения включения для стартера 114, стартер 114 незамедлительно будет подключен, чтобы перезапустить двигатель 10.
Затем, одновременно, посредством системы 9, 130 натяжения приводного ремня производится уменьшение натяжения ремня в направлении нижнего предельного уровня, чтобы уменьшить трение до минимума, что помогает стартеру 114 произвести перезапуск двигателя 10.
Стартер 114 вызовет перезапуск двигателя 10, так что последний достигнет холостых оборотов по истечении периода T(New) секунд, считая от момента t0.
Если обратиться к ситуации, соответствующей существующим техническим решениям, когда для фазы выключения двигателя используется низкий уровень натяжения приводного ремня, то также в момент t0 будет сформирована команда/сигнал выключения. Двигатель 10 начнет замедлять вращение в сторону нулевых оборотов, но с более низким темпом из-за невысокого натяжения ремня. Как и прежде, вскоре после получения в момент t0 двигателем запроса на выключение, водитель в момент t0' меняет решение, и посылает запрос на как можно более скорый перезапуск двигателя.
Как и прежде, стартер 114 нельзя будет подключить, до тех пор пока частота вращения двигателя не уменьшится до максимальной частоты (Nsmax) вращения включения или до меньшей величины, и в этом случае это произойдет в момент tpa времени. Затем производится подключение стартера 114 и происходит перезапуск двигателя, так что двигатель достигает холостых оборотов по истечении периода T(prior art) секунд, считая от момента t0.
Следовательно, за счет использования системы натяжения ремня в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения, получается сокращение времени на T(i) секунд по сравнению с существующими техническими решениями. То есть, двигатель 10 будет снова работать по истечении всего T(new) секунд, а не T(prior art) секунд.
Это получается из-за того, что за счет использования системы 9, 130 натяжения приводного ремня для увеличения натяжения ремня во время фазы выключения двигателя, и уменьшения натяжения до низкого уровня во время фазы перезапуска минимальное время, необходимое для перезапуска двигателя 10, сокращается по сравнению с существующими техническими решениями.
Следует понимать, что из-за того, что по сравнению с существующими техническими решениями производится уменьшение трения, создаваемого приводным ремнем 14, стартер 114 сможет быстрее увеличивать обороты двигателя 10. Поэтому, уменьшается не только время, которое требуется, чтобы замедлить двигатель до максимальной частоты (Nsmax) вращения включения, но и время, необходимое для выведения двигателя 10 на холостые обороты после выключения.
На фиг.7B изображен другой цикл выключения-пуска, который можно получить путем использования системы натяжения приводного ремня, соответствующей второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Как и прежде, в момент t0 времени контроллер 130 натяжения приводного ремня принимает или внутренне формирует команду/сигнал выключения двигателя. Контроллер 130 натяжения приводного ремня, как и прежде, действует так, чтобы увеличить натяжение приводного ремня 14 от текущего уровня натяжения до верхнего предельного уровня. Это увеличивает трение между приводным ремнем 14 и связанными с ним шкивами 8P, 10P, 113P, которое тем самым действует, как тормоз и ускоряет замедление двигателя 10.
Двигатель 10 продолжает замедление в направлении нулевой частоты вращения, но в представленном цикле работы двигатель переходит через нуль в момент [2 и продолжает вращаться в обратном направлении до момента t3.
Следует понимать, что на практике будет существовать короткий промежуток времени перед моментом t3, когда двигатель 10 будет находится в устойчивом неподвижном состоянии.
Стартер 114 нельзя использовать для перезапуска двигателя 10, пока последний вращается в обратном направлении, и поэтому важно минимизировать тот интервал времени, на котором двигатель 10 вращается в обратном направлении, при этом высокой натяжение, создаваемое в приводном ремне 14, приводит к гашению обратного вращения двигателя 10 или к остановке двигателя на интервале времени td(new) секунд, который заканчивается в момент t3.
Поэтому, двигатель 10 может быть перезапущен в момент t3 путем использования стартера 114, так что двигатель достигнет холостых оборотов по истечении периода T(new) секунд, если считать от момента Ю. Как только в момент t3 будет обнаружено устойчивое неподвижное состояние двигателя 10, начнется уменьшение натяжения ремня посредством системы 9, 130 натяжения приводного ремня в направлении нижнего предельного уровня, и стартер 114 будет включен.
Следует понимать, что если водитель поменяет решение между моментом, когда частота вращения двигателя падает ниже максимальной частоты (Nsmax) вращения включения и моментом, когда двигатель достигает нулевой частоты вращения, т.е. между моментами t1 и t2, то двигатель может быть перезапущен немедленно, при этом производится возможно быстрое уменьшение натяжения до нижнего предельного уровня.
Если обратиться к ситуации, соответствующей существующим техническим решениям, когда для фазы выключения двигателя используется низкий уровень натяжения приводного ремня, то также в момент t0 формируется команда/сигнал выключения. Как и прежде двигатель 10 начнет замедлять вращение, но с более низким темпом из-за невысокого натяжения ремня. Как и прежде, частота вращения двигателя продолжает падать и переходит через нуль, то есть в момент t5 двигатель 10 начнет вращаться в обратном направлении и будет продолжать реверсное вращение до момента t6. Как прежде, на практике будет существовать короткий промежуток времени перед моментом t6, когда двигатель 10 будет находится в устойчивом неподвижном состоянии.
В данном случае, поскольку натяжение приводного ремня более низкое, потребуется более длительный период td(prior art) секунд, чтобы реверсное вращение прекратилось.
Как только в момент t6 будет обнаружено устойчивое неподвижное состояние двигателя 10, будет подключен стартер 114, так что двигатель 10 выйдет на холостые обороты по истечении периода T(prior art), если считать от момента Ю. Следует понимать, что из-за того, что в случае существующих технических решений натяжение ремня в процессе останова двигателя ниже, время необходимое для достижения нулевых оборотов больше, и реверсное вращение требует большего времени для его гашения по сравнению со случаем использования способа и устройства, отвечающих настоящему изобретению.
Следует понимать, что в обоих случаях на фактический период реверсного вращения будут влиять действующие принципы управления «газом» и подачей топлива во время выполнения останова двигателя, при этом примеры на фиг.7B предполагают, что в обоих случаях выключения двигателя действуют одинаковые условия.
Следовательно, за счет использования системы натяжения ремня в соответствии с настоящим изобретением, получается сокращение времени на T(i) секунд по сравнению с существующими техническими решениями. То есть, двигатель 10 будет снова работать по истечении всего T(new) секунд, а не T(prior art) секунд.
Следует понимать, что если водитель поменяет решение между моментом, когда частота вращения двигателя падает ниже максимальной частоты (Nsmax) вращения включения и моментом, когда двигатель достигает нулевой частоты вращения, т.е. между моментами t4 и t5, то двигатель может быть перезапущен немедленно без задержки.
Следовательно, за счет использования системы 9, 130 натяжения приводного ремня для увеличения натяжения приводного ремня 14 во время фазы выключения двигателя, и уменьшения натяжения до низкого уровня во время фазы перезапуска, как и прежде сокращается минимальное время, необходимое для осуществления перезапуска двигателя 10. Это происходит из-за того, что дополнительное трение, создаваемое приводным ремнем, помогает сократить время существования реверсного вращения, и это в сочетании с более быстрым замедлением, получаемым за счет высокого натяжения ремня во время фазы выключения, и более быстрым разгоном за счет низкого натяжения ремня во время фазы перезапуска, существенно сокращает общее время выключения-пуска.
На фиг.8 изображена схема алгоритма второго варианта осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению.
Работа алгоритма начинается на шаге 210, который представляет собой событие - перевод ключа зажигания в положение включено ON. За шагом 210 следует ручной пуск, обозначенный как шаг 215, приводящий к тому, что двигатель на шаге 220 уже работает.
От шага 220 алгоритм переходит к шагу 230, на котором производится проверка выполняются ли условия для выключения двигателя. Как рассматривалось выше, в данном случае эти условия заключаются в том, что автомобиль 5 не движется, трансмиссия 11 на нейтрали, педаль 24 муфты сцепления отпущена. Если указанные состояния имеют место, то двигатель 10 будет остановлен, что показано переходом алгоритма к шагу 240, а натяжение приводного ремня будет отрегулировано от его текущего уровня до высокого уровня натяжения, который в данном случае равен верхнему предельному уровню, посредством системы 9, 130 натяжения приводного ремня.
Если условия для выключения двигателя не выполняются, то алгоритм переходит к шагу 235, чтобы проверить, произошло ли событие «перевода ключа зажигания в положение OFF», и если это событие произошло, то на шаге 239 алгоритм завершает свою работу, а в противоположном случае алгоритм возвращается к шагу 220, а двигатель 10 продолжает работать.
Следует понимать, что всякий раз, когда происходит перевод ключа зажигания в OFF, двигатель 10 будет также выключаться, и что систему натяжения 9, 130 приводного ремня можно было бы в таком случае приводить в действие, чтобы уменьшать натяжение ремня до нижнего предельного уровня, готовя ремень к запуску двигателя.
На шаге 240 система 9, 130 натяжения приводного ремня увеличивает натяжение ремня 14, по мере того как двигатель 10 сбрасывает обороты до нуля - это увеличивает трение и еще быстрее замедляет двигатель 10.
Если во время фазы сброса оборотов по причине изменения решения водителем происходит прием команды перезапуска, тогда все будет зависеть от того, лежит ли значение частоты вращения двигателя ниже максимальной частоты (Nsmax) вращения включения стартера, и двигатель не вращается в обратном направлении наряду со всеми остальными соответствующими условиями для перезапуска - разрешен ли перезапуск, и если перезапуск разрешен, то алгоритм от шага 240 переходит напрямую к шагу 265, а оттуда через шаг 268, на котором производится уменьшение натяжения приводного ремня до нижнего предельного уровня, и шаг 270, на котором стартер запускает двигатель 10, обратно к шагу 220. Следует понимать, что уменьшение натяжения приводного ремня осуществляется одновременно с запуском двигателя 10.
Если предположить, что водитель свое решение не меняет, тогда от шага 240 алгоритм переходит к шагу 250, на котором вал двигателя 10 неподвижен, а натяжение приводного ремня соответствует верхнему предельному уровню.
Затем алгоритм переходит к шагу 260, на котором производится проверка выполняются ли условия для перезапуска двигателя. В данном случае, чтобы указанные условия выполнились рычаг селектора передач должен быть в положении нейтрали, а педаль сцепления должна быть переведена из ненажатого состояния в нажатое состояние. Однако, как уже говорилось выше, указанные условия могли бы также выполниться автоматически. В любом случае, если условия для запуска двигателя выполняются, алгоритм способа переходит от шага 260 к шагу 265. На шаге 265 производится проверка, произошло ли событие «перевода ключа зажигания в положение OFF», и если это событие произошло, то на шаге 269 алгоритм завершает свою работу, а в противоположном случае алгоритм переходит к шагу 268.
На шаге 268 срабатывает система 9, 130 натяжения приводного ремня, так чтобы уменьшить натяжение приводного ремня 14 в направлении нижнего предельного уровня, и на шаге 270 производится перезапуск двигателя 10, а от шага 270 алгоритм переходит к шагу 220, на котором двигатель 10 работает. Следует понимать, что уменьшение натяжения приводного ремня осуществляется одновременно с запуском двигателя 10.
Если на шаге 260 условия для запуска двигателя не выполняются, то от шага 260 алгоритм переходит к шагу 264. На шаге 264 производится проверка, произошло ли событие «перевода ключа зажигания в положение OFF», и если это событие произошло, то на шаге 268 алгоритм завершает свою работу, а в противоположном случае он возвращается к шагу 250, на котором двигатель 10 находится во все еще в остановленном состоянии, и натяжение приводного ремня все еще высокое.
Следует понимать, что событие «перевода ключа зажигания в положение OFF» может происходить в любые другие моменты времени относительно указанных, и в каждом таком случае алгоритм будет завершать свою работу.
На шаге 220, когда двигатель 10 работает при втором режиме управления, непрерывно производится определение того, какой уровень натяжения приводного ремня 14 требуется, чтобы предотвратить его проскальзывание. Такое определение может быть построено на основе сочетания просмотровых таблиц экспериментальных данных или алгоритмов и информации, касающейся текущих условий работы двигателя 10 и рабочих состояний генератора 113 переменного тока и насоса 8 воздушного кондиционера.
Как и прежде, нижний и верхний предельные уровни натяжения ремня это не минимальное и максимальное натяжение ремня, достижимое системой 9, 130 натяжения ремня - это минимальное и максимальное значения натяжения, которые требуются для предотвращения проскальзывания приводного ремня для конкретного его устройства.
Хотя в алгоритме способа, изображенном на фиг.8, натяжение приводного ремня поддерживается на высоком уровне, до тех пор пока не делается запрос на запуск двигателя, это не обязательно должно происходить, и натяжение приводного ремня можно было бы уменьшать до нижнего предельного уровня как только получается подтверждение, что двигатель 10 достиг устойчивого состояния покоя.
В итоге, следовательно, полезно прикладывать нагрузку к двигателю во время выключения, чтобы увеличить темп замедления его вращения, и минимизировать тем самым время, которое требуется для остановки двигателя.
Выше были рассмотрены два особо предпочтительных технических решения, в которых для приложения нагрузки к двигателю используется натяжение приводного ремня, и применяется управление системой натяжения приводного ремня с целью увеличения натяжения ремня во время выключения двигателя. Такой подход обладает преимуществом, заключающимся в том, что систему натяжения приводного ремня все равно приходится предусматривать, и поэтому это не несет каких-либо существенных дополнительных затрат. Кроме того, использование системы натяжения приводного ремня для уменьшения натяжения до очень низкого уровня, когда нагрузка на приводном ремне мала, позволяет получить значительную экономию топлива и значительно снизить токсичные выбросы.
В случае двигателя, оснащенного стартером-генератором с ременным приводом, натяжение ремня должно быть высоким, когда стартер-генератор используется для запуска двигателя или в качестве источника дополнительного вращающего момента для двигателя, чтобы предотвратить проскальзывание ремня или его биение. При этом гарантированное увеличение натяжение ремня до такого высокого уровня перед пуском двигателя посредством стартера-генератора позволяет избежать потенциальной задержки перезапуска.
В случае, если в двигателе используется стартер, у которого имеется ведущая шестерня, сцепляемая с зубчатым венцом, закрепленном на маховике, стартер нельзя использовать для перезапуска двигателя, пока частота вращения двигателя не упадет ниже некоторой максимальной частоты, граничной для включения стартера, при этом за счет увеличения натяжения приводного ремня во время выключения двигателя, время необходимое для достижения указанной частоты вращения, сокращается. Это особенно важно, если во время выключения двигателя водитель своими действиями дает запрос на перезапуск двигателя, ибо тогда будет возникать задержка до того момента, когда частота вращения двигателя упадет ниже максимальной частоты, граничной для включения стартера.
Хотя изобретение было описано с конкретными ссылками на автомобиль с ручной трансмиссией, оснащенный системой выключения-пуска двигателя, следует понимать, что изобретение также могло бы быть применено с полезным результатом в автомобиле с системой выключения-пуска двигателя и автоматической трансмиссией.
Хотя изобретение предпочтительно для использования с приводом с бесконечным клиновым ремнем, оно также может быть применено и к ступенчатому ременному приводу с бесконечным ремнем.
Хотя настоящее изобретение было описано на примерах одного или более предпочтительных вариантов, для специалистов в данной области будет понятно, что изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, и что в форму и детали осуществления изобретения могут быть внесены изменения или предложены другие варианты, не выходящие за границы идеи и объема изобретения.