СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ СО СТАРТЕРНЫМ МОТОРОМ
METHOD AND SYSTEM TO CONTROL TRANSPORT VEHICLE WITH STARTER MOTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к транспортному средству с двигателем, в частности, к управлению зацеплением стартерного мотора, используемого для пуска двигателя транспортного средства.
Уровень техники
Известно транспортное средство с старт-стопной системой управления для автоматического выполнения пуска и остановки двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего движение транспортного средства.
Старт-стопная система автоматически останавливает двигатель, если будет определено, по крайней мере, частично на основании действий водителя, что это позволит снизить расход топлива и количество выбросов из двигателя.
В зависимости от типа коробки передач (ручная или автоматическая) транспортного средства для определения необходимости выполнения пуска и остановки двигателя могут быть использованы различные действия водителя. При использовании ручной коробки передач выделяют два основных режима управления, которые называют «остановкой на включенной передаче» и «остановкой на нейтральной передаче».
Часто возникают ситуации, когда водитель изменяет намерение в течение некоторого периода времени между принятием решения остановить двигатель и фактической остановкой двигателя. Изменение намерения может произойти в результате неожиданного изменения условий движения или из-за того, что водитель случайно переключил одно или несколько устройств ручного управления таким образом, что система принимает решение выполнить перезапуск двигателя.
В случае изменения намерения предпочтительным является сведение задержки (t) между моментом изменения намерения и перезапуском двигателя к минимуму.
Известно, что стартерный мотор может быть зацеплен без повреждения самого стартерного мотора или зубчатого венца, за который он зацепляется, при вращении двигателя вперед (в нормальном направлении) на достаточно низкой скорости, например, при 200 об./мин. Однако зацепление стартерного мотора при вращении двигателя в обратном (отрицательном) направлении обычно избегают из-за высокой вероятности повреждения шестерни стартерного мотора и/или зубчатого венца, за который она зацепляется. В связи с этим существует необходимость обеспечения остановки двигателя до того, как он будет зацеплен.
Изобретатели выяснили, что использование усовершенствованного способа управления стартерным мотором, описанного в настоящем изобретении, по сравнению с известными способами, позволит достичь значительного уменьшения времени перезапуска двигателя.
Раскрытие изобретения
Целью изобретения является создание способа для уменьшения времени перезапуска двигателя в случае изменения намерения во время выключения двигателя.
Предложен способ управления зацеплением стартерного мотора двигателя транспортного средства во время выключения двигателя, в котором при уменьшении скорости вращения двигателя исключают зацепление стартерного мотора, причем текущая скорость вращения двигателя находится в пределах от отрицательного предельного значения скорости до положительного предельного значения скорости.
Если текущая скорость вращения двигателя находится в пределах от отрицательного предельного значения скорости до положительного предельного значения скорости, зацепление стартерного мотора может быть допущено, когда скорость вращения двигателя постоянна или увеличивается.
Зацепление стартерного мотора может быть запрещено в любом случае, если текущая скорость вращения двигателя ниже отрицательного предельного значения скорости.
Выключение двигателя может представлять собой выключение, выполненное старт-стопной системой, а зацепление стартерного мотора может представлять собой зацепление, требующее перезапуска двигателя, когда водитель изменяет намерение во время выключения двигателя.
Также предложена система управления транспортного средства со стартерным мотором, используемым для запуска двигателя транспортного средства, которая включает в себя электронный контроллер и несколько входов, позволяющих получить данные, по меньшей мере, о текущей скорости вращения двигателя и о необходимости выполнения выключения или перезапуска двигателя, причем электронный контроллер выполнен с возможностью запретить зацепление стартерного мотора для выполнения перезапуска двигателя во время выключения двигателя, если скорость вращения двигателя снижается, а текущая скорость вращения двигателя находится в пределах от отрицательного предельного значения скорости до положительного предельного значения скорости.
Система может включать в себя датчик скорости вращения двигателя для индикации данных о текущей скорости вращения двигателя, причем в случае обнаружения с помощью датчика скорости вращения двигателя того, что текущая скорость вращения двигателя находится в пределах от отрицательного предельного значения скорости до положительного предельного значения скорости, электронный контроллер сможет запретить зацепление стартерного мотора, пока скорость вращения двигателя не перестанет снижаться.
Система может включать в себя датчик скорости вращения двигателя для индикации данных о текущей скорости вращения двигателя, причем в случае обнаружения с помощью датчика скорости вращения двигателя того, что текущая скорость вращения двигателя находится в пределах от отрицательного предельного значения скорости до положительного предельного значения скорости, то зацепление стартерного мотора не будет запрещено, если скорость вращения двигателя постоянна или увеличивается.
Зацепление стартерного мотора может быть запрещено электронным контроллером в любом случае, если текущая скорость вращения двигателя ниже отрицательного предельного значения скорости.
Система дополнительно может включать в себя контроллер пуска/остановки, причем выключение двигателя может представлять собой выключение, выполненное старт-стопной системой, а зацепление стартерного мотора может представлять собой зацепление, требующее перезапуска двигателя, когда водитель изменяет намерение во время выключения двигателя.
Также предложено транспортное средство, имеющее двигатель с системой управления, в соответствии с вышеописанной системой.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано на примере со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
На фиг. 1а и 1b показаны высокоуровневые блок-схемы способа управления зацеплением стартерного мотора двигателя во время выключения двигателя в соответствии с изобретением;
на фиг. 2а показан график, на котором показано соотношение между скоростью двигателя и временем для первого варианта изменения намерения при выключении и перезапуске двигателя в соответствии с известным уровнем техники;
на фиг. 2b показан график, на котором показано соотношение между скоростью двигателя и временем для первого варианта изменения намерения при выключении и перезапуске двигателя с помощью способа в соответствии с изобретением;
на фиг. 3а показан график, на котором показано соотношение между скоростью двигателя и временем для второго варианта изменения намерения при выключении и перезапуске двигателя в соответствии с известным уровнем техники;
на фиг. 3b изображен график, на котором показано соотношение между скоростью двигателя и временем для второго варианта изменения намерения при выключении и перезапуске двигателя с помощью способа в соответствии с изобретением;
на фиг. 4а изображен график, на котором показано соотношение между скоростью двигателя и временем для третьего варианта изменения намерения при выключении и перезапуске двигателя в соответствии с известным уровнем техники;
на фиг. 4b показан график, на котором показано соотношение между скоростью двигателя и временем для третьего варианта изменения намерения при выключении и перезапуске двигателя по способу в соответствии с изобретением;
на фиг. 5 показан схематический вид транспортного средства с системой управления в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг. 1а и 1b представлены высокоуровневые блок-схемы для способа 100 управления пуском и остановкой двигателя, например, двигателя 1000 по фиг. 5, имеющего стартерный мотор 1001.
Способ начинают на этапе 110, на котором водитель транспортного средства MV, в котором установлен двигатель 1000, включает зажигание и запускает двигатель вручную.
Затем способ переходит на этап 120, на котором двигатель находится в рабочем режиме. На этапе 130 проверяют, выполняются ли условия пуска/остановки. В качестве неограничивающего примера данным условием может быть превышение заранее установленного значения температуры охлаждающей жидкости двигателя или наличие достаточного уровня заряда аккумулятора для выполнения перезапуска.
Если данные условия не соблюдаются, то двигатель не сможет остановиться даже при возникновении возможности его остановки, а способ будет циклически выполнять этапы 130 и 120 до тех пор, пока не будут выполнены условия или не будет выключено зажигание, после чего способ завершится.
Если на этапе 130 данные условия будут соблюдены, то способ перейдет на этап 140, на котором на основании действий водителя проверяют наличие сигнала о необходимости остановки двигателя. Для подачи сигнала о необходимости остановки двигателя могут быть использованы различные сочетания условий, например, для индикации необходимости остановки двигателя транспортного средства, имеющего автоматическую коробку передач, транспортное средство MV должно быть неподвижным, педаль газа не нажатой, а педаль тормоза нажата.
При отсутствии сигнала о необходимости остановки двигателя способ возвращается на этап 120, в противном случае способ переходит на этап 150.
На этапе 150 выключают двигатель. Из уровня техники известны различные средства выключения двигателя, но в общем случае при использовании дизельного двигателя прекращают подачу топлива, а в случае бензинового двигателя выключают запальные свечи и прекращают подачу топлива.
После этапа 150 на этапе 160 изменяют намерение во время выключения двигателя. Другими словами, во время выключения двигателя водитель может убрать ногу с педали тормоза, что будет являться изменением состояния, требующим подачи сигнала о необходимости перезапуска двигателя.
Если на этапе 160 происходит изменение намерения (СоМ), способ переходит с этапа 160 на этап 170.
Затем способ циклически выполняет этапы 170 и 160 до тех пор, пока двигатель не остановится или пока на этапе 160 не будет обнаружен сигнал о необходимости перезапуска.
После остановки двигателя способ переходит с этапа 170 на этап 180, после чего он циклически выполняет этапы 170 и 180 до тех пор, пока не будет обнаружен сигнал о необходимости перезапуска, например, когда водитель уберет ногу с педали тормоза.
При обнаружении сигнала о необходимости перезапуска на этапе 180 способ переходит на этап 190, на котором двигатель может быть мгновенно запущен с помощью стартерного мотора, поскольку до этого он был неподвижен.
После этого способ возвращается с этапа 190 на этап 120, на котором двигатель находится в рабочем режиме.
Между моментом запуска процедуры или подачи команды на выполнение зацепления и моментом, когда шестерня стартерного мотора вступит в контакт с зубчатым венцом, прикрепленным к маховику двигателя, существует задержка (δt), которая называется временем перемещения шестерни. Таким образом, даже когда двигатель может быть мгновенно запущен, существует небольшая задержка (δt) до фактического запуска.
Длительность данной небольшой задержки (δt) зависит от нескольких факторов, включая электрическую и механическую системы стартерного мотора, проводку и источник питания стартерного мотора, а также условия окружающей среды и износа, например, температуру, уровень заряда аккумулятора и загрязнение стартера. Обычно время (δt) перемещения шестерни может быть порядка нескольких десятков миллисекунд, например, 50 мс.
При изменении намерения на этапе 160 способ переходит с этапа 160 на этап 165.
На этапе 165 проверяют, насколько безопасным будет выполнение зацепления стартерного мотора для запуска двигателя. Если скорость вращения двигателя превышает пороговое значение скорости n_thresh-auto для автоматического пуска, при котором инерция двигателя может быть использована для перезапуска двигателя без использования стартерного мотора, то способ переходит на этап 167. На этапе 167 выполняют автоматический пуск двигателя, а способ возвращается на этап 120, на котором двигатель находится в рабочем режиме.
Однако если при выполнении проверки с этапа 165 скорость вращения двигателя будет ниже порогового значения автоматического пуска, то способ перейдет с этапа 165 на этап 210.
На этапе 210 проверяют, что скорость вращения двигателя ниже положительного предельного значения скорости (n_thresh+). Если текущая скорость вращения двигателя выше или равна положительному предельному значению скорости (n_thresh+), то способ переходит на этап 230, на котором может быть выполнено зацепление стартерного мотора. Между этапами 210 и 230 могут быть выполнены дополнительные проверки, которые позволят убедиться в том, что скорость вращения двигателя в положительном направлении не является слишком высокой, поскольку стартерный мотор не может быть зацеплен при очень высокой скорости вращения без риска повреждений.
Следовательно, если скорость вращения двигателя слишком высока, то можно подождать, пока скорость вращения двигателя не опустится до определенного более низкого уровня, например, до 200 об./мин.
После этапа 230 способ переходит на этап 190, на котором выполняют пуск двигателя. Как было сказано ранее, между началом процедуры зацепления и фактическим зацеплением стартерного мотора существует небольшая задержка (δt).
С этапа 190 способ возвращается на этап 120, на котором двигатель находится в рабочем режиме.
Если на этапе 210 будет определено, что текущая скорость вращения двигателя ниже положительного предельного значения скорости (n_thresh+), то способ перейдет на этап 220, на котором зацепление стартерного мотора будет запрещено, а затем на этап 240.
На этапе 240 проверяют выполнение условий запрещения зацепления стартерного мотора. При этом проверяют следующее:
1) снижается ли скорость вращения двигателя. Другими словами, является ли изменение скорости вращения двигателя отрицательным (изменение n<0);
или
2) меньше ли скорость вращения двигателя по сравнению с отрицательным предельным значением скорости (n_thresh-). Другими словами, проверяют, вращается ли двигатель в отрицательном направлении с отрицательной скоростью вращения, превышающей отрицательное предельное значение скорости (n_thresh-).
Если не соблюдается хотя бы одно условие, то способ переходит на этап 260, на котором разрешают зацепление стартерного мотора, а затем на этап 190, на котором выполняют пуск двигателя. После этапа 190 способ возвращается на этап 120, на котором двигатель находится в рабочем режиме.
Однако при выполнении обоих условий, проверяемых на этапе 240, способ возвращается на этап 220, а зацепление стартерного мотора остается запрещенным. Если текущая скорость вращения двигателя будет ниже отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-) или если скорость вращения двигателя будет снижаться, т.е. если она будет становиться более отрицательной, то произойдет возврат на этап 220. Следует отметить, что для перехода на этап 240 скорость вращения двигателя должна быть ниже положительного предельного значения скорости (n_thresh+), то есть на этапе 240 будет выполнена следующая проверка:
если (n_thresh+)> скорость вращения двигателя >(n_thresh-), a скорость вращения двигателя снижается, то зацепление стартерного мотора будет запрещено.
При этом способ будет завершен на любом этапе при выключении зажигания.
На фиг. 2а-4b показано несколько ситуаций, в которых происходило изменение намерения, что позволит лучше понять основные принципы изобретения.
Экспериментальным путем может быть определена величина скорости вращения двигателя в отрицательном направлении, при которой стартерный мотор может быть зацеплен без серьезных повреждений зубчатого венца, включая образование насечек. Изобретатели также заметили, что во избежание возникновения серьезных повреждений для заданного сочетания стартерного мотора и зубчатого венца может быть выбрано два значения отрицательных скоростей. Первая отрицательная скорость представляет собой отрицательную скорость, при которой отрицательная скорость вращения двигателя увеличивается, то есть становится более отрицательной, и вторая отрицательная скорость, при которой отрицательная скорость вращения двигателя уменьшается, то есть становится менее отрицательной. Обе эти скорости показаны на фиг. 3b и 4b как -n1 и -n2 соответственно. Если скорость вращения двигателя является менее отрицательной по сравнению со скоростью -n1, когда скорость вращения двигателя уменьшается, или по сравнению со скоростью -n2, когда скорость вращения двигателя увеличивается, то при зацеплении стартерного мотора он не будет серьезно поврежден.
Следовательно, на основании данных скоростей -n1, -n2 могут быть получены пороговые значения для скорости вращения двигателя, которые можно использовать для определения необходимости запрета зацепления стартерного мотора.
Первое из этих пороговых значений является положительным предельным значением скорости (n_thresh+), подходящим для ситуаций, в которых двигатель вращается в прямом направлении. Если при запуске процедуры зацепления стартерного мотора скорость вращения двигателя выше или равна данному пороговому значению (n_thresh+), то стартерный мотор зацепляется до того, как скорость вращения двигателя опускается ниже первой отрицательной скорости -n1.
Второе из этих пороговых значений является отрицательным предельным значением скорости (n_thresh-), подходящим для ситуаций, в которых двигатель вращается в обратном (отрицательном) направлении. Данное пороговое значение (n_thresh-) устанавливают таким образом, чтобы стартерный мотор зацепился после того, как скорость вращения двигателя пройдет значение второй отрицательной скорости -n2, если скорость вращения двигателя равна или превышает данное пороговое значение (является менее отрицательной), а зацепление выполняется при положительном изменении скорости вращения двигателя. Другими словами, отрицательная скорость вращения двигателя должна быть ниже скорости -n2 в момент фактического зацепления шестерни.
На фиг. 2а показан способ выключения и пуска двигателя, известный из уровня техники, в котором скорость вращения двигателя никогда не становится отрицательной.
Изменение намерения (СоМ) происходит в момент выключения двигателя, а двигатель перезапускают в момент «t» после СоМ. В данном случае происходит остановка двигателя, а затем по истечении задержки 5t, соответствующей времени перемещения шестерни, он перезапускается.
На фиг. 2b показан тот же вариант изменения намерения СоМ, что и на фиг. 2а, но при этом используют способ в соответствии с настоящим изобретением. В данном случае нет необходимости в запрете пуска двигателя, поскольку скорость вращения двигателя превышает положительное предельное значение скорости (n_thresh+), и двигатель будет перезапущен по истечении задержки δt, соответствующей времени перемещения шестерни. В данном случае пуск двигателя начинают сразу после изменения намерения, поэтому задержка «t» после СоМ до перезапуска равна δt, поскольку ждать снижения скорости вращения двигателя до нуля не нужно, как и в случае с использованием способа, известного из уровня техники, по фиг. 2а.
На фиг. 3а показан способ выключения и пуска двигателя, известный из уровня техники, в котором скорость вращения двигателя имеет небольшое отрицательное значение во время выключения.
Изменение намерения (СоМ) происходит в момент, изображенный в виде момента выключения двигателя, когда двигатель вращается в обратном направлении, то есть когда в данном случае достигается максимальная отрицательная скорость вращения. Двигатель перезапускают по истечении задержки в «t» секунд после СоМ. В данном случае останавливают двигатель, после чего его перезапускают по истечении задержки δt, необходимой для зацепления шестерни стартерного мотора за зубчатый венец двигателя.
На фиг. 3b показан тот же вариант изменения намерения СоМ, что и на фиг. 3а, но при этом использован способ в соответствии с изобретением. В данном случае из-за того, что скорость вращения двигателя ниже положительного предельного значения скорости (n_thresh+), скорость вращения двигателя опускается до уровня, находящегося в области Z1, где зацепление стартерного мотора запрещено. Скорость вращения двигателя никогда не достигает отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-), поэтому двигатель может быть перезапущен, когда изменение скорости вращения двигателя станет положительным. В данном случае из-за того, что СоМ происходит при максимальной отрицательной скорости, изменение скорости вращения двигателя мгновенно становится положительным, поэтому процедура зацепления стартерного мотора может быть мгновенно запущена, а по истечении времени δt, необходимого для зацепления шестерни, двигатель перезапускают. Таким образом, в данном случае начало процедуры пуска двигателя выполняют сразу после СоМ; то есть поскольку ждать увеличения скорости вращения двигателя до нуля не нужно, как и при использовании способа, известного из уровня техники, по фиг. 3а, то задержка «t» с момента СоМ до перезапуска будет равна δt.
На фиг. 4а показан способ выключения и пуска двигателя, известный из уровня техники, в котором скорость вращения двигателя имеет большое отрицательное значение во время выключения.
Изменение намерения (СоМ) происходит в момент, изображенный в виде момента выключения двигателя, когда двигатель вращается в обратном направлении. Двигатель перезапускают по истечении задержки в «t» секунд после СоМ. В данном случае останавливают двигатель, после чего его перезапускают по истечении задержки, необходимой для зацепления шестерни стартерного мотора за зубчатый венец двигателя. Соответственно, начало процедуры запуска задерживают до того, как двигатель полностью остановится.
m
На фиг. 4b показан тот же вариант изменения намерения СоМ, что и на фиг. 4а, но при этом использован способ в соответствии с изобретением. В данном случае из-за того, что скорость вращения двигателя ниже положительного предельного значения скорости (n_thresh+), скорость вращения двигателя опускается до уровня, находящегося в области Z2, где зацепление стартерного мотора запрещено. Пиковое отрицательное значение скорости вращения двигателя, которое достигается в момент t, ниже отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-), т.е. двигатель вращается с более высокой отрицательной скоростью вращения по сравнению с отрицательным предельным значением скорости (n_thresh-) и, соответственно, не может быть перезапущен.
Однако как только изменение скорости вращения двигателя становится положительным, а отрицательная скорость становится меньше отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-), двигатель снова может быть перезапущен. В данном случае запрет зацепления стартерного мотора снимают в момент, когда скорость вращения двигателя изменяется в положительном направлении и становится выше отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-). Другими словами, когда скорость вращения двигателя растет и проходит уровень отрицательного предельного значения скорости (n_thres-), начинается процедура зацепления стартерного мотора, а по истечении задержки δt, необходимой для зацепления шестерни стартерного мотора за зубчатый венец двигателя, выполняется пуск двигателя. Следовательно, в данном случае не нужно ждать, когда скорость вращения двигателя возрастет до нуля, как и в случае использования способа, известного из уровня техники, изображенного на фиг. 4а. При использовании способа в соответствии с настоящим изобретением, который показан на фиг. 4b, составляет t" секунд, а не t секунд, как в случае использования способа, известного из уровня техники, изображенного на фиг. 4а.
Следовательно, во всех случаях запуск двигателя происходит с меньшей задержкой, чем при использовании способа, известного из уровня техники, в которых двигатель должен остановиться до того, как станет возможным его перезапуск.
На фиг. 5 показано транспортное средство MV с двигателем 1000 внутреннего сгорания и системой управления, содержащей блок 1050 управления системой.
Двигатель 1000 запускают с помощью стартерного мотора 1001 с шестерней (не показана), зацепляемой за зубчатый венец (не показан), прикрепленный к маховику (не показан) двигателя 1000. При получении сигнала от блока 1050 управления, который обеспечивает зацепление зубчатого венца и прокручивание двигателя 1000 с помощью стартерного мотора 1001, на стартерный мотор 1001 подают питание от источника 1002 питания стартерного мотора.
Двигатель 1000 имеет впускной коллектор 1003, в котором установлен впускной дроссельный клапан 1005, позволяющий регулировать поток воздуха в двигатель 1000. Двигатель 1000 также содержит несколько запальных свечей (не показаны) и систему впрыска топлива (не показана) для подачи топлива в двигатель 1000 в соответствии с известным уровнем техники. Управление впускным дроссельным клапаном 1005 осуществляют с помощью исполнительного механизма 1006, который активируется при получении сигнала управления от блока 1050 управления для поворота дроссельного клапана 1005 во впускном коллекторе 1003. Дроссельный клапан 1003 регулирует поток воздуха, поступающий в двигатель 1000 в направлении, указанном стрелкой «А». Для управления работой двигателя 1000 может быть измерено абсолютное давление ниже по потоку от дроссельного клапана 1005 с помощью датчика 1010 абсолютного давления в коллекторе, подключенного к блоку 1050 управления.
В данном случае блок 1050 управления содержит контроллер 1100 пуска/остановки, однако контроллер 1100 пуска/остановки может представлять собой и отдельное устройство, функционально соединенное с блоком 1050 управления.
Блок 1050 управления имеет несколько входов 1015, 1020, 1025, 1030, 1035 и 1040, используемых для управления работой двигателя.
Первый вход соответствует входу, с помощью которого можно определить скорость вращения двигателя, используя датчик 1015 скорости вращения двигателя.
Второй вход 1020 соответствует нескольким входам, с помощью которых можно определить условия работы транспортного средства MV, например, атмосферное давление, температуру окружающей среды, состав выхлопных газов, температуру охлаждающей жидкости двигателя, скорость транспортного средства и уровень заряда основного аккумулятора.
Третий вход 1025 соответствует входу, с помощью которого можно определить состояние коробки передач (не показана) транспортного средства MV. Обычно он сигнализирует о том, находится ли коробка передач в нейтральном положении или в положении включенной передачи.
Четвертый вход 1030 соответствует входу, с помощью которого можно определить состояние педали газа (не показана), используемой водителем транспортного средства MV для индикации необходимого крутящего момента, передаваемого от двигателя 1000.
Пятый вход 1035 соответствует входу, с помощью которого можно определить состояние педали тормоза (не показана) транспортного средства МУ. Вход 1035 указывает на то, нажата ли педаль тормоза или нет.
Шестой вход 1040 соответствует входу, с помощью которого можно определить состояние педали сцепления (не показана) транспортного средства MV. Вход 1040 указывает на то, нажата ли педаль сцепления или нет. Данный вход используют только в случае, если транспортное средство MV оснащено ручной коробкой передач с неавтоматическим управлением для включения и выключения сцепления между двигателем 1000 и коробкой передач. Данная конфигурация позволяет откалибровать движение педали сцепления таким образом, чтобы педаль сцепления считалась «полностью нажатой», когда расцепление является безопасным, и считалась «частично нажатой» или «отпущенной», когда она не находится в полностью нажатом состоянии. Частично нажатое состояние представляет собой состояние, когда водитель перемещает педаль сцепления в недостаточной мере для того, чтобы гарантировать полное выключение сцепления.
Из уровня техники известно, что второй-пятый входы 1025-1040 могут быть использованы контроллером 1100 пуска/остановки в разных сочетаниях и различными способами для определения того, когда необходимо автоматически остановить двигатель 1000 для снижения расхода топлива, а когда его нужно перезапустить после остановки.
Для более понятного описания принципа работы системы управления в соответствии с изобретением ниже указаны состояния контролируемых переменных условий для выполнения пуска и остановки двигателя 1000. Однако могут быть использованы другие сочетания состояний контролируемых переменных условий и изобретение не ограничивается конкретными описанными сочетаниями.
Остановку двигателя выполняют при следующих условиях:
a) коробка передач находится в нейтральном положении;
b) педаль сцепления отпущена;
c) педаль тормоза нажата;
d) транспортное средство неподвижно.
Пуску двигателя выполняют при следующих условиях:
e) коробка передач находится в нейтральном положении;
и одно из следующих условий
f) состояние педали сцепления меняется с отпущенного на любое другое; или
g) состояние педали тормоза меняется с нажатого на отпущенное.
Ниже описан принцип работы данной системы управления.
Блок 1050 управления непрерывно контролирует входы 1020 и вход, соединенный с датчиком 1010 давления в коллекторе, что позволяет регулировать нормальную работу двигателя 1000 и управлять дроссельным клапаном 1005 с помощью исполнительного механизма 1006 для обеспечения необходимого крутящего момента, передаваемого от двигателя 1000, и удовлетворения требований к выбросам для двигателя 1000.
Контроллер 1100 пуска/остановки контролирует входы, соединенные с датчиком 1015 скорости вращения двигателя, датчиком 1025 состояния коробки передач, датчиком 1030 положения педали газа, датчиком 1035 положения педали тормоза и датчиком 1040 положения педали сцепления. Все сигналы, принятые блоком 1050 управления, могут быть переданы контроллеру 1100 пуска/остановки и наоборот.
Если контроллер 1100 пуска/остановки определит, что состояние всех контролируемых переменных условий a-d, указанных выше, соответствуют условиям остановки, то будет подан сигнал о необходимости остановки двигателя 1000 для снижения расхода топлива и количества выбросов.
После этого контроллер 1100 пуска/остановки выполняет необходимые действия для отключения двигателя, что в данном случае означает прекращение подачи топлива в двигатель 1000, выключение запальных свечей и закрытие впускного дроссельного клапана 1005. После выполнения данных действий двигатель 1000 начинает останавливаться или двигаться по инерции до полной остановки, наступающей через определенное время.
После выключения двигателя он может быть запущен, если состояние всех контролируемых переменных условий будет удовлетворять требованиям, указанным в пунктах e-f. Другими словами, если коробка передач находится в нейтральном положении, если состояние педали сцепления меняется с отпущенного на любое другое (частично или полностью нажатое) или если состояние педали тормоза меняется с частично нажатого на отпущенное, то двигатель 1000 мгновенно запускается с помощью стартерного мотора 1001, на который при получении сигнала от блока 1050 управления подается питание от источника 1002 питания стартерного мотора. Причем между началом процедуры пуска двигателя и фактическим прокручиванием двигателя существует некоторая задержка, так называемое время δt перемещения шестерни.
Если во время выключения происходит изменение намерения, например, при изменении состояния педали сцепления с отпущенного на частично нажатое состояние во время выключения, или при изменении состояния педали тормоза с частично нажатого на отпущенное во время выключения, то при наличии такой возможности двигатель 1000 необходимо будет перезапустить.
Если скорость вращения двигателя остается относительно высокой, то использование стартерного мотора может не понадобиться, так как двигатель может быть перезапущен в режиме «автоматического пуска» либо за счет подачи необходимого количества топлива при работе с дизельным двигателем, либо за счет подачи топлива и искры при работе с двигателем с искровым зажиганием.
Если скорость вращения двигателя ниже данного порогового значения автоматического пуска, то для пуска двигателя необходимо будет использовать стартерный мотор. Однако, как было сказано выше, стартерный мотор 1001 может быть зацеплен только при соблюдении особых требований к скорости вращения двигателя для того, чтобы предотвратить повреждение стартерного мотора 1001 и, в частности, шестерни стартерного мотора и зубчатого венца на маховике.
Таким образом, до зацепления стартерного мотора 1001 сначала проверяют условия безопасного перезапуска. В соответствии с настоящим изобретением данная проверка предусматривает проверку для обнаружения снижения скорости вращения двигателя (изменение n<0) и того, находится ли текущая скорость вращения двигателя в пределах от отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-) до положительного предельного значения скорости (n_thresh+).
Указанную проверку выполняют блоком управления с помощью использования значения скорости вращения двигателя, которое блок управления принимает от датчика скорости вращения двигателя 1015 для получения текущей скорости вращения двигателя и ее сравнения с предыдущей скоростью вращения двигателя, полученной с небольшим интервалом до настоящего момента, что позволяет узнать изменение скорости вращения двигателя. Если двигатель замедляется, то изменение скорости вращения будет отрицательным, если скорость вращения двигателя растет, то изменение скорости вращения будет положительным, а если скорость вращения двигателя не изменилась, то изменение скорости вращения будет равно нулю.
Если будет определено, что зацепление стартерного мотора 1001 не запрещено, то в зависимости от конкретной используемой конструкции при получении сигнала от блока 1050 управления или от контроллера 1100 пуска/остановки, будет подан ток на стартерный мотор от источника 1002 питания стартерного мотора.
Если текущая скорость вращения двигателя превышает положительное предельное значение скорости (n_thresh+), то стартерный мотор может быть зацеплен. В некоторых случаях данная проверка может содержать дополнительное предельное значение, которое позволит предотвратить зацепление стартерного мотора 1001 при превышении определенной увеличенной скорости вращения, меньшей по сравнению с пороговым значением автоматического пуска, но большей по сравнению с положительным предельным значением скорости (n_thresh+). В таком случае заранее установленная повышенная скорость представляет собой скорость, которая находится выше определенного уровня и при которой зацепление стартерного мотора без повреждения или возникновения неисправности невозможно.
Однако если скорость вращения двигателя не превышает положительное предельное значение скорости (n_thresh+), то зацепление стартерного мотора 1001 будет запрещено, пока двигатель замедляется, а скорость вращения двигателя превышает отрицательное предельное значение скорости (n_thresh-). При этом с точки зрения вращения двигателя в отрицательном направлении, термин «замедление» означает увеличение величины вращения в отрицательном направлении или то, что скорость вращения двигателя становится более отрицательной.
Если скорость вращения двигателя ниже отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-), то зацепление стартерного мотора 1001 будет всегда разрешено вне зависимости от того, замедляется или ускоряется двигатель.
Когда зацепление запрещено, блок 1050 управления не выдает сигнал пуска на стартерный мотор 1001.
Если скорость вращения двигателя ниже положительного предельного значения скорости (n_thresh+), то зацепление стартерного мотора 1001 не запрещено, если двигатель ускоряется, а скорость вращения двигателя превышает отрицательное предельное значение скорости (n_thresh-).
Когда скорость вращения двигателя и изменение скорости вращения двигателя указывают на то, что зацепление стартерного мотора с двигателем 1000 не запрещено, зацепление стартерного мотора 1001 разрешают, после чего блок 1050 управления выполняет запуск двигателя 1000.
Если положительное предельное значение скорости (n_thresh+) установлено равным плюс 50 об./мин., а отрицательное предельное значение скорости (n_thresh-) установлено равным минус 70 об./мин., то:
1) скорость вращения двигателя 100 об./мин. превышает положительное и отрицательное предельные значения скорости (n_thresh+) и (n_thresh-);
2) скорость вращения двигателя минус 50 об./мин. ниже положительного предельного значения скорости (n_thresh+) и выше отрицательного предельного значения скорости (n_thresh-);
3) скорость вращения двигателя минус 100 об./мин. ниже положительного и отрицательного предельный значений скорости (n_thresh+) и (n_thresh-).
Скорость вращения двигателя уменьшается, если ее величина уменьшается при положительном направлении вращения и увеличивается при отрицательном направлении вращения.
Например, если скорость вращения двигателя изменяется с плюс 100 на плюс 50 или минус 50 об./мин., то скорость уменьшается. Аналогичным образом, если скорость вращения двигателя изменяется с минус 50 об./мин. на минус 100 об./мин., то скорость будет уменьшаться, несмотря на то, что величина отрицательной скорости вращения увеличивается.
Одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что задержка в ответ на изменение намерения может быть легко сокращена без необходимости использования сложных средств, касающихся мгновенного значения скорости.
Вторым преимуществом изобретения является то, что все аппаратное обеспечение для осуществления изобретения уже установлено в большинстве транспортных средств с системой управления пуском/остановкой, что позволяет исключить дополнительные расходы на производство.
Хотя изобретение было описано на примере со ссылкой на один или несколько вариантов реализации, оно не ограничивается раскрытыми вариантами и могут быть созданы другие варианты без отступления от сущности изобретения.