УПРАВЛЕНИЕ ПОДОГРЕВОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
HEATING CONTROL OF VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к подогреву двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства.
Когда двигатель автотранспортного средства с передним приводом или задним приводом выключен и когда наружная температура является относительно низкой, например, ниже -30°С, масло в двигателе может застыть и препятствовать последующему запуску двигателя.
Разумеется, пользователь транспортного средства может оставить двигатель работающим, например, всю ночь, или может регулярно, например, каждые два или три часа, приходить и заводить двигатель на несколько минут.
На некоторых транспортных средствах пользователь может запрограммировать так называемый вспомогательный запуск, чтобы избежать застывания масла в двигателе.
Во время такого программирования данные программирования подогрева двигателя загружают в запоминающее устройство автотранспортного средства. Эти данные могут, например, включать в себя время начала поездки и переменное значение, показывающее, что до этого времени начала поездки необходимо применить стратегию вспомогательного подогрева. Например, каждые два часа двигатель автотранспортного средства автоматически запускается в течение заранее определенного времени, например, на десять минут. Эти регулярные повторные запуски позволяют поддерживать двигатель достаточно горячим, чтобы масло в двигателе оставалось жидким.
Однако это последовательные повторные запуски двигателя внутреннего сгорания сопровождаются выбросами токсичных газов. Если транспортное средство находится в закрытом месте, существует риск интоксикации людей, которые могут находиться вблизи транспортного средства, например, людей, спящих в транспортном средстве, находящемся в закрытом гараже.
Чтобы ограничить этот риск, система управления подогревом транспортного средства выполнена таким образом, чтобы производить перепрограммирование каждые сутки. Кроме того, если после программирования вспомогательного запуска пользователь решает использовать свое транспортное средство для перемещения или переключения скорости, запрограммированные данные стираются.
Вместе с тем, для пользователей остается возможность программирования вспомогательного подогрева, когда транспортное средство стоит в закрытом месте, таком как гараж.
Была предусмотрена установка датчика токсичности, выполненного с возможностью измерения концентрации оксида углерода и/или диоксида углерода в воздухе, и программирование системы, чтобы блокировать запуски двигателя, как только измеренное значение или измеренные значения превышают порог или пороги. Однако эта блокировка может произойти слишком поздно, и риск интоксикации остается относительно высоким.
Была также предусмотрена установка устройства для измерения свободного пространства между транспортным средством и возможными стенами и программирование процессора таким образом, чтобы запретить подогрев, если вблизи четырех сторон транспортного средства обнаружены стены.
Существует потребность в управлении подогревом двигателя, которое может обеспечить сочетание простоты и безопасности.
Предложен способ управления подогревом двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства с целью предупреждения застывания масла этого двигателя, содержащий следующие этапы:
- в запоминающее устройство вводят данные программирования подогрева двигателя,
- если эти данные соответствуют последовательности команд запуска двигателя в виде последовательности соответствующих значений времени запусков внутри заданного интервала времени, то по меньшей мере для одного (и предпочтительно для каждого) времени запуска этой последовательности, когда текущее время достигает времени запуска, получают текущее измеренное значение температуры, и, если полученное значение температуры ниже порога, разрешают запуск, а если полученное значение температуры превышает этот порог, запрещают запуск.
Интервал, содержащий последовательность значений времени запуска, предпочтительно может иметь продолжительность, меньшую или равную 12 часов. Интервал, содержащий последовательность значений времени запуска, предпочтительно может иметь продолжительность, превышающую или равную 1 час. Таким образом, этот интервал может охватывать по меньшей мере часть ночи, например, может начинаться в 20 часов и заканчиваться в 8 часов следующего утра.
Последовательность значений времени запуска включает в себя несколько значений времени запуска, например, от 3 до 10 значений времени запуска. Данные программирования могут также соответствовать дополнительным значениям времени запуска до или после этого интервала, например, с 18 часов и/или до 10 часов следующего утра.
Команды запуска, соответствующие значениям времени запуска в одном интервале продолжительностью, меньшей или равной 12 часов, позволяют обеспечивать вспомогательный подогрев, чтобы масло в двигателе не застывало.
Благодаря вышеупомянутому способу, вспомогательный запуск осуществляют, только когда температура является относительно низкой.
Действительно, можно предположить, что температура в помещении, в котором может жить человек, находится в ожидаемом интервале, например, между 5°С и 40°С. Таким образом, если значение измеренной температуры является относительно высоким, например, выше -5°С, можно предположить, что транспортное средство находится в закрытом месте, и запретить запуск. С другой стороны, если измеренная температура оказывается ниже этого порога, значит, скорее всего, транспортное средство находится снаружи, и масло может застыть.
Таким образом, описанный выше способ позволяет избегать риска интоксикации.
В частности, можно ограничить требования к программированию запоминающего устройства. Например, можно по умолчанию оставлять активной программу вспомогательного запуска каждый вечер, то есть пользователю не надо перепрограммировать эти запуски на каждую ночь или после каждого малейшего манипулирования транспортным средством.
Кроме того, этот способ позволяет ограничить расход топлива, а также расход энергии батареи транспортного средства.
Данные программирования могут включать в себя другие команды запуска, например, в часы запуска вне рассматриваемого интервала в 12 часов.
Значения времени из последовательности значений времени запуска могут быть равномерно распределены (во времени) с промежутками друг от друга, то есть команды запуска соответствуют потенциальным регулярным запускам, например, каждый час или каждые два часа.
Данные программирования подогрева двигателя предпочтительно могут соответствовать командам запуска двигателя в течение заранее определенного периода времени. Например, эти данные могут соответствовать регулярным запускам, например, каждые два часа, двигателя в течение заранее определенного времени в 5, 10 или 15 минут.
Можно предусмотреть перевод в режим ожидания или в спящий режим, когда текущее время достигает времени запуска и полученное значение температуры превышает порог.
Например, можно выжидать, пока текущее время достигнет следующего запрограммированного времени запуска перед считыванием нового полученного текущего значения температуры.
В альтернативном варианте можно осуществлять перевод в состояние ожидания в течение относительно короткого заранее определенного периода времени, например, 3 секунды или 3 минуты, получить новое измеренное значение температуры в конце этого ожидания и разрешить запуск, если измеренное значение температуры ниже порога. Иначе говоря, повторный запуск не разрешается, пока температура превышает порог. Запуск остается возможным до следующего времени запуска, если температура достигает порога.
В варианте осуществления можно предусмотреть запрещение любого повторного запуска, если измеренное значение температуры оказывается выше порога. Например, можно запретить любой автоматический повторный запуск в течение заранее определенного времени, например, в течение 12 часов в ходе текущего интервала времени, или пока текущее время остается относительно удаленным от запланированного времени начала поездки. При этом порог можно выбрать относительно высоким, например, порядка 10°С.
В случае необходимости, можно предусмотреть комбинирование сравнения с этим высоким порогом, которое приводит к деактивации вспомогательных запусков, если температура превышает этот высокий порог, и сравнения (если температура ниже этого высокого порога) с более низким порогом, например, -5°С, и, если температура превышает этот более низкий порог, запрещать только текущий запуск.
В альтернативном варианте можно предусмотреть несколько считываний текущих получаемых значений температур и разрешать или не разрешать запуск в зависимости от последнего считанного значения.
В предпочтительном варианте осуществления данные программирования могут включать в себя время начала поездки.
Временной интервал, включающий в себя последовательность значений времени запуска, может, например, зависеть от этого запланированного времени начала поездки. В частности, этот интервал может заканчиваться немного раньше времени начала поездки, например, за 20 минут до этого запланированного времени начала поездки, или примерно за 2 часа до этого запланированного времени начала поездки.
В альтернативном варианте данные программирования могут не включать в себя время начала поездки. Например, временной интервал может начинаться и заканчиваться в фиксированные часы, например, в 21 час и 8 часов соответственно.
Когда данные программирования могут включать в себя время начала поездки, то данные программирования могут содержать данные, соответствующие команде запуска в момент, близкий к началу времени начала поездки, чтобы адаптировать температуру салона. Такой запуск, называемый запуском обеспечения комфорта, может, например, позволить повысить температуру салона перед приходом пользователя.
Предпочтительно, но не ограничительно, если текущее время близко к запрограммированному времени начала поездки, можно предусмотреть разрешение запуска при любом измеренном значении температуры. Действительно, этот запуск, осуществляемый один раз или ограниченное число раз, например, два раза, незадолго до начала поездки в целях повышения комфорта, может быть менее опасным, чем последовательность вспомогательных запусков, осуществляемых регулярно в течение относительно длительного периода времени, например, всю ночь. Поэтому можно допускать этот так называемый запуск обеспечения комфорта, даже если температура является относительно высокой, например, выше -5°С.
Предпочтительно, но не ограничительно можно предусмотреть активацию спящего режима между двумя значениями времени запуска из последовательности. Например, если был произведен запуск, система может вернуться в спящий режим после выключения двигателя, например, десять минут спустя. Если запуск был запрещен, система может вернуться в спящий режим после этого запрета.
Температурный порог, ниже которого запуск разрешен, можно, например, выбрать между -15°С и 0°С, предпочтительно между -10°С и -3°С, например, -5°С. Выбор этого порога можно осуществлять в зависимости от тепловой инерции двигателя и/или от температуры застывания масла. Так, для другого, более дорогого типа масла можно выбрать порог ниже -15°С, например, равный -25°С.
Предпочтительно, но не ограничительно полученное значение температуры может быть значением температуры, измеренным в двигателе. Таким образом, эта информация о температуре может быть относительно точной, поэтому риск застывания масла остается относительно ограниченным. Например, в качестве информации можно выбрать температуру охлаждающей жидкости, например, температуру воды в двигателе.
В варианте можно использовать внешний температурный датчик, расположенный, например, под наружным зеркалом заднего вила, или датчик измерения температуры воздуха на впуске двигателя.
Данные программирования подогрева двигателя могут поступать от интерфейса пользователя, например, терминала пользователя, интерфейса пользователя в салоне или другого интерфейса.
Можно, например, запретить программирование, если интервал, содержащий последовательность значений времени запуска, слишком удален (во времени) от даты программирования, например, более чем на 24 часа, более чем на неделю или более чем на месяц. Например, программирование можно отменить, если день начала поездки начинается более чем через 24 часа после текущего времени программирования.
В альтернативном варианте можно предусмотреть возможность перепрограммирования этих данных программирования.
Кроме того, предложено устройство управления подогревом двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства, причем это устройство содержит запоминающее устройство, выполненное с возможностью записи данных программирования подогрева двигателя. Это устройство дополнительно содержит средства обработки, связанные с запоминающим устройством и выполненные таким образом, чтобы, если эти загруженные данные соответствуют последовательности соответствующих значений времени запуска в заданном временном интервале, например, в течение времени, меньшего или равного 12 часов, то по меньшей мере для одного времени запуска из этой последовательности, когда текущее время достигает момента запуска, получать измеренное текущее значение температуры, при этом, если значение температуры меньше порога, разрешить запуск, и если значение температуры превышает порог, запретить запуск.
Это устройство может, например, содержать или может быть встроенным в один или несколько процессоров, например, в микропроцессор, микроконтроллер и т.д.
Запоминающее устройство может быть программируемым запоминающим устройством, например, запоминающим устройством EEPROM (от английского выражения "Electrically Erasable Read-Only Memory").
Кроме того, предложено автотранспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания и описанное выше устройство управления подогревом этого двигателя внутреннего сгорания.
Кроме того, предложен компьютерный программный продукт, содержащий команды для осуществления этапов описанного выше способа, когда эти команды исполняет процессор. Эта программа может быть записана на носителе типа жесткого диска или другого типа, может быть загружена дистанционно или другим способом.
Изобретение будет более понятно из прилагаемых фигур, на которых:
фиг. 1 - пример автотранспортного средства согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 2 - блок-схема примера способа согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 3 - хронограммы и интерфейс пользователя, иллюстрирующие применение примера способа согласно варианту осуществления изобретения.
Показанное на фиг. 1 автотранспортное средство 1 содержит двигатель 2 внутреннего сгорания, например, бензиновый, дизельный или другой двигатель, на котором установлен температурный датчик 3, в данном случае датчик температуры воды двигателя.
Кроме того, автотранспортное средство 1 содержит устройство 4 управления подогревом, например, процессор.
Это устройство содержит запоминающее устройство 5, связанное с не показанным интерфейсом пользователя. Этот интерфейс может, например, содержать сенсорный экран, находящийся в салоне. Устройство 4 дополнительно содержит средства 6 обработки, например, блок ЦПУ, выполненный с возможностью считывания данных, записанных в запоминающем устройстве 5.
Процессор 4 выполнен с возможностью подачи команды на обычный запуск двигателя при включении зажигания в классическом режиме вождения, в котором водитель может свободно управлять транспортным средством.
Кроме того, этот процессор 4 может управлять двигателем таким образом, чтобы производить запуск двигателя 2 даже в отсутствие водителя и, в частности, при выключенном зажигании.
В частности, устройство 4 может, например, содержать контроллер двигателя или ЕСМ (от английского выражения "Engine Control Module"). Контроллер ЕСМ связан с температурным датчиком 3 и с датчиком температуры воздуха на впуске двигателя (не показан). Контроллер ЕСМ может находиться в режиме запуска от ключа или в режиме автоматического запуска или дистанционного запуска REC (от английского выражения "Removed Engine Start").
Таким образом, контроллер 4 двигателя может производить автоматический запуск. В этом режиме автоматического запуска двигатель ограничен режимом холостого хода. Режим запуска может быть деактивирован в случае обнаружения присутствия человека в транспортном средстве, например, в случае открывания двери, переключения передачи и т.д., чтобы избежать угона.
Кроме того, устройство 4 может включать в себя контроллер салона или ВСМ (от английского выражения "Body Control Module").
Этот контроллер салона связан с контроллером двигателя ЕСМ, и, в частности, контроллер салона может управлять автоматом, применяемым во время режима автоматического запуска. Так, контроллер ВСМ может управлять стартером ("starter" на английском языке).
Контроллер ВСМ может также обеспечивать после программирования сигнал возвращения водителя при помощи мигающих указателей поворота ("flashers" на английском языке), например, подавая команду на включение мигающих указателей в течение 3 секунд.
Контроллер ВСМ учитывает команды водителя, поступающие как через ключ, так и через терминал, например, смартфон или другое средство, или вводимые путем программирования.
В частности, водитель может запрограммировать запоминающее устройство 5 через интерфейс пользователя, например, интерфейс пользователя в салоне или терминал типа смартфона и т.д.
Можно предусмотреть обеспечение контроля доступа к этому программированию. Например, это программирование может быть разрешено только в случае, если:
- ключ зажигания в системе запуска транспортного средства (не показана) повернут в положение запуска или, в зависимости от транспортного средства, если ключ введен в считывающее устройство или находится в салоне, и/или
- пользователь ввел надлежащий пароль.
Таким образом, если водитель запрограммировал запоминающее устройство 5 для осуществления регулярных запусков двигателя каждые два часа с целью предупреждения застывания масла, в запоминающее устройство 5 вводятся данные программирования, например, последовательность значений времени запуска и продолжительность запуска, например, 10 минут и/или другие данные.
В предпочтительном варианте после определенного числа вспомогательных запусков последующие вспомогательные запуски могут быть заблокированы. Таким образом ограничивают максимальное число запусков, например, 5 раз за ночь или другое число.
f
Как показано на фиг. 2, после не показанных этапов получения данных, введенных с интерфейса пользователя, запоминающее устройство, обозначенное на фиг.1 позицией 5, сохраняет данные программирования, в данном случае время конца поездки t (этап 18) и последовательность значений времени запуска двигателя t(i) (этап 19).
Эта последовательность имеет индекс i, и в этом примере применяют цикл под этим индексом i, чтобы рассматривать различные значения индекса i. При этом осуществляют классические этапы инициализации 25, инкрементации 26 и теста выхода из цикла 27.
Во время исполнения цикла система находится в состоянии ожидания, пока текущее время t не достигнет значения времени t(i), соответствующего этому циклу. На фиг. 2 это ожидание обозначено 20, и в этом примере показан тест сравнения 20' текущего значения времени t со значением t(i) для этого цикла, но понятно, что можно осуществлять и другие этапы. В частности, можно перейти и находиться в спящем состоянии в течение определенного периода времени.
Когда текущее время достигает значения времени запуска t(i), запрограммированного в запоминающем устройстве, обозначенном позицией 5 на фиг. 1, транспортное средство выходит из спящего режима (этап 21 на фиг. 2). Например, переменную APC_ON устанавливают на 1, и в контроллер ЕСМ поступает сигнал, чтобы вывести контроллер ЕСМ из спящего режима.
f
Запрограммированное время t(i) сравнивают на этапе теста 22 с временем начала поездки t.
f
f
Если время t(i) достаточно близко к времени начала поездки t, например, если абсолютное значение разности между запрограммированным значением времени t(i) и временем начала поездки t меньше порога τ, например, в 15 минут, двигатель включается и вращается в течение 10 минут.
Например, переменную MOTOR_ON устанавливают на единицу, и в двигатель подают командный сигнал, чтобы произвести запуск в холостом режиме в течение 10 минут. На фиг. 2 это показано в виде этапа 23.
f
Если, наоборот, время t(i) относительно удалено от времени начала поездки t, то есть применяемый запуск является вспомогательным запуском, чтобы избежать застывания масла, то на этапе 29 получают значение температуры Т.
Эта значение температуры сравнивают на этапе 24 с пороговым значением THR, например, -5°С.
Если значение температуры Т ниже порогового значения THR, двигатель оставляют вращаться на холостом режиме в течение 10 минут во время этапа 23, как в случае, когда незадолго до начала поездки осуществляют запуск обеспечения комфорта.
Если же, наоборот, температура превышает пороговое значение, например, -5°С, то воздерживаются от любого запуска двигателя до следующего запрограммированного времени запуска.
После количества N возможных запусков предусмотрен выход из цикла. Например, когда этапы 20, 21, 22 были осуществлены N=5 раз, можно выйти из этого цикла.
В этом примере транспортное средство выходит из спящего режима каждые два часа, то есть время запуска t(i+l) следует через два часа после времени запуска t(i).
f
Таким образом, на каждом цикле, кроме цикла непосредственно перед моментом начала поездки t, программируемым водителями, через несколько секунд после выхода транспортного средства из спящего режима (этап 21), например, через 5 секунд, вычислительное устройство проверяет температуру воды двигателя.
Если эта температура превышает порог в -5°С, считается, что транспортное средство может быть внутри закрытого помещения, или что наружная температура является достаточно высокой и можно обойтись без вспомогательного запуска без риска для двигателя, и запрограммированный запуск блокируется.
f
Сохраняется только последний запуск, то есть запуск обеспечения комфорта для прогрева салона, когда текущее время практически соответствует времени начала поездки t.
Если эта температура ниже порога в -5°С, это может значить, что транспортное средство находится снаружи. В этом случае двигатель можно запустить, чтобы поддерживать температуру двигателя достаточно высокой в течение двух следующих часов для предупреждения замерзания масла.
В альтернативном варианте запуск для обеспечения комфорта, когда текущее время близко к времени начала поездки, можно обусловить результатом теста сравнения полученного значения температуры с порогом.
На фиг. 3 представлен пример применения заявленного способа в течение ночи. График 31 показывает изменение наружной температуры в зависимости от времени. График 32 показывает изменение температуры двигателя в зависимости от времени, и график 30 показывает изменение сигнала активации контроллера ЕСМ в зависимости от времени. Позицией 33 обозначен пример отображения на экране во время программирования.
f
Во время программирования пользователь активирует автоматический режим выхода из спящего состояния, вводит время начала поездки t, в данном случае 6ч30, и задает выход из спящего режима каждые два часа, чтобы избежать застывания масла.
f
При этом система вычисляет значение времени запуска обеспечения комфорта, смещенное на 15 минут относительно времени начала поездки t, то есть t(5)=6ч15, затем последовательность значений времени вспомогательного запуска, смещенных относительно друг друга на два часа, при этом последнее значение t(4) смещено на два часа относительно значения t(5).
В этом примере наружная температура со временем понижается и становится ниже -30°С, то есть, если не осуществлять никакого подогрева, пока транспортное средство остается снаружи, масло может застыть.
Когда текущее время достигает значения t(1), в данном случае 22ч15, контроллер ЕСМ выходит из спящего режима. Система получает значение температуры двигателя и сравнивает его с порогом -5°С. Поскольку в 22ч15 температура двигателя еще превышает значение -5°С, запуск двигателя блокируется, и контролер ЕСМ возвращается в спящий режим.
Когда текущее время достигает значения t(2), в данном случае 0ч15, контроллер ЕСМ выходит из спящего режима. Система получает значение температуры двигателя и сравнивает его с порогом -5°С. Поскольку в 0ч15 температура двигателя стала ниже -5°С, двигатель запускается на 10 минут, затем контроллер ЕСМ возвращается в спящий режим.
Этот запуск позволяет повысить температуру двигателя таким образом, чтобы на следующем цикле в 2ч15 не производить никакого запуска двигателя.
В 4ч15 температура двигателя опять опустилась ниже -5°С, и двигатель опять запускается.
В 6ч15 происходит так называемый запуск обеспечения комфорта, даже если температура двигателя превышает -5°С.
В варианте можно предусмотреть более короткое время между двумя выходами из спящего режима с целью возможных вспомогательных запусков и/или более низкий порог THR. Например, можно предусмотреть выход контроллера ЕСМ из спящего режима каждые 30 минут и разрешать вспомогательный запуск, только если измеренная температура ниже -20°С.