CN102918256B - 热力发动机的起动方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃热力发动机的起动控制方法，该方法包括：-控制(56)热力发动机的辅助起动，其中电动机驱动热力发动机轴旋转，和作为另一方案，-控制(54)热力发动机的主动式起动，其中只利用从发动机最近停止起靠其惯性维持旋转的发动机轴的剩余旋转，其特征在于，该方法包括：-预测(46)发动机转速到达零之前剩余的上死点数，和-根据该上死点预估数在辅助启动或者自主式启动控制之间进行选择(52)。

Description

热力发动机的起动方法和控制装置

本发明请求2010年3月22日提交的法国申请书1052043的优先权，其内容(本文、附图和权利要求书)通过引用引作参考。

技术领域

本发明涉及内燃热力发动机起动方法和控制装置。

背景技术

已知的方法包括：

●控制热力发动机的辅助起动，其中电动机驱动热力发动机轴旋转，和作为另一方案，

●控制热力发动机自主式起动，其中只利用从发动机最近停止起靠其惯性维持旋转的发动机轴的剩余旋转。

自主式起动是一种不求助于电动机类型的起动机或交流发电机-起动机来驱动热力发动机轴旋转的起动方式。由于在要求发动机停止之后几瞬间(例如，几百毫秒)过程中，发动机轴因其惯性连续旋转，所以这是可能的

申请人知道一些根据发动机目前的转速在辅助起动或者自主式起动之间进行选择的方法。发动机转速是每分钟热力发动机轴的转数。

接着，把该发动机的转速与阈值加以比较，以便确定是否允许热力发动机自主式起动。既然发动机的响应时间不是瞬间的，这个阈值定得过大。这导致本来可能自主式起动的情况下，进行了辅助起动。因而，为了驱动热力发动机轴，加速了电动机的磨损。

发明内容

本发明旨在通过提供一种控制热力发动机起动的方法，克服这个缺点，该方法包括：

-预测发动机转速到达零之前剩余的上死点数，和

-根据预估的上死点数在辅助起动或自主式起动之间进行选择。

根据发动机转速到达零之前剩余的预测上死点数进行辅助起动和自主式起动之间选择，比起从转速电流出发实现控制，允许更精细地控制发动机重新起动的选择。于是，减少无用的辅助起动次数，并因而减少这些辅助起动时使用的电动机的磨损。回忆一下，上死点对应于该汽缸内燃烧腔容积最小时活塞在汽缸中的位置。

该方法的实施方式可以包括下列一个或几个特征：

-该选择是在剩余的上死点预估数和预定的阈值的比较中实现的；

-预定的阈值是燃烧系统和热力发动机控制的函数；

发动机转速到达零之前剩余的预测上死点数借助于下列关系求出：

式中：

●N_PMH是发动机转速到达零之前剩余的上死点预估数，

●J是热力发动机轴的惯性，

●Cl是发动机轴目前的转矩(等于在发动机停止阶段上的损失转矩)，

●Ni是在上死点上测量的发动机转速，而

●N_cyl是发动机汽缸数。

本发明的目的还在于提出一种信息记录介质，包括一些指令，当其由电子计算机执行时执行上述控制方法。

本发明的目的还在于提出一种内燃热力发动机的起动控制装置，该装置包括一个控制单元，能够：

●控制热力发动机的辅助起动，其中电动机驱动热力发动机轴旋转，和作为替代方案，

●控制热力发动机的自主式起动，其中只利用从发动机最近要求停止起发动机靠其惯性维持旋转的发动机轴的剩余旋转，

●预测发动机转速到达零之前剩余的上死点数，和

●根据该死点预估数在控制辅助起动或自主式起动之间进行选定。

最后，本发明的目的还在于提出一种包括上述控制装置的汽车。

附图说明

阅读参照附图所作的只作为示例而非限制地给出的下文的描述，将能更好地理解本发明,附图中：

●图1是配备了热力发动机起动控制装置的汽车的体系结构示意图；而

●图2是图1汽车热力发动机起动控制方法的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，本领域技术人员众所周知的特征和功能不再详细描述。

图1部分地表示汽车2前部的上视图。例如，汽车2是诸如轿车等汽车。该汽车2配备内燃热力发动机4。该发动机4配备轴6，它驱动汽车2的驱动轮8,10旋转。

一般，发动机4是配备四个汽缸12至15的四冲程发动机。在一个这样的发动机中，轴6转两圈实现活塞在汽缸内的一个完整的周期。轴6具有标注为J并考虑为恒定的惯性。在该惯性作用下，在发动机4要求停止之后几百毫秒的过程中轴6可以继续旋转。

轴6借助于驱动皮带22机械连接至电动机20的轴18。电动机20设计用来驱动轴6旋转，以便允许发动机4起动。一般，电动机20是起动机或交流发电机-起动机。当电动机20用来起动发动机4时，人们说这时是辅助起动。

汽车2还包括发动机4的起动控制装置26。该装置26配备发动机4的起动控制单元28。例如，该单元28是从一个或几个可编程电子计算机出发实现的，能够执行记录在信息记录介质上的指令。为此，单元28连接至存储器30，其中包含执行图2的方法所需要的指令。

具体地说，该存储器30包括曲线图PM和阈值S1。曲线图PM把发动机4的每个转速与损失转矩Ci相联系。该损失转矩对应于力组件对该轴的旋转进行制动时施加在轴6上的转矩。一般，这基本上指的是摩擦力和受轴6驱动旋转的不同附件所施加的阻转矩。例如，该附件是交流发电机、空气调节电动机等等。

例如，这个曲线图PM是通过试验建立的。为此，对于发动机不同的转速Ni，测量该发动机的转矩Cl。

该阈值S1对应于发动机转速为零之前剩余的上死点数,超过该值发动机4的自主式起动是可能的。该阈值把燃烧系统与发动机的控制(发动机直接或者间接喷射，喷射间断的管理，等等)联系起来。

对于所考虑的发动机，该阈值S1是固定的。

单元28按照英语“stop and start(停机和启动)”的已知方法控制发动机4的起动。发动机4的这种控制包括当汽车停止时发动机4的自动停止和当司机想要向前开时发动机起动的自动控制。发动机停止和自动起动的条件是从在汽车2上测量的不同的物理量，诸如其速度、加速踏板的踏下程度、与其他方面的连锁等出发确定的。

单元28既能控制发动机4的自主式起动，又能控制发动机4的辅助起动。为了在这两种起动方式之间做出选择，要运行图2的方法。为了实现图2的方法，单元28连接至发动机当前转速传感器32/V，每个上死点和发动机4温度的传感器34。例如，传感器34测量发动机4冷却水的温度。

现将参照图2的方法更详细地描述装置26的运行。

发出发动机4停止的命令之后，单元28在每个上死点上进行发动机转速到达零之前剩余的上死点数预测的步骤40。发动机转速到达零之前上死点预估数标注为N_PMH。

为此，在操作42中用传感器32在上死点处测量发动机转速/V。

接着，当操作44中计算发动机4的转矩Ci。当发动机要停止而轴6由于其冲势继续旋转时，目前的转矩Ci等于损失转矩。因而，该转矩Ci可利用曲线图PM和上述的操作中测量的速度值/V计算。

该方法的下一步，人们认为从测量发动机转速的瞬间起直至发动机转速为零的瞬间止该转矩Ci是恒定的。采取这个假定，在操作45中当上死点上测量的发动机转速是Ni时，估计发动机转速到达零所需要的持续时间。该估计是从下列动态方程出发建立的：

$Ci=J.\frac{dwi}{dt}$   (公式1)

式中：

●Ci是损失转矩

●J是发动机轴惯性，

●wi是发动机旋转速度,表达为每秒弧度，从操作42测量的发动机转速/V获得。

这时，可以从以下关系出发估计发动机转速为零之前的时间间隔Δ77：

$\mathrm{\Δ}Ti=(wi-0).\frac{J}{Ci}$

在步骤46，利用发动机转速达到零所需要的间隔ΔΤi对动态方程(方程1)进行两次积分，即可算出从测出转速N的瞬间起直至发动机转速为零的瞬间止发动机轴所经过的角距离R。

$Ri=\frac{1}{2}\·\frac{J}{Ci}\·{\mathrm{wi}}^2$

人们便知道两个相继的上死点之间轴6所经过的距离角R。该距离R由下列关系给出：

$R=\frac{2\·2\·\mathrm{\π}}{N_{cyt}}$

式中

N_cyl是发动机4的汽缸数,就是说，在这里的情况下是四，和

“2”是固定的，由实现一整个周期轴6的转数确定。

最后，在步骤46，借助于以下关系预估值数目N_PMH：

该计算的整数部分对应于转速到达零之前剩余的上死点数的估计。上述关系中包含的表达为每秒弧度的角速度wi换算为每分钟的转数。

与步骤40平行地，在步骤50，单元28还计算阈值S1的数值。

在步骤52，把预估数N_PMH与阈值S1的数值比较。若预估数N_PMH大于或等于阈值S1的数值，则在步骤54，进行发动机4自主式起动的控制。更准确地说，在步骤54，控制碳氢燃料和助燃剂向发动机汽缸4的喷射，接着该碳氢燃料和助燃剂的混合物在活塞达到上死点的时刻爆炸。在步骤54，轴6不用电动机驱动旋转。

在相反的情况下，就是说，若预估数N_PMH小于阈值S1，则在步骤56，单元28控制发动机4的辅助起动。为此，单元28控制电动机20驱动轴6旋转，接着，单元28控制碳氢燃料和助燃剂向汽缸的喷射并在达到上死点的时刻爆炸，以此驱动轴6旋转。当发动机所达到的转速超过用户确定的阈值S2时，停止电动机20，并只用热力发动机4驱动轴6旋转。

在步骤54或者56结束时，该方法返回步骤40和50，当发动机4即将起动时重新执行。

四冲程四缸以外的发动机也可以由装置26控制。例如，汽缸数可以不同或者每个周期的转数可以不同。在这些情况下，修改在四冲程四缸发动机这个特定的情况下给出的不同的关系，以适应发动机4这种新的配置。

与其从所测量的发动机转速出发进行预估，倒不如测量转矩Ci。

Claims (7)

1.内燃热力发动机的起动控制方法，该方法包括：

-控制热力发动机(4)的辅助起动(56)，其中电动机(20)驱动热力发动机(4)的轴(6)旋转，和作为替代方案,

-控制热力发动机(4)自主式起动(54)，其中只利用从最近发动机(4)停止起由其惯性维持旋转的发动机(4)轴(6)的剩余旋转，

其特征在于，该方法包括：

-预测(46)发动机转速到达零之前剩余的上死点数，和

-根据该死点的预估数在控制辅助起动(56)或控制自主式起动(54)之间进行选择(52)。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，该选择是通过剩余上死点预估数与预定的阈值的比较实现的。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，预定的阈值是燃烧系统和热力发动机(4)控制的函数。

4.按照上列权利要求中任何一项的方法，其特征在于，发动机转速到达零之前剩余的上死点预估数借助于以下关系求出：

式中N_PMH是发动机转速到达零之前剩余的上死点预估数，J是热力发动机(4)轴(6)的惯性，Ci是发动机(4)轴(6)目前的转矩，等于发动机停止阶段的损失转矩，Ni是上死点处测量的发动机转速，而N_cyl是发动机(4)汽缸数(12-15)。

5.一种发动机的起动控制单元，其特征在于，所述起动控制单元连接至存储器，包括执行按照上述权利要求中任何一项的控制方法的可编程电子计算机。

6.内燃热力发动机的起动控制装置，该装置包括控制单元，能够：

-控制热力发动机辅助起动(56)，其中电动机(20)驱动热力发动机(4)轴(6)旋转，和作为替代方案，

-控制热力发动机(4)的自主式起动，其中只利用从最近要求发动机(4)停止起以其惯性维持旋转的发动机(4)轴(6)的剩余旋转，

其特征在于，该控制单元(28)还能够：

-预测(46)发动机转速到达零之前剩余的上死点数，和

-根据该死点预估数在控制辅助起动(56)或控制自主式起动(54)之间进行选定。

7.汽车，其特征在于，它包括一个按照权利要求6的热力发动机(4)的起动控制装置。