CN106994971A - 机动车用的用于辅助起动的控制设备和相应的方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以内燃机作为驱动发动机的机动车用的用于辅助起动的控制设备，该控制设备设置用于基于至少一个信号来预测机动车的内燃机熄火并且在预测到内燃机熄火时输出用于致使辅助起动的信号。按照本发明，控制设备进一步设置用于基于内燃机的发动机转速和内燃机的发动机转速梯度在达到接合转速之前预测内燃机熄火并且在预测到内燃机熄火时输出用于致使提高内燃机的发动机力矩要求的信号。本发明还涉及一种以内燃机作为驱动发动机的机动车用的用于辅助起动的方法以及一种具有按照本发明的控制设备的车辆。

Description

机动车用的用于辅助起动的控制设备和相应的方法及车辆
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的机动车用的用于辅助起动的控制设备和一种根据权利要求7的相应的方法。
背景技术
原则上，在机动车的起动过程期间，当由内燃机所提供的扭矩不足够大时，可能发生内燃机的不期望的熄火。在此，双质量飞轮——也称为ZMS——短时间地在共振中运行。为了在此防止双质量飞轮损坏，在车辆中执行所谓的保护功能，该保护功能提前识别发动机熄火并且启动相应的措施，以便防止部件损坏。原则上，在此采集发动机的转速信号，并且一旦发动机转速低于预定的转速阈值——例如低于每分钟400转的转速阈值——就探测到发动机熄火。
那么例如从专利文献DE 10 2008 052 839 A1已知一种机动车用的控制设备，在相应的条件满足时，该控制设备基于发动机转速来探测发动机熄火并且在探测到发动机熄火时紧接着致使自动启动。详细地，在转速低于预定的低转速阈值时或者在发动机转速从初始转速超出预定的高转速阈值开始然后低于预定的低转速阈值时，则探测到发动机熄火。
此外，从还未公开的专利文献DE 10 2015 202 932 A1已知一种用于提早识别机动车中发动机熄火的控制设备，其中，所述控制设备设置用于基于接合转速和发动机转速的转速梯度来识别熄火。
为了防止熄火，专利文献DE 10 2011 120 173 A1公开了一种具有手动换挡变速器的混合动力车辆的控制装置，其中，控制装置的控制器构成为如此控制由发动机所提供的扭矩，使得防止在人工操作离合器期间发动机熄火和/或发动机的过度爆发。为了识别即将发生的熄火工况，所述控制器接收来自输入轴传感器、离合器踏板传感器和油门踏板传感器的一个或多个信号，并且相应地评估所述信号。一种这样的处理方式是耗费的并且与高成本相联系，因为这样的传感器通常没有安装在车辆中。此外，这只有与电机配合作用才起作用。
发明内容
现在，本发明的任务是提供一种改进的控制设备和一种相应的方法用于提早识别发动机熄火并用于启动相应对策。
这些任务通过根据权利要求1的控制设备和根据权利要求7的方法得到解决。有利的进一步改进方案由从属权利要求中得出。
本发明首先基于如下知识，即，当在起动时通过就转速低于阈值方面进行评估而识别出熄火时，阈值的选择是一个基本问题。如果阈值选择过高，则虽然及时启动了相应的保护机制，但是增大了所谓的错误识别的概率，亦即将会比所需要的那样更频繁地启动相应的保护措施。这又会对顾客认可产生负面影响。然而，如果阈值选择过低，则发动机转速可能下降到非常低的范围中、甚至下降到双质量飞轮的共振转速范围中。由此至少在某些发动机变型方案中会发生ZMS(双质量飞轮)中极大的扭转振动，所述ZMS中极大的扭转振动在一次出现时就可能已经引起不可逆转的部件损坏。
在考虑该知识的情况下，鉴于对即将发生的熄火工况进行前瞻性的识别或者预测而提出设定一种以内燃机作为驱动发动机的机动车用的用于辅助起动的控制设备，该控制设备设置用于基于内燃机的发动机转速和内燃机的发动机转速梯度在达到接合转速或者接合时间点之前来预测熄火。为了防止熄火，按照本发明，控制设备进一步设置用于在预测到内燃机熄火时输出用于致使内燃机的发动机力矩要求(因此以及发动机力矩)提高的信号。
已经表明，在本发明的一种有利的设计方案中，内燃机的转速梯度能根据在发动机的至少一次之前的点火期间内燃机的至少一个最小转速在达到接合转速或者接合时间点之前确定，特别是能从内燃机的至少两次或多次点火的内燃机最小转速在达到接合转速之前确定。同样，发动机转速的转速梯度可以通过在每一个气缸的上止点中的发动机转速以及两次点火之间的时间来确定。
有利地，为了探测即将发生的发动机熄火，附加考虑另外的信号，该信号对即将发生的发动机熄火提供标志，亦即，控制设备有利地设置用于基于内燃机的发动机转速、内燃机的发动机转速梯度和至少一个其他的信号在达到接合时间点之前来预测内燃机熄火。有利地，在此评估与变速器输入轴的转速相对应的信号是适合的。
在本发明的一种特别有利的设计方案中提出，控制设备设置用于基于内燃机的发动机转速和内燃机的发动机转速梯度和变速器输入轴的转速和/或变速器输入轴的转速梯度来预测内燃机熄火。
现在为了可以提早地、即前瞻性地探测内燃机熄火，控制设备有利地设置用于基于所计算的接合转速来预测内燃机熄火，特别是在基于发动机转速和发动机转速梯度和必要时基于变速器输入轴的转速和/或变速器输入轴的转速梯度的所计算的接合转速小于预定的(可变的)接合转速阈值时预测到内燃机熄火。
如果借助于相应设计的控制设备(在起动过程中)提早地预测到内燃机熄火，则必须采取相应措施以用于防止内燃机熄火以及用于防止部件损坏。按照本发明，控制设备有利地设置用于在预测到内燃机熄火时通过致使内燃机的发动机力矩要求提高来致使发动机力矩和/或所估计的接合转速有针对性地提高。有利地，控制设备为此设置用于在预测到内燃机熄火时输出与所计算的接合转速或者与内燃机的当前转速和/或当前转速梯度和/或变速器输入轴的当前转速和/或变速器输入轴的当前转速梯度相关的信号，以用于致使内燃机的发动机力矩要求提高，从而相应有关地提高发动机力矩要求。换言之，例如可以根据在所计算的接合转速和所需的接合转速之间的偏差提高发动机力矩要求，其中，该高度可以特别是根据偏差高度来预定。
同样的，在一种有利的改进方案中，控制设备设置用于在基于所确定的计算的接合转速不再预测到内燃机熄火时，至少部分地撤回在预测到内燃机熄火时用于提高内燃机的发动机力矩要求的致使信号。
对于根据本发明的第一方面的按照本发明的控制设备的上述说明以相应的方式也适用于根据本发明的第二方面的按照本发明的方法。
按照本发明的方法及其有利的设计方案可以借助于所执行的算法或者在为此所设定的控制器中(特别是在发动机控制器中)相应的组件***来实施。
本发明的第三个方面涉及如下的车辆，该车辆包括上面所描述的控制设备。
附图说明
现在根据实施例进一步阐明本发明。在此：
图1示出在临界的起动过程时发动机转速和变速器输入轴转速的图示，
图2示出用于在接合过程期间对车辆中内燃机熄火进行预测的待评估的信号的图示，
图3示出在预测到内燃机熄火时所致使的力矩要求的图示，
图4示出按照本发明的控制设备的实例。
具体实施方式
图1详细地以通过时间t和转速DZ确定的综合特性曲线示出在机动车的接合过程或者说起动过程期间发动机转速n和变速器输入轴的变速器转速n_G。在示出的阶段1期间开始接合过程，即建立离合器力矩。在此，发动机的能量部分地转化为动力传动系中的弹簧势能或者滑差能(Schlupfenergie)。所述弹簧势能进一步转化为车辆动能。发动机转速n从空转转速开始下降以及变速器输入轴转速n_G上升。在阶段2中或者说在点2中，动力传动系第一次完全接通；达到接合转速。发动机转速n和变速器输入转速n_G从该时间点起是相同的。动力传动系在该时刻受最大预应力并且现在完全与发动机相连接。
在阶段3中开始动力传动系的卸去应力，由此基于已有的惯性，所述转速(发动机转速和变速器转速)进一步下降，直到该转速在阶段3的最后达到最低值。在阶段4中，动力传动系首先是卸去应力的并且然后再次张紧。该卸去应力和张紧解释了在发动机熄火时动力传动系中低频的颠簸振荡。
假如现在在阶段3和/或阶段4中的转速落入双质量飞轮ZMS的共振转速范围中，则可能发生双质量飞轮ZMS中极高的扭转振动，这在最糟糕的情况下可能导致不可逆转的部件损坏。
为了可以提早识别内燃机熄火并且可以接着启动反作用措施，本发明规定在达到接合转速前至少评估内燃机的发动机转速n和发动机转速n的梯度。
现在，图2示出在(临界的)接合过程和起动过程时发动机转速曲线和变速器输入轴转速n_G的相应图示。
根据内燃机的转速曲线(当前转速n1和转速曲线梯度Gdn1)和变速器输入轴转速n_G及其梯度Gdn_G，例如可以在时间点t1前瞻性地计算估计的接合转速EKDZ。对估计的接合转速EKDZ的预测可以连续地(例如每隔10ms)进行，从而持续地基于当前工况来进行确定。紧接着将该计算的接合转速EKDZ与预定的接合转速阈值EK-DZS进行比较，由此可以预测内燃机熄火。如果所估计的接合转速EKDZ高于预定的接合转速阈值EKDZS，则认定为非临界的接合过程。然而，如果所估计的接合转速EKDZ低于预定的接合转速阈值EKDZS，则估计出临界的接合过程并且预测到内燃机熄火。
图3示出在预测到内燃机熄火时所致使的力矩要求关于时间t的图示。在此，根据内燃机的转速n1和内燃机转速的相应的梯度以及变速器输入轴的转速n_G和必要时变速器输入轴的转速梯度来连续地计算接合转速。
在时间点ts，基于所预测出的低的接合转速EKDZ致使最大力矩要求，这在转速图上面所示的放大系数vf中表现出来。随着通过提高放大系数vf开始增加力矩要求(以及与此相联系地实现发动机力矩增加)，内燃机的转速n1增大并且由此梯度也增大。这与变速器输入轴的连续增加的转速n_G相联系地导致所计算的接合转速EKDZ提高。在t2和t3之间的范围中，所计算的接合转速EKDZ达到如下的数值，该数值显著地降低内燃机熄火的危险，因此可以至少部分地减少或者撤回致使力矩要求增加。在接合过程结束的时间点tE，重新完全撤回力矩要求的增加，因为由于达到了高的接合转速EKDZ，所以不必再担心内燃机熄火。
图4现在示出以内燃机作为驱动发动机的机动车用的用于辅助起动的按照本发明的控制设备SV的一种设计方案可能性，该控制设备在接合过程和起动过程启动时作为输入信号接收内燃机的转速n1、内燃机的转速梯度Gdn1、变速器输入轴的转速n_G和变速器输入轴的转速梯度Gdn_G。根据这些信号n1、Gdn1、n_G和Gdn_G，首先前瞻性地计算接合转速EKDZ并且借助于保存在控制设备中的特性曲线KL——该特性曲线通过接合转速EKDZ和转速梯度Gdn1而确定——来检查所计算的接合转速EKDZ的交点是高于、还是低于边界特性曲线KL。如果该交点低于边界特性曲线KL(阴影区域)，则预测到发动机熄火并且发送用于增加发动机力矩要求的信号ma，由此应实现增加预测的(和实际的)接合转速。如果预测的接合转速足够高或者接合过程结束了，则撤回发动机力矩要求的增加。
因此，利用在此所提出的本发明可以以简单和可靠的方式来提早预测发动机熄火并且进行反作用。通过该提早的熄火识别和早期启动相应对策，也可以防止双质量飞轮的部件损坏。

Claims (8)

1.以内燃机作为驱动发动机的机动车用的用于辅助起动的控制设备，该控制设备设置用于基于至少一个信号来预测机动车的内燃机熄火并且在预测到内燃机熄火时输出用于致使辅助起动的信号，其特征在于，所述控制设备(SV)设置用于基于内燃机的发动机转速(n、n1)和内燃机的发动机转速梯度(Gdn1)在达到接合转速(EKDZ)之前预测内燃机熄火并且在预测到内燃机熄火时输出用于致使内燃机的发动机力矩要求(vf)提高的信号(ma)。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备(SV)设置用于基于内燃机的发动机转速(n、n1)和内燃机的发动机转速梯度(Gdn1)和至少一个其他的信号(n_G、Gdn_G)来预测内燃机熄火。
3.根据上述权利要求之一所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备(SV)设置用于基于内燃机的发动机转速(n、n1)和内燃机的发动机转速梯度(Gdn1)和变速器输入轴的转速(n_G)和/或变速器输入轴的转速梯度(Gdn_G)在达到接合转速(EKDZ)之前预测内燃机熄火。
4.根据上述权利要求之一所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备(SV)设置用于在基于内燃机的发动机转速(n、n1)和发动机转速梯度(Gdn1)和特别是基于变速器输入轴的转速(n_G)和/或变速器输入轴的转速梯度(Gdn_G)所计算的接合转速(EKDZ)小于预定的接合转速阈值(EKDZS)时，预测到内燃机熄火。
5.根据上述权利要求之一所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备(SV)设置用于在预测到内燃机熄火时输出与所计算的接合转速(EKDZ)或者与内燃机的当前转速(n、n1)和/或当前转速梯度(Gdn1)和/或变速器输入轴的当前转速(n_G)和/或变速器输入轴的当前转速梯度(Gdn_G)相关的信号(ma)，以用于致使内燃机的发动机力矩要求提高，从而相应有关地提高发动机力矩要求。
6.根据上述权利要求之一所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备(SV)设置用于在基于所确定的计算的接合转速(EKDZ)不再预测到内燃机熄火时，至少部分地撤回在预测到内燃机熄火时所致使的用于提高内燃机的发动机力矩要求的信号(ma)。
7.以内燃机作为驱动发动机的机动车用的用于辅助起动的方法，其中，基于至少一个信号来预测机动车的内燃机熄火并且在预测到内燃机熄火时输出用于致使辅助起动的信号，其特征在于，基于内燃机的发动机转速(n、n1)和内燃机的发动机转速梯度(Gdn1)在达到接合转速(EKDZ)之前预测内燃机熄火并且在预测到内燃机熄火时输出用于致使内燃机的发动机力矩要求提高的信号(ma)。
8.具有根据权利要求1至7之一所述的控制设备(SV)的车辆。
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