专利名称：用于混合驱动系统的进气歧管压力控制装置和方法
技术领域：
本发明涉及控制包含在混合驱动系统中的内燃机进气歧管压力的装置和方法。
背景技术：
随着目前对节约燃料和低排放车辆的要求，已经研发出内燃机结构和工作策略的许多新颖技术方案。一种思想是带式交流发电机起动机(BAS)混合驱动系统。通过在怠速工作模式或怠速停车时使发动机熄火，以及在减速过程中提早切断燃料供给，该系统提高燃料经济性。BAS混合驱动系统还可容纳再生制动。混合驱动系统使发动机控制与组合式交流发电机/起动电机或电动机/发电机结合。与其它混合策略比较，这种混合策略对发动机和变速器结构具有最小的影响。
典型的汽车附件驱动系统由驱动带轮组成，该驱动带轮连接发动机的输出轴，通常为曲轴。柔性传动带缠绕在该带轮周围，传动带接着缠绕在若干从动带轮周围。该柔性传动带在驱动带轮和从动带轮之间传输驱动力。从动带轮可固定连接本技术领域中已知的附件，例如动力转向泵、空调压缩机、交流发电机、和二次空气泵。但是，这些从动带轮中的一些可以是张紧带轮，张紧带轮用于确保指定从动带轮皮带的正确缠绕，或者它们用于确保皮带正确的路径。
混合驱动系统使用相对于附件驱动系统的其它部件安装的电动机/发电机。电动机/发电机可以与传统的交流发电机相同的有效的方式安装在同样有效的封装空间内。混合驱动系统能实现发动机的快速重新起动。
当通常通过踩下加速踏板或者释放制动踏板作出重新起动发动机的请求时，安装到电动机/发电机的从动带轮通过柔性传动带将旋转或“起动”发动机所必需的旋转力传输到输出轴。传统的混合驱动系统使用辅助变速器油泵，以便在怠速停车工作模式中维持变速器内的流体压力。必须确保当在发动机熄火的情况下中断机械油泵的工作时，扭矩传输机构保持接合。
发明内容
如上所述，提供一种混合驱动系统，该混合驱动系统具有带有进气系统的发动机，该进气系统具有用于向内燃机提供空气的进气歧管。真空泵设置为与进气系统连通，用于大致抽空进气歧管，因而相对于大气压力降低进气歧管内的压力。
真空泵可由电动机操纵。混合驱动系统还包括变速器和辅助变速器油泵，辅助变速器油泵用于当内燃机熄火时向变速器提供流体压力。电动机用于大致同时操纵辅助变速器油泵和真空泵。本发明的混合驱动系统还包括与内燃机连通的排气系统。真空泵优选在催化转化器上游排放到排气系统。另外，混合驱动系统还包括蒸发排放物净化碳罐，该净化碳罐通过碳罐净化阀连通进气系统。真空泵可排放到碳罐净化阀。本发明的混合驱动系统还包括设置在进气系统内的碳氢化合物吸收器。真空泵可排放到碳氢化合物吸收器。
本发明的另一个方面提供一种控制混合驱动系统的方法，该混合驱动系统具有变速器、内燃机、用于熄灭内燃机的点火开关、和与内燃机连通的进气系统。混合驱动系统的进气系统包括进气歧管。该方法包括设置具有真空泵的混合驱动系统，该真空泵与进气系统连通。随后判断内燃机是否正在运行和点火开关的状态。此后操纵真空泵，以便当内燃机没有运行且点火开关接通时大致降低进气歧管内的压力。随后，当内燃机起动时，中断所述真空泵的工作。
一种控制混合驱动系统的方法，其中进气系统还包括节气门，该方法还包括当所述真空泵正在工作时，关闭节气门。该方法还包括设置辅助变速器油泵，其用于当内燃机熄火时维持变速器内的流体压力。设置电动机，该电动机用于同时驱动辅助变速器油泵和真空泵。本发明的方法还包括在起动内燃机之前，将进气歧管内的压力降低到大致60KPa或者更低。
提供了控制混合驱动系统的另一个方法，其中混合驱动系统具有变速器、内燃机、用于熄灭内燃机的点火开关、和与内燃机连通的进气系统。混合驱动系统的进气系统包括进气歧管。该方法包括设置具有真空泵的混合驱动系统，该真空泵与进气系统连通。随后判断内燃机是否正在运行和点火开关的状态。当内燃机没有运行且点火开关断开时操纵真空泵，以便大致抽空进气系统的碳氢化合物，从而减少蒸发排放物。
本发明的方法还包括当内燃机重新起动时，或者当真空泵的持续工作时间已经超过预定的标准极限时，中断真空泵的工作。另外，方法包括设置辅助变速器油泵，其用于当内燃机熄火时维持变速器内的流体压力。电动机可同时驱动真空泵和辅助变速器油泵。
结合附图，根据下面对实施本发明的最佳方式的详细说明，本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势将变得显而易见。
图1是阐述本发明各个方面的混合驱动系统的示意图；和 图2以流程图的格式示意性阐述用于控制如图1所述混合驱动系统的进气歧管内压力、根据本发明实施例的方法。
具体实施例方式图1显示混合驱动系统10，其具有发动机12、变速器14、和组合式交流发电机/起动机或电动机/发电机16。发动机12是例如火花点火式发动机的内燃机。发动机12包括气缸套18，气缸套限定若干气缸20，每个气缸用于接收在其中往复运动的活塞(未显示)。
进气系统22用于向气缸20提供或输送空气或空气-燃料混合物。进气系统22包括空气箱24、导管26、节流体28、进气歧管30和燃料喷射系统32。空气箱24包括用于过滤空气中微粒物质的过滤元件25，还包括用于存储随后输送到发动机12且被发动机12燃烧的HC数量的碳氢化合物(hydrocarbon)或者HC吸收器23。导管26连接空气箱12和节流体28。节流体控制允许通到发动机12的空气数量。节气门34设置在节流体28内，构造为从“关闭”位置旋转大约90度到“开启”位置，关闭位置几乎垂直于气流，因而完全阻挡空气流动，开启位置平行于气流，因而允许几乎不受限制的流动。根据加速踏板36的位置机械或者电动控制节气门34的位置。
进气歧管30包括集气部38，集气部具有若干通道部40，通道部用于向对应的气缸20输送来自集气部38的空气。每个通道部40接收燃料喷射器42，燃料喷射器将计量数量的大致雾化的燃料输送到对应的通道部40，从而输送到对应的气缸20。加压燃料源44，例如燃料泵和罐，将向燃料喷射器42提供加压燃料。集气部38通过碳罐净化阀(canister purge valve)48有选择地连通蒸发排放物净化碳罐46(evaporative emission purge canister)。弹簧净化阀48将净化碳罐415内捕集的HC引入集气部38，从而当发动机起动时引入发动机12，且被发动机12燃烧。歧管绝对压力(MAP)传感器50布置在集气部38内，提供读取进气歧管30内的压力值。MAP传感器50还装配热电偶，以便提供进气歧管30内的空气温度的测量。
设置有排气系统52，排气系统具有排气歧管54和催化转化器56。排气歧管54具有若干通道58，该通道用于排放来自气缸20的燃料产物。催化转化器56可以是三元催化器，三元催化器的操作在本技术领域中已经已知，其用于降低排气流中的污染物。
发动机12通过输出轴62、联结器60连接与输出轴平行的电动机/发电机16。联结器60可以是带和带轮系统或者齿轮传动系统。本实施例中的输出轴62是发动机12的曲轴。输出轴62的转速，也就是发动机12的转速，由位置传感器64测量。当电动机/发电机16用作发动机12的起动电机，且电动机/发电机16为发动机12提供动力时，电动机/发电机16从动力源66提取动力。可选择地，联结器60允许电动机/发电机16被发动机12驱动，从而允许电动机/发电机16为动力源66提供动力。
变速器14优选为自动换档动力变速器。变速器14使用若干流体操纵的扭矩传输机构，例如离合器和制动器，以便有选择地接合行星齿轮装置的构件，从而实现传动比互换。电动机68驱动辅助变速器油泵70。变速器14的贮油槽或者储存罐(未显示)通过通道72将流体连通到辅助变速器油泵70。从辅助变速器油泵70流出的加压流体通过通道74返回变速器14，以便维持流体压力，因而在怠速停车状态中扭矩传输机构在变速器14内接合。在怠速停车状态中，当车辆静止且发动机怠速时，发动机12暂时自动熄火。在优选实施例中，电动机68还控制真空泵76。真空泵76用于通过通道78抽空进气歧管30。通过在发动机12熄火时抽空进气歧管30，降低MAP，以便很容易使发动机重新起动。另外，当发动机熄火时可减少蒸发排放物。真空泵76将从进气歧管30抽出的气体通过通道80分配到排气流。优选地，通道80将抽出的气体引入到位于催化转化器56之前的排气流。真空泵76可将从进气歧管30抽出的气体通过通道82分配到碳罐净化阀48。当发动机起动时，净化阀48会允许抽出的气体再次引入进气歧管30，随后抽出的气体从此处引入发动机12。真空泵76可将抽出的气体通过通道84引入配置HC吸收器23的空气箱24。进入抽出气体的HC在HC吸收器系统中被捕集，随后通过进气歧管30再次引入发动机12。
电控单元或ECU 86接收来自各种传感器的输入信号，例如位置传感器64，MAP传感器50，加速踏板位置传感器88，点火开关89，和制动踏板位置传感器90(连接制动踏板91)。另外，电控单元86提供输出信号，以便控制发动机12、变速器14、电动机/发电机16、净化阀48、和电动机68的工作。在电控节流的应用中，电控单元86用于利用来自加速踏板位置传感器88的输入来控制节流体28的节气门34。电控单元86从动力源66获得电功率。电控单元86根据下面将更加完整阐述的本发明的方法控制混合BAS驱动系统10的工作。电控单元86可以是可编程微处理器，其操作在技术领域中已经已知。电控单元86可基于实验结果或者建模结果或者两者的结合编程，以便执行下文详细阐明的功能。以这种方式编程电控单元86对熟悉本领域的技术人员来说是显而易见的。
图2描述控制电动机68的方法92，在优选实施例中，电动机68驱动或者操纵辅助变速器油泵70和真空泵76。参考图1和2才能最好地描述方法92。方法92在步骤94处开始。
在步骤96处，电控单元86判断发动机12的工作状态。电控单元86使用各种输入判断发动机12是否正在运行，例如由位置传感器64测量的发动机速度。如果发动机12正在运行，方法92循环退回到步骤94，直到电控单元86判断发动机已经熄火。在该点处，方法92前进到步骤98。
在步骤98处，电控单元86判断车辆点火开关89的状态。如果车辆点火开关89处于断开状态，则认为操作者已经熄灭发动机12一段延长的时段，方法92前进到步骤100。可选择地，如果车辆点火开关89保持在接通位置，则认为混合驱动系统10正在怠速停车模式下工作，当操作者释放制动踏板91或者踩下加速踏板36时混合驱动系统10将即刻重新起动。在这种情况下，方法92前进到步骤102。
在步骤100处，电控单元86将操纵电动机68，以便驱动辅助变速器油泵70和真空泵76。真空泵用于从进气歧管30提取HC，以便减少蒸发排放物。来自真空泵76的排气通过通道80排放到排气系统52，通过通道84排放到具有HC吸收器23的空气箱24，和/或通过通道82排放到净化阀48。注意到，不要求辅助变速器油泵70在步骤100处工作，但是在优选实施例中，辅助变速器油泵70和真空泵76被同一个电动机68操纵。
在步骤104处，电控单元86比较计时器数值和标准时间值，计时器用于计算真空泵76开始工作后流逝的时间。如果流逝时间大于标准时间值，也就是，计时器已经到期，方法前进到步骤106，在步骤106处中断真空泵76的工作。可选择的，如果流逝时间小于或等于标准时间，则方法92前进到步骤108。
在步骤108处，电控单元86判断发动机12是否重新起动。电控单元86使用各种输入判断发动机12是否重新起动，例如由位置传感器64测量的发动机速度和点火开关位置。如果发动机12没有重新起动，则方法92循环退回到步骤100，如图2所示。可选择的，如果发动机12已经重新起动，则方法92前进到步骤106，因而停止真空泵76的工作。
回到参考步骤102，真空泵76将工作，以便在怠速停车工作状态中降低进气歧管30内的MAP值。该步骤最好通过关闭节气门34来执行，以便将歧管与大气压力隔绝。通过降低进气歧管30内的MAP值，发动机12将需要较小的扭矩来旋转，因而实现需要时有效的重新起动。在优选实施例中，MAP降低到小于60Kpa的数值。方法92接着前进到步骤110。来自真空泵76的排气通过通道80排放到排气系统52，通过通道84排放到具有HC吸收器23的空气箱24，和/或通过通道82排放到碳罐净化阀48。注意到，辅助变速器油泵70应在步骤102处工作，以便维持变速器14内的液压。
在步骤110处，电控单元86判断发动机12是否重新起动。电控单元86使用各种输入判断发动机12是否重新起动，例如由位置传感器64测量的发动机速度。如果电控单元86判断发动机12没有重新起动，则方法92循环回到步骤102，继续真空泵76的工作。如果电控单元判断发动机12已经重新起动，则方法92移动到步骤106，电控单元86停止真空泵76的工作。
尽管详细描述了实施本发明的最佳方式，但是熟悉本发明所涉及领域的人员会意识到在后附权利要求书范围内用于实施本发明的各种替代设计和实施例。
权利要求
1.一种混合驱动系统，包括内燃机；进气系统，其具有进气歧管，所述进气歧管用于向所述内燃机提供空气；和真空泵，其与所述进气系统连通，用于大致抽空所述进气歧管，因而相对于大气压力降低所述进气歧管内的压力。
2.如权利要求1所述的混合驱动系统，其特征在于，所述真空泵由电动机操纵。
3.如权利要求2所述的混合驱动系统，还包括变速器；和辅助变速器油泵，其用于当所述内燃机熄火时向所述变速器提供流体压力。
4.如权利要求3所述的混合驱动系统，其特征在于，所述电动机用于大致同时操纵所述辅助变速器油泵和所述真空泵。
5.如权利要求1所述的混合驱动系统，还包括排气系统，其与所述内燃机连通；和其中所述真空泵排放到所述排气系统。
6.如权利要求5所述的混合驱动系统，其特征在于，所述排气系统具有催化转化器，所述真空泵排放到位于所述催化转化器上游的所述排气系统。
7.如权利要求1所述的混合驱动系统，还包括蒸发排放物净化碳罐，其通过碳罐净化阀与所述进气系统连通；和其中所述真空泵排放到所述碳罐净化阀。
8.如权利要求1所述的混合驱动系统，还包括碳氢化合物吸收器，其设置在所述进气系统中；和其中所述真空泵排放到所述碳氢化合物吸收器。
9.如权利要求1所述的混合驱动系统，其特征在于，所述真空泵用于将所述进气歧管内的压力降低到大致60KPa或者更低。
10.一种控制混合驱动系统的方法，所述混合驱动系统具有变速器、内燃机、用于熄灭内燃机的点火开关、和与内燃机连通的进气系统，所述进气系统包括进气歧管，所述方法包括设置具有真空泵的混合驱动系统，所述真空泵与进气系统连通；判断内燃机是否正在运行；判断点火开关的状态；操纵所述真空泵，以便当内燃机没有运行且点火开关接通时大致降低进气歧管内的压力；和当内燃机起动时中断所述真空泵的工作。
11.如权利要求10所述的控制混合驱动系统的方法，其特征在于，进气系统还包括节气门，所述方法还包括当所述真空泵正在工作时关闭节气门。
12.如权利要求10所述的控制混合驱动系统的方法，还包括设置辅助变速器油泵，其用于当内燃机熄火时维持变速器内的流体压力。
13.如权利要求12所述的控制混合驱动系统的方法，还包括设置电动机，所述电动机用于同时驱动所述辅助变速器油泵和所述真空泵。
14.如权利要求10所述的控制混合驱动系统的方法，还包括在起动内燃机之前，将进气歧管内的压力降低到大致60KPa或者更低。
15.一种控制混合驱动系统的方法，所述混合驱动系统具有变速器、内燃机、用于熄灭内燃机的点火开关、和与内燃机连通的进气系统，所述进气系统包括进气歧管，所述方法包括设置具有真空泵的混合驱动系统，所述真空泵与进气系统连通；判断内燃机是否正在运行；判断点火开关的状态；当内燃机没有运行且点火开关断开时操纵所述真空泵，以便大致抽空进气系统的碳氢化合物，从而减少蒸发排放物。
16.如权利要求15所述的控制混合驱动系统的方法，还包括当内燃机重新起动时，中断所述真空泵的工作。
17.如权利要求15所述的控制混合驱动系统的方法，还包括当所述真空泵的工作时间已经超过预定的标准极限时，中断真空泵的工作。
18.如权利要求15所述的控制混合驱动系统的方法，还包括设置辅助变速器油泵，其用于当内燃机熄火时维持变速器内的流体压力。
19.如权利要求18所述的控制混合驱动系统的方法，还包括设置电动机，所述电动机用于同时驱动所述辅助变速器油泵和所述真空泵。
全文摘要
提供一种用于混合驱动系统的进气歧管压力控制装置，或者真空泵。真空泵用于抽空内燃机的进气歧管，因而将歧管绝对压力或MAP降低到预定水平，从而实现内燃机的快速重新起动。该真空泵还用于抽空进气系统内的碳氢化合物或者HC，以便防止当发动机熄火时进气歧管中出现蒸发排放物。在优选实施例中，真空泵由电动机操纵，电动机同时操纵辅助变速器油泵。另外，本发明提供一种控制混合驱动系统的方法，该方法使歧管压力控制装置能降低进气歧管内的MAP值，以及当发动机熄火时从进气歧管抽出HC的方法。
文档编号B60K6/02GK1971014SQ20061014931
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年11月21日
发明者G·塔迈, W·L·阿德里奇三世, N·S·埃佩利 申请人:通用汽车环球科技运作公司