CN101737184A

CN101737184A - 汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法

Info

Publication number: CN101737184A
Application number: CN200910312088A
Authority: CN
Inventors: 傅晓光; 张延峰; 覃玉峰
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明公开一种汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法。系统包括：发动机，发动机控制单元，蓄电池，以及传感器组，混合电机和混合电机控制单元，传感器组和DC-DC转换均分别连接发动机控制单元及混合电机控制单元，蓄电池和DC-DC转换相连；混合电机分别连接混合电机控制单元及蓄电池，混合电机还通过传动部件连接发动机，发动机还通过飞轮连接转速传感器。方法：启动混合电机拖动发动机旋转；判断是否需要暖车；在发动机正常工作的情况下给车加热；判断汽车是否处于怠速状态；判断检测蓄电池电量是否充足；混合电机驱动，发动机断油；发动机正常工作。本发明在相同功率下所需电流降低，减少了电机的发热，延长了电机和蓄电池的使用寿命。

Description

汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机控制系统。特别是涉及一种能够减少发动机磨损、节油以及降低发动机的热负荷的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法。

背景技术

现在的汽车发动机启动如图1所示，发动机启动时，是由启动电机驱动发动机运转，发动机着火后，起动机便停止工作。另外发动机匹配一个发电机，发动机工作时，带动发电机运转，为蓄电池充电。

当发动机启动及在十字路口等候信号时，发动机均处于怠速运转状态，此时控制发动机进气量的节气门关闭或开度很小，空气充量小，发动机在浓混合气状态下工作，燃烧不完全，油耗高，排放出大量的CO和HC甚至苯等有害气体。同时怠速排气温度低，三元催化器转换效率降低，无法将这些有害物转换成CO₂和H₂O，对环境造成很大的污染。

存在着如下的问题：

现在汽油机怠速工况时，进气量少，混合气很浓，燃烧不完全，排放差，而且此时三元催化转化器的转化效率低，对环境的污染严重。

汽油机怠速工况下，发动机空转，燃料燃烧的能量白白浪费了，而且怠速时，燃烧不完全，燃料利用率低，发动机效率低。

现在发动机在怠速工况下，燃烧不充分，气缸内温度低，部分燃油会顺着缸壁流入到曲轴箱中，稀释润滑油，降低了润滑油的粘度，从而降低润滑性，造成发动机的磨损。

汽车在短时停车时关闭发动机机油泵也将停止工作，机油压力下降，这时如果启动发动机将造成很大磨损。

对于安装电子节气门的现代汽油机还有以下几个问题：

首先，长时间怠速会造成节气门积炭，从而造成怠速不稳抖动、低速油门反应迟钝、冷车启动困难、二次打火、行进抖动、怠速或低速熄火、油耗增加，严重的话会因影响油门和进气量的感知度，造成电脑传输信号滞后、发生错误，导致发动机防污染报警，甚至车辆不能启动。

其次，由于整台发动机各个活塞的工作并不是同步的，当熄灭发动机时，有些气缸的进气门不能完全关闭，一些未燃烧的燃油不断蒸发氧化，会在进气管中尤其是节气门后方以及进气门上产生一些较软的胶质积碳。一方面这些积碳会使进气管的管壁变粗糙，进气会在这些粗糙的地方产生旋涡，影响进气效果及混合气的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种当发动机启动和怠速运转时，混合电机作为电动机拖动发动机运转，此时，发动机不点火，油路切断；当发动机工作后，发动机带动混合电机运转，此时混合电机作为发电机为蓄电池充电的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法。其中，汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，包括有：发动机，发动机控制单元，蓄电池，以及传感器组，还设置有混合电机和混合电机控制单元，其中，所述的传感器组和DC-DC转换均分别连接发动机控制单元及混合电机控制单元，蓄电池和DC-DC转换相连；所述的混合电机分别连接混合电机控制单元及蓄电池，混合电机还通过传动部件连接发动机，所述的发动机还通过飞轮连接转速传感器。

所述的传动部件为皮带或链条。

所述的传感器组包括有转速传感器、油门踏板传感器、车速传感器和水温传感器，所述的发动机是通过飞轮连接转速传感器。

汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，还可以是包括有：发动机，蓄电池，以及传感器组，还设置有混合电机和发动机及混合电机控制单元，其中，所述的传感器组和DC-DC转换均分别连接发动机及混合电机控制单元，蓄电池和DC-DC转换相连；所述的混合电机分别连接发动机及混合电机控制单元及蓄电池，混合电机还通过传动部件连接发动机，所述的发动机还通过飞轮连接转速传感器。

所述的传动部件为皮带或链条。

汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统的控制方法，包括有如下步骤：

1)启动混合电机拖动发动机旋转；

2)判断是否需要暖车，是进入第3步骤，否则进入第4步骤；

3)在发动机正常工作的情况下给车加热，然后进入第4步骤；

4)判断汽车是否处于怠速状态，是进入第5步骤，否则进入第7步骤；

5)判断检测蓄电池电量是否充足，是进入第6步骤，否则进入第7步骤；

6)混合电机驱动，发动机断油；

7)发动机正常工作。

本发明的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法，具有如下特点：

1、减少排放：本发明在怠速时，混合电机带动发动机旋转，不供油，排放为零，对环境无污染；

2、减少发动机磨损：本发明怠速工况停止供油，不但减少了怠速转速时节气门和气门的积碳，而且发动机工作于断油状态，吸入气缸的新鲜空气可以清洗进气系统清除节气门、气门上的积碳，具有自清洁作用，减少了清洗发动机节气门的工作；不供油，就会减少汽油对润滑油的稀释，从而增加润滑性，减少发动机的磨损，提高发动机的寿命；本发明中发动机在怠速时依旧旋转，因此避免了发动机的磨损；

3、节油：电机带动发动机旋转虽然要消耗一部分功率，但是这部分能量是在发动机效率比较高的工况下获得的，燃油利用率提高，同时节省了怠速工况下消耗的燃料，汽油机燃油经济性提高：

4、降低发动机的热负荷：汽油机怠速工况下，由混合电机带动发动机旋转，发动机断油，进来的新鲜空气扫过气道，气缸，直接排出，吸收带走大量热量，可以起到冷却活塞、气缸等的作用，降低发动机的热负荷；

5、提高乘用舒适性：由于本发明怠速不停机，因此发动机带动的空调系统不会停止工作，因此提高了乘用舒适性。同时由于本发明怠速不停机，汽车在启动时，其加速性优于取消怠速的汽车，提高了乘用舒适性。

此外，起动机与发电机合并后，并且使用36V蓄电池供电，在相同功率需求下所需电流降低，减少了电机的发热，从而延长了电机和蓄电池的使用寿命。此外还减小电机尺寸，使发动机更加紧凑，同时降低了制造成本。

附图说明

图1是现有技术的发动机的结构示意图；

图2是本发明的发动机的结构示意图；

图3是本发明的控制方法流程图。

其中：

1：发动机 2：蓄电池

3：发电机 4：发动机控制单元

5：飞轮 6：皮带轮

7：启动电机 8、9、10、11：传感器

12：混合电机 13：混合电机控制单元

14：传动部件 15：DC-DC电源转换

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法做出详细说明。

如图2所示，本发明的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，包括有：发动机1，发动机控制单元4，蓄电池2，DC-DC转换15，以及传感器组8、9、10、11，还设置有混合电机12和混合电机控制单元13，其中，所述的传感器组8、9、10、11均分别连接发动机控制单元4及混合电机控制单元13，蓄电池2和DC-DC转换15相连，蓄电池2通过DC-DC转换15，把36V电压转换为12V电压，分别为混合电机控制单元13和发动机控制单元4供电。所述的混合电机12与蓄电池2相连，由蓄电池2为其供电或者混合电机12为蓄电池2充电。混合电机12还与混合电机控制单元13相连，其具体工作于何种模式由混合电机控制单元13控制。混合电机12还通过传动部件14连接发动机1，所述的传动部件14为皮带或链条。所述的发动机1还通过飞轮5连接传感器组。所述的传感器组8、9、10、11包括有转速传感器8、油门踏板传感器9、车速传感器10和水温传感器11，所述的发动机1是通过飞轮5连接转速传感器8。

所述的混合电机控制单元13也可与发动机控制单元4合并为一个单元。此时的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，包括有：发动机1，蓄电池2，以及传感器组8、9、10、11，还设置有混合电机12和发动机及混合电机控制单元4，其中，所述的传感器组8、9、10、11和DC-DC转换15均分别连接发动机及混合电机控制单元4，蓄电池2和DC-DC转换15相连；所述的混合电机12分别连接发动机及混合电机控制单元4及蓄电池2，混合电机12还通过传动部件14连接发动机1，所述的发动机1还通过飞轮5连接转速传感器8。所述的传动部件14为皮带或链条。所述的传感器组8、9、10、11包括有转速传感器8、油门踏板传感器9、车速传感器10和水温传感器11，所述的发动机1是通过飞轮5连接转速传感器8。

如图3所示，本发明的汽车发动机启动及怠速断油运转控制方法，包括有如下步骤：

1)启动混合电机拖动发动机旋转；

2)判断是否需要暖车，是进入第3步骤，否则进入第4步骤；

3)在发动机正常工作的情况下给车加热，然后进入第4步骤；

6)混合电机驱动，发动机断油；

7)发动机正常工作。

本发明的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统及控制方法的工作过程是：发动机启动时，混合电机工作于电动机模式下，驱动发动机旋转，进入怠速运转工况，此时节气门关闭，车速为零，发动机ECU不工作。

当汽车启动时，由混合电机拖动发动机旋转，发动机进入怠速工况(本文中怠速工况指由混合电机拖动旋转，发动机不喷油燃烧)。当检测到冷却水温过低时，需要暖车，此时由发动机ECU控制发动机在暖车工况下工作；当冷却水温达到预定的温度时，暖车结束，原ECU断电，发动机由混合电机ECU控制进入怠速工况，混合电机拖动发动机旋转。

在车辆行驶中，突然遇到红灯或其他情况停车时，节气门关闭，车速为零，混合电机ECU控制发动机，发动机处于怠速工况下，发动机由混合电机拖动旋转；当检测油门踏板车传感器信号(节气门打开)时，发动机ECU工作，控制发动机正常运转，混合电机工作于发电机模式，根据蓄电池电量情况有控制的为蓄电池充电。

Claims

1.一种汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，包括有：发动机(1)，发动机控制单元(4)，蓄电池(2)，以及传感器组(8、9、10、11)，其特征在于，还设置有混合电机(12)和混合电机控制单元(13)，其中，所述的传感器组(8、9、10、11)和DC-DC转换(15)均分别连接发动机控制单元(4)及混合电机控制单元(13)，蓄电池(2)和DC-DC转换(15)相连；所述的混合电机(12)分别连接混合电机控制单元(13)及蓄电池(2)，混合电机(12)还通过传动部件(14)连接发动机(1)，所述的发动机(1)还通过飞轮(5)连接转速传感器(8)。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，其特征在于，所述的传动部件(14)为皮带或链条。

3.根据权利要求1所述的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，其特征在于，所述的传感器组(8、9、10、11)包括有转速传感器(8)、油门踏板传感器(9)、车速传感器(10)和水温传感器(11)，所述的发动机(1)是通过飞轮(5)连接转速传感器(8)。

4.一种汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，包括有：发动机(1)，蓄电池(2)，以及传感器组(8、9、10、11)，其特征在于，还设置有混合电机(12)和发动机及混合电机控制单元(4)，其中，所述的传感器组(8、9、10、11)和DC-DC转换(15)均分别连接发动机及混合电机控制单元(4)，蓄电池(2)和DC-DC转换(15)相连；所述的混合电机(12)分别连接发动机及混合电机控制单元(4)及蓄电池(2)，混合电机(12)还通过传动部件(14)连接发动机(1)，所述的发动机(1)还通过飞轮(5)连接转速传感器(8)。

5.根据权利要求4所述的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，其特征在于，所述的传动部件(14)为皮带或链条。

6.根据权利要求4所述的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统，其特征在于，所述的传感器组(8、9、10、11)包括有转速传感器(8)、油门踏板传感器(9)、车速传感器(10)和水温传感器(11)，所述的发动机(1)是通过飞轮(5)连接转速传感器(8)。

7.一种权利要求1所述的汽车发动机启动及怠速断油运转控制系统的控制方法，其特征在于，包括有如下步骤：

1)启动混合电机拖动发动机旋转；

2)判断是否需要暖车，是进入第3步骤，否则进入第4步骤；

3)在发动机正常工作的情况下给车加热，然后进入第4步骤；

6)混合电机驱动，发动机断油；

7)发动机正常工作。