在动力总成系统中用于发动机扭矩取消的方法和设备的制作方法
【专利摘要】一种动力总成系统包括经由输入构件可旋转地联接至变速器的内燃发动机。所述变速器具有液压回路，其包括直接机械地联接至输入构件的液压流体泵。一种用于操作动力总成系统的由计算机实施的方法包括：响应于用以执行发动机自动停止操作的命令，确定用以实现所需停止发动机位置的发动机速度斜坡曲线。在所述发动机自动停止操作期间响应于发动机速度斜坡曲线和发动机速度控制液压回路中的液压压力。
【专利说明】在动力总成系统中用于发动机扭矩取消的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本公开涉及包括内燃发动机的动力总成系统，其可执行自动停止和自动起动操 作。
【背景技术】
[0002] 本部分的陈述只是提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。
[0003] 动力总成系统包括变速装置和内燃发动机，其包括这样的构造，其中发动机在正 进行的动力总成操作期间执行自动停止和自动起动操作。这类动力总成系统可以将源自多 个扭矩生成装置例如发动机和非燃烧扭矩机的扭矩通过变速装置传输至可以联接至传动 系的输出构件。这类动力总成系统包括混合动力总成系统和增程型电动交通工具系统。考 虑到燃料经济性、排放、可驾驶性和其它因素，用于操作这类动力总成系统的控制系统响应 于操作者命令的输出扭矩请求操作扭矩生成装置，并启用变速器中的扭矩传递元件来传递 扭矩。非燃烧扭矩机可以包括电机，其作为电动机或发电机操作，用以独立于来自内燃发动 机的扭矩输入生成向变速器输入的扭矩。扭矩机可以将通过交通工具传动系传递的交通工 具动能转换成可存储在电能存储装置中的电能。控制系统监测来自交通工具和操作者的各 种输入，并提供对混合动力总成的操作控制，包括控制变速器操作状态和齿轮换挡，控制扭 矩生成装置，并调节电能存储装置和电机之间的电力交换，以管理变速器的输出，包括扭矩 和旋转速度。
[0004] 在发动机自动停止操作和发动机自动起动操作期间，压缩扭矩脉冲在个体发动机 气缸中生成，并被传输至发动机曲柄轴和变速器输入构件，其可能导致令人不快的振动以 用于动力总成和各个传动系部件的共振频率到达交通工具操作者。压缩扭矩脉冲可干扰发 动机输出扭矩，并且可导致令人不快的物理振动和可听见的噪声。
[0005] 本公开还提供以下技术方案： 1. 一种用于操作动力总成系统的由计算机实施的方法，所述动力总成系统包括经由 输入构件可旋转地联接至变速器的内燃发动机，所述变速器包括液压回路，所述液压回路 包括直接机械地联接至所述输入构件的液压流体泵，所述方法包括： 响应于用以执行发动机自动停止操作的命令： 确定用以实现所需停止发动机位置的发动机速度斜坡曲线；以及 在所述发动机自动停止操作期间响应于所述发动机速度斜坡曲线和发动机速度来控 制所述液压回路中的液压压力。
[0006] 2.如技术方案1所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：控制所 述液压回路中的液压压力，以使所述发动机速度斜坡曲线与所述发动机速度之间在所述发 动机自动停止操作期间的差异最小化。
[0007] 3.如技术方案2所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力进一步包括： 控制所述液压压力以实现所述所需停止发动机位置。
[0008] 4.如技术方案1所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：控制所 述液压回路中的液压压力，以控制所述液压流体泵上的诱发扭矩。
[0009] 5.如技术方案4所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力以控制所述 液压流体泵上的诱发扭矩包括：控制所述液压回路中的液压压力，以在所述输入构件上实 现发动机脉冲扭矩取消。
[0010] 6.如技术方案5所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力以控制所述 液压流体泵上的诱发扭矩来在所述输入构件上实现发动机脉冲扭矩取消包括： 确定发动机脉冲扭矩； 基于所述发动机脉冲扭矩确定用于所述液压流体泵的扭矩命令； 确定用于所述液压流体泵的扭矩极限；以及 响应于受到用于所述液压流体泵的扭矩极限的用于所述液压流体泵的扭矩命令，生成 调节器控制信号，来控制所述液压回路的液压压力调节器，以控制所述液压回路中的液压 压力的大小。
[0011] 7.如技术方案6所述的方法，其中，确定用于所述液压流体泵的扭矩极限包括： 基于发动机速度、变速器流体温度和液压压力，来确定所述扭矩极限。
[0012] 8.如技术方案6所述的方法，其中，确定发动机脉冲扭矩包括： 确定相对于发动机位置的个体气缸压力和总起动扭矩；以及 基于相对于发动机位置的个体气缸压力和总起动扭矩，确定所述发动机脉冲扭矩。
[0013] 9.如技术方案1所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：生成 调节器控制信号，来控制所述液压回路的液压压力调节器，以控制所述液压回路中的液压 压力的大小。
[0014] 10.如技术方案9所述的方法，其中，所述调节器控制信号包括生成脉冲宽度调 制控制信号。
[0015] 11.用于在动力总成系统中执行发动机自动停止操作的由计算机实施的方法，所 述动力总成系统包括经由输入构件可旋转地联接至变速器的内燃发动机，所述方法包括： 确定用以实现所需停止发动机位置的发动机速度斜坡曲线；以及 响应于所述发动机速度斜坡曲线和发动机速度，控制所述变速器的液压回路中的液压 压力。
[0016] 12.如技术方案11所述的方法，其中，控制液压回路中的液压压力包括：控制所 述液压回路中的液压压力，以使所述发动机速度斜坡曲线与监测到的发动机速度之间在所 述发动机自动停止操作期间的差异最小化。
[0017] 13.如技术方案12所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力进一步包 括：控制所述液压压力以实现所述所需停止发动机位置。
[0018] 14.如技术方案11所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：控 制所述液压回路中的液压压力，以控制直接机械地联接至所述输入构件的液压流体泵上的 诱发扭矩。
[0019] 15.如技术方案14所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力以控制所 述液压流体泵上的诱发扭矩包括：控制所述液压回路中的液压压力，以在所述输入构件上 实现发动机脉冲扭矩取消。
[0020] 16.如技术方案15所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力以控制所 述液压流体泵上的诱发扭矩包括： 确定发动机脉冲扭矩； 基于所述发动机脉冲扭矩确定用于所述液压流体泵的扭矩命令； 确定用于所述液压流体泵的扭矩极限；以及 响应于受到用于所述液压流体泵的扭矩极限的用于所述液压流体泵的扭矩命令，生成 调节器控制信号，来控制所述液压回路的液压压力调节器，以控制所述液压回路中的液压 压力的大小。
[0021] 17.如技术方案16所述的方法，其中，确定用于所述液压流体泵的扭矩极限包括： 基于发动机速度、变速器流体温度和液压压力，来确定所述扭矩极限。
[0022] 18.如技术方案16所述的方法，其中，确定发动机脉冲扭矩包括： 确定相对于发动机位置的个体气缸压力和总起动扭矩；以及 基于相对于发动机位置的个体气缸压力和总起动扭矩，确定所述发动机脉冲扭矩。
[0023] 19.如技术方案11所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：生成 调节器控制信号，来控制所述液压回路的液压压力调节器，以控制所述液压回路中的液压 压力的大小。
[0024] 20.如技术方案19所述的方法，其中，所述调节器控制信号包括脉冲宽度调制控 制信号。
【发明内容】
[0025] -种动力总成系统包括经由输入构件可旋转地联接至变速器的内燃发动机。所述 变速器具有液压回路，其包括直接机械地联接至输入构件的液压流体泵。一种用于操作动 力总成系统的由计算机实施的方法包括：响应于用以执行发动机自动停止操作的命令，确 定用以实现所需停止发动机位置的发动机速度斜坡曲线。在所述发动机自动停止操作期间 响应于发动机速度斜坡曲线和发动机速度控制液压回路中的液压压力。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 现在将参考附图通过示例方式来描述一个或多个实施例，附图中： 图1示出了依据本公开的一种包括动力总成系统的交通工具，所述动力总成系统包括 内燃发动机，所述内燃发动机机械地联接至变速器，并且由控制系统控制； 图2示出了依据本公开的扭矩取消方案，其被执行用以在发动机自动停止操作的执行 期间控制内燃发动机的操作； 图3-1和3-2示出了依据本公开的用于在发动机自动停止操作期间确定发动机脉冲扭 矩取消命令的过程； 图4示出了依据本公开的液压压力调节器控制例程，其被执行用以响应于预测发动机 脉冲扭矩确定调节器控制信号，来控制液压流体泵上的扭转载荷，以在发动机自动停止操 作期间实现发动机脉冲扭矩取消；并且 图5示出了依据本公开的一示例性动力总成系统的操作，其执行扭矩取消方案，来控 制变速器系统中的液压压力，以控制液压泵上的扭矩。
【具体实施方式】
[0027] 现在参考附图，其中图示只是为了示出某些示例性实施例的目的而不是为了限制 它们的目的，图1示意性地示出了交通工具1〇〇,其包括联接至传动系60并由控制系统10 控制的不例性动力总成系统20。
[0028] 动力总成系统20包括内燃发动机40、变速器50和电动扭矩机35。内燃发动机40 包括曲柄轴36,其经由输入构件42机械地可旋转地联接至变速器50,并且经由带轮机构38 机械地可旋转地联接至扭矩机35。液压流体泵45经由直接机械连结件直接机械地联接至 输入构件42,所述直接机械连结件在一个实施例中是正位移齿轮传动机构。直接机械连结 件43使液压流体泵45的推进器与输入构件42的旋转协同地旋转，且液压流体泵45的旋 转速度直接正比于输入构件42的旋转速度。液压流体泵45的扭转载荷取决于液压流体泵 45的构造以及流体地联接于此的液压回路47的流体压力需求。液压流体泵45流体地联接 至可控液压回路47,以控制加压液压流体向变速器50的元件的流动，以激活所选离合器元 件并减活其它所选离合器元件，以在多个变速器操作模式之一中实现变速器操作。可控液 压回路47优选包括多个流体控制阀、电子机械螺线管和可控液压压力调节器49,其被构造 成响应于调节器控制信号48控制液压回路47中的液压压力的大小。在一个实施例中，调 节器控制信号48可为脉冲宽度调制（PWM)控制信号，其实现液压回路47中的优选液压压 力。在一个实施例中，调节器控制信号48响应于发动机旋转速度，以实现优选液压压力。
[0029] 电动扭矩机35和内燃发动机40是扭矩生成装置。在一个实施例中，电动扭矩机 35包括输出构件，其经由带轮机构38机械地可旋转地联接至发动机40的曲柄轴36,所述 带轮机构38在其间提供机械动力路径。带轮机构38被构造成在发动机40与扭矩机35之 间实现扭矩传递，包括将来自扭矩机35的扭矩传递至发动机40来用于发动机自动起动和 自动停止操作、牵引扭矩辅助、再生地制动交通工具、以及将来自发动机40的扭矩传递至 扭矩机35来用于高电压充电。在一个实施例中，带轮机构38包括蜿蜒状传动带，其设置在 附接至发动机40的曲柄轴36的带轮与附接至与扭矩机35的转子联接的旋转轴的另一带 轮之间，被称为带式交流发电机起动器（BAS)系统。带轮机构38被构造有公知的带轮比值 K，其限定出发动机40的旋转与扭矩机35的旋转之间的比值。替代地，带轮机构38可以包 括正位移齿轮传动机构。发动机40可以在一个实施例中包括低电压电磁致动电起动器39， 用于响应于钥匙-曲柄事件而起动。也可以不受限制地采用其它构造的电动扭矩机35、内 燃发动机40和变速器50。
[0030] 发动机40优选是多气缸内燃发动机，其通过四冲程循环热力学燃烧过程将燃料 转换为机械扭矩，所述燃烧过程在720°的发动机旋转即两个完整发动机回转内优选包括 进气、压缩、燃烧和排气循环的重复执行。发动机40配备有多个致动器和传感装置，用于监 测操作并输送燃料，以形成燃烧充量，来产生响应于操作者扭矩请求的扭矩。传感装置包括 用于监测发动机曲柄角度的曲柄轴位置传感器41，其可被采用来监测发动机位置。曲柄轴 位置传感器41可为任何适当的旋转位置传感系统。在一个实施例中，曲柄轴位置传感器41 包括安装在曲柄轴36上的58X轮，其由边缘传感装置监测，比如为但不受限于磁阻（MR)传 感器、霍耳效应传感器或其它传感装置。曲柄轴位置传感器41优选经由配线线束直接信号 地连接至控制模块12和逆变器控制器11。传感装置还优选包括用于监测凸轮轴角度的凸 轮轴位置传感器，其可被采用来确定就处于0°?720°之间的发动机曲柄角度而言的发动 机位置，以便识别进气、压缩、燃烧和排气循环之一。发动机40被构造成在动力总成系统10 的正进行的操作期间执行自动起动和自动停止控制方案和燃料切断（FCO)控制方案。发动 机40在它不旋转时被认为处于OFF状态。发动机40在它旋转时被认为处于ON状态，包括 一个或多个FCO状态，其中发动机在回转但不被供给燃料。
[0031] 扭矩机35优选为高电压多相电动机/发电机，其被构造成将存储的电能转换成机 械动力，以及将机械动力转换成电能，其可以被存储在高电压电池25中。扭矩机35包括转 子和定子以及伴随的位置传感器37,其在一个实施例中为可变磁阻解算器。解算器37经 由线束33直接信号地连接至逆变器控制器11，并且被采用来监测扭矩机35的转子的旋转 位置。扭矩机35的转子的旋转位置被逆变器控制器11用来控制逆变器模块32的操作，所 述逆变器模块32控制扭矩机35。逆变器控制器11优选与逆变器模块32共同定位（如所 示），或者替代地，可以远程地位于例如控制模块12内。
[0032] 高电压电池25经由高电压DC总线29电连接至逆变器模块32,以响应于起源于控 制系统10中的控制信号向扭矩机35传递高电压DC电力。逆变器模块32经由多相电动机 控制电力总线31电连接至扭矩机35。逆变器模块32被构造有适当的控制电路，其包括成 对的功率晶体管，例如IGBT，用于将高电压DC电力变换成高电压AC电力以及将高电压AC 电力变换成高电压DC电力。逆变器模块32优选采用脉冲宽度调制（PWM)控制，来将起源 于高电压电池25中的所存储的DC电力转换成AC电力，以驱动扭矩机35来生成扭矩。类 似地，逆变器模块32将被传递至扭矩机35的机械动力转换成DC电力，来生成电能，其可存 储在高电压电池25中，包括作为再生控制策略的一部分。逆变器模块32被构造成接收电 动机控制命令，并控制逆变器状态，来提供电动机驱动和再生功能。在一个实施例中，DC/DC 电力转换器34电连接至低电压总线28和低电压电池27,并且电连接至高电压总线29。这 种电力连接是公知的，从而不做详细描述。低电压电池27电连接至辅助动力系统26,以向 交通工具上的低电压系统提供低电压电力，所述低电压系统包括例如电动窗、HVAC风扇、座 椅、和低电压电磁致动电起动器39。
[0033] 变速器50优选采用一个或多个差动齿轮组和被液压地激活的离合器，以在发动 机40与输出构件62之间的一系列速度比之内在多个可选择操作模式之一中实现扭矩传 递。变速器50包括任何适当的构造，并且可为自动变速器，其被构造成在多个可选择固定 齿轮操作模式之间自动地切换，从而以在操作者扭矩请求与发动机操作点之间实现优选匹 配的齿轮比进行操作。变速器50使用可控液压回路47得到控制，所述可控液压回路47直 接地或经由通信总线18信号地连接至控制模块12。变速器50自动地执行挂高档，以换档 至具有较低数值倍增系数（齿轮比）的操作模式，并执行挂低档，以换档至具有较高数值倍 增系数的操作模式。变速器挂高档要求降低发动机速度，以使发动机速度匹配于变速器输 出速度乘以这样的齿轮比，其处于与目标操作模式相关联的齿轮比。变速器挂低档要求增 加发动机速度，以使发动机速度匹配于变速器输出速度乘以这样的齿轮比，其处于与目标 操作模式相关联的齿轮比。
[0034] 在一个实施例中，传动系60可以包括差动齿轮装置65,其机械地联接至轮轴64或 半轴，其机械地联接至轮66。传动系60在变速器50与路面之间传递牵引动力。
[0035] 控制系统10包括控制模块12,其信号地连接至操作者界面14。控制模块12可为： 整体式控制模块，其居中地定位以提供动力总成系统20的个体元件的操作控制；或多个离 散的控制模块，其与动力总成系统20的个体元件共同定位，以实现其操作控制；或控制模 块的一些其它适当的组合。控制系统10还可以包括控制模块的分级控制。控制模块12优 选直接地或经由通信总线18信号地且操作地连接至动力总成系统20的个体元件。控制 模块12信号地连接至高电压电池25、逆变器模块32、扭矩机35、发动机40和变速器50中 的每个的传感装置，以监测操作并确定其参数状态。交通工具100的操作者界面14包括多 个人/机界面装置，通过其，交通工具操作者命令交通工具100的操作，包括例如用以允许 操作者转动曲柄并起动发动机40的点火开关、加速器踏板、制动踏板、变速器范围选择器 (PRNDL)和方向盘。
[0036] 动力总成系统20包括通信方案，其包括通信总线18,用以在控制系统10与动力总 成系统20的元件之间以传感器信号和致动器命令信号的形式实现通信。应该理解的是：通 信方案使用一个或多个通信系统和装置来实现去往和来自控制系统10的信息传递，所述 一个或多个通信系统和装置包括例如通信总线18、直接连接、局部区域网络总线、串行外围 接口总线、和无线通信。
[0037] 控制模块、模块、控制装置、控制器、控制单元、处理器和类似术语意指以下中的任 一个或者一个或多个的各种组合：专用集成电路（ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件 或固件程序或例程的中央处理器（优选为微处理器）和相关联的内存和存储器（只读、可 编程只读、随机存取、硬盘驱动器等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号 调节和缓冲电路、以及用以提供所描述功能的其它部件。软件、固件、程序、指令、例程、代 码、算法和类似术语意指包括校准和查询表的任何指令组。控制模块具有被执行用以提供 所需功能的一组控制例程。例程比如通过中央处理器被执行，并且是可操作的，用以监测来 自传感装置和其它网络控制模块的输入，并执行控制和诊断例程，用以控制致动器的操作。 可以以一定间隔来执行例程，例如在正进行的发动机和交通工具操作期间每3. 125、6. 25、 12. 5、25和100毫秒。替代地，可以响应于事件的发生来执行例程。
[0038] 图2是流程图，示出了在发动机自动停止操作的执行期间用于控制图1的动力总 成系统20的操作的扭矩取消方案200。扭矩取消方案200可在动力总成系统中执行，所述 动力总成系统包括内燃发动机，其经由输入构件可旋转地联接至变速器，其中所述变速器 包括液压回路，所述液压回路包括直接机械地联接至输入构件的液压流体泵。操作包括确 定发动机速度斜坡曲线（ramping profile),其响应于用以执行发动机自动停止操作的命 令，以在动力总成系统的正进行操作期间实现发动机OFF状态。液压回路中的液压压力可 响应于发动机速度斜坡曲线和所监测的发动机速度受到控制。扭矩取消方案200包括取消 发动机压力脉冲，其关联于回转未点燃的发动机以及在优选或所选发动机位置实现驻停发 动机。优选以发动机曲柄角度来描述发动机位置。表1被提供为图2的关键，其中数字标 记的框和对应的功能按如下方式给出。
[0039] 表 1
【权利要求】
1. 一种用于操作动力总成系统的由计算机实施的方法，所述动力总成系统包括经由 输入构件可旋转地联接至变速器的内燃发动机，所述变速器包括液压回路，所述液压回路 包括直接机械地联接至所述输入构件的液压流体泵，所述方法包括： 响应于用以执行发动机自动停止操作的命令： 确定用以实现所需停止发动机位置的发动机速度斜坡曲线；以及 在所述发动机自动停止操作期间响应于所述发动机速度斜坡曲线和发动机速度来控 制所述液压回路中的液压压力。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：控制所述 液压回路中的液压压力，以使所述发动机速度斜坡曲线与所述发动机速度之间在所述发动 机自动停止操作期间的差异最小化。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力进一步包括：控 制所述液压压力以实现所述所需停止发动机位置。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：控制所述 液压回路中的液压压力，以控制所述液压流体泵上的诱发扭矩。
5. 如权利要求4所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力以控制所述液压 流体泵上的诱发扭矩包括：控制所述液压回路中的液压压力，以在所述输入构件上实现发 动机脉冲扭矩取消。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力以控制所述液压 流体泵上的诱发扭矩来在所述输入构件上实现发动机脉冲扭矩取消包括： 确定发动机脉冲扭矩； 基于所述发动机脉冲扭矩确定用于所述液压流体泵的扭矩命令； 确定用于所述液压流体泵的扭矩极限；以及 响应于受到用于所述液压流体泵的扭矩极限的用于所述液压流体泵的扭矩命令，生成 调节器控制信号，来控制所述液压回路的液压压力调节器，以控制所述液压回路中的液压 压力的大小。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，确定用于所述液压流体泵的扭矩极限包括：基于 发动机速度、变速器流体温度和液压压力，来确定所述扭矩极限。
8. 如权利要求6所述的方法，其中，确定发动机脉冲扭矩包括： 确定相对于发动机位置的个体气缸压力和总起动扭矩；以及 基于相对于发动机位置的个体气缸压力和总起动扭矩，确定所述发动机脉冲扭矩。
9. 如权利要求1所述的方法，其中，控制所述液压回路中的液压压力包括：生成调节 器控制信号，来控制所述液压回路的液压压力调节器，以控制所述液压回路中的液压压力 的大小。
10. 用于在动力总成系统中执行发动机自动停止操作的由计算机实施的方法，所述动 力总成系统包括经由输入构件可旋转地联接至变速器的内燃发动机，所述方法包括： 确定用以实现所需停止发动机位置的发动机速度斜坡曲线；以及 响应于所述发动机速度斜坡曲线和发动机速度，控制所述变速器的液压回路中的液压 压力。
【文档编号】B60W10/10GK104417530SQ201410416410
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】B.L.斯波恩, M.W.罗布林 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司