用于评估内燃机的起动器马达的方法和设备与流程

本公开涉及用于内燃机的起动系统。

背景技术：

用于移动平台的电气系统包括电机，例如，从能量存储装置接收电功率并且由源自于控制模块以及其它控制装置和逻辑电路的信号控制的马达和辅助驱动装置。一种电路是包括在利用点火开关启动时将内燃机自旋的电力供电式起动器马达的起动系统。起动系统中的故障可以引起发动机未起动事件。

技术实现要素：

描述了一种设置在移动平台上并且包括起动系统和远程信息处理装置的内燃机。起动系统包括可电连接至蓄电池的起动器马达。一种用于监测起动系统的方法包括检测第一发动机发动命令、监测发动机速度状态以及将发动机速度状态收集在设置于第一控制器中的第一缓冲器中。监测蓄电池中的电功率状态，且基于蓄电池中的电功率状态确定第二发动机发动命令。将蓄电池中的电功率状态收集在设置于第二控制器中的第二缓冲器中，其中受监测电功率状态包括电流和电压。基于第一发动机发动命令和第二发动机发动命令，将收集在第一缓冲器中的发动机速度状态与蓄电池中收集在第二缓冲器中的电功率状态同步。基于蓄电池中收集在第二缓冲器中的电功率状态确定起动器电阻。远程信息处理装置将起动器电阻以及与受监测电功率状态同步的受监测发动机速度状态传送至远程系统。

上述特征和优点以及本教导的其它特征和优点从某些最佳模式的以下详述和用于实行如随附权利要求书中界定、结合附图取得的本教导的其它实施例将容易地显而易见。

附图说明

现在将通过实例的方式参考附图描述一个或多个实施例，在附图中：

图1示意地示出了根据本公开的设置在车辆上并且包括起动系统和远程信息处理装置的内燃机；

图2示意地示出了根据本公开的包括监测用于车辆的内燃机的起动系统的远程起动器监测例程；

图3示意地示出了根据本公开的用于基于蓄电池电流评估发动机发动命令的发生的发动命令评估例程；以及

图4以图形示出了根据本公开的与执行参考图3描述的发动命令评估例程相关联的数据，其包括关于时间绘制的蓄电池电流、增量电流状态和发动命令信号。

具体实施方式

现在参考附图，其中显示仅仅是为了说明某些示例性实施例的目的而并非限制某些示例性实施例的目的，图1示意地示出了设置在呈车辆100的形式的移动平台上并且包括起动系统20和远程信息处理装置40的内燃机(发动机)10。车辆100可以包括任何移动平台，其包括(通过非限制实例)客运车辆、轻型载货车、重型载货车、多功能车、农用车、工业/库房车、旅行越野车、机器人装置或航空装置。发动机10的起动系统20可电耦合至电能存储装置(蓄电池)30。

多个控制器优选地配置成监测和/或控制发动机10、起动器20和蓄电池30的操作。借助于非限制性实例，发动机控制器15操作地连接至发动机10，蓄电池控制器35操作地连接至蓄电池30，且车体控制器25操作地连接至起动器20。发动机控制器15包括第一数据高速缓冲存储器或缓冲器16，且蓄电池控制器35包括第二数据高速缓冲存储器或缓冲器36。

控制器之间的通信和控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或另一种合适的通信链路来实现。通信包括以任何合适形式交换数据信号，包括例如经由导电介质交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光学波导交换光学信号等。数据信号可以包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号以及控制器之间的通信信号。

发动机控制器15、车体控制器25和蓄电池控制器35以及远程信息处理装置40能够传送消息，包括经由点对点信号通信线路进行的直接通信和分别经由第一通信总线50和第二通信总线55进行的结构化通信。如所示，发动机控制器15、车体控制器25和远程信息处理装置40经由第二通信总线55通信，蓄电池控制器25经由第一通信总线50通信，且第一通信总线50和第二通信总线55根据结构化协议共享消息。第一通信总线50和第二通信总线55中的每一个均提供优选地呈硬接线的双绞线电缆的形式的通信链路，第一控制器15、第二控制器25和第三控制器35以及远程信息处理装置40通过该电通信链路而通信。第一控制器15、第二控制器25和第三控制器35以及远程信息处理装置40优选地包括电连接至第一通信总线50和第二通信总线55中的一个的接口装置。该接口装置执行结构化协议以促进通信，优先地呈串行通信的形式。用于通信的通信总线和结构化协议是已知的，并且因此不会在本文加以描述。

发动机10可以包括采用配置成执行发动机起动事件的起动系统20的实施例的任何合适的内燃机。在某些实施例中，发动机10配置成在正进行的车辆操作期间执行自动停车/自动起动操作和相关发动机停止/起动功能。发动机10配备有多个致动器和感测装置用于监测操作和输送燃料以形成燃烧充量以产生响应于操作员转矩请求的转矩。在一个实施例中，发动机10是配置成用作燃烧受火花点火系统控制的火花点火活塞模式的火花点火发动机，并且可以包括以均匀充量火花点火燃烧模式操作。另选地，发动机10可以是配置成以燃烧受注射燃料的正时控制的压燃式燃烧模式操作的压燃式发动机。发动机致动器优选地包括燃料注射器、空气流控制器、所配备的发动机上的火花点火系统以及与控制发动机操作以控制前述发动机状态相关联的其它装置。发动机感测装置优选地包括配置成监测发动机10的曲柄轴12的转速状态的曲柄轴位置传感器14。

发动机10的起动系统20优选地包括起动器马达24和起动器开关22，其中起动器马达24在起动器开关22启动时可电耦合至蓄电池30。起动器开关22响应于源自于车体控制器25的发动命令而将起动器马达24电耦合至蓄电池30，该发动命令经由控制线路27传送至起动器开关22和发动机控制器15。发动命令可以起因于由车辆操作员起始的接通、发动和运行命令。在某些实施例中，发动机发动命令可以由车体控制器25起始作为车辆操作期间的自动起动操作，其是车辆操作期间的发动机停止/起动操作的部分。这包括响应于来自车体控制器25的命令(但不响应于来自车辆操作员的接通起动命令)而执行发动机发动和自动起动操作。

起动器马达24可以包括任何合适的发动机发动装置，并且在一个实施例中可以是具有附接的起动器电磁阀的永磁dc电动马达。在此实施例中，起动器马达24的可旋转轴包括可移动传动小齿轮，其配置成在起动事件期间启动起动器电磁阀时啮合地接合附接至发动机10的曲柄轴的起动器环形齿轮。当启动起动器开关22时，向起动器电磁阀供应电流以使得可移动传动小齿轮啮合地接合附接至发动机10的曲柄轴的起动器环形齿轮并且供应电流以将起动器马达24自旋，因此发动该发动机10。在一个实施例中，起动器马达24配置成开始发动机该发动机10，同时发动机10以无燃料状态自旋。此配置可以包括采用两个电磁阀装置的起动器，该电磁阀装置包括将起动器马达自旋的第一电磁阀以及启动可移动传动小齿轮以啮合地接合耦合至发动机曲柄轴的起动器环形齿轮的第二电磁阀。此配置允许发动机起动序列，其包括将起动器马达24自旋以将速度状态与发动机10同步以及当同步速度状态时启动可移动传动小齿轮。

蓄电池30可以是任何合适的电能存储装置，并且在一个实施例中是多电池低电压铅酸蓄电池，例如，12v蓄电池。蓄电池控制器35配置成监测蓄电池30的操作参数，包括蓄电池温度、蓄电池电压和蓄电池电流。在正进行的系统操作期间可直接监测、评估或者确定蓄电池操作参数。

术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(asic)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)以及呈存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机访问、硬盘等)的形式的相关非暂时性存储器部件的任何一个或各种组合。非暂时性存储器部件能够存储呈一个或多个软件或固件程序或例程的形式的机器可读指令，是组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路，以及可由提供所描述功能性的一个或多个处理器访问的其它部件，包括本文所述的第一缓冲器16和第二缓冲器36中的一个。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及监测来自传感器的输入的相关装置，其中这些输入以预设采样频率或响应于触发事件而监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意味着包括刻度和查找表的任何控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程以提供期望功能，该功能包括监测来自感测装置和其它联网控制器的输入以及执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可以规则的间隔执行，例如在正进行的操作期间每10毫秒执行一次。另选地，例程可以响应于触发事件的发生而执行。

图2示意地示出包括监测用于车辆的内燃机的起动系统的远程起动器监测例程(例程)200，其中起动系统包括可电连接至蓄电池的起动器马达，且其中车辆包括远程信息处理或设置成与非车载系统通信的其它通信系统。上文参考图1描述了一个实施例。表1提供作为图解，其中数字标记的方框和对应的功能陈述如下、对应于例程200。

表1

例程200提供用于从不同控制器(例如，图1的车辆100的第一控制器15、第二控制器25和第三控制器35)收集数据的方法和系统。例程200的操作包括监测各种车载参数(包括(例如)发动机转速状态和蓄电池电功率状态)的状态(202)。蓄电池电功率与可用于操作起动器20的蓄电池功率相关联。优选地，当发动机10在off状态中(即，未旋转)时，例程200起始执行。发动机10可以在结合车辆断电状态或结合车辆操作期间的发动机自动停止例程的先前执行的off状态中。因而，发动机速度状态最初可以为零rpm或接近零rpm。

第一发动机发动命令可以呈车体控制器25经由控制线路27与发动机控制器15的点对点通信的形式。

当(例如，经由来自车体控制器25的点对点通信)检测到发生第一发动机发动命令时(204)，发动机控制器15命令第一缓冲器16(例如)以每10毫秒一个数据点的速率定期地收集发动机速度状态(206)。第一发动机发动信号在发动机起动期间优选地与第一缓冲器16的内容相关联。第一缓冲器16的内容(可以呈第一发动机发动命令之后的发动机速度状态的形式)在第二总线55上传送，并且可以如下指示为一维阵列。

一维阵列可以具有n个值，其中ω1指示第一缓冲器16中具有0rpm的值的第一发动机速度状态，并且与第一发动机发动命令相关联。发动机速度状态ωp-1指示第一缓冲器16中具有0rpm的值的最终发动机速度状态，ωp指示第一缓冲器16中具有非零值的第一发动机速度状态，且ωn指示第一缓冲器16中的最终发动机速度状态。

例程200还基于蓄电池电流评估第二发动机发动命令(208)。参考图3和4详述用于基于蓄电池电流评估第二发动机发动命令的一个示例性程序。当检测到第二发动机发动命令时，蓄电池控制器35命令第二缓冲器36(例如)以每10毫秒一个数据点的速率定期地收集电功率状态，例如电流i和电压v(210)。第二缓冲器36的呈电流i和电压v的形式的内容在第一通信总线50上传送，并且如下指示为二维阵列。

二维阵列可以具有n个值，其中i1、v1指示第二缓冲器36中捕捉的第一电流和电压状态，并且与第二发动命令相关联。可以识别最大电流imax和对应的最小电压vmin，且其指示第二缓冲器36中可以用于确定起动器电阻的最小电流状态和相关最大电压状态。电流ip-1和电压vp-1指示第二缓冲器36中对应于发动机速度状态ωp-1的电ωp流状态和电压，项ωp指示第一缓冲器16中具有非零值的第一发动机速度状态，且电流in和电压vn指示第二缓冲器36中的最终电流和电压状态。

例程200通过第一发动机发动命令与第二评估的发动命令同步来将第一缓冲器16的内容与第二缓冲器36的内容相关联。例程200还基于第二缓冲器36中的电功率状态、优选地采用最大电流imax和对应的电压vmin以及任何所附时间戳记来计算起动器电阻(214)。

远程信息处理装置40将第一缓冲器16的发动机速度状态、第二缓冲器36中的同步电功率状态以及计算的起动器电阻传送至非车载系统60(216)。非车载系统60基于第一缓冲器16中与第二缓冲器36中的电功率状态同步的发动机速度状态以及起动器电阻来评估起动器20(218)并且基于其来确定起动器20的健康状态(220)。通过实例方式，起动器20的健康状态可以被视为可接受的，前提是起动器电阻大于与系统短路相关联的最小阈值电阻且小于与系统开路条件状态相关联的最大电阻阈值。所得健康状态可以经由远程信息处理系统40传送至车辆操作员。

图3示意地示出用于基于蓄电池电流评估发动机发动命令的发生(包括基于受监测蓄电池电流i评估第二缓冲器36的内容以评估第二发动命令)的发动命令评估例程300。评估发动命令的目的是由车辆100中的通信延迟来推动，该通信延迟包括发生在第一通信总线50与第二通信总线55之间的延迟。如参考图1所指示，车体控制器25经由控制线路27与起动器开关22和发动机控制器15进行点对点通信。另外，发动机控制器15和车体控制器25二者均经由第二通信总线55通信，且蓄电池控制器35经由第一通信总线50通信。发动命令仅可在与总线通信和总线间通信相关联的延迟之后才传送至蓄电池控制器35。因此，当依赖于基于通过第一通信总线50和第二通信总线55传送的信号确定发动命令时，第二缓冲器36中对发动命令进行的电流in和电压vn状态的数据收集可以是不确定的，从而减少了用于评估起动器20的健康的收集数据的有用性。

表2提供作为图解，其中数字标记的方框和对应的功能陈述如下、对应于发动命令评估例程300。

表2

发动命令评估例程300监测从蓄电池30中汲取的电流，并且当蓄电池30中的电流大于阈值时评估发动命令的发生。这可以实现如下。第二缓冲器36定期地填充有数据集，包括蓄电池中的电流ib，且每个数据集包括n个数据点，其评估成确定是否可评估发动信号(302)。评估每个数据集优选地包括将计数器初始化(jj＝0；l＝0；t＝1)以及将标志复位(标志＝0)(304)。限定时间步长tth，且该时间步长tth可以具有1、2的数值或将时间空间插入在当前评估电流值与先前电流值之间的任何合适值。当计数器t小于时间步长tth时(306)(1)，将增量电流状态δi(t)设定为等于零(308)。比较计数器t与缓冲器的大小n(330)，且如果计数器t小于n(330)(0)且时间步长t和计数器t递增(332)且执行例程的另一个迭代。

否则(306)(0)，将增量电流状态δi(t)计算为当前电流状态ib(t)与来自由时间步长tth确定的先前时间状态的电流状态之间的差，称为ib(t-tth)(310)。

评估增量电流状态δi(t)，且如果其等于或大于零(312)(0)，那么将增量电流状态δi(t)设定为等于零(314)，且再次执行步骤(330)和(332)。

当增量电流状态δi(t)小于零(312)(1)时，评估增量电流状态δi(t)以确定其是否等于或大于阈值电流dmax，其中标志被复位，即，等于0(316)。如果是(316)(1)，那么将计数器jj设定为等于计数器l(318)。如果否(316)(0)，那么评估标志以确定其是否已经复位(320)。如果是(320)(0)，那么评估增量电流状态δi(t)以确定其是否小于阈值电流dmax(322)，且如果是(322)(1)，那么将指针设定为等于计数器jj，且将标志设置为(＝1)(324)。

当增量电流状态δi(t)为负且大小小于阈值电流dmax时，针对此迭代将发动命令信号crank(ss)评估为不活动(即，等于零)(326)。

当增量电流状态δi(t)为负且大小大于阈值电流dmax时，针对此迭代将发动命令信号crank(ss)评估为活动(即，等于1)(328)。

比较计数器t与缓冲器的大小n(330)，且如果计数器t小于n(330)(0)且时间步长t和计数器t递增(332)且执行例程的另一个迭代。否则(330)(1)，此迭代结束(334)。

图4以图形示出与对参考图1描述的正采用参考图2描述的远程起动器监测例程200的车辆100的实施例执行发动命令评估例程300相关联的数据。参考图4所示的数据包括蓄电池电流i420的绝对值、增量电流状态δi(t)410以及发动命令信号430，其全部是关于水平轴上所示的时间405绘制的。增量电流状态还包括阈值增量电流状态δi(t)415。如所示，发动命令信号430是0，并且在增量电流状态δi(t)410超过阈值增量电流状态δi(t)415的时间点408处转变为1，该转变是在蓄电池电流i420实现与发动机发动相关联的最大值之前立即进行。

流程图和流程图中的方框图说明了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能性和操作。关于这一点，流程图或方框图中的每个方框可以表示模块、代码段或部分，其包含用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意的是，流程图和/或流程图说明中的每个方框以及方框图和/或流程图说明中的方框的组合可以由执行指定功能或作用的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可指导计算机或其它可编程数据处理设备以按照特定方式运作，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或方框图方框中指定的功能/作用的指令的制品。

详述和图或图式支持并且描述本教导，但是本教导的范围仅仅是由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于实行本教导的某些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践随附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。