CN101934733B - 发动机起动速度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种操作机动车辆(10)的方法，所述机动车辆具有内燃发动机(12)、用以起动内燃发动机(12)的起动装置(40)以及用以控制内燃发动机(12)和起动装置(40)的起动/停止控制装置(30)。本发明涉及以下步骤：产生一个起动请求以起动内燃发动机(12)；确定起动程序所必需的起动速度；用已确定的起动速度来实施起动程序。本发明提供的操作机动车辆的方法以及机动车辆可更舒适地应用起动/停止功能。

Description

发动机起动速度的控制方法

技术领域

本发明涉及一种操作机动车辆的方法以及一种机动车辆，所述机动车辆配备有内燃发动机、起动内燃发动机的起动装置以及控制内燃发动机和起动装置的起动/停止控制装置。

背景技术

在配备有内燃发动机的机动车辆中应用起动/停止控制装置是已知的。起动/停止控制装置可依赖于机动车辆的行驶状态使内燃发动机自动地关闭和自动地开始运转，以确保机动车辆的经济运行。为此，机动车辆的驾驶员无需主动进行除基本功能操作(燃料、制动器、离合器、变速器)之外的操作。尤其当内燃发动机不必施加驱动功率时，则要自动地关闭内燃发动机。对于配备有手动变速器的机动车辆来说，如果在操纵离合器时(也就是在内燃发动机和主动轮之间的传动分开时)，机动车辆的速度在选定的时间内低于选定的最小速度，则会出现这样的行驶状态。这种行驶状态例如可能在等待交通信号灯时出现。尤其通过松开行车制动器或驻车制动器或通过操纵油门踏板来触发内燃发动机的自动起动，驾驶员不必采取额外的措施或操作。起动/停止控制装置会对内燃发动机的能量和/或燃料供应以及起动装置产生影响，此起动装置为机动车辆提供必要的动能，以使内燃发动机从停止状态达到最低转速，由此最低速度可实现内燃发动机的独立运行和功率输出。

EP 1 039 125A1涉及一种通过具有低功率电平的起动装置来起动机动车辆的内燃发动机的方法，该机动车辆具有断开装置，其中要忍受内燃发动机的起动程序比一般情况下持续更长时间，以实现起动装置温和的、低能耗的尺寸设定。为使内燃发动机能够在更短的时间内起动，需要有其他起动装置，例如设计成机械能存储器的起动装置。驾驶员因此需要通过不同时间长度或不同频率的开关操作来预先规定 是否可以忍受较长的起动时间，或者应该利用其他的起动装置，以使起动程序更快。

US 6,987,330B2公开了一种控制皮带传动的集成起动发电机以起动内燃发动机的方法。为了使内燃发动机自动停止，受制于驾驶员先前所做的选择，需要进行多个不同的操作步骤。一般模式下，内燃发动机的控制系统在已产生选定的、用于停止的停止请求后，在内燃发动机停止之前，还需等待选定的一个时间间期。在经济模式和运动模式下，则取消了该时间间期，内燃发动机将在预定的停止请求出现后立即停止。在一般模式下，起动程序在选定的、起动内燃发动机的起动请求出现后，首先要设置一个时间间期，在该时间间期内，控制系统等待判断最终是否并没有起动需求或起动必要。在经济模式下，应该利用机动车辆的剩余速度，使内燃发动机再次起动。在运动模式下，在预定的停止请求出现后，内燃发动机立即起动，以快速地提供所需的驱动功率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作机动车辆的方法以及一种机动车辆，其可更舒适地应用起动/停止功能。

本发明的目的通过具有本发明所述特征的方法和具有本发明所述特征的机动车辆来实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中描述。

根据本发明，实施下列步骤：产生一个起动请求以起动内燃发动机；确定起动程序所必需的起动速度；用已确定的起动速度来实施起动程序。起动请求由起动/停止控制装置来决定，驾驶员为此不必采取直接针对起动程序的操作。起动请求可以由驾驶员的操纵来产生，例如通过松开制动器或者操纵油门踏板而直接与机动车辆的行驶状态相联系，起动请求也可以由机动车辆内部需求产生，例如压强下降到低于制动装置的负压极限值或者启动空调压缩机。

起动请求通常紧随在使内燃发动机自动停止的停止请求之后。当操作离合器踏板和/或使变速杆挂空档以中断内燃发动机和主动轮之间的动力传导时，特别是当机动车辆速度低于最小速度时，具备停止 请求。当机动车辆速度在向最小速度下降或是速度下降到零时，操纵离合器踏板或挂空档对起动/停止控制装置来说是停止请求，以实施停止程序。

如果存在起动请求，则起动/停止控制装置借助至少一个参数来确定起动速度，以此起动速度来执行起动程序。该参数可以是机动车辆内部的状态参数或者受驾驶员影响的状态参数。借助至少一个状态参数来确定是否在执行正常的起动程序，或者是在执行与正常的起动程序相比缩短或延长所用时间的起动程序。然后以确定的起动速度来执行起动程序。

在本发明的实施例中，起动速度从针对至少两个不同起动状态的至少两个不同起动速度中选择。这样就可以按照机动车辆运行中的不同边界条件来调整内燃发动机的起动行为。例如如果出现由于机动车辆内部的状态参数变化而引起的起动请求，则提供正常的起动程序。机动车辆的整车电源供给电压下降，或制动装置负压下降，或空调压缩机的能源需求，或其他与机动车辆运行无直接关联的机动车辆内部状况，都可以引发起动请求。这些状态改变不需要内燃发动机特别快速地供应驱动功率，这样就能够优选实现正常的或延长的、舒适的和/或能源优化的起动程序。特别是在正常的或延长的起动程序中，内燃发动机的空转转速可以选择为目标转速。

与此相对地，当受驾驶员影响的状态参数改变时，例如通过操纵油门踏板(由此可推断出，驾驶员想使机动车辆快速地运动起来)，则可以开始所用时间缩短的起动程序。在缩短的起动程序中，可以选择比空转转速大的转速作为目标转速。在本发明的一个优选实施方式中，根据机动车辆内部以及受驾驶员影响的状态参数，提供对起动程序的速度/持续时间的无级调整，特别是通过对目标转速的相应选择来提供这一调整。

在本发明的另一实施例中，借助于由起动/停止控制装置检测到的至少一个以下状态来决定起动速度：油门踏板、离合器踏板、制动踏板和变速杆中的至少一个的操纵位置和/或操纵速度、内燃发动机的运行状态、能源存储装置的载荷状态、温度调节装置的能源需求、机动车辆速度。

本发明的目的是舒适地提供内燃发动机的功率。从内燃发动机的静止状态起动的正常的或延长持续时间的起动程序是特别舒适的，因为此时对内燃发动机产生影响的功率比缩短持续时间的起动程序时的功率要小。当机动车辆没有加速过程，而是通过机动车辆内部的状态改变来引发起动程序时，优选执行正常的或延长持续时间的起动程序。与之相反，如果驾驶员想继续行驶，则优选快速发动内燃发动机。在这种情况下，选择缩短持续时间的起动程序，这有可能导致更粗糙的开动形为。如果变速器的换档杆处于空转状态并把档位挂入，这样就会进行正常持续时间的起动程序，理论上这样会比挂档的持续时间更短。相反，若档位已经挂入，特别是以较高的速度来松开操纵的制动踏板和/或操纵油门踏板，则这就可以看作是希望短时间内快速结束起动程序。

在本发明的另一实施例中，通过内燃发动机空转转速的临时提高，特别是通过改变节流阀位置和/或燃料喷射量来使起动速度提高。通过选择较大或较小的燃料喷射量来使起动速度改变。当燃料喷射量较小时，起动程序较慢，当燃料喷射量较大时，起动程序较快，因为内燃发动机要产生一个较大的力矩，才能更快克服内部的摩擦力和连带的负载。作为补充或优选地，内燃发动机的进气阀和/或出气阀的控制时间是可调节的，可相应调节阀门控制时间。对于汽油发动机，特别是气化器发动机或三角活塞发动机，作为补充或优选地，可以改变节流阀装置以影响起动程序的持续时间。

在本发明的一个优选实施例中，在起动程序中为了获得高的起动速度，确保辅助机组(如空调压缩机)临时停止或者分离，以有利于内燃发动机快速起动。在本发明更为优选的实施例中，起动装置需要超过使内燃发动机自主运行所必需的最低转速，以给起动过程提供额外的力矩。

在本发明的另一实施例中，当出现至少一种以下情况时，激发第一起动速度：油门踏板、制动踏板和离合器踏板中的至少一个的操纵速度低于选定的临界速度时；操纵变速杆时；能源存储装置(电池，制动力增大器)的载荷状态下降到低于选定的临界值时；温度控制装置的能源需求超过选定的临界值时；以及机动车辆速度超过选定的临 界值时。当内燃发动机不必像快速起动程序那样立即提供驱动功率时，以第一起动速度为目标。更佳的是，第一起动速度以合适的、最不可能引起振荡的起动程序来决定。内燃发动机的转速优选在空转转速的范围内，通常为大约每分钟750转(rpm)。

在本发明的另一实施例中，当出现至少一种以下情况时，激发第二起动速度：油门踏板、制动踏板和离合器踏板中的至少一个的操纵速度高于选定的临界速度时；以及同时操纵油门踏板和制动踏板时。在至少一个受驾驶员影响的状态参数非常快地改变时，可以推定要进行快速起动，因此内燃发动机应该尽快地提供驱动功率。通过提高燃料喷射量，和/或改变阀门的控制时间，和/或改变节流阀位置，使内燃发动机的转速高于空转转速的范围，特别是大于1200rpm，优选大于1500rpm，更优选大于2000rpm。

本发明的另一方面涉及具有内燃发动机和用于起动内燃发动机的起动装置的机动车辆，其中用于控制内燃发动机和起动装置的起动/停止控制装置被设置为实施如权利要求1至6中任一项所述的方法。

在本发明的另一实施例中，起动装置可以是整体式起动发电机(integrated starter generator，ISG)，特别是皮带传动的整体式起动发电机(belt driven ISG，B-ISG)。整体式起动发电机不仅承担发电机的功能以产生电能，还作为起动机为内燃发动机的起动程序提供起动所需动能。整体式起动发电机优选通过传动皮带(例如齿带)与内燃发动机的曲轴连接，或者直接法兰连接于曲轴上。整体式起动发电机优选与内燃发动机处于持续的力传导连接，因此能够在任意时刻为内燃发动机提供动能(特别是与在飞轮上具有小齿轮啮合的标准起动机相比)。另一种可能方案是，整体式起动发电机与内燃发动机之间借助可变的或是依赖于转速的离合器装置形成可分离的力传导连接，这样也可以保证直接的动能供应。

附图说明

本发明的其他优点和特征在权利要求以及下面对照附图进行说明的具体实施方式中得出。其中：图1是机动车辆的示意图，其具有内燃发动机、皮带传动的整体 式起动发电机和起动/停止控制装置；图2是起动/停止程序的流程图。

具体实施方式

在图1中简要示出了机动车辆10的主要组成部分，这些组成部分通过实施起动/停止程序以使停止程序中止成为可能。为了清楚起见，其它对于操作机动车辆10必要的组成部分没有示出。

机动车辆10具有内燃发动机12，该内燃发动机12通过离合器装置14与手动变速器16相连，主动轮18法兰连接在该手动变速器16上。在离合器14闭合时，由内燃发动机12发出的力矩借助手动变速器16转换成作用于主动轮18的从动力矩，并因此实现机动车辆10的前进。

通过调节由内燃发动机12提供的功率以及选择合适的变速器设置或档位(前进档、后退档)，来影响机动车辆10的行驶速度。这些调节通过对已知的操作元件的操纵来实现，例如由驾驶员操纵的油门踏板20和变速杆22。离合器踏板24通过未示出的调节装置来控制离合器14，并因此用来分离和重建内燃发动机12与手动变速器16之间的功率流。操纵离合器踏板24来断开离合器14，并因此挂入不同的档位。此外，通过制动踏板26也可影响机动车辆10的速度，此制动踏板26通过制动线路在未详细示出的、与主动轮18相关联的制动装置上起作用。

操作元件20、22、24、26的操纵位置借助未详细示出的传感器获知，这些传感器的信号通过信号线路28传递到起动/停止控制装置30上。通过操纵位置的时间导数也可获得操作元件20、22、24和26的操纵速度。起动/停止控制装置30通过额外的控制线路28与部件(例如电池监控系统32、点火控制器34、燃料喷射装置36和从属于内燃发动机12的传感器系统38)相连。该控制装置30也可处理由这些部件检测到的数值，并将控制命令传达给这些部件。

图中简要示出的在内燃发动机上的传感器系统38包括如转速传感器、空气质量测量计、冷却水温度传感器、油温传感器和/或测量内燃发动机12的运行参数值的其它传感器。

内燃发动机12配备了整体式起动发电机40，该整体式起动发电机40通过皮带42与未详细示出的内燃发动机12的曲轴永久连接(皮带传动的整体式起动发电机，B-ISG)。起动发电机40与起动/停止控制装置、电池44电相连，该电池44作为能量存储器提供电能。作为提供动能的起动器，起动发电机40使内燃发动机12从静止状态加速到最小转速，由此最小转速开始可实现内燃发动机12的自主运行。作为发电机，起动发电机40将内燃发动机12的动能转换成存储在电池44中的电能。起动发电机40待产生的动能或待转化的电能通过起动/停止控制装置30来控制或调节。起动发电机40的尺寸这样确定，即它在内燃发动机12运转时也能提供支持力矩，以改善机动车辆的加速度，或尤其在低速情况下使机动车辆10实现纯粹的电力前进。

起动/停止控制装置30可使内燃发动机12自动地关闭和起动。如果内燃发动机12在选定的时间内不必给主动轮或耗电器(例如皮带传动的空调压缩机46)输出功率，则内燃发动机12被关闭。

为了确保机动车辆10实现经济且环保的运行，当出现下面所列条件中的一个或多个时，就会由起动/停止控制装置产生停止请求，以此来控制内燃发动机12、点火控制器34、燃料喷射装置36和起动发电机40，尤其用来中断内燃发动机12的燃料供应和/或点火能量供应。

起动/停止控制装置30特别地对在低于机动车辆10的最小速度之后油门踏板20和/或离合器踏板24和/或制动踏板26和/或变速杆22的操纵位置或操纵速度是否处于选定的数值范围之内进行检查，并且对停止请求的合理性进行检查。

根据图2的流程图所示的方法，由起动/停止控制装置30根据检测到的起动请求来决定应该触发正常的起动程序、高速的起动程序还是更高速的起动程序。

当没有产生关于紧急供给内燃发动机12的功率的特别请求时，起动/停止控制装置30触发正常的起动程序，如图2流程图的右分支所示。如果内燃发动机12起动后经历缓慢下降的过程，如边界电压下降、制动装置负压下降或者由内燃发动机12供应的热循环的温度下降，则上述情况尤其会发生。当由内燃发动机12驱动的空调压缩机46需要 运行或者当驾驶员为了换档而开始操纵离合器踏板24时，正常的起动速度也足够，因为完成相应程序所需的时间通常比起动程序所需时间要长。在正常起动速度的起动程序中，起动发电机40控制点火装置34和燃料喷射装置36，使内燃发动机12以空转转速运行，以保证在最低限度的燃料消耗下内燃发动机12实现稳定、平静的行驶。对于正常的起动程序，目标转速在600rpm到1000rpm的范围内。

当驾驶员挂入档位、操纵离合器踏板24且同时松开或者准备松开制动踏板26时，起动/停止控制装置30触发起动速度高的起动程序，如图2流程图的左分支所示。在起动/停止控制装置30看来，这意味着驾驶员希望立即引发机动车辆10的起动过程，因此也希望起动/停止控制装置30为内燃发动机12提供驱动功率。为了保障上述情况，对起动发电机40、点火装置34以及燃料输入装置36进行控制，从而使内燃发动机12的转速大于空转转速。例如设置更大的耗油量，以产生更大的转矩从而使起动程序更快。对于在吸气侧具有节流阀的内燃发动机，与正常起动速度的起动程序相比，它开启得更宽，以便协助起动程序。对于带有排气涡轮增压机的内燃发动机，必要时可以改变涡轮机的几何形状，以便迅速地构建进气压力。对于具有可变的吸气侧几何形状(开关进气管)和/或可变的阀门控制时间的内燃发动机，也可以使用相应的设置来协助起动程序。通过该起动程序达到的目标转速被设定为1000rpm到1500rpm。另外，内燃发动机12的内部负载(例如空调压缩机46要求的负载)在进行高速的起动程序时至少暂时停止，以使内燃发动机12能够尽快高速运转。

当驾驶员挂入档位、操纵离合器踏板24并操纵油门踏板20时，如图2流程图的中间分支所示，起动/停止控制装置30触发更高速的起动程序。在起动/停止控制装置30看来，这意味着驾驶员希望机动车辆10立即、无延迟地开始运行，因此也希望内燃发动机12尽可能快地提供驱动功率。为了保障上述情况，对起动发电机40、点火装置34以及燃料输入装置36进行控制，从而使内燃发动机12的转速明显大于空转转速。为所述更高速的起动程序所采取的方法，与正常的起动速度的起动程序相比，其差异更大了。通过该起动程序达到的目标转速被设定为1500rpm到2500rpm。

在一个实施例中，起动/停止控制装置30不仅控制起动发电机40直到内燃发动机12达到最低转速(内燃发动机的自主运行需要从此最低转速开始)，而且在这之后也要继续控制。这样起动发电机40能够提供额外的力矩，从而可以使内燃发动机12更快起动，并使机动车辆10更快行驶起来。

Claims (10)

1.一种操作机动车辆(10)的方法，所述机动车辆具有内燃发动机(12)、用以起动所述内燃发动机(12)的起动装置(40)以及用以控制所述内燃发动机(12)和所述起动装置(40)的起动/停止控制装置(30)，其特征在于，

产生一个起动请求以起动所述内燃发动机(12)；

基于引起所述起动请求的状态参数确定起动程序，其中如果所述起动请求是由所述机动车辆内部的状态参数引起的，则使用正常起动程序，如果所述起动请求是由受驾驶员影响的状态参数引起的，则使用时间缩短的起动程序；

确定起动程序所必需的发动机起动速度；及

用已确定的发动机起动速度来实施所述起动程序。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起动速度从针对至少两个不同起动状态的两个不同起动速度中选择。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于由所述起动/停止控制装置(30)检测到的至少一个以下状态来决定所述起动速度：

油门踏板(20)和/或离合器踏板(24)和/或制动踏板(26)和/或变速杆(22)的操纵位置和/或操纵速度；

所述内燃发动机(12)的运行状态；

能源存储装置(44)的载荷状态；

温度调节装置(46)的能源需求；

机动车辆速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述内燃发动机(12)的空转转速的临时提高来使所述起动速度提高。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过改变节流阀位置和/或燃料喷射量来使所述起动速度提高。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当出现以下情况时，激发第一起动速度：

油门踏板(20)和/或制动踏板(26)和/或离合器踏板(24)的操纵速度低于选定的临界速度时；和/或

操纵变速杆(22)时；和/或

能源存储装置(44)的载荷状态下降到低于选定的临界值时；和/或

温度控制装置(46)的能源需求超过选定的临界值时；和/或

机动车辆速度超过给定的临界值时。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当出现以下情况时，激发第二起动速度：

-油门踏板(20)和/或制动踏板(26)和/或离合器踏板(24)的操纵速度高于选定的临界速度时；和/或

-同时操纵所述油门(20)和所述制动踏板(26)时。

8.一种具有内燃发动机(12)和用以起动所述内燃发动机(12)的起动装置(40)的机动车辆(10)，其特征在于具有控制所述内燃发动机(12)和所述起动装置(40)的起动/停止控制装置(30)，用以实施如权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的机动车辆，其特征在于，所述起动装置(40)被构建成整体式起动发电机。

10.根据权利要求9所述的机动车辆，其特征在于，所述起动装置(40)被构建成皮带传动的整体式起动发电机。