混合動力電動車輛中發動機起動的檢測的製作方法

2023-11-01 14:32:32 3

專利名稱：混合動力電動車輛中發動機起動的檢測的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種混合動力電動車輛的動力系統，具體說，涉及
內燃機(ICE)中起動持續燃燒的檢測。
背景技術：
在起動機/發電機(starter/genemtor)與發動機連續驅動連接和通過最 大扭矩(torque capacity)可變的輸入離合器與傳動裝置選擇性連接的車輛 動力系統中，發動機不運行時經常由起動機/發電機單獨驅動車輛。發動機 經常關停以免耗用發動機燃料，當起動機/發電機需要發動機扭矩來增大功 率輸出量時經常重新起動發動機。
觀察到發動機燃燒室內穩定、持續的燃燒即可確認檢測到內燃機已成 功起動。這類動力系統需要可靠的用於確定發動機已經起動或重新起動的 技術。
在起動機/發電機與發動機不是全時連接的車輛動力系統中，起動發動 機是慣常的。這種情況下，起動電動機通過單向扭矩傳動裝置、單向離合 器與發動機連接，這樣一來，起動電動機只能將扭矩加到發動機上，使發 動機自由轉動的速度比起動發電機的速度快。在這種設置下，發動機起動 的檢測標準包括考慮發動機相對於閒置參考值的轉速和/或起動發電機經 過一段時間的轉速。此時要用到發動機速度閾值條件和持續閾值。
基於速度的發動機起動檢測方案對於在發動機和起動發動機的電機 之間具有全時連接的動力系統來說並不可靠。因為電機與發動機持續連接 且電機調控速度參考值，所以難以在速度域內觀察到發動機起動所引起的 任何扭矩幹擾。發動機的速度不能超過起動機/發電機的速度。此外，發動機起動過程中傳動裝置變動交迭時，利用常規的起動檢測 技術強行結束髮動機起動和傳動裝置變動會使發動機起動的檢測機制變 形。

發明內容
一種檢測混合動力電動動力系統發動機中持續燃燒的方法，該動力系 統包括可驅動地連接於發動機的起動機/發電機，驅動負荷的傳動裝置，以 及啟閉電機和傳動裝置間驅動連接的輸入離合器；該方法包括以下步驟
使用起動機/發電機生成扭矩並轉動發動機曲柄，準備發動機，使其燃燒， 離合器滑移時產生輸入離合器的最大扭矩，在預定周期長的起動過程中持 續使用起動機/發電機直至起動機/發電機加在曲軸上的扭矩與傳動裝置加 在曲軸上的扭矩之和小於某個扭矩閾值。
因為僅有起動機/發電機的估計扭矩並不能指示發動機已經起動，所以 本方法使用曲軸上的估計傳動負荷並考慮於檢測過程中。
當發動機起動過程中可能出現某些機械傳動交迭時，本方法提供耐用 的用於混合動力電動車輛構造的發動機起動檢測方法。此外，由於只有輸 入離合器滑移時曲軸上的傳動負荷估值才能夠準確確定，所以在傳動裝置 輸入離合器全齒嚙合運轉之前進行發動機起動檢測是一個必要條件。
從如下詳細說明、權利要求和附圖中容易得知優選實施例的適用範 圍。應該理解，本說明和具體實施例雖然代表本發明的優選實施例，但其 僅用於說明本發明。所屬領域的技術人員可容易得知所述實施例的不同變 化和變型。


結合附圖參照以下說明會更容易理解本發明，其中.-
圖l是表示混合動力電動車輛動力系統的示意圖； 圖2是表示圖1中所示傳動裝置的細節的示意圖；圖3是表示起動圖l所示發動機時整合式曲柄起動機/發電機(CISG, crank integrated starter/generator)產生的扭矩與輸入離合器的最大扭矩之和 的變化圖4是檢測發動機內起動持續燃燒的流程圖；
具體實施例方式
如圖1和圖2所示， 一種混合動力電動車輛(HEV， hybrid electric vehicle)動力系統12包括動力源，例如柴油或者汽油發動機14;傳動裝置 16，例如雙輸入離合器動力換擋傳動裝置或者手動傳動裝置；第二動力源 18，例如曲柄式一體式起動機/發電機(a crank integrated starter/generator， CISG)或者帶式一體式起動機/發電機(belt integrated starter/generator, BISG)，可驅動地連接於發動機曲軸22並連接於傳動裝置輸入端20。該動 力系統12可以包括另一種動力源或者負荷24,例如可驅動地連接於傳動裝 置輸出端26的電動機或者電子後軸控制系統(ERAD， electric rear axle drive)。電機18提供起動機/發電機的功率。處於起動模式的電機18起動 發動機時，電連接於電機18上的蓄電池28能為轉動發動機14曲柄提供動 力。
當電機18在發電機模式下運行時，電機18由發動機驅動或者通過傳 動裝置16由車輪驅動時，蓄電池28的充電狀態可以得到補充。 一種IESG 控制器30控制電機18與蓄電池28間線路32、 34上承載的電功率的大小。
圖2表示第一輸入離合器40，其使傳動裝置16的輸入端間隔地選擇性 連接於裝在第一軸44上的偶數齒輪42上；以及第二輸入離合器46，其使傳 動裝置的輸入端20間隔地選擇性連接於裝在第二軸49上的奇數齒輪47上。
電子傳動裝置控制模塊50 (TCM， transmission control module)包括能
對電子儲存器進行存取且包含以計算機可讀代碼表達的控制算法的微處 理器，其中該控制算法以頻繁的間隔重複執行。傳動裝置控制模塊50 (TCM )通過發出發送到操縱輸入離合器的電磁式伺服52、 54的指令信 號，來控制離合器40、 45的嚙合、脫離、滑移。速度傳感器56產生表示軸44轉速的電子信號，該信號作為輸入傳輸到傳動裝置控制模塊50(TCM)。 速度傳感器58產生表示軸49轉速的電子信號，該信號作為輸入傳送到傳動 裝置控制模塊50 (TCM)。發動機轉速(NE)也可通過發動機曲軸22上 的速度傳感器60作為輸入供給傳動裝置控制模塊50 (TCM)。每個輸入離 合器40、 45的最大扭矩都由傳動裝置控制模塊50 (TCM)確定。傳動裝置 控制模塊50 (TCM )由曲軸22的轉速和各傳動裝置軸44、 49的轉速確定 各輸入離合器的滑差。
與電子傳動裝置控制模塊50進行通信的電子發動機控制模塊62 (ECM)，還包括能對電子儲存器進行存取且包含以計算機可讀代碼表達 的控制算法的微處理器，其中該控制算法以頻繁的間隔重複執行。電子發 動機控制模塊62響應不同傳感器產生的表示發動機和動力傳動系統的參 數，例如發動機轉速NE、發動機節氣門位置TP、發動機進氣歧管64的空 氣流速MFR等的輸入信號來控制發動機14的運行。電子發動機控制模塊 62通過發出控制指令控制發動機的運行，該控制指令改變發動機點火時機 (ignition spark timing)、空燃比(air-fliel ratio)和發動機的其他控制參 數。
在其發動機14與電機18有持續連接的動力系統、例如曲柄式一體式起 動機/發電機(CISG)或者帶式一體式起動機/發電機(BISG)中，因為 改變輸入離合器40、 45的最大扭矩，尤其在接近發動機起動時的時間點發 生這樣的傳動變動時，會在曲軸22上施加摩擦力和/或慣性扭矩幹擾，所以 應該在扭矩域內檢測內燃機14中持續燃燒的起動。作為摩擦力和/或慣性扭 矩的結果，起動機/發電機扭矩不能提供動機持續燃燒的可靠指示。例如， 當發動機以快速傳動嚙合開始起動時，傳動裝置的輸入離合器會以類似於 帶動發動機(即無燃料的發動機)泵和摩擦損耗的負荷摩擦或者部分嚙合。 在這種條件下運行時，不可能通過單獨監測起動機/發電機扭矩確定發動機 已起動，因為發動機持續燃燒發生前、進行過程中和發生後動機/發電機扭 矩都是恆量。
圖3所示發動機起動程序中，能取而代之適當表示發動機已起動的是 起動機/發電機18施加的扭矩和傳動裝置16施加在曲軸22上的扭矩之代數和。如傳動裝置完全嚙合，源於其他扭矩源和負荷24的扭轉載荷(torsional load)也由傳動裝置16通過電機18傳輸到曲軸22上。由於道路負荷難以準 確估測，對傳動裝置完全嚙合的起動檢測方法並不可靠。因此，起動檢測 對於使傳動裝置嚙合來說是必要判據。
起動機/發電機18產生的扭矩量由發動機控制模塊62 (ECM)從由發 動機控制模塊傳給IESG控制器30的IESG扭矩70的指令，或者從起動機/發 電機18和蓄電池28間的線路32和線路34上荷載的電功率大小來確定。電功 率的大小可由起動機/發電機18上的電流、機器兩端的電壓和其功耗準確得 知。
當相對的輸入離合器40、 45滑移時，由輸入離合器最大扭矩表示傳動 裝置16加在曲軸22上的扭矩負荷。傳動裝置控制模塊50 (TCM)由一些參 數確定相對的輸入離合器的最大扭矩，這些參數包括離合器的滑差，離合 器的溫度，啟動伺服(actuating servo) 56、 58加在離合器摩擦面66、 68 上的壓力，自旋轉軸20的離合器嚙合摩擦面的有效半徑，嚙合摩擦面的摩 擦係數，離合器的增益。這些數據的大小可由電子儲存器儲存或者由傳感 器的輸入數據確定。相對的輸入離合器完全嚙合後，就不可能準確估測傳 動裝置14加在曲軸22上的扭矩負荷。所以，只有發動機己起動之後輸入離 合器40、 45才會出現完全嚙合。
圖3中，輸入離合器40、 45都在70處打開。垂線72代表相對的輸入離 合器最大扭矩開始的時間點。垂線74代表相對的輸入離合器完全嚙合的時 間點。線76代表發動機起動程序中的曲柄式一體式起動機/發電機(CISG) 扭矩的變化。線78代表參照相對的輸入離合器的最大扭矩確定或者估計的 傳送到曲軸22上的扭矩負載的變化。線80代表起動機/發電機18施加到曲軸 22上的扭矩和傳動裝置16施加到曲軸22上的扭矩的代數和。線82代表發動 機起動程序中發動機扭矩的變化。垂線84代表起動機/發電機18開始輸出扭 矩的時間點。
相對的輸入離合器被啟動之前和起動機/發電機18產生扭矩之後的時 間過程中，代表起動機/發電機18上的慣性和摩擦/泵負荷的發動機扭矩82是負值。之後，因為發動機開始產生扭矩所以發動機扭矩增大，當發動機
在區域86中起動之後發動機扭矩迅速增大。
上述輸入離合器在72處啟動前傳動裝置曲軸扭矩78—直為零；其後， 其在起動機/發電機18上變為較大的負扭矩負荷。隨著起動機/發電機76加 在曲軸22上的扭矩和從傳動裝置18傳送到曲軸22的扭矩78的代數和80在 86區域下降，以及發動機14出現持續燃燒，證明區域86之後發動機扭矩82
明顯增大。
圖4中，車輛控制器生成開始發動機起動程序的請求92，該請求傳送 到發動機控制模塊(ECM) 62。
94中，由控制器發動機控制模塊62進行測試，以確定發動機14是否準 備轉動曲柄。如果94的測試結果邏輯上是偽，控制回到92。但如果94的測 試結果是真，則控制推進到96，由起動機/發電機18將發動機14的曲柄轉動 到發動機參考轉速。
98中，發動機控制模塊62啟動點火火花、節氣門、燃料和另一發動機 參數以起動發動機。
IOO中，進行測試以確定起動機/發電機施加的曲軸扭矩和傳動裝置16 加到曲軸22上的扭矩的代數和是否小於某些扭矩閾值，這些扭矩閾值是存 儲於電子儲存器中的標準常數。如果100的測試結果邏輯上是偽，控制回 到96。但如果100的測試結果是真，控制通過96，其中計數器起動並周期 性增大以測量計數器起動後的時間。
104中，進行測試以確定計數102是否已達到參考計數。如果94的測試 結果邏輯上是偽，控制回到96。如果104的測試結果是真，在106處確定發
動機己起動。
108中，不帶發動機起動程序控制的起動機/發電機18正常運行。110 中，傳動裝置控制模塊50能使輸入離合器40、 45按照傳動裝置控算法運行 並使其完全嚙合。112中，發動機起動程序終止。
依照專利法的規定，優選實施方式已經闡述。但是，應該注意到的是， 不同於已詳細闡述和說明的其他可替代實施方式同樣能夠實施。
權利要求
1.一種檢測混合動力電動動力系統的發動機中持續燃燒的方法，所述動力系統包括可驅動地連接發動機的電機，驅動負荷的傳動裝置，啟閉電機和傳動裝置間驅動接合的輸入離合器，所述方法包含以下步驟(a)用電機轉動發動機的曲柄；(b)激活要起動發動機的發動機運行參數；(c)產生輸入離合器的滑差；(d)確定電機施加到發動機曲軸上的扭矩和傳動裝置施加到所述曲軸上的扭矩之和小於參考扭矩值；以及(e)中斷使用電機轉動發動機的曲柄。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於還包含使輸入離合器完全 嚙合的步驟。
3. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於步驟(a)還包含使用電機 使發動機的曲柄以參考發動機轉速轉動的步驟。
4. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於步驟(b)還包含以下步驟 中至少一個步驟向發動機供應燃料，向發動機供應空氣，在發動機的燃燒室內產生點火火花。
5. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於步驟(d)還包含以下步驟: 確定電機產生的曲軸扭矩； 確定由傳動裝置施加的曲軸扭矩；以及 加和電機產生的曲軸扭矩和傳動裝置施加的曲軸扭矩。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述確定電機產生的扭矩 值的步驟還包含以下步驟確定加在電機上的電功率值；確定電機的功耗值；以及利用所述功率和所述功耗之間的差值確定電機產生的扭矩值。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述確定由傳動裝置施加 的曲軸扭矩的步驟包含以下步驟-利用離合器的滑差、輸入離合器的溫度、加在離合器摩擦面上的壓力、 自旋轉軸的離合器嚙合摩擦面的有效半徑、摩擦面的摩擦係數和離合器的 增益中的至少一種。
8. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於所述步驟(d)還包含以下步驟確定電機施加的曲軸扭矩；確定傳動裝置施加的曲軸扭矩；以及加和電機施加的曲軸扭矩和傳動裝置施加的曲軸扭矩；確定參考扭矩值；確定參考周期長；以及確定所述扭矩值小於參考扭矩所持續的周期長。
全文摘要
一種混合動力電動車輛中發動機起動的檢測方法，該混合動力電動車輛的動力系統包括可驅動地連接於發動機的起動機/發電機，驅動負荷的傳動裝置，以及啟閉電機和傳動裝置間驅動連接的輸入離合器；該方法包括以下步驟使用起動機/發電機生成扭矩並轉動發動機曲柄，預熱發動機使其燃燒，離合器滑移時產生輸入離合器的最大扭矩，在預定周期長中持續使用起動機/發電機直至起動機/發電機施加的曲軸扭矩與傳動裝置施加的曲軸扭矩之和小於某些扭矩閾值。
文檔編號F02N99/00GK101318505SQ20081010869
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月4日 優先權日2007年6月5日
發明者伊哈卜·S·蘇利曼, 安德魯·J·西爾韋裡, 布蘭頓·R·馬斯特遜, 迪帕克·阿斯瓦尼 申請人:福特全球技術公司