參考發動機停止位置的發動機曲柄起動轉矩的控制方法
2023-06-29 04:42:16
參考發動機停止位置的發動機曲柄起動轉矩的控制方法
【專利摘要】一種參考發動機停止位置的發動機曲柄起動轉矩的控制方法，該發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的期望壓力驅動位於起動馬達和發動機之間的轉矩路徑中的離合器；在重新啟動時，使用起動馬達來驅動發動機。
【專利說明】參考發動機停止位置的發動機曲柄起動轉矩的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及一種通過從起動馬達經由離合器和阻尼器將轉矩傳輸至發動機來啟動混合動力電動車輛(hybrid electric vehicle, HEV)的發動機的方法。
【背景技術】
[0002]模塊化的混合傳動裝置(modular hybrid transmiss1n,MHT)是動力系統組件的一種配置，該配置包括在自動變速箱之前串聯排列的內燃機、轉矩阻尼器、分離離合器、馬達/發電機和轉矩變換器。在啟動時，電機作為馬達運轉，使用高壓電池作為馬達的動力源來曲柄起動發動機。
[0003]在MHT系統中，關鍵目標是使用最少數量的起動馬達儲備轉矩平穩並快速地啟動發動機。使用均一值匹配所有分離離合器的壓力分布可以產生發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、可能的無啟動等的問題。增加的啟動轉矩需要更多起動馬達中的儲備啟動轉矩。
[0004]基於轉速改變分離離合器的操作壓力分布，這可能難以控制，這是由於，對於標準應用來說，它所依靠的信息不能及時被發動機啟動程序獲得。而且，車輛系統控制器(vehicle system controller,VSC)控制電機轉矩以及可能地控制速度。分離離合器壓力控制器基於發動機轉速或者加速度來調整離合器的驅動壓力，因此產生了發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，協調發動機和電機、以及可以分離離合器和變速箱。
【發明內容】
[0005]一種用於重啟以已知曲柄角度停止的車輛發動機的方法，包括:在重新啟動時，利用與已知的曲柄角度相關的期望壓力來驅動位於起動馬達和發動機之間的轉矩路徑中的離合器；並且在重啟時使用起動馬達來驅動發動機。
[0006]該方法基於停止時的發動機的位置，使用用於分離離合器壓力控制的不同開環壓力分布。
[0007]分離離合器壓力分布規定有多少電機轉矩將被引導向曲柄起動發動機。如果分離離合器壓力分布基於發動機的停止位置改變，可以實現並預料到減少曲柄起動發動機所需的轉矩。
[0008]通過以下的【具體實施方式】、權利要求書和附圖，優選實施例的適用範圍將變得顯而易見。可以理解的是，雖然指出了本發明的優選實施例，說明書和【具體實施方式】僅僅以例示的方式給出。對於所描述的實施例和示例的不同改變和修改，對於本領域的技術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，本發明將會被更容易地理解，其中:圖1是示出與用於HEV的與動力系統有關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停在60度位置的發動機時的發動機速度和時間之間關係的曲線圖；
[0011]圖3是示出在利用低和高啟動扭矩來啟動已經停在10度位置的發動機時的發動機速度和時間之間關係的曲線圖；
[0012]圖4是示出最初曲柄位置與發動機到達300rpm轉速的時間之間關係的曲線圖，要求的轉矩=88ft-1bf ；
[0013]圖5示出的是在發動機重啟時的不同分離離合器的壓力分布以及相應的發動機轉速變化；以及
[0014]圖6示出的是在發動機重啟時的圖5中一個壓力分布的變化以及相應的發動機轉速變化。
【具體實施方式】
[0015]圖1舉例說明了的動力系統10組件的MHT配置，它包括內燃機12、發動機分離離合器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、轉矩變換器28、轉矩轉換器旁路離合器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組成，其中應用於阻尼器的扭轉引起彈簧機構的位移。由於在移動的彈簧和容納彈簧的阻尼器外殼的側壁之間的摩擦接觸，阻尼器24耗散扭轉能量。
[0017]由發動機12驅動的主輸送泵46向變速箱32和轉矩轉換器28的液壓系統輸送加壓的液壓流體。在關閉發動機時，由電動馬達(未示出)驅動的輔助油泵向變速箱32和轉矩轉換器28的液壓系統輸送加壓的液壓流體。
[0018]內燃機(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動機和動力系統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固定在轉矩轉換器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10可以與傳統車輛共享相同的傳動硬體但是使用不同的控制算法，例如常規級比變速器(step rat1 transmiss1n)可以用於動力系統來驅動車輛。
[0021]用於這種配置的轉矩轉換器28優選地與用於傳統自動變速裝置的轉矩轉換器相同。當旁路離合器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。當旁路離合器30閉合時，轉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於動力系統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。總體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節是不同的。
[0023]扭振阻尼器24具有調整或消除動力系統10的高頻扭轉振動的主要功能的機械組件。通過高壓馬達26曲柄起動發動機12。
[0024]起動發動機所需的發動機曲柄起動轉矩主要基於發動機的曲柄位置而改變。與發動機遠離於上止點但是向上止點趨進時相比，當發動機活塞70在其氣缸中升高到接近上止點時，需要較小的轉矩來啟動發動機。
[0025]在發動機轉速低並且壓縮能量丟失時，即在膨脹衝程中不驅動發動機曲柄時，克服第一和第二發動機壓縮衝程所需的轉矩將會基於發動機停止時的曲柄角度而改變。在四衝程發動機中曲柄角度在O度到720度之間變化。
[0026]圖2示出了，對於停止在上止點前(BTDC)60度的發動機,起動發動機的前幾個壓縮衝程消耗能量並在膨脹衝程中不提供壓縮幫助。當啟動轉矩低82時，發動機轉速達到300rpm的時間段要長於當起動轉矩較高84時。
[0027]圖3示出了，對於停止在上止點前10度的發動機，在第二壓縮衝程之後，在膨脹衝程中來自壓縮空氣燃料混合物的能量的增加，減少發動機轉速到達300rpm所需的時間段。
[0028]圖4示出在使用相對小的曲柄起動轉矩時的發動機曲柄位置範圍中，發動機可能不能加速。
[0029]圖5示出當發動機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產生的表示發動機曲柄角度的電子信號所確定。當提供給離合器14的液壓力為56.5psi時，離合器的轉矩傳輸能力是731b-ft (磅-英尺)。曲線92示出了在應用離合器壓力分布90使發動機轉速達到300rpm所需時間段102期間的發動機轉速相應的增加。
[0030]相同地，圖5示出了，當發動機12停止在上止點前10度時，分離離合器14的壓力分布94。當提供給離合器14的液壓力為52.5psi時，離合器的轉矩傳輸能力為651b_ft。曲線96示出了在應用離合器壓力分布94使發動機轉速達到300rpm所需時間段102期間的發動機轉速相應的增加。
[0031]當發動機12停止在上止點前60度並且向離合器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產生851b-ft的離合器轉矩傳輸能力。曲線104示出了與離合器壓力分布98對應的發動機轉速快速上升至300rpm。
[0032]由壓力分布98產生的發動機啟動是過早的，即在對於操作條件或者車輛駕駛員的期望來說過短的時間段106中發生，並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產生的可選的發動機啟動被延遲，即需要對於發動機速度達到300rpm來說過長的時間段110，，當車輛駕駛員踩踏油門踏板引起發動機啟動時尤其如此，發動機轉速達到300rpm所需的時間段110過長。優選地，發動機達到300rpm轉速的時間段102是恆定的時間長度。
[0034]每個分離離合器壓力分布90、94、98都決定被引導至曲柄起動發動機12的電機轉矩有多大。如果分離離合器的壓力分布基於發動機停止位置而改變，可以實現或預料到曲柄起動發動機所需轉矩的減小。
[0035]圖6不出圖5中分尚尚合器壓力分布90的變化112,以及在發動機重啟時,相應發動機轉速變化114。當114處需要時，發動機12在上止點前60度停止時適用的預期的壓力分布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示出在發動機轉速達到300rpm所需的時間段112內發動機轉速相應的增長。
[0036]選擇並應用分離離合器壓力控制的開路壓力分布，以參考發動機的角位置一即停止發動機的曲柄角度一以及命令重啟發動機的基礎來曲柄起動和啟動發動機12。
[0037]例如，如果車輛在發動機停止情況下在電動模式下運行，並且電池16的電量狀態低，動力系統控制器會發出指令以使用電機26重啟發動機。在這種情況下的發動機重啟優選為平穩的、高質量的並且在恆定的時長102中發生。利用期望的分離離合器壓力分布90或94，基於停止時發動機12的曲柄角度位置，發動機的重啟在相對低的曲柄起動轉矩下發生。
[0038]但是如果車輛駕駛員開始發動機重啟，例如通過踩踏油門踏板124，以相對高的曲柄起動轉矩在相對短的時間段106內發生發動機重啟。在這種運行條件下，發動機的重啟將會不太平穩並且具有較短持續時間，並且預期的分離離合器壓力分布98取決於發動機12停止時的曲柄角度位置。
[0039]為了促進在發動機曲柄起動後的持續的發動機燃燒，應用於離合器14的壓力大小減小。在發動機12中燃燒變得持續後，將應用於離合器14的壓力大小增加到能夠將發動機的轉矩通過電機26、轉矩變換器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]為符合專利法的規定，描述了優選實施例。然而，應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。
【權利要求】
1.一種參考發動機停止位置的發動機曲柄起動轉矩的控制方法，所述發動機以已知的曲柄角度停止，其特徵在於，包括: (a)在重新啟動時，利用與已知的曲柄角度相關的期望壓力驅動位於起動馬達和發動機之間的轉矩路徑中的離合器； (b)在重新啟動時,使用起動馬達來驅動發動機。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，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動機傳輸轉矩的能力。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，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.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，進一步包括，在第一時間段之後的第二時間段中，增加施加在所述離合器上的壓力。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(a)中，在重新啟動時，響應於重新啟動發動機的指令來施加驅動離合器的所述期望壓力。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在重新啟動時，用於驅動離合器的所述期望壓力的大小取決於踩踏油門踏板和增加電力蓄電池的電量狀態的需要其中之一。
7.—種參考發動機停止位置的發動機曲柄起動轉矩的控制方法，所述發動機以已知的曲柄角度停止，其特徵在於，包括: (a)定位在起動馬達和發動機之間的轉矩路徑中的離合器； (b)響應於重新啟動發動機的指令，利用與已知的曲柄角度相關的期望壓力來驅動離合器； (C)在重新啟動時,使用起動馬達來驅動發動機。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，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動機傳輸轉矩的能力。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，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.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，進一步包括，在第一時間段之後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 優先權日:2013年6月19日
【發明者】伯納德·D·奈夫西, 馬文·P·卡拉斯卡, 布萊恩·T·蘇 申請人:福特全球技術公司