啟動混合動力車輛的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及啟動混合動力車輛的發(fā)動機(jī)的方法和系統(tǒng)。該方法可以具體用于包括 傳動系集成起動器/發(fā)電機(jī)的混合動力車輛。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合動力車輛可以被要求滿足關(guān)于碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮氧化物的排放?規(guī)。一種滿足排放法規(guī)的方法是將三元催化劑耦接至混合動力車輛的發(fā)動機(jī)，使得發(fā)動機(jī) 排放物被氧化并還原為更期望的氣體。然而，即使使用三元催化劑，混合動力車輛也可能 無法滿足排放法規(guī)，因?yàn)槿呋瘎┍仨氃诎l(fā)動機(jī)排氣可以被處理之前達(dá)到起燃溫度（例 如，催化劑效率達(dá)到閾值效率的溫度）。一種縮短催化劑達(dá)到起燃溫度的時間量的方法是使 發(fā)動機(jī)火花正時延遲遠(yuǎn)離最佳扭矩的最小點(diǎn)火提前角（MBT)。通過延遲火花正時，排氣可以 將額外的熱轉(zhuǎn)移至發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)及其部件。然而，延遲發(fā)動機(jī)火花正時可能不足以足 夠快地將催化劑加熱至起燃溫度以滿足排放法規(guī)。因此，希望提供一種更快地到達(dá)催化劑 起燃溫度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到上述缺點(diǎn)，并且已經(jīng)開發(fā)了一種方法，其包含：響應(yīng)于催化 劑溫度小于閾值而使發(fā)動機(jī)以基本上恒定的空氣質(zhì)量和火花正時運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)使所述發(fā)動機(jī)以 所述基本上恒定的空氣質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)時，隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速改變而改變發(fā)動機(jī)扭矩；以及當(dāng)使所 述發(fā)動機(jī)以所述基本上恒定的空氣質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)時，經(jīng)由發(fā)動機(jī)扭矩和馬達(dá)扭矩提供駕駛員要 求扭矩。
[0004] 通過使發(fā)動機(jī)以流過發(fā)動機(jī)的基本上恒定的空氣質(zhì)量、基本上恒定的火花延遲運(yùn) 轉(zhuǎn)并隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速改變而改變發(fā)動機(jī)扭矩，提供快速地加熱催化劑同時產(chǎn)生期望的駕駛 員要求扭矩的技術(shù)效果是可能的。具體地，發(fā)動機(jī)空氣質(zhì)量可以被選擇為，從發(fā)動機(jī)向催化 劑提供期望的熱能率（rateofthermalenergy)，使得即使在存在變化的車輛速度和駕駛 員要求扭矩的情況下催化劑也在期望的時間內(nèi)起燃。被耦接至發(fā)動機(jī)的馬達(dá)可以增大或降 低發(fā)動機(jī)扭矩，以當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在車輛加速或減速期間改變時，在液力變矩器葉輪處提供 駕駛員要求扭矩。以此方式，即使當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速改變時通過發(fā)動機(jī)的空氣流量也可以被保 持基本上恒定，使得當(dāng)車輛加速或減速時催化劑以可重復(fù)的方式起燃。
[0005] 本發(fā)明可以提供若干優(yōu)勢。具體地，該方法可以改善車輛排放。另外，該方法可以 改善發(fā)動機(jī)啟動期間的駕駛性能。此外，當(dāng)發(fā)動機(jī)排放部件被加熱至運(yùn)轉(zhuǎn)溫度時，該方法可 以允許更準(zhǔn)確的空燃比控制。
[0006] 當(dāng)單獨(dú)參照以下【具體實(shí)施方式】或結(jié)合附圖參照以下【具體實(shí)施方式】時，本發(fā)明的上 述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將是明顯的。
[0007] 應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實(shí) 施方式中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保 護(hù)的主題的范圍被緊隨【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題 不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0008] 當(dāng)單獨(dú)或參照附圖，通過閱讀實(shí)施例的示例（本文稱為【具體實(shí)施方式】），將會更充 分地理解本文中所描述的優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0009] 圖1是發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0010] 圖2示出了示例車輛傳動系構(gòu)造；
[0011] 圖3示出了示例混合動力車輛運(yùn)轉(zhuǎn)序列；以及
[0012] 圖4示出了用于使混合動力車輛傳動系運(yùn)轉(zhuǎn)的示例方法。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明涉及在發(fā)動機(jī)啟動之后改善混合動力車輛排放。混合動力車輛可以包括如 圖1所示的發(fā)動機(jī)。另外，發(fā)動機(jī)可以被包括在如圖2所示的混合動力車輛的傳動系中。可 以通過使發(fā)動機(jī)和傳動系集成起動器/發(fā)電機(jī)（DISG)以圖3的序列運(yùn)轉(zhuǎn)、經(jīng)由加熱催化劑 來減少發(fā)動機(jī)排放。在圖1和圖2的系統(tǒng)中的發(fā)動機(jī)和DISG可以根據(jù)圖4的方法被運(yùn)轉(zhuǎn) 以提供在圖3中示出的運(yùn)轉(zhuǎn)序列。
[0014] 參照圖1，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10包含多個汽缸，在圖1中示出其中的一個汽缸，該內(nèi)燃發(fā) 動機(jī)10由電子發(fā)動機(jī)控制器12控制。發(fā)動機(jī)10包括燃燒室30和汽缸壁32,活塞36被 設(shè)置在汽缸壁32中并被連接至曲軸40。飛輪97和環(huán)形齒輪99被耦接至曲軸40。啟動器 96 (例如，低壓（在小于30伏的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)）電機(jī)）包括小齒輪軸98和小齒輪95。小齒 輪軸98可以選擇性地推進(jìn)小齒輪95以嚙合環(huán)形齒輪99。啟動器96可以被直接安裝在發(fā) 動機(jī)的前面或發(fā)動機(jī)的后面。在一些示例中，啟動器96可以經(jīng)由帶或鏈向曲軸40選擇性 地供應(yīng)扭矩。在一個示例中，當(dāng)不與發(fā)動機(jī)曲軸接合時，啟動器96處于基本狀態(tài)。燃燒室 30被示為經(jīng)由各自的進(jìn)氣門52和排氣門54與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進(jìn)氣 門和排氣門可以通過進(jìn)氣凸輪51和排氣凸輪53運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)氣凸輪51的位置可以由進(jìn)氣凸 輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以由排氣凸輪傳感器57確定。
[0015] 燃料噴射器66被不為被設(shè)置為將燃料直接噴射到汽缸30內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員稱 之為直接噴射?？商娲?，燃料可以被噴射至進(jìn)氣道，本領(lǐng)域技術(shù)人員稱之為進(jìn)氣道噴射。 燃料噴射器66以與來自控制器12的脈沖寬度成比例地遞送液體燃料。燃料通過包括燃料 箱、燃料栗和燃料軌道（未示出）的燃料系統(tǒng)（未示出）遞送至燃料噴射器66。
[0016] 此外，進(jìn)氣歧管44被顯示為與渦輪增壓器壓縮機(jī)162連通。軸161將渦輪增壓器 渦輪164機(jī)械地耦接至渦輪增壓器壓縮機(jī)162?？蛇x的電子節(jié)氣門62調(diào)整節(jié)流板64的位 置，以控制從進(jìn)氣裝置42到壓縮機(jī)162和進(jìn)氣歧管44的空氣流量。在一個示例中，高壓、 雙級燃料系統(tǒng)可以用于產(chǎn)生更高的燃料壓力。在一些示例中，節(jié)氣門62和節(jié)流板64可以 被設(shè)置在進(jìn)氣門52與進(jìn)氣歧管44之間，使得節(jié)氣門62是進(jìn)氣道節(jié)氣門。
[0017] 響應(yīng)于控制器12,無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)88經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火 花。通用排氣氧（UEG0)傳感器126被顯示為耦接至催化轉(zhuǎn)化器70上游的排氣歧管48?？?替代地，雙態(tài)排氣氧傳感器可以替代UEG0傳感器126。
[0018] 在一個示例中，轉(zhuǎn)化器70能夠包括多塊催化劑磚。在另一示例中，能夠使用每個 均具有多塊磚的多個排放控制裝置。在一個示例中，轉(zhuǎn)化器70能夠是三元型催化劑。
[0019] 控制器12在圖1中被示為常規(guī)微型計(jì)算機(jī)，其包括：微處理單元（CPU) 102、輸 入/輸出端口（I/O) 104、只讀存儲器（ROM) 106 (例如，非臨時性存儲器）、隨機(jī)存取存儲器 (RAM) 108、保活存儲器（KAM) 110和常規(guī)數(shù)據(jù)總線?？刂破?2被示出接收來自耦接至發(fā)動機(jī) 10的傳感器的各種信號，除了之前所討論的那些信號外，還包括：來自耦接至冷卻套筒114 的溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻液溫度（ECT);耦接至加速器踏板130的用于感測由足部 132施加的力的位置傳感器134 ;耦接至制動器踏板150用于感測由足部152施加的力的位 置傳感器154 ;來自耦接至進(jìn)氣歧管44的壓力傳感器122的發(fā)動機(jī)歧管壓力（MAP)的測量 值；來自感測曲軸40位置的霍爾效應(yīng)傳感器118的發(fā)動機(jī)位置傳感器；來自傳感器120的 進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣質(zhì)量的測量值；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量值。大氣壓也可 以被感測（傳感器未示出），以用于由控制器12處理。在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，發(fā)動機(jī) 位置傳感器118在曲軸的每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間距脈沖，由此能夠確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 (RPM)〇
[0020] 在一些示例中，發(fā)動機(jī)可以被耦接至如在圖2中示出的混合動力車輛中的電動馬 達(dá)/電池系統(tǒng)。另外，在一些示例中，可以采用其他發(fā)動機(jī)構(gòu)造，例如柴油發(fā)動機(jī)。
[0021] 在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，發(fā)動機(jī)10內(nèi)的每個汽缸通常經(jīng)歷四沖程循環(huán)：該循環(huán)包括進(jìn)氣沖 程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。一般來說，在進(jìn)氣沖程期間，排氣門54關(guān)閉，而進(jìn)氣門 52打開?？諝饨?jīng)由進(jìn)氣歧管44引入燃燒室30,并且活塞36移動至汽缸的底部，以便增加 燃燒室30內(nèi)的容積。活塞36靠近汽缸的底部并在其沖程結(jié)束的位置（例如，當(dāng)燃燒室30 處于其最大容積時）通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為下止點(diǎn)（BDC)。在壓縮沖程期間，進(jìn)氣門52 和排氣門54關(guān)閉?；钊?6朝向汽缸蓋移動，以便壓縮燃燒室30內(nèi)的空氣?；钊?6在其 沖程結(jié)束并最靠近汽缸蓋的點(diǎn)（例如，當(dāng)燃燒室30處于其最小容積時）通常被本領(lǐng)域技術(shù) 人員稱為上止點(diǎn)（TDC)。在下文中被稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在下文中被稱 為點(diǎn)火的過程中，被噴射的燃料通過已知的點(diǎn)火裝置如火花塞92點(diǎn)燃，從而導(dǎo)致燃燒。在 膨脹沖程期間，膨脹的氣體將活塞36推回至BDC。曲軸40將活塞運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn) 扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門54打開，以便將已燃燒的空氣-燃料混合物釋放至排 氣歧管48,并且活塞返回至TDC。注意，上述內(nèi)容僅作為示例示出，并且進(jìn)氣門和排氣門打 開正時和/或關(guān)閉正時可以改變，諸如為提供正氣門重疊或負(fù)氣門重疊、進(jìn)氣門延遲關(guān)閉 或各種其他示例。
[0022] 圖2是包括傳動系200的車輛225的方框圖。圖2的傳動系包括在圖1中示出的 發(fā)動機(jī)10。傳動系200可以由發(fā)動機(jī)10提供動力。發(fā)動機(jī)10可以用在圖1中示出的發(fā)動 機(jī)啟動系統(tǒng)或經(jīng)由傳動系集成的起動器/發(fā)電機(jī)