Способ подачи питания на систему электроусилителя руля
Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. По первому варианту, способ подачи питания на систему электроусилителя руля заключается в том, что регулируют нагрузку генератора на двигатель в ответ на запрос об остановке двигателя и увеличивают подачу питания в системе электроусилителя руля. Нагрузку генератора на двигатель увеличивают в ответ на запрос остановки двигателя до того, как уменьшится подача топлива в цилиндры в ответ на запрос остановки двигателя. По второму варианту, способ подачи питания на систему электроусилителя руля заключается в том, что увеличивают количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, в ответ на запрос остановки двигателя. Система управления энергией системы электроусилителя руля содержит систему электроусилителя руля, аккумуляторную батарею, двигатель, контроллер, содержащий инструкции на увеличение нагрузки генератора и увеличение количества энергии, накопленной в системе электроусилителя руля. Достигается улучшение работы электроусилителя руля. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе и способу улучшения рабочих характеристик системы электроусилителя руля. Способ может быть особенно полезен для автомобилей, оснащенных двигателем, который автоматически запускается после автоматического выключения.
Уровень техники
Системы электроусилителя руля (ЭУР) имеют ряд преимуществ перед системами гидроусилителя руля с механическим управлением. Например, усиление рулевого управления, необходимое водителю транспортного средства, можно регулировать индивидуально для каждого водителя. Другими словами, для одного водителя можно установить меньшее требуемое усиление, чем для другого на одном и том же транспортном средстве. Также управляющее усилие можно регулировать в соответствии с широким диапазоном дорожных условий. Например, при движении транспортного средства в прямолинейном направлении может быть предоставлен один уровень усиления рулевого управления, а при движении транспортного средства в обратном направлении водителю может быть предоставлен уже другой уровень усиления рулевого управления. Таким же образом, один уровень усиления рулевого управления может быть предоставлен водителю на низких скоростях транспортного средства, и другой уровень - на высоких скоростях. Однако после остановки транспортного средства может потребоваться время для подачи питания на систему электроусилителя руля. Следовательно, сразу после запуска двигателя поворот руля транспортного средства может быть затруднен.
Раскрытие изобретения
Для преодоления вышеизложенных недостатков был разработан способ улучшения электроусилителя руля транспортного средства. В одном примере настоящее изобретение предусматривает способ управления запуском двигателя транспортного средства, включающий в себя регулирование нагрузки генератора на двигатель в зависимости от усилия поворота рулевого колеса и запрошенного крутящего момента двигателя.
Таким образом, запуск двигателя транспортного средства можно улучшить путем сопоставления угла поворота рулевого колеса и запроса на крутящий момент двигателя. Более конкретно, если угол поворота или крутящий момент поворота руля находятся на более высоком уровне, мощность, подаваемую от двигателя в систему электроусилителя руля, можно увеличить, чтобы транспортное средство могло совершить поворот гораздо быстрее. С другой стороны, если запрос на крутящий момент двигателя находится на более высоком уровне, на колеса транспортного средства можно передать дополнительный крутящий момент двигателя для корректировки ускорения транспортного средства. Кроме того, когда запрос на крутящий момент двигателя и угол поворота рулевого колеса находятся на средних уровнях, можно передать мощность двигателя на колеса транспортного средства и систему электроусилителя руля в ответ на усиливающийся запрос на крутящий момент двигателя и поворот руля.
Данное изобретение может предоставить ряд преимуществ. В частности, с помощью данного способа можно усовершенствовать запуск транспортного средства, чтобы водитель ощутил более плавное изменение крутящего момента двигателя в процессе ускорения транспортного средства. Кроме того, с помощью данного способа можно усовершенствовать регулирование возбуждения генератора при автоматическом запуске двигателя. Также, способ может предусматривать улучшенное распределение крутящего момента двигателя и управление частотой двигателя для транспортных средств с системой электроусилителя руля.
Описанные выше и другие преимущества, а также характеристики настоящего изобретения станут более понятны из детального описания, которое можно использовать как отдельно, так и вместе с сопроводительными чертежами.
Следует понимать, что вышеизложенная сущность изобретения предназначена для ознакомления в упрощенной форме с принципами, которые будут далее представлены в подробном описании. Это не означает, что можно определить ключевые или основные характеристики из представленной сущности изобретения, содержание которой определено формулой изобретения, представленной после подробного описания. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничивается устранением недостатков, указанных выше или в какой-либо части данного документа.
Краткое описание чертежей
Описанные преимущества будут более понятны из описаний примеров предпочтительных вариантов осуществления изобретения как отдельно, так и вместе с сопроводительными чертежами.
Фиг.1 представляет собой принципиальную схему транспортного средства.
Фиг.2 представляет собой принципиальную схему двигателя.
Фиг.3А представляет собой график, иллюстрирующий запуск двигателя.
Фиг.3В представляет собой график, иллюстрирующий остановку двигателя.
На Фиг.4 представлены графики, иллюстрирующие сигналы, представляющие интерес при моделировании процесса запуска двигателя.
На Фиг.5 представлены другие графики, иллюстрирующие сигналы, представляющие интерес при моделировании процесса запуска двигателя.
На Фиг.6 представлены другие графики, иллюстрирующие сигналы, представляющие интерес при моделировании процесса запуска двигателя.
Фиг.7 является блок-схемой способа запуска двигателя транспортного средства.
Фиг.8 является продолжением блок-схемы на Фиг.7.
На Фиг.9 представлен пример функции распределения нагрузки генератора на двигатель.
Фиг.10 представляет собой блок-схему способа автоматической остановки двигателя.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к способу запуска двигателя транспортного средства. Согласно одному из не ограничивающих примеров, транспортное средство может иметь конфигурацию, показанную на Фиг.1. Также частью транспортного средства может являться двигатель, изображенный на Фиг.2. Двигатель и генератор транспортного средства могут управляться согласно принципам, изображенным на Фиг.3А-6 в соответствии со способами, изображенными на Фиг.7-8 или 10.
Согласно Фиг.1 транспортное средство 100 имеет колеса 102. Крутящий момент передается на колеса 102 посредством двигателя 10 и трансмиссии 104. В некоторых примерах электрический или гидравлический двигатель также может передавать крутящий момент на колеса 102. Транспортное средство 100 также имеет систему 120 электроусилителя руля. В некоторых примерах система электроусилителя руля может осуществлять вращение колес 102 непосредственно в ответ на входное усилие от рулевого колеса 122 или другой части рулевого механизма. В других примерах система 120 электроусилителя руля может обеспечивать электронное усиление входного усилия рулевого колеса 122. Двигатель 130 рулевого управления может регулировать угол поворота колес 102, и управляется системой 120 электроусилителя руля. Аккумуляторная батарея 108 и генератор 110 могут подавать электроэнергию на систему 120 электроусилителя руля. Генератор 110 может быть механически соединен с двигателем 10 посредством вала или шкива 45. Контроллер 12 содержит инструкции для управления и получения входных сигналов от генератора 110, системы 120 электроусилителя руля, двигателя 10 и трансмиссии 104.
На Фиг.2 схематически показан двигатель внутреннего сгорания 10, содержащий несколько цилиндров, только один из которых показан на Фиг.2, управляемый при помощи электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру сгорания 230 и стенки 232 цилиндра с поршнем 236, размещенным в них и соединенным с коленчатым валом 240. Камера сгорания 230 показана сообщающейся с впускным коллектором 244 и выпускным коллектором 248 через соответствующие впускной клапан 252 и выпускной клапан 254. Каждый впускной и выпускной клапан может приводиться в действие впускным кулачком 251 и выпускным кулачком 253. В другом случае один или больше впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие электромеханической обмоткой клапана и якорем в сборе. Положение впускного кулачка 251 может определяться датчиком 255 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 253 может определяться датчиком 257 выпускного кулачка.
Топливный инжектор 266 показан расположенным таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания 230, что известно специалистам в данной области как «прямой впрыск». Альтернативно впрыск рабочей смеси можно осуществлять во впускной канал, что известно специалистам как впрыск во впускные каналы. Топливный инжектор 266 поставляет топливо пропорционально ширине импульса сигнала FPW от контроллера 12. Топливо подается к топливному инжектору 266 топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливное реле (не показано). Кроме того, впускной коллектор 244 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 262, который регулирует положение дроссельной заслонки 264 для контроля воздушного потока из впускной нагнетающей камеры 242 во впускной коллектор 244. В одном случае, можно использовать систему прямого впрыска низкого давления, в которой давление топлива можно увеличить приблизительно до 20-30 бар. Альтернативно можно использовать двухуровневую топливную систему высокого давления для создания более высоких значений давления топлива.
Бесконтактная система зажигания 288 обеспечивает камеру сгорания 230 искрой зажигания посредством свечи зажигания 292 в ответ на сигнал от контроллера 12. Универсальный датчик 226 содержания кислорода в отработавших газах (UEGO) изображен соединенным с выпускным коллектором 248 выше по потоку каталитического нейтрализатора 270. В ином случае, вместо универсального датчика 226 можно использовать бистабильный датчик содержания кислорода в отработавших газах (с двумя устойчивыми состояниями).
Конвертер 270 в одном случае может включать в себя множество каталитических блоков. В другом случае могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое из которых имеет несколько блоков. Также конвертер 270 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор.
Контроллер 12 показан на Фиг.2 как традиционный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессор 202 (CPU), порты 204 ввода и вывода, постоянное запоминающее устройство 206 (ROM), оперативную память 208 (RAM), оперативную энергонезависимую память 210 (КАМ) и обычную шину данных. Контроллер 12 показан получающим различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10. Помимо описанных выше сигналов, контроллер также получает данные: о температуре охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 216 температуры, соединенного с каналом 214 охлаждения; датчика положения 234, соединенного с педалью газа 230, для измерения силы нажатия ногой 232; измерений давления в коллекторе двигателя (MAP) от датчика давления 222, соединенного с впускным коллектором 244; о фазе двигателя с датчика 218 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 240; показаний датчика 220 воздушной массы, поступающей в двигатель, и показаний положения дросселя датчика 258. Также для контроллера 12 может быть измерено барометрическое давление (датчик не показан). Согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения, датчик 218 на эффекте Холла производит заранее установленное количество равномерных импульсов в каждый цикл коленчатого вала, на основании которых может быть определена скорость вращения двигателя (RPM - обороты в минуту).
В некоторых примерах в автомобиле с гибридным приводом двигатель может быть соединен с электродвигателем/системой аккумулятора, как показано на Фиг.2. Автомобиль с гибридным приводом может иметь параллельную и последовательную конфигурации, а также их комбинации и вариации. Также в некоторых вариантах можно применить другие конфигурации двигателя, например дизельный двигатель.
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит четыре рабочих цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Во время впуска обычно выпускной клапан 254 закрывается, а впускной клапан 252 открывается. Воздух поступает в камеру сгорания 230 через впускной коллектор 244, а поршень 236 двигается по направлению к дну цилиндра так, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания 230. Положение, в котором поршень 236 находится рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (т.е когда камера сгорания 230 имеет наибольший объем), обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (НМТ). Во время хода сжатия впускной клапан 252 и выпускной клапан 254 закрыты. Поршень 236 двигается по направлению к головке цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 230. Точка, в которой поршень 236 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндров (т.е. когда камера сгорания имеет наименьший объем), обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, здесь и далее обозначаемом «впрыскивание», топливо поступает в камеру сгорания. В процессе, здесь и далее обозначаемом «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных способов зажигания, таких как свеча 292 зажигания, что приводит к сгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень 236 обратно к НМТ. Коленчатый вал 240 превращает движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время хода выпуска, выпускной клапан 254 открывается, чтобы выпустить воспламененную смесь воздуха и топлива в выпускной коллектор 248, а поршень возвращается к ВМТ. Можно отметить, что вышеизложенное приведено только в качестве примера, и распределение по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрывание клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие варианты.
Таким образом, система на Фиг.1 и 2 предусматривает систему управления запуском транспортного средства, в которую входит:
генератор; стартер; двигатель и контроллер, содержащий инструкции на осуществление автоматического запуска двигателя в отсутствие соответствующего запроса на запуск водителем; контроллер может содержать дополнительные инструкции для регулирования нагрузки генератора, приложенной к двигателю в ответ на крутящий момент двигателя и поворот руля; контроллер может содержать дополнительные инструкции для регулирования нагрузки генератора, приложенной к двигателю под действием пробуксовки колеса транспортного средства. Нагрузка генератора, приложенная к двигателю, может быть увеличена в ответ на пробуксовку колеса транспортного средства. Система также содержит дополнительные инструкции контроллера для регулирования нагрузки генератора, приложенной к двигателю, в зависимости от запаса крутящего момента. В одном случае система также содержит дополнительные инструкции контроллера для регулирования приложенной к двигателю нагрузки генератора под влиянием предварительных данных о зажигании. Система также содержит систему электроусилителя руля. Таким образом, механический момент двигателя можно преобразовать в электрическую энергию для улучшения рулевого управления в процессе запуска двигателя. Сюда также входит система, в которой система электроусилителя руля электрически связана с аккумуляторной батареей и генератором.
Система, изображенная на Фиг.1 и 2, также предусматривает систему управления энергией электроусилителя руля, в которую входит:
система электроусилителя руля; аккумуляторная батарея; контроллер, содержащий инструкции для увеличения количества энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, в ответ на автоматическую остановку двигателя в отсутствие соотвествующего запроса водителя на остановку; при этом контроллер содержит дополнительные инструкции для подачи на систему электроусилителя руля питания от аккумуляторной батареи, когда двигатель остановлен. Энергия, накопленная в системе электроусилителя руля, может быть увеличена посредством регулирования тока обмотки генератора. Система также содержит дополнительные инструкции контроллера для ограничения протекания тока от батареи к системе электроусилителя руля в зависимости от уровня заряда аккумулятора. Система также содержит дополнительные инструкции контроллера для увеличения запаса энергии системы электроусилителя руля путем регулирования тока обмотки генератора. Система также содержит дополнительные инструкции контроллера для ограничения тока обмотки генератора в зависимости от частоты двигателя.
На Фиг.3А показаны смоделированные сигналы, возникающие в процессе запроса водителем запуска двигателя. Сигналы, показанные на Фиг.3А, можно обеспечить способом, показанным на Фиг.7-8 системами, показанными на Фиг.1-2.
По оси Y отложена частота вращения двигателя, а по оси X - время. Частота вращения двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Время увеличивается в направлении стрелки оси X. Представляющие интерес временные промежутки отмечены вертикальными отметками Т0-Т3. Представляющие интерес частоты вращения двигателя отмечены горизонтальными отметками N1 и N2.
В момент времени Т0 двигатель остановлен, и отсутствует запрос водителя на запуск. В момент остановки двигателя и отсутствия запроса на запуск, ток, меньший, чем необходимо для вращения колес транспортного средства, идет в систему электроусилителя руля. В этом случае можно экономить заряд аккумуляторной батареи, пока двигатель не запущен.
В момент времени T1 контроллер получает сигнал о предстоящем запуске двигателя. Данным сигналом может являться сигнал о включении зажигания, нажатии кнопки или сигнал другой системы, как, например, контроллер гибридного типа. Сигнал приводит к подаче питания от аккумуляторной батареи к системе электроусилителя руля. В одном случае, система электроусилителя руля содержит конденсаторы для накопления энергии, чтобы осуществить усиление изменения водителем угла поворота колеса транспортного средства, чтобы изменить направление движения транспортного средства. Энергию, накопленную в конденсаторах, можно использовать для усиления поворота рулевого колеса водителем, когда питание системы электроусилителя руля отсутствует или ограничено.
В момент времени Т2 контроллер двигателя принимает сигнал на запуск двигателя, после чего двигатель начинает запускаться. В процессе запуска двигателя стартер активирован, и двигатель проворачивается. Стартер использует более высокий уровень тока аккумулятора, чем другие системы. Следовательно, в процессе запуска двигателя протекание тока в системе электроусилителя руля ограничено. В одном случае, в процессе запуска двигателя протекание тока в системе электроусилителя руля прерывается. Период времени между точками T1 и Т2 может меняться в зависимости от требований водителя и входных сигналов системы. Таким образом, в некоторых случаях конденсаторы в системе электроусилителя руля могут быть полностью заряжены, в то время как в других случаях эти конденсаторы могут быть заряжены не полностью перед запуском двигателя.
В промежуток времени между Т2 и Т3 двигатель вращается и воздушно-топливная смесь подается в цилиндры двигателя. В процессе запуска двигателя такты впуска и сжатия цилиндра указаны и пронумерованы 1-10. Момент зажигания обозначен символом «*» и начинается после того, как определено положение двигателя, и после того, как топливо начинает поступать в цилиндры. В данном случае момент первой искры происходит после впуска воздуха в четвертый цилиндр и сжатия воздуха. Искра воспламеняет воздушно-топливную смесь, и двигатель начинает ускоряться. В некоторых случаях регулирование момента зажигания первого цикла сгорания можно предсказать на основании положения двигателя и поступления топлива в цилиндр. Также регулирование момента подачи питания на систему электроусилителя руля может осуществляться в ответ на определенные события цилиндра, такие как первый или последующие этапы сгорания. Например, питание на систему электроусилителя руля можно подать в ответ на первое сгорание после выключения двигателя. В другом случае питание на систему электроусилителя руля можно подать в ответ на превышение порогового значения частоты вращения двигателя. Например, питание на систему электроусилителя руля можно подать, когда частота двигателя превысит значение N1. В другом случае частоту запуска двигателя можно охарактеризовать как частоту, находящуюся ниже порогового значения N1, и питание на систему можно подать при превышении порогового значения N2 частоты двигателя. Таким образом, можно позволить двигателю ускоряться до требуемой частоты, прежде чем подавать питание на систему электроусилителя руля.
В момент времени Т3 на систему электроусилителя руля подается питание в соответствии с заданным значением числа фактов сгорания с момента выключения двигателя. Альтернативно можно подать питание на систему электроусилителя руля при превышении порогового значения N2 частоты двигателя. Питание на систему электроусилителя руля можно подать только от аккумуляторной батареи транспортного средства, только от генератора или от аккумуляторной батареи и генератора вместе. Так же, как рассмотрено более подробно в отношении Фиг.7 и 8, количество электроэнергии, подведенной к системе электроусилителя руля, может соответствовать входному сигналу поворота рулевого колеса (например, углу поворота или крутящему моменту рулевого колеса) и запросу на крутящий момент двигателя (поданного, например, посредством педали газа или сигнала контроллера).
На Фиг.3В показаны смоделированные сигналы, возникающие в процессе остановки двигателя. Сигналы, показанные на Фиг.3А, можно обеспечить способом, показанным на Фиг.10 системами, показанными на Фиг.1-2.
По оси Y отложена частота вращения двигателя, которая увеличивается в направлении стрелки оси Y. По оси X отложено время, которое увеличивается в направлении стрелки оси X.
До момента времени T1 двигатель работает, и на систему электроусилителя руля можно подать питание или ограничить его в зависимости от сигнала водителя. В некоторых случаях конденсаторы накапливают заряд для питания системы электроусилителя руля, так что не требуется постоянная подача питания от аккумуляторной батареи или генератора, что приводит к экономии энергии.
В момент времени T1 происходит запрос на автоматическую остановку двигателя. Запрос на остановку двигателя может находиться в контроллере двигателя или инициироваться сигналом от водителя, как, например, сигнал о выключении зажигания. Запрос на автоматическую остановку двигателя также может запускать процесс зарядки конденсаторов в системе электроусилителя руля в зависимости от уровня их заряда. Если уровень заряда конденсаторов ниже порогового значения, можно запустить процесс зарядки конденсаторов путем увеличения выходной мощности генератора, например, увеличив напряженность поля генератора.
В момент времени Т2 запускается процесс остановки двигателя. Процесс остановки двигателя может быть инициирован, например, посредством прекращения или уменьшения подачи топлива в двигатель. Система электроусилителя руля продолжает получать ток от генератора во время уменьшения частоты двигателя. В этом случае можно подать дополнительное питание на систему электроусилителя руля для того, чтобы можно было подать меньшее количество энергии в систему во время автоматического запуска двигателя.
В момент времени Т3 частота вращения двигателя уменьшилась до значения, меньше порогового N1. Следовательно, ток возбуждения генератора уменьшен, чтобы уменьшить потребление энергии аккумуляторной батареи. Так как генератор может предоставить небольшой дополнительный заряд для системы электроусилителя руля, когда частота двигателя меньше порогового значения N1, можно уменьшить ток от аккумуляторной батареи для возбуждения генератора без использования заряда системы. Способ 1000 на Фиг.10 может предусматривать последовательность действий, соответствующую Фиг.3В.
На Фиг.4 изображены сигналы, представляющие интерес при моделировании процесса запуска двигателя. Сигналы, изображенные на Фиг.4, можно обеспечить осуществлением способа с Фиг.7-8 в системе, которая описана на Фиг.1-2. В одном случае запуск двигателя, показанный на Фиг.4, имеет место после автоматической остановки двигателя.
На первом сверху графике Фиг.4 показана зависимость частоты вращения двигателя от времени. По оси Y отложена частота вращения двигателя, которая увеличивается в направлении оси. По оси X отложено время, которое увеличивается слева направо.
На втором сверху графике Фиг.4 показана зависимость тока возбуждения генератора от времени. По оси Y отложен ток возбуждения генератора, который увеличивается по направлению стрелки оси Y. По оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо. Выход генератора можно увеличить, увеличивая ток возбуждения генератора.
На третьем сверху графике Фиг.4 представлена зависимость тока стартера двигателя от времени. По оси Y отложен ток стартера двигателя, который увеличивается по направлению стрелки оси Y. По оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
На четвертом сверху графике Фиг.4 представлена зависимость запроса угла поворота руля от времени. По оси Y отложен угол поворота руля. В этом случае угол поворота руля может изменяться в пределах от -60 до +60 градусов. Если угол равен 0 градусов, колеса транспортного средства ориентированы прямо по линии направления транспортного средства. Если угол равен 60 градусов, осуществляется поворот направо. Если угол равен -60 градусов, осуществляется поворот налево. По оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
На пятом сверху графике Фиг.4 представлена зависимость доступной электроэнергии усилителя руля от времени. По оси Y отложена доступная энергия системы электроусилителя руля, которая увеличивается в направлении оси. По оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо. Когда доступная энергия системы электроусилителя руля находится на высоком уровне, можно осуществлять поворот колес транспортного средства с большей скоростью.
На шестом сверху графике Фиг.4 представлена зависимость запроса на крутящий момент двигателя от времени. По оси Y отложен крутящий момент двигателя, который увеличивается в направлении стрелки оси Y. В одном случае запрос на крутящий момент двигателя определяется положением педали газа, которую нажимает водитель. В другом случае команда на крутящий момент двигателя может предоставляться контроллером, как, например, контроллером гибридной силовой цепи. По оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
На седьмом сверху графике Фиг.4 представлен полезный выходной крутящий момент двигателя, способный посредством трансмиссии привести во вращение колеса транспортного средства. По оси Y отложен полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, значение которого увеличивается в направлении стрелки оси Y. По оси Х отложено время, которое увеличивается слева направо.
В момент времени Т0 двигатель останавливается, и ток возбуждения генератора снижается до нуля, так как генератор не может вырабатывать энергию при остановленном двигателе. Входной сигнал поворота рулевого колеса также равен нулю, что означает, что водитель не прикладывает усилия к рулевой системе. Доступная энергия системы электроусилителя также находится на низком уровне в период остановки двигателя. Однако в других случаях доступная энергия системы электроусилителя может находиться на высоком уровне в период остановки двигателя, так как некоторое количество энергии может быть накоплено в конденсаторах системы. Запрос на крутящий момент двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, также находятся на низком уровне, так как двигатель остановлен.
В момент времени T1 активируется стартер и двигатель запускается. В период запуска двигателя ток возбуждения генератора ограничен, так что он не уменьшает энергию стартера двигателя. Запрос угла поворота руля остается на низком уровне в процессе запуска двигателя, как и доступная энергия системы электроусилителя руля, запрос на крутящий момент двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства.
В момент времени Т2 стартер отключается. Стартер двигателя может быть отключен при превышении порогового значения частоты двигателя. Ток возбуждения генератора, запрос угла поворота руля, доступная энергия системы электроусилителя руля, запрос крутящего момента двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, в момент времени Т2 остаются на низком уровне.
В момент времени Т3 ток возбуждения генератора увеличивается. Момент времени, когда ток возбуждения генератора может быть увеличен в зависимости от количества событий сгорания с момента остановки двигателя, частоты двигателя, превышающей пороговое значение, количества событий двигателя с момента его остановки (например, тактов впуска), или прогнозируемое событие сгорания с момента остановки двигателя (например, первое, второе, третье и т.д.). По мере увеличения тока возбуждения генератора, увеличивается и его выходная мощность. Следовательно, для системы усиления руля доступна дополнительная энергия. В некоторых случаях на систему может быть подана энергия аккумуляторной батареи, как только запуск двигателя прекращается, вместо подачи тока на возбуждение генератора. Доступная энергия системы электроусилителя руля приводит к незначительным токам возбуждения генератора. Потребность в крутящем моменте двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, остаются на низком уровне.
В таком случае, когда потребность в крутящем моменте двигателя невысока, можно увеличить количество энергии, доступное для системы электроусилителя руля так, чтобы для системы был доступен относительно высокий уровень энергии, когда двигатель автоматически запускается. Так как потребность в крутящем моменте невысока, для производства электрической энергии и питания системы электроусилителя руля доступна большая величина крутящего момента двигателя.
На Фиг.5 изображены сигналы, представляющие интерес при моделировании процесса запуска двигателя. Сигналы, изображенные на Фиг.5, аналогичны сигналам на Фиг.4. Таким образом, для краткости изложения, описание каждого сигнала повторяться не будет. Сигналы, изображенные на Фиг.5, можно обеспечить осуществлением способа с Фиг.7-8 в системе, которая описана на Фиг.1-2. В одном случае запуск двигателя, показанный на Фиг.5, имеет место после автоматической остановки двигателя, как было показано на Фиг.3В.
В момент времени Т0 двигатель остановлен, и ток возбуждения генератора уменьшен практически до нуля, так как генератор не может вырабатывать энергию при остановленном двигателе. Входной сигнал угла поворота является относительно большим и повернут вправо, указывая на наличие поворота рулевого колеса водителем. Доступная энергия системы электроусилителя руля находится на среднем уровне, указывая на то, что аккумуляторная батарея имеет возможность зарядить конденсаторы системы, чтобы можно было осуществлять поворот колес. В некоторых случаях, колеса могут начать поворачиваться, когда система электроусилителя руля получила пороговое значение заряда от аккумуляторной батареи. Если стартер задействован до получения системой электроусилителя руля порогового значения заряда от аккумуляторной батареи, колеса транспортного средства могут оставаться в том же положении, пока двигатель не будет запущен. Требуемый крутящий момент двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, также находятся на низком уровне в процессе запуска двигателя.
В момент времени T1 активируется стартер, и двигатель запускается. В период запуска двигателя ток возбуждения генератора ограничен, так что он не уменьшает энергию стартера двигателя. Запрос угла поворота рулевого колеса остается на более высоком уровне в процессе запуска двигателя. Доступная энергия системы электроусилителя руля находится на низком уровне, так как энергия аккумуляторной батареи направлена на стартер двигателя. Требуемый крутящий момент двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, также находятся на низком уровне в процессе запуска двигателя, так как колесам доступен малый крутящий момент от двигателя.
В момент времени Т2 стартер отключается. Стартер двигателя может быть отключен при превышении порогового значения частоты вращения двигателя. Ток возбуждения генератора, доступная энергия системы электроусилителя руля, требуемый крутящий момент двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, в момент времени Т2 остаются на низком уровне. Запрос угла поворота остается высоким, так как водитель продолжает запрашивать поворот колес.
В момент времени Т3 ток возбуждения генератора увеличивается. Момент времени, когда ток возбуждения генератора может быть увеличен в ответ на количество событий сгорания с момента остановки двигателя, частоту вращения двигателя, превышающую пороговое значение, количество событий двигателя с момента его остановки (например, тактов впуска), или прогнозируемое событие сгорания с момента остановки двигателя (например, первое, второе, третье и т.д.). Возбуждение генератора можно изначально увеличить за счет тока аккумуляторной батареи и затем за счет выходной мощности генератора, когда генератор заработает. По мере увеличения тока возбуждения генератора, увеличивается и его выходная мощность. Следовательно, для системы усиления руля доступна дополнительная энергия. Так как запрос на угол поворота высок, ток возбуждения генератора отрегулирован на высокий уровень и через генератор к двигателю приложена дополнительная нагрузка. При увеличении нагрузки на двигатель от генератора, уменьшается доступный для движения транспортного средства крутящий момент. В некоторых случаях нагрузка на двигатель от генератора является весовой функцией запроса угла поворота рулевого колеса. Например, если угол поворота рулевого колеса менее 25% от входного сигнала рулевой системы, который может быть запрошен, нагрузка на двигатель от генератора может быть отрегулирована на потребление менее чем 5% от общего крутящего момента двигателя в данных условиях эксплуатации (например, частоты вращения двигателя и нагрузки). С другой стороны, если входной сигнал угла поворота более 50% от входного сигнала рулевой системы, который может быть запрошен, то нагрузка на двигатель от генератора может быть отрегулирована на потребление более чем 25% от общего крутящего момента двигателя в данных условиях эксплуатации. В таком случае, доступная энергия системы электроусилителя руля увеличивается более чем на 100% по отношению к доступной энергии при большем входном сигнале рулевой системы (управляющем усилии).
В таком случае, когда требуемый крутящий момент двигателя невысок, а угол поворота рулевого колеса или запрос крутящего момента относительно высоки, количество энергии, доступное для системы электроусилителя руля, может быть увеличено таким образом, что системе электроусилителя руля доступен относительно высокий уровень энергии, а величина крутящего момента для разгона двигателя уменьшена. В момент времени Т4 доступная энергия системы электроусилителя руля уменьшается по мере уменьшения запроса угла поворота рулевого колеса. Также доступная энергия системы электроусилителя руля может быть уменьшена по мере возрастания скорости транспортного средства, чтобы снизить вероятность осуществления большого угла поворота при больших скоростях транспортного средства.
На Фиг.6 изображены сигналы, представляющие интерес при моделировании процесса запуска двигателя. Сигналы, изображенные на Фиг.6, аналогичны сигналам на Фиг.4. Таким образом, для краткости изложения, описание каждого сигнала повторяться не будет. Сигналы, изображенные на Фиг.6, можно обеспечить осуществлением способа с Фиг.7-8 в системе, которая описана на Фиг.1-2. В одном случае запуск двигателя, показанный на Фиг.6, возникает после его автоматической остановки, как было показано на Фиг.3В.
В момент времени Т0 двигатель остановлен, и ток возбуждения генератора уменьшен практически до нуля, так как генератор не может вырабатывать энергию при остановленном двигателе. Угол поворота колес является средним и повернут вправо, указывая на наличие поворота рулевого колеса водителем. Доступная энергия системы электроусилителя руля находится на среднем уровне, указывая на то, что аккумулятор имеет возможность зарядить конденсаторы системы, чтобы можно было осуществлять поворот колес транспортного средства. Требуемый крутящий момент двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, также находятся на низком уровне, так как двигатель остановлен.
В момент времени T1 стартер активирован и двигатель запускается. В период запуска двигателя ток возбуждения генератора ограничен, так что он не уменьшает энергию стартера двигателя. Запрос угла поворота рулевого колеса остается на среднем уровне в процессе запуска двигателя. Доступная энергия системы электроусилителя руля находится на низком уровне, так как энергия аккумуляторной батареи направлена на стартер двигателя. Требуемый крутящий момент двигателя и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, также находятся на низком уровне в процессе запуска двигателя, так как колесам доступен малый крутящий момент от двигателя.
В момент времени Т2 стартер отключается. Стартер двигателя может быть отключен при превышении порогового значения частоты вращения двигателя. Ток возбуждения генератора, доступная энергия системы электроусилителя руля и полезный крутящий момент, способный посредством трансмиссии привести в движение колеса транспортного средства, в момент времени Т2 остаются на низком уровне. Запрос крутящего момента двигателя увеличивается до достижения момента Т2, указывая на то, что водитель нажал на педаль газа перед запуском двигателя.
В момент времени Т3 ток возбуждения генератора постепенно увеличивается. Момент времени, когда ток возбуждения генератора можно увеличить в ответ на количество событий сгорания с момента остановки двигателя, частоту двигателя, превышающую пороговое значение, количество событий двигателя с момента его остановки (например, тактов впуска), или прогнозируемое событие сгорания с момента остановки двигателя (например, первое, второе, третье и т.д.). Возбуждение генератора может быть изначально увеличено за счет тока аккумулятора и затем за счет выходной мощности генератора, когда генератор заработает. По мере увеличения тока возбуждения генератора, увеличивается и его выходная мощность. Так как запрос крутящего момента двигателя высок, ток возбуждения генератора отрегулирован на более низкий уровень потребления, так что транспортное средство может ускоряться быстрее. При уменьшении нагрузки на двигатель от генератора, увеличивается доступный для движения транспортного средства крутящий момент. В этом случае нагрузка на двигатель от генератора является весовой функцией запроса угла поворота рулевого колеса и запроса крутящего момента двигателя. Например, так как запрос крутящего момента двигателя больше 50% от доступного количества крутящего момента двигателя, нагрузка на двигатель от генератора может быть уменьшена, даже если уровень входного сигнала угла поворота руля является низким или средним. В данном случае, доступный колесам крутящий момент двигателя увеличивается примерно до 100% от доступного крутящего момента двигателя. В промежуток времени между Т3 и Т4 доступная энергия системы электроусилителя руля постепенно увеличивается с первой скоростью. В промежуток времени между Т4 и Т5 доступная энергия системы электроусилителя руля постепенно увеличивается со второй скоростью. Также доступный колесам выходной вращающий момент двигателя уменьшается по мере увеличения скорости транспортного средства, так что системе электроусилителя руля может быть предоставлена дополнительная энергия.
Таким образом, на Фиг.4-6 показано, что ток возбуждения генератора можно контролировать путем приложения крутящего момента разных уровней к двигателю, так чтобы колесам транспортного средства был доступен дополнительный крутящий момент, или чтобы можно было увеличить доступную энергию системы электроусилителя руля. Также значение крутящего момента, приложенное генератором к двигателю, может быть оценено в зависимости от запросов на рулевое усилие и крутящий момент двигателя. Например, если требуется высокий уровень крутящего момента двигателя, приоритет может быть передан на обеспечение крутящего момента колес, а не на питание системы электроусилителя руля. С другой стороны, если рулевое усилие или момент поворота колес транспортного средства находятся на высоком уровне, а запрос на крутящий момент колес малый, крутящий момент генератора, приложенный к двигателю, может быть увеличен для того, чтобы увеличить энергию, доступную для рулевой системы. На Фиг.9 изображена зависимость требуемого крутящего момента от входного усилия поворота рулевого колеса.
На Фиг.7 и 8 представлены блок-схемы способа запуска двигателя транспортного средства. Способ, показанный на Фиг.7 и 8, может выполняться посредством инструкций контроллера 12, показанного на Фиг.1 и 2. В одном случае способ, показанный на Фиг.7 и 8, может выполняться в процессе автоматического запуска двигателя. Например, способ, показанный на Фиг.7 и 8, может выполняться в отсутствие запроса водителя на запуск двигателя (например, когда водитель запускает устройство, единственной функцией которого является запуск двигателя).
На этапе 702 способ 700 определяет рабочие условия. В одном случае рабочие условия могут включать в себя: частоту вращения двигателя; крутящий момент двигателя или нагрузку; событие сгорания в цилиндре с момента остановки двигателя; события цилиндра с момента остановки двигателя; угол поворота руля или крутящий момент; требуемый крутящий момент колес или двигателя; ток стартера; ток возбуждения генератора. Способ 700 далее переходит к этапу 704 после того, как определены рабочие условия.
На этапе 704 способ 700 определяет, был ли запущен двигатель стартером или электромотором. В одном случае, двигатель запущен при частоте двигателя больше нуля и меньше порогового значения, во время задействования стартера. Если способ 700 определяет, что двигатель был запущен, действие переходит к этапу 730. В противном случае, способ 700 переходит к этапу 706.
На этапе 730 ток возбуждения генератора регулируют до необходимого уровня. В одном случае ток возбуждения генератора регулируют до практически нулевого значения. Путем выставления значения тока возбуждения генератора на ноль, стартеру двигателя не требуется преодолевать крутящий момент, приложенный к двигателю через генератор. В других случаях малый ток возбуждения генератора можно применить к генератору для того, чтобы он мог быстрее предоставить выходную мощность после запуска двигателя. Способ 700 возвращается к этапу 704 после того, как ток возбуждения генератора регулируют до необходимого уровня.
На этапе 706 способ 700 определяет, превышает ли частота вращения двигателя пороговое значение. В первом случае, пороговым значением может являться частота холостого хода двигателя. Также пороговое значение частоты двигателя может отличаться от частоты, соответствующей рабочему режиму двигателя. Например, при низких температурах двигателя пороговое значение частоты двигателя может быть больше, чем пороговое значение частоты при более высоких температурах двигателя. Если частота вращения двигателя больше порогового значения, способ 700 переходит к этапу 708. В противном случае, способ 700 возвращается к этапу 704.
На этапе 708 способ 700 определяет необходимый крутящий момент двигателя или колес по запросам водителя. В первом случае, необходимый крутящий момент двигателя или колес можно определить по положению педали газа. Положение педали газа можно преобразовать в требуемый крутящий момент двигателя через передаточную функцию, которая преобразовывает сигнал напряжения от педали газа в команду на предоставление заданного значения крутящего момента двигателя. В других случаях, положение педали газа может являться указанием на требуемый крутящий момент колес транспортного средства. Требуемый крутящий момент колес транспортного средства можно преобразовать в требуемый крутящий момент двигателя с учетом передаточного числа трансмиссии и коэффициента потерь. В другом случае, сигнал требуемого крутящего момента двигателя может предоставляться контроллером, например контроллером трансмиссии гибридного типа, контроллеру двигателя. Способ 700 далее переходит к этапу 710 после определения требуемого крутящего момента.
На этапе 710 способ 700 определяет необходимый крутящий момент генератора, который необходимо применить к двигателю. Крутящий момент генератора может быть функцией зависимости режима работы двигателя (например, автоматический запуск, холостой ход холодного двигателя, оптимизация устойчивости горения) от напряжения электрической системы. Таким образом, если напряжение в электрической системе низкое, выходную мощность генератора можно увеличить посредством увеличения крутящего момента генератора, примененного к двигателю. В первом случае, значение крутящего момента, приложенное генератором к двигателю, может быть увеличено через увеличение тока возбуждения генератора. Также крутящий момент генератора, примененный к двигателю, может выражаться зависимостью требуемого крутящего момента двигателя от запросов системы усилителя руля, таких как угол поворота или крутящий момент рулевого колеса. Например, если входной сигнал об угле поворота рулевого колеса мал, а требуемое водителем значение крутящего момента большое, то лишь 10% крутящего момента может быть передано генератором на двигатель. В этом случае требуемый крутящий момент можно оценить выше, чем входной сигнал рулевого колеса, при котором крутящий момент колеса возрастает. С другой стороны, если входной сигнал об угле поворота рулевого колеса большой, а требуемое водителем значение крутящего момента мало, то генератором на двигатель может быть передано 100% крутящего момента. В этом случае входной сигнал рулевого колеса можно оценить выше, чем требуемый крутящий момент двигателя, при котором увеличенный крутящий момент двигателя передается на генератор.
На этапе 712 способ 700 определяет запас крутящего момента. В первом случае, запас крутящего момента можно определить на основании текущей частоты вращения двигателя и его нагрузки. Например, максимальный крутящий момент двигателя для текущей частоты двигателя можно определить путем составления таблицы или функции на основе текущей частоты вращения двигателя. Таблица или функция выводят значения максимального крутящего момента, определенного эмпирическим путем. Значения требуемого крутящего момента двигателя и генератора вычитают из максимального значения крутящего момента двигателя для определения запаса крутящего момента. Также значения момента трения и момента нагнетания двигателя можно отнять от максимального значения крутящего момента. Способ 700 далее переходит к этапу 714 после определения запаса крутящего момента.
На этапе 714 способ 700 определяет, превышает ли значение запаса крутящего момента нулевое значение. Если да, то способ 700 переходит к этапу 732. В противном случае, способ 700 переходит к этапу 716.
На этапе 732 для увеличения выходного крутящего момента двигателя можно настроить дроссель двигателя, регулировку времени кулачкового механизма, момент зажигания и количество топлива. А именно, для того, чтобы увеличить крутящий момент двигателя, можно установить дроссельную заслонку на позднее открывание и увеличить впрыск топлива. Таким образом, пока у двигателя есть возможность увеличения крутящего момента, можно ей пользоваться для того, чтобы, по крайней мере, запас крутящего момента оставался положительным. Способ 700 далее переходит к этапу 720 после увеличения крутящего момента двигателя.
На этапе 716 способ 700 производит регулирование тока возбуждения генератора на основании взвешенных значений входного сигнала рулевой системы и требуемого крутящего момента двигателя или колес транспортного средства. На Фиг.9 показан пример того, как можно сопоставить входной сигнал рулевой системы и значение требуемого крутящего момента, для управления крутящего момента, приложенного через генератор к двигателю. Конечно, возможно применение и других способов сопоставления. Таким образом, в первом случае, когда требуемое водителем значение крутящего момента находится на высоком уровне, можно предоставить больший крутящий момент двигателя колесам транспортного средства, при этом расходы на питание системы электроусилителя руля можно снизить. В другом случае, когда входной сигнал рулевой системы имеет более высокий уровень, можно увеличить выходную мощность электрической системы посредством увеличения крутящего момента, переданного генератором на двигатель, при этом уменьшив передачу момента на колеса. Способ 700 переходит к этапу 718 после регулирования тока возбуждения генератора на основании данных об усилии поворота руля и требуемого крутящего момента двигателя.
На этапе 718 ток возбуждения генератора можно отрегулировать на основании текущего угла поворота руля водителем, крутящего момента рулевого колеса и скорости изменения угла поворота рулевого колеса. В первом случае, ток возбуждения генератора может быть увеличен, когда скорость изменения угла поворота руля превышает пороговое значение. Также ток возбуждения генератора может быть увеличен, когда момент поворота руля достигает более высокого уровня. В другом случае, если руль имеет максимальный уровень крутящего момента или угол поворота, ток возбуждения генератора можно удерживать на заданном уровне. Однако, если усилие поворота руля имеет низкий уровень и быстро изменяет угол поворота, то для улучшения отклика рулевой системы ток возбуждения генератора может быть увеличен. Способ 700 переходит к этапу 720 после того, как ток возбуждения генератора будет отрегулирован.
Следует понимать, что нагрузку генератора на двигатель можно отрегулировать на основании взвешенных входных сигналов требуемого крутящего момента и усилия поворота руля, пока не достигнуты пороговые условия, такие как частота вращения двигателя, скорость или ускорение транспортного средства, или ускорение двигателя. После достижения пороговых значений, ток возбуждения генератора можно отрегулировать в зависимости от электрической нагрузки, без настройки по требуемому крутящему моменту.
На этапе 720 способ 700 определяет, зафиксирован ли случай пробуксовки колес. В первом случае, пробуксовка может быть определена при превышении скорости вращения одного колеса относительно скорости другого колеса. Если произошла пробуксовка, то способ 700 переходит к этапу 722. В противном случае, способ 700 заканчивается.
На этапе 722 способ 700 увеличивает ток возбуждения генератора, если он меньше тока полного возбуждения. При увеличении тока возбуждения генератора, большая часть крутящего момента двигателя предоставлена генератору. В результате, можно уменьшить пробуксовку колеса, а также осуществить дополнительную зарядку аккумулятора, либо можно предоставить энергию системе электроусилителя руля. Если ток возбуждения генератора является полным током возбуждения, то можно постоянно удерживать это значение тока. После увеличения тока возбуждения генератора способ 700 заканчивается.
Таким образом, можно контролировать возбуждение генератора для того, чтобы уменьшить пробуксовку колес и сопоставить значения требуемого крутящего момента с усилием поворота руля, что улучшит дорожные характеристики транспортного средства. Также можно регулировать время, за которое ток подается на обмотку возбуждения генератора для того, чтобы применять нагрузку генератора на двигатель тогда, когда у двигателя есть возможность обеспечить требуемый вращающий момент генератора.
На Фиг.9 показана взвешенная функция распределения нагрузки генератора, переданной на двигатель. На Фиг.9 представлена таблица, одна ось которой представляет собой усилие поворота рулевого колеса или момент вращения рулевого колеса, а вторая ось представляет собой требуемый крутящий момент двигателя. В таблице выведено процентное отношение доступного крутящего момента, который генератор может применить к двигателю. Например, в верхнем левом углу таблицы ячейка имеет значение 0%. Следовательно, когда требуемый крутящий момент двигателя приближается к значению нагрузочной способности двигателя, генератор не может применить никакого момента сопротивления к двигателю. С другой стороны, в левом нижнем углу таблицы, где требуемое значение крутящего момента мало, а усилие поворота руля большое, можно применить момент сопротивления генератора к двигателю для получения полной мощности генератора. Значения таблицы на Фиг.9 представлены в качестве примера и не должны рассматриваться как ограничение изобретения.
На Фиг.10 изображена блок-схема способа автоматической остановки двигателя. Способ, изображенный на Фиг.10, можно осуществить посредством инструкций контроллера 12, показанного на Фиг.1 и 2.
На этапе 1001 способ 1000 определяет, произошла остановка двигателя или нет. В первом случае можно определить, произошла ли остановка двигателя, на основании данных датчика частоты вращения двигателя. Если остановка двигателя произошла, то способ 1000 переходит к этапу 1012. В противном случае, способ 1000 переходит к этапу 1002.
На этапе 1002 способ 1000 определяет, произошла остановка двигателя по запросу или нет. То есть способ 1000 определяет, произошла остановка двигателя автоматически или нет. Например, способ 1000 определяет, была ли остановка двигателя вызвана запросом водителя (например, когда водитель запускает устройство, такое как пусковой переключатель, единственной функцией которого является выключение двигателя). Если да, то способ 1000 переходит к этапу 1004. В противном случае, способ 1000 заканчивается.
На этапе 1004 способ 1000 определяет, меньше ли значение энергии системы электроусилителя руля порогового значения. В этом случае, способ 1000 определяет запас энергии в конденсаторах системы электроусилителя руля. Если конденсаторы имеют заряд меньше порогового значения, то потребуется их зарядка. В первом случае, уровень заряда в системе электроусилителя руля можно оценить, просуммировав токи, входящие и выходящие из системы. В этом случае заряд может храниться в системе электроусилителя руля для того, чтобы иметь возможность поворачивать колеса до того, как двигатель начнет запускаться. Если способ 1000 определяет, что мощность двигателя меньше порогового значения, способ 1000 переходит к этапу 1006. В противном случае способ 1000 заканчивается без увеличения питания системы электроусилителя руля.
На этапе 1006 способ 1000 увеличивает выходную мощность генератора для питания системы электроусилителя руля. В первом случае значение мощности, переданное генератором системе электроусилителя руля, можно увеличить путем увеличения тока возбуждения генератора. Таким образом, к двигателю применяется дополнительный крутящий момент от генератора для выработки дополнительной электрической энергии для питания системы электроусилителя руля в случае отключения двигателя. Способ 1000 далее переходит к этапу 1008 после увеличения выходной мощности генератора.
На этапе 1008 способ 1000 определяет, превышает ли частота вращения двигателя пороговое значение. Если да, то способ 1000 переходит к этапу 1010. В противном случае, способ 1000 возвращается к этапу 1004.
На этапе 1010 способ 1000 уменьшает выходную мощность генератора. В данном случае, выход генератора можно уменьшить, уменьшая ток возбуждения генератора. Способ 1000 может уменьшить ток возбуждения генератора так, чтобы ток не производил возбуждение генератора, или не производил энергию на выходе. Например, можно определить, меньше ли выходная мощность генератора требуемого значения, соответствующего частоте вращения двигателя ниже порогового значения. Следовательно, может быть необходимым остановить ток возбуждения, когда частота двигателя ниже порогового значения. Способ 1000 далее переходит к этапу 1012 после уменьшения выходной мощности генератора.
На этапе 1012 способ 1000 определяет, меньше ли заряд аккумулятора порогового значения. Если да, то способ 1000 заканчивается. В противном случае, способ 1000 переходит к этапу 1014.
На этапе 1014 способ 1000 подает питание от аккумуляторной батареи системе электроусилителя руля, чтобы преодолеть пороговое значение энергии внутри системы. В этом случае, напряжение системы электроусилителя руля можно периодически использовать, когда двигатель выключен, чтобы определить, нужно ли подать питание от аккумуляторной батареи к системе. Если запас энергии в системе электроусилителя руля падает ниже порогового значения, аккумулятор можно соединить с системой для обеспечения ее дополнительного питания. Когда запас энергии в системе электроусилителя руля достигает порогового значения, то можно отключить аккумулятор от системы. Таким образом, в некоторых случаях аккумулятору не приходится постоянно питать систему электроусилителя руля.
Таким образом, способы, проиллюстрированные на Фиг.7-8 и 10, предусматривают управление запуском двигателя транспортного средства. Способ заключается в регулировании нагрузки генератора на двигатель, в зависимости от усилия поворота рулевого колеса и требования крутящего момента двигателя. В этом случае, крутящий момент двигателя можно использовать для приоритетных целей. При этом нагрузку генератора регулируют в зависимости от соотношения усилия поворота руля и запроса крутящего момента двигателя. Также в процессе запуска двигателя регулируют нагрузку генератора, пока не будут достигнуты пороговые значения режима эксплуатации. При этом пороговым значением режима эксплуатации транспортного средства является одно из следующих: скорость транспортного средства, частота вращения двигателя, ускорение транспортного средства и двигателя. В данном случае нагрузку генератора регулируют посредством изменения тока возбуждения генератора. Нагрузка генератора на двигатель ограничена в процессе его запуска за счет установления нулевого тока возбуждения генератора. Также способ предусматривает уменьшение крутящего момента, переданного колесам транспортного средства, в зависимости от увеличивающегося усилия поворота рулевого колеса. В таком случае, прямое увеличение генерации крутящего момента можно уменьшить, чтобы предоставить дополнительное питание для поворота колес транспортного средства. Кроме того, способ предусматривает уменьшение нагрузки генератора на двигатель в зависимости от увеличивающегося усилия поворота рулевого колеса.
В другом примере, способы, проиллюстрированные на Фиг.7-8 и 10, предусматривают управление запуском двигателя транспортного средства. В первом режиме, в котором сигнал от водителя ниже порогового уровня, способ заключается в регулировании нагрузки генератора на двигатель для управления частотой вращения двигателя и ограничения падения напряжения на системе электроусилителя руля. Во втором режиме, когда сигнал от водителя превышает пороговый уровень, способ заключается в регулировании нагрузки генератора на двигатель в зависимости от усилия поворота рулевого колеса и нажатия на педаль газа водителем. Сигналом от водителя является нажатие на педаль газа. Первый и второй режимы вводятся после запуска двигателя и пока не будут достигнуты пороговые значения режима эксплуатации. Пороговыми условиями эксплуатации являются скорость и ускорение транспортного средства, частота и ускорение двигателя. Питание системы электроусилителя руля в процессе запуска двигателя ограничено. Нагрузка генератора на двигатель прикладывается в зависимости от события сгорания.
Способы, проиллюстрированные на Фиг.7-8 и 10, предусматривают управление запуском двигателя транспортного средства. Способ заключается в автоматическом запуске двигателя транспортного средства из состояния выключенного двигателя; в отводе большей части выходной мощности двигателя от передачи момента на колеса в условиях активной работы рулевого управления; в отводе меньшей части выходной мощности двигателя от передачи момента на колеса в условиях неактивной работы рулевого управления. В условиях активной работы рулевого управления значения усиления поворота руля, момента вращения рулевого колеса и угла поворота больше пороговых значений. Способ также предусматривает отвод мощности в процессе запуска двигателя до того, как частота двигателя достигает порогового значения, а также до того, как крутящий момент двигателя достигает порогового значения. Способ также предусматривает начало отвода мощности в процессе запуска двигателя после прекращения работы стартера.
Способы, проиллюстрированные на Фиг.7-8 и 10, предусматривают подачу питания системе электроусилителя руля. Способ заключается в том, чтобы регулировать нагрузку генератора на двигатель в ответ на запрос об остановке двигателя и увеличении подачи питания системе электроусилителя руля. Запрос на остановку двигателя осуществляется автоматически в отсутствие запроса водителя. Нагрузку генератора регулируют в процессе остановки двигателя посредством управления током возбуждения генератора. В одном примере ток возбуждения генератора регулируется в зависимости от уровня запаса энергии системы электроусилителя руля. В другом примере, ток возбуждения генератора отрегулирован по первому уровню тока в зависимости от первого уровня запаса энергии в системе электроусилителя руля; а ток возбуждения генератора отрегулирован по второму уровню тока в зависимости от второго уровня запаса энергии в системе электроусилителя руля. Второй уровень тока ниже первого, а второй уровень энергии выше первого. Уровень заряда в системе электроусилителя руля можно оценить, просуммировав токи, входящие и выходящие из системы. Нагрузку генератора на двигатель увеличивают в ответ на запрос об остановке двигателя до того, как прекратится впрыск топлива в цилиндры в ответ на запрос о выключении двигателя. Также способ предусматривает автоматический запуск двигателя без запроса запуска водителем.
Способы, проиллюстрированные на Фиг.7-8 и 10, предусматривают подачу питания на систему электроусилителя руля. Способ предусматривает увеличение количества энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, в ответ на запрос остановки двигателя, в зависимости от количества энергии, накопленной в этой системе. Количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, также регулируют в зависимости от частоты вращения двигателя. Количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, увеличивают посредством увеличения тока возбуждения обмотки генератора. В другом примере протекание тока возбуждения генератора прекращают, когда частота вращения двигателя меньше порогового значения. Также способ предусматривает увеличение количества заряда, накопленного в системе электроусилителя руля после остановки двигателя. В этом случае, система электроусилителя руля может быть готова способствовать повороту колес транспортного средства, даже если двигатель был выключен на протяжении долгого периода времени. Количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, увеличивают за счет тока аккумуляторной батареи транспортного средства. При этом питание системы электроусилителя руля от аккумуляторной батареи прерывают в ответ на запрос запуска двигателя.
Специалистами в данной области техники будет понятно, что способ, описанный на Фиг.7-8 и 10, может воспроизводить одну или несколько стратегий выполнения, например, управление по событиям, управление по прерываниям, многозадачность, многопоточность и другие. В связи с этим различные этапы или функции могут выполняться в представленной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях могут быть пропущены. Также порядок выполнения необязательно должен быть таким, как он показан, он приведен для наглядного представления и описания процесса. Также специалисты в данной области могут увидеть, что некоторые этапы, способы или функции могут повторяться в зависимости от используемого варианта.
Специалисты в данной области должны иметь в виду, что возможны различные варианты и модификации представленного способа без выхода за рамки объема изобретения. Например, возможно использование представленного способа для двигателей с одним цилиндром, I2, I3, I4, I5, V6, V8, V10, V12 и V16, работающих на природном газе, бензине, дизеле или другом альтернативном топливе.
1. Способ подачи питания на систему электроусилителя руля, в котором регулируют нагрузку генератора на двигатель в ответ на запрос об остановке двигателя и увеличивают подачу питания системе электроусилителя руля, причем нагрузку генератора на двигатель увеличивают в ответ на запрос остановки двигателя до того, как уменьшится подача топлива в цилиндры в ответ на запрос остановки двигателя.
2. Способ по п.1, в котором запрос на остановку двигателя представляет собой автоматический запрос на остановку двигателя в отсутствие соответствующего запроса водителя.
3. Способ по п.1, в котором указанную нагрузку генератора регулируют в процессе остановки двигателя посредством управления током возбуждения генератора.
4. Способ по п.3, в котором ток возбуждения генератора регулируют в зависимости от количества энергии, накопленной в системе электроусилителя руля.
5. Способ по п.4, в котором ток возбуждения генератора устанавливают на первый уровень тока, когда количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, находится на первом уровне, и устанавливают ток возбуждения генератора на второй уровень тока, когда количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, находится на втором уровне, причем второй уровень тока ниже первого, а второй уровень энергии выше первого.
6. Способ по п.4, в котором уровень энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, определяют суммированием входящих и выходящих токов системы электроусилителя руля.
7. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют автоматический запуск двигателя в отсутствие соответствующего запроса водителя на запуск двигателя.
8. Способ подачи питания системе электроусилителя руля, в котором увеличивают количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, в ответ на запрос остановки двигателя, и в зависимости от количества энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, и увеличивают нагрузку генератора на двигатель в ответ на запрос остановки двигателя до того, как уменьшится подача топлива в цилиндры в ответ на запрос остановки двигателя.
9. Способ по п.8, в котором количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, дополнительно регулируют в зависимости от частоты вращения двигателя.
10. Способ по п.8, в котором количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, увеличивают за счет увеличения тока возбуждения, подаваемого на указанный генератор.
11. Способ по п.10, в котором протекание тока возбуждения прекращают, когда частота двигателя меньше порогового значения.
12. Способ по п.8, в котором дополнительно увеличивают количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля после остановки двигателя.
13. Способ по п.12, в котором количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, увеличивают с помощью подачи питания от аккумуляторной батареи транспортного средства.
14. Способ по п.13, в котором питание системы электроусилителя руля от аккумуляторной батареи прерывают в ответ на запрос запуска двигателя.
15. Система управления энергией системы электроусилителя руля, содержащая систему электроусилителя руля, аккумуляторную батарею, двигатель, контроллер, содержащий инструкции на увеличение нагрузки генератора на двигатель в ответ на запрос автоматической остановки двигателя в отсутствие соответствующего запроса от водителя и до того, как уменьшится подача топлива в цилиндры в ответ на запрос автоматической остановки двигателя, а также инструкции на увеличение количества энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, при получении указанного запроса автоматической остановки двигателя и на подачу системе электроусилителя руля питания от аккумуляторной батареи, когда двигатель остановлен.
16. Система по п.15, в которой количество энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, может быть увеличено регулированием тока возбуждения указанного генератора.
17. Система по п.15, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции на ограничение протекания тока от аккумуляторной батареи к системе электроусилителя руля в зависимости от уровня заряда аккумуляторной батареи.
18. Система по п.15, в которой контроллер содержит инструкции для увеличения количества энергии, накопленной в системе электроусилителя руля, путем регулирования тока возбуждения, подаваемого на указанный генератор.
19. Система по п.18, в которой контроллер содержит инструкции для ограничения тока возбуждения генератора в зависимости от частоты вращения двигателя.
