启动混合动力车辆的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及启动混合动力车辆的发动机的方法和系统。该方法可以具体用于包括 传动系集成起动器/发电机的混合动力车辆。
【背景技术】
[0002] 混合动力车辆可以被要求满足关于碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的排放法 规。一种满足排放法规的方法是将三元催化剂耦接至混合动力车辆的发动机，使得发动机 排放物被氧化并还原为更期望的气体。然而，即使使用三元催化剂，混合动力车辆也可能 无法满足排放法规，因为三元催化剂必须在发动机排气可以被处理之前达到起燃温度（例 如，催化剂效率达到阈值效率的温度）。一种缩短催化剂达到起燃温度的时间量的方法是使 发动机火花正时延迟远离最佳扭矩的最小点火提前角（MBT)。通过延迟火花正时，排气可以 将额外的热转移至发动机的排气系统及其部件。然而，延迟发动机火花正时可能不足以足 够快地将催化剂加热至起燃温度以满足排放法规。因此，希望提供一种更快地到达催化剂 起燃温度的方法。
【发明内容】
[0003] 发明人在此已经认识到上述缺点，并且已经开发了一种方法，其包含：响应于催化 剂温度小于阈值而使发动机以基本上恒定的空气质量和火花正时运转；当使所述发动机以 所述基本上恒定的空气质量运转时，随着发动机转速改变而改变发动机扭矩；以及当使所 述发动机以所述基本上恒定的空气质量运转时，经由发动机扭矩和马达扭矩提供驾驶员要 求扭矩。
[0004] 通过使发动机以流过发动机的基本上恒定的空气质量、基本上恒定的火花延迟运 转并随着发动机转速改变而改变发动机扭矩，提供快速地加热催化剂同时产生期望的驾驶 员要求扭矩的技术效果是可能的。具体地，发动机空气质量可以被选择为，从发动机向催化 剂提供期望的热能率（rateofthermalenergy)，使得即使在存在变化的车辆速度和驾驶 员要求扭矩的情况下催化剂也在期望的时间内起燃。被耦接至发动机的马达可以增大或降 低发动机扭矩，以当发动机转速在车辆加速或减速期间改变时，在液力变矩器叶轮处提供 驾驶员要求扭矩。以此方式，即使当发动机转速改变时通过发动机的空气流量也可以被保 持基本上恒定，使得当车辆加速或减速时催化剂以可重复的方式起燃。
[0005] 本发明可以提供若干优势。具体地，该方法可以改善车辆排放。另外，该方法可以 改善发动机启动期间的驾驶性能。此外，当发动机排放部件被加热至运转温度时，该方法可 以允许更准确的空燃比控制。
[0006] 当单独参照以下【具体实施方式】或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上 述优点和其他优点以及特征将是明显的。
[0007] 应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实 施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保 护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，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】
[0008] 当单独或参照附图，通过阅读实施例的示例（本文称为【具体实施方式】），将会更充 分地理解本文中所描述的优点，其中：
[0009] 图1是发动机的示意图；
[0010] 图2示出了示例车辆传动系构造；
[0011] 图3示出了示例混合动力车辆运转序列；以及
[0012] 图4示出了用于使混合动力车辆传动系运转的示例方法。
【具体实施方式】
[0013] 本发明涉及在发动机启动之后改善混合动力车辆排放。混合动力车辆可以包括如 图1所示的发动机。另外，发动机可以被包括在如图2所示的混合动力车辆的传动系中。可 以通过使发动机和传动系集成起动器/发电机（DISG)以图3的序列运转、经由加热催化剂 来减少发动机排放。在图1和图2的系统中的发动机和DISG可以根据图4的方法被运转 以提供在图3中示出的运转序列。
[0014] 参照图1，内燃发动机10包含多个汽缸，在图1中示出其中的一个汽缸，该内燃发 动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32,活塞36被 设置在汽缸壁32中并被连接至曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被耦接至曲轴40。启动器 96 (例如，低压（在小于30伏的情况下运转）电机）包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿 轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。启动器96可以被直接安装在发 动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，启动器96可以经由带或链向曲轴40选择性 地供应扭矩。在一个示例中，当不与发动机曲轴接合时，启动器96处于基本状态。燃烧室 30被示为经由各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气 门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53运转。进气凸轮51的位置可以由进气凸 轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
[0015] 燃料喷射器66被不为被设置为将燃料直接喷射到汽缸30内，本领域技术人员称 之为直接喷射。可替代地，燃料可以被喷射至进气道，本领域技术人员称之为进气道喷射。 燃料喷射器66以与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料通过包括燃料 箱、燃料栗和燃料轨道（未示出）的燃料系统（未示出）递送至燃料喷射器66。
[0016] 此外，进气歧管44被显示为与涡轮增压器压缩机162连通。轴161将涡轮增压器 涡轮164机械地耦接至涡轮增压器压缩机162。可选的电子节气门62调整节流板64的位 置，以控制从进气装置42到压缩机162和进气歧管44的空气流量。在一个示例中，高压、 双级燃料系统可以用于产生更高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以 被设置在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。
[0017] 响应于控制器12,无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火 花。通用排气氧（UEG0)传感器126被显示为耦接至催化转化器70上游的排气歧管48。可 替代地，双态排气氧传感器可以替代UEG0传感器126。
[0018] 在一个示例中，转化器70能够包括多块催化剂砖。在另一示例中，能够使用每个 均具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70能够是三元型催化剂。
[0019] 控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括：微处理单元（CPU) 102、输 入/输出端口（I/O) 104、只读存储器（ROM) 106 (例如，非临时性存储器）、随机存取存储器 (RAM) 108、保活存储器（KAM) 110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自耦接至发动机 10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括：来自耦接至冷却套筒114 的温度传感器112的发动机冷却液温度（ECT);耦接至加速器踏板130的用于感测由足部 132施加的力的位置传感器134 ;耦接至制动器踏板150用于感测由足部152施加的力的位 置传感器154 ;来自耦接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力（MAP)的测量 值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的 进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压也可 以被感测（传感器未示出），以用于由控制器12处理。在本发明的一个优选方面，发动机 位置传感器118在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲，由此能够确定发动机转速 (RPM)〇
[0020] 在一些示例中，发动机可以被耦接至如在图2中示出的混合动力车辆中的电动马 达/电池系统。另外，在一些示例中，可以采用其他发动机构造，例如柴油发动机。
[0021] 在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲 程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般来说，在进气冲程期间，排气门54关闭，而进气门 52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30,并且活塞36移动至汽缸的底部，以便增加 燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸的底部并在其冲程结束的位置（例如，当燃烧室30 处于其最大容积时）通常被本领域技术人员称为下止点（BDC)。在压缩冲程期间，进气门52 和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其 冲程结束并最靠近汽缸盖的点（例如，当燃烧室30处于其最小容积时）通常被本领域技术 人员称为上止点（TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文中被称 为点火的过程中，被喷射的燃料通过已知的点火装置如火花塞92点燃，从而导致燃烧。在 膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转 扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，以便将已燃烧的空气-燃料混合物释放至排 气歧管48,并且活塞返回至TDC。注意，上述内容仅作为示例示出，并且进气门和排气门打 开正时和/或关闭正时可以改变，诸如为提供正气门重叠或负气门重叠、进气门延迟关闭 或各种其他示例。
[0022] 图2是包括传动系200的车辆225的方框图。图2的传动系包括在图1中示出的 发动机10。传动系200可以由发动机10提供动力。发动机10可以用在图1中示出的发动 机启动系统或经由传动系集成的起动器/发电机