參考發(fā)動機停止位置的發(fā)動機曲柄起動轉(zhuǎn)矩的控制方法
【專利摘要】一種參考發(fā)動機停止位置的發(fā)動機曲柄起動轉(zhuǎn)矩的控制方法，該發(fā)動機以已知的曲柄角度停止，該方法包括：在重新啟動時，利用與已知的曲柄角度相關(guān)的期望壓力驅(qū)動位于起動馬達和發(fā)動機之間的轉(zhuǎn)矩路徑中的離合器；在重新啟動時，使用起動馬達來驅(qū)動發(fā)動機。
【專利說明】參考發(fā)動機停止位置的發(fā)動機曲柄起動轉(zhuǎn)矩的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種通過從起動馬達經(jīng)由離合器和阻尼器將轉(zhuǎn)矩傳輸至發(fā)動機來啟動混合動力電動車輛(hybrid electric vehicle, HEV)的發(fā)動機的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]模塊化的混合傳動裝置(modular hybrid transmiss1n,MHT)是動力系統(tǒng)組件的一種配置，該配置包括在自動變速箱之前串聯(lián)排列的內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)矩阻尼器、分離離合器、馬達/發(fā)電機和轉(zhuǎn)矩變換器。在啟動時，電機作為馬達運轉(zhuǎn)，使用高壓電池作為馬達的動力源來曲柄起動發(fā)動機。
[0003]在MHT系統(tǒng)中，關(guān)鍵目標(biāo)是使用最少數(shù)量的起動馬達儲備轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)并快速地啟動發(fā)動機。使用均一值匹配所有分離離合器的壓力分布可以產(chǎn)生發(fā)動機以不同的加速度啟動，這造成了例如燃料/空氣曲柄起動校準(zhǔn)、可能的無啟動等的問題。增加的啟動轉(zhuǎn)矩需要更多起動馬達中的儲備啟動轉(zhuǎn)矩。
[0004]基于轉(zhuǎn)速改變分離離合器的操作壓力分布，這可能難以控制，這是由于，對于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用來說，它所依靠的信息不能及時被發(fā)動機啟動程序獲得。而且，車輛系統(tǒng)控制器(vehicle system controller,VSC)控制電機轉(zhuǎn)矩以及可能地控制速度。分離離合器壓力控制器基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速或者加速度來調(diào)整離合器的驅(qū)動壓力，因此產(chǎn)生了發(fā)動機速度控制困難的可能。VSC從車輛駕駛員處接受輸入信號，協(xié)調(diào)發(fā)動機和電機、以及可以分離離合器和變速箱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種用于重啟以已知曲柄角度停止的車輛發(fā)動機的方法，包括:在重新啟動時，利用與已知的曲柄角度相關(guān)的期望壓力來驅(qū)動位于起動馬達和發(fā)動機之間的轉(zhuǎn)矩路徑中的離合器；并且在重啟時使用起動馬達來驅(qū)動發(fā)動機。
[0006]該方法基于停止時的發(fā)動機的位置，使用用于分離離合器壓力控制的不同開環(huán)壓力分布。
[0007]分離離合器壓力分布規(guī)定有多少電機轉(zhuǎn)矩將被引導(dǎo)向曲柄起動發(fā)動機。如果分離離合器壓力分布基于發(fā)動機的停止位置改變，可以實現(xiàn)并預(yù)料到減少曲柄起動發(fā)動機所需的轉(zhuǎn)矩。
[0008]通過以下的【具體實施方式】、權(quán)利要求書和附圖，優(yōu)選實施例的適用范圍將變得顯而易見。可以理解的是，雖然指出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，說明書和【具體實施方式】僅僅以例示的方式給出。對于所描述的實施例和示例的不同改變和修改，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]通過參考下述的說明書、附圖，本發(fā)明將會被更容易地理解，其中:圖1是示出與用于HEV的與動力系統(tǒng)有關(guān)的組件排布的示意圖；
[0010]圖2是示出在利用低和高啟動扭矩來啟動已經(jīng)停在60度位置的發(fā)動機時的發(fā)動機速度和時間之間關(guān)系的曲線圖；
[0011]圖3是示出在利用低和高啟動扭矩來啟動已經(jīng)停在10度位置的發(fā)動機時的發(fā)動機速度和時間之間關(guān)系的曲線圖；
[0012]圖4是示出最初曲柄位置與發(fā)動機到達300rpm轉(zhuǎn)速的時間之間關(guān)系的曲線圖，要求的轉(zhuǎn)矩=88ft-1bf ；
[0013]圖5示出的是在發(fā)動機重啟時的不同分離離合器的壓力分布以及相應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化；以及
[0014]圖6示出的是在發(fā)動機重啟時的圖5中一個壓力分布的變化以及相應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化。

【具體實施方式】
[0015]圖1舉例說明了的動力系統(tǒng)10組件的MHT配置，它包括內(nèi)燃機12、發(fā)動機分離離合器14、高電壓電池16、高電壓至低電壓直流/直流轉(zhuǎn)換器18、低電壓電池20、低電壓起動機22、扭振阻尼器24、電機26、轉(zhuǎn)矩變換器28、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器旁路離合器30、變速齒輪箱32、傳動軸34、最終傳動裝置36、半軸38、40以及從動輪42、44。
[0016]扭振阻尼器24由螺旋彈簧或者包括多個螺旋彈簧的機構(gòu)組成，其中應(yīng)用于阻尼器的扭轉(zhuǎn)引起彈簧機構(gòu)的位移。由于在移動的彈簧和容納彈簧的阻尼器外殼的側(cè)壁之間的摩擦接觸，阻尼器24耗散扭轉(zhuǎn)能量。
[0017]由發(fā)動機12驅(qū)動的主輸送泵46向變速箱32和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器28的液壓系統(tǒng)輸送加壓的液壓流體。在關(guān)閉發(fā)動機時，由電動馬達(未示出)驅(qū)動的輔助油泵向變速箱32和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器28的液壓系統(tǒng)輸送加壓的液壓流體。
[0018]內(nèi)燃機(ICE) 12通過分離離合器14連接至電機26和變速箱32，分離離合器可以將發(fā)動機和動力系統(tǒng)接合和解離以滿足混合動力車輛在不同模式下的操作需要。
[0019]高壓電機26固定在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器28的葉輪軸50上。電機26由高壓電池16供電。
[0020]HEV的動力系統(tǒng)10可以與傳統(tǒng)車輛共享相同的傳動硬件但是使用不同的控制算法，例如常規(guī)級比變速器(step rat1 transmiss1n)可以用于動力系統(tǒng)來驅(qū)動車輛。
[0021]用于這種配置的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器28優(yōu)選地與用于傳統(tǒng)自動變速裝置的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器相同。當(dāng)旁路離合器30斷開時，在變速器輸入軸52和葉輪軸50之間可能存在差異速度。當(dāng)旁路離合器30閉合時，轉(zhuǎn)矩變換器葉輪和渦輪機械地連接，這樣，電機26和變速器輸入軸52的速度大體上相同。
[0022]可選擇地，其他類型的自動變速裝置可以用于動力系統(tǒng)10之中，例如具有與兩個皮帶輪接合的傳動皮帶的無極變速器(continuously variable transmiss1n, CVT),或者手自排變速器、或者其他HEV的技術(shù)?？傮w的混合運行是相似的，但是將馬達與變速器相分離的機制的細(xì)節(jié)是不同的。
[0023]扭振阻尼器24具有調(diào)整或消除動力系統(tǒng)10的高頻扭轉(zhuǎn)振動的主要功能的機械組件。通過高壓馬達26曲柄起動發(fā)動機12。
[0024]起動發(fā)動機所需的發(fā)動機曲柄起動轉(zhuǎn)矩主要基于發(fā)動機的曲柄位置而改變。與發(fā)動機遠離于上止點但是向上止點趨進時相比，當(dāng)發(fā)動機活塞70在其氣缸中升高到接近上止點時，需要較小的轉(zhuǎn)矩來啟動發(fā)動機。
[0025]在發(fā)動機轉(zhuǎn)速低并且壓縮能量丟失時，即在膨脹沖程中不驅(qū)動發(fā)動機曲柄時，克服第一和第二發(fā)動機壓縮沖程所需的轉(zhuǎn)矩將會基于發(fā)動機停止時的曲柄角度而改變。在四沖程發(fā)動機中曲柄角度在O度到720度之間變化。
[0026]圖2示出了，對于停止在上止點前(BTDC)60度的發(fā)動機,起動發(fā)動機的前幾個壓縮沖程消耗能量并在膨脹沖程中不提供壓縮幫助。當(dāng)啟動轉(zhuǎn)矩低82時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到300rpm的時間段要長于當(dāng)起動轉(zhuǎn)矩較高84時。
[0027]圖3示出了，對于停止在上止點前10度的發(fā)動機，在第二壓縮沖程之后，在膨脹沖程中來自壓縮空氣燃料混合物的能量的增加，減少發(fā)動機轉(zhuǎn)速到達300rpm所需的時間段。
[0028]圖4示出在使用相對小的曲柄起動轉(zhuǎn)矩時的發(fā)動機曲柄位置范圍中，發(fā)動機可能不能加速。
[0029]圖5示出當(dāng)發(fā)動機12停止在上止點前60度時，分離離合器14的壓力分布90，由傳感器91產(chǎn)生的表示發(fā)動機曲柄角度的電子信號所確定。當(dāng)提供給離合器14的液壓力為56.5psi時，離合器的轉(zhuǎn)矩傳輸能力是731b-ft (磅-英尺)。曲線92示出了在應(yīng)用離合器壓力分布90使發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到300rpm所需時間段102期間的發(fā)動機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的增加。
[0030]相同地，圖5示出了，當(dāng)發(fā)動機12停止在上止點前10度時，分離離合器14的壓力分布94。當(dāng)提供給離合器14的液壓力為52.5psi時，離合器的轉(zhuǎn)矩傳輸能力為651b_ft。曲線96示出了在應(yīng)用離合器壓力分布94使發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到300rpm所需時間段102期間的發(fā)動機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的增加。
[0031]當(dāng)發(fā)動機12停止在上止點前60度并且向離合器14提供的液壓力為62.5時，分離離合器14的離合器壓力分布98產(chǎn)生851b-ft的離合器轉(zhuǎn)矩傳輸能力。曲線104示出了與離合器壓力分布98對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速快速上升至300rpm。
[0032]由壓力分布98產(chǎn)生的發(fā)動機啟動是過早的，即在對于操作條件或者車輛駕駛員的期望來說過短的時間段106中發(fā)生，并且浪費了由起動馬達26提供的能量。
[0033]曲線108示出由壓力分布98產(chǎn)生的可選的發(fā)動機啟動被延遲，即需要對于發(fā)動機速度達到300rpm來說過長的時間段110，，當(dāng)車輛駕駛員踩踏油門踏板引起發(fā)動機啟動時尤其如此，發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到300rpm所需的時間段110過長。優(yōu)選地，發(fā)動機達到300rpm轉(zhuǎn)速的時間段102是恒定的時間長度。
[0034]每個分離離合器壓力分布90、94、98都決定被引導(dǎo)至曲柄起動發(fā)動機12的電機轉(zhuǎn)矩有多大。如果分離離合器的壓力分布基于發(fā)動機停止位置而改變，可以實現(xiàn)或預(yù)料到曲柄起動發(fā)動機所需轉(zhuǎn)矩的減小。
[0035]圖6不出圖5中分尚尚合器壓力分布90的變化112,以及在發(fā)動機重啟時,相應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化114。當(dāng)114處需要時，發(fā)動機12在上止點前60度停止時適用的預(yù)期的壓力分布11提供了離合器壓力階梯式的增長，它替代了為離合器14提供峰值大小為56.5psi的壓力分布90的線性增長。曲線114示出在發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到300rpm所需的時間段112內(nèi)發(fā)動機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的增長。
[0036]選擇并應(yīng)用分離離合器壓力控制的開路壓力分布，以參考發(fā)動機的角位置一即停止發(fā)動機的曲柄角度一以及命令重啟發(fā)動機的基礎(chǔ)來曲柄起動和啟動發(fā)動機12。
[0037]例如，如果車輛在發(fā)動機停止情況下在電動模式下運行，并且電池16的電量狀態(tài)低，動力系統(tǒng)控制器會發(fā)出指令以使用電機26重啟發(fā)動機。在這種情況下的發(fā)動機重啟優(yōu)選為平穩(wěn)的、高質(zhì)量的并且在恒定的時長102中發(fā)生。利用期望的分離離合器壓力分布90或94，基于停止時發(fā)動機12的曲柄角度位置，發(fā)動機的重啟在相對低的曲柄起動轉(zhuǎn)矩下發(fā)生。
[0038]但是如果車輛駕駛員開始發(fā)動機重啟，例如通過踩踏油門踏板124，以相對高的曲柄起動轉(zhuǎn)矩在相對短的時間段106內(nèi)發(fā)生發(fā)動機重啟。在這種運行條件下，發(fā)動機的重啟將會不太平穩(wěn)并且具有較短持續(xù)時間，并且預(yù)期的分離離合器壓力分布98取決于發(fā)動機12停止時的曲柄角度位置。
[0039]為了促進在發(fā)動機曲柄起動后的持續(xù)的發(fā)動機燃燒，應(yīng)用于離合器14的壓力大小減小。在發(fā)動機12中燃燒變得持續(xù)后，將應(yīng)用于離合器14的壓力大小增加到能夠?qū)l(fā)動機的轉(zhuǎn)矩通過電機26、轉(zhuǎn)矩變換器28、傳動裝置32以及最終傳動裝置36傳遞至從動輪42>44的大小。
[0040]為符合專利法的規(guī)定，描述了優(yōu)選實施例。然而，應(yīng)該注意的是除非另有明確的說明和描述，可以使用替換的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種參考發(fā)動機停止位置的發(fā)動機曲柄起動轉(zhuǎn)矩的控制方法，所述發(fā)動機以已知的曲柄角度停止，其特征在于，包括: (a)在重新啟動時，利用與已知的曲柄角度相關(guān)的期望壓力驅(qū)動位于起動馬達和發(fā)動機之間的轉(zhuǎn)矩路徑中的離合器； (b)在重新啟動時,使用起動馬達來驅(qū)動發(fā)動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在重新啟動時，所述期望壓力能夠改變所述離合器從起動馬達向發(fā)動機傳輸轉(zhuǎn)矩的能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括，在重新啟動的第一時間段減少施加在所述離合器上的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進一步包括，在第一時間段之后的第二時間段中，增加施加在所述離合器上的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，在重新啟動時，響應(yīng)于重新啟動發(fā)動機的指令來施加驅(qū)動離合器的所述期望壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在重新啟動時，用于驅(qū)動離合器的所述期望壓力的大小取決于踩踏油門踏板和增加電力蓄電池的電量狀態(tài)的需要其中之一。
7.—種參考發(fā)動機停止位置的發(fā)動機曲柄起動轉(zhuǎn)矩的控制方法，所述發(fā)動機以已知的曲柄角度停止，其特征在于，包括: (a)定位在起動馬達和發(fā)動機之間的轉(zhuǎn)矩路徑中的離合器； (b)響應(yīng)于重新啟動發(fā)動機的指令，利用與已知的曲柄角度相關(guān)的期望壓力來驅(qū)動離合器； (C)在重新啟動時,使用起動馬達來驅(qū)動發(fā)動機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在重新啟動時，所述期望壓力能夠改變所述離合器從起動馬達向發(fā)動機傳輸轉(zhuǎn)矩的能力。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進一步包括，在重新啟動的第一時間段中減少施加在所述離合器上的期望壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進一步包括，在第一時間段之后的第二時間段中增加施加在所述離合器上的期望壓力。
【文檔編號】F02N11/00GK104234903SQ201410274310
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】伯納德·D·奈夫西, 馬文·P·卡拉斯卡, 布萊恩·T·蘇 申請人:福特全球技術(shù)公司