專利名稱:用于混合驅(qū)動系統(tǒng)的進氣歧管壓力控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及控制包含在混合驅(qū)動系統(tǒng)中的內(nèi)燃機進氣歧管壓力的裝置和方法。
背景技術(shù):
隨著目前對節(jié)約燃料和低排放車輛的要求,已經(jīng)研發(fā)出內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)和工作策略的許多新穎技術(shù)方案。一種思想是帶式交流發(fā)電機起動機(BAS)混合驅(qū)動系統(tǒng)。通過在怠速工作模式或怠速停車時使發(fā)動機熄火,以及在減速過程中提早切斷燃料供給,該系統(tǒng)提高燃料經(jīng)濟性。BAS混合驅(qū)動系統(tǒng)還可容納再生制動?;旌向?qū)動系統(tǒng)使發(fā)動機控制與組合式交流發(fā)電機/起動電機或電動機/發(fā)電機結(jié)合。與其它混合策略比較,這種混合策略對發(fā)動機和變速器結(jié)構(gòu)具有最小的影響。
典型的汽車附件驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動帶輪組成,該驅(qū)動帶輪連接發(fā)動機的輸出軸,通常為曲軸。柔性傳動帶纏繞在該帶輪周圍,傳動帶接著纏繞在若干從動帶輪周圍。該柔性傳動帶在驅(qū)動帶輪和從動帶輪之間傳輸驅(qū)動力。從動帶輪可固定連接本技術(shù)領(lǐng)域中已知的附件,例如動力轉(zhuǎn)向泵、空調(diào)壓縮機、交流發(fā)電機、和二次空氣泵。但是,這些從動帶輪中的一些可以是張緊帶輪,張緊帶輪用于確保指定從動帶輪皮帶的正確纏繞,或者它們用于確保皮帶正確的路徑。
混合驅(qū)動系統(tǒng)使用相對于附件驅(qū)動系統(tǒng)的其它部件安裝的電動機/發(fā)電機。電動機/發(fā)電機可以與傳統(tǒng)的交流發(fā)電機相同的有效的方式安裝在同樣有效的封裝空間內(nèi)?;旌向?qū)動系統(tǒng)能實現(xiàn)發(fā)動機的快速重新起動。
當通常通過踩下加速踏板或者釋放制動踏板作出重新起動發(fā)動機的請求時,安裝到電動機/發(fā)電機的從動帶輪通過柔性傳動帶將旋轉(zhuǎn)或“起動”發(fā)動機所必需的旋轉(zhuǎn)力傳輸?shù)捷敵鲚S。傳統(tǒng)的混合驅(qū)動系統(tǒng)使用輔助變速器油泵,以便在怠速停車工作模式中維持變速器內(nèi)的流體壓力。必須確保當在發(fā)動機熄火的情況下中斷機械油泵的工作時,扭矩傳輸機構(gòu)保持接合。
發(fā)明內(nèi)容
如上所述,提供一種混合驅(qū)動系統(tǒng),該混合驅(qū)動系統(tǒng)具有帶有進氣系統(tǒng)的發(fā)動機,該進氣系統(tǒng)具有用于向內(nèi)燃機提供空氣的進氣歧管。真空泵設(shè)置為與進氣系統(tǒng)連通,用于大致抽空進氣歧管,因而相對于大氣壓力降低進氣歧管內(nèi)的壓力。
真空泵可由電動機操縱。混合驅(qū)動系統(tǒng)還包括變速器和輔助變速器油泵,輔助變速器油泵用于當內(nèi)燃機熄火時向變速器提供流體壓力。電動機用于大致同時操縱輔助變速器油泵和真空泵。本發(fā)明的混合驅(qū)動系統(tǒng)還包括與內(nèi)燃機連通的排氣系統(tǒng)。真空泵優(yōu)選在催化轉(zhuǎn)化器上游排放到排氣系統(tǒng)。另外,混合驅(qū)動系統(tǒng)還包括蒸發(fā)排放物凈化碳罐,該凈化碳罐通過碳罐凈化閥連通進氣系統(tǒng)。真空泵可排放到碳罐凈化閥。本發(fā)明的混合驅(qū)動系統(tǒng)還包括設(shè)置在進氣系統(tǒng)內(nèi)的碳氫化合物吸收器。真空泵可排放到碳氫化合物吸收器。
本發(fā)明的另一個方面提供一種控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,該混合驅(qū)動系統(tǒng)具有變速器、內(nèi)燃機、用于熄滅內(nèi)燃機的點火開關(guān)、和與內(nèi)燃機連通的進氣系統(tǒng)?;旌向?qū)動系統(tǒng)的進氣系統(tǒng)包括進氣歧管。該方法包括設(shè)置具有真空泵的混合驅(qū)動系統(tǒng),該真空泵與進氣系統(tǒng)連通。隨后判斷內(nèi)燃機是否正在運行和點火開關(guān)的狀態(tài)。此后操縱真空泵,以便當內(nèi)燃機沒有運行且點火開關(guān)接通時大致降低進氣歧管內(nèi)的壓力。隨后,當內(nèi)燃機起動時,中斷所述真空泵的工作。
一種控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,其中進氣系統(tǒng)還包括節(jié)氣門,該方法還包括當所述真空泵正在工作時,關(guān)閉節(jié)氣門。該方法還包括設(shè)置輔助變速器油泵,其用于當內(nèi)燃機熄火時維持變速器內(nèi)的流體壓力。設(shè)置電動機,該電動機用于同時驅(qū)動輔助變速器油泵和真空泵。本發(fā)明的方法還包括在起動內(nèi)燃機之前,將進氣歧管內(nèi)的壓力降低到大致60KPa或者更低。
提供了控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的另一個方法,其中混合驅(qū)動系統(tǒng)具有變速器、內(nèi)燃機、用于熄滅內(nèi)燃機的點火開關(guān)、和與內(nèi)燃機連通的進氣系統(tǒng)?;旌向?qū)動系統(tǒng)的進氣系統(tǒng)包括進氣歧管。該方法包括設(shè)置具有真空泵的混合驅(qū)動系統(tǒng),該真空泵與進氣系統(tǒng)連通。隨后判斷內(nèi)燃機是否正在運行和點火開關(guān)的狀態(tài)。當內(nèi)燃機沒有運行且點火開關(guān)斷開時操縱真空泵,以便大致抽空進氣系統(tǒng)的碳氫化合物,從而減少蒸發(fā)排放物。
本發(fā)明的方法還包括當內(nèi)燃機重新起動時,或者當真空泵的持續(xù)工作時間已經(jīng)超過預(yù)定的標準極限時,中斷真空泵的工作。另外,方法包括設(shè)置輔助變速器油泵,其用于當內(nèi)燃機熄火時維持變速器內(nèi)的流體壓力。電動機可同時驅(qū)動真空泵和輔助變速器油泵。
結(jié)合附圖,根據(jù)下面對實施本發(fā)明的最佳方式的詳細說明,本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢以及其它特征和優(yōu)勢將變得顯而易見。
圖1是闡述本發(fā)明各個方面的混合驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖;和 圖2以流程圖的格式示意性闡述用于控制如圖1所述混合驅(qū)動系統(tǒng)的進氣歧管內(nèi)壓力、根據(jù)本發(fā)明實施例的方法。
具體實施例方式圖1顯示混合驅(qū)動系統(tǒng)10,其具有發(fā)動機12、變速器14、和組合式交流發(fā)電機/起動機或電動機/發(fā)電機16。發(fā)動機12是例如火花點火式發(fā)動機的內(nèi)燃機。發(fā)動機12包括氣缸套18,氣缸套限定若干氣缸20,每個氣缸用于接收在其中往復運動的活塞(未顯示)。
進氣系統(tǒng)22用于向氣缸20提供或輸送空氣或空氣-燃料混合物。進氣系統(tǒng)22包括空氣箱24、導管26、節(jié)流體28、進氣歧管30和燃料噴射系統(tǒng)32。空氣箱24包括用于過濾空氣中微粒物質(zhì)的過濾元件25,還包括用于存儲隨后輸送到發(fā)動機12且被發(fā)動機12燃燒的HC數(shù)量的碳氫化合物(hydrocarbon)或者HC吸收器23。導管26連接空氣箱12和節(jié)流體28。節(jié)流體控制允許通到發(fā)動機12的空氣數(shù)量。節(jié)氣門34設(shè)置在節(jié)流體28內(nèi),構(gòu)造為從“關(guān)閉”位置旋轉(zhuǎn)大約90度到“開啟”位置,關(guān)閉位置幾乎垂直于氣流,因而完全阻擋空氣流動,開啟位置平行于氣流,因而允許幾乎不受限制的流動。根據(jù)加速踏板36的位置機械或者電動控制節(jié)氣門34的位置。
進氣歧管30包括集氣部38,集氣部具有若干通道部40,通道部用于向?qū)?yīng)的氣缸20輸送來自集氣部38的空氣。每個通道部40接收燃料噴射器42,燃料噴射器將計量數(shù)量的大致霧化的燃料輸送到對應(yīng)的通道部40,從而輸送到對應(yīng)的氣缸20。加壓燃料源44,例如燃料泵和罐,將向燃料噴射器42提供加壓燃料。集氣部38通過碳罐凈化閥(canister purge valve)48有選擇地連通蒸發(fā)排放物凈化碳罐46(evaporative emission purge canister)。彈簧凈化閥48將凈化碳罐415內(nèi)捕集的HC引入集氣部38,從而當發(fā)動機起動時引入發(fā)動機12,且被發(fā)動機12燃燒。歧管絕對壓力(MAP)傳感器50布置在集氣部38內(nèi),提供讀取進氣歧管30內(nèi)的壓力值。MAP傳感器50還裝配熱電偶,以便提供進氣歧管30內(nèi)的空氣溫度的測量。
設(shè)置有排氣系統(tǒng)52,排氣系統(tǒng)具有排氣歧管54和催化轉(zhuǎn)化器56。排氣歧管54具有若干通道58,該通道用于排放來自氣缸20的燃料產(chǎn)物。催化轉(zhuǎn)化器56可以是三元催化器,三元催化器的操作在本技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)已知,其用于降低排氣流中的污染物。
發(fā)動機12通過輸出軸62、聯(lián)結(jié)器60連接與輸出軸平行的電動機/發(fā)電機16。聯(lián)結(jié)器60可以是帶和帶輪系統(tǒng)或者齒輪傳動系統(tǒng)。本實施例中的輸出軸62是發(fā)動機12的曲軸。輸出軸62的轉(zhuǎn)速,也就是發(fā)動機12的轉(zhuǎn)速,由位置傳感器64測量。當電動機/發(fā)電機16用作發(fā)動機12的起動電機,且電動機/發(fā)電機16為發(fā)動機12提供動力時,電動機/發(fā)電機16從動力源66提取動力??蛇x擇地,聯(lián)結(jié)器60允許電動機/發(fā)電機16被發(fā)動機12驅(qū)動,從而允許電動機/發(fā)電機16為動力源66提供動力。
變速器14優(yōu)選為自動換檔動力變速器。變速器14使用若干流體操縱的扭矩傳輸機構(gòu),例如離合器和制動器,以便有選擇地接合行星齒輪裝置的構(gòu)件,從而實現(xiàn)傳動比互換。電動機68驅(qū)動輔助變速器油泵70。變速器14的貯油槽或者儲存罐(未顯示)通過通道72將流體連通到輔助變速器油泵70。從輔助變速器油泵70流出的加壓流體通過通道74返回變速器14,以便維持流體壓力,因而在怠速停車狀態(tài)中扭矩傳輸機構(gòu)在變速器14內(nèi)接合。在怠速停車狀態(tài)中,當車輛靜止且發(fā)動機怠速時,發(fā)動機12暫時自動熄火。在優(yōu)選實施例中,電動機68還控制真空泵76。真空泵76用于通過通道78抽空進氣歧管30。通過在發(fā)動機12熄火時抽空進氣歧管30,降低MAP,以便很容易使發(fā)動機重新起動。另外,當發(fā)動機熄火時可減少蒸發(fā)排放物。真空泵76將從進氣歧管30抽出的氣體通過通道80分配到排氣流。優(yōu)選地,通道80將抽出的氣體引入到位于催化轉(zhuǎn)化器56之前的排氣流。真空泵76可將從進氣歧管30抽出的氣體通過通道82分配到碳罐凈化閥48。當發(fā)動機起動時,凈化閥48會允許抽出的氣體再次引入進氣歧管30,隨后抽出的氣體從此處引入發(fā)動機12。真空泵76可將抽出的氣體通過通道84引入配置HC吸收器23的空氣箱24。進入抽出氣體的HC在HC吸收器系統(tǒng)中被捕集,隨后通過進氣歧管30再次引入發(fā)動機12。
電控單元或ECU 86接收來自各種傳感器的輸入信號,例如位置傳感器64,MAP傳感器50,加速踏板位置傳感器88,點火開關(guān)89,和制動踏板位置傳感器90(連接制動踏板91)。另外,電控單元86提供輸出信號,以便控制發(fā)動機12、變速器14、電動機/發(fā)電機16、凈化閥48、和電動機68的工作。在電控節(jié)流的應(yīng)用中,電控單元86用于利用來自加速踏板位置傳感器88的輸入來控制節(jié)流體28的節(jié)氣門34。電控單元86從動力源66獲得電功率。電控單元86根據(jù)下面將更加完整闡述的本發(fā)明的方法控制混合BAS驅(qū)動系統(tǒng)10的工作。電控單元86可以是可編程微處理器,其操作在技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)已知。電控單元86可基于實驗結(jié)果或者建模結(jié)果或者兩者的結(jié)合編程,以便執(zhí)行下文詳細闡明的功能。以這種方式編程電控單元86對熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
圖2描述控制電動機68的方法92,在優(yōu)選實施例中,電動機68驅(qū)動或者操縱輔助變速器油泵70和真空泵76。參考圖1和2才能最好地描述方法92。方法92在步驟94處開始。
在步驟96處,電控單元86判斷發(fā)動機12的工作狀態(tài)。電控單元86使用各種輸入判斷發(fā)動機12是否正在運行,例如由位置傳感器64測量的發(fā)動機速度。如果發(fā)動機12正在運行,方法92循環(huán)退回到步驟94,直到電控單元86判斷發(fā)動機已經(jīng)熄火。在該點處,方法92前進到步驟98。
在步驟98處,電控單元86判斷車輛點火開關(guān)89的狀態(tài)。如果車輛點火開關(guān)89處于斷開狀態(tài),則認為操作者已經(jīng)熄滅發(fā)動機12一段延長的時段,方法92前進到步驟100。可選擇地,如果車輛點火開關(guān)89保持在接通位置,則認為混合驅(qū)動系統(tǒng)10正在怠速停車模式下工作,當操作者釋放制動踏板91或者踩下加速踏板36時混合驅(qū)動系統(tǒng)10將即刻重新起動。在這種情況下,方法92前進到步驟102。
在步驟100處,電控單元86將操縱電動機68,以便驅(qū)動輔助變速器油泵70和真空泵76。真空泵用于從進氣歧管30提取HC,以便減少蒸發(fā)排放物。來自真空泵76的排氣通過通道80排放到排氣系統(tǒng)52,通過通道84排放到具有HC吸收器23的空氣箱24,和/或通過通道82排放到凈化閥48。注意到,不要求輔助變速器油泵70在步驟100處工作,但是在優(yōu)選實施例中,輔助變速器油泵70和真空泵76被同一個電動機68操縱。
在步驟104處,電控單元86比較計時器數(shù)值和標準時間值,計時器用于計算真空泵76開始工作后流逝的時間。如果流逝時間大于標準時間值,也就是,計時器已經(jīng)到期,方法前進到步驟106,在步驟106處中斷真空泵76的工作??蛇x擇的,如果流逝時間小于或等于標準時間,則方法92前進到步驟108。
在步驟108處,電控單元86判斷發(fā)動機12是否重新起動。電控單元86使用各種輸入判斷發(fā)動機12是否重新起動,例如由位置傳感器64測量的發(fā)動機速度和點火開關(guān)位置。如果發(fā)動機12沒有重新起動,則方法92循環(huán)退回到步驟100,如圖2所示??蛇x擇的,如果發(fā)動機12已經(jīng)重新起動,則方法92前進到步驟106,因而停止真空泵76的工作。
回到參考步驟102,真空泵76將工作,以便在怠速停車工作狀態(tài)中降低進氣歧管30內(nèi)的MAP值。該步驟最好通過關(guān)閉節(jié)氣門34來執(zhí)行,以便將歧管與大氣壓力隔絕。通過降低進氣歧管30內(nèi)的MAP值,發(fā)動機12將需要較小的扭矩來旋轉(zhuǎn),因而實現(xiàn)需要時有效的重新起動。在優(yōu)選實施例中,MAP降低到小于60Kpa的數(shù)值。方法92接著前進到步驟110。來自真空泵76的排氣通過通道80排放到排氣系統(tǒng)52,通過通道84排放到具有HC吸收器23的空氣箱24,和/或通過通道82排放到碳罐凈化閥48。注意到,輔助變速器油泵70應(yīng)在步驟102處工作,以便維持變速器14內(nèi)的液壓。
在步驟110處,電控單元86判斷發(fā)動機12是否重新起動。電控單元86使用各種輸入判斷發(fā)動機12是否重新起動,例如由位置傳感器64測量的發(fā)動機速度。如果電控單元86判斷發(fā)動機12沒有重新起動,則方法92循環(huán)回到步驟102,繼續(xù)真空泵76的工作。如果電控單元判斷發(fā)動機12已經(jīng)重新起動,則方法92移動到步驟106,電控單元86停止真空泵76的工作。
盡管詳細描述了實施本發(fā)明的最佳方式,但是熟悉本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的人員會意識到在后附權(quán)利要求書范圍內(nèi)用于實施本發(fā)明的各種替代設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種混合驅(qū)動系統(tǒng),包括內(nèi)燃機;進氣系統(tǒng),其具有進氣歧管,所述進氣歧管用于向所述內(nèi)燃機提供空氣;和真空泵,其與所述進氣系統(tǒng)連通,用于大致抽空所述進氣歧管,因而相對于大氣壓力降低所述進氣歧管內(nèi)的壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),其特征在于,所述真空泵由電動機操縱。
3.如權(quán)利要求2所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),還包括變速器;和輔助變速器油泵,其用于當所述內(nèi)燃機熄火時向所述變速器提供流體壓力。
4.如權(quán)利要求3所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),其特征在于,所述電動機用于大致同時操縱所述輔助變速器油泵和所述真空泵。
5.如權(quán)利要求1所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),還包括排氣系統(tǒng),其與所述內(nèi)燃機連通;和其中所述真空泵排放到所述排氣系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),其特征在于,所述排氣系統(tǒng)具有催化轉(zhuǎn)化器,所述真空泵排放到位于所述催化轉(zhuǎn)化器上游的所述排氣系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),還包括蒸發(fā)排放物凈化碳罐,其通過碳罐凈化閥與所述進氣系統(tǒng)連通;和其中所述真空泵排放到所述碳罐凈化閥。
8.如權(quán)利要求1所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),還包括碳氫化合物吸收器,其設(shè)置在所述進氣系統(tǒng)中;和其中所述真空泵排放到所述碳氫化合物吸收器。
9.如權(quán)利要求1所述的混合驅(qū)動系統(tǒng),其特征在于,所述真空泵用于將所述進氣歧管內(nèi)的壓力降低到大致60KPa或者更低。
10.一種控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,所述混合驅(qū)動系統(tǒng)具有變速器、內(nèi)燃機、用于熄滅內(nèi)燃機的點火開關(guān)、和與內(nèi)燃機連通的進氣系統(tǒng),所述進氣系統(tǒng)包括進氣歧管,所述方法包括設(shè)置具有真空泵的混合驅(qū)動系統(tǒng),所述真空泵與進氣系統(tǒng)連通;判斷內(nèi)燃機是否正在運行;判斷點火開關(guān)的狀態(tài);操縱所述真空泵,以便當內(nèi)燃機沒有運行且點火開關(guān)接通時大致降低進氣歧管內(nèi)的壓力;和當內(nèi)燃機起動時中斷所述真空泵的工作。
11.如權(quán)利要求10所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,其特征在于,進氣系統(tǒng)還包括節(jié)氣門,所述方法還包括當所述真空泵正在工作時關(guān)閉節(jié)氣門。
12.如權(quán)利要求10所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,還包括設(shè)置輔助變速器油泵,其用于當內(nèi)燃機熄火時維持變速器內(nèi)的流體壓力。
13.如權(quán)利要求12所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,還包括設(shè)置電動機,所述電動機用于同時驅(qū)動所述輔助變速器油泵和所述真空泵。
14.如權(quán)利要求10所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,還包括在起動內(nèi)燃機之前,將進氣歧管內(nèi)的壓力降低到大致60KPa或者更低。
15.一種控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,所述混合驅(qū)動系統(tǒng)具有變速器、內(nèi)燃機、用于熄滅內(nèi)燃機的點火開關(guān)、和與內(nèi)燃機連通的進氣系統(tǒng),所述進氣系統(tǒng)包括進氣歧管,所述方法包括設(shè)置具有真空泵的混合驅(qū)動系統(tǒng),所述真空泵與進氣系統(tǒng)連通;判斷內(nèi)燃機是否正在運行;判斷點火開關(guān)的狀態(tài);當內(nèi)燃機沒有運行且點火開關(guān)斷開時操縱所述真空泵,以便大致抽空進氣系統(tǒng)的碳氫化合物,從而減少蒸發(fā)排放物。
16.如權(quán)利要求15所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,還包括當內(nèi)燃機重新起動時,中斷所述真空泵的工作。
17.如權(quán)利要求15所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,還包括當所述真空泵的工作時間已經(jīng)超過預(yù)定的標準極限時,中斷真空泵的工作。
18.如權(quán)利要求15所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,還包括設(shè)置輔助變速器油泵,其用于當內(nèi)燃機熄火時維持變速器內(nèi)的流體壓力。
19.如權(quán)利要求18所述的控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,還包括設(shè)置電動機,所述電動機用于同時驅(qū)動所述輔助變速器油泵和所述真空泵。
全文摘要
提供一種用于混合驅(qū)動系統(tǒng)的進氣歧管壓力控制裝置,或者真空泵。真空泵用于抽空內(nèi)燃機的進氣歧管,因而將歧管絕對壓力或MAP降低到預(yù)定水平,從而實現(xiàn)內(nèi)燃機的快速重新起動。該真空泵還用于抽空進氣系統(tǒng)內(nèi)的碳氫化合物或者HC,以便防止當發(fā)動機熄火時進氣歧管中出現(xiàn)蒸發(fā)排放物。在優(yōu)選實施例中,真空泵由電動機操縱,電動機同時操縱輔助變速器油泵。另外,本發(fā)明提供一種控制混合驅(qū)動系統(tǒng)的方法,該方法使歧管壓力控制裝置能降低進氣歧管內(nèi)的MAP值,以及當發(fā)動機熄火時從進氣歧管抽出HC的方法。
文檔編號B60K6/02GK1971014SQ20061014931
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者G·塔邁, W·L·阿德里奇三世, N·S·埃佩利 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司