СПОСОБ ПОВТОРНОГО ПУСКА И СИСТЕМА ПОВТОРНОГО ПУСКА ДЛЯ ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ АВТОМОБИЛЯ
RESTART METHOD AND RESTART SYSTEM FOR STARTING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF AN AUTOMOBILE

Изобретение касается способа повторного пуска и системы повторного пуска для пуска двигателя внутреннего сгорания автомобиля.
Такие способы и системы в настоящее время широко распространены в рамках функций пуска-останова. Функции пуска-останова позволяют в фазах остановки временно отключать двигатель внутреннего сгорания без задействования для этого водителем выключателя зажигания в ручном режиме. В конце такой фазы покоя остановленный двигатель внутреннего сгорания снова автоматически запускается (повторный пуск), как только водитель хочет продолжать движение. Повторный пуск также осуществляется без задействования выключателя зажигания в ручном режиме.
Для повторного пуска существует несколько уже реализованных способов и соответствующих устройств. При способе в соответствии с EP 1 063 424 B1 процесс повторного пуска начинается, исходя из положения педали тормоза, причем это положение регистрируется надлежащими сенсорами. При отпускании педали тормоза из ее нажатого положения (положение торможения) двигатель внутреннего сгорания автомобиля запускается тогда, когда педаль тормоза попадает назад в свое исходное положение. При этом процесс пуска инициируется при регистрации определенного проходного положения педали тормоза, когда она возвращается в свое исходное положение.
Способ с управлением посредством давления известен из EP 1 541 864 B1. Здесь оценивается изменение во времени тормозного давления при отпускании педали тормоза, и затем при отрицательном градиенте тормозного давления инициируется процесс повторного пуска. При этом градиент тормозного давления должен превышать некоторое пороговое значение, чтобы управляющая электроника в устройстве управления инициировала процесс повторного пуска в рамках функциональной возможности пуска-останова. При этом решении может случиться, что при очень медленном отпускании тормоза не сможет быть достигнуто пороговое значение, так что для начала повторного пуска потребуются дополнительные меры.
SU
Pr
SS
SU
SU
SS
Fix
Например, может учитываться дополнительное нижнее пороговое значение p тормозного давления, при котором в этом случае начинается процесс повторного пуска. Эту зависимость можно видеть на фиг.5, на которой изображен график p тормозной силы (тормозная сила p в зависимости от времени t). Фаза останова начинается при превышении порогового значения p останова и заканчивается при принижении упомянутого нижнего порогового значения p, при котором инициируется повторный пуск. При этом значение p ниже значения p на постоянную разность Δp давления.
SU
Именно в связи со способом градиента, при котором из-за слишком низкого падающего градиента торможения процесс повторного пуска не инициируется, а инициируется только при принижении нижнего порогового значения p давления, такой повторный пуск может восприниматься как замедленный.
То есть существует задача, предоставить способ повторного пуска, соответственно, устройство повторного пуска, при котором обеспечена чувствительная функция пуска-останова.
Эта задача решается с помощью предлагаемого изобретением способа по п.1 формулы изобретения и с помощью системы повторного пуска по п.11 формулы изобретения.
Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения и последующего описания предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения.
Предлагаемый изобретением способ повторного пуска для автоматического пуска двигателя внутреннего сгорания автомобиля посредством приведения в действие педали тормоза характеризуется следующим:
Сначала посредством сенсора тормозного давления регистрируется тормозное давление, и соответствующая последовательность сигналов тормозного давления выводится на устройство управления, напр., управление двигателем (ECU) («ECU»=Engine Control Unit, англ. блок управления двигателем). На основе этой последовательности сигналов тормозного давления определяется график (профиль) тормозного давления, по которому, в свою очередь, находится референтное значение давления. Это референтное давление служит (варьируемым) исходным значением для регистрации состояния тормоз-отпускание. Это означает, что фаза останова в рамках функции пуска-останова заканчивается не на основе постоянных, предварительно настроенных пороговых значений тормозного давления (см. выше), а исходя из найденного референтного значения давления.
Состояние тормоз-отпускание регистрируется тогда, когда при отпускании педали тормоза, исходя из найденного (варьируемого) референтного значения давления, регистрируется падение тормозного давления, которое превышает предельное значение падения давления, то есть определенное (но при необх. варьируемое) отклонение от референтного значения давления. Сигнал пуска для пуска двигателя внутреннего сгорания подается стартеру тогда, когда было зарегистрировано это состояние тормоз-отпускание.
При этом с помощью изложенного выше предлагаемого изобретением способа можно, исходя из индивидуальной характеристики торможения, путем определения индивидуального референтного значения давления по фактическому графику (профилю) тормозного давления, получать чувствительное и при необходимости также индивидуальное для водителя условие повторного пуска, которое находится на основе варьируемого состояния торомз-отпускание, и тем самым режим повторного разгона для водителя ощутимо улучшается, когда он, при необходимости также индивидуально для водителя, ощущается всегда «одинаково». Таким образом оптимизирован режим повторного пуска.
Существуют варианты осуществления, при которых референтное значение давления может определяться в зависимости от участка найденного графика тормозного давления. Обычно график тормозного давления во время фазы пуска-останова, которая, собственно, представляет собой фазу останова-пуска - имеет форму шляпы (сравн. фиг.3-5). Т.е. сначала имеется относительно крутой подъем тормозного давления, которое во время фазы останова практически постоянно удерживается на одной плоской части, а затем незадолго до повторного пуска снова падает, пока тормозное давление не будет стравлено полностью. Итак, для влияния на режим повторного пуска могут оцениваться различные участки этого графика, чтобы определять референтное значение давления.
Можно, напр., оценивать участок подъема и, напр., находить референтное значение давления в переходной фазе от подъема к фазе плоской части.
Другая возможность заключается в том, чтобы оценивать график участка плоской части, в котором поддерживаются максимальные тормозные давления, путем получения среднего значения этих сигналов.
Другая возможность заключается в том, чтобы, напр., регистрировать переход от участка плоской части в спадающий участок и здесь задавать референтное значение давления.
Другая вариация может также заключаться в том, чтобы получать среднее значение переходных значений от участка подъема в участок плоской части и от участка плоской части в спадающий участок и так находить референтное значение давления.
В одной группе вариантов осуществления способа предусмотрено, что референтное значение давления находится в зависимости от нескольких циклов пуска-останова в пределах одного рабочего цикла (напр., езда определенного водителя). Так, можно находить индивидуальное для водителя предпочтительное референтное значение давления и устанавливать его в качестве исходного значения для определения состояния отпускания тормоза.
Особенно простой способ определения референтного значения давления заключается в том, чтобы определять максимум тормозного давления найденного графика тормозного давления и, исходя из него, регистрировать состояния отпускания тормоза.
Наряду с этим, есть также варианты осуществления, при которых предельное значение падения давления является варьируемым и индивидуально определяемым.
Есть, напр., способы, при которых предельное значение падения давления может определяться в зависимости от найденного референтного значения давления. Оно может определяться, напр., в виде процентного отклонения, исходя из референтного значения давления. При этом напр., при очень высоких, максимальных тормозных давлениях таким же образом предельное значение падения давления для регистрации состояния тормоз-отпускание повышается или понижается.
В других способах предельное значение падения давления может также повышаться или же понижаться линейным, нисходящим или восходящим образом вместе с референтным значением давления.
Предельное значение падения давления в других способах может также определяться в зависимости от настраиваемой характеристики переключения автоматической коробки передач. Так, напр., при оптимизированной в отношении выбросов характеристике переключения и движения его нужно повышать, чтобы обеспечить возможность более позднего повторного пуска и продления фазы останова, в то время как при спортивной характеристике переключения и движения оно скорее сокращается, чтобы сократить фазы останова настолько, насколько это возможно.
Есть также способы, при которых предельное значение падения давления может определяться в зависимости от классификации типа водителя. Такие классификации типа водителя реализованы в автомобилях, напр., при адаптивных автоматических коробках передач.
Для дополнительной индивидуализации режима тормоз-отпускание, соответственно, улучшения режима повторного пуска могут также вводиться дополнительные условия повторного пуска для разрешения повторного пуска.
Например, может добавляться условие принижения нижнего порогового значения для инициирования функции повторного пуска. Это целесообразно, напр., тогда, когда по какой-либо причине определить референтное значение давления, соответственно, предельное значение падения давления невозможно или не удается.
Кроме того, существует также возможность при отпускании тормоза задействовать главный выключатель тормоза, который, напр., может комбинироваться, сочетаясь с коробкой передач или же с рычагом-избирателем автоматической коробки передач. Состояние останова, например, заканчивается, соответственно, повторный пуск инициируется, когда рычаг переключения приводится из положения парковки в положение движения, и тем самым инициируется процесс пуска.
Есть также варианты осуществления, при которых вывод последовательности сигналов тормозного давления может включаться или отключаться, и процесс повторного пуска инициируется, напр., только на основе положения педали тормоза, соответственно, при принижении нижнего порогового значения давления.
Далее, имеются ситуации, в которых указанный способ повторного пуска должен прерываться по причинам безопасности или другим функциональным причинам. Сюда относится, напр., состояние, при котором открыта дверь транспортного средства, крышка багажника и/или капот двигателя.
Другая ситуация может, напр., наступить тогда, когда с помощью сенсора или детектора регистрируется аварийная ситуация. Сюда относятся, напр., сильно повышенные значения ускорения, срабатывание подушки безопасности или же необычное изменение положения транспортного средства из нормального положения (занос, опрокидывание и т.п.).
Для защиты источника тока (глубокий разряд аккумулятора) может также устанавливаться нижний предел напряжения в бортовой сети, при принижении которого процесс повторного пуска не выполняется.
Аналогичное имеет место, напр., когда одновременно включен стояночный тормоз, и поэтому запрос повторного пуска, зависящего от тормозного давления, не выполняется.
Другой аспект изобретения касается системы повторного пуска для автомобиля, имеющего гидравлическую тормозную систему, сенсор тормозного давления, стартер и устройство управления, при этом устройство управления находится коммуникационном соединении со стартером и сенсором тормозного давления, и устройство управления содержит алгоритм повторного пуска в виде готовой к исполнению программы, с помощью которого может осуществляться предлагаемый изобретением способ повторного пуска. С помощью такой конфигурации особенно просто внедрить предлагаемый изобретением способ в транспортном средстве посредством мероприятия чистого программирования, при необходимости также впоследствии при обновлении программного обеспечения.
При этом целесообразным образом предусмотрено разрешать весь способ повторного пуска выборочно включать или отключать. При этом в одном из особых вариантов осуществления выключатель, напр., может приводиться в действие с помощью рычага-избирателя передач или быть расположен на нем хорошо доступным образом в виде отдельного выключателя.
Транспортное средство, имеющее такую систему повторного пуска, может или адаптироваться индивидуально для водителя относительно своего режима пуска-останова, или же адаптироваться относительно других краевых условий (экология/выброс/расход, износ и пр.).
Теперь примеры осуществления изобретения описываются наглядно и со ссылкой на прилагаемые чертежи. Показано:
фиг.1: схематичное принципиальное изображение конфигурации транспортного средства, с помощью которой может осуществляться предлагаемый изобретением способ повторного пуска, соответственно, которая включает в себя предлагаемую изобретением систему повторного пуска;
фиг.2: функциональная схема, на которой показаны основные составные части одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением способа;
фиг.3: графическое изображение зависимости тормозного давления от времени, на котором становятся понятными аспекты предлагаемого изобретением способа;
фиг.4: графическое изображение зависимости тормозного давления от времени, на котором поясняется отличие от способа согласно уровню техники;
фиг.5: графическое изображение зависимости тормозного давления от времени, которое представляет известный способ повторного пуска/способ пуска-останова.
Основная функция предлагаемого изобретением способа повторного пуска и требуемых для него конструктивных элементов сначала поясняется с помощью фиг.1.
На принципиальном изображении на фиг.1 схематично показан автомобиль 1, имеющий двигатель 2 внутреннего сгорания, который приводит в движение колеса 3. Здесь изображены неприводные колеса 4, но в других вариантах осуществления могут быть также приводными. Все колеса 3, 4 имеют гидроприводные тормоза 5, являющиеся составной частью гидравлической тормозной системы, у которой с помощью педали 6 тормоза, усилителя 7 тормозного давления, главного тормозного цилиндра 8, гидравлического агрегата 9, имеющего гидравлический насос 10 и тормозные трубопроводы 11, приводятся в действие тормоза 5.
Нажатие педали 6 тормоза регистрируется, напр., с помощью выключателя 12, который соединен сигнальной линией 17 с устройством 13 управления. Созданное тормозное давление в тормозных трубопроводах 11 и/или в усилителе 7 тормозного давления регистрируется сенсором 14 тормозного давления, который, тоже по сигнальной линии 17, передает соответствующие данные тормозного давления устройству 13 управления.
Двигатель 2 внутреннего сгорания при необходимости запускается с помощью электрического стартера 15, который, тоже с помощью сигнальной линии 17, соединен с устройством 13 управления и при необходимости принимает оттуда сигнал пуска. Электрический стартер может быть, напр., выполнен в виде стартер-генератора, который интегрирован в коленчатый вал (ИСГ, интегрированный стартер-генератор) или связан с двигателем ременным приводом (РСГ, ременно-приводной стартер-генератор). При гибридной концепции привода он может также представлять собой приводную электрическую машину.
Кроме того, может быть предусмотрена шинная система 16 (напр., система CAN-шины), с помощью которой реализуется связь и передача сигнала между разными электрическими и электронными узлами в автомобиле 1. Сюда относятся, напр., также сам двигатель внутреннего сгорания, выключатель 12, сенсор 14 тормозного давления, электрический стартер 15 и гидравлический насос 10. Другие сенсоры 18 и функциональные выключатели 19 тоже соединены сигнальными линиями 17 с устройством 13 управления и там могут управлять изложенными ниже функциями повторного пуска.
Сигнальные линии 17 изображены на фиг.1 в виде сплошных линий, а гидравлические, соответственно, напорные трубопроводы в виде штриховых линий.
Функция пуска-останова у представленной выше системы реализуется следующим образом. Тормозное давление p регистрируется посредством сенсора 14 тормозного давления, который подает соответствующие сигналы тормозного давления устройству 13 управления. Альтернативно и/или дополнительно нажатие педали тормоза может также сигнализироваться устройству 13 управления с помощью выключателя 12.
После создания определенного тормозного давления устройство 13 управления подает двигателю сигнал останова.
WS
При наступлении условия повторного пуска устройство 13 управления подает сигнал S повторного пуска электрическому стартеру 15, который после этого снова запускает двигатель 2 внутреннего сгорания.
С помощью фиг.2 теперь поясняется процесс выполнения предлагаемого изобретением способа. Для этого в устройстве 13 управления может вызываться алгоритм повторного пуска, имеющий несколько функциональных блоков, доступный в устройстве (13) управления в виде готовой к исполнению программы, с помощью которой может выполняться способ повторного пуска.
Pr
Сигналы тормозного давления сенсора 14 тормозного давления, которые отображают тормозное давление p, поступают в первый функциональный блок 101, в котором они дополнительно обрабатываются с получением графика (профиля) p тормозной силы (см. об этом также фиг.3-фиг.5).
Pr
R
G
R
G
G
WS
Во втором функциональном блоке 102 по этому графику p тормозной силы находится референтное значение p давления. В третьем функциональном блоке 103 находится предельное значение Δp падения давления. А в четвертом функциональном блоке 104 регистрируется состояние отпускания тормоза, когда при отпускании педали тормоза, исходя из найденного референтного значения p давления, регистрируется падение Δp тормозного давления, принижающее предельное значение Δp падения давления. Этот случай наступает тогда, когда зарегистрированное сенсором 14 тормозного давления (абсолютное) тормозное давление p принижает разность референтного значения pR давления и предельного значения Δp падения давления. После этого в пятом функциональном блоке 105 подается сигнал S повторного пуска стартеру 15, и двигатель 2 внутреннего сгорания снова запускается.
R
G
Теперь с помощью фиг.3 поясняется определение референтного значения p давления и предельного значения Δp падения давления. Для этого возможны различные методы, которые, однако, осуществляются по одному и тому же основному принципу.
Pr
Max
R
Max
WS
St
0
1
Max
В первом примере осуществления по графику p тормозного давления находится максимальное тормозное давление p и устанавливается в качестве референтного значения p давления. Затем в качестве условия повторного пуска устанавливается, что падение давления, исходя из максимального тормозного давления p, должно составлять определенное Δp, чтобы подавался сигнал S повторного пуска, и заканчивалась фаза t останова между t и t (заштрихованная поверхность на графическом изображении). Тем самым гарантировано, что независимо от фактически достигнутого максимального тормозного давления p, сигнал повторного пуска генерируется всегда при одинаковом падении Δp тормозного давления. Благодаря этому реализуемо чувствительное, быстрое и воспринимаемое как стабильное условие повторного пуска.
R
RI
R
В альтернативных примерах осуществления референтное значение p давления может также устанавливаться иным образом, напр., путем анализа различных фаз/участков графика тормозного давления. На фиг.3 показан в этой связи участок I графика, в котором обнаруживается переход от фазы подъема в фазу плоской части (плато). Тогда это значение p может устанавливаться в качестве референтного значения p давления.
RIII
R
В другом примере осуществления рассматривается фаза спадания (участок III на фиг.3), в которой находится переход из фазы плоской части в спадающую фазу в виде p, и это значение устанавливается в качестве референтного значения p давления.
RII
R
Можно также оценивать только фазу плоской части (участок II) и там, напр., рассчитывать среднее максимальное значение в виде p, которое затем должно служить референтным значением p давления.
G
Pr
Аналогичным образом есть примеры осуществления, в которых предельное значение Δp падения давления находится варьируемым образом, в зависимости от графика p тормозного давления, или иным образом.
R
G
Pr
Существует также возможность определять референтное значения p давления и предельное значение Δp падения давления по нескольким найденным графикам p тормозного давления, которые, напр., были определены во время движения определенного водителя.
G
G
R
Max
GI
GIII
Так, напр., оно может находиться в процентной зависимости от предельного значения Δp падения давления. Но может быть также предусмотрено, чтобы предельное значение Δp падения давления восходящим, ниспадающим или же линейным образом варьировалось вместе с референтным значением p давления и, в частности, с соответствующим максимальным тормозным давлением p. На фиг.3 это указано обозначениями Δp-Δp.
G
G
Другие условия могут реализовываться с помощью изображенных на фиг.2 шестого и седьмого функциональных блоков 106, 107. Напр., функциональный блок 106 может осуществлять определение предельного значения Δp падения давления посредством т.н. классификации типа водителя, или же, альтернативно, по характеристике переключения автоматической коробки передач. При этом напр., учитывается склонность к более или менее «спортивной» езде. При этом можно исходить из того, что, напр., при спортивной характеристике переключения или спортивной классификации водителя предельное значения Δp падения давления снижается, так что осуществляется более ранний повторный пуск двигателя 2 внутреннего сгорания.
WS
SU
С помощью седьмого функционального блока 107 могут также учитываться другие условия подачи сигнала S повторного пуска, есть возможность учитывать их как условия «И» и/или «ИЛИ». Напр., это может быть дополнительное принятие во внимание принижения нижнего порогового значения p тормозного давления, при котором должен подаваться сигнал повторного пуска.
WS
WS
Или сигнал S повторного пуска инициируется, соответственно, блокируется с помощью одного или нескольких выключателей 18 или сенсоров 19. Это может реализовываться, когда регистрируются определенные положения составных частей транспортного средства, таких как двери транспортного средства, крышки багажника, и капота двигателя, распознаются аварийные ситуации, принижен нижний предел напряжения в бортовой сети, или сигнализируется, что, напр., включен стояночный тормоз, и в таких случаях пресекается подача сигнала S повторного пуска путем нажатия педали 6 тормоза.
Pr
Max
R
G
1
1
0
1
Отличие от традиционного запроса повторного пуска, который описан с помощью фиг.5 во введении, показано на фиг.4. Исходя из зарегистрированного по графику p торможения максимального значения p торможения, которое устанавливается в качестве референтного значения p давления, и установленного или найденного иным образом предельного значения Δp падения давления, фаза останова в соответствии с изобретением заканчивается после промежутка времени Δt. Δt является промежутком времени между моментами времени t и t.
2
0
2
R
G
При традиционном способе фаза останова заканчивается только после гораздо более длинного промежутка времени Δt, который лежит между моментами t и t. То есть возможен более быстрый и вместе с тем также более чувствительный повторный пуск или же более ранний повторный пуск. Водитель при предлагаемом изобретением способе воспринимает непосредственную реакцию (лучший режим реагирования) на отпускание тормоза. Этот режим реагирования может дополнительно оптимизироваться или индивидуализироваться путем определения референтного значения p давления и предельного значения Δp падения давления.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 Автомобиль
2 Двигатель внутреннего сгорания
3 Колеса
4 Колеса
5 Тормоза
6 Педаль тормоза
7 Усилитель тормозного давления
8 Главный тормозной цилиндр
9 Гидравлический агрегат
10 Гидравлический насос
11 Тормозной трубопровод
12 Выключатель
13 Устройство управления
14 Сенсор тормозного давления
15 Электрический стартер
16 Шинная система
17 Сигнальная линия
18 Выключатель
19 Сенсор
p Тормозное давление
t Время
SU
p Нижнее пороговое значение
SS
p Пороговое значение останова
Fix
Δp Постоянная разность давлений
Pr
p График (профиль) тормозной силы
R
p Референтное значение давления
Max
p Максимальная тормозная сила
Δp Падение тормозного давления
G
Δp Предельное значение падения давления
St
t Время остановки двигателя
0
1
2
t, t, t Моменты времени
WS
S Сигнал повторного пуска
I-III Участки графика тормозной силы
101 Первый функциональный блок
102 Второй функциональный блок
103 Третий функциональный блок
104 Четвертый функциональный блок
105 Пятый функциональный блок
106 Шестой функциональный блок
107 Седьмой функциональный блок