用於使安裝在車輛內的內燃機自動停止和起動的控制裝置和方法
2023-09-21 13:38:05 2
專利名稱：用於使安裝在車輛內的內燃機自動停止和起動的控制裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於使安裝在一車輛內的內燃機自動停止和起動的控制裝置和方法。更為明確地說，本發明涉及這樣一種控制裝置和方法，它們用於在內燃機怠速時當一個預先確定的停止條件滿足(成立)時使內燃機自動停止，和用於當一個預先確定的起動條件滿足時使已自動停止的內燃機自動起動。
當判斷學習是否完成和內燃機被相應地控制時，可以設計這樣一種發動機，以使得在學習完成之前怠速停止不被執行。然而，當要完成學習需要一定的時間以致於怠速停止不被立即執行時，會使駕駛者產生一種不習慣(異樣)的感覺。
本發明的第一個方面涉及一種用於使安裝在車輛內的內燃機的自動停止和起動的控制裝置，它具備用於在內燃機怠速時當一個預先確定的停止條件滿足時使內燃機自動停止的自動停止裝置，和用於當一個預先確定的起動條件滿足時使已自動停止的內燃機自動起動的自動起動裝置。當用於執行對內燃機的一個控制量的學習的學習執行條件滿足時，自動停止裝置根據基於學習執行條件的學習的完成和預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度(時間量)使內燃機自動停止。
根據該控制裝置，在自動停止內燃機的操作中，在發動機怠速時當預先確定的停止條件已滿足時，當用於執行對內燃機的一個控制量的學習的學習執行條件已滿足時，根據基於學習執行條件的學習的完成和預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度使內燃機自動停止。然後，當預先確定的自動起動條件已滿足時，使已自動停止的內燃機自動起動。因此可以使對怠速中的發動機的自動停止和起動控制和對內燃機的控制量的學習同時進行。
在該控制裝置中，當基於學習執行條件進行的學習完成時，所述自動停止裝置可以不考慮在預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度而使內燃機自動停止。因此，在學習尚未完成的情形下，在預先確定的停止條件滿足和學習已經完成之後，立即自動停止內燃機。另外，在學習已經完成但預先確定的停止條件尚未滿足的情形下，在預先確定的停止條件滿足之後，立即自動停止內燃機。結果是，不必要的燃油消耗能夠被降至最低。
還有，當基於學習執行條件進行的學習沒有完成時，當預先確定的停止條件已經持續滿足了一段預定的時間時，所述自動停止裝置可以自動停止內燃機。因此，當預先確定的停止條件已經持續滿足了一段預定的時間，即使學習沒有完成，也可以使內燃機自動停止。結果是，由於對怠速中的內燃機的自動停止和起動的控制使駕駛者感到的不習慣的感覺能夠被降至最低。
另外，當用於執行對內燃機的控制量學習的學習執行條件尚未滿足時，所述自動停止裝置可以不考慮在預先確定的停止條件滿足之後所經過的時間長度而自動停止內燃機。因此，內燃機自動停止的頻率提高，從而改善了燃油消耗性能。
可選擇地，要被學習的內燃機的控制量可以是多個控制量，學習的完成可以是對於多個要被學習的控制量的所有學習的完成。因此，就能夠更為恰當地學習內燃機的每個控制量，並使對怠速中的發動機的自動停止和起動的控制和對內燃機的每個控制量的學習同時進行。而且，多個控制量可以包括空燃比和維持怠速所必需的進氣氣流流率中的至少一個。
當不存在基於學習執行條件完成的學習的歷史時，所述自動停止裝置可以不考慮在預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度而禁止使內燃機自動停止。因此，第一次學習被賦予優先權，以使得第一次學習的結果可以用於下一次起動。
本發明的第二個方面涉及一種安裝在一車輛內的內燃機的控制方法，它用於在內燃機怠速時當一個預先確定的停止條件滿足時使內燃機自動停止，和用於當一個預先確定的起動條件滿足時使已自動停止的內燃機自動起動。根據該方法，當用於執行對內燃機的控制量的學習的學習執行條件滿足時，根據基於學習執行條件的學習的完成和預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度使內燃機自動停止。
因此，如本發明的第一個方面所述，對怠速中的發動機的自動停止和起動控制和對內燃機的控制量的學習可以同時進行。
電動發電機36具有一電動機和一發電機的功能，例如是一同步電動發電機。一個安裝在電動發電機36的一個旋轉軸上的電動機帶輪46，通過一傳動帶48與一個通過一離合器42與發動機22的曲軸26相連的發動機側帶輪44相連。因此，電動發電機36可以利用從發動機22到曲軸26的動力輸出產生的電力給電池40充電，也可利用來自電池40的電力向曲軸26輸出動力。
混合電子控制單元50包含一個具備一個中央處理單元CPU作為其主要部件的微處理器。除了CPU，混合電子控制單元50還具有用來存儲處理程序和數據以及類似信息的只讀存儲器ROM，用來臨時存儲數據的隨機存取存儲器RAM，輸入/輸出埠，和一個通訊埠，這些在圖中都沒有顯示。各種不同的信號通過輸入埠輸入至混合電子控制單元50。這些信號包括來自一速度傳感器的表示電動機轉速和來自一溫度傳感器的表示電動機溫度的信號，這兩個傳感器在圖中都沒有顯示，都安裝在電動發電機36上；來自一圖中沒有顯示的安裝在逆變器38內的電流傳感器的電動發電機的相電流信號；來自一圖中沒有顯示的安裝在電池40上的溫度傳感器的電池溫度信號；來自圖中沒有顯示的安裝在電池40的輸出端附近的電壓傳感器和電流傳感器的接線端之間的電壓和放電及充電電流信號；來自一探測換檔杆52操作位置的檔位傳感器53的檔位信號SP；來自探測對應於一加速器踏板54踏下量的加速器開度Acc的加速器踏板位置傳感器55的加速器開度Acc信號；來自探測制動器踏板56踏下量的制動器踏板位置傳感器57的制動器踏板位置BP信號；和來自車速傳感器58的車速V信號。混合電子控制單元50還輸出各種不同的信號，如通過輸出埠發送給起動發動機22的曲軸26的起動電機23的一個驅動信號，發送給逆變器38用於控制電動發電機36的一個切換控制信號，和發送給離合器42的一個驅動信號。另外，混合電子控制單元50通過通訊埠與發動機ECU24和AT ECU 30相連，在必要時從發動機ECU 24接收關於發動機22狀態的數據和類似信息，和從AT ECU 30接收關於自動變速器28狀態的數據和類似信息，並向發動機ECU 24和AT ECU 30發送控制信號。在這種情況下，除了冷卻液溫度和發動機轉速以及類似信息外，有關發動機22狀態的數據還包含關於發動機怠速時由發動機ECU 24執行的對控制量的學習是否完成的數據和關於學習歷史的存在情況的數據。
在採用根據本示例性實施例的構造的混合動力車輛20中，當預先確定的停止條件滿足時，如當加速器為關閉狀態(OFF)，即加速器踏板54沒有被踏下，制動器為開啟狀態(ON)，即制動踏板被踏下時，且當內燃機處於怠速狀態並且發動機轉速Ne等於或小於一預先確定的轉速時，自動停止發動機22而執行怠速停止。當預先確定的起動條件滿足時，如當加速器為開啟狀態(ON)而制動器為關閉狀態(OFF)時，由電動發電機36自動起動發動機22。下面將說明處於怠速停止控制中的發動機22的一種自動停止過程中的操作。
圖2為由混合電子控制單元50執行的自動停止處理程序的一個示例的流程圖。該程序以一預先確定的時間間隔(如每8毫秒)重複執行。當該程序被執行時，混合電子控制單元首先輸入處理所必需的數據(步驟S100)。這些數據輸入包括用作確定自動停止條件的數據的加速器開度Acc，制動踏板位置BP，檔位SP，車速V和發動機轉速Ne，以及還包括表示在發動機怠速時用於執行對控制內燃機22的一個控制量的學習的學習執行條件是否滿足、學習是否完成和學習歷史是否存在的數據以及其他來自發動機ECU 24的類似信息。由於對於來自發動機ECU 24的學習執行條件滿足的可能性、學習是否完成和學習歷史是否存在的判斷以及用於這些判斷的數據不是本發明的著重點，將略去相關說明。在本實施例中，當發動機22怠速時，對於空燃比(A/F)的反饋控制中的實際值和目標值之間的關係，即其間收斂度的學習(以下稱為「空燃比學習」)，和對於維持怠速轉速必須的進氣氣流流率(即ISC(怠速控制))的反饋控制中的實際值和目標值之間的關係，即其間收斂度的學習(以下稱為「ISC學習」)，被用作發動機22的控制量的學習。
數據輸入(步驟S100)以後，檢查一標記Fstop的值，以判斷發動機是否在怠速過程中已自動停止(步驟S110)。當標記Fstop值為「1」時，則判定發動機22已在怠速過程中自動停止了，然後所述程序終止。在這個程序中，當發動機22自動停止時標記Fstop被置為「1」，當自動停止後滿足預先確定的起動條件時，通過一個圖中沒有顯示的起動處理程序自動起動發動機22時，則標記Fstop被置為「0」。
當標記Fstop為「0」時，則判斷是否滿足了學習執行條件(步驟S130)，該學習執行條件用於確定是否執行對用以控制怠速中的內燃機22的控制量的學習。如果未滿足學習條件，發動機22自動停止(步驟S170)，標記Fstop被置為「1」(步驟S180)。然後所述程序終止。
另一方面，如果滿足了學習條件，則判斷對控制量的學習是否完成了(步驟S140)。當所有控制量的學習都已完成時(在本實施例中，即空燃比學習和ISC學習都已完成)，自動停止發動機22(步驟S170)，同時標記Fstop被置為「1」(步驟S180)。然後所述程序終止。
當控制量的學習尚未完成時，則檢查發動機ECU 24中是否存儲有一個過去的對控制量的學習歷史(步驟S150)。如果發動機ECU 24中沒有存儲有一個學習歷史，不自動停止發動機22且所述程序終止。這裡，使用存儲在發動機ECU 24中的控制量的學習歷史作為發動機22怠速運轉時的控制量的初始值。該學習歷史不時會被清空，如更換電池40時。因此，當發動機ECU 24中沒有存儲學習歷史時，在沒有自動起動發動機22的情況下程序終止的處理過程意味著在學習歷史被清空後如在更換電池40後的第一次學習過程中，在對控制量的學習完成之前禁止發動機22自動停止的處理過程。
當發動機ECU 24中存儲有控制量的學習歷史時，則判斷在滿足自動停止條件下是否已經過去了一預先確定量的時間(步驟S160)。如果已經過去了預先確定量的時間，即使對控制量的學習尚未完成，仍自動停止發動機22(步驟S170)，並且標記Fstop被置為「1」(步驟S180)。然後所述程序終止。如果在滿足自動停止條件的情況下還沒有過去預先確定量的時間，所述程序在不自動停止發動機22的情況下終止，以使對控制量的學習繼續。
圖3顯示發動機處於怠速狀態時，i)怠速時間，ii)學習執行條件的滿足情況，iii)空燃比學習的程度，iv)ISC學習的程度，和v)發動機22是否已自動停止的狀態隨時間變化的示例。在時刻T1和T2之間的怠速期間沒有滿足學習執行條件，因此在沒有執行空燃比學習或ISC學習的情況下就立即自動停止發動機22。在時刻T3和T5之間的怠速期間滿足了學習執行條件，因此執行空燃比學習和ISC學習直至時刻T4，此刻是發動機開始怠速運轉後10秒鐘。在本實施例中，當實際反饋值和目標值之差在反饋控制的每次跳躍中連續兩次小於2％時，則空燃比學習完成。此外，當發動機轉速Ne與目標轉速相差在20rpm以內，同時進氣氣流流率反饋量與目標值相差在0.5l/s以內時，且這種情況已持續了5秒鐘時，則ISC學習完成。應該注意到判斷空燃比學習和ISC學習是否完成的方法不僅限於上述這些，而是還可以使用各種不同的方法。在時刻T3和T5之間的怠速期間，儘管在時刻T4——即發動機22開始怠速後10秒鐘——空燃比學習已經完成，但ISC學習尚未完成。但是由於發動機已經怠速運行了10秒鐘，ISC學習被取消，發動機22自動停止。結果是，由於因為沒有執行怠速停止控制而沒有自動停止發動機22而使駕駛者感到的不習慣感覺可被降至最小。在時刻T6和T8之間的怠速期間，已經取消的ISC學習再次被啟動，並且在時刻T7——即當ISC學習完成時——自動停止發動機22。
根據上述實施例的混合動力車輛20，如果在滿足了預先確定的停止條件的情況下已經過去了一預定量的時間，即使對發動機22的控制量的學習尚未完成，仍自動停止發動機22。因此，由於在學習完成之前不自動停止發動機22而使駕駛者感到的不習慣感覺可被降至最小，即能夠避免使駕駛者產生將不執行怠速停止控制的不習慣感覺。此外，還可將由於不自動停止發動機22而造成的燃油消耗性能的惡化降至最低。同樣在根據本實施例的混合動力車輛20中，對於處於怠速運轉狀態的發動機22當學習執行條件未滿足時，立即自動停止發動機22，因此燃油消耗性能得到了改善。此外，在根據本實施例的混合動力車輛20中，當發動機ECU 24中沒有存儲所述學習歷史時，直至學習完成之前禁止自動停止發動機22。結果是，在後續的怠速過程中發動機22運轉平穩。
在根據本實施例的混合動力車輛20中，除起動電機23以外還配備了電動發電機36，通過電動發電機36自動起動處於怠速停止狀態的發動機22。然而可選擇地，也可以不使用電動發電機36而是利用起動電機23自動起動處於怠速停止狀態的發動機22。
在根據本實施例的混合動力車輛20中，將空燃比學習和ISC學習作為控制怠速時發動機22的控制量的學習來執行。但本發明不只限於這些學習。只要學習涉及發動機22的控制量，也可以執行各種其他的學習，如點火正時的學習和進氣門和排氣門開關定時的學習。
在根據本實施例的混合動力車輛20的構造中，電動發電機36通過傳動帶48與發動機22的曲軸26相連。但可選擇地，只要能夠自動停止和起動發動機22，也可以使用各種其他的構造。如混合動力車輛可以構造成所謂的並聯混合動力車，其中來自發動機的一部分動力傳遞至車橋，而其餘部分的動力則轉化成用來給蓄電池充電或供應給安裝在車橋側的一發電機的電能。或者，混合動力車輛也可以被構造成所謂的串聯混合動力車輛，其中來自發動機的全部動力轉化成用來給蓄電池充電的電能，而車輛使用來自蓄電池的動力運轉。或者，也可以採用混合動力車輛以外的其他車輛類型的構造。而且，在這種情況下，自動變速器也可以是任何形式的變速器，或者甚至根本不具備有一個象自動變速器這樣的變速器。
儘管參考了具體的實施例對本發明進行了說明，但對於那些本領域的普通技術人員來說還可以輕易地完成許多修改和變化。因此，所有這些變化和修改都包括在本發明的預期程度之內。而且，可以通過使用其他變化和修改實施本發明。
權利要求
1.一種用於使安裝在車輛內的內燃機自動停止和起動的控制裝置，它具備用於在內燃機怠速時當一個預先確定的停止條件滿足時使內燃機自動停止的自動停止裝置，和用於當一個預先確定的起動條件滿足時使已自動停止的內燃機自動起動的自動起動裝置，其特徵在於當用於執行對內燃機的一個控制量的學習的學習執行條件滿足時，自動停止裝置根據基於學習執行條件的學習的完成和預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度使內燃機自動停止。
2.根據權利要求1的控制裝置，其特徵在於，當基於學習執行條件的學習完成時，所述自動停止裝置不考慮預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度而使內燃機自動停止。
3.根據權利要求1或2的控制裝置，其特徵在於，當基於學習執行條件的學習沒有完成時，當停止條件已經持續滿足了一段預先確定的時間長度時，所述自動停止裝置使內燃機自動停止。
4.根據權利要求1或2的控制裝置，其特徵在於，當學習執行條件尚未滿足時，所述自動停止裝置不考慮預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度而使內燃機自動停止。
5.根據權利要求1或2的控制裝置，其特徵在於，要被學習的內燃機的控制量是多個控制量，並且學習的完成是對於多個要被學習的控制量的所有學習的完成。
6.根據權利要求5的控制裝置，其特徵在於，所述多個控制量包括空燃比和維持怠速所必需的進氣氣流流率中的至少一個。
7.根據權利要求1或2的控制裝置，其特徵在於，當不存在基於學習執行條件完成的學習的歷史時，自動停止裝置不考慮預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度而禁止使內燃機自動停止。
8.一種安裝在車輛內的內燃機的控制方法，其特徵在於包括以下步驟判斷一個用於使在怠速期間的內燃機自動停止的預先確定的停止條件是否已滿足(S120)；當已判斷了預先確定的停止條件已滿足時，判斷一個用於執行對內燃機的一個控制量的學習的學習執行條件是否已滿足(S130)；判斷基於學習執行條件的學習是否完成(S140)；測量預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度(S160)；當已判斷出學習執行條件已滿足時，根據基於學習執行條件的學習的完成和預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度使內燃機自動停止(S170)；判斷一個用於使已自動停止的內燃機起動的預先確定的起動條件是否已滿足；和當預先確定的起動條件已滿足時，使內燃機自動起動。
9.根據權利要求8的控制方法，其特徵在於，當已判斷出基於學習執行條件的學習完成時，不考慮預先確定的停止條件滿足之後經過的時間長度而使內燃機自動停止。
10.根據權利要求8或9的控制方法，其特徵在於，當已判斷出基於學習執行條件的學習未完成時，當停止條件已經持續滿足了一段預定的時間長度時，使內燃機自動停止。
11.根據權利要求8或9的控制方法，其特徵在於，當已判斷出學習執行條件尚未滿足時，不考慮滿足預先確定的停止條件之後經過的時間長度而使內燃機自動停止。
12.根據權利要求8或9的控制方法，其特徵在於，要被學習的內燃機的控制量是多個控制量，並且學習的完成是對多個要被學習的控制量的所有學習的完成。
13.根據權利要求12的控制方法，其特徵在於，所述多個控制量包括空燃比和維持怠速所必需的進氣氣流流率中的至少一個。
14.根據權利要求8或9的控制方法，其特徵在於還包括以下步驟判斷是否存在基於學習執行條件完成的學習的歷史，其中當已判斷出不存在基於學習執行條件完成的學習的歷史時，不考慮滿足預先確定的停止條件之後經過的時間長度而禁止使內燃機自動停止。
全文摘要
在一個發動機自動停止條件和一個對怠速期間發動機的一個控制量的學習執行條件已經滿足時(S100至S130)，在滿足了一個預先確定的停止條件的情況下，當已經過了一個預先確定量的時間時，即使學習還未完成，仍使發動機自動停止(S160，S170)。但是，當控制量的學習歷史由於斷開電池或類似情況被清空和未被存儲時，在學習完成之前禁止使發動機自動停止(S150)。因此，可以使對處於怠速狀態的發動機的怠速停止的控制和對該控制量的學習同時進行，同時由沒有執行怠速停止而引發的駕駛者感覺到的不習慣的感覺也能被降至最低。
文檔編號F02D29/02GK1472091SQ0314631
公開日2004年2月4日 申請日期2003年7月8日 優先權日2002年7月17日
發明者光谷典丈, 之, 內山智之 申請人:豐田自動車株式會社