CN101346690B - 用于车辆和发动机操作的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于控制车辆操作的方法和可执行代码。车辆控制发生在停用内燃机随后所进行的操作期间，其中所述内燃机有效地用于产生车辆的牵引扭矩。所述方法包括：监视在所述车辆以外的情况，并且当所监视的外部情况表明即将有机会在向前方向上移动车辆时重新起动内燃机。

Description

用于车辆和发动机操作的方法和设备
技术领域
本发明总体上涉及车辆控制系统，并且尤其涉及车辆上的发动机停止/起动操作。
背景技术
在现代车辆中正需要改进燃料经济性、减少燃料消耗并且减少排放。建议一种混合传动(powertrain)系统来管理车辆推进技术并且使燃料消耗最小化，所述系统包括皮带交流发电机起动器(belt-alternator-starter BAS)系统、机电驱动和电动液压驱动系统。在混合传动系统中用来改进燃料经济性的一个控制模式通常被称为发动机起动/停止。发动机起动/停止系统一般包括在行进车辆操作期间在特殊条件下停用或关掉内燃机。这种特殊条件包括在停车灯的空闲期以及在起-停(stop-and-go)的交通期间。发动机起动/停止系统已经延迟了限制它们可接受性的响应时间。当操作者通过包括压下油门踏板的动作来命令所停止的车辆前进时，出现响应时间问题。在此时，操作者想要来自所述车辆的立即响应，车辆发动可以要求发动机在向车轮提供牵引扭矩之前使发动机曲柄转动(crank)并启动。用于曲柄转动并启动发动机的时间可以包括几秒。相对于图2示出了此操作，其中从在前车辆从停滞增加速度直到操作者检测到这种移动、释放刹车、操纵油门踏板因而起动发动机并且实现向前车辆运动的时间段延长。
因此，需要一种用于车辆传动系的发动机起动/停止系统，所述系统特别是在重新起动发动机时改进了响应性以便在由车辆操作情况以及交通和道路情况所定义的特殊情况期间更好地控制车辆的向前运动。
发明内容
依照本发明实施例，提供了一种用于控制车辆操作的方法，优选作为电子控制模块中的可执行代码执行。车辆控制发生在停用内燃机之后的前进操作期间。所述方法包括：监视在所述车辆外部的情况，并且当所监视的外部情况表明即将有机会在向前方向上移动车辆时重新起动内燃机。
当阅读并理解以下具体实施方式时，本发明的这些及其它方面对那些本领域技术人员变得更加清楚。
附图说明
本发明在某些部分和部分方案中可以采用物理形式，在形成本发明一部分的附图中详细描述并图示了其优选实施例，并且其中：
图1是依照本发明的车辆的示意图；
图2是数据的图形表示；
图3是依照本发明的数据的图形表示；和
图4和5是依照本发明的算法流程图。
具体实施方式
现在参照附图，其中显示内容只是为了图示本发明而不是限制本发明，图1描绘了机动车辆5和包括已经依照本发明实施例构造的控制系统的车辆系统。示例性的车辆包括可在高速公路表面上操作的汽车或其它机动车辆。机动车辆配备有传动系统，包括内燃机16和电子发动机控制模块(ECM)10。内燃机16和控制系统被机械加工并且可控制来响应于具体操作准则来在车辆前进操作期间执行发动机起动/停止操作。车辆5具有几个用户接口，车辆操作者借此通过向包括ECM 10的车辆控制系统提供操作者控制信息来控制车辆操作。用户接口一般包括油门踏板位置(acceleration pedal position AP)、刹车踏板位置(brake pedal position BRAKE)、车辆巡航控制及其它系统。传动系特别是发动机的操作由ECM 10响应于操作者控制信息来控制。车辆配备有前视(forward-looking)雷达、超声波或另一测距设备14和全球定位(‘GPS’)设备12，每个设备均直接或经由车载局域网络系统信号地连接到控制系统。在候选实施例中，车辆配备有某种形式的车辆外通信管理系统18(诸如专用的短距离通信系统)，或可操作来与其它车辆或远程管理系统60通信的其它通信系统。
车辆控制系统优选包括具有一个或多个控制模块的分布式集成控制系统，所述控制模块可操作来经由包括ECM 10的车辆上的一个或多个车载局域网与各个车辆操作系统通信并对其进行控制。GPS系统12可操作来确定车辆驱动模式，包括确定起-停的交通模式。在一个实施例中，控制系统与远程管理系统60通信并且经由无线通信系统与其它车辆直接通信以便获得与交通管理及其它任务相关的附加信息。在具有车辆外通信系统的实施例中，在车辆控制系统中包括短到中距离通信管理系统18。这种系统举例来说可以包括已知的专用短距离通信(‘DSRC’)或其它系统，其可操作来执行标准化的通信协议，所述通信协议用于在车辆之间的通信，并且用于与上述远程通信管理系统60的广播通信。车辆外通信系统18包括用于提供无线通信的车载收发器、ECM 10或其它车载控制模块，并且优选包括车辆/操作者接口，诸如在车辆乘客舱中的图形用户接口。这种系统可以具有另外的功能，包括便于道路系统的管理以便减少拥塞并且向车队管理者提供后勤支援。
传动系统优选是混合传动系统，包括发动机、变速器、具有电动机/发电机的电机以及电能存储设备。上述元件可控制来在它们之间有选择地发送扭矩和电能，并且可操作来经由动力传动系统(driveline)向一个或多个车轮递送牵引扭矩以便推进车辆。车辆和传动系操作包括产生用于传送到动力传动系统的牵引扭矩，向电机发送电能以便起动(和停止)发动机，向所述电机发送电能以便产生牵引扭矩，并且把电能从所述电机发送到电能存储设备。
ECM 10优选为车辆控制系统的元件，包括分布式控制模块体系结构，可操作来提供传动系统和车辆的协调控制。传动系统控制有效地用于控制发动机来满足操作者的扭矩要求，包括用于推进并操作各个配件的动力。ECM合成来自感测设备(未示出)的相关信息和输入，并且执行控制模式来操作各个致动器达到控制目标，包括如燃料经济性、排放、性能、驾驶性能和硬件保护的这种参数。ECM优选为通用数字计算机，通常包括微处理器或中央处理器、包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程序只读存储器(EPROM)的存储介质、高速时钟、模拟到数字(A/D)和数字到模拟(D/A)转换电路以及输入/输出电路和设备(I/O)以及适当的信号调节和缓冲电路。包括算法和校准的控制模式被作为机器可执行代码存储在ROM中并且有选择地执行。一般在预置的周期期间执行算法，以致每个周期至少执行每个算法一次。在非易失性存储设备中所存储的算法由中央处理器执行并且可操作来监视来自感测设备的输入，并且使用预置校准来执行控制和诊断例程以控制各自设备的操作。周期一般以有规则间隔执行，例如在前进发动机和车辆操作期间每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。作为选择，可以响应于事件出现来执行算法。
在示例性系统的操作中，车辆控制系统检测到在前进操作期间由于外部情况改变而在车辆和发动机停止事件之后即将有机会在向前方向上移动车辆。产生移动机会的外部情况改变可以采用使用前视雷达、超声波或其它测距设备14来检测在前车辆在前向运动中起动的形式，或作为选择采用传送信号的形式。所述传送信号可以包括来自在前车辆的通信，用于表明车辆发动机起动，或者表明车辆操作者已经松开刹车踏板和/或压下油门踏板。所述传送信号可以包括来自远程系统的通信，用于表明交通控制灯从‘红’灯改变为‘绿’灯。
现在参照图4，现在描述用于详细描述示例性系统的操作的流程图20。简化流程图20以便作为一个或多个算法实施，所述一个或多个算法被转换为在ECM 10或其它控制模块中的机器可执行代码。流程图包括用于控制发动机16和传动系的操作以便在车辆前进操作期间重新起动所述发动机的方法。在操作中，检测到即将有机会在向前方向上移动车辆5，即所述车辆能够从基本上停止的位置前进。在此系统中，起-停交通可通过监视来自GPS系统12和前视设备14的信息以及其它输入来检测，所述输入包括地图匹配、交通信息、驱动模式和车辆行为(步骤22)。当检测到起-停交通时(步骤24)，监视车辆速度Vss来确定它何时在阈值V1之下，所述阈值V1优选表示车辆基本上以零速度操作(步骤26)。阈值V1可根据车辆系统特性和用于确定车辆速度的传感器的电信号噪声来确定。当车辆速度在阈值V1之下时，监视发动机关闭计时器以便确定发动机是否已经被关闭达大于阈值T的经过时段(步骤28)。当发动机已经关闭达大于阈值T的经过时间时，控制系统一般使用来自车辆前视感测传感器14的信息(步骤34)来估计在前或目标车辆的速度和距离，即跟随距离(步骤32)。当与在前车辆的距离大于阈值D，和/或所述在前车辆的速度超过阈值V2时(步骤36)，所述系统确定刹车踏板是否被压下(步骤38)。当刹车踏板未被按压时，控制系统通过启动刹车来激活刹车(步骤40)。无论哪种情况，所述系统在ECM 10中把标志Enhanced-Engine-Start-Enable设置为TRUE，并且控制系统随后重新起动内燃机(步骤42)。
现在参照图5，描述了本发明的候选实施例，其中启用了车辆外通信。如下来控制系统，使用流程图120来描述控制模式。简化流程图20以便作为一个和/或多个算法实施，所述一个和/或多个算法被转换为在ECM 10和/或其它控制模块中的机器可执行代码。在此系统中，起-停交通可通过监视来自GPS系统12的信息以及其它输入来检测，所述输入包括地图匹配、交通信息、驱动模式和车辆行为(步骤122)。当检测到起-停交通时(步骤124)，监视车辆速度来确定何时它在阈值V1之下(步骤126)。阈值可根据车辆系统特性和用于确定车辆速度的传感器的噪声来确定。当车辆速度在阈值V1之下时，监视发动机关闭计时器以便确定发动机是否已经被关闭达大于阈值T(步骤128)。当发动机已经被关闭达大于阈值T的经过时间时，控制系统估计在前或目标车辆的速度和距离，即跟随距离(步骤132)。使用上述通信系统或通过使用来自车辆前视传感器14的信息与在前车辆直接通信来获得此检测信息(步骤134)。当与在前车辆的距离大于阈值距离D和/或所述在前车辆的速度超过阈值V2时(步骤136)，所述系统确定刹车踏板是否被压下(步骤138)。当刹车踏板未被按压时，控制系统通过启动刹车来激活刹车(步骤140)。无论哪种情况，所述系统在控制系统中把标志Enhanced-Engine-Start-Enable设置为TRUE，并且所述控制系统随后重新起动内燃机(步骤142)。
可以通过与本地交通基础结构通信来确定对可能向前移动车辆的检测和传送，所述本地交通基础结构向所述车辆传送交通情况的改变，例如交通灯改变，因而如所描述能够激活车辆发动机。
在装备有诸如车载摄像机系统之类的可视成像系统的车辆中可以存在进一步增强。在这种环境中，车载摄像机系统可以检测交通灯从‘停止’(红)信号到‘行进’(绿)信号的改变。这种系统可以通过监视刹车灯照明来确定在前车辆松开刹车。这种系统可以检测在前车辆的移动。
现在参照图3，现在详细描述参考图4和5所描述的车辆系统的操作。图3描绘了横轴上的经过时间。最初发动机速度RPM为零，并且车辆速度Vss基本上为零，并且刹车开关BRAKE为零，即不踩刹车。在前车辆一般以零速度操作。在一时间点，在前车辆的速度增加到阈值以上。在前车辆的速度增加由车辆5的前视设备14来检测，因而触发DETECTION信号。由ECM 10按照执行参考图4和5所描述的任何一个控制模式来起动发动机16。踩刹车(BRAKE)，并且车辆速度Vss保持为零并且油门踏板(APS)不被改变。如所描绘，由操作者操纵油门踏板APS导致车辆基本上立即响应，这导致所述车辆在向前方向上移动，即Vss增加。
这里所描述的方法和系统有效地用于改进装备有发动机起动/停止系统的车辆的响应度。在控制系统中所执行用来控制发动机16和车辆5的示例性算法包括用于在诱发发动机停止之后起动所述发动机的方法。已经在具体参考优选实施例及其修改的情况下描述了本发明。当阅读并理解说明书时可以对其进行进一步修改和改变。旨在包括在落入本发明范围内的所有这种修改和改变。

Claims (17)

1.一种用于在停用内燃机之后的前进操作期间控制车辆的方法，包括：
监视在所述车辆外部的情况，所述监视包括：
监视所述车辆在交通中的操作；
监视所述车辆的速度；
监视所述车辆与所述车辆的在前车辆的距离；和
监视所述在前车辆的速度；并且
当所监视的外部情况表明即将有机会在向前方向上移动所述车辆时重新起动所述内燃机。
2.如权利要求1所述的方法，其中所监视的用于表明即将有机会在向前方向上移动所述车辆的外部情况包括所述车辆与所述在前车辆的距离超过距离阈值并且所述在前车辆的向前速度超过速度阈值。
3.如权利要求1所述的方法，其中监视在所述车辆外部的情况包括与在前车辆通信以便确定所述在前车辆的操作情况。
4.如权利要求3所述的方法，其中与所述在前车辆通信以便确定所述在前车辆的操作情况包括确定所述车辆与所述在前车辆的距离超过距离阈值和所述在前车辆的向前速度超过速度阈值之一。
5.如权利要求1所述的方法，其中监视在所述车辆外部的情况包括与外部交通管理系统通信。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括与有效用于确定在前车辆操作的外部交通管理系统通信。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包括与有效用于确定交通控制设备的操作情况的外部交通管理系统通信。
8.如权利要求1所述的方法，其中监视在所述车辆外部的情况包括监视交通控制设备。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括在重新起动所述内燃机之前启动车辆刹车。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括只在所述内燃机已经停用达一经过的时段之后才能够重新起动所述内燃机。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述内燃机有效用于产生车辆牵引扭矩。
12.一种用于在前进操作期间控制车辆的方法，包括：
监视在所述车辆外部的情况，所述监视包括：
监视所述车辆在交通中的操作；
监视所述车辆的速度；
监视所述车辆与所述车辆的在前车辆的距离；和
监视所述在前车辆的速度；
当所监视的外部情况表明即将有机会推进所述车辆时启动推进系统；并且
在启动所述推进系统之前启动车辆刹车。
13.如权利要求12所述的方法，其中启动所述推进系统包括起动有效用于产生车辆牵引扭矩的内燃机。
14.如权利要求13所述的方法，其中所监视的用于表明即将有机会在向前方向上移动所述车辆的外部情况包括所述车辆与所述在前车辆的距离超过距离阈值和所述在前车辆的向前速度超过速度阈值之一。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括只在所述推进系统已经停用达一经过的时段之后才启动所述推进系统。
16.一种用来在控制模块诱发发动机停止之后起动车辆的发动机的方法，包括：
监视所述车辆在交通中的操作；
监视车辆速度和发动机停止的经过时间；
估计所述车辆的在前车辆的速度和所述车辆与所述在前车辆的距离；
当所估计的在前车辆的速度和距离都超过阈值，车辆速度小于阈值以及发动机停止所经过的时间超过阈值时，重新起动车辆发动机。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括在重新启动车辆发动机之前启动车辆刹车。
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