在滑行阶段控制自动发动机停止的方法

摘要

本发明的实施例提供一种在滑行阶段控制汽车系统(100)的自动发动机停止的方法，该汽车系统包括内燃发动机(110)和控制器(450)，该控制器用于自动地停止和启动内燃发动机(110)，其中该方法循环地运行以下步骤：计算作为多个值(Vdyn1、Vdyn2、Vdyn3、Vdyn4、Vdyn5、Vdyn6)的最小值的动态速度阈值(Vdyn_thr)，它们的每个作为汽车系统参数的函数被计算；如果车辆速度(V)低于动态速度阈值(Vdyn_thr)，启动自动发动机停止。

说明书

技术领域

本公开涉及在车辆滑行阶段(coasting phase)，控制自动发动机停止的方法。该方法特别地适合于汽车系统，该汽车系统带有或不带有混合体系，并且带有任何种类的变速器，提供有控制器，该控制器配置为自动地停止和启动内燃发动机。

背景技术

已知的是，许多汽车系统提供控制器，通常地为电子控制单元(ECU)，该电子控制单元配置为运行，在其他功能中，所谓的“停止&启动”(或简单地为S/S)功能。通过使用该功能，ECU自动地关闭并且重启动内燃发动机以减少发动机花费在空转上的时间，因而降低燃料消耗和排放。

特别地，发动机制造商的路线图的内容的一个，目标是降低燃料消耗以及二氧化碳(CO₂)排放，是“停止&启动”潜在使用“软电气化(softelectrification)”以满足企业平均燃料经济性(CAFE)目标的扩展，该目标预见在2020年完成。CAFE是美国的政策，旨在改进汽车和轻型卡车的平均燃料经济性。通过不仅如果车辆速度为零，而且如果车辆慢下来，实际地当车辆速度低于预先确定的阈值时，也停止发动机，意识到了“停止&启动”功能的延伸使用。在滑行阶段增强的S/S被称作“滑动(Sailing)”。换句话说，这是高的车辆速度下，例如120公里/小时，车辆关闭发动机的功能。

在一些情况下，使用该“滑动”功能可以得到车辆的更差的驾驶性能以及操作。事实上，虽然在直的行驶过程中，以及平坦的道路条件过程中没有问题，但是在实际驾驶条件下，发动机在高的车辆速度下关闭可能不是安全的。

因此，存在对控制自动发动机停止的新的方法的需要，该方法使“滑动”功能启动，并避免上面的问题。

本发明实施例的目的是提供控制自动发动机停止的方法，该方法无论驾驶条件和道路条件如何，“滑动”功能在安全的条件下启动。

这些目的通过一种方法以及通过一种汽车系统来实现，它们具有独立权利要求中所述的特征。

从属权利要求界定了优选的和/或特别有利的方面。

发明内容

本公开提供一种在滑行阶段控制汽车系统的自动发动机停止的方法，该汽车系统包括内燃发动机和用于自动地停止和启动内燃发动机的控制器，其中该方法循环地运行下列步骤：

-计算作为多个动态速度的最小值的动态速度阈值，它们的每个都作为汽车系统参数的函数被计算，

-如果车辆速度低于动态速度阈值，启动自动发动机停止。

因此，公开了控制车辆系统的自动发动机停止的设备，该设备包括：

-计算作为多个动态速度的最小值的动态速度阈值的器件，它们的每个都作为汽车系统参数的函数被计算，

-如果车辆速度低于动态速度阈值，启动自动发动机停止的器件。

该实施例的优势为通过使车辆速度阈值能够保持为所谓的动态速度阈值，启动“滑动”功能(即在高的速度下自动发动机停止)。该阈值将通常低于用于直的行驶和平坦的道路条件下的速度阈值，因为动态速度阈值中考虑了实际驾驶和道路条件。

根据另一个实施例，第一动态速度是方向盘角度的函数，第二动态速度是方向盘角速率的函数，以及第三动态速度是车轮速度差的函数。

因此，该计算动态速度阈值的器件为通过考虑第一动态速度是方向盘角度的函数、第二动态速度是方向盘角速率、以及第三动态速度是车轮速度差的函数而操作的。

该实施例的优势为动态速度阈值考虑了当车辆转向时的状态。

根据另一个实施例，第四动态速度是防抱死系统状态的阶跃函数，第五动态速度是电子稳定控制状态的阶跃函数。

因此，该计算动态速度阈值的器件为通过考虑第四动态速度是防抱死系统状态的阶跃函数、第五动态速度是电子稳定控制状态的阶跃函数而操作的。

该实施例的优势为动态速度阈值考虑了车辆中可用的最重要的安全装置的激活。

根据该实施例的方面，第六动态速度是道路等级的函数。

因此，计算动态速度阈值的器件为通过考虑第六动态速度是道路等级的函数而操作的。

该实施例的优势为动态速度阈值也考虑了道路条件，更多地是斜坡。

根据该实施例的另一方面，静态速度阈值对应该动态速度假定的每个的最大值。

因此，该计算动态速度阈值的器件通过考虑静态速度阈值对应该动态速度假定的每个的最大值而操作的。

该实施例的优势为限定最大值(所谓静态速度阈值)，其中动态速度可以假定为等于在直的和平坦的条件下使用的阈值数值。

仍根据另一实施例，如果相应的汽车系统参数的均方根值的每个低于对应的汽车系统参数阈值数值，动态速度阈值等于静态速度阈值。

因此，该计算动态速度阈值的器件为通过考虑如果相应的汽车系统参数的均方根值的每个低于对应的汽车系统参数阈值数值，动态速度阈值等于静态速度阈值而操作的。

该实施例的优势为合适的重置策略落实到位，重新存储高一些的速度阈值并且避免使在安全驾驶条件下“滑动”功能的不利。

仍另一实施例公开了包括内燃发动机和控制器的汽车系统，该控制器为自动地停止和启动内燃发动机，该控制器配置为进行根据前面实施例的任意一个的方法。

根据方面中的一个的方法，可以在计算机程序的帮助下进行，该计算机程序包括为进行上述方法所有步骤的程序代码，并且以计算机程序产品的形式包括计算机程序。

计算机程序产品可以嵌入到内燃发动机的控制设备中，该控制设备包括电子控制单元(ECU)、与ECU关联的数据载体和存储在所述该数据载体中的计算机程序，使得该控制设备以和所描述的相同方式的方法来限定该实施例。在这种情况下，当控制设备执行该计算机程序时，上述方法的所有步骤都被进行。

附图说明

下面通过示例的方式参考以下附图描述不同的实施例，其中：

图1示意性地表示了机动车辆的混合动力总成。

图2更详细地示出了属于图1所示的混合动力总成的内燃发动机。

图3为图2中所示的内燃发动机的A-A剖面图。

图4为根据本发明的实施例的，在滑行阶段控制汽车系统的自动发动机停止的方法的高水平流程图。

图5为根据本发明的另一个实施例的，前面方法的更详细的流程图。

附图标记

100  汽车系统

110  内燃发动机

120  发动机缸体

125  汽缸

130  汽缸盖

135  凸轮轴

140  活塞

145  曲轴

150  燃烧室

155  凸轮相位器

160  燃料喷射器

170  燃料轨

180  燃料泵

190  燃料源

200  进气歧管

205  空气进气管

210  进气口

215  阀

220  端口

225  排气歧管

230  涡轮增压器

240  压缩机

245  涡轮增压器轴

250  涡轮机

260  中间冷却器

270  排气系统

275  排气管

280  后处理装置

290  发动机空气致动器、涡轮增压器致动器(废气门或VGT致动器)

300  排气气体再循环系统

310  EGR冷却器

320  排气气体致动器、EGR阀致动器、EGR阀

330  节气门体

340  质量空气流量和温度传感器

350  歧管压力和温度传感器

360  燃烧压力传感器

380  冷却剂温度和水平传感器

381  可切换水泵

385  润滑油温度和水平传感器

390  金属温度传感器

400  燃料轨压力传感器

410  凸轮位置传感器

420  曲轴位置传感器

430  排气压力和温度传感器

440  EGR温度传感器

445  加速踏板位置传感器

446  加速踏板

450  控制器/ECU

460  记忆系统

500  电动机-发电机电力单元

505  MGU轴

510  离合器和手动变速器

520  后轴

600                       电池

V_{dyn_thr}                  动态速度阈值

V_{st_thr}                   静态速度阈值

V_dyn1…V_dyn6              动态速度

p1…p6                    汽车系统参数

V                         车辆速度

p_ex1…p_ex6                汽车系统参数的均方根值

p1_thr…p6_thr              汽车系统参数的阈值数值

S400                      步骤

S405                      步骤

S410                      步骤

S412                      步骤

S415                      步骤

S420                      步骤

S430                      步骤

S435                      步骤

S440                      步骤

S450                      步骤

具体实施方式

一些实施例可包括如图1所示的机动车辆汽车系统100，该系统包括内燃发动机(ICE)100(在该示例中为柴油发动机)、变速器(在图1的示例中为手动变速器510)、电动机-发电机电力单元(MGU)500、与MGU  500电连接的电能存储装置(电池)600以及电子控制单元(ECU)450。混合动力总成体系具有至少在图1示例中的直流电力驱动轴，后轴520。

如图2和图3所示，ICE 110具有限制了至少一个汽缸125的发动机缸体120，该汽缸具有联接以旋转曲轴145的活塞140。汽缸盖130与活塞140相互协作以限定燃烧室150。

燃料和空气混合物(未示出)置于燃烧室150中，并被点燃，导致热膨胀的排气气体，该排气气体引起活塞140的往复运动。燃料由至少一个燃料喷射器160提供，并且空气通过至少一个进气口210。在高压下将燃料从与高压燃料泵180流体连接的燃料轨170提供至燃料喷射器160，该高压燃料泵增加从燃料源190接收的燃料的压力。

汽缸125的每个具有至少两个阀215，它们由与曲轴145正时地旋转的凸轮轴135致动。阀215选择性地允许空气从端口210进入燃烧室150，并且交替地允许排气气体通过端口220排出。在一些示例中，凸轮相位器155可选择性地改变在凸轮轴135和曲轴145之间的正时。

空气可通过进气歧管200分配到(多个)进气口210。空气进气管道205可从周围环境向进气歧管200提供空气。在其它实施例中，可提供节流阀体330以调节进入歧管200的空气质量流量。仍在其它实施例中，可提供一种强制空气系统，如具有旋转地联接至涡轮机250的压缩机240的涡轮增压器230。压缩机240的旋转增加了在管道205和歧管200中的空气的压力和温度。置于管道205中的中间冷却器260可降低空气的温度。该涡轮机250通过接收来自排气歧管225的排气气体而旋转，该排气歧管引导排气气体从该排气口220，并且通过一系列叶片在膨胀之前通过涡轮机250。该排气气体排出涡轮机250并且被引入排气气体系统270。该示例示出了一种可变几何涡轮机(VGT)，该涡轮机带有布置为移动叶片来改变通过涡轮机250的排气气体流量的VGT致动器290。在其它实施例中，涡轮增压器230可为固定几何尺寸的和/或包括废气门的。

排气气体系统270可包括排气管275，该排气管具有一个或多个排气气体后处理装置280。该后处理装置可为任何配置为改变排气气体组成的装置。后处理装置280的一些示例包括，但不限于，催化转化器(两元或三元)、氧化催化剂、稀氮氧化物捕集器(lean NOx traps)、碳氢化合物吸收器、选择性催化还原(SCR)系统。其它实施例可包括联接在排气歧管225和进气歧管200之间的排气再循环(EGR)系统300。EGR系统300可包括以降低EGR系统300中的排气气体的温度的EGR冷却器310。EGR阀320调节在EGR系统300中排气气体流量。

混合动力总成100可进一步包括控制器，例如电子控制单元(ECU)450，该电子控制单元与一个或多个与ICE100相关联的传感器和/或装置通信，并且该电子控制单元装备有数据载体460。ECU450可接收来自各种传感器的输入信号，传感器被配置用于产生与ICE 110和MGU 500相关联的各种物理参数110成比例的信号。

MGU 500为电力机器，也就是电-机械能量转化装置，该装置可将由电池600提供的电力转化机械功率(即作为电动机操作)，或者将机械功率转化为电力，来给电池600(即作为发电机操作)充电。更详细地，MGU 500可包括转子，该转子布置为关于定子旋转，以产生或相应地接收机械功率。转子可包括产生磁场的器件以及定子可包括连接至电池600的电绕组，或者反之亦然。如果MGU 500作为电动机操作，电池600在电绕组中提供电流，该电绕组与磁场相互作用以设置转子为旋转状态。相反地，当MGU 500作为发电机操作时，转子的旋转导致磁场中的电导线的相对移动，其在电绕组中产生电流。MGU 500可为任意已知的类型，例如永磁机器(permanentmagnet machine)、有刷机器(brushed machine)或感应机器(inductionmachine)。MGU 500也可为异步机器或同步机器。

MGU 500的转子可包括同轴线轴505，该轴机械地连接至混合动力总成100的其他构件，使得向/从机动车辆的最终驱动部传递/接收机械功率。在该方式中，作为电动机操作，MGU 500可以辅助或替换ICE 110来推动机动车辆，反之作为发电机操作，特别地当机动车辆制动时，MGU 500可为电池600充电。在当前示例中，MGU轴505与传统交流发电机起动机(alternatorstarter)类似地，通过变速器皮带510连接至ICE曲轴145，为了在电动机操作模式和发电机操作模式之间切换，MGU 500可装备有适宜的内部控制系统。

为了运行这些方法，ECU 450与一个或多个与ICE 110、MGU 500以及电池600相关联的传感器和/或装置通信。ECU 450可从各种传感器中接受输入信号，传感器被配置用于产生与ICE 110、MGU 500以及电池600相关联的各种物理参数成比例的信号传感器包括，但不限于，空气质量流量和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂温度传感器380(其中，如果发动机冷却剂电路提供有可切换水泵381，还可以提供切断泵381的信息，例如，在发动机启动期间)、油温度传感器385、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲轴位置传感器420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440、加速器踏板446位置传感器445、以及能够感应电池600充电状态的测量电路。此外，ECU 450可产生输出信号到各种控制装置，控制装置被布置为控制ICE 110和MGU 500的运行，这些控制装置包括但不限于，燃料喷射器160、节流阀体330、EGR阀320、VGT致动器290、凸轮相位器155、以及上述MGU 500的内部控制系统。注意的是，虚线用于表示在ECU 450与各种传感器与和装置之间的通信，但为了清楚起见省略了一些。

现在转到ECU450，该设备可包括数字中央处理单元(CPU)，它与记忆系统和接口总线通信。CPU被配置用来执行作为程序存储在记忆系统中的指令，以及发送和接收信号至/自接口总线。该记忆系统可包括各种存储类型，存储类型包括光学存储、磁性存储、固态存储，以及其它非易失性(non-volatile)记忆。该接口总线可被配置为发送、接收和调节模拟和/或数字信号至/自各种传感器和控制装置。该程序可实施在此公开的方法，允许CPU进行该方法的步骤和控制ICE110以及MGU 500。

存储在记忆系统中的程序是从外部经由电缆或以无线方式被传输的。在汽车系统100的外部，其作为计算机程序产品通常地是可见的，该计算机程序产品在本领域又被称为计算机可读介质或机器可读介质，并且应被理解为存储在载体中的计算机程序代码，该载体本质上是暂时的或非暂时的，结果便是计算机程序产品本质上也可以被认为是暂时或非暂时的。

暂时的计算机程序产品的示例是信号，例如电磁信号，如光学信号，该信号是用于计算机程序代码的暂时载体。承载这种计算机程序代码可以通过调制信号由用于数字数据的传统调制技术(如QPSK)来达到，使得代表该计算机程序代码的二进制数据被施加到暂时电磁信号。这种信号例如当以无线方式经由WiFi连接，将计算机程序代码传送至笔记本电脑时被使用。

在非暂时计算机程序产品的情况下，该计算机程序代码被实施在有形存储介质中。然后，存储介质是上面提到的非暂时载体，使得计算机程序代码被永久地或非永久地以可检索的方式存储在此存储介质内或上。该存储介质可以是在计算机技术中已知的传统类型，如闪存、Asic(特定用途集成电路)、CD或类似物。

代替ECU450，汽车系统100可具有不同类型的处理器以提供电子逻辑，例如嵌入式控制器、车载计算机、或任何可在车辆中应用的处理模块。

根据本发明的实施例，上述的汽车系统100(或更一般地为机动车辆)，提供由ECU控制并可以自动地停止发动机的启动和停止装置。通过不仅如果车辆的速度为零，而且如果车辆慢下来，实际地当车辆速度低于预先确定的阈值时也停止发动机，“停止&启动”功能被广泛地使用。因此，ECU在滑行阶段(在该情况下关闭发动机车辆的驾驶称作“滑动”)可以运行增强的S/S。发动机可以在高的车辆速度下关闭，例如120公里/小时。

参照图4，为了将不同于简单驾驶条件(直的驾驶，平坦的道路)的实际驾驶条件考虑进去，根据本发明的优选实施例，该方法循环地运行计算S410动态速度阈值V_{dyn_thr}的步骤。该数值为多个动态速度V_dyn1、V_dyn2、V_dyn3、V_dyn4、V_dyn5、V_dyn6的最小值，它们的每个作为汽车系统参数p1、p2、p3、p4、p5、p6的函数被计算。滑动驾驶条件，其意味着发动机的自动关闭，如果车辆速度V低于(S420)动态速度阈值V_{dyn_thr}，使启动(S430)。

实际地，该方法识别六个参数来计算最大车辆速度以允许“滑动”功能，也就是说方向盘角度p1、方向盘角速率p2、车轮速度差p3、防抱死系统(ABS)状态p4、电子稳定控制(ESC)状态p5以及道路等级p6。

对于每个参数，限定了相关联的函数以计算最大允许速度。因此，第一动态速度V_dyn1为方向盘角度p1的函数，第二动态速度V_dyn2为方向盘角速率p2的函数以及第三动态速度V_dyn3为车轮速度差p3的函数。在该方式中，当车辆在弯曲的轨迹条件下转向可以被考虑进去。

此外，第四动态速度V_dyn4是防抱死系统状态p4的阶跃函数，第五动态速度V_dyn5是电子稳定控制状态p5的阶跃函数。在该方式中，在车辆中可用的最重要的安全装置被考虑进去。最后，第六动态速度V_dyn6为道路等级p6的函数，也将道路条件考虑进去，也就是，斜坡。

该算法采用六个动态速度之间的最小值，它为动态速度阈值V_{dyn_thr}。如果车辆速度低于(S420)计算的动态速度阈值，“滑动”功能使启动(S430)。该动态速度V_dyn1、V_dyn2、V_dyn3、V_dyn4、V_dyn5、V_dyn6的每个最大值可以假定对应于所谓的静态速度阈值(V_{st_thr})，该静态速度阈值为当有直的和平坦的驾驶条件的时候，使滑动功能启动的速度阈值。例如，静态速度阈值可以固定在120公里/小时。

与方向盘角度p1、方向盘角速率p2、车轮速度差p3以及道路等级p6为内射函数。仅作为示例，下表示出了动态速度假定值与汽车系统参数的关系。

表1

在上表中，奇数列示出了汽车系统参数的数值，而偶数列为相应的动态速度的数值。动态速度阈值将为六个动态速度数值的最小值。例如，如果车辆处在粗体行(数字的第二行)的状况，动态速度阈值将为30公里/小时。

与防抱死系统(ABS)状态p4和电子稳定控制(ESC)状态p5相关的函数为阶跃函数：如果该状态是非活跃的，输出为最高的允许“滑动”速度阈值(即静态速度阈值)，而如果该状态为活跃的，输出为低一些的允许“滑动”速度阈值，该阈值可以为固定的，例如，在20公里/小时。

根据本发明的另一个实施例并参照图5，在发动机工作(S400)之后，静态速度阈值V_{st_thr}被置为默认值(S405)。例如，该数值可以等于120公里/小时。继而，根据之前实施例中已经能够描述的，动态速度阈值V_{dyn_thr}被计算(S410)。该数值与前速度阈值(无论静态速度阈值或动态速度阈值)相对比(S412)。如果动态速度阈值小于前速度阈值，则该动态速度阈值成为新的速度限制(S415)，以使滑动功能启动。

如果车辆速度V低于动态速度阈值V_{dyn_thr}，使滑动驾驶条件启动(S430)，或者，相反地，不使该滑动驾驶功能启动或者失效(如果已经是活跃的)(S435)。

当降低动态速度阈值的一些条件发生时，如我们已经得知的，该速度阈值保持低于最大允许速度阈值。由于小的速度范围以使“滑动”功能启动，该状况可降低燃料经济性效益。因此，当驾驶条件在某段时间范围回到安全状态(即平坦的和直的道路，优良的道路表面，……)，动态速度阈值需要返回至最大允许数值。该条件成为“重置条件”并且在每个汽车系统参数的均方根基础上被计算(S440)。因此，如果相应的汽车系统参数p1、p2、p3、p4、p5、p6的均方根值p_ex1、p_ex2、p_ex3、p_ex4、p_ex5、p_ex6的每个低于S450对应的汽车系统参数阈值数值p1_thr、p2_thr、p3_thr、p4_thr、p5_thr、p6_thr，动态速度阈值V_{dyn_thr}被重置，并且变为等于静态速度阈值Vst_thr。该阈值数值可以被固定，作为示例，如下：p1_thr＝1度，p2_thr＝5度/秒，p3_thr＝5转/分，p4_thr＝0(非活跃的ABS)，p5_thr＝0(非活跃的ESC)，p6_thr＝1％。

总之，本方法允许卓越的效益。它允许在高的速度下自动发动机停止(“滑动”)的广泛使用，将燃料经济性增加约4％到10％。当驾驶条件为优良(平坦的和直的道路，优良的道路表面，……)的时候，该燃料经济性效益被确保。此外，该方法在一些关键性的驾驶条件下，确保安全和舒适标准降低“滑动”速度阈值。

虽然在前述概述和详细说明中给出了至少一种示例性的实施例，但应该理解的是存在大量的变化。还应理解的是，该示例性实施例或示例性实施方式仅为示例，并且未意图为以任何方式限定范围、应用性或配置。更确切的说，前面的概述与详细说明将为本领域专业人员提供用于实施至少一个示例性的实施例的方便的路线图，应当理解的是，只要未背离权利要求书所提出的范围及法律等价物，在示例性实施例中描述的元件在功能和布置方面能够施行多样的变化。