CN110036195A - 用于估计机动车辆内燃机的物理停止的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于估计经受反冲的机动车辆的发动机的物理停止的方法，配备有齿的目标由曲轴承载，且检测齿经过传感器的相继通过，自从上一次检测到齿（D）的通过，第一时间计数（compt1）递增，且第一时间计数与第一时间阈值（S1）相关联，其中当在两个相继的齿的通过之间的时间低于第一阈值（S1）时，第一计数（compt1）被重置为零。执行与第二时间阈值（S2）相关联的第二计数（compt2），其中当在两个相继的齿的通过之间的时间低于第二阈值（S2）时并且一旦在两个相继的齿的通过之间的时间低于第二阈值（S2），则该计数暂停，一旦计数（compt1、compt2）已经分别达到第一和第二阈值（S1、S2），则估计发动机已经停止。

Description

用于估计机动车辆内燃机的物理停止的方法

技术领域

本发明涉及如下方法：该方法用于通过由发动机驱动的曲轴的旋转的停止，来估计机动车辆的内燃机的物理停止。对于曲轴的每转，检测由曲轴承载的角度标记，且自从上一次检测到角度标记通过，第一时间计数递增（s'incrémente），第一计数与在两次检测到角度标记之间的时间的第一阈值相关联。然后称具有曲轴的零旋转的这样的发动机已经停转或者已经物理上停止。

背景技术

已知的做法是为内燃机的曲轴配备带有角度标记的目标，当曲轴旋转时，由曲轴位置传感器检测角度标记的每次通过。目标通常采用包括在齿轮的周边上的空间作为角度标记的齿轮的形式，该空间通过移除至少一个齿而产生。

被定位在与齿轮相距小距离处的曲轴位置传感器输送用于对齿计数的信号，且因此使得有可能当位置传感器与计时器相关联时确定曲轴的旋转速度。信号由包括微处理器的处理单元处理，微处理器可以已经在其中存储发动机在被称为停转阶段的停止阶段中如何表现的模型。

当在由曲轴承载的目标的角度标记通过之后的时间超过能够被校准的阈值（通常大约250-300毫秒）之后，做出发动机停转的检测。然后估计曲轴因此旋转得太缓慢，且发动机已经停止。

需要可靠地检测发动机已经停止的事实，以便能够接合起动器。然而，由于发动机可能会反冲（rebond），从而引起发动机沿另一旋转方向回转，用于确定发动机已经停止的阈值因为其仅仅基于由曲轴承载的目标的角度标记的上一次通过而太长。

具体地，当发动机停转时，曲轴可能围绕其停止点来回旋转，由此因为角度标记来回经过传感器而使测量出错。减小该时间段而同时不做出停转的错误识别是非常重要的。

当机动车辆是混合动力车辆和/或是配备有停止/起动系统的车辆时，这是具有关键重要性的，停止/起动系统自动停止和重新起动车辆的内燃机。在混合动力车辆的情形中，内燃机停止，且然后通过不同于内燃机的通常是电动马达的辅助马达来提供车辆推进。然而，内燃机需要准备好重新起动，以便产生额外的功率或者从电动马达接手。

用于自动地停止和重新起动发动机的系统、也称为STT（停止和起动）系统的特征在于，发动机的停止恰好在车辆止动之前和在止动期间，例如，在交通灯处或在交通拥堵中。当驾驶员例如希望再次开走的时候，在制动器踏板“释放”时，发动机再次自动地且立刻地再次起动。该系统因此包括，当不需要发动机时使发动机停转，且一旦驾驶员希望重新起动发动机时，就重新起动发动机。

配备有这种系统的车辆因此经受其内燃机的频繁停止，在停止之后在或多或少的简短的等待之后重新起动。还可能发生的是，当发动机处于停转过程中时，驾驶员改变其主意且要求重新起动。这被称为改变主意，且例如对应于发动机在红灯处停止，之后在灯已经改变回到绿色时重新起动。

因此，在改变主意的情形中，尤其是在应用内燃机自动停止/起动系统的情形中，能够通过激活起动器来加速发动机的重新起动。当考虑所产生的污染和额外的燃料消耗时，这是不令人满意的。

文献US 2009/265085 A1涉及这样的装置：其使得有可能迅速确定内燃机已经停止并防止起动的错误确定。根据该文献，在配备有检测内燃机的曲轴的旋转方向的检测单元的用于确定停止的装置中，在其中来自检测单元信号输入经过预定时间的情形中，或者在其中来自检测单元的旋转方向信号不断地颠倒三次或更多的情形中，确定内燃机已经停止。

发明内容

本发明所基于的问题在于，改进速度和机动车辆内燃机已经停止的事实的确定，而同时在发动机反冲的情况下不做出停止的错误确定，该发动机反冲在实质上由曲轴围绕平衡位置来回旋转所导致。

为此目的，本发明涉及用于利用由发动机驱动的曲轴的旋转的停止来估计机动车辆的内燃机的物理停止的方法，在使曲轴的旋转暂时反向的停止阶段期间，发动机经受至少一个反冲，配备有齿的目标由曲轴承载，且在曲轴旋转时，检测齿经过传感器的相继通过，自从上一次检测到齿的通过，第一时间计数递增，第一计数与第一时间阈值相关联，其中当在两个相继的齿的通过之间的时间低于第一时间阈值时，第一时间计数被重置为零，其特征在于，执行第二时间计数，第二时间计数在低于预定发动机速度阈值时递增，且与第二时间阈值相关联，其中当在两个相继的齿的通过之间的时间低于第二时间阈值时并且一旦在两个相继的齿的通过之间的时间低于第二时间阈值，则第二时间计数暂停，一旦第一和第二时间计数已经分别达到第一和第二时间阈值，则估计发动机已经停止，如果在两个检测到的接连的通过之间流逝的时间低于第二时间阈值且曲轴的旋转方向沿车辆的向前前进的方向，在于预定数目的相继的齿上求平均的发动机速度高于预定发动机速度阈值的情况下检测到发动机正在起动，则第二时间计数被重置为零。

目的在于，对于机动车辆内燃机自动停止/起动系统改进驾驶性能，以用于更快速的重新起动，尤其是在改变主意的情形中。

在带有一个或者多个发动机反冲的停止的情形中，在检测发动机已经停转方面，或许有可能节约大约100毫秒或者甚至更多，而同时避免错误的估计。

在本发明的实施的背景中，被现有技术考虑的用于第一计数的第一阈值能够被降低。通过只要第二计数还没有达到其相关联的第二阈值，就不允许输送发动机已经停止的估计，该第二计数用于保护以防发生错误的估计。

这是因为第一计数可能会由于发动机反冲而出错。反冲对应于当发动机处于停转的过程中且不再具有足够的惯性以越过下一上止点时发动机的反向旋转。因此，在物理上停止之前，发动机围绕其平衡点以具有逐渐减小的振幅的来回移动进行振荡。

有利地，发动机速度阈值是100转每分钟。

有利地，第二时间阈值大于第一时间阈值。

有利地，第一时间阈值等于125毫秒，且第二时间阈值等于250毫秒。

有利地，第一和第二时间阈值能够被校准。

有利地，第二阈值取决于发动机的温度。发动机越热，则将存在的摩擦越小。因此，发动机将具有更大的倾向进行振荡和来回反冲。

本发明还涉及机动车辆，该机动车辆包括内燃机、由发动机驱动的曲轴，曲轴承载目标，目标与曲轴同轴且具有在其周边处的齿和角度标记，通过曲轴位置传感器来监测目标的旋转，曲轴位置传感器将其测量传输至处理单元，其特征在于，通过这种估计方法执行发动机的物理停止，处理单元包括分别执行第一和第二时间计数的第一和第二计数器。

有利地，目标是齿轮，且角度标记是被称为长齿的齿，其通过省除轮的至少一个齿而获得。

有利地，机动车辆配备有用于其内燃机的自动停止/起动系统，和/或是混合动力车辆。

附图说明

在阅读下文中的详细描述和在审视通过非限制性示例给出的附图之后，本发明的其他特征、目的和优点将变得显而易见，且在附图中：

–图1是在停止阶段中的内燃机的根据时间的发动机速度的曲线的示意图，因为发动机的反冲，曲线形成正弦曲线，在停止阶段的过程期间，该正弦曲线衰减，

–图2和图3示出来自目标的齿的通过的第一和第二时间计数，所述目标由与内燃机相关联的曲轴承载，通过具有相应的时间阈值，这些第一和第二时间计数形成根据本发明用于估计发动机的停止的方法的部分，还在这些附图中示出了根据现有技术的时间计数作为比较，

–图4示出根据本发明的用于估计物理停止的方法的一个实施例的逻辑图。

具体实施方式

本发明涉及用于估计机动车辆的内燃机的物理停止的方法，该停止由通过发动机驱动的曲轴的旋转的停止来表征。本发明还涉及包括用于实施该估计方法的内燃机的机动车辆。

内燃机在停止阶段期间经受使曲轴的旋转暂时反向的至少一个反冲。其在图1中示出，图1给出在发动机的停止阶段期间，根据时间t的发动机速度RM。所示出的是，曲轴的旋转围绕平衡停止点正弦振荡，随着正弦曲线衰减，逐渐实现该平衡停止点。

在物理停止的阶段期间的发动机速度可以在+100 rpm和-100 rpm（转每分钟）之间变化。+10 rpm限制指示物理上很快停止的发动机，且100 rpm的阈值S可以指示处于发动机速度RM值低于该阈值S（其表示为RM<S）的物理停止阶段的开始的内燃机。

如已知的，内燃机驱动承载目标的曲轴的旋转。由曲轴承载的目标配备有齿，且在曲轴旋转时，检测到齿经过传感器的相继通过。

如在图1至图3中、且更特别地在图2和图3中能够看到地，自从上一次检测到齿D的通过，第一时间计数compt1递增，由在图2和图3的顶部处的小竖直线以及在这些附图中使用的单个附图标记D表示每次检测到齿的通过，但是其适用于齿的每次通过。

第一计数compt1在根据本发明的方法中与被称为S1的第一时间阈值S1相关联，且在现有技术中与S2相关联。当在两个相继的齿的通过之间的时间低于第一时间阈值S1时，第一时间计数compt1被重置为零。这在第一计数compt1的曲线中由向下的竖直线示出。在图2和图3中，考虑到用于这些计数和齿的通过的分辨率是不同的，所以在第一计数compt1中的竖直线不像在这些附图的顶部中的齿D的通过那样多。

根据本发明，执行第二时间计数compt2。低于例如100转每分钟的预定发动机速度阈值S时，第二时间计数compt2递增，阈值S已经在图1中示出。第二时间计数compt2与第二时间阈值S2相关联，其中当在两个相继的齿的通过之间的时间低于第二时间阈值S2时、并且一旦在两个相继的齿的通过之间的时间低于第二时间阈值S2，第二时间计数compt2就暂停。

一旦第一和第二时间计数compt1、compt2已经分别达到第一和第二时间阈值S1、S2，就认为发动机已经停止，也称为停转。

当检测到新的齿的通过时，第二计数compt2不被重置为零，而是仅暂时暂停。例如当发动机速度下降回到低于例如100转每分钟的速度阈值时，该第二计数compt2继续。这可以对应于在比预定时间长度更长的时间窗口中看到齿。

超过速度阈值导致第一计数compt1被重置为零，或者导致第二时间计数compt2的计数的暂停。

图1例如示出，一旦发动机速度下降到低于-100转每分钟，则第一计数compt1被重置为零，且第二计数compt2被停止而不重置为零，然后，一旦发动机速度返回到在-100和+100转每分钟之间的发动机速度窗口，在每当发动机速度高于100转每分钟或者低于-100转每分钟而再次被中断之前，第一和第二计数compt1和compt2重新开始。

第一和第二时间计数compt1、compt2在不同时间处分别达到第一和第二时间阈值S1、S2。因此，限定发动机物理上停止所在的时刻的是最后一个达到其相关联的阈值的计数。

在图2和图3中，第二计数compt2与第二阈值S2的交点被称为ARcompt2，第一计数compt1与在本发明的背景中所考虑的第一阈值S1的交点被称为ARcompt 1，且第一计数compt1与先前被现有技术考虑且不同于在本发明的背景中所考虑的S1的第一阈值的交点被称为ARETECHcompt1。

在图2和图3中，用于第二计数compt2的第二阈值S2对应于先前被现有技术所考虑的用于第一计数的第一阈值S1，但是不一定要是这种情形。

在图2中，是第一时间计数compt1最后达到其相关联的第一阈值S1。因此，第一时间计数compt1达到第一阈值S1所在的该瞬间被认为是发动机停止所在的瞬间。因为与先前被现有技术所考虑的第一阈值S1（在图2中等于第二阈值S2且等于250毫秒）相比较，在本发明的背景中所考虑的第一阈值S1（在该情形中是125毫秒）已经减小，所以在该情形中通过本发明所获得的相对于现有技术的增益G1是125毫秒。

在图3中，是第二时间计数compt2最后达到其相关联的第二阈值S2。因此，第二时间计数compt2达到第二阈值S2所在的该瞬间被认为是发动机停止所在的瞬间。因为在此处的背景中考虑的第二阈值S2（在该情形中是250毫秒）在先前被现有技术所考虑的用于第一计数compt1的第一阈值S1（也等于250毫秒）之前被第二计数compt2达到，所以在该情形中通过本发明获得的增益G2是大致110毫秒。

目标和角度标记可以是任何，但是优选地，目标是齿轮或带齿的盘。在实施例的另一替代形式中，目标可以由具有交替的南极和北极的磁性材料制成。对于任何选择的目标，存在对应的合适的曲轴位置传感器。在目标上的齿的数目可以变化。例如，该数目可以等于六十，但是这不是限制性的。

曲轴位置传感器可以是产生磁场的种类，或者是检测磁场的器件，诸如例如，霍尔效应单元、磁阻（MR）单元、巨磁阻（GMR）单元等。位置传感器包括用于处理由磁场检测器件接收的信号的电子电路，且将数字信号输送至处理单元的微处理器。

当该位置传感器是单方向传感器时，该传感器展现出不能检测曲轴的旋转方向的缺点。现在，在停转期间，发动机可能会改变旋转方向若干次，曲轴经受反冲，且因此由单方向传感器执行的计数是完全错误的。这导致精确地确定发动机的停转中的困难，然而，根据本发明用于估计发动机的停止的方法的实施部分地避免所述困难。

在本发明的背景中，还可以使用不同于单方向传感器的传感器，例如，双方向传感器，但是这产生了额外的成本。

处理单元因此对应于位置传感器，且还能够与其他传感器连接，诸如，发动机温度传感器或外部温度传感器。处理单元还包括使第一时间计数compt1递增的第一齿计数器，第一时间计数compt1自上一次检测到齿D的通过递增。以常规的方式，第一计数compt1与用于在两次检测到齿的通过之间的时间的第一阈值S1相关联，第一时间阈值S1是预定的，有利地是能够被校准且被存储在处理单元内的存储器中的阈值。

在本发明的背景中使用的处理单元因此包括第一和第二计数器，其分别执行第一和第二时间计数compt1、compt2。处理单元包括用于第一和第二时间阈值S1和S2的存储器存储的器件，和用于当第一和第二计数器达到其相应的所存储的时间阈值S1、S2时估计发动机的物理停止的器件。

能够针对其来实施估计方法的机动车辆优选地配备有用于其内燃机的自动停止/起动系统和/或是混合动力车辆。

一种特殊情形是在其中发动机停止的阶段中车辆的内燃机的重新起动，例如在配备有用于发动机的自动停止/起动的系统的车辆的如下情形中：当条件已经改变且对于车辆停止的要求不再有效、车辆需要尽可能迅速地重新起动时，例如，在故意停止于已经变回绿色的红色交通灯处时。有必要区分反冲和重新起动的开始。

如果在两次接连地检测到的通过之间流逝的时间低于第二时间阈值S2且曲轴的旋转方向沿着车辆的向前行进的方向的情况下发动机被检测为起动，则第二时间计数compt2可以被重置至零。

在该情形中，在预定数目的相继的齿上求平均的发动机速度高于发动机速度阈值S，且这是将其与许多反冲区分开的点。齿的通过可以例如用作识别重新起动的标准，尤其是快速看到目标的齿的多次通过，例如，在目标包括六十个齿的情形中，在预定时间窗口内足够快速地看到八个齿，该时间窗口可能代表10毫秒。在时间窗口中的齿的数目可表征发动机速度高于100转每分钟。

如先前所提及地，发动机速度阈值S可以是100转每分钟。停止阶段的开始可以因此以发动机速度低于100转每分钟的发动机速度开始。可以设想，在停止发动机的阶段的开始处，发动机速度从+100至-100转每分钟波动，这主要由反冲造成。

用于在两次通过之间的时间的第一时间阈值S1可以等于125毫秒，且第二时间阈值S2可以等于250毫秒。带有等于250毫秒的持续时间且与100转每分钟的速度相关联的第二阈值S2对于在停转过程中的内燃机是很有代表性的。在本发明的背景中考虑的第一阈值S1可以是被现有技术所考虑的第一阈值S1的一半，但是这是非限制性的。

第一和第二时间阈值S1、S2可能够或可不能够被校准。例如，第一阈值S1可以从100至150毫秒变化，且第二阈值S2可以从200至300毫秒变化。例如可以根据车辆的内燃机，关于被温度传感器通信至处理单元的发动机润滑油温度来校准第一和第二阈值S1、S2，发动机润滑油温度提供发动机温度的估计。油越热，则其粘性越小，且发动机暴露于反冲的可能性越大。对于第二阈值S2特别地是这种情况。

图4示出用于用于估计机动车辆的内燃机的物理停止的方法的一个实施例的逻辑图。在该附图中给出的参数是非限制性的。

内燃机能够采取三种不同的状态：停止状态A；中间状态I，对于该中间状态，发动机处于停止的过程中，或者相反，处于重新起动的过程中；以及运行状态R，发动机例如以怠速以高于例如100转每分钟的预定阈值的旋转速度运行。在状态A、I和R之间的箭头示出状态的转换，在箭头上方，示出用于那些转换的条件。

在停止状态A中，两个计数器compt1和compt2被重置为零。在中间状态I中，对于每个齿D，第一计数compt1被重置为零，然而，第二计数compt2保持稳定，并且然后如果在时间阈值（其持续时间可以是10毫秒）内看到齿D，则第二计数compt2再次递增。

一旦第一和第二时间计数compt1、compt2已经分别达到第一和第二前述时间阈值（其在图4中分别被校准在125毫秒处和250毫秒处），即，当compt1>125 ms且compt2>250 ms时，则发生从中间状态I至停止状态A的转换，这是根据本发明的方法的核心。

相反地，一旦再次看到齿“看到1D”，则发生从停止状态A至中间状态I的转换。这是因为当发动机停止时，应当不再有任何齿被传感器检测到。如果看到了齿，这意味着发动机状态不再是停止状态A，且发动机朝向中间状态I移动。

对于正在运行R的发动机，两个计数compt1和compt2被重置为零，即，compt1=0且compt2=0，对于所看到的每个齿D，第一计数compt1被重置为零。

一旦在预定持续时间中通过传感器看到预定数目的齿（在图4中，在10毫秒内八个齿，在图4中将其称为“看到8D <10ms”），则发生从中间状态I至运行状态R的转换。

相反，一旦再次看到一个齿往回走（这被称为“看到D A”），则发生从运行状态R至中间状态I的转换。这指示反冲。作为替代条件，可以考虑的是，如果第一计数compt1高于预定阈值，则发动机被认为采取在运行状态R和停止状态A之间的中间状态，具有相对低的发动机速度。在图4中，该预定阈值是45毫秒，且被称为compt1>45ms。

本发明发现了在经受其内燃机的频繁的停止或停转的机动车辆中的非常有利的应用。在配备有自动地停止和重新起动其内燃机的停止/起动系统的混合动力车辆和/或车辆的情况下，特别地情形如此。其还可以被扩展以覆盖其他类型的车辆，例如，带有自动滑行的机动车辆。

Claims (9)

1.一种用于利用由发动机驱动的曲轴的旋转的停止来估计机动车辆的内燃机的物理停止的方法，在使所述曲轴的旋转暂时反向的停止阶段期间，所述发动机经受至少一个反冲，配备有齿的目标由所述曲轴承载，且在所述曲轴旋转时，检测所述齿经过传感器的相继通过，自从上一次检测到齿（D）的通过，第一时间计数（compt1）递增，所述第一计数（compt1）与第一时间阈值（S1）相关联，其中当在两个相继的齿的通过之间的时间低于所述第一时间阈值（S1）时，所述第一时间计数（compt1）被重置为零，其特征在于，执行第二时间计数（compt2），所述第二时间计数（compt2）在低于预定发动机速度阈值（S）时递增，且与第二时间阈值（S2）相关联，其中，当在两个相继的齿的通过之间的时间低于所述第二时间阈值（S2）时并且一旦在两个相继的齿的通过之间的时间低于所述第二时间阈值（S2），则所述第二时间计数（compt2）暂停，一旦所述第一和第二时间计数（compt1、compt2）已经分别达到所述第一和第二时间阈值（S1、S2），则估计所述发动机已经停止，如果在两个所检测到的接连的通过之间流逝的时间低于所述第二时间阈值（S2）且所述曲轴的旋转方向沿所述车辆的向前前进的方向、在于预定数目的相继的齿上求平均的发动机速度高于预定发动机速度阈值（S）的情况下检测到发动机正在起动，则所述第二时间计数（compt2）被重置为零。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定发动机速度阈值（S）是100转每分钟。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，所述第二时间阈值（S2）高于所述第一时间阈值（S1）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一时间阈值（S1）等于125毫秒，且所述第二时间阈值（S2）等于250毫秒。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一和第二时间阈值（S1、S2）能够被校准。

6.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述第二阈值（S2）取决于所述发动机的温度。

7.一种机动车辆，所述机动车辆包括内燃机、由发动机驱动的曲轴，所述曲轴承载目标，所述目标与所述曲轴同轴，且具有在其周边处的齿和角度标记，通过曲轴位置传感器监测所述目标的旋转，所述曲轴位置传感器将其测量传输至处理单元，其特征在于，通过根据前述权利要求中的任一项所述的估计方法来估计所述发动机的物理停止，所述处理单元包括分别执行所述第一和第二时间计数（compt1、compt2）的第一和第二计数器。

8.根据前述权利要求所述的机动车辆，其中，所述目标是齿轮，且所述角度标记是被称为长齿的齿，所述长齿通过省除轮的至少一个齿而获得。

9.机动车辆，所述机动车辆是根据两项前述权利要求中的任一项所述的，且所述机动车辆配备有用于其内燃机的自动停止/起动系统，和/或所述机动车辆是混合动力车辆。