CN1472091A - 用于使安装在车辆内的内燃机自动停止和起动的控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在一个发动机自动停止条件和一个对怠速期间发动机的一个控制量的学习执行条件已经满足时(S100至S130)，在满足了一个预先确定的停止条件的情况下，当已经过了一个预先确定量的时间时，即使学习还未完成，仍使发动机自动停止(S160，S170)。但是，当控制量的学习历史由于断开电池或类似情况被清空和未被存储时，在学习完成之前禁止使发动机自动停止(S150)。因此，可以使对处于怠速状态的发动机的怠速停止的控制和对该控制量的学习同时进行，同时由没有执行怠速停止而引发的驾驶者感觉到的不习惯的感觉也能被降至最低。

Description

用于使安装在车辆内的内燃机自动停止和起动的控制装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于使安装在一车辆内的内燃机自动停止和起动的控制装置和方法。更为明确地说，本发明涉及这样一种控制装置和方法，它们用于在内燃机怠速时当一个预先确定的停止条件满足(成立)时使内燃机自动停止，和用于当一个预先确定的起动条件满足时使已自动停止的内燃机自动起动。
背景技术
作为这种控制装置，已提出这样的方案(如日本专利延迟公开公报2001-27146号)，该装置学习一作为内燃机的控制量的点火正时操作量，并学习所使用的是高辛烷值还是普通汽油，并当怠速停止条件已满足时使内燃机自动停止。该装置在内燃机运行时一直保持对内燃机的控制量的学习，只有当点火钥匙被开启且发动机被启动时，才初始化所学习的值。在一次怠速停止以后当发动机被重新启动时，所学习的值不被初始化。这样，如怠速停止后起动发动机时发生爆燃这样的运转性能的恶化被降至最小。
当判断学习是否完成和内燃机被相应地控制时，可以设计这样一种发动机，以使得在学习完成之前怠速停止不被执行。然而，当要完成学习需要一定的时间以致于怠速停止不被立即执行时，会使驾驶者产生一种不习惯(异样)的感觉。
发明内容
本发明的一个目的是，对安装在一车辆内的处于怠速状态的内燃机的自动停止和起动的控制和对内燃机的控制量的学习同时进行。另外本发明的另一个目的是，即使在要完成对内燃机的控制量的学习需要一定量的时间时，也要把由驾驶者感到的与用于使怠速中的内燃机自动停止和起动的控制有关的不习惯感觉降至最低。
本发明的第一个方面涉及一种用于使安装在车辆内的内燃机的自动停止和起动的控制装置，它具备用于在内燃机怠速时当一个预先确定的停止条件满足时使内燃机自动停止的自动停止装置，和用于当一个预先确定的起动条件满足时使已自动停止的内燃机自动起动的自动起动装置。当用于执行对内燃机的一个控制量的学习的学习执行条件满足时，自动停止装置根据基于学习执行条件的学习的完成和预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度(时间量)使内燃机自动停止。
根据该控制装置，在自动停止内燃机的操作中，在发动机怠速时当预先确定的停止条件已满足时，当用于执行对内燃机的一个控制量的学习的学习执行条件已满足时，根据基于学习执行条件的学习的完成和预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度使内燃机自动停止。然后，当预先确定的自动起动条件已满足时，使已自动停止的内燃机自动起动。因此可以使对怠速中的发动机的自动停止和起动控制和对内燃机的控制量的学习同时进行。
在该控制装置中，当基于学习执行条件进行的学习完成时，所述自动停止装置可以不考虑在预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度而使内燃机自动停止。因此，在学习尚未完成的情形下，在预先确定的停止条件满足和学习已经完成之后，立即自动停止内燃机。另外，在学习已经完成但预先确定的停止条件尚未满足的情形下，在预先确定的停止条件满足之后，立即自动停止内燃机。结果是，不必要的燃油消耗能够被降至最低。
还有，当基于学习执行条件进行的学习没有完成时，当预先确定的停止条件已经持续满足了一段预定的时间时，所述自动停止装置可以自动停止内燃机。因此，当预先确定的停止条件已经持续满足了一段预定的时间，即使学习没有完成，也可以使内燃机自动停止。结果是，由于对怠速中的内燃机的自动停止和起动的控制使驾驶者感到的不习惯的感觉能够被降至最低。
另外，当用于执行对内燃机的控制量学习的学习执行条件尚未满足时，所述自动停止装置可以不考虑在预先确定的停止条件满足之后所经过的时间长度而自动停止内燃机。因此，内燃机自动停止的频率提高，从而改善了燃油消耗性能。
可选择地，要被学习的内燃机的控制量可以是多个控制量，学习的完成可以是对于多个要被学习的控制量的所有学习的完成。因此，就能够更为恰当地学习内燃机的每个控制量，并使对怠速中的发动机的自动停止和起动的控制和对内燃机的每个控制量的学习同时进行。而且，多个控制量可以包括空燃比和维持怠速所必需的进气气流流率中的至少一个。
当不存在基于学习执行条件完成的学习的历史时，所述自动停止装置可以不考虑在预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度而禁止使内燃机自动停止。因此，第一次学习被赋予优先权，以使得第一次学习的结果可以用于下一次起动。
本发明的第二个方面涉及一种安装在一车辆内的内燃机的控制方法，它用于在内燃机怠速时当一个预先确定的停止条件满足时使内燃机自动停止，和用于当一个预先确定的起动条件满足时使已自动停止的内燃机自动起动。根据该方法，当用于执行对内燃机的控制量的学习的学习执行条件满足时，根据基于学习执行条件的学习的完成和预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度使内燃机自动停止。
因此，如本发明的第一个方面所述，对怠速中的发动机的自动停止和起动控制和对内燃机的控制量的学习可以同时进行。
附图说明
本发明前述的和进一步的目的、特点和优点将在以下参考附图进行的优选实施例的描述中变得更清楚，其中对于类似部件使用了类似的参考标号，其中：
图1为一根据本发明的一个示例性实施例的混合动力车辆构造的一个示意性框图；
图2为由一个混合电子控制单元(ECU)执行的一个自动停止处理程序的一个示例的流程图；
图3显示当发动机处于怠速状态时，i)怠速时间，ii)学习执行条件的满足情况，iii)空燃比学习的程度，iv)怠速控制(ISC)学习的程度，v)关于发动机是否被自动停止的状态随时间变化的示例。
具体实施方式
下面对根据本发明的一个实施例进行说明。图1是显示作为本发明的一个示例性实施例的混合动力车20构造的一个示意性结构框图。如图所示，混合动力车辆20包括一个使用汽油驱动的发动机22，一个控制发动机22的发动机控制单元(以下称为“发动机ECU”)24，一个用来改变发动机22输出转速和通过一差速器32以改变后的转速将来自发动机22的动力传递至驱动轮34a和34b的自动变速器28，一个控制自动变速器28换档的自动变速器控制单元(以下称为“AT ECU”)30，一个既向发动机22的曲轴26提供动力又从曲轴26获得动力的电动发电机36，一个通过一逆变器(转换器)38既向电动发电机36提供电力又从电动发电机36获得电力的电池40，一个控制发动机22的起动和停止和控制电动发电机36的驱动以及类似工作的混合电子控制单元(混合ECU)50。
电动发电机36具有一电动机和一发电机的功能，例如是一同步电动发电机。一个安装在电动发电机36的一个旋转轴上的电动机带轮46，通过一传动带48与一个通过一离合器42与发动机22的曲轴26相连的发动机侧带轮44相连。因此，电动发电机36可以利用从发动机22到曲轴26的动力输出产生的电力给电池40充电，也可利用来自电池40的电力向曲轴26输出动力。
混合电子控制单元50包含一个具备一个中央处理单元CPU作为其主要部件的微处理器。除了CPU，混合电子控制单元50还具有用来存储处理程序和数据以及类似信息的只读存储器ROM，用来临时存储数据的随机存取存储器RAM，输入/输出端口，和一个通讯端口，这些在图中都没有显示。各种不同的信号通过输入端口输入至混合电子控制单元50。这些信号包括：来自一速度传感器的表示电动机转速和来自一温度传感器的表示电动机温度的信号，这两个传感器在图中都没有显示，都安装在电动发电机36上；来自一图中没有显示的安装在逆变器38内的电流传感器的电动发电机的相电流信号；来自一图中没有显示的安装在电池40上的温度传感器的电池温度信号；来自图中没有显示的安装在电池40的输出端附近的电压传感器和电流传感器的接线端之间的电压和放电及充电电流信号；来自一探测换档杆52操作位置的档位传感器53的档位信号SP；来自探测对应于一加速器踏板54踏下量的加速器开度Acc的加速器踏板位置传感器55的加速器开度Acc信号；来自探测制动器踏板56踏下量的制动器踏板位置传感器57的制动器踏板位置BP信号；和来自车速传感器58的车速V信号。混合电子控制单元50还输出各种不同的信号，如通过输出端口发送给起动发动机22的曲轴26的起动电机23的一个驱动信号，发送给逆变器38用于控制电动发电机36的一个切换控制信号，和发送给离合器42的一个驱动信号。另外，混合电子控制单元50通过通讯端口与发动机ECU24和AT ECU 30相连，在必要时从发动机ECU 24接收关于发动机22状态的数据和类似信息，和从AT ECU 30接收关于自动变速器28状态的数据和类似信息，并向发动机ECU 24和AT ECU 30发送控制信号。在这种情况下，除了冷却液温度和发动机转速以及类似信息外，有关发动机22状态的数据还包含关于发动机怠速时由发动机ECU 24执行的对控制量的学习是否完成的数据和关于学习历史的存在情况的数据。
在采用根据本示例性实施例的构造的混合动力车辆20中，当预先确定的停止条件满足时，如当加速器为关闭状态(OFF)，即加速器踏板54没有被踏下，制动器为开启状态(ON)，即制动踏板被踏下时，且当内燃机处于怠速状态并且发动机转速Ne等于或小于一预先确定的转速时，自动停止发动机22而执行怠速停止。当预先确定的起动条件满足时，如当加速器为开启状态(ON)而制动器为关闭状态(OFF)时，由电动发电机36自动起动发动机22。下面将说明处于怠速停止控制中的发动机22的一种自动停止过程中的操作。
图2为由混合电子控制单元50执行的自动停止处理程序的一个示例的流程图。该程序以一预先确定的时间间隔(如每8毫秒)重复执行。当该程序被执行时，混合电子控制单元首先输入处理所必需的数据(步骤S100)。这些数据输入包括用作确定自动停止条件的数据的加速器开度Acc，制动踏板位置BP，档位SP，车速V和发动机转速Ne，以及还包括表示在发动机怠速时用于执行对控制内燃机22的一个控制量的学习的学习执行条件是否满足、学习是否完成和学习历史是否存在的数据以及其他来自发动机ECU 24的类似信息。由于对于来自发动机ECU 24的学习执行条件满足的可能性、学习是否完成和学习历史是否存在的判断以及用于这些判断的数据不是本发明的着重点，将略去相关说明。在本实施例中，当发动机22怠速时，对于空燃比(A/F)的反馈控制中的实际值和目标值之间的关系，即其间收敛度的学习(以下称为“空燃比学习”)，和对于维持怠速转速必须的进气气流流率(即ISC(怠速控制))的反馈控制中的实际值和目标值之间的关系，即其间收敛度的学习(以下称为“ISC学习”)，被用作发动机22的控制量的学习。
数据输入(步骤S100)以后，检查一标记Fstop的值，以判断发动机是否在怠速过程中已自动停止(步骤S110)。当标记Fstop值为“1”时，则判定发动机22已在怠速过程中自动停止了，然后所述程序终止。在这个程序中，当发动机22自动停止时标记Fstop被置为“1”，当自动停止后满足预先确定的起动条件时，通过一个图中没有显示的起动处理程序自动起动发动机22时，则标记Fstop被置为“0”。
当标记Fstop为“0”时，则判断是否满足了学习执行条件(步骤S130)，该学习执行条件用于确定是否执行对用以控制怠速中的内燃机22的控制量的学习。如果未满足学习条件，发动机22自动停止(步骤S170)，标记Fstop被置为“1”(步骤S180)。然后所述程序终止。
另一方面，如果满足了学习条件，则判断对控制量的学习是否完成了(步骤S140)。当所有控制量的学习都已完成时(在本实施例中，即空燃比学习和ISC学习都已完成)，自动停止发动机22(步骤S170)，同时标记Fstop被置为“1”(步骤S180)。然后所述程序终止。
当控制量的学习尚未完成时，则检查发动机ECU 24中是否存储有一个过去的对控制量的学习历史(步骤S150)。如果发动机ECU 24中没有存储有一个学习历史，不自动停止发动机22且所述程序终止。这里，使用存储在发动机ECU 24中的控制量的学习历史作为发动机22怠速运转时的控制量的初始值。该学习历史不时会被清空，如更换电池40时。因此，当发动机ECU 24中没有存储学习历史时，在没有自动起动发动机22的情况下程序终止的处理过程意味着在学习历史被清空后如在更换电池40后的第一次学习过程中，在对控制量的学习完成之前禁止发动机22自动停止的处理过程。
当发动机ECU 24中存储有控制量的学习历史时，则判断在满足自动停止条件下是否已经过去了一预先确定量的时间(步骤S160)。如果已经过去了预先确定量的时间，即使对控制量的学习尚未完成，仍自动停止发动机22(步骤S170)，并且标记Fstop被置为“1”(步骤S180)。然后所述程序终止。如果在满足自动停止条件的情况下还没有过去预先确定量的时间，所述程序在不自动停止发动机22的情况下终止，以使对控制量的学习继续。
图3显示发动机处于怠速状态时，i)怠速时间，ii)学习执行条件的满足情况，iii)空燃比学习的程度，iv)ISC学习的程度，和v)发动机22是否已自动停止的状态随时间变化的示例。在时刻T1和T2之间的怠速期间没有满足学习执行条件，因此在没有执行空燃比学习或ISC学习的情况下就立即自动停止发动机22。在时刻T3和T5之间的怠速期间满足了学习执行条件，因此执行空燃比学习和ISC学习直至时刻T4，此刻是发动机开始怠速运转后10秒钟。在本实施例中，当实际反馈值和目标值之差在反馈控制的每次跳跃中连续两次小于2％时，则空燃比学习完成。此外，当发动机转速Ne与目标转速相差在20rpm以内，同时进气气流流率反馈量与目标值相差在0.5l/s以内时，且这种情况已持续了5秒钟时，则ISC学习完成。应该注意到判断空燃比学习和ISC学习是否完成的方法不仅限于上述这些，而是还可以使用各种不同的方法。在时刻T3和T5之间的怠速期间，尽管在时刻T4——即发动机22开始怠速后10秒钟——空燃比学习已经完成，但ISC学习尚未完成。但是由于发动机已经怠速运行了10秒钟，ISC学习被取消，发动机22自动停止。结果是，由于因为没有执行怠速停止控制而没有自动停止发动机22而使驾驶者感到的不习惯感觉可被降至最小。在时刻T6和T8之间的怠速期间，已经取消的ISC学习再次被启动，并且在时刻T7——即当ISC学习完成时——自动停止发动机22。
根据上述实施例的混合动力车辆20，如果在满足了预先确定的停止条件的情况下已经过去了一预定量的时间，即使对发动机22的控制量的学习尚未完成，仍自动停止发动机22。因此，由于在学习完成之前不自动停止发动机22而使驾驶者感到的不习惯感觉可被降至最小，即能够避免使驾驶者产生将不执行怠速停止控制的不习惯感觉。此外，还可将由于不自动停止发动机22而造成的燃油消耗性能的恶化降至最低。同样在根据本实施例的混合动力车辆20中，对于处于怠速运转状态的发动机22当学习执行条件未满足时，立即自动停止发动机22，因此燃油消耗性能得到了改善。此外，在根据本实施例的混合动力车辆20中，当发动机ECU 24中没有存储所述学习历史时，直至学习完成之前禁止自动停止发动机22。结果是，在后续的怠速过程中发动机22运转平稳。
在根据本实施例的混合动力车辆20中，除起动电机23以外还配备了电动发电机36，通过电动发电机36自动起动处于怠速停止状态的发动机22。然而可选择地，也可以不使用电动发电机36而是利用起动电机23自动起动处于怠速停止状态的发动机22。
在根据本实施例的混合动力车辆20中，将空燃比学习和ISC学习作为控制怠速时发动机22的控制量的学习来执行。但本发明不只限于这些学习。只要学习涉及发动机22的控制量，也可以执行各种其他的学习，如点火正时的学习和进气门和排气门开关定时的学习。
在根据本实施例的混合动力车辆20的构造中，电动发电机36通过传动带48与发动机22的曲轴26相连。但可选择地，只要能够自动停止和起动发动机22，也可以使用各种其他的构造。如混合动力车辆可以构造成所谓的并联混合动力车，其中来自发动机的一部分动力传递至车桥，而其余部分的动力则转化成用来给蓄电池充电或供应给安装在车桥侧的一发电机的电能。或者，混合动力车辆也可以被构造成所谓的串联混合动力车辆，其中来自发动机的全部动力转化成用来给蓄电池充电的电能，而车辆使用来自蓄电池的动力运转。或者，也可以采用混合动力车辆以外的其他车辆类型的构造。而且，在这种情况下，自动变速器也可以是任何形式的变速器，或者甚至根本不具备有一个象自动变速器这样的变速器。
尽管参考了具体的实施例对本发明进行了说明，但对于那些本领域的普通技术人员来说还可以轻易地完成许多修改和变化。因此，所有这些变化和修改都包括在本发明的预期程度之内。而且，可以通过使用其他变化和修改实施本发明。

Claims (14)

1.一种用于使安装在车辆内的内燃机自动停止和起动的控制装置，它具备用于在内燃机怠速时当一个预先确定的停止条件满足时使内燃机自动停止的自动停止装置，和用于当一个预先确定的起动条件满足时使已自动停止的内燃机自动起动的自动起动装置，其特征在于：
当用于执行对内燃机的一个控制量的学习的学习执行条件满足时，自动停止装置根据基于学习执行条件的学习的完成和预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度使内燃机自动停止。
2.根据权利要求1的控制装置，其特征在于，当基于学习执行条件的学习完成时，所述自动停止装置不考虑预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度而使内燃机自动停止。
3.根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，当基于学习执行条件的学习没有完成时，当停止条件已经持续满足了一段预先确定的时间长度时，所述自动停止装置使内燃机自动停止。
4.根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，当学习执行条件尚未满足时，所述自动停止装置不考虑预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度而使内燃机自动停止。
5.根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，要被学习的内燃机的控制量是多个控制量，并且学习的完成是对于多个要被学习的控制量的所有学习的完成。
6.根据权利要求5的控制装置，其特征在于，所述多个控制量包括空燃比和维持怠速所必需的进气气流流率中的至少一个。
7.根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，当不存在基于学习执行条件完成的学习的历史时，自动停止装置不考虑预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度而禁止使内燃机自动停止。
8.一种安装在车辆内的内燃机的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
判断一个用于使在怠速期间的内燃机自动停止的预先确定的停止条件是否已满足(S120)；
当已判断了预先确定的停止条件已满足时，判断一个用于执行对内燃机的一个控制量的学习的学习执行条件是否已满足(S130)；
判断基于学习执行条件的学习是否完成(S140)；
测量预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度(S160)；
当已判断出学习执行条件已满足时，根据基于学习执行条件的学习的完成和预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度使内燃机自动停止(S170)；
判断一个用于使已自动停止的内燃机起动的预先确定的起动条件是否已满足；和
当预先确定的起动条件已满足时，使内燃机自动起动。
9.根据权利要求8的控制方法，其特征在于，当已判断出基于学习执行条件的学习完成时，不考虑预先确定的停止条件满足之后经过的时间长度而使内燃机自动停止。
10.根据权利要求8或9的控制方法，其特征在于，当已判断出基于学习执行条件的学习未完成时，当停止条件已经持续满足了一段预定的时间长度时，使内燃机自动停止。
11.根据权利要求8或9的控制方法，其特征在于，当已判断出学习执行条件尚未满足时，不考虑满足预先确定的停止条件之后经过的时间长度而使内燃机自动停止。
12.根据权利要求8或9的控制方法，其特征在于，要被学习的内燃机的控制量是多个控制量，并且学习的完成是对多个要被学习的控制量的所有学习的完成。
13.根据权利要求12的控制方法，其特征在于，所述多个控制量包括空燃比和维持怠速所必需的进气气流流率中的至少一个。
14.根据权利要求8或9的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
判断是否存在基于学习执行条件完成的学习的历史，
其中当已判断出不存在基于学习执行条件完成的学习的历史时，不考虑满足预先确定的停止条件之后经过的时间长度而禁止使内燃机自动停止。
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