本發(fā)明涉及一種車輛的發(fā)動機自動啟停的方法以及執(zhí)行該方法的電子控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著中國乘用車市場在2009年突破1000萬輛之后，乘用車的銷量以后的四年中逐年增加，同時中心城市交通更加擁擠，其尾氣排放對城市環(huán)境的影響也逐步受到熱議，盡管其對當前大城市的細小微粒以及排氣污染對整體大氣污染的影響的具體比例仍有爭議，但是不可否認的是城市中心區(qū)乘用車的大量使用對中心城區(qū)的空氣污染不容忽視，國內(nèi)主要大城市也相繼推出限制號牌的政策，以期降低城市交通擁擠和減少尾氣排放，減少乘用車的空氣污染。在城市工況下，紅綠燈和交通擁堵的原因，怠速等待工況較多，低速和怠速工況的燃油消耗率較中高速工況高許多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決車輛載低速和怠速工況下尾氣排放的問題，本發(fā)明提出將這些工況下的發(fā)動機停止工作，用蓄電池為整車上中小負荷用電負載做短時間的供電，在發(fā)動機工作效率高的中高速工況為蓄電池充電，則可以節(jié)約部分燃油，同時減少了尾氣排放量。當發(fā)動機工作在中高負荷時，通過監(jiān)測蓄電池的電池容量，蓄電池的溫度，蓄電池的電壓和蓄電池的老化狀況，調(diào)節(jié)不同充電模式和電壓，使得蓄電池能夠以最快和有利于使用壽命的方式完成充電。

根據(jù)本發(fā)明的控制具有自動變速箱的車輛發(fā)動機自動啟停的方法，包括檢測關(guān)于車輛的車速和剎車踏板的位置的信號，其中，當剎車踏板的位置下降到超過第一預(yù)定位置，并且車速在剎車的作用下小于預(yù)定門限值時，控制發(fā)動機進入自動停機的工作狀態(tài)；當剎車踏板的位置上升到第二預(yù)定位置時或者剎車踏板的位置上升的速率超過預(yù)定的門限值，控制發(fā)動機重新啟動。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)每分鐘、車速在20千米每小時以下，同時剎車踏板的位置下降到超過預(yù)定值，控制發(fā)動機進入自動停機狀態(tài)。所述第一預(yù)定位置低于所述第二預(yù)定位置。

根據(jù)本發(fā)明的控制具有手動變速箱的車輛發(fā)動機自動啟停的方法，包括檢測關(guān)于車輛的車速和離合器踏板的位置的信號，其中，當離合器踏板的位置下降到超過預(yù)定值，變速箱的檔位處于空擋狀態(tài)，并且車速在剎車的作用下小于預(yù)定門限值時，控制發(fā)動機進入自動停機的工作狀態(tài)；當再次踩下離合器踏板并達到預(yù)定位置時，控制發(fā)動機重新啟動。當檢測到檔位不在空檔時，不能觸發(fā)自動啟停控制功能。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先的實施例，檢測蓄電池的狀態(tài)信息；以及檢測整車設(shè)備發(fā)出的功率請求，當發(fā)動機進入自動停機狀態(tài)，控制該蓄電池提供整車的設(shè)備供電；如果蓄電池無法滿足整車設(shè)備發(fā)出的功率請求，則控制發(fā)動機重新啟動。檢測蓄電池的狀態(tài)信息包括檢測實時的蓄電池的電流，蓄電池的端電壓，蓄電池的溫度，當前充電量，蓄電池的啟動功能、蓄電池的使用壽命的老化。

自動啟?？刂乒δ芡ㄟ^控制面板上的模式選擇按鈕觸發(fā)，并且通過自動啟?？刂乒δ苤甘緹糁甘咀詣訂⑼？刂乒δ艿臓顟B(tài)，當進入自動啟停控制模式時，模式選擇按鈕閃爍，發(fā)動機轉(zhuǎn)速表的指針指示在非零轉(zhuǎn)速的自動停機刻度指示位置。

在發(fā)動機從自動停機狀態(tài)重新啟動時，控制電子節(jié)氣門快速打開，并且控制用于變速箱油蓄能的電子泵提供高壓的變速箱油。在較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，延遲地控制車輛的串聯(lián)式啟動馬達的轉(zhuǎn)動線圈和嚙合齒輪的伸出線圈。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先的實施例，包括檢測發(fā)動機前艙蓋狀態(tài)位置信息，其中當發(fā)動機艙蓋處于打開狀態(tài)時，停止發(fā)動機自動啟停的功能。還包括檢測駕駛員側(cè)車門位置信號、駕駛側(cè)安全帶插入信號，其中當判斷駕駛員離開駕駛位置，停止發(fā)動機自動啟停的功能。還包括記錄發(fā)動機的雙向凸輪軸的位置。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種車輛的電子控制系統(tǒng)，執(zhí)行上述發(fā)動機自動啟停的方法。

附圖說明

圖1示出了具有手動變速箱的車輛發(fā)動機自動啟停的方法的示意圖；

圖2是適用于雙離合自動變速箱配置進氣道多點噴射發(fā)動機的自動啟停的方法的示意圖。

具體實施方式

配置手動變速箱檔的自動啟?？刂葡到y(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)見圖1。當檢測到整車處在自動啟?？刂颇Ｊ较鹿ぷ鲿r，通過離合器的狀態(tài)觸發(fā)自動啟?？刂频倪M入和退出，自動停機和自動啟動時變速箱的控制檔位在空檔；配置雙離合變速箱自動啟?？刂葡到y(tǒng)的主要模塊有：車身控制模塊，智能電池監(jiān)測系統(tǒng)，串聯(lián)式馬達總成，12V蓄電池，可控直流發(fā)電機，發(fā)動機控制模塊，儀表面板顯示，空調(diào)控制模塊，變速箱控制模塊等，模塊之間的控制和通信聯(lián)系見圖2，其在駕駛中進入和退出自動啟?？刂颇Ｊ绞峭ㄟ^剎車踏板來控制，自動停機和自動啟動時變速箱的控制檔位在驅(qū)動檔位一檔，因此需要有效的控制發(fā)動機啟動時的轉(zhuǎn)速上沖量，以減少啟動時的抖動，同時要有足夠的發(fā)動機上沖量以保證啟動的可靠性。

如圖2所示，該自動啟?？刂葡到y(tǒng)在手動變速箱自動啟?？刂葡到y(tǒng)（圖1）的基礎(chǔ)上設(shè)計而成。發(fā)動機自動啟停控制功能是指整車在點火鑰匙沒有關(guān)閉的情況下，但是不需要用發(fā)動機工作的時候，如交通燈，堵車或臨時停車等待的時候，自動停止發(fā)動機工作，并且當駕駛者希望再次起步的時候能夠自動啟動發(fā)動機，以達到降低油耗，減少排放的目的。該控制系統(tǒng)以車身電子控制模塊（BCM）作為控制中心，同時CAN總線和LIN總線作為整車通訊渠道，整車動力系統(tǒng)搭載了傳統(tǒng)的進氣道多點噴射增壓發(fā)動機和雙離合變速箱，實現(xiàn)了整車駕駛過程中的自動停止發(fā)動機工作和自動啟動發(fā)動機工作。通過監(jiān)測當前蓄電池的狀態(tài)并預(yù)測下次發(fā)動機啟動時的電池狀態(tài)，確定蓄電池是否有足夠的能量支持發(fā)動機進入自動啟停模式。該系統(tǒng)與帶手動變速箱的自動啟停控制系統(tǒng)工作時的最大區(qū)別是在自動啟停過程中，雙離合變速箱自動啟停控制系統(tǒng)在自動啟動時的檔位是在驅(qū)動檔的一檔，而手動變速箱自動啟?？刂葡到y(tǒng)是空擋。

在儀表板總成（IPC）中集成了自動啟?？刂频墓δ苣Ｊ竭x擇按鈕，在默認狀態(tài)下選擇按鈕指示燈是滅的，默認選擇自動啟停的功能模式；當客戶按下按鈕后，指示燈亮，該信號通過車身電子控制模塊（BCM）發(fā)至總線，并關(guān)閉自動啟停的功能模式。

發(fā)動機啟動時，系統(tǒng)默認是自動啟停模式，發(fā)動機啟動達到熱機狀態(tài)后，發(fā)動機啟動所消耗的能量較小時，即可以進入自動啟動的工況，為保證蓄電池的使用壽命，采用了可控式直流電機為蓄電池充電；為提高燃油經(jīng)濟性而設(shè)置自動啟停的進入條件，在自動停機模式里，通過監(jiān)測蓄電池放電狀態(tài)和用電負荷的需求，合理觸發(fā)發(fā)動機進入啟動工作。

自動啟?？刂葡到y(tǒng)功能指示燈顯示熄滅時自動啟?？刂乒δ苣Ｊ狡鹱饔茫梢酝ㄟ^控制面板上的模式選擇按鈕關(guān)閉該功能，此時自動啟停控制系統(tǒng)功能指示燈顯示點亮，并顯示為綠色，當進入自動停機階段指示燈改變顏色為黃色，并按照一定頻率閃爍，同時發(fā)動機轉(zhuǎn)速表的指針指示在1000轉(zhuǎn)每分鐘刻度和0轉(zhuǎn)每分鐘兩個刻度之間的自動停機刻度指示位置。

對于沒有自動啟?？刂乒δ艿恼囋趧x車系統(tǒng)的作用下，車速逐漸降低至零，發(fā)動機進入熱怠速控制，等待發(fā)動機控制輸入信息，怠速時由負荷較小時由發(fā)電機為整車用電設(shè)備提供供電，負荷較大時發(fā)電機不足時蓄電池參與提供電能，但是發(fā)動機仍然在運轉(zhuǎn)，消耗燃油，并產(chǎn)生廢氣。

不同的是，裝有自動啟動控制功能的整車在選擇自動啟停的模式后，帶有手動變速箱的整車在離合器達到一定深度，變速箱與發(fā)動機的嚙合完全脫開，變速箱的檔位處于空擋狀態(tài)，當車速在剎車的作用下滑行到小于一定門限值時，進入自動停機的工作狀態(tài)；當再次踩下離合器并達到一定門限值時，自動啟動發(fā)動機工作，在自動停機期間，蓄電池為整車電器提供電源，發(fā)動機處于不工作的狀態(tài)。如果檢測到檔位信息不在空檔時，則不能進入自動啟?？刂乒δ?。

對于自動變速箱系統(tǒng)，根據(jù)駕駛員操作的剎車踏板的深度和車速信號，當車速降低到小于某一門限值同時加速踏板的位置深度超過一定值時，發(fā)動機進入自動停機狀態(tài)。為了更多的節(jié)約能量，可在發(fā)動機1200轉(zhuǎn)每分鐘和整車車速在20千米每小時以下，同時剎車踏板的位置深度超過標定門限值后，發(fā)動機即可停止工作進入自動停機狀態(tài)。此時的整車的設(shè)備供電由蓄電池提供，如果需要空調(diào)壓縮機等大功率用電器工作，車身控制模塊BCM根據(jù)智能電池管理系統(tǒng)IBS發(fā)出的蓄電池的狀態(tài)和空調(diào)壓縮機控制模塊ECC發(fā)出的功率請求，判斷蓄電池狀態(tài)是否能維持空調(diào)壓縮機持續(xù)工作，如果不能，則請求發(fā)動機啟動，由發(fā)動機直接提供空調(diào)壓縮機能量，如果蓄電池能夠維持其工作，則不啟動發(fā)動機。當剎車踏板的位置上升到某一門限值時，發(fā)動機重新啟動進入工作。

為保證啟動的快速性，在每個采樣循環(huán)中，如果發(fā)現(xiàn)剎車踏板的位置上升的速率超過標定的門限值，則快速啟動發(fā)動機；在自動停機過程中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速表的指針停在非零轉(zhuǎn)速的專門刻度位置，同時閃爍自動啟?？刂瓢粹o的指示。為保證再次啟動的快速性和穩(wěn)定性，控制斷油后的電子節(jié)氣門體快速打開使得進氣快速增加，保證駕駛員在隨時改變主意工況駕駛時發(fā)動機快速響應(yīng)，專門用于變速箱油蓄能的電子泵為再次啟動時的變速箱換擋提供高壓的變速箱油，以克服發(fā)動機剛啟動時變速箱油壓不足導致的抖動。

對于處于坡道上的車輛，電子剎車控制模塊EBCM把坡度信號傳遞到總線上，ECM接收到坡度信號并在坡度大于一定度數(shù)的情況下啟動發(fā)動機時，在剎車踏板完全釋放后仍然保持一到兩秒的剎車，保證向上坡度上的自動啟動工況動力輸出的及時性。為了達到更好的駕駛性在坡度和平地分別采用不同的剎車踏板門限值來控制發(fā)動機自動啟?？刂乒δ艿倪M入和退出，采用剎車踏板低門限值進入和高門限值退出以增加啟動的穩(wěn)定性和響應(yīng)的即時性。

參考附圖1和附圖2，在自動啟?？刂葡到y(tǒng)中，蓄電池的使用次數(shù)大量增加，在原有蓄電池組的基礎(chǔ)上，增加了用于監(jiān)控蓄電池狀態(tài)的智能電池控制模塊IBS，其通過LIN總線向BCM傳遞實時的蓄電池的電流，蓄電池的端電壓，蓄電池的溫度，當前充電量SOC（state of charge），蓄電池的啟動功能SOF（state of function），蓄電池的使用壽命的老化SOH（state of health）等六個方面的信息。

蓄電池的能力管理算法存儲在BCM中，通過充電電壓來優(yōu)化蓄電池的電壓水平和當前充電量，保證充電過程對蓄電池的壽命的損害降到最低。BCM通過高速CAN總線發(fā)送這些信息給ECM，ECM里設(shè)計的自動啟停功能的管理邏輯依賴蓄電池的信息來阻止進入自動停機模式或者使能自動啟動發(fā)動機的請求，這些信息的優(yōu)先級低于安全相關(guān)的條件低于自動啟動發(fā)動機的請求；發(fā)動機控制模塊ECM通過CAN總線接收到BCM發(fā)送來的優(yōu)化充電電壓轉(zhuǎn)化成的百分比命令后，通過ECM離散的輸入輸出端口按照一定的頻率輸出要求百分比的脈寬調(diào)制信號到可控直流發(fā)電機的控制端，同時可控直流發(fā)電機的反饋端將發(fā)動機的場電流信息反饋到ECM的端口，保證蓄電池的使用壽命，達到更好的燃油經(jīng)濟性。

為了防止在發(fā)動機前艙蓋在打開進行維修時發(fā)動機自動啟動造成人身的傷害，需將前艙蓋位置狀態(tài)位置信息連接到ECM，發(fā)動機艙蓋處于打開狀態(tài)時，應(yīng)該停止自動啟停的功能，同時該位置狀態(tài)也連接到BCM用于指示前艙蓋位置信息。

當檢測到駕駛員側(cè)車門位置信號車門打開，同時駕駛側(cè)安全帶插入信號安全帶沒有插入超過一定時間時，判斷駕駛員離開駕駛位置，停止自動啟停控制功能，如果發(fā)動機在運行狀態(tài)則不能進入自動停機狀態(tài)，如果此時處在自動停機位置，則自動停止發(fā)動機，并且顯示黃色指示燈，直至發(fā)動機鑰匙關(guān)閉或者再次鑰匙啟動。

還通過使用雙向凸輪軸位置傳感器來記錄發(fā)動機的轉(zhuǎn)動位置，在發(fā)動機停機過程接近完全靜止時通常發(fā)動機會前后搖擺，同步信息被記錄下來，可以不必等待曲軸位置信號輪的啟動缺齒信號來進行位置判定，啟動和點火在一個接下來的發(fā)動機重啟中能縮短的啟動時間，同時能夠避免發(fā)動機在負轉(zhuǎn)速時發(fā)生發(fā)動機的噴油和點火，產(chǎn)生很高發(fā)動機倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，損壞發(fā)動機。

參考附圖2，發(fā)動機啟動后，默認狀態(tài)是啟動自動啟?？刂乒δ?，儀表板面板上的自動啟停功能控制指示燈熄滅。ECM的自動啟?？刂乒δ苓壿嫏z測硬件輸入和CAN總線接收的信息是否滿足進入自動停機的設(shè)定標準。如果滿足則將相應(yīng)的不允許進入自動停機標志位置零，如果有駕駛員側(cè)的車門位置信號及安全帶插入信號同時顯示駕駛員離開駕駛位，或者檢測到前艙蓋信號打開，則不允許進入自動停機；只有當硬件輸入都滿足后，才允許進入自動停機。

在滿足硬件信號輸入邏輯的同時，還需要滿足軟件判斷進入自動停機的條件。在發(fā)動機熱機后，根據(jù)檢測到的環(huán)境溫度確定最低進入自動停機的發(fā)動機冷卻液溫度，如果可以進入自動停機的冷卻液溫度設(shè)置太低，則會有連續(xù)啟停工況時催化器溫度不足，使得催化器的轉(zhuǎn)化效率有下降的風險；從變速箱控制模塊TCM和BCM發(fā)到CAN總線的變速箱油溫度，變速箱檔位，變速箱油壓力和蓄電池的信息都滿足進入自動停機條件后，當ECM檢測到剎車真空度超過標定門限值，剎車位置信號超過標定門限值同時車速低于標定門限值時，發(fā)動機進入自動停機狀態(tài)，此時發(fā)動機停止工作，發(fā)動機轉(zhuǎn)速表指示在啟停控制功能的指示位置，控制面板指示燈進入閃爍的狀態(tài)。

在自動停機期間，剎車踏板位置保持不動，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為零，車速為零。蓄電池為整車的收音機等用電設(shè)備提供電源。如果空調(diào)壓縮機被要求工作，則啟動發(fā)動機以提供足夠的壓縮能量；在自動停機期間，蓄電池的電能在各種工作的用電設(shè)備的消耗下，電量逐漸降低，如果停機時間較長，當IBS系統(tǒng)檢測到的電池信息被傳遞到ECM時發(fā)現(xiàn)蓄電池的狀態(tài)變?yōu)椴荒軡M足自動停機的條件時，啟動發(fā)動機給蓄電池進行調(diào)節(jié)式充電，以保證蓄電池的能量。在高原環(huán)境下，長時間的剎車，會導致剎車真空助力的真空度不足，當電子真空泵也不足以提供足夠的真空時，要啟動發(fā)動機，以保證剎車的安全。在自動停機時的檔位應(yīng)一直保持在驅(qū)動檔，如果檔位發(fā)生變換，則啟動發(fā)動機以快速響應(yīng)駕駛需求。

在自動停機期間，如果沒有外部信號觸發(fā)發(fā)動機啟動，則在駕駛員準備再次駕車離開時，通過松剎車踏板自動啟動發(fā)動機。觸發(fā)發(fā)動機啟動信號的剎車踏板位置比進入自動停機的剎車踏板位置高一定標定值，可以提高啟動的舒適性。從發(fā)動機發(fā)出啟動信號到產(chǎn)生扭矩一般在0.3秒到0.6秒期間，為減少響應(yīng)的延遲，當控制系統(tǒng)檢測到在12.5毫秒的程序執(zhí)行周期內(nèi)剎車踏板的位置減少在百分之一到百分之二之間的一個標定幅度值時，控制系統(tǒng)立即發(fā)出啟動信號，隨著剎車踏板位置的逐步上升，發(fā)動機可以快速輸出扭矩；如果剎車踏板被快速釋放而且加速踏板被快速踩下，則ECM控制系統(tǒng)在啟動時通過快速打開節(jié)氣門體進入激進自動啟動模式，使得更多的扭矩被快速產(chǎn)生出來，以提高駕駛性。

如果在自動停機時，從電子剎車控制模塊EBCM發(fā)出的上坡坡度信號超過5度時，觸發(fā)自動啟動的剎車踏板信號要比無坡度時的剎車踏板信號高一定標定值。在自動啟動過程中，即使剎車踏板完全釋放，仍然保持一到兩秒的輔助剎車，以保證駕駛員在從剎車踏板轉(zhuǎn)移到加速踏板的過程中整車不會產(chǎn)生倒溜的可能；如果自動停機時車輛停在下坡，則采用平地時的自動啟動觸發(fā)的剎車踏板位置標定門限值。

本發(fā)明采用了串聯(lián)式結(jié)構(gòu)啟動馬達，馬達的轉(zhuǎn)動線圈和嚙合小齒的伸出線圈分別由兩個獨立的控制端子控制。當發(fā)動機從開始進入自動停機工況到發(fā)動機完全停止的0.6秒到1.5秒的停機過程期間，發(fā)動機仍有轉(zhuǎn)速，在停機的最后階段可能出現(xiàn)負轉(zhuǎn)速，停機期間如果收到改變主意工況的請求發(fā)動機啟動信號，根據(jù)改變主意工況的請求發(fā)生時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速不同，采用不同的啟動策略。轉(zhuǎn)速較高時，可以通過直接恢復(fù)供油來讓發(fā)動機轉(zhuǎn)速恢復(fù)；轉(zhuǎn)速較低時，分別采用速度轉(zhuǎn)速匹配模式和低速嚙合匹配模式兩種匹配模式來縮短從改變主意工況的請求發(fā)生時刻到發(fā)動機轉(zhuǎn)速恢復(fù)到扭矩輸出時刻的時間。在速度轉(zhuǎn)速匹配模式中，采用先控制馬達的轉(zhuǎn)動線圈動作，然后控制馬達的伸出線圈，并在一定馬達轉(zhuǎn)速的情況下將馬達和發(fā)動機嚙合。在低速嚙合匹配模式中，采用先控制馬達的伸出線圈動作，然后等待發(fā)動機負轉(zhuǎn)速快結(jié)束再控制馬達的轉(zhuǎn)動線圈動作。其中在速度轉(zhuǎn)速匹配模式中，根據(jù)電池的電壓和電池的溫度對兩個控制線圈之間的延遲的時間進行修正。當改變主意工況發(fā)生時發(fā)動機轉(zhuǎn)速在20轉(zhuǎn)每秒以下時，則等待發(fā)動機完全靜止后再采用正常模式啟動，以防止可能的發(fā)動機負轉(zhuǎn)速對啟動馬達的硬件產(chǎn)生損害。

無論在何種自動啟動模式，如果ECM控制系統(tǒng)檢測的發(fā)動機啟動不成功，則立刻重置啟動事件寄存器，進入正常的鑰匙啟動模式。