CN100400835C - 用于内燃机运转的方法和控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种根据状态自动开关(12)，用于控制确定型号的内燃机(20)的方法。这是众所周知的，在这类方法中首先要调节对应于状态自动开关n层的内燃机的一个可能的工作状态。然后在一个另外的层(n+1)中，通过熟知的方法，针对事先确定的工作状态，详细开列出子工作状态。为了使这类方法能够对于不同内燃机的控制简单、敏捷的适配，根据本发明提出的方法和状态自动开关这样构成，状态自动开关至少具有两个层组，其中第一层组代表确定型号的内燃机与其他型号的内燃机共有的工作状态，并且第二层组总是代表专门用于确定型号内燃机的工作状态。

Description

用于内燃机运转的方法和控制器
技术领域
本发明涉及一种根据状态自动开关用于确定型号的内燃机运转的方法。此外本发明涉及一种实施该方法的控制器。
背景技术
状态自动开关在现有技术下、尤其是在软件发展中基本上是大家所熟悉的。一般地说它以图解的形式描绘不同系统的状态。与此同时系统的各个状态由可由软件模型对话的变量和所赋的值来代表。对于内燃机来说，如图4所示的这类状态自动开关基本上也是大家所熟悉的；在这种情况下，状态自动开关预先确定在图4中通过粗点来表示的不同的可能的工作状态，用于确定型号的内燃机运转，并允许在这一工作状态之间的过渡。状态自动开关中的工作状态可用若干个层(1...n，n+1，...N)来分组。各层形成分级形式的结构，至少包括对应于n层工作状态的一个子工作状态的另外的n+1层位于n层之后。
对于公知的内燃机的状态自动开关，随着时间的推移逐渐在发展；它不断地以需求为宗旨按照特殊的单独应用扩展。这也就是为什么今天现行的内燃机状态自动开关，非常错综复杂并且不便于使用的原因。当要结合确定型号的内燃机对于单独应用使用熟知的状态自动开关时，现在是不可避免的，用熟知的状态自动开关自动编码，而且大量的分量或子系统也必须一起被安装，它对于特殊的单独应用不一定是需要的。
发明内容
因此从这一现有技术起步，本发明的任务是，提出上述的已知方法、计算机程序和控制器的替代方案，使它可以在不同型号的、不同应用的内燃机上，简单和敏捷地匹配。
这一任务根据状态自动开关用于确定型号的内燃机运转的方法获得解决。，该状态自动开关预先确定用于确定型号的内燃机运转的不同的可能工作状态以及在这些工作状态之间的允许的过渡，
其中在状态自动开关中的工作状态可用若干个层(1...n，n+1，...N)来分组，并且各层形成分级形式的结构，其中在至少一个层(n)工作状态的一个子工作状态的之后布置至少另一个层(n+1)，后一个层(n+1)包括至少一个对应于前一层(n)的工作状态的子工作状态，其中所述层(n)和所有位于它在状态自动开关分成等级的结构之前的层(0...n-1)，各自代表着确定型号的内燃机与其它型号的内燃机共有的工作状态，并且
其他的层(n+1)以及所有位于它在状态自动开关的分成等级的结构之后的层(n+2...N)，各自代表着专门的用于确定型号的内燃机的工作状态。
因此根据本发明为了解决这一任务，n层和所有位于它的状态自动开关分成等级的结构之前的层，各自代表着确定型号的内燃机与其它型号的内燃机共有的工作状态，并且其他的层以及所有位于它的在状态自动开关的分成等级的结构之后的层，各自代表着专门用于确定型号的内燃机的工作状态。
不同类型的内燃机尤其是柴油机或者汽油机。
通过所要求的根据本发明的状态自动开关层的分配，在所使用的内燃机型号更换时，只还需要更换或者匹配在状态自动开关中专门用于确定的内燃机的这个层。状态自动开关所有其它层不受更换的影响。这些另外的层/软件的部分、或者确切的说是内燃机的控制部分，它只依赖于状态自动开关的通用的(可再使用)层，可以在不同型号的内燃机时，不用匹配即可投入使用。
换句话说：在所使用的内燃机型号更换时，现在不需要采用基本上包括了大量的不同型号内燃机的工作状态的整个状态自动开关。更确切地说下述是可能的，在使用一个新型号的内燃机时，首先只要使用对内燃机具有决定意义的、即不依赖于型号的代表了其工作状态的状态自动开关的这个层，然后对于状态自动开关的其它层，只需要采用这些对于专门使用的内燃机合适的层。在其它选出的层中，单个的不必要的工作状态模型也可以消除或者更换。另外其它的在状态自动开关中基本上可支配的层可以略去。以这种方式状态自动开关的敏捷的适配，在任何应用情况下都是可能的。
根据本发明的第一个实施例，内燃机的状态自动开关具有四层。其中第一层代表“发动机控制”工作状态。作为“发动机控制”工作状态的子工作状态，在第二层里确定了“起动”、“正常工作”、“空转”工作状态。第三层又确定了相对于第二层工作状态的子工作状态。它包括了“预备”状态、“准备”状态、“起动阶段”状态、“空载运行”状态、“给气”状态、“起步”状态、和“结束”状态。最后第四层相对于在第三层的“准备”工作状态，包括了“预热”或者“不预热”作为子工作状态。在这个实施例中重要的是，第一到第三层代表的工作状态，它对于确定型号的内燃机不是专用的，而在第四层中确定的工作状态，它对于确定型号的内燃机是专用的。
根据本方法的其它有利的方案，状态自动开关这样构成，在通过它代表的各个工作状态之间的过渡仅在一定的条件下是可能的。此外当本方法这样构成，状态自动开关不仅仅描绘内燃机的工作状态，而且也描绘内燃机控制器的不同工作状态，则更加有利。
此外本发明的任务通过内燃机控制器的计算机程序，以及通过控制器自己获得解决。本任务解决方案同样具有上面关于根据本发明方法描述的优点。
附图说明
接下来就关于附图1-4的描述进行详细的说明本发明，其中
图1是根据本发明的状态自动开关分成等级的基本结构图；
图2是通过状态自动开关描绘的内燃机的工作状态和内燃机控制器的工作状态；
图3是控制器和内燃机；和
图4是一个状态自动开关的普通的分成等级的结构层。
具体实施方式
图1所示是用于根据所要求的方法控制确定型号的内燃机的状态自动开关12的基本结构的一个例子。
图3所示是确定型号的内燃机20，根据装在里面的状态自动开关12，通过控制器10进行控制。一个由控制器10控制的起动器15用于起动内燃机20。
在图1中所示的基本结构12总共有5层n＝0...4。最上面的层n＝0代表“发动机控制”工作状态。此外它涉及到一个上级的概念，或者确切地说是内燃机和控制器所有可能的工作状态的状态。接下来首先只讨论内燃机的不同工作状态；控制器的不同工作状态的讨论在后面再进行。
在n＝1层中最上面的工作状态是“发动机控制”1-6。在位于下面的n＝2层中总括了不同的内燃机的工作状态，它详细开列了上一级的“发动机控制”工作状态；与此同时它涉及到“预备”工作状态2-7(可任选)、“起动”工作状态2-8、“正常运转”工作状态2-9、和“空转”工作状态2-10。在“起动”的名称下概括了内燃机的全部子工作状态，它同时服务于内燃机的起动准备，以及实施起动。在这些子工作状态下涉及到在n＝3层中详细开列的“准备”状态3-1和“起动阶段”状态3-2。同样在第三层n＝3中，作为在第二层n＝2中上一级“正常运转”状态2-9的子工作状态，对“怠速”工作状态3-3和“给气”工作状态3-4做了描述。如前面在第二层中已经提到的，第三层n＝3包括作为内燃机上一级“空转”工作状态2-10的子工作状态的“起步”状态3-5和“结束”状态3-6。最后在图1中所示的状态自动开关具有一个第四层n＝4，例如在这一层中，第三层n＝3的“准备”状态被进一步详细开列。例如在这个“准备”状态期间，在内燃机中可以检查，是否实施“预热状态”4-1或者“不预热状态”4-2。
只要它涉及到内燃机而不涉及到控制器，根据本发明第一到第三层n＝1-3仅仅代表的是确定型号的内燃机、例如快燃发动机，与另外一种型号的内燃机、例如柴油机，共有的工作状态。与此相对照，第四层主要代表的是专门用于确定型号的内燃机，柴油机或者快燃发动机的工作状态。
各个到目前为止在前面所提到的，在内燃机运转期间的工作状态和在这些工作状态之间的可能的过渡，接下来将根据图2所示进一步说明。
在“发动机控制”状态1-6的框架下，如由图2可以看出，概括描述了确定型号内燃机的全部可能的工作状态。尤其它被划分成“预备”状态2-7、“起动”状态2-8、“正常运转”状态2-9、和“空转”状态2-10。“预备”状态2-7是构想作为节能方式，其中确定的电驱动的内燃机的辅助机组可以被切断。在方案上作为节能方式，在“预备”状态可通过网络与其他控制器联系。此外例如在这一状态期间，可进行内燃机工作温度的监控、内燃机燃料供给的初试、节流阀弹簧的监控或者紧急切断的试验。
当在“预备”状态2-7期间，汽车的点火或者确切地说是内燃机的点火被接通，或者给控制器另一个等效的信号，将离开“预备”状态，并且内燃机的控制切换到“准备”状态3-1；那么紧接着内燃机20的起动就可以进行了。在“准备”状态例如还可以进行功率消耗的监控；在柴油机中在“准备”状态根据位于下面的n＝4层，可开始实施预热过程。那么然而只要内燃机的起动器15一被激活，并且内燃机的转速被确定大于预先确定的阈值Thr0，就将离开这个“准备”状态3-1，并且内燃机切换到“起动阶段”状态3-2。那么对此可实施另一种选择，当在“准备”状态3-1期间，点火被切断，没有转入“起动阶段”状态，而是转入“起步”状态3-5。
为此“起动阶段”状态3-2是使内燃机由自身的力量获得运转。当它未达到目的时，即当内燃机灭火了时，就意味着，对于确定的最短时间，内燃机的转速位于预先确定的阈值Thr1之下，又跳回到“准备”状态3-1。相反当起动阶段成功结束时，即通过预先确定的时间，内燃机的转速提高到了阈值Thr2，因此在状态自动开关12的第二层n＝2之内，从“起动”工作状态2-8成功转入“正常运转”工作状态2-9。
那么准确地说，在起动阶段之后，如在图2中所示，首先内燃机转入在状态自动开关的第三层n＝3的“怠速”状态3-3。视所装内燃机的汽车司机的愿望而定，或者确切的说视行车状况而定，在“正常运转”状态2-9期间，内燃机的工作状态在子工作状态“怠速”状态3-3和“给气”状态3-4之间切换。当它处于“正常运转”期间，如果内燃机20“灭火了”，在层n＝2之内要转入“起动”工作状态2-8，准确地说，在层n＝3之内要转入“准备”状态3-1。相反当“正常运转”状态2-9按规定，通过点火切断结束了，那么内燃机在层n＝2中转入“空转”  状态2-10。在“空转”工作状态2-10内，内燃机在点火切断之后首先在层n＝3中转入“起步”状态3-5。因此这一状态突出的是，点火虽然切断了，但是内燃机还在空转，即它的转速还不等同于0。直到当内燃机的转速也不超过预先确定的阈值Thr3时，内燃机20才离开这一“起步”状态3-5，并在第三层n＝3内转入“结束”状态3-6。这一状态表明了内燃机的最终的切断，其中虽然点火已经被切断，并且转速等于0，但是确定的机组，例如为了冷却内燃机，风扇还可能空转。
只要“空转”状态一结束，内燃机在第二层之内就切换到“预备”状态2-7。那么这一特性适用于，当在“空转”状态2-10期间，点火不再被接通时。
然而当点火在第二层n＝2内在“空转”状态2-10期间重新被接通时，对于内燃机的控制有三种可任选的做法。第一种选择方案是，内燃机在第二层n＝2内从“空转”状态2-10切换到“起动”状态2-8。涉及到第三层n＝3，内燃机20在点火重新接通时，是否处于在“起步”状态3-5或者处在“结束”状态3-6，对于这一切换是不重要的；在这两种情况下，内燃机在点火接通时转入“准备”状态3-1。对此存在另一种可能的选择方案，离开“发动机控制”状态1-6，并且转入内燃机20的控制器10的“重置”状态1-2。作为第三种可能的选择方案是，转入控制器10的“切断”状态1-1。
除了如上所描述的，包括所有重要的内燃机工作状态的“发动机控制”工作状态1-6，状态自动开关12也可以包括内燃机控制器10的不同工作状态。与此同时它如在图2中所示涉及到“切断”状态1-1、“重置”状态1-2、“加速行驶”状态1-3、“初始化”状态1-4、“减速行驶”状态1-5。如从附图标记的结构中已经可以看出的，这些状态同样布置在状态自动开关12的第一层n＝1，与“发动机控制”工作状态1-6同级别。
在内燃机控制器10的这些单独状态之间的过渡，和在这些状态与上面所描述的内燃机状态之间的过渡，接下来也做一简短描述。
对于所描述的状态自动开关12观察的起步点首要的是配置，其中在控制器10中，只要控制器10与内燃机20共同装入汽车，只要汽车的车门、尤其是司机的车门还关闭着、或者一个另外的确定的合适的唤醒事件尚未出现时，运行用于实施所要求的和所描述的方法的计算机程序的计算机或者确切的说是微控制器就被切断。一个这类的“切断”状态在图2中用附图标记1-1表示。然而尤其是司机车门一被打开，一个开关就被操作，为此它会促使控制器10离开状态1-1，并转入“重置”状态1-2。在状态1-2期间，控制器10置于一预先确定的输出状态。然后从“重置”状态1-2，控制器10自动转入“加速行驶”状态1-3，在该状态下控制器加速行驶。在“加速行驶”状态之内，控制器10顺序进行“初始化前”状态2-1、“转速初始化”状态2-2、和“初始化后”状态2-3。在“加速行驶”状态1-3结束后，控制器10重又自动转入“初始化”状态1-4，其中进行不同的匹配、尤其是确定的变量的预分配。它通过顺序进行“标准加速行驶”状态2-4、“顾客加速行驶”状态2-5、和“运行系统准备”状态2-6的方法进行。在“初始化”过程结束后，控制器10自动转入在第一层n＝1的“发动机控制”状态1-6。准确的说那么控制器转入在层n＝2的“预备”状态2-7。
如在前面已经详细描述过的，通常从“预备”状态2-7，内燃机在点火接通后被起动。然而更多的是，在通常情况下不同的条件被预编程序，在它们进入时，内燃机由“预备”状态2-7出来，不转入“准备”状态3-1，而是转到控制器10的“减速行驶”状态1-5。在离开“空转”状态2-10后，当“预备”状态2-7被占用时，那么尤其是这种情况。在“减速行驶”状态中，控制器将准备它的切断。当“减速行驶”状态被结束时，控制器又自动转入“切断”状态1-1。然而当在“减速行驶”状态期间点火又被接通，或者出现另一个等效的事件，为了能从那自动的、如前面所描述的转入“加速行驶”状态，控制器10转入“重置”状态1-2。

Claims (27)

1.根据状态自动开关(12)用于确定型号的内燃机(20)运转的方法，该状态自动开关预先确定用于确定型号的内燃机(20)运转的不同的可能工作状态以及在这些工作状态之间的允许的过渡，
其中在状态自动开关(12)中的工作状态可用若干个层(1...n，n+1，...N)来分组，并且各层形成分级形式的结构，其中在至少一个层(n)工作状态的一个子工作状态的之后布置至少另一个层(n+1)，后一个层(n+1)包括至少一个对应于前一层(n)的工作状态的子工作状态，
其特征在于，
所述层(n)和所有位于它在状态自动开关(12)分成等级的结构之前的层(0...n-1)，各自代表着确定型号的内燃机(20)与其它型号的内燃机共有的工作状态，并且
其他的层(n+1)以及所有位于它在状态自动开关的分成等级的结构之后的层(n+2...N)，各自代表着专门的用于确定型号的内燃机(20)的工作状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
状态自动开关(12)的各个层(0...n，n+1，...N)包括内燃机(20)的如下工作状态：
 层n  工作状态  1  发动机控制(1-6)  2  预备(2-7)起动(2-8)正常运转(2-9)空转(2-10)  3  准备(3-1)起动阶段(3-2)怠速(3-3)给气(3-4)起步(3-5)结束(3-6)  4  预热(4-1)不预热(4-2)
其中“预备”状态、“起动”状态、“正常运转”状态和“空转”状态表示的是“起动”工作状态的子工作状态；
其中“怠速”状态和“给气”状态表示的是“正常运转”工作状态的子工作状态；
其中“起步”状态和“结束”状态表示的是“空转”工作状态的子工作状态；
其中“预热”状态和“不预热”状态表示的是“准备”工作状态的一个典型的子工作状态；
其中第一到第三层代表的是确定型号的内燃机(20)与另外一种型号的内燃机共有的工作状态；和
其中第四层代表的是专门用于确定型号的内燃机(20)的工作状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在第三层之内，内燃机(20)只在通过起动器(15)使内燃机(20)起动被识别出来时，从“准备”状态(3-1)转入“起动阶段”状态(3-2)，并且只在预先确定延续时间的内燃机(20)的转速低于第一个预先确定的阈值(Thr1)时，再从“起动阶段”状态(3-2)退回到“准备”状态(3-1)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
当内燃机的点火接通时，内燃机在第二层之内，首先处于“预备”状态(2-7)，然后内燃机从“预备”状态切换到“准备”状态(3-1)。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在第三层之内，内燃机(20)能从“怠速”状态(3-3)过渡到“给气”状态(3-4)，也能从“给气”状态(3-4)过渡到“怠速”状态(3-3)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
内燃机(20)从“怠速”状态(3-3)到“给气”状态(3-4)并且从“给气”状态(3-4)到“怠速”状态(3-3)的过渡根据通过所装内燃机(20)的汽车司机的预先确定而定。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在第三层内，只有当点火被切断，并且内燃机的转速低于第三阈值Thr3时，内燃机(20)才从“起步”状态(3-5)切换到“结束”状态(3-6)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三阈值Thr3等于0。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在第二层之内，当所装内燃机汽车的点火被切断时，或者一个等效的信号被传给控制器时，内燃机(20)从“起动”状态(2-8)直接转入“空转”状态(2-10)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
在第三层内，当点火被切断时，或者一个等效的信号被传给控制器时，内燃机从“准备”状态(3-1)，或者“起动阶段”状态(3-2)转入“起步”状态(3-5)。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在第二层之内，当内燃机的转速超过预先确定的第二阈值(Thr2)时，内燃机从“起动”状态(2-8)直接转入“正常运转”状态(2-9)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
在第三层之内，当内燃机的转速超过第二阈值时，内燃机从“起动阶段”状态(3-2)转入“怠速”状态(3-3)。
13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在第二层之内，当内燃机的转速未超过预先确定的第一阈值(Thr1)时，内燃机从“正常运转”状态(2-9)直接退回到“起动”状态(2-8)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
当内燃机的转速未超过第一阈值(Thr1)时，内燃机从在第二层之内的“正常运转”状态(2-9)转入在第三层之内的“准备”状态(3-1)。
15.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在第二层之内，当点火重又被接通时，内燃机从“空转”状态(2-10)直接退回到“起动”状态(2-8)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，
那么当点火重又被接通时，在第三层之内，内燃机或者从“起步”状态(3-5)，或者从“结束”状态(3-6)转入“准备”状态(3-1)；或者当空转结束时，在第三层之内，内燃机或者从“起步”状态(3-5)，或者从“结束”状态(3-6)转入“预备”状态(2-7)。
17.根据前面所述的权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
除了内燃机的工作状态外，状态自动开关(12)也描绘了内燃机控制器的不同工作状态。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，
除了内燃机的“发动机控制”状态(1-6)之外，状态自动开关(12)的第一层，也包括内燃机(20)的控制器(10)的“切断”状态(1-1)、“重置”状态(1-2)、“加速行驶”状态(1-3)、“初始化”状态(1-4)、和“减速行驶”状态(1-5)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，
当控制器(10)被接通时，内燃机(20)的控制器(10)从“切断”状态(1-1)转入“重置”状态(1-2)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，
所述控制器(10)通过在控制器所装汽车车门内开关的激活接通。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，
当初始化结束时，在第一层之内，发生从“初始化”状态(1-4)到“发动机控制”状态(1-6)的过渡。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，
在初始化结束的条件下，从“初始化”状态(1-4)，或者任选地或转入在第二层内的“预备”状态(2-7)，或转入“起动”状态(2-8)，并且在转入“起动”状态(2-8)时直接跳到在第三层内的“准备”状态(3-1)。
23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，
根据预先确定的条件，从内燃机(20)的“预备”状态(2-8)实施到控制器的“减速行驶”状态(1-5)的过渡。
24.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，
当点火重又被接通时，内燃机从点火被切断的“空转”状态(2-10)，任选地转入“重置”状态(1-2)、“加速行驶”状态(1-3)或者“初始化”状态(1-4)中的一个。
25.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，
“加速行驶”状态(1-3)包括子状态“标准加速行驶”状态(2-1)、“顾客加速行驶”状态(2-2)、和“运行系统准备”状态(2-3)，它们在加速行驶过程期间，按照上述的顺序进行。
26.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，
“初始化”状态(1-4)包括子状态“初始化前”状态(2-4)、“转速初始化”状态(2-5)、和“初始化后”状态(2-6)，它们在加速行驶过程期间，按照上述的次序顺序进行。
27.内燃机(20)的控制器(10)，其按照根据权利要求1-25中任一项所述的方法控制内燃机。
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