再起动车辆发动机的系统 技术领域 本发明总体上涉及机动车辆 ( 例如混合动力电动车辆 (HEV)) 的动力传动系， 尤其 涉及再起动车辆发动机的系统。
背景技术 HEV 结合了具有内燃发动机的常规驱动系统和带有包括电动马达和蓄电池的可充 电能量存储系统的变速器以相对于常规车辆改善燃料经济性。
机动车辆能够被设计以采用混合动力电动技术的某些方面以降低燃料消耗， 而无 需使用混合动力传动系。在这种所谓的微混合动力电动车辆 (micro-HEV) 中， 在发动机运 转于怠速的状况期间关闭发动机用于降低燃料消耗并且减少常规动力传动系 ( 其包括内 燃发动机和变速器， 没有用于驱动车轮的电机 ) 的排放。 micro-HEV 动力传动系控制系统在 停止发动机之前检查的主要状况为驾驶员已经应用制动并且车辆停止， 因为在常规车辆中 这些状况期间发动机会通常处于怠速。一旦驾驶员释放制动踏板指示驱动车辆的要求， 动 力传动系控制系统将自动再起动发动机。
因为 micro-HEV 动力传动系的发动机产生所有的驱动扭矩， 重要的是发动机起 动 - 停止功能无缝接合并且对驾驶员来说是透明的。当驾驶员通过压下加速踏板或释放制 动踏板要求车轮处的扭矩时， 必须最小化起动发动机的任何延迟， 并且起动马达不能够接 合直到发动机转速处于或非常接近零时。
基于例如车辆速度、 制动踏板位置和离合器踏板位置 ( 在手动变速器的情况下 ) 等多种数据确定何时停止发动机。一旦确定需要停止发动机， 控制系统将发动机从怠速状 态转换至减速状态。在减速状态期间， 发动机子系统控制其驱动器 ( 火花、 燃料、 空气等 ) 以将发动机转速平滑地减速至零。此外， 存在高于其则发动机能够支持 “主意改变 (COM， change of mind)” 发动机再起动的发动机转速。如果驾驶员在减速状态期间要求发动机 再起动并且发动机转速高于该 “主意改变” 发动机转速则随后通过使用发动机子系统驱动 器 ( 火花、 燃料、 空气等 ) 使发动机加速至怠速转速。如果发动机转速低于主意改变的发动 机转速， 随后发动机必须减速至零 ( 或非常接近零 ) 并且起动马达必须用于再起动发动机。 该主意改变的情况能够导致在再起动发动机的长延迟。
因此问题在于 “主意改变” 再起动的潜在长延迟， 因为发动机子系统不能够在没有 起动马达的支持下再起动。需要当发生 “主意改变” 而发动机转速低于 “主意改变” 发动机 转速时最小化再起动发动机的延迟。
发明内容
根据本发明一方面， 提供一种用于车辆发动机再起动的系统， 包含发动机 ； 可运 转地接合所述发动机用于再起动并且另外从所述发动机分离的起动马达 ； 制动踏板 ； 控制 器， 所述控制器配置用于响应踩下制动踏板停止所述车辆并且保持所述车辆静止， 停止所 述发动机以减小发动机转速， 当指示需要再起动所述发动机， 如果发动机转速低于参考转速， 增加发动机转速的减小速度， 并且当发动机转速实质上为零时， 使用所述起动马达开始 自动的发动机再起动。
根据本发明另一方面， 提供一种用于再起动车辆发动机的方法包括停止车辆并且 保持车辆静止， 当指示需要再起动发动机时， 如果发动机转速低于参考转速， 增加发动机转 速的减小速度， 并且当发动机转速实质上为零时， 开始发动机再起动。 该方法包括当指示需 要再起动发动机时， 如果发动机转速大于参考转速则开始发动机再起动。
发动机起动 - 停止功能的方法是无缝的并且对驾驶员来说是透明的。当驾驶员通 过踩下加速踏板或释放制动踏板要求车辆处的扭矩时， 起动发动机的延迟被最小化， 同时 起动马达为直至发动机转速为零或非常接近零时才能与发动机接合的类型。
该方法消除了完成 “改变主意” 再起动的潜在的长延迟， 尽管其依赖于除非当发动 机转速实质上为零时否则与发动机分离的起动马达。
结合下面详细描述、 权利要求及附图， 优选实施例的适用性的范围将变得显而易 见。应了解地是， 尽管描述与具体例子指示了本发明较佳实施例， 但其仅为了说明。对描述 的实施例和例子的各种改变和修改对于本领域技术人员是显然的。 附图说明 结合附图参考下面的描述， 将更易于理解本发明。
图 1 为微混合动力电动车辆动力传动系的示意图。
图 2 为显示了 “主意改变” 发动机再起动事件期间的发动机转速变化的示图。
图 3 为显示了 “主意改变” 发动机再起动事件期间的发动机转速变化的示图， 其中 使用了起动机。
图 4 为显示了 “主意改变” 发动机再起动事件期间的发动机转速变化的示图， 其中 发动机转速迅速降低。
图 5 为显示双输入离合器动力换档变速器细节的示意图。
具体实施方式
现在参考附图， 图 1 中的微混合动力电动车辆动力传动系 10 包括动力源 12( 例如 内燃发动机 )、 增强的发动机起动马达 14、 自动变速器 16、 发动机曲轴 18、 通过轴 18 驱动地 连接至发动机的叶轮 20、 由叶轮 20 液压驱动的涡轮 22、 变速器输出轴 24、 连接至输出轴的 主减速器机构 26、 电动辅助液压泵 (EAUX)28( 其输出使变速器 16 的液压系统增压 )、 蓄电 池 30( 其供应电能至泵 28、 起动机 14 和基于微处理器的控制器 55) 和通过输出轴以及主减 速器机构驱动地连接至从动轮 34、 35 的半轴 32、 33。
当离合器 36 接合时， 变矩器旁通离合器 36 机械地将发动机曲轴 18 连接至涡轮 轴， 即变速器输入轴。
空调压缩机 37 由离合器 46 和辅助驱动皮带可驱动地连接至发动机 12 的曲轴。 优选地， 当发动机速度基本上为零时， 发动机起动马达 14 与发动机 12 接合。与起动马达 14 分离设置用于产生电能为电池充电的整体式起动机发电机 (ISG， integrated starter generator) 或交流发电机 44 可驱动地连接至发动机 12 的曲轴。
换档器在自动模式槽 42 内由车辆驾驶员手动地在 P、 R、 N、 D 和 L 位置间移动并且在手动模式槽 48 内在加档 (+) 和减档 (-) 之间移动。
由车辆驾驶员手动控制的加速踏板 50 和制动踏板 52 提供输入要求至控制系统分 别用于改变发动机车轮扭矩和制动力。
摩擦控制元件 ( 例如离合器和制动器 ) 位于变速器 16 内， 其调整后的接合和分离 状态产生了前进档和倒档。当至少一个， 但优选地控制元件 54、 56 中两个同时接合时， 产生 第一前进档 ( 低档 )。变速器控制元件 ( 其接合产生车辆发动所需的档 ) 被称为发动元件 54、 56。当发动机 12 关闭时由电动辅助泵 28 产生的液压管路压力用于填充并压紧发动元 件 54、 56， 从而一旦在发动机再起动完成将变速器 16 准备为响应的扭矩变速器。发动控制 元件 54、 56 的行程消除了伺服活塞和控制元件内的摩擦片组之间的间隙以及摩擦片之间 的间隙。当伺服活塞内出现驱动发动元件的压紧压力时， 发动元件 54、 56 实质上没有扭矩 传输能力。
变速器 16 也包含液压泵 53( 例如转子泵 )， 其输出用于在变速器液压回路中产生 压力， 通过该压力与发动机再起动方法配合控制元件 54、 56 被加压至完全接合的状态。
可访问再起动控制算法的微处理器控制器 55 通过在通讯总线上传输的电信号与 发动机 12、 起动机 14、 变速器 16、 换档杆 40、 电池 30、 辅助泵 28 和加速踏板 50 以及制动踏 板 52 通讯。
图 5 中所示类型的双输入离合器动力换档变速器 38 能够代替图 1 的微混合动力 电动车辆动力传动系 10 内的变速器 16。
发动机 12 响应于踩下制动踏板 52 而停止。在开始停止发动机之后， 通过释放制 动踏板 52， 或通过将换档杆 40 从 D 位置移动至在自动模式槽 42 下的任何其它位置或手动 模式槽 48， 或通过踩下加速踏板 50 指示 “主意改变” 。
现参考图 2， 当确定将自动执行发动机停止时， 控制系统 ( 通过其发动机子系统驱 动器的控制， 例如火花正时、 燃料、 空气等 ) 在 58 处开始将发动机转速沿着斜线 62 从怠速 60 减小至零发动机转速。 但是如果在发动机转速减小期间情况改变 ( 例如驾驶员释放制动 踏板 52 或改变换档器 40 的位置 )， 控制系统在 64 处开始发动机再起动。如果随后发动机 转速在 “改变主意” 发动机参考转速 66 之上， 则通过控制发动机子系统驱动器， 发动机转速 沿着斜线 68 增加至怠速 60。
参考图 3， 当在 69 处指示所需发动机再起动 ( 即改变主意事件 ) 时如果发动机转 速低于 “改变主意” 参考转速 66， 发动机转速必须继续沿斜线 62 减小至零或接近零。随后 在 70 处使用起动马达 14 以开始发动机 12 的再起动。
图 4 说明了在发动机再起动事件期间的发动机转速的变化， 在该变化期间加速了 发动机转速的减小。使用变速器 16、 38 或辅助组件 ( 包括 AC 压缩机 37、 ISG 或交流发电机 44 或这些组件的组合 ) 将发动机转速快速地带至零。 如果在 69 处指示改变主意再起动， 同 时发动机转速低于改变主意参考发动机转速 66， 控制系统增加发动机转速沿斜线 72( 其负 斜率大于原始斜线 62 的斜率 ) 的减小速度， 从而导致发动机转速更快地达到零。在 70 处 使用起动马达 14 开始发动机 12 的再起动， 其在 74 处完成， 从而缩短了再起动发动机的时 间 76。
通过增加发动机泵损失能够产生斜线 72 的负斜率的增加， 其在 “改变主意” 69 的 指示处开始并且持续直至发动机转速基本上在斜线 72 底部处为零。通过发动机节气门、 气门正时和 EGR 设定的组合修改发动机气道， 实现增加发动机泵损失。为了增加泵损失， EGR 必须被切断 ( 关闭 EGR 阀门 ) 并且关闭节气门。改变阀门正时以最大化空气弹簧力 ( 延迟 打开进气阀、 以正常正时关闭进气阀， 延迟打开排气阀， 以正常正时关闭排气阀 )。 对于柴油 发动机， 为了避免在关闭期间过高的空气弹簧力通常不这样做。
通过增加发动机的负荷 ( 例如在不允许车辆移动时通过使用变速器 16、 38 以驱动 地将发动机曲轴 18 连接至从动轮 34、 36) 也可产生斜线的负斜率增加。
变速器 16 为具有由离合器 54 和制动器 56 控制的行星齿轮的常规的多速 - 多级 步进自动变速器。当动力传动系 10 包括变速器 16 时， 车辆静止并且发动机停止， 通过接合 变速器控制元件 54、 56 从而将驱动轴 24 连接至发动机曲轴 18 来产生斜线 72 的负斜率的 增加。这样， 发动机的旋转动能作为热量消散至控制元件 54、 56 内。
实现其的较佳方式是完全锁止变矩器旁通离合器， 并且锁紧变速器齿轮以使得变 速器输出轴 24 和车辆车轮 34、 35 不能旋转。一旦使用变速器控制元件锁紧齿轮传动系， 通 过增加最大扭矩并且接合旁通离合器 36 来调节变矩器的滑动能够将变速器的滑动控制至 零。锁紧变速器齿轮传动系实质上锁止了车辆车轮 34、 35。锁止变矩器将发动机转速拉降 至零。变速器辅助泵 28 提供液压力， 从而维持变速器回路内的管路压力， 因为发动机停止。 当动力传动系 10 包括动力换挡变速器 38， 车辆静止并且发动机停止时， 通过接合 变速器以将驱动轴 24 连接至发动机曲轴 18 产生斜线 72 的负斜率的增加。这样， 发动机的 旋转动能作为热量消散至输入离合器 247、 248 的至少一个内。当任一个副轴 244、 249 完全 处于档位时， 相应的输入离合器 248、 247 能够接合以将发动机转速减速至零。其可通过在 发动机转速减小至零的接合期间调节输入离合器的最大扭矩以受控方式实现。 通过增加输 入离合器 247、 248 的最大扭矩， 可增加发动机上的负荷从而降低发动机转速。
可替代地， 通过增加发动机负荷 ( 例如通过将空调压缩机 37、 交流发电机或一体 式起动发电机 44 或其组合驱动地连接至发动机 12) 能够产生斜线 72 的负斜率的增加。辅 助装置的具体组合将取决动力传动系组合变化。
图 5 说明了双输入离合器的细节， 动力换档变速器 38 包括第一输入离合器 248， 其 选择性地将变速器的输入轴 18 交替地连接至偶数目的前进档和与第一副轴 244 联系的倒 档； 第二输入离合器 247， 其选择性地将输入轴 148 交替地连接至与第二副轴 249 相联系的 奇数目的档。
副轴 244 支撑小齿轮 260、 262、 264( 其均轴颈连接在轴 244 上 ) 和联轴器 266、 268( 其固定至轴 244)。小齿轮 260、 262、 264 分别与第二、 第四和第六档位相联系。联轴器 266 包括套筒 270， 其可向左移动以接合小齿轮 260 并且可驱动地将小齿轮 260 连接至轴 244。联轴器 268 包括套筒 272， 其能够向左移动以接合小齿轮 262 并且可驱动地将小齿轮 262 连接至轴 244 以及能够向右移动以接合小齿轮 264 并且可驱动地将小齿轮 264 连接至 轴 244。
副轴 249 支撑小齿轮 274、 276、 278( 其均轴颈连接在轴 249 上 ) 和联轴器 280、 282( 其固定至轴 249)。小齿轮 274、 276、 278 分别与第一、 第三和第五档位相联系。联轴器 280 包括套筒 284， 其可向左移动以接合小齿轮 274 并且可驱动地将小齿轮 274 连接至轴 249。联轴器 282 包括套筒 286， 其能够向左移动以接合小齿轮 276 并且可驱动地将小齿轮 276 连接至轴 249 以及能够向右移动以接合小齿轮 278 并且可驱动地将小齿轮 278 连接至
轴 249。 变速器输出轴 24 支撑齿轮 288、 290、 292， 其均固定至输出轴 24。齿轮 288 与小齿 轮 260 和 274 啮合。齿轮 290 与小齿轮 262 和 276 啮合。齿轮 292 与小齿轮 264 和 278 啮 合。
轴颈连接在副轴 244 上的倒档齿轮 296 与中间齿轮 298( 其与固定至输出轴 24 的 倒档齿轮 300 啮合 ) 啮合。联轴器 302 选择性地将倒档齿轮 296 连接至副轴 224。
联轴器 266、 268、 280、 282 和 302 可为同步装置、 或牙嵌式离合器或其组合。
通过同时将副轴 249 和 244 连接至变速器输出轴 24 能够锁止变速器 38。能够通 过接合联轴器 280 与小齿轮 274 或者接合联轴器 282 与小齿轮 276 或 278 的任一个来将副 轴 249 可驱动地连接至变速器输出轴 24。类似地， 能够通过接合联轴器 266 与小齿轮 260 或者接合联轴器 268 与小齿轮 262 或 264 的任一个来将副轴 244 可驱动地连接至变速器输 出轴 24。 由于副轴 244、 249 这样连接至输出轴 24， 通过至少部分同时接合输入离合器 247、 248 能够限制发动机曲轴 18。
根据专利法的规定， 揭示了优选实施例。 然而， 应注意的是可以用本发明具体说明 和描述之外的其他实施例。