專利名稱：機車怠速止動系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠自動關閉和重新啟動發動機的機車怠速止動系統。
通常這種延遲較短暫，它并不影響啟動性能。然而，電池的消耗或馬達的老化或在發動機或驅動系統中的摩擦的增加(下文稱為惡化(deterioration))狀態可能導致在機車啟動時馬達和發動機轉速的增加率減小。結果，延遲了蠕變扭矩的產生，降低了啟動性能。
因此，可取的是，確定機車是否處于惡化狀態，如果確定機車是處于惡化狀態則禁止自動關閉發動機(怠速止動)。如果禁止怠速止動，則一直保持發動機運行，即使在機車停止時，蠕變扭矩總是在一定程度上產生。結果，可以防止延遲產生蠕變扭矩。
然而，當機車處于上坡時，由于作用在驅動輪上的阻力增加，甚至在機車并沒有處于惡化狀態時，馬達和發動機的轉速的增加率也減小。因此，當執行確定惡化狀態時，需要將上坡情況從該惡化狀態中區別開來。
此外，當機車在上坡上重新啟動時，如果執行在平路上的啟動控制，則降低機車的啟動性能，因為不能獲得用于對付作用在驅動輪上的阻力的足夠的驅動扭矩。
因此，本發明的一個目的是提供一種能夠精確地檢測惡化狀態的機車怠速止動系統。本發明的進一步發明目的是即使機車處于上坡時也能夠平穩地重新啟動機車。
為了實現上述發明目的，本發明提供一種機車怠速止動系統，該機車怠速止動系統包括發動機、連接到發動機的馬達、扭矩變換器、通過扭矩變換器連接到發動機或馬達并由發動機或馬達驅動的驅動輪以及微處理器。對該微處理器進行編程以確定在發動機運行時是否滿足發動機關閉條件，在滿足發動機關閉條件時關閉發動機，在關閉了發動機時確定是否滿足發動機重新運行的條件，在滿足發動機重新啟動條件時以馬達驅動該發動機并確定該機車是否處于上坡，確定在以馬達驅動該發動機的啟動之后在發動機重新啟動之前發動機的轉速的增加率是否小于在機車沒有處于上坡時的預定的增加率，以及當確定發動機的轉速的增加率低于預定的增加率時基于發動機的關閉條件禁止發動機的關閉。
本發明的詳細描述以及其他特征和優點將在下文闡述并在附圖中示出。
附圖2所示為發動機重新啟動程序的流程圖。
附圖3所示為設定惡化確定閾值的表。
附圖4所示為設定惡化確定閾值的另一表。
附圖5所示為發動機關閉程序的流程圖。
現在參考附
圖1，一種混合機車具有發動機1和連接到發動機1并與發動機1同時轉動的電動發電機2。
發動機1和電動發電機2的輸出傳輸到具有扭矩變換器(液力離合器)3a的變速器3、變速器輸出軸4、差動齒輪單元5，以及最后通過驅動軸6傳輸到驅動輪9。
電動發電機2通過變換器8連接到高壓電池7。當發動機1啟動時(當點火開關處于接通位置時發動機啟動或從怠速止動狀態重新啟動發動機)從電池7將電功率輸送到電動發電機2，電動發電機2驅動發動機1。除了當發動機1啟動時以外，電動發電機2作為發電機工作，并應用所產生的電能對電池7進行充電。這就是說，電動發電機2用作啟動發動機1的馬達。在其他的時間中，并不需要從電池7中給電動發電機2輸送電能，它不作為馬達工作。因此，電池7可以具有較小的容量。
控制器10控制發動機1、電動發電機2和變速器3。來自下述的傳感器的信號輸入到控制器10。
-點火開關11-基于曲柄角信號檢測發動機1的轉速Ne的曲柄角傳感器12-檢測加速器踏板操作量APO的加速器踏板傳感器13-檢測發動機1的節流閥開口TVO的節流閥傳感器14-檢測在節流閥的下游的進氣壓力(在進氣歧管中為負壓)的進氣壓力傳感器15-檢測在發動機1的冷卻水的溫度TW的水溫傳感器16-當加速器踏板沒有壓下或在節流閥完全關閉時放置在接通位置的怠速開關17當剎車踏板壓下時放置在接通位置的剎車開關18-檢測機車速度VSP的機車速度傳感器19-檢測扭矩變換器3a的油溫度Toil的油溫度傳感器20-基于作用在機車的重力加速度的方向上檢測坡度的坡度傳感器21。
附圖2所示為當點火開關11處于接通位置以及發動機1自動關閉(機車處于怠速止動狀態)時所執行的發動機重新啟動程序的流程圖。
在步驟S1中，根據標志FIS確定發動機1是否已經自動關閉(機車處于怠速止動狀態)。當標志FIS為“1”時該程序進行到步驟S2，確定該機車處于怠速止動狀態。當該標志FIS為“0”時，確定該機車沒有處于怠速止動狀態，該程序終止。
在步驟S2中，確定是否滿足發動機重新啟動的條件。例如，當怠速開關17處于切斷位置時(加速器踏板壓下)并且剎車踏板開關18處于切斷位置時(剎車踏板釋放)時，滿足發動機重新啟動的條件。當確定滿足發動機重新啟動的條件時，該程序進行到步驟S3。當確定不滿足發動機重新啟動條件時，該程序終止。
在步驟S3中，通過電動發電機2驅動發動機1。同時，啟動定時器T。
在步驟S4中，確定由機車速度傳感器19所檢測的機車速度VSP是否為負值。當機車速度VSP為負值時，確定機車在上坡，機車后退。在步驟S4中，當確定機車速度VSP大于或等于零并因此機車沒有在上坡時，該程序進行到步驟S5。基于由坡度傳感器21所檢測的重力加速度的方向可以確定機車是否在上坡。
在步驟S5中，根據定時器T的值確定自應用電動發電機2驅動發動機1啟動時起經過的時間是否達到惡化確定時間T0(例如，T0＝0.2秒)。當確定自應用電動發電機2驅動發動機1啟動時起經過的時間已經達到惡化確定時間T0，該程序進行到步驟S6。
在步驟S6中，確定由電動發電機2所驅動的發動機1的轉速Ne是否小于惡化確定閾值NL。當惡化確定時間T0設定為0.2秒時，將惡化確定閾值NL設定為例如900rpm。當發動機1的轉速增加率小于預定速率(4500rpm/秒)，確定該機車處于惡化狀態。
通過參考在附圖3中所示的表根據發動機1的冷卻水的溫度Tw可以校正惡化確定閾值NL。在發動機1中的摩擦隨著在發動機1中的冷卻水溫度的降低而增加。這就導致發動機1的轉速增加率較低。因此，隨著發動機1的冷卻水溫度Tw降低將惡化確定閾值NL校正為更小的值。
通過參考在附圖4中所示的表根據扭矩變換器3a的油溫度Toil可以校正惡化確定閾值NL。在扭矩變換器3a中的摩擦隨著在扭矩變換器3a中的油溫度的降低而增加，這就導致發動機1的轉速增加率較低。因此，隨著扭矩變換器3a的油溫度Toil降低將惡化確定閾值NL校正為更小的值。
當根據發動機1的冷卻水溫度Tw或扭矩變換器3a的油溫度Toil校正耗損確定閾值NL時，可以改善惡化狀態的確定精度。
通過測量從應用電動發電機2驅動發動機1的啟動到達到預定的轉速的發動機1的轉速的時間，還可以確定機車是否處于惡化狀態。當發動機1的轉速達到預定的轉速所需的時間超過預定的閾值時，可以確定機車處于惡化狀態。
在步驟S6中，當確定發動機1的轉速Ne小于耗損確定閾值NL，確定發動機1的轉速的增加率小于預定的增加率，機車處于惡化狀態。
在步驟S37中，標志FPH設定為1，這表示發動機1的自動關閉禁止(禁止怠速止動)。這樣，如下文所描述，禁止隨后的怠速止動。因此該程序進行到步驟S10，通過發動機點火和燃料噴射，立即重新啟動發動機1。
在另一方面，當在步驟S6中確定發動機轉速Ne小于或等于耗損確定閾值NL時，確定機車處于惡化狀態中，該程序進行到步驟S8。在步驟S8中，標志FPH設定為“0”，表明允許怠速止動。
然后，該程序進行到步驟S9，確定由進氣壓力傳感器15所檢測的發動機1的進氣壓力Pb是否已經達到與在怠速過程中的進氣壓力所對應的進氣壓力(例如，-400毫米汞柱)。該進氣壓力為應用大氣壓力作為參考壓力的相對壓力。-400毫米汞柱的進氣壓力是指進氣壓力比大氣壓低400毫米汞柱。
當確定進氣壓力Pb已經達到了與怠速相對應的壓力時，該程序進行到步驟S10，通過發動機點火和燃料噴射重新啟動發動機1。在以這種方式形成進氣壓力之后通過重新啟動發動機1可以抑制發動機扭矩的快速增加。因此，可以防止燃油效率降低或啟動機車時的沖擊。
當進氣壓力Pb已經達到了預定壓力時，重新啟動發動機1。然而，當發動機1的燃料噴射量小于或等于預定量(例如燃料噴射時間Tp小于4毫秒)時或者當發動機1的轉速Ne上升到預定值(大于耗損確定閾值NL)時，可以重新啟動發動機1。此外，通過測量自應用電動發電機2驅動發動機1啟動時所經過的時間，當所經過的時間已經達到預定值(例如1.2秒)時，可以重新啟動發動機1。
在另一方面，當在步驟S4中確定該機車處于上坡時，并不執行從步驟S5至步驟S8的耗損確定程序，也不執行基于耗損確定的怠速止動禁止。這是因為當該機車處于上坡時作用在驅動輪9上的扭矩增加，導致發動機1的轉速增加率降低。因此，不可能精確地確定惡化狀態。因此，在這種情況下，該程序進行到步驟S10，發動機1立即重新啟動。由于在進氣壓力已經形成之前重新啟動發動機1，與進氣量成比例的燃料噴射量較大。因此，可以產生與作用在驅動輪9上的阻力的增加相對應的較大的發動機扭矩。這樣，即使在機車處于上坡上仍然可以確保平穩啟動。
附圖5所示為在發動機1正運行時所執行的發動機關閉程序的流程圖。
在步驟S21中，確定點火開關11是否處于切斷位置。當點火開關11沒有處于切斷位置時，該程序進行到步驟S22。
在步驟S22中，根據標志FPH確定發動機1的自動關閉(怠速止動)是否已經禁止。當禁止怠速止動(FPH＝1)時，該程序終止。當允許怠速止動(FPH＝0)時，該程序進行到步驟S23。
在步驟S23中，確定是否滿足發動機關閉條件。更具體地說，當滿足下述所有的條件時，確定滿足發動機關閉條件。
-怠速開關17處于接通位置。
-發動機轉速Ne大致等于在怠速過程中的轉速。
-機車速度VSP為零。
-剎車開關18處于接通位置。
當不滿足發動機關閉條件，該程序終止。當滿足發動機關閉條件時，該程序進行到步驟S24。
在步驟S24中，發動機1自動關閉。在步驟S25中，將標志FIS設定為“1”，表明發動機1現在自動關閉(在怠速止動狀態下)，該程序終止。
在另一方面，當在步驟S21中點火開關處于切斷位置時，該程序進行到步驟S26，發動機1關閉。在步驟S27中，將標志FIS設置為“0”，表明該機車沒有處于怠速止動狀態。在步驟S28中，將標志FPH設置為“0”，表明允許怠速止動，該程序終止。當在機車停止工作時甚至在機車先前運行時已經禁止怠速止動時，在點火開關11處于切斷位置時將標志FPH設置為“0”的原因在于釋放怠速止動禁止。
在此將日本專利申請P2000-77961(2000年3月21日申請)的整個內容結合在本申請中，并且本申請要求該申請作為優選權的基礎。
雖然上文參考本發明的一定的實施例已經描述了本發明，但是本發明并不限于上文所描述的實施例。對于本領域熟練人員來說，根據上文的教導可以對上文所描述的實施例進行修改和變化。本發明的范圍以下面的權利要求確定。
工業實用性如上文所描述，怠速止動系統有利于在惡化狀態下禁止怠速止動并增強啟動性能。此外還有利于增強在上坡時從怠速停止狀態重新啟動機車時的啟動性能。
權利要求
1.一種機車怠速止動系統，該機車怠速止動系統包括發動機(1)；連接到發動機(1)的馬達(2)；扭矩變換器(3a)；通過扭矩變換器(3a)連接到發動機(1)或馬達(2)并由發動機(1)或馬達(2)驅動的驅動輪(9)；以及微處理器(10)，對該微處理器進行編程以在發動機(1)運行時確定是否滿足發動機關閉條件，在滿足發動機關閉條件時關閉發動機(1)，在發動機關閉運行時確定是否滿足發動機重新啟動的條件，在滿足發動機重新啟動條件時以馬達(2)驅動該發動機(1)并確定該機車是否處于上坡，確定在以馬達(2)驅動該發動機(1)的啟動之后在重新啟動發動機(1)之前發動機(1)的轉速的增加率是否小于在機車沒有處于上坡時的預定的增加率，以及當確定發動機(1)的轉速的增加率低于預定的增加率時基于發動機的關閉條件禁止關閉發動機(1)。
2.如權利要求1所述的機車怠速止動系統，其中微處理器(10)進一步編程為；測量在自應用馬達(2)驅動發動機(1)的啟動之后所經過的時間；確定在自應用馬達(2)驅動發動機(1)的啟動后經過預定的時間之后發動機(1)的轉速是否小于耗損確定閾值；以及在確定在自應用馬達(2)驅動發動機(1)的啟動后經過預定的時間之后發動機(1)的轉速小于耗損確定閾值時確定在發動機(1)的轉速的增加率小于預定的增加率。
3.如權利要求1所述的機車怠速止動系統，其中微處理器(10)進一步編程為當確定機車在上坡時在與應用馬達(2)驅動發動機(1)大致相同的時間上重新啟動發動機(1)。
4.如權利要求1所述的機車怠速止動系統，其中微處理器(10)進一步編程為當確定該機車沒有在上坡時在發動機(1)的進氣壓力達到與在怠速過程中的進氣壓力相對應的壓力時重新啟動發動機(1)。
5.如權利要求2所述的機車怠速止動系統，其中隨著發動機(1)的冷卻液溫度的增加而增加耗損確定閾值。
6.如權利要求2所述的機車怠速止動系統，其中隨著在扭矩變換器(3a)中的油溫度的增加而增加耗損確定閾值。
7.如權利要求1所述的機車怠速止動系統，進一步包括檢測機車速度的傳感器(19)，其中微處理器(10)進一步編程為基于該機車速度確定機車是否處于上坡。
8.如權利要求1所述的機車怠速止動系統，進一步包括檢測重力加速度的方向的傳感器(21)，其中微處理器(10)進一步編程為基于重力加速度的方向確定機車是否處于上坡。
9.一種機車怠速止動系統，該機車怠速止動系統包括發動機(1)；連接到發動機(1)的馬達(2)；扭矩變換器(3a)；通過扭矩變換器(3a)連接到發動機(1)或馬達(2)并由發動機(1)或馬達(2)驅動的驅動輪(9)；在發動機(1)正運行時確定是否滿足發動機關閉條件的裝置；在滿足發動機關閉條件時關閉發動機(1)的裝置；在發動機(1)關閉時確定是否滿足發動機重新啟動的條件的裝置；在滿足發動機重新啟動條件時以馬達(2)驅動該發動機(1)并確定該機車是否處于上坡的裝置；確定在以馬達(2)驅動該發動機(1)的啟動之后在重新啟動發動機(1)之前發動機(1)的轉速的增加率是否小于在機車沒有處于上坡時的預定的增加率的裝置；以及當確定發動機(1)的轉速的增加率低于預定的增加率時基于發動機的關閉條件禁止關閉發動機(1)的裝置。
全文摘要
在發動機(1)正運行時當滿足發動機關閉條件時,控制器(10)自動關閉發動機(1)(怠速止動狀態)。當發動機(1)自動關閉并滿足重新啟動條件時,通過馬達(2)驅動發動機(1)并重新啟動發動機(1)。這時,當在應用馬達(2)驅動發動機(1)的啟動之后發動機(1)的轉速增加率較低時確定機車處于惡化狀態。此后,禁止怠速止動。此外,當確定機車處于上坡時,不執行惡化狀態的確定。通過馬達(2)驅動發動機(1)并立即重新啟動發動機(1)。
文檔編號B60W10/06GK1380943SQ01800597
公開日2002年11月20日 申請日期2001年3月16日 優先權日2000年3月21日
發明者布施徹 申請人:日產自動車株式會社