一种两轮车怠速启停系统的制作方法

本发明总体上涉及一种车辆。更具体地，本发明涉及一种怠速启停系统和控制车辆的怠速启停系统的方法。

背景技术：

内燃(ic)发动机将通过燃料与空气燃烧所获得的热能转换成机械能，该机械能为车辆提供动力。但是，在车辆运行时，有时车辆会停止一段短暂的时间，但是ic发动机并不会通过点火钥匙的操作而关闭，而是两者均保持在怠速状态。这些状态包括，在道路拥堵期间或在交通信号灯下停车。随着排放标准日益严格，并且出于减排并改善燃料经济性的目的，期望提高车辆效率。改善车辆效率的技术之一是使用怠速启停系统。怠速启停系统通过在怠速状态下关闭ic发动机，在速度超过怠速速度时通过致动器自动开启ic发动机，来减少燃料消耗和废气排放。在传统的怠速启停系统中，通过任何触发器的致动(例如油门转动，制动器致动等)来实现车辆的自动重启。由于油门由车辆驾驶员控制，因此难以实现对油门的平稳操作。油门可能受到快速全开油门的影响，或因极小油门的影响而使得难以快速启动。有时，在油门全开的情况下，ic发动机会受到突然加速的影响，这可能会给自动两轮车的驾驶员带来潜在的安全风险。此外，缺乏给驾驶员提供关于不同模式的怠速启停系统的有效指示。因此，为了减少以上所强调的缺点，本主题提出了下述怠速启停系统。

附图说明

参考附图描述了详细说明。贯穿附图使用相同的数字指代相似的特征和部件。

图1示出了采用本主题实施例的示例性两轮车等距视图。

图2示出了说明根据本主题实施例的怠速启停系统的框图。

图3示出了说明根据本主题实施例的控制怠速启停系统的方法的流程图。

图4示出了说明控制包括iss激活条件、ic发动机停用条件和ic发动机停用条件的怠速启停系统方法的流程图。

图5示出了说明根据本主题实施例的使怠速启停模式停止的方法的流程图。

图6示出了说明根据本主题另一实施例的控制怠速启停系统的方法的流程图。

图7示出了根据本主题实施例的单个车把放大视图。

具体实施方式

在这里，本发明的各种特征和实施例将可从以下进一步描述中辨别出来。在随后的示例性实施例中，车辆为两轮车辆。然而，可以预见，本发明中的公开内容可以应用于能够适应本主题而不损害本发明的精神的任何汽车。在适当的地方省略了对构成必要部分的本发明以外的部件的构成的详细说明。

通常，目前的汽车配备有怠速启停系统，该系统在车辆怠速状态下自动关闭内燃(ic)发动机。在内燃机中，燃料的燃烧不会稳定地发生，并且基于汽车的油门状态每隔一段时间变化。当这样的发动机在车辆不使用或在停车处于静止位置时仍保持运转的情况下，就会出现怠速状态。车辆怠速导致发动机不必要地消耗燃料并将有害气体排放到环境中。为了克服这个问题，在这种汽车中放置了在怠速期间有效控制ic发动机的系统。减少在怠速条件下(特别是在交通繁忙的区域)所浪费的能量会大大地有助于提高车辆燃油经济性。

通过考虑各种参数来实现在怠速期间禁用ic发动机的条件。这些条件包括汽车车辆速度的测量、ic发动机转数的测量、发动机温度和电池充电状态。车辆速度和ic发动机转数指示ic发动机的状态，即它是处于怠速状态还是运行状态。电池的充电状态是在给定时刻对电池中可用能量的估计，并且是电池可以继续工作的大致持续时间的指示。这给出了通过使用电池电源可以可靠地启动ic发动机的持续时间指示。测量发动机温度允许检查ic发动机是否在车辆运行速度下以最佳ic发动机温度运行。

在ic发动机重启期间，使用通常称为触发器的任何致动装置。这种触发器包括油门杆、离合器致动、制动踏板致动等。在骑乘型车辆中，例如两轮车中，如果使用油门杆作为重启的致动器，那么油门杆的突然加速移动可能会导致突然加速和转数的突然上升，从而引起急动并且也是潜在的安全风险。发动机应能平稳启动，而不会与单向离合器系统或集成式启动发电机系统发生任何冲突。它不应在启动后给驾驶员造成任何急动。在油门门全开的情况下，发动机启动也会变得困难。如果启动被限制在小油门开度，则车辆从怠速停止状态快速启动和移动将是困难的。此外，如果发动机起动被限制在大油门开度，则驾驶员可能打开超出该范围的油门以快速启动并移动车辆，发动机会激活但无法正常启动。此外，在iss系统被激活的状态下，ic发动机关闭并且驾驶员可能选择通过物理力推动两轮车并忘记关闭iss模式。另一种可能性是，驾驶员可以停放两轮车并不关闭iss模式，但是保持点火开关接通。然后，有可能ic发动机由于任何触发器的无意致动而重启。因此，iss系统必须能够识别和解决这些状况。

在怠速启停系统中，各种输出设备(比如iss灯)用于向驾驶员提供iss系统是否被致动的指示。但是，出于各种操作条件的原因，必须向驾驶员指示是否在两轮车中激活了iss模式。例如，在寒冷大气的条件下，在ic发动机启动后，发动机温度尚未在最佳工作温度范围内。在这种状态下，激活iss模式是不利的。此外，在激活iss开关之后，需要确定其他条件，比如车辆是否以非常低的速度行驶并且电池水平对于运行iss模式而言是否是最佳的。因此，任何iss系统应仅在检查了一个或多个车辆参数之后才运行，并且应通过使用比如iss灯等的输出设备将对这种激活的指示传递给驾驶员。然而，各种操作条件使得iss系统难以识别并指示驾驶员iss系统是否被激活。

因此，本主题的主要目的是提供一种怠速启停系统，其中，测量各种车辆参数，包括车辆速度、发动机温度、电池电压、油门角度和发动机转数的多个传感器向控制器单元提供输入，以控制ic发动机的激活和停用，从而克服所有上述问题，诸如燃油经济性低、效率低、安全性低、可靠性低、急动等。

本主题的另一个目的是提供一种安全检查，以确保在期望的或允许的安全限度内操作用于致动ic发动机的致动机构(例如油门杆)。

本主题的另一个目的是提供一种iss模式停用条件，以确保在iss模式期间或在ic发动机在一段时间内未启动的情况下，当借助于物理力推动两轮车时停用iss模式。

本主题的另一个目的是提供一种iss检查条件，以确保仅在iss系统能够运行时才激活iss模式。此外，另一个目的是为比如iss灯之类的输出设备提供一种合适的指示，以确保驾驶员了解iss模式激活和停用的条件。

出于上述目的，本主题的主要优点在于，如果由于突然打开油门超过优化区域，则通过不激活ic发动机来确保驾驶员的安全。

将结合以下段落中的附图，更详细地描述本发明及其实施例和其他优点。

图1示出了根据本发明的一个实施例的具有内燃机(101)的两轮车(100)。该车辆(100)还包括前轮(110)、后轮(103)、车身框架组件(未示出)、燃料箱(109)和座椅(108)。车身框架组件支撑所有车辆部件并且包括头管，形成步入部分的主管(105)和一对侧管。头管支撑转向轴(未示出)，该转向轴附接到两个伸缩式前悬架(未示出)，前轮(110)支撑在该前悬架上。前轮(110)的上部由前挡泥板(103)覆盖。把手(106)和仪表组组件(107)固定在转向轴上，使驾驶员能够两侧旋转。头灯(118)布置在头管(未示出)的上部。ic发动机(101)可摆动地支撑在车身框架组件上，后轮(103)连接到ic发动机(101)的后端，并且由后轮悬架(未示出)支撑，其布置在车身框架组件和ic发动机(101)之间。后挡泥板(115)布置在后轮(103)上方。尾灯单元(104)布置在两轮车辆(100)的后部。座椅(108)的后部还设置有扶手(102)。前轮(110)和后轮(103)上分别设置有前制动器(119)和后制动器(未示出)。后轮(103)(rearwheel)可互换地称为后轮(103)(backwheel)。

图2示出了根据本主题实施例的用于怠速启停系统的系统框图。怠速启停系统(200)的操作包括控制器单元(201)和多个传感器(214、212、215和216)，所述多个传感器被配置为向控制器单元(201)提供ic发动机(101)的操作数据。ic发动机(101)包括曲轴箱(203)，在该曲轴箱上方布置有汽缸体和汽缸盖(202)。空气燃料混合物通过进气系统(未示出)进入汽缸盖，并在汽缸盖和汽缸体之间的燃烧室内燃烧。空气燃料混合物的燃烧被传递到往复活塞(未示出)，该活塞在汽缸体内往复运动并通过滑块曲柄机构将旋转运动转换为曲轴的旋转运动。空气燃料混合物的燃烧由于火花塞(204)产生的火花而发生。通过停止向火花塞(204)供电，可以使ic发动机(101)停用。ic发动机(101)由电启动器(205)通过由电池电源供电的电动机启动。电启动器(205)通过向曲轴提供旋转运动来使ic发动机(101)用曲柄起动，并由控制器单元(201)控制。传动系统设置在ic发动机(101)内，其改变ic发动机(101)输出的速度和扭矩，并且该旋转运动通过某个端部传动装置传递到后轮(103)。在本实施例中，所使用的传动系统是无级变速器(cvt)系统。cvt系统提供曲轴转速和车轮转速之间齿轮比的自动变化。cvt系统包括可操作地连接到曲轴的前皮带轮、可操作地连接到车轮的后皮带轮以及位于它们之间的皮带。前皮带轮包括变速机构，后皮带轮包括离心式离合器。当皮带处于它们之上并移动时，通过改变前皮带轮和后皮带轮的有效直径来获得不同的齿轮比。磁电机组件(213)安装在曲轴上以产生电力，从而对电池充电。

怠速启停系统包括多个传感器，即温度传感器(214)、转速传感器(212)、车辆速度传感器(215)、油门传感器(216)和电池测量装置(211)。还操作其他传感器，例如进气温度传感器、用于测量燃烧室中的压力的压力传感器、排气管中的氧气传感器等。温度传感器(214)可以布置在任何合适的位置，以测量ic发动机(101)中循环的机油的温度。在本实施例中，温度传感器(214)布置在ic发动机(101)的气缸体(202a)上。转速传感器(212)布置在磁电机组件(203)上，并测量ic发动机的每分钟转数。车辆速度传感器(215)布置在两轮车(100)的车轮(103)上，测量车辆(100)的实时速度并将该实时速度发送到控制器单元(201)，控制器单元(201)将该实时速度发送到布置在两轮车辆(100)的仪表组组件(107)上的速度计。油门传感器(216)布置在两轮车辆(100)的油门滑轮(106)上。当驾驶员操作车把上的油门滑轮(106)时，油门传感器(216)接收油门滑轮(106)的旋转角度以及油门每毫秒旋转速率。电池测量装置(211)测量并提供关于电池电压当前状态的输入，以便可以激活iss系统(200)。

在本发明的实施例中，通过控制电启动器(205)和火花塞(204)来激活和停用ic发动机(101)。为此，使用控制器单元(201)。控制器单元(201)包括处理器(未示出)和存储器(未示出)。处理器可以实现为一个或多个中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令处理信号的任何设备。在其他功能中，处理器被配置为获取并执行存储在存储器中的计算机可读指令。存储器可以包括本领域中已知的任何计算机可读介质，包括例如易失性存储器(例如，ram)和/或非易失性存储器(例如，eprom、闪存等)。控制器单元(201)由电池(210)供电，并且当按下点火开关时，来自电池(210)的电力流至控制器单元(201)。iss开关(207)可由驾驶员接合，以便激活怠速启停模式。用于控制ic发动机(101)的怠速启停系统取决于车辆的操作条件，其由多个传感器(214、212、215和216)提供给控制器单元(201)。此外，比如iss灯(206)之类的视听信号装置用于向驾驶员指示怠速启停系统(200)的各种状态以确保其最佳操作。

图3示出了根据本主题实施例的怠速启停系统的方法。图4示出了说明控制怠速启停系统的方法的流程图，包括iss激活条件、ic发动机激活条件和ic发动机停用条件。可以在计算机可执行指令以及与系统中其他元件收发通信的一般上下文中描述该方法。通常，计算机可执行指令可以包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块、功能等。

点火开关由驾驶员致动，并且如方法框(302)所示，进一步致动使ic发动机(101)从静止启动。此时，借助于iss开关(207)，在框(303)启用怠速启停系统。在下一步骤中，控制器单元(201)从不同的传感器(车辆速度传感器、温度传感器、电池测量装置和油门传感器)获取输入并激活iss激活条件(304)。对监测操作状态的第一组车辆参数进行检查，以激活iss模式。方法框(304)首先具有四种启用条件；在方法框(304a)处检查由车辆速度传感器(215)接收的车辆速度(vs)是否大于第一预设速度(v1)。在本发明的实施例中，第一预设速度(v1)在每小时2至5千米之间。根据外部状态设定第一预设速度(v1)以确保ic发动机不空转。其次，在方法框(304b)处检查由发动机温度传感器(214)接收的发动机温度(ts)是否大于第一预设温度(t1)。在本发明的实施例中，基于ic发动机类型，第一预设温度(t1)高于40℃。第三，在方法框(304c)处检查由电池测量传感器(211)接收的电池电压(bs)是否大于第一预设电压(b1)。在本发明的实施例中，基于随着车辆功率需求而变化的电池类型的不同，第一预设电压(b1)大于6v。第四，在方法框(304d)处检查由油门传感器(216)接收的油门角度(ts°)是否大于第一预设油门角度(t1°)。在本发明的实施例中，第一预设油门角度(t1°)是2°。根据车辆类型调节预设油门角度(t1°)，应当注意确保车辆在不操作油门的情况下不会下坡或处于怠速状态。持续执行监测第一组车辆参数的方法框(304)中的条件，直到满足四个条件中的每一个。当满足方法框(304)中的所有条件时，如框(305)处所示，激活怠速启停模式。在替代实施例中，实现方法框(304)的任何组合，例如，仅使用方法框(304a)和方法框(304b)，或仅使用方法框(304a)、方法框(304c)和方法框(304d)等。

在激活iss之后，下一步骤是框(306)，其中在控制器单元(201)中连续监测从多个传感器获取的第二组车辆参数，以检查ic发动机停用条件(306)。方法框(306)具有三种条件。首先，在方法框(306a)处检查由车辆速度传感器(215)接收的车辆速度(vs)是否等于零，这表示车辆处于停止状态。其次，在方法框(306b)处检查由转速传感器(212)接收的ic发动机(101)转数是否小于第一预设转数值。在本发明的实施例中，第一预设转数值在1300至1800转/分钟之间。这表明ic发动机(101)处于怠速状态而不处于运行状态。第三，在方法框(306c)处，检查由油门传感器(216)接收的油门角度(ts°)是否小于第二预设油门角度(t2°)，以指示驾驶员未操作油门滑轮(106)或对其进行了轻微操作。在本发明的实施例中，基于油门滑轮(106)的类型，第二预设油门角度(t2°)小于5°。此外，上述条件应该在给定的第一预设时间(t1)内是稳定的。仅当在方法框(307)处观察到上述三个条件达第一预设时间(t1)时，才停用ic发动机(101)。在本发明的实施例中，第一预设时间(t1)在2秒至15秒之间，其可以基于气候条件来设置。连续执行方法框(306)中的条件，直到在第一预设时间(t1)内满足三个条件中的每一个。当满足方法框(306)中的所有条件时，控制器单元(201)通过控制火花塞(204)来停用ic发动机(101)。否则，控制器单元(201)连续监测第二组车辆参数。在替代实施例中，实现(306)中一个或多个框的任何组合，例如仅使用方法框(306a)。

在ic发动机停用(307)之后，执行条件框(308)。这里，通过监测第三组车辆参数来检查用于激活ic发动机(101)或停用怠速启停系统(200)的条件。在怠速停止启动功能中，发动机在满足上述条件后停止怠速运转。ic发动机(101)可以通过比如油门/离合器/制动器之类的任何致动机构重新启动。在使用无级变速器的车辆(100)中，如果单独使用油门作为重新启动的致动器，那么突然加速可能会引起潜在的安全风险。可以通过仅在低油门开度时限制发动机启动来避免这一问题。

重启区域是发动机功率输出和平稳启动之间的平衡。通过考虑发动机的功率输出和离合器转速，并且还考虑客户的安全性来调节21度最大油门。如果突然拉动油门并越过该区域，则车辆将不会启动并且仅在释放油门时车辆才会启动。在优化区域内逐渐拉动油门时，车辆(100)将启动并且不会移动。

这里，控制器单元(201)连续监测(308)单个的车辆参数，以验证是否存在启用ic发动机(101)的条件。条件如下：首先，在方法框(308a)处检查由发动机温度传感器(214)接收的发动机温度(ts)是否大于第一预设温度(t1)。如前面段落中所强调的，基于ic发动机类型，第一预设温度(t1)设定为大于40°摄氏度。其次，在方法框(308b)处，检查由电池测量传感器(211)接收的电池电压(bs)是否大于第一预设电压(b1)。如前面段落中所强调的，基于随着车辆功率需求而变化的电池类型的不同，第一预设电压(b1)大于6v。第三，在方法框(308c)处，检查由油门传感器(216)接收的油门角度(ts°)是否大于第三预设油门角度(t3°)并且小于第四预设油门角度(t4°)。在本发明的实施例中，第三预设油门角度(t3°)小于21°。第四，在方法框(308d)处，检查在由油门传感器(216)接收之后，由控制器单元(201)计算出的油门上升速率(rts°/ms)是否小于或等于第一预设数量(rt1°/ms)。在本发明实施例中，由于油门上升的速率取决于油门力和油门把手直径，因此，第一预设数量(rt1°/ms)在0.3°/ms至1°/ms之间。如果满足所有四个条件(308a、308b、308c和308d)，则在框(309)处激活ic发动机(101)的怠速启停系统(200)并持续重复(从框306开始)对第三组车辆参数的监测过程。在替代实施例中，实现(308)的一个或多个框的任意组合，例如仅使用方法框(308a)和方法框(308b)，并删除方法框(308c)和方法框(308d)。

如果框(308)中的条件都不满足，则在框(310)中检查ic发动机停用条件(图4)。一旦达到停用条件，iss模式就被禁用(311)并且ic发动机(101)仍然被关闭。为了激活iss模式，驾驶员必须再次激活iss开关(207)并开启ic发动机(101)，然后再次重复自iss激活检查的处理流程(参见框304)。

图5示出了根据本主题实施例的各种停用条件的方法。在本实施例中，存在两个停用条件(310)，其中iss模式被停用(311)并且ic发动机(101)根本没有接通。第一停用条件(310a)为检查车辆速度是否在第二预设时间(t2)期间处于第二预设速度(v2km/hr)和第三预设速度(v3km/hr)之间。在本实施例中，对于在3至8秒之间变化的第二预设时间(t2)，第二预设速度的车辆速度为1km/hr，第三预设速度为5km/hr。第二预设时间(t2)基于车辆(100)的重量来调整，该车辆(100)的重量决定了一般驾驶员的牵引力。第二停用条件(310b)为检查ic发动机(101)是否被iss模式停用并且在第四预设时间(t4)期间保持停用。在本实施例中，第四预设时间(t4)大于255秒。

图6示出了根据本主题实施例的怠速启停系统的系统的方法，其中使用了布置在两轮车(100)的仪表组组件(107)上输出设备，比如iss灯(206)。此外，在另一个实施例中，通过数字指示可以在数字速度计上看到输出设备。当驾驶员接通iss开关(207)时，iss灯(206)启动一段短暂的持续时间然后关闭，该持续时间设置为预设时间(t)。该检查确保iss灯(206)起作用，并向驾驶员提供其起作用的指示。在驾驶员启用iss开关(207)时，在方法框(304)处检查iss激活条件。但是，在另一实施例中，一旦iss开关(207)被启用，iss灯(206)就被启用并且iss灯(206)保持接通第四预设时间(t4)。如果在第四预设时间(t4)内未激活iss模式，则iss灯(206)关闭。此外，仅当满足方法框(304)处的所有激活条件时，iss灯(206)才接通。通过在检查激活条件期间调整iss灯(206)保持开启的第四预设时间(t4)，可以针对各种天气条件采用iss系统(206)。例如，在寒冷条件下，当实现方法框(304)中提供的所有第一组参数所花费的时间更长时，iss灯(206)被停用以向驾驶员指示iss模式仍未被激活。在炎热的天气条件下，当与在寒冷条件下行驶的车辆相比实现第一组参数所花费的时间更少时，相应地调整时间。在数字速度计(107)上也可以看到第四预设停止时间。

当满足方法框(306)处的所有条件时，控制器单元(201)停用ic发动机(101)。此时，使iss灯(206)闪烁。这向驾驶员指示iss模式处于激活状态的，并且已经停用了ic发动机(101)。在满足方法框(308)中的条件时，iss灯(206)停止闪烁并持续发光，向驾驶员发出iss模式处于激活状态并且ic发动机(101)正在运行的信号。在满足iss模式停用条件的情况下，iss灯(206)关闭，以指示iss模式不再处于激活状态。这将指示驾驶员在通过比如电启动或脚蹬启动之类的传统启动方法手动启动ic发动机(101)之后，再次接通iss开关(207)。

图7示出了根据本主题实施例的单个车把的放大视图。在前面段落的方框(308)处，监测单独的第三组车辆参数以验证是否存在激活ic发动机(101)的条件。可以看出，发动机油门从0度调节到21度以重新启动，并且油门上升速率在0.3°/ms到1°/ms之内。如果驾驶员未接受关于该安全特征的适当教导，则驾驶员可能会在操作车把(106)中的油门杆(601)时超过油门带(602)的范围(602a、602b)。这不会致动iss系统(200)，而且ic发动机(101)将不会激活，从而使驾驶员产生混淆。因为，油门杆(601)在功能上与油门带(602)配合，以通过怠速启停系统(200)仅在所述油门带(602)的范围(602a、602b)内激活和停用所述ic发动机(101)。因此，本主题的另一个特征是引入一标记，作为布置在油门杆旁边的清晰指示，以及在油门杆上的另一个相应的指示器，作为布置在油门杆上的清晰指示。这将为驾驶员提供视觉指示，使其仅在给定范围内操作油门杆。

当停用处于怠速状态下的ic发动机(101)时，如果前照灯和位置灯在ac电流下运行，则关闭这些灯。在夜间，这种停用会导致完全黑暗。因此，当驾驶员激活iss模式时，位置灯连接到电池并连接到iss开关(207)。由于位置灯比前照灯消耗更少的能量，因此可用的车载电池将支持该功能。这避免了对交流发电机、线束和电池的重大改动。

鉴于以上公开内容，本主题的许多修改和变化是可能的。因此，在本主题权利要求的范围内，可以以不同于具体描述的方式来实施本公开内容。