CN103661351A - 用于操作自动启动/停止系统的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于操作含有内燃机、手动操作的变速箱和踏板操作的离合器的机动车辆的自动停止/启动系统的方法和装置,其中在预定条件下自动停止或重新启动内燃机,即使有挡位接合。自动重新启动内燃机的条件包括表明自动重新启动内燃机是安全和需要的两个指标,也就是一个表明重新启动是安全的指标,一个表明驾驶员需要重新启动的指标。表明重新启动是安全的指标是基于两个传感器的信号,也就是感测变速箱是否处于空挡的传感器和直接感测离合器踏板位置的传感器。
Description
技术领域
本发明涉及用于操作含有内燃机、手动操作的变速箱和踏板操作的离合器的机动车辆中的自动启动/停止系统的方法和装置。
背景技术
微混合动力车和轻度混合动力车是含有内燃机、相当常规尺寸的电动起动电动机、自动停止/启动系统和用于给相当小的起动机电池充电的制动能量回收系统的机动车辆。如果不需要驱动时,使用自动停止/启动系统可以自动停止、也就是关闭内燃机,如果驾驶员再次要求动力时,可以再次启动内燃机。因此,可以降低燃料消耗。
自动停止/启动系统有两种变体。用于含有手动操作的变速箱的机动车辆的最常见的变体仅当变速箱处于空挡位置(SIN;空挡停止)时才能够停止和重新启动内燃机。对于上述变体,驾驶员必须选择空挡以容许自动停止/启动系统停止内燃机,例如,如果驾驶员接近红绿灯不得不停车时。然而,不是所有的驾驶员习惯于当接近红灯时选择空挡,他们刹车并且宁愿在挡位接合和离合器杆被压下的情况下等待,以至于SIN自动停止/启动系统不可以自动停止内燃机。一变体更加适合上述驾驶员,该变体能够在挡位接合的情况下停止和重新启动内燃机(SIG;挡位接合地停止),事实上不仅是在停止时,而且在低的车辆速度的情况下。当挡位接合时,如果离合器踏板和制动踏板都被按压,通常开始SIG停止和启动。然而,仅能在内燃机从传动系完全解耦时进行SIG停止和启动。
DE10 2009 012 573A1公开了含有内燃机、手动操作的变速箱和踏板操作的离合器的机动车辆中的自动停止/启动系统的操作方法,其中在预定条件下自动停止或重新启动内燃机,即使挡位接合,其中自动重新启动内燃机的条件包括表明自动重新启动内燃机是安全的的指标,该指标基于来自直接感测离合器活塞和离合器片的位置的传感器的信号,该传感器将离合器活塞和离合器片的位置与所谓的离合器的接合点进行比较,该接合点需要根据复杂方法进行测定,因为接合点依赖多个因素改变。
这种或其它已知的用于在挡位接合的情况下操作自动停止/启动系统的方法全都需要相对复杂的感测系统,而且在含有不同的SIN和SIG策略的停止/启动方法之间存在差异,这需要去适应,而且可能令人烦恼,尤其对于使用带有不同停止/启动策略的不同机动车辆的驾驶员更是如此。
发明内容
本发明的目的是提供SIG策略,其向驾驶员提供了具有极低传感器系统复杂性的极大便利。
使用具有以下技术特征的用于操作自动启动/停止系统的方法和装置实现该目的。以下还公开了本发明有利的发展。
一种用于操作含有内燃机、手动操作的变速箱和踏板操作的离合器的机动车辆的自动停止/启动系统的方法,在预定条件下自动停止或重新启动内燃机,即使有挡位接合,其中自动重新启动内燃机的条件包括表明自动重新启动内燃机是安全的和需要的的两个指标,也就是一个表明重新启动是安全的的指标,一个表明驾驶员需要重新启动的指标,其中表明重新启动是安全的的指标是基于两个传感器的信号,也就是感测变速箱是否处于空挡的传感器和直接感测离合器踏板位置的传感器。
进一步地,作为表明重新启动是安全的的指标,如果离合器踏板被压下或者变速箱处于空挡,以及,作为表明驾驶员需要重新启动的指标,如果油门踏板被按下,那么自动重新启动已经停止或正在停止的内燃机。
进一步地,自动重新启动挡位接合的、已经停止或正在停止的内燃机,如果:
a)作为表明重新启动是安全的的指标,如果车辆的速度在预设下限阈值之上并且离合器踏板也被按压或被压下,以及,作为表明驾驶员需要重新启动的指标,如果制动踏板的位置从按压变为不被按压,或者
b)作为表明重新启动是安全的的指标,如果车辆的速度在预设下限阈值之下并且离合器踏板也被压下以及,作为可选的条件,驻车制动器被释放,以及,作为表明驾驶员需要重新启动的指标,如果制动踏板的位置从按压变为不被按压。
进一步地,当接收来自机动车辆的子系统的运行内燃机的要求时,也自动重新启动已经停止或正在停止的内燃机,如果:
c)变速箱处于空挡和离合器踏板被释放,或者,
d)离合器踏板被压下并且车辆的速度在预设下限阈值之上,以及作为可选的条件制动踏板被按压。
进一步地,自动停止内燃机的条件包括表明自动停止内燃机是安全的和有目的的两个指标,也就是表明停止是安全的的指标和表明停止是有目的的的指标,其中表明停止是安全的的指标基于直接感测变速箱空挡位置或离合器踏板位置的两个传感器的信号。
进一步地,如果首先内燃机已经运行了预设的时间、第二油门踏板被释放、第三车辆的速度在预设上限阈值之下、第四离合器踏板被释放以及第五变速箱处于空挡中的每一个都被满足,那么自动停止目前运行的内燃机。
进一步地,如果首先内燃机已经运行了预设的时间、第二油门踏板被释放、第三车辆的速度在预设上限阈值之下、第四离合器踏板被压下以及第五制动踏板被按压中的每一个都被满足,那么自动停止目前运行的内燃机。
进一步地,直接感测离合器踏板位置的传感器仅仅检测离合器踏板是否被释放或被按压或被压下。
进一步地,在目前挡位接合的情况下,表明重新启动或停止是安全的指标也是基于有关目前车辆的速度的信息。
一种用于操作含有内燃机、手动操作的变速箱和踏板操作的离合器的机动车辆的自动启动/停止系统的装置,将该装置设置为实施根据上述所述的方法。
根据本发明,在SIN策略和SIG策略中,表明重新启动或停止是安全的的指标和表明重新启动是需要的或停止是有利的一因为停止内燃机可能节省燃料一的指标之间的停止/启动条件有所不同。这使得能够使用机动车辆的控制元件的相同的传感器设备来实施SIN策略和SIG策略二者,并且实际上这两种情况非常符合人体工效学,也就是以不使驾驶员难受的方式。
在一优选实施方式中,作为表明重新启动是安全的的指标,如果离合器踏板被压下或变速箱处于空挡,以及,作为表明驾驶员希望重新启动的指标,如果油门踏板被按压,那么已经停止的或正在停止的内燃机自动重新启动。此外,作为表明重新启动是安全的的指标,如果车辆的速度在预设下限阈值之上以及离合器踏板被按压或压下,此外,作为表明驾驶员希望重新启动的指标,如果制动踏板的位置从被按压变为不被按压,那么已经停止的或正在停止的内燃机在挡位接合的情况下自动重新启动。作为表明重新启动是安全的的指标,如果车辆的速度在预设下限阈值之下并且离合器踏板被压下以及,作为可选条件,驻车制动器被释放,此外,作为表明驾驶员希望重新启动的指标,制动踏板的位置从被按压变为不被按压,那么内燃机也会自动重新启动。
这里对于踏板位置使用的术语“释放”和“压下”指的是实际上无负载的初始位置和位于或接近停止处的结束位置,术语“按压”指的是初始位置和结束位置之间的任何中间位置。
除了SIN诱导和SIG诱导的重新启动、也就是驾驶员诱导的内燃机重新启动之外,系统诱导的重新启动也是可能的,也就是由于机动车辆的某些子系统目前仅在运行内燃机的情况下完整地起作用而需要的重新启动。在本发明的范围内,优选地仅在变速箱处于空挡和离合器踏板被释放时,或者在离合器踏板被压下并且车辆速度位于预设下限阈值之上以及作为可选的条件制动踏板被按压时,这种系统诱导的重新启动才是可行的。
在一优选实施方式中,内燃机自动停止的条件包括两个指标,该两个指标表明内燃机的自动停止是安全的和有目的的,也就是表明停止是安全的的指标,以及表明停止是有目的的的指标,其中表明停止是安全的的指标是基于直接感测变速箱的空挡位置或离合器踏板的位置的两个传感器的信号。
优选地,如果首先内燃机已经运行了预设的时间、第二油门踏板被释放、第三车辆的速度位于预设上限阈值之下、第四离合器踏板被释放以及第五变速箱处于空挡中的每一个都满足,自动停止目前运行的内燃机。
而且,如果首先内燃机已经运行了预设的时间、第二油门踏板被释放、第三车辆的速度位于预设上限阈值之下、第四离合器踏板被压下以及第五制动踏板被按压中的每一个都满足,优选地自动停止目前运行的内燃机。
必须在其间满足所提到的不同的条件的预设时间可以对于上述所有的条件相同或其可以对于某些或所有条件不同。
为了实施本发明,直接感测离合器踏板位置的传感器仅仅检测离合器踏板是否被释放或被按压或被压下就足够了。这意味着,相比于精确检测离合器的耦合状态、也就是预定的转矩是否被传递的传感器,大大简化的传感器就足够了。本发明不需要准确知道耦合状态,这是因为在当前选择挡位的情况下表明重新启动或停止是安全的指标也是基于目前的车辆速度信息。在特定的速度范围内,内燃机可以安全地停止或重新启动,然而这对于其它速度是不安全的。
附图说明
以下使用附图描述示例性实施方式。图1显示了车辆速度范围,在该速度范围内,不同条件适用于通过自动停止/启动系统来停止或重新启动内燃机。
具体实施方式
对于具有内燃机、手动操作的变速箱、踏板操作的离合器和自动停止/启动系统的机动车辆,经常要求必须满足两个独立的条件用于安全自动重新启动内燃机。对于常见的SIN策略,变速箱必须处于空挡以使传动系断开,以便在内燃机和车轮之间没有驱动连接。如果驾驶员压下离合器踏板,这也断开传动系,开始重新启动发动机。重新启动条件中的所述冗余(redundancy)使得能够使用相对便宜的传感器。即使其中一个传感器错误地表明传动系是断开的,仍可以以安全的方式执行发动机的重新启动。而且即使驾驶员意外接触离合器踏板、例如当驾驶员调整他的座椅时并且再次立即释放离合器踏板,仍然可以执行安全的发动机的重新启动。
现在将描述停止/启动控制策略,该策略没有假定在内燃机重新启动之前驾驶员变为空挡,该策略适合所有驾驶员中的较大比例。所述方法仅仅使用普遍存在于具有SIN策略的机动车辆中的控制元件的传感器组。所述传感器组包括:
-表明变速箱是否处于空挡的空挡挡位传感器;
-表明油门踏板是否被按压以及可能被按压多远的油门踏板位置传感器;
-表明离合器踏板位置的离合器踏板位置传感器,其中关于离合器踏板是否处于释放状态(未按压状态)或按压状态或压下状态的信息是足够的;
-表明制动踏板是否被按压的制动踏板开关。
对于一些已知的SIG策略,直接感测离合器片的位置而不是仅仅感测踏板的位置的明显更复杂的传感器是必须的,而不是离合器踏板位置感测器。
通常仅仅在机动车辆是静止的或以远低于任何人可以以最低挡位驾驶的速度移动时,以及在离合器接合并且内燃机正在怠速运转、例如车辆速度低于3km/h时,内燃机自动停止。在这些低速度下的停止/启动称为SSS(静态停止-启动)。
RSS(行驶中停止/启动)是还可以在较高速度、例如达到12km/h的车辆速度时停止或重新启动内燃机的停止/启动策略,目的是使内燃机停止的时间最大化。这种情况下,其它考虑是重要的,例如以在此速度范围内的怠速转速进行驾驶时。当以怠速转速驾驶时,驾驶员不按压油门踏板,但驾驶员通过将离合器踏板压至较大或较小的程度来调整离合器位置从而控制驱动力。从而使用怠速调节器来控制发动机转矩。
现在描述不同的驾驶状况和各自的有利的停止/启动策略的一些实例。接近红绿灯:
-如果驾驶员断开传动系(按下离合器踏板或变为空挡)和通过按压制动踏板表明停止的意图,在12km/h的车辆速度时停止内燃机。
-如果驾驶员表明需要驱动,重新启动内燃机。
-如果驾驶员接合挡位但显示无意使机动车辆运动,不要过早启动内燃机。
-为了使得在等待时脚可以休息,驾驶员可能希望在停止阶段释放所有的踏板。
接近十字路口:
-如果驾驶员断开传动系并按动制动踏板,在12km/h的车辆速度时停止内燃机。
-如果驾驶员表明需要驱动,提早重新启动内燃机或中止停止。
接近交通拥堵:
-如果驾驶员完全断开传动系并通过按压制动踏板表明停止的意图,停止内燃机。
-如果驾驶员把脚从制动踏板移开,重新启动内燃机;当机动车辆仍然正在移动时,如果驾驶员调整离合器的位置,也重新启动内燃机。这容许以怠速转速进行驾驶。
-如果驾驶员表明需要驱动,重新启动内燃机。
系统诱导的重新启动:
-当在离合器踏板释放的情况下(以便不会发生迅速的变化)变速箱处于空挡时,如果机动车辆的子系统、例如空调系统、真空制动助力器等需要来自内燃机的功率,可以安全地重新启动内燃机。
-如果在离合器被压下的情况下挡位接合,仅当机动车辆不处于静止时重新启动内燃机。在行驶的机动车辆中,驾驶员通常是警觉的,因此驾驶员不会惊讶于重新启动,重新启动可能会与在机动车辆静止的情况下释放离合器踏板冲突。
为了对用于停止或启动内燃机的条件进行详细描述,下面介绍不同传感器的信号状态:
A.停止内燃机的条件
基本上有两种用于开始内燃机停止的可能性。一种是变速箱处于空挡时的传统的停止。另一种是挡位接合情况下的停止。
1.变速箱处于空档时停止内燃机
如果对于预设时间满足以下所有条件:
-发动机状态是运行
-离合器状态是释放
-变速箱状态是空挡
-加速状态是NEG_TQ
-车辆的速度低于上限阈值(对于RSS)
那么内燃机将会被停止。
2.挡位接合时停止发动机
如果对于预设时间满足以下所有条件,其中该时间可以不同于变速箱处于空挡时用于停止发动机的时间:
-发动机状态是运行
-加速状态是NEG_TQ
-车辆的速度低于上限阈值(对于RSS)
-离合器状态是压下
-制动状态是按压
那么内燃机将会被停止。
上述两种停止条件既适用于RSS也适用于SSS,因此驾驶员不检测任何停止行为的速度相关的变化。两种情况中,有两个指标,其表明驾驶员实际上不这么快地要求驱动。对于变速箱处于空挡时停止发动机,驾驶员已经变为空挡并且已经释放离合器踏板,这表明驾驶员没有位于变化过程的中间,而是打算保持空挡一段时间。对于挡位接合时停止发动机,驾驶员通过压下离合器踏板已经解离传动系,并同时操作车辆制动器,这表明驾驶员实际上希望减慢运行而且不要求驱动力。
B.启动内燃机的条件
1.当按压油门踏板时启动发动机
如果满足以下所有条件:
-发动机状态是已经停止或正在停止
-离合器状态是压下或变速箱状态是空挡
-加速状态是POS_TQ
那么内燃机将会被重新启动。
2.当释放制动踏板时启动发动机
如果满足以下所有条件:
-发动机状态是已经停止或正在停止
-车辆速度在下限阈值之上(对于SSS)
-变速箱状态是挡位接合
-离合器状态是未释放
-制动状态变为释放
或者如果满足以下所有情况:
-发动机状态是已经停止或正在停止
-车辆速度低于下限阈值(对于SSS)
-变速箱状态是挡位接合
-离合器状态是压下
-可选择地:驻车制动器被释放
-制动状态变为释放
那么内燃机将会被重新启动。
为了容许以怠速转速驾驶,释放制动踏板时重新启动内燃机;对于静止之上的速度,甚至在离合器状态不是被压下而仅仅是被按压时重新启动内燃机。
对于驾驶员诱导的重新启动,通常第一个规则是在驾驶员操作油门踏板时启动内燃机。该条件包括所谓的脚跟和脚趾的启动(heel and toestart),驾驶员将他的脚跟置于制动踏板上,然后用他的脚趾压下油门踏板然后释放制动踏板。
为了容许以怠速转速驾驶,其中驾驶员没有接触油门踏板,如果制动踏板被释放(从按压变为释放),也开始重新启动。当静止时,必须压下离合器踏板以避免机动车辆的无意的运动;可选择地,可以检查驻车制动器的状态:如果应用了驻车制动器,驾驶员不打算在怠速速率下驾驶。如果驾驶员已经调整离合器位置且离合器已经达到按压的状态,那么在较高车辆速度时也应该启动重新启动。因为机动车辆至少在移动并且驾驶员正在将离合器移向接合位置,那么驾驶员准备改变车辆速度。
当静止情况下(也就是车辆速度低于下限阈值)释放制动踏板时,通常认为不允许重新启动。在这种情况下,仅仅当一旦达到所述低的车辆速度并按压油门踏板时才可以重新启动。至少对于在低发动机转速下具有比柴油发动机更低扭矩的汽油发动机来说,驾驶员无论如何不得不按压油门踏板以便加速机动车辆。
如上所述,驾驶员在停止阶段可能释放所有的踏板。这种情况下,驾驶员通常同时将他的脚从离合器和制动踏板上移开。然而,实际上这不会实际地同时发生,而是在释放两个踏板之间具有小的延迟。如果在制动踏板达到释放位置之前离合器踏板处于按压或释放位置,那么内燃机仍然停止。另一方面,如果在离合器踏板已经离开压下位置之前制动踏板达到释放位置,那么开始重新启动,如果在内燃机正常运行之前离合器踏板移向按压位置,那么不得不中止该重新启动。
3.系统诱导的发动机启动
如果满足以下所有条件:
-发动机状态是已经停止或正在停止
-变速箱状态是空挡
-离合器状态是释放
-要求运行内燃机
或者如果满足以下所有条件:
-发动机状态是已经停止或正在停止
-离合器状态是踩下
-车辆的速度在下限阈值之上(对于SSS)
-可选地:制动器状态是按压
-要求运行内燃机
那么内燃机将会被重新启动。
如果机动车辆静止和如果释放制动踏板,那么也可能不开始挡位接合情况下的系统诱导的重新启动。
机动车辆中存在可能要求重新启动内燃机的各种子系统。明显的例子是电池-如果电池放电,必须在太晚以至不能重新启动内燃机之前重新启动内燃机-、真空制动助力器或空调系统。但是如果机动车辆开始沿着下坡街道行驶或加速,提早重新启动内燃机是有利的,以便所有子系统立即具有完整的功能,如果需要的话。
当变速箱处于空挡(以及离合器踏板被释放,以便离合器目前没有处于过渡状态)时,可以总是安全地重新启动内燃机。如果变速箱的挡位接合,当机动车辆正在移动时驾驶员必须保持离合器踏板压下;这种情况下如果接收到运行内燃机的要求,那么重新启动内燃机是安全的。然而,对于静止的机动车辆,可以是这种情况:驾驶员在接收到来自子系统的运行内燃机的要求的时候释放离合器踏板;然后重新启动内燃机可能导致非故意的车辆运动。因此,如果挡位接合的话,这种情况下可以另外要求驾驶员按压制动踏板以便开始系统诱导的重新启动。而且,可以有利地确保系统诱导的重新启动仅能发生在驾驶员处于机动车辆中时。
如上所述,用于停止或重新启动内燃机的一些条件是基于目前的车辆的速度。这就意味着上述的用于停止或重新启动内燃机的条件在某些速度范围内是有效的。这在附图中进行了说明。在速度范围的限制上,可以有滞后,以预防可能会使驾驶员难受的不同的停止/启动方法之间的来回转换。
Claims (10)
1.一种用于操作含有内燃机、手动操作的变速箱和踏板操作的离合器的机动车辆的自动停止/启动系统的方法,其特征在于,在预定条件下自动停止或重新启动内燃机,即使有挡位接合,其中自动重新启动内燃机的条件包括表明自动重新启动内燃机是安全的和需要的的两个指标,也就是一个表明重新启动是安全的的指标,一个表明驾驶员需要重新启动的指标,其中表明重新启动是安全的的指标是基于两个传感器的信号,也就是感测变速箱是否处于空挡的传感器和直接感测离合器踏板位置的传感器。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,作为表明重新启动是安全的的指标,如果离合器踏板被压下或者变速箱处于空挡,以及,作为表明驾驶员需要重新启动的指标,如果油门踏板被按下,那么自动重新启动已经停止或正在停止的内燃机。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,
自动重新启动挡位接合的、已经停止或正在停止的内燃机,如果:
a)作为表明重新启动是安全的的指标,如果车辆的速度在预设下限阈值之上并且离合器踏板也被按压或被压下,以及,作为表明驾驶员需要重新启动的指标,如果制动踏板的位置从按压变为不被按压,或者
b)作为表明重新启动是安全的的指标,如果车辆的速度在预设下限阈值之下并且离合器踏板也被压下以及,作为可选的条件,驻车制动器被释放,以及,作为表明驾驶员需要重新启动的指标,如果制动踏板的位置从按压变为不被按压。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法,其特征在于,
当接收来自机动车辆的子系统的运行内燃机的要求时,也自动重新启动已经停止或正在停止的内燃机,如果:
c)变速箱处于空挡和离合器踏板被释放,或者,
d)离合器踏板被压下并且车辆的速度在预设下限阈值之上,以及作为可选的条件制动踏板被按压。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法,其特征在于,自动停止内燃机的条件包括表明自动停止内燃机是安全的和有目的的两个指标,也就是表明停止是安全的的指标和表明停止是有目的的的指标,其中表明停止是安全的的指标基于直接感测变速箱空挡位置或离合器踏板位置的两个传感器的信号。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,如果首先内燃机已经运行了预设的时间、第二油门踏板被释放、第三车辆的速度在预设上限阈值之下、第四离合器踏板被释放以及第五变速箱处于空挡中的每一个都被满足,那么自动停止目前运行的内燃机。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,如果首先内燃机已经运行了预设的时间、第二油门踏板被释放、第三车辆的速度在预设上限阈值之下、第四离合器踏板被压下以及第五制动踏板被按压中的每一个都被满足,那么自动停止目前运行的内燃机。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法,其特征在于,直接感测离合器踏板位置的传感器仅仅检测离合器踏板是否被释放或被按压或被压下。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法,其特征在于,在目前挡位接合的情况下,表明重新启动或停止是安全的指标也是基于有关目前车辆的速度的信息。
10.一种用于操作含有内燃机、手动操作的变速箱和踏板操作的离合器的机动车辆的自动启动/停止系统的装置,其特征在于,将该装置设置为实施根据前述任一项权利要求所述的方法。
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