用于起动发动机的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本说明书涉及用于发动机重起动期间的改善的发动机转速控制的系统和方法。在混合动力电动车辆中，该发动机可以被选择性地连接至电动机和变速器。
【背景技术】
[0002]混合动力电动车辆(HEV)利用内燃发动机与电动马达的组合来提供推进车辆所需要的动力。相对于只有内燃发动机的车辆，这种布置提供改善的燃料经济性，这部分归因于发动机在发动机无效运行或以其他方式不需要来推进车辆的时间期间被关闭。在这些情况期间，车辆被从发动机模式转变到电动模式，在电动模式中电动马达被用于提供推进车辆所需的所有动力。当驾驶员需求功率增加使得电动马达不能再提供满足该需求的足够动力时，或者如果电池电荷状态(S0C)下降到低于某一水平时，发动机被重起动。然后车辆推进从电动模式转变为发动机模式。
[0003]Tulpule等人在US 20140088805中公开了一种实现HEV动力传动系系统内的平稳的发动机重起动的方法。其中，分离式离合器被设置在发动机和马达之间，其可操作以便将发动机从马达断开。在发动机重起动期间，分离式离合器被脱离，以使发动机能够被供应燃料以获得与马达转速匹配的转速。然后，当发动机转速匹配马达转速时，分离式离合器被接合，以将发动机和马达连接至驱动轴来满足驾驶者扭矩需求。在由Sah等在US 20120323418中公开的另一示例中，当即将接合的离合器(oncoming clutch)被激活(activated)或即将脱离的离合器(outgoing clutch)被停用(deactivated)时，发动机转速和变速器输入速度被同步。
[0004]然而，发明人已经认识到这种方法存在的潜在问题。如果在发动机起动期间驾驶员需要扭矩，那么很难提供足够的扭矩(例如，来自马达)来满足驾驶员需求以及起动发动机。如果马达扭矩被用来满足驾驶员需求，那么发动机起动会被延迟，从而降低发动机加速。当车辆驾驶员用力踩加速器踏板以从静止状态发动车辆时，发动机的性能可能会特别迟钝。如果马达扭矩被用来起动发动机，那么驾驶员需求可能不会被及时满足，从而降低操作者的驾驶体验。另外，由于由操作者扭矩需求的变化造成的马达转速的连续改变，发动机控制器可能难以预测关闭分离式离合器和实现从电动模式转变到混合模式的目标同步马达转速。
【发明内容】
[0005]发明者已经认识到这些问题并且开发出一种用于混合动力车辆的方法和改善的发动机重起动的方法。在一个不例中，一种传动系方法包括:关闭传动系分离式离合器，以起动发动机；以及在第一燃烧事件之后，响应于加速器踏板位置和马达转速中的每个调整发动机扭矩。以此方式，可以在发动机起转期间基于加速器踏板位置来控制发动机转速，以加快发动机重起动，并且能够较早地转换到使用发动机扭矩的车辆推进。
[0006]作为示例，当车辆经由来自电动马达的马达扭矩推进时，可以接收发动机重起动请求。发动机重起动可以响应于车辆操作者的用力踩加速器踏板来请求。因此，发动机可以进入发动机重起动操作的第一阶段，在该第一阶段中发动机经由电动马达且未被供应燃料地来起动转动，其中耦接在发动机和马达之间的分离式离合器至少部分打开。分离式离合器的扭矩容量在第一阶段可以被调整，从而提供足够的扭矩来克服发动机的压缩制动扭矩并起动转动发动机。马达扭矩在起动转动期间可以被瞬时提升，从而提供足够的扭矩用于发动机起动转动和同时进行的车辆推进。在起动转动之后，发动机可以进入重起动操作的第二阶段，在该阶段中发动机燃料供应和汽缸燃烧被恢复，并且发动机转速基于马达转速和加速器踏板位置被控制，以在给定工况下提供最大的可能扭矩。在此，发动机转速被控制到目标同步转速，该目标同步转速对应于当前马达转速或断开分离式离合器时的预测马达转速。另外，发动机转速进一步基于加速器踏板位置(或驾驶员扭矩需求)来控制，从而在给定发动机转速下提供最大发动机扭矩，以尽可能快地将发动机加速到目标同步转速，并且同时准备用于在发动机连接到传动系之后传送扭矩的发动机空气路径。当分离式离合器被保持部分断开时，使用对发动机燃料供应、点火正时和节气门位置的调整来控制发动机转速。当发动机转速接近马达转速时(同时仍然低于马达转速)，发动机进入重起动操作的第三阶段，在该阶段中分离式离合器被逐步地结合。其中，发动机扭矩被降低到低于分离式离合器容量，以便发动机能够在不超过目标转速的情况下继续加速到目标转速。当发动机转速匹配同步转速时，分离式离合器可以被关闭，并且车辆可以被转换到只使用发动机扭矩来推进。
[0007]以此方式，在混合动力电动车辆内的发动机重起动(例如，当操作者正在踩加速器踏板时执行的那些发动机重起动)的质量可以被改善。通过在发动机重起动的起转阶段期间至少基于加速器踏板位置来控制发动机转速，发动机转速可以被更快地提升到目标同步转速，同时可以更好地准备发动机的空气路径以便于在分离式离合器接合之后的提高的发动机扭矩传送。通过在分离式离合器接合之前和接合期间瞬时降低即时发动机扭矩，NVH问题和与目标同步转速的超出(overshooting)(或不足(undershooting))有关的传动系扭矩干扰可以被降低。总之，更快的发动机重起动和到使用发动机扭矩的车辆推进的转换被实现，允许加快的发动机加速和车辆发动。
[0008]在另一示例中，一种用于混合动力车辆的方法包括:在发动机重起动期间，使用马达扭矩起动转动发动机，其中连接在发动机和马达之间的分离式离合器至少部分打开；以及当发动机转速朝向目标同步马达转速升高时，调整分离式离合器的离合器容量；和基于加速器踏板位置和马达转速中的每一个来调整发动机扭矩。
[0009]在另一示例中，使用马达扭矩起动转动发动机包括基于加速器踏板位置和发动机转速来增加马达扭矩，以未供应燃料地将发动机起动转动到第一转速，然后供应燃料地将发动机起动转动到目标同步马达转速。
[0010]在另一示例中，该方法进一步包括当发动机转速匹配目标同步马达转速时，完全关闭分离式离合器，以及随后使用发动机扭矩和马达扭矩的组合来推进车辆。
[0011 ] 在另一示例中，调整分离式离合器的离合器容量包括，在第一阶段期间，在发动机转速被提升到第一转速时，增加分离式离合器的离合器容量，以经由马达扭矩未供应燃料地起动转动发动机；在第一阶段之后的第二阶段期间，在将发动机转速从第一转速提升到目标同步转速的阈值之内时，基于相对于马达转速的发动机转速降低分离式离合器的离合器容量；以及在第二阶段之后的第三阶段期间，在发动机转速位于目标同步马达转速的阈值之内以后，增加分离式离合器的离合器容量，以完全关闭分离式离合器。
[0012]在另一示例中，基于加速器踏板位置和马达转速中的每个来调整发动机扭矩包括，在第二阶段期间，基于加速器踏板位置将基础发动机扭矩增加到超过扭矩需求，以及基于相对于马达转速的发动机转速，进一步增加瞬时发动机扭矩；以及在第三阶段期间，基于加速器踏板位置和电池充电扭矩降低基础发动机扭矩以满足扭矩需求，同时基于分离式离合器容量进一步降低瞬时发动机扭矩。
[0013]在另一示例中，增加基础扭矩包括增大节气门开口同时增加火花延迟，并且其中降低基础扭矩包括减小节气门开口。
[0014]在另一示例中，提供一种混合动力车辆系统。混合动力车辆系统包括:发动机；电动马达；在传动系中连接在发动机和马达之间的分离式离合器；用于接收驾驶员扭矩需求的加速器踏板；连接至马达下游的传动系的车轮；和具有配置在非暂时性存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于:响应于踩加速器踏板，增加马达扭矩以满足驾驶员扭矩需求，并未供应燃料地将发动机起动转动到第一转速，其中分离式离合器部分接合；在发动机转速处于第一转速之后，对发动机供应燃料同时降低离合器容量，并且将发动机扭矩增加到超过驾驶员扭矩需求并且将发动机转速提升到目标同步马达转速的阈值之内；以及当发动机转速在目标同步马达转速的阈值之内时，将发动机扭矩降低到低于分离式离合器容量。
[0015]在另一示例中，控制器包括进一步的指令，用于:在发动机转速匹配目标同步马达转速之后，完全接合分离式离合器，并且增加发动机扭矩，以满足驾驶员扭矩需求和电池充电扭矩。
[0016]在另一示例中，响应于在发动机转速处于第一转速之后驾驶员扭矩需求的增加，控制器被配置为进一步增加发动机扭矩，同时降低离合器容量。
[0017]在另一示例中，控制器包括进一步的指令，用于:在完全接合分离式离合器之后，使用发动机扭矩和马达扭矩的组合来推进车辆。
[0018]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0019]通过单独或参考附图阅读在本文中被称为【具体实施方式】的实施例的示例，将会更充分地理解本文中所描述的优势，其中:
[0020]图1是发动机的示意图；
[0021]图2示出用于混合动力电动车辆的示例传动系配置；
[0022]图3示出用于在踩加速器踏板期间重起动混合动力电动车辆的发动机的示例方法;
[0023]图4示出根据本公开的示例发动机重起动顺序。
【具体实施方式】
[0024]提供用于实现混合动力电动车辆诸如图1-图2的车辆系统内的平稳的发动机重起动的方法和系统。在发动机重起动操作响应于用力踩加速器踏板而发生的情况期间或在用力踩加速器踏板期间，发动机转速可以基于加速器踏板位置在起转时被控制。车辆控制器可以被配置为执行控制程序，例如图3的示例程序，以使用马达扭矩起动转动发动机，同时调整连接在发动机和马达之间的分离式离合器的扭矩容量。在恢复发动机的燃料供应之后，车辆控制器可以控制发动机转速分布(profile)，从而通过基于加速器踏板位置的分布将发动机转速提升到目标同步转速。发动机转速可以经由调整发动机参数诸如节气门角度、火花正时来控制，以便在分离式离合器接合之后可以获得高的发动机扭矩传送。示例发动机重起动顺序在图4中被示出。以此方法，获得平稳的发动机重起动。
[0025]参考图1，包括多个汽缸(其中一个汽缸在图1中被示出)的内燃发动机10由电子发动机控制12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36被定位在汽缸壁32内并且被连接到曲