专利名称：利用低电功率启动发动机的系统和方法
技术领域：
本发明涉及利用低电功率启动发动机的系统和方法。
背景技术：
在机动车辆中，车辆的发动机(例如内燃发动机)通常通过启动机致使发动机开始对自身提供动力，从而旋转。这种启动机通常是电驱动的，并且从布置在车辆上的储能装置提取其自身的动力。在一些车辆应用中，采用了停止启动系统，其中，当不需要车辆推进时，发动机自动地停止或关闭以节约燃料，并且然后当再次需要车辆驱动时，自动地通过启动机重新启动。这种停止启动系统可用在具有单一动力装置的常规车辆中，或者用在包括用于驱动车辆的内燃发动机和电动机/发电机的混合动力应用中。
发明内容
本文公开了一种启动用于车辆推进的发动机的方法。所述方法包括确定希望经由启动机来启动所述发动机，其中，所述启动机由储能装置提供动力。所述方法还包括确定所述储能装置的充电状态。所述方法另外包括如果所述储能装置处于或高于预定充电状态，则命令所述启动机以第一预定速度曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第一预定数量。所述储能装置的充电状态处于或高于预定充电状态意味着所述储能装置能够提供预定水平的电力。此外，所述方法包括如果所述储能装置低于预定充电状态，则命令所述启动机以低于所述第一预定速度的第二预定速度曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第二预定数量。所述储能装置的充电状态低于预定充电状态意味着所述储能装置不能提供预定水平的电力。根据本方法，所述确定和所述命令的动作可各自经由控制器完成，所述控制器与所述启动机和所述储能装置的每一个操作连通。另外，根据本方法，所述燃料供应事件的第二预定数量大于所述燃料供应事件的第一预定数量。另外，本方法可包括确定所述燃料中的乙醇含量。此外，本方法可包括如果所述储能装置处于或高于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第一预定速度曲柄启动所述发动机，而不论所述燃料中的所述乙醇含量处于、高于或低于预定水平。而且，本方法可包括如果所述乙醇含量处于或高于所述预定水平并且所述储能装置低于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第二预定速度曲柄启动所述发动机。所述发动机可包括停止启动能力，并且所述车辆可以是混合动力电动类型，其包括用于车辆推进的电动机/发电机。还公开了一种启动用于车辆推进的发动机的系统。从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述并结合附图，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得明显。本发明还提供了以下方案
1. 一种启动用于车辆推进的发动机的方法，所述方法包括
确定经由关于所述发动机布置的启动机来启动发动机是所希望的，其中，所述启动机由储能装置提供动力；
确定所述储能装置的充电状态；
如果所述储能装置处于或高于预定充电状态，则命令所述启动机以第一预定速度来曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第一预定数量；并且
如果所述储能装置低于预定充电状态，则命令所述启动机以低于所述第一预定速度的第二预定速度来曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第二
预定数量。2.如方案1所述的方法，其特征在于，所述确定和所述命令各自经由控制器完成， 所述控制器与所述启动机和所述储能装置的每一个操作连通。3.如方案1所述的方法，其特征在于，所述燃料供应事件的第二预定数量大于所述燃料供应事件的第一预定数量。4.如方案3所述的方法，其特征在于，进一步包括 确定所述燃料中的乙醇含量；并且
如果所述储能装置处于或高于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第一预定速度来曲柄启动所述发动机，而不论所述燃料中的所述乙醇含量处于、高于或低于预定水平。5.如方案4所述的方法，其特征在于，进一步包括如果所述乙醇含量处于或高于所述预定水平并且所述储能装置低于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第二预定速度来曲柄启动所述发动机。6.如方案1所述的方法，其特征在于，所述发动机包括停止启动能力。7.如方案6所述的方法，其特征在于，所述车辆是混合动力电动类型，其包括用于车辆推进的电动机/发电机。8. 一种启动用于车辆推进的发动机的系统，所述系统包括 启动机，其关于所述发动机布置；
储能装置，其布置成向所述启动机提供动力；
控制器，其与所述启动机和所述储能装置的每一个操作连通并且适于 确定经由所述启动机来启动发动机是所希望的； 确定所述储能装置的充电状态；
如果所述储能装置处于或高于预定充电状态，则命令所述启动机以第一预定速度来曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第一预定数量；并且
如果所述储能装置低于预定充电状态，则命令所述启动机以低于所述第一预定速度的第二预定速度曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第二预
定数量。9.如方案8所述的系统，其特征在于，所述燃料供应事件的第二预定数量大于所述燃料供应事件的第一预定数量。10.如方案9所述的系统，其特征在于，所述控制器另外适于 确定所述燃料中的乙醇含量；并且如果所述储能装置处于或高于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第一预定速度来曲柄启动所述发动机，而不论所述燃料中的所述乙醇含量处于、高于或低于预定水平。11.如方案10所述的系统，其特征在于，所述控制器另外适于如果所述乙醇含量处于或高于所述预定水平并且所述储能装置低于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第二预定速度来曲柄启动所述发动机。12.如方案8所述的系统，其特征在于，所述发动机包括停止启动能力。13.如方案12所述的系统，其特征在于，所述车辆是混合动力电动类型，其包括用于车辆推进的电动机/发电机。
图1是机动车辆动力系的示意图，其包括用于启动发动机的系统；并且
图2是流程图，示出了用于启动发动机的方法，所述发动机被用于车辆的推进。
具体实施例方式参见附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了启动机系统5 (也称为用于启动内燃发动机10的系统)的示例性实施例的示意图。启动机系统5包括发动机 10，发动机10用于车辆的推进。发动机10在分立的燃料供应事件中接收燃料供应，其中， 这种燃料与空气组合成燃料一空气混合物，以便后续经由火花塞(未示出)点燃，由此产生燃烧并生成动力。虽然如图所示启动机系统5用于混合动力电动车辆动力系中，但该系统也可用于具有发动机10的任何车辆动力系中。发动机10包括附接到发动机曲轴(未示出)的飞轮(或柔性板)12，并且从而与发动机相同的速度旋转。飞轮12通常经由诸如螺栓或螺钉(未示出)的紧固件附接到曲轴。 具有特定齿轮齿轮廓和间隔的环齿轮14布置在飞轮12的外周界上。如本领域技术人员所理解的，环齿轮14的外径通常设计成有利于实现发动机10的启动。启动机16关于发动机 10布置成紧邻环齿轮14，以便启动发动机。启动机16可直接安装在发动机上以降低制造公差的影响，如图1所示。启动机16包括电动机18，电动机18用来使小齿轮20旋转。小齿轮20的齿轮齿轮廓和间隔对应于环齿轮14的齿轮齿轮廓和间隔，以便与其精确啮合和接合。启动机16 还包括小齿轮接合螺线管组件22，其包括电动机螺线管M和小齿轮偏置螺线管26。电动机18经由电连接观或经由合适的操纵杆装置(未示出)被电动机螺线管M激活，以便使小齿轮20旋转到预定速度。小齿轮偏置螺线管沈构造成激励操纵杆装置30。当被小齿轮偏置螺线管沈激励时，操纵杆装置30进而使小齿轮20移位以与环齿轮14啮合，以便启动发动机10。储能装置32 (例如电池)布置在车辆中以选择性地接受/存储电荷并且根据需要驱动各种装置，包括启动机16。当被用于其预想用途时，储能装置32可能变得耗尽其电荷， 使得储能装置变得不能提供预定必要水平的电力。关于启动机16，这种预定水平的电力基于发动机10的第一预定曲柄启动速度而建立，在该第一预定曲轴启动速度时，发动机可在特定数量的曲柄旋转期间启动。在发动机10的启动期间，每个发动机曲柄旋转伴随燃料供应事件，其适于向发动机输送适当量的燃料以便实现发动机的点火、燃烧和持续旋转。点火并启动发动机所需的第一预定曲柄启动速度通常在发动机10的测试和校准期间通过经验确定。在储能装置32变得耗尽其电荷的情况中，启动机16可能不能以第一预定曲柄启动速度来曲柄启动该发动机10。在这种情况中，储能装置32的充电状态可能仅足以向启动机16输送充足的电力而以第二预定曲柄启动速度来曲柄启动该发动机10， 第二预定曲柄启动速度低于第一预定曲柄启动速度。当用低于其预定充电状态的储能装置 32来曲柄启动发动机10时，用与充电状态更高时的发动机旋转数量相同的发动机旋转数量可能不足以启动发动机。因此，如果低于预定充电状态的储能装置32来启动发动机10， 则启动机16的速度将被降低到第二预定曲柄启动速度，而同时需要增加燃料供应事件的数量。燃料从燃料储罐34经由燃料泵36被输送到发动机10。燃料泵36可由储能装置 32驱动以按照需要操作发动机10。被用于操作发动机10的燃料的能含量会影响需要在被启动机16曲柄启动的每次发动机旋转期间提供多少该特定燃料。具体地，燃料中的乙醇含量是启动发动机10的重要因素，因为乙醇比汽油每单位体积少含有约34%的能量。因此， 当所使用的燃料包含显著百分比的乙醇时，尤其是在低电功率发动机启动条件期间，每次燃料供应事件的燃料量必须与由启动机16产生的发动机旋转的数量一起增加。系统5可用于具有发动机10的任何车辆中，但是在发动机10具有停止启动特征的车辆中尤其有益。如本领域技术人员已知的，发动机中的停止启动特征是，该发动机能够在不需要发动机动力时关闭，但是在再次需要发动机动力来驱动车辆时还能立即重新启动。如图1所示，系统5还可包括变速器18，其连接到发动机10用于传递发动机动力来驱动所述车辆的车轮(未示出)。变速器38包括适当的齿轮系装置，其未示出但是本领域技术人员将会意识到其存在。电动机一发电机44布置在变速器38中。电动机一发电机44用于与发动机10 —起或者独立于发动机10来推进所述车辆。发动机10能够在电动机一发电机44运转时关闭，使得即使在所述车辆正在移动时也能使用系统5。控制器42关于发动机10和变速器38布置在车辆上，并且构造成控制发动机和变速器的操作，包括在停止启动过程中关闭和重新启动发动机。另外，控制器42与启动机16 和储能装置32的每一个操作连通。控制器42被编程为按照需要基于预定的车辆操作参数激活启动机16以延伸小齿轮20并重新启动发动机10。适当的车辆操作参数可在车辆开发的校准和测试阶段通过经验确定，目的是优化所述车辆的性能、可驾驶性和效率。图2中示出了启动用于车辆推进的发动机10的方法50，并且下面参照图1所示的结构来进行描述。方法50在方框52处开始，确定需要经由启动机16启动发动机10。这种发动机启动可以在所述车辆静止或运动时实现，并且也可应用于普通车辆启动或者停止启动操作期间的发动机重新启动。在方框52之后，方法进行到方框M，其中，该方法包括确定储能装置32的充电状态。如果方框M中所确定的储能装置32的充电状态是处于或高于预定充电状态，并因而能够向启动机16提供预定水平的电力，则方法进行到方框56。在方框56中，该方法包括命令启动机16通过使飞轮12以第一预定速度自旋而自动地曲柄启动发动机10。如上所述，第一预定速度代表在第一预定数量的燃料供应事件期间曲柄启动、点火和启动发动机 10所需的发动机速度。如果方框M中所确定的储能装置32的充电状态是低于预定充电状态，并因而不能够向启动机16提供预定水平的电力，则在方框M之后方法进行到方框58。在方框58中，该方法包括命令启动机16以低于第一预定速度的第二预定速度自动地曲柄启动发动机10。如上所述，第二预定速度代表当储能装置32的充电状态低于预定充电状态时，在第二预定数量的燃料供应事件期间曲柄启动、点火和启动发动机10所可使用的速度。因此，尽管通过以第二预定速度来曲柄启动发动机10的启动机16的耗尽的充电状态，该方法允许发动机启动。该方法将会通常在发动机10点火并启动时终止于方框 60。该方法50可另外包括确定燃料中的乙醇含量并且当储能装置32处于或高于预定充电状态时调节启动机16从而以第一预定发动机速度曲柄启动发动机10。在这种情况中， 启动机16用于以第一预定发动机速度曲柄启动发动机10，无论燃料中的乙醇含量处于、高于或低于预定水平。此外，该方法可然后继续进行，如果乙醇含量处于或高于预定水平并且储能装置32低于预定充电状态，则命令启动机16自动地以第二预定速度曲柄启动发动机 10。燃料中的乙醇的预定(即阈值)含量(在处于或高于该含量时，充分地影响了发动机10的启动和点火的容易性)通常在发动机的测试和校准期间通过经验建立。启动机16 的第二预定速度可伴随燃料供应事件的第二预定数量，其可大于燃料供应事件的第一预定数量，以便有利于发动机10的点火和启动。控制器42可完成所有上述的确定和命令动作， 以便提供发动机10的最有效的启动，不管储能装置32的低电力条件和/或燃料泵36所供应的燃料中的乙醇的高含量。总之，当启动机16以第二预定速度操作时，当储能装置32的充电状态低于预定充电状态时，向发动机10供应燃料以及点火和启动发动机10所需的旋转和燃料供应事件的数量需要增加。另外，在降低启动机速度的同时增加燃料供应事件的数量可能在燃料中的乙醇含量足够高而另外地负面影响发动机10的启动时尤其有利。虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，但本领域技术人员将会意识到所附权利要求范围内的用于实施本发明的各种替代设计和实施例。
权利要求
1.一种启动用于车辆推进的发动机的方法，所述方法包括确定经由关于所述发动机布置的启动机来启动发动机是所希望的，其中，所述启动机由储能装置提供动力；确定所述储能装置的充电状态；如果所述储能装置处于或高于预定充电状态，则命令所述启动机以第一预定速度来曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第一预定数量；并且如果所述储能装置低于预定充电状态，则命令所述启动机以低于所述第一预定速度的第二预定速度来曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第二预定数量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定和所述命令各自经由控制器完成， 所述控制器与所述启动机和所述储能装置的每一个操作连通。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料供应事件的第二预定数量大于所述燃料供应事件的第一预定数量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括 确定所述燃料中的乙醇含量；并且如果所述储能装置处于或高于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第一预定速度来曲柄启动所述发动机，而不论所述燃料中的所述乙醇含量处于、高于或低于预定水平。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括如果所述乙醇含量处于或高于所述预定水平并且所述储能装置低于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第二预定速度来曲柄启动所述发动机。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机包括停止启动能力。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆是混合动力电动类型，其包括用于车辆推进的电动机/发电机。
8.一种启动用于车辆推进的发动机的系统，所述系统包括 启动机，其关于所述发动机布置；储能装置，其布置成向所述启动机提供动力；控制器，其与所述启动机和所述储能装置的每一个操作连通并且适于 确定经由所述启动机来启动发动机是所希望的； 确定所述储能装置的充电状态；如果所述储能装置处于或高于预定充电状态，则命令所述启动机以第一预定速度来曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第一预定数量；并且如果所述储能装置低于预定充电状态，则命令所述启动机以低于所述第一预定速度的第二预定速度曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第二预定数量。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述燃料供应事件的第二预定数量大于所述燃料供应事件的第一预定数量。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制器另外适于 确定所述燃料中的乙醇含量；并且如果所述储能装置处于或高于所述预定充电状态，则命令所述启动机以所述第一预定速度来曲柄启动所述发动机，而不论所述燃料中的所述乙醇含量处于、高于或低于预定水平。
全文摘要
本发明涉及利用低电功率启动发动机的系统和方法。具体地，提供了启动用于车辆推进的发动机的方法和系统。所述方法包括确定希望经由启动机来启动所述发动机，其中，所述启动机由储能装置提供动力。所述方法还包括确定所述储能装置的充电状态。所述方法另外包括如果所述储能装置处于或高于预定充电状态，则命令所述启动机以第一预定速度曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第一预定数量。此外，所述方法包括如果所述储能装置低于预定充电状态，则命令所述启动机以低于所述第一预定速度的第二预定速度曲柄启动所述发动机，并且向所述发动机供应燃料达燃料供应事件的第二预定数量。
文档编号B60W20/00GK102383998SQ20111021322
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者F. 皮奥 F., C. 米勒 J., A. 谢尔温 K., D. 卡尔 M., N. 科特索纳斯 M. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司