CN113623109A - 用于检测发动机起动系统反馈的潜在劣化的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“用于检测发动机起动系统反馈的潜在劣化的方法和系统”。描述了一种用于操作车辆的方法和系统，其包括发动机起动系统的工作状态的反馈。在一个示例中，所述方法响应于来自发动机起动系统的不满足预期的反馈而禁止自动发动机下拉。所述系统和方法可以为所述发动机起动系统提供诊断。

Description

用于检测发动机起动系统反馈的潜在劣化的方法和系统

技术领域

本说明书涉及用于确定发动机起动系统反馈的潜在劣化的方法和系统。所述方法和系统可以适用于包括具有一个或多个反馈指示器的起动装置的车辆。

背景技术

车辆的发动机可以包括起动机，以在起动发动机之前旋转发动机。起动机可以包括小齿轮，以选择性地接合发动机的飞轮，使得发动机可以旋转。另外或替代地，车辆可以包括集成式起动机/发电机(ISG)和/或带集成式起动机/发电机(BISG)，以在起动发动机之前转动起动和旋转发动机。可能期望提供车载诊断以指示存在或不存在发动机起动系统劣化(例如，经由发动机起动系统提供的低于所需的发动机转动起动速度、较高或较低的电流消耗等)，使得车辆操作员或自主驾驶员可以为车辆寻求维修。然而，可能期望提供比仅指示是否成功地转动起动了发动机的诊断更复杂的诊断。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题，并且已经开发了用于诊断发动机起动系统的操作的方法，所述方法包括：响应于发动机起动请求和发动机转速大于第一阈值转速，经由控制器对发动机起动系统反馈信号进行采样并将所采样的发动机起动系统反馈信号存储到存储器；响应于所述发动机转速大于第二阈值转速，经由所述控制器停止对所述发动机起动系统反馈信号进行采样；以及响应于所述所采样的发动机起动系统反馈信号不符合预期的发动机起动系统反馈信号，指示发动机起动系统劣化。

通过在发动机起动期间存储发动机起动系统反馈信号，可以提供对发动机起动系统的超出仅指示发动机是否起动的诊断。例如，对发动机转动起动期间发动机起动系统反馈的评估可以提供对各个发动机起动系统部件的操作和性能的洞察，使得可以更有效地确定劣化的系统部件。另外，可以对发动机起动系统的运行持续较短时间且在运行之后可能不进行评估的部分进行诊断以改善对潜在问题的检测。

本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以改善对潜在发动机起动系统问题的检测。此外，所述方法可以提供改进的方式来操作包括两个或更多个发动机起动系统的发动机系统。另外，所述方法可以改善自动发动机起停系统的操作。

当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易清楚明白本说明书的以上优点以及其他优点和特征。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了内燃发动机的示意图；

图2示出了包括图1所示的内燃发动机的示例性车辆传动系或动力传动系统的示意图；

图3示出了发动机起动继电器电路的示例性示意图；

图4示出了根据图5的方法的示例性发动机停止和起动序列；以及

图5示出了用于操作车辆并诊断发动机起动系统的示例性方法。

具体实施方式

本说明书涉及基于从一个或多个发动机起动系统产生的反馈来控制对发动机下拉的禁止。对发动机下拉的禁止可以应用于图1所示类型的发动机。发动机可以被包括在如图2所示的传动系中。传动系可以包括多于一个的发动机起动装置。在一个示例中，传统的起动机和带集成式起动机/发电机(BISG)被包括在用于起动发动机的传动系中。图3示出了一种发动机起动系统的详细部件。图4中示出了根据图5的方法的示例性发动机起动序列。图5中示出了用于操作车辆和诊断发动机起动系统的方法。

参考图1，内燃发动机10(包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸)由电子发动机控制器12控制。发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于20伏操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以通过皮带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。

燃烧室30被示出为经由相应的进气提升阀52和排气提升阀54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53来操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52的升程量和/或相位或位置可以经由气门调整装置59相对于曲轴40的位置进行调整。排气门54的升程量和/或相位或位置可以经由气门调整装置58相对于曲轴40的位置进行调整。气门调整装置58和59可以是机电装置、液压装置或机械装置。

燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。

此外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。由于节气门62的入口在增压室45内，因此增压室45中的压力可以称为节气门入口压力。节气门出口是在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以选择性地调整到介于完全打开与完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。

无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化器。

控制器12在图1中被示出为常规微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104(例如，模数转换器、数字输入、数字输出、脉冲宽度输出、射频输入、射频输出等)、只读存储器106(例如非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示出为除了先前讨论的那些信号之外还接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自联接到气缸盖35的温度传感器112的气缸盖温度；联接到推进踏板130的位置传感器134，用于感测由人类的脚132施加的力；联接到制动踏板150的位置传感器154，用于感测由脚132施加的力；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器，用于感测曲轴40的位置；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每旋转一圈时产生预定数目的等距脉冲，根据所述预定数目的等距脉冲可以确定发动机转速(RPM)。

在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以便增加燃烧室30内的体积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。

在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程的结束并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应当注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。

图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括图1所示的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254、BISG控制器258、能量存储装置控制器253和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一个都可以向其他控制器提供信息，诸如功率输出限制(例如，经控制不应被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入限制(例如，经控制不应被超过的装置或部件的功率输入)、被控制的装置的功率输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可以将命令提供给发动机控制器12、电机控制器252、BISG控制器258、变速器控制器254和制动器控制器250以实现驾驶员输入请求和基于车辆工况的其他请求。

例如，响应于驾驶员释放推进踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆速度变化率。所请求的所需车轮功率可以通过车辆系统控制器255向电机控制器252请求第一制动功率和向发动机控制器12请求第二制动功率来提供，所述第一功率和第二功率提供车轮216处的所需传动系制动功率。车辆系统控制器255还可以经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可以称为负功率，因为它们减慢传动系和车轮旋转。正功率可以维持或增加传动系和车轮旋转的速度。

响应于发动机起动请求，BISG控制器258可以对BISG 219发出旋转命令以旋转并起动发动机10。同样地，在分离离合器236闭合的同时，电机控制器252可以使ISG 240旋转以旋转并起动发动机10。另外，BISG控制器258和电机控制器252可以向CAN 299输出BISG219和ISG 240的扭矩和速度，以在发动机起动期间被其他前述控制器中的一个或多个接收，以提供关于这些发动机起动系统的工作状态的反馈。

车辆控制器255和/或发动机控制器12还可以从人/机接口256接收输入以及从传感器257(例如，摄像头、激光雷达、雷达等)接收交通状况(例如，交通信号状态、到物体的距离等)。在一个示例中，人/机接口256可以是触摸输入显示面板。替代地，人/机接口256可以是按键开关或其他已知类型的人/机接口。人/机接口256可以接收来自用户的请求。例如，用户可以经由人/机接口256请求发动机停止或起动。另外，人/机接口256可以显示可以从控制器255接收的状态消息和发动机数据。

在其他示例中，对控制动力传动系统装置的划分可以与图2所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可以取代车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。

在该示例中，动力传动系统200可以由发动机10和电机240(例如ISG)提供动力。在其他示例中，可以省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统经由带集成式起动机/发电机BISG219或者经由也称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(ISG)240来起动。可以经由BISG绕组温度传感器203确定BISG绕组的温度。传动系ISG240(例如，高压(以大于30伏的电压操作的)电机)也可以称为电机、马达和/或发电机。此外，发动机10的功率可以经由诸如燃料喷射器、节气门等扭矩致动器204来调整。

BISG 219经由带231机械地联接到发动机10，并且BISG 219可以被称为电机、马达或发电机。BISG 219可以联接到曲轴40或凸轮轴(例如，图1的51或53)。当经由逆变器217通过高压总线274供应电力时，BISG 219可以充当马达。逆变器217将来自高压总线274的直流电(DC)功率转换为交流电(AC)，反之亦然，使得可以在BISG219与电能存储装置275之间交换功率。因此，BISG 219可以充当发电机，从而向高压电能存储装置(例如电池)275和/或低压总线273供应电力。双向DC/DC转换器281可以将电能从高压总线274传递到低压总线273，反之亦然。低压电池280直接电联接到低压总线273。低压总线273可以由一个或多个电导体组成。电能存储装置275电联接到高压总线274。低压电池280可以选择性地向起动机马达96供应电能。

发动机输出功率可以通过双质量飞轮215传输到动力传动系统分离离合器的第一侧或上游侧235。分离离合器236可以以液压方式致动，并且传动系分离离合器236内的液压压力(传动系分离离合器压力)可以经由电动阀233来调整。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到ISG输入轴237。

ISG 240可以操作以向动力传动系统200提供功率，或者在再生模式中将动力传动系统功率转换成电能以便存储在电能存储装置275中。ISG 240经由逆变器279与能量存储装置275电通信。逆变器279可以将来自电能存储装置275的直流(DC)电力转换成交流(AC)电力以操作ISG 240。替代地，逆变器279可以将来自ISG 240的AC电力转换成DC电力以存储在电能存储装置275中。逆变器279可以经由电机控制器252来控制。ISG 240具有比图1所示的起动机马达96或BISG 219更高的输出功率容量。此外，ISG 240直接驱动动力传动系统200或由动力传动系统200直接驱动。不存在将ISG 240联接到动力传动系统200的带、齿轮或链条。相反，ISG 240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置275(例如，高压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。ISG 240的下游侧经由轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。ISG 240的上游侧机械地联接到分离离合器236。ISG 240可以经由如电机控制器252所指示充当马达或发电机来向动力传动系统200提供正动力或负动力。

变矩器206包括涡轮286以将动力输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC 212被锁定时，动力从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC 212由控制器254电操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器206可以被称为变速器的部件。

当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286与变矩器泵轮285之间的流体传递而将发动机动力传输到自动变速器208，进而实现扭矩倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出功率直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，由此使得能够调整直接输送到变速器的功率量。变速器控制器254可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的功率量。

变矩器206还包括泵283，所述泵对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，所述泵轮以与ISG 240相同的转速旋转。

自动变速器208包括挡位离合器211和前进离合器210以用于选择性地接合和脱离接合前进挡213(例如，挡位1-10)和倒挡214。自动变速器208是固定传动比变速器。替代地，变速器208可以是能够模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。通过经由换挡控制电磁阀209调整被供应到离合器的流体，可以使挡位离合器211接合或脱离接合。来自自动变速器208的功率输出也可以经由输出轴260传递到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以在将输出驱动功率传递到车轮216之前，响应于车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动功率。变速器控制器254选择性地激活或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱开TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。

此外，可以通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以响应于人类驾驶员将他们的脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。此外，制动器控制器250可以响应于由车辆系统控制器255发出的信息和/或请求而施加制动器218。通过相同的方式，通过响应于人类驾驶员从制动踏板释放他们的脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而使车轮制动器218脱离接合，可以减小对车轮216的摩擦力。

响应于增加车辆225的速度的请求，车辆系统控制器可以从推进踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。车辆系统控制器255然后将所请求的驾驶员需求功率的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给ISG或BISG。车辆系统控制器255向发动机控制器12请求发动机功率并向电机控制器252请求ISG功率。如果ISG功率加上发动机功率小于变速器输入功率限制(例如，不得被超过的阈值)，则将功率输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的功率的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴功率和车速的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置275充电时，可以在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负ISG功率)。车辆系统控制器255可以请求增加发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。

因此，对各种动力传动系统部件的功率控制可以由车辆系统控制器255来监测，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和制动器218的局部功率控制。

作为一个示例，可以通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合来控制发动机功率输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机功率输出。可以通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可以经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且在使发动机旋转时)来产生制动功率。可以经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可以逐缸地执行发动机控制以控制发动机功率输出。

电机控制器252可以通过调整流入和流出ISG 240的磁场绕组和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的功率输出和电能产生，如本领域中已知的。

变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可以经由对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数而将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代性地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可以对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴速度。变速器控制器254还可以对变速器输出轴速度求导以确定变速器输出轴速度变化。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收另外的变速器信息，所述传感器可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器和BISG温度、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可以从换挡选择器290(例如，人/机接口装置)接收所请求的挡位输入。换挡选择器290可以包括用于挡位1-X(其中X是高挡位数)、D(行驶挡)、空挡(N)和P(驻车挡)的位置。可以经由螺线管致动器291阻止换挡选择器290的换挡杆293移动，所述螺线管致动器选择性地阻止换挡杆293从驻车挡或空挡移动到倒挡或前进挡位置(例如，行驶挡)。

制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动以提高车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮功率限制(例如，不得超过的阈值负车轮功率)，使得负ISG功率不会导致超过车轮功率限制。例如，如果控制器250发出50N-m的负车轮扭矩极限，则调整ISG功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负扭矩，这包括补偿变速器挡位。

现在参考图3，示出了包括图1的起动机96的第一发动机起动系统300的详细示意图。控制器12被配置为激活和停用发动机起动机96。特别地，控制器12包括CPU 102，其可以操作(例如，打开和闭合)驱动器302和304(例如，场效应晶体管、双极型晶体管等)。反过来，驱动器302和304可以闭合以允许电流流过起动继电器310的线圈308。驱动器302是高侧驱动器，其可以选择性地闭合以向线圈308供应电力。驱动器302在输出350处提供反馈，所述反馈指示驱动器302的工作状态。来自输出350的反馈输入到CPU 102。类似地，驱动器304是低侧驱动器，其可以选择性地闭合以将线圈308耦合到接地或较低电势。驱动器304在输出352处提供反馈，所述反馈指示驱动器304的工作状态。在输出352处的反馈输入到CPU 102。当驱动器302和304闭合时，线圈308可以被通电，从而使开关306闭合。闭合开关306允许电力从低压电池280流到起动机96。当电力被供应到起动机96时，起动机96可以使发动机10旋转。

当闭合时，驱动器302和304可以提供第一预定电压(例如5伏)输出。当打开时，驱动器302和304可以提供第二预定电压(例如小于0.7伏)。当驱动器302和304没有接收到闭合命令时或者当它们被命令闭合但没有闭合时，它们可以提供第二预定电压。因此，驱动器302和304经由输出350和352提供对它们各自的工作状态的反馈。

因此，图1至图3的系统提供一种车辆系统，所述车辆系统包括：内燃发动机；用于内燃发动机的起动系统，其包括电机和指示起动系统的工作状态的至少一个反馈信号；以及控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使控制器响应于至少一个反馈信号而禁止内燃发动机的自动停止。所述车辆系统包括：其中至少一个反馈信号指示驱动器电路的状态。所述车辆系统包括：其中驱动器电路包括场效应晶体管或双极型晶体管。所述车辆系统包括：其中至少一个反馈信号指示起动系统的扭矩输出。所述车辆系统还包括用于内燃发动机的第二起动系统，所述第二起动系统包括第二电机和指示所述第二起动系统的工作状态的至少一个反馈信号。所述车辆系统还包括附加指令以响应于指示起动系统的工作状态的至少一个反馈信号而禁止起动系统的操作。所述车辆系统还包括附加指令以响应于指示第二起动系统的工作状态的至少一个反馈信号而禁止第二起动系统的操作。所述车辆系统还包括附加指令以响应于指示第二起动系统的工作状态的至少一个反馈信号而禁止内燃发动机的自动停止。

现在参考图4，示出了示例性车辆操作序列。图4的序列可以经由图1至图3的系统与图5的方法配合来生成。时间t0至t6处的竖直线表示所述序列期间的感兴趣时间。图4中的曲线图是时间对准的并且同时发生。沿着水平轴线中的每一者的SS标记表示持续时间可以短或长的时间间隔。

从图4的顶部开始的第一曲线图是起动机反馈信号(例如，驱动器302和304的反馈输出350或352)相对于时间的曲线图。竖直轴线表示起动机反馈信号水平，并且当起动机实际上开启时(例如，旋转发动机)，起动机反馈信号在竖直轴线箭头附近为高水平。当起动机实际上关闭时(例如，不旋转发动机)，起动机反馈信号水平在水平轴线附近为较低水平。水平轴线表示时间并且时间量从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。实线迹线402表示实际的起动机反馈信号，并且虚线迹线403表示预期的起动机反馈信号。当仅实际的起动机反馈信号可见时，预期的起动机反馈信号等于实际的起动机反馈信号。

从图4的顶部开始的第二曲线图是BISG扭矩输出(例如，来自BISG 219的扭矩输出)相对于时间的曲线图。竖直轴线表示BISG输出扭矩，并且BISG输出扭矩量沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间并且时间量从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。实线迹线404表示实际的BISG输出扭矩，并且虚线迹线405表示预期的BISG输出扭矩信号。当仅实际的BISG扭矩信号可见时，预期的BISG扭矩信号等于实际的BISG扭矩信号。

从图4的顶部开始的第三曲线图是BISG速度输出(例如，BISG219的速度)相对于时间的曲线图。竖直轴线表示BISG输出速度，并且BISG输出速度量沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间并且时间量从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。迹线406表示实际的BISG输出速度。线450表示第二阈值速度，在所述第二阈值速度以上，不将发动机起动数据存储到控制器存储器。

从图4顶部起的第四曲线图是预期的发动机起动请求相对于时间的曲线图。竖直轴线表示预期的发动机起动请求的水平，并且当迹线408在竖直轴线箭头附近处于较高水平时发动机起动请求被断言。当迹线408在水平轴线附近处于较低水平时，预期的发动机起动请求不被断言。迹线408表示预期的发动机起动信号水平。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。

从图4的顶部开始的第五曲线图是将发动机起动系统数据存储到控制器存储器(例如RAM 108)的请求相对于时间的曲线图。竖直轴线表示将发动机起动系统数据存储到存储器的请求的水平，并且当迹线410在竖直轴线箭头附近处于较高水平时将发动机起动系统数据存储到控制器存储器的请求被断言。当迹线410在水平轴线附近处于较低水平时，将发动机起动系统数据存储到控制器存储器的请求不被断言。迹线410表示将发动机起动系统数据存储到控制器存储器的请求。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。

从图4顶部开始的第六曲线图是发动机起动装置劣化状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示发动机起动装置劣化状态，并且当迹线412在竖直轴线箭头附近处于较高水平时，发动机起动装置劣化状态被断言。当迹线412在水平轴线附近处于较低水平时，发动机起动装置劣化状态不被断言。迹线412表示发动机起动装置劣化状态。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。

在时间t0处，发动机正在运行并且车辆正在移动(未示出)。起动机反馈信号与预期的起动机反馈信号一样处于较低的水平。BISG扭矩为零，并且预期的BISG扭矩为零。BISG速度处于中等水平，并且预期的发动机起动请求不被断言。将发动机起动数据存储到存储器不被断言，并且发动机起动装置劣化状态不被断言。

在时间t1处，命令发动机停止，因此BISG速度开始降低到零。BISG扭矩为零，并且起动机反馈信号保持处于较低水平。预期的发动机起动请求不被断言，并且将发动机数据存储到存储器不被断言。起动装置劣化状态不被断言。

在时间t2处，响应于发动机转速大于第一阈值转速，预期的发动机起动请求被断言，并且之后不久，将发动机起动数据存储到存储器的状态被断言。响应于预期的发动机起动请求被断言，命令发动机起动机(未示出)旋转发动机。然而，在该示例中，起动机反馈信号402保持为低，并且预期的起动机反馈信号403为高。如果驱动器电路反馈输出在驱动器电路向起动继电器(未示出)供应电力时没有响应，则起动机反馈信号402可能保持为低。此外，如果驱动器电路未按照命令向起动继电器供应电力，则起动机反馈信号可能保持为低。在该示例中，驱动器电路反馈输出确实响应驱动器向起动继电器供应电力。然而，起动机接合发动机，并且如由增加的BISG速度所指示的那样，发动机起动。BISG扭矩为零，因为不使用BISG来起动发动机。发动机起动装置劣化不被断言。

在时间t3处，发动机转速超过第二阈值转速450。因此，停止将发动机起动数据存储到控制器存储器。另外，在时间t3之后不久，识别出发动机起动机反馈信号不等于或接近预期的发动机起动机反馈信号。因此，发动机起动装置劣化状态被断言。BISG扭矩保持为零，BISG速度跟随发动机转速。在发动机转速超过第二阈值转速450之后，撤回预期的发动机起动请求。当发动机起动装置劣化状态被断言时，自动发动机停止或自动发动机下拉可不被允许。

在时间t3与时间t4之间发生发动机操作序列的中断。在时间t4之前不久，发动机正在运行(未示出)，并且BISG处于中等速度。

在时间t4处，命令发动机停止(例如，停止发动机旋转和停止发动机内的燃烧)。发动机起动机反馈信号不被断言，并且BISG扭矩为零。预期的发动机起动请求不被断言，并且不请求将发动机起动数据存储到控制器存储器。另外地，发动机起动装置劣化状态不被断言。因此，已经解决了经由发动机起动装置劣化状态指示器指示的发动机起动机劣化。

在时间t5处，响应于发动机转速大于第一阈值转速，预期的发动机起动请求被断言，并且之后不久，将发动机起动数据存储到存储器的状态被断言。响应于预期的发动机起动请求被断言，不命令发动机起动机(未示出)旋转发动机。相反，命令BISG起动发动机。因此，实际的BISG扭矩(404)增加，但是预期的BISG扭矩(405)远低于实际的BISG扭矩。由于BISG内的机械干扰或其他情况，较高的BISG扭矩可能是指示性的或者BISG消耗的电力多于预期的电力。由于在该示例中未接合起动机，因此起动机反馈信号保持为低。在时间t5之后不久，BISG速度开始增加，并且发动机起动数据开始存储到控制器存储器。发动机起动装置劣化不被断言。

在时间t6处，发动机转速超过第二阈值转速450。因此，停止将发动机起动数据存储到控制器存储器。另外，在时间t6之后不久，识别出实际的BISG扭矩远大于预期的BISG扭矩。因此，发动机起动装置劣化状态被断言。起动机反馈信号保持为低，并且BISG速度跟随发动机转速。在发动机转速超过第二阈值转速450之后，撤回预期的发动机起动请求。当发动机起动装置劣化状态被断言时，自动发动机停止或自动发动机下拉可不被允许。

以这种方式，可以基于发动机起动系统的反馈信号不符合预期的发动机起动系统反馈信号来执行对自动发动机下拉的禁止。此外，发动机起动系统反馈信号可以经由常规发动机起动机、BISG或ISG产生。

现在参考图5，示出了用于操作包括发动机起动系统反馈的车辆的示例性方法。图5的方法可以并入图1至图3的系统中并且可以与所述系统配合。此外，图5的方法的至少部分可以被并入作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令，而所述方法的其他部分可以经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的工作状态来执行。

在502处，方法500确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于车辆速度、推进踏板位置、制动踏板位置、电池荷电状态和驾驶员需求扭矩。方法500前进到504。

在504处，方法500判断是否请求预期的发动机起动。预期的发动机起动可以包括驾驶员需求发起的发动机起动，包括但不限于按键开关和按钮发起的发动机起动请求。预期的发动机起动还可以包括在发动机已经停止旋转持续预定时间量之后执行的自动发动机起动(例如，响应于车辆工况经由控制器发起的发动机起动，而没有到诸如按键开关或按钮之类的专用发动机停止/起动输入装置的人类输入)。改变主意(例如，发动机开始关闭但未在发动机重新起动之前停止旋转的情况)的发动机起动以及在发动机已经停止持续预定时间量之前发生的自动发动机起动可不被认为是预期的发动机起动。如果方法500判断出请求预期的发动机起动，则答案为是并且方法500前进到506。否则，答案为否并且方法500前进到530。

在530处，方法500以发动机当前状态并根据发动机和车辆工况来继续操作发动机。例如，如果请求发动机起动并且发动机起动不是预期的发动机起动，则可以起动发动机而不将发动机起动数据存储到控制器存储器。如果发动机正在运行或停止，则发动机可以留在相同状态中。方法500前进到退出。

在506处，方法500响应于预期的发动机起动请求而选择发动机起动系统以起动发动机。方法500可以选择包括起动机(例如96)、BISG或ISG中的一者的发动机起动系统以起动发动机。所述选择可以基于当前的车辆工况，包括环境温度、车辆速度、预期的发动机NVH(例如，噪声、振动和粗糙性)以及发动机起动系统的可用性。因此，如果发动机起动系统由于缺乏发动机起动系统反馈或起动系统劣化而被禁止而导致不可用，则可以选择不同的发动机起动系统。方法500选择可用的发动机起动系统中的一者以起动发动机，并经由选定的发动机起动系统开始使发动机旋转。如果发动机起动系统中的一者劣化，则方法500在未劣化的发动机起动系统可用的情况下选择未劣化的发动机起动系统以起动发动机。如果所有发动机起动系统都劣化，则方法500可以选择表现出反馈参数或值劣化但仍可起动发动机的发动机起动系统。方法500前进到508。

在508处，方法500开始将来自发动机起动系统的发动机起动数据存储到控制器存储器。特别地，方法500可以响应于发动机转速大于第一阈值转速(例如50RPM)而开始存储包括来自发动机起动系统的反馈的发动机起动数据。所述反馈可以包括但不限于如图3中所描述的驱动器电路的工作状态、起动继电器工作状态、BISG/ISG扭矩输出和BISG/ISG速度。方法500经由模数转换器对表示(例如转换为存储在控制器存储器中的数字值)这些状态/参数的信号进行采样和/或存储可以经由CAN总线传输的变量的值，并且将所确定的值存储到控制器存储器。每次发动机起动时，控制器存储器中的值可以由从最近的发动机起动确定的新值覆写。方法500前进到510。

在510处，方法500判断发动机是否已经转动起动(例如，经由电机旋转)持续长于阈值时间量(例如5秒)。如果是，则答案为是并且方法500前进到540。否则，答案为否并且方法500前进到512。

在540处，方法500停止将发动机起动数据存储到控制器存储器，并指示发动机尚未起动。所述指示可以经由人机接口提供或提供给远程服务器。在人类或自主驾驶员许可的情况下，可以产生附加的发动机起动尝试。在一些示例中，方法500还可以评估发动机起动数据，如在步骤514处进一步描述。方法500前进到退出。

在512处，方法500判断当前发动机转速是否大于第二阈值转速(例如450RPM)。如果是，则答案为是并且方法500前进到514。否则，答案为否并且方法500返回到510。

在514处，方法500停止将发动机起动数据存储到控制器存储器，并评估发动机起动数据。在一个示例中，方法500确定实际的发动机起动变量是否在预期的发动机起动变量的预定范围内(例如，在预期的发动机起动变量值的±10％内)。例如，如果发动机起动系统电路输出5伏特的驾驶员反馈并且预期的驾驶员反馈为4.9伏特，则实际的驾驶员反馈在4.9伏特的阈值内(例如，4.9*0.1＝0.49(预期值的10％)；4.9+0.49＝5.39(预期值的上限)；5(实际值)<5.39(阈值))。因此，驾驶员反馈在阈值范围内。在另一个示例中，如果发动机起动系统电路输出0.8伏特的驾驶员反馈并且预期的驾驶员反馈为4.9伏，则实际的驾驶员反馈不在4.9伏特的阈值内(例如，4.9*0.1＝0.49(预期值的10％)；4.9-0.49＝4.41(预期值的下限)；0.8(实际值)<4.41(阈值))。因此，驾驶员反馈不在阈值范围内。在另一个示例中，如果BISG的预期扭矩输出为60牛顿米(Nm)，并且BISG在发动机转动起动期间输出的实际值为80Nm，则实际的BISG扭矩反馈不在发动机转动起动期间的预期范围内(例如，60*0.1＝6(预期值的10％)；60+6＝66(预期值的上限)；80(实际值)>66(阈值))。因此，方法500可以针对预期值评估实际值。可以以经验确定预期值并将其存储在控制器存储器中。方法500前进到516。

在516处，方法500判断发动机起动反馈变量是否在预期范围内。如果是，则答案为是并且方法500前进到550。否则，答案为否并且方法500前进到518。

在550处，方法500完成发动机起动，并且发动机加速到命令的速度或它递送所请求的扭矩。方法500前进到退出。

在518处，方法500指示一个或多个发动机起动系统的劣化。方法500可以指示驱动器电路没有输出预期的反馈值、BISG或ISG没有指示预期的扭矩输出、BISG或ISG没有处于预期的速度、或者另一个发动机起动系统变量不符合预期的发动机起动系统值。所述指示可以经由人机接口提供或提供给远程服务器。方法500前进到520。

在520处，方法500判断发动机是否包括可用且尚未确定为处于劣化状态的替代发动机起动系统。如果是，则答案为是并且方法500前进到522。否则，答案为否并且方法500前进到560。

例如，如果确定起动机(例如图1的96)劣化并且发动机包括未处于劣化状态的BISG(例如219)，则方法500前进到522。然而，如果BISG劣化并且起动机劣化，则方法500前进到560。

在560处，方法500禁止自动发动机停止和起动。因此，不允许车辆控制器和/或发动机控制器自动停止发动机(例如，在没有人类或自主驾驶员明确请求发动机停止的情况下停止发动机旋转)。通过防止自动发动机停止，车辆可能具有在发动机停止之前到达其预定目的地的更高的可能性。另外，防止自动发动机停止可以减少进一步使一个或多个发动机起动系统劣化的可能性。方法500前进到退出。

在522处，方法500可以为随后的发动机起动请求预选发动机起动系统。例如，如果起动机发动机起动系统(例如96)劣化，则方法500可以预选BISG以在下一次请求发动机起动时起动发动机。在这种情况下，起动机的特性可以表示为处于劣化状态。替代地，如果BISG219或ISG 240劣化，则方法500可以预选起动机(例如96)以在下一次请求发动机起动时起动发动机。方法500还可以基于针对下一次发动机起动而预选的发动机起动系统来禁止自动发动机停止和起动。例如，如果起动机发动机起动系统(例如96)劣化，则在考虑下一次自动发动机停止时环境温度大于阈值温度的情况下，方法500可以允许经由BISG发动机起动系统进行自动发动机停止和起动。然而，如果起动机发动机起动系统(例如96)劣化，则在考虑下一次自动发动机停止时环境温度小于阈值温度的情况下，方法500可以不允许经由BISG发动机起动系统进行自动发动机停止和起动。类似地，如果BISG发动机起动系统(例如219)劣化，则在起动机发动机起动系统已经起动发动机少于起动机发动机起动系统的使用寿命发动机起动次数的85％(例如，小于在发动机起动的预期寿命内的5000次预期发动机起动的85％)，则方法500可以允许经由起动机发动机起动系统(例如96)进行自动发动机停止和起动。然而，如果BISG发动机起动系统(例如219)劣化，则在起动机发动机起动系统已经起动发动机多于起动机发动机起动系统的使用寿命的85％，则方法500可以不允许自动发动机停止和起动。方法500前进到退出。

以这种方式，不存在或存在来自发动机起动装置的反馈可以是潜在的发动机起动系统诊断的基础。当被命令时，无论发动机起动是否已经发生都可以评估发动机起动系统的劣化。

因此，方法500提供了用于诊断发动机起动系统的操作的方法，所述方法包括：响应于发动机起动请求和发动机转速大于第一阈值转速，经由控制器对发动机起动系统反馈信号进行采样并将所采样的发动机起动系统反馈信号存储到存储器；响应于所述发动机转速大于第二阈值转速，经由所述控制器停止对所述发动机起动系统反馈信号进行采样；以及响应于所述所采样的发动机起动系统反馈信号不符合预期的发动机起动系统反馈信号，指示发动机起动系统劣化。所述方法包括：其中发动机起动系统反馈信号指示驱动器电路的工作状态。所述方法包括：其中驱动器电路向起动继电器提供电力。所述方法包括：其中发动机起动系统反馈信号指示集成式起动机/发电机的扭矩输出。所述方法包括：其中模数转换器对发动机起动系统反馈信号进行采样。所述方法还包括响应于发动机起动请求而经由电机旋转发动机。所述方法还包括响应于所采样的发动机起动系统反馈信号不符合预期的发动机起动系统反馈信号而禁止自动发动机起动。

方法500还提供了用于操作车辆的方法，所述方法包括：响应于第一发动机起动系统的工作状态的反馈和第二发动机起动系统的工作状态的反馈，停用第一发动机起动系统并允许激活第二发动机起动系统；以及响应于第一发动机起动系统的工作状态的反馈和第二发动机起动系统的工作状态的反馈，停用第二发动机起动系统并允许激活第一发动机起动系统。所述方法还包括响应于第一发动机起动系统的工作状态的反馈和第二发动机起动系统的工作状态的反馈而禁止自动发动机下拉。所述方法还包括当第一发动机起动系统的工作状态的反馈和第二发动机起动系统的工作状态的反馈不符合预期的发动机起动系统反馈信号时，经由第一发动机起动系统或第二发动机起动系统起动发动机。所述方法包括：其中允许激活第二发动机起动系统包括响应于起动发动机的请求而激活第二发动机起动系统。所述方法包括：其中允许激活第二发动机起动系统包括响应于自动地起动发动机的请求而激活第二发动机起动系统。

应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可以根据所使用的特定策略来重复地执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可以图形地表示将被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过结合一个或多个控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施所描述的动作时，控制动作还可以变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的工作状态。

说明书到此结束。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本说明书之后，将想到许多变化形式和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以使用本说明书来获益。

Claims (15)

1.一种用于诊断发动机起动系统的操作的方法，其包括：

响应于发动机起动请求和发动机转速大于第一阈值转速，经由控制器对发动机起动系统反馈信号进行采样并将所采样的发动机起动系统反馈信号存储到存储器；

响应于所述发动机转速大于第二阈值转速，经由所述控制器停止对所述发动机起动系统反馈信号进行采样；以及

响应于所述所采样的发动机起动系统反馈信号不符合预期的发动机起动系统反馈信号，指示发动机起动系统劣化。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机起动系统反馈信号指示驱动器电路的工作状态。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述驱动器电路向起动继电器提供电力。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机起动系统反馈信号指示集成式起动机/发电机的扭矩输出。

5.如权利要求1所述的方法，其中模数转换器对所述发动机起动系统反馈信号进行采样。

6.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于发动机起动请求而经由电机旋转发动机。

7.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述所采样的发动机起动系统反馈信号不符合所述预期的发动机起动系统反馈信号而禁止自动发动机起动。

8.一种车辆系统，其包括：

内燃发动机；

用于所述内燃发动机的起动系统，所述起动系统包括电机和指示所述起动系统的工作状态的至少一个反馈信号；以及

控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器响应于所述至少一个反馈信号而禁止所述内燃发动机的自动停止。

9.如权利要求8所述的车辆系统，其中所述至少一个反馈信号指示驱动器电路的状态。

10.如权利要求9所述的车辆系统，其中所述驱动器电路包括场效应晶体管或双极型晶体管。

11.如权利要求8所述的车辆系统，其中所述至少一个反馈信号指示所述起动系统的扭矩输出。

12.如权利要求8所述的车辆系统，其还包括用于所述内燃发动机的第二起动系统，所述第二起动系统包括第二电机和指示所述第二起动系统的工作状态的至少一个反馈信号。

13.如权利要求12所述的车辆系统，其还包括附加指令以响应于指示所述起动系统的工作状态的所述至少一个反馈信号而禁止所述起动系统的操作。

14.如权利要求13所述的车辆系统，其还包括附加指令以响应于指示所述第二起动系统的工作状态的所述至少一个反馈信号而禁止所述第二起动系统的操作。

15.如权利要求14所述的车辆系统，其还包括附加指令以响应于指示所述第二起动系统的工作状态的所述至少一个反馈信号而禁止所述内燃发动机的自动停止。

Images