用于执行离合器驱动的发动机自动起动操作的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于执行离合器驱动的发动机自动起动操作的方法和设备。动力传动系统包括内燃发动机、多模式变速器和传动系。用于在车辆操作期间响应执行发动机自动起动操作的命令来控制动力传动系统的方法包括：在确定当前变速器输出速度大于发动机操作的最小输出速度且确定被构造成实现发动机和传动系之间的机械联接的选定离合器可激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以起动发动机。
【专利说明】用于执行离合器驱动的发动机自动起动操作的方法和设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及使用多个扭矩生成装置的动力传动系统以及与其相关联的动态系统控制。
【背景技术】
[0002]这节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这样的陈述不意图构成对现有技术的承认。
[0003]动力传动系统可以被构造成是将源自多个扭转生成装置的扭矩通过扭矩传输装置传递到可以被联接到传动系的输出构件。这样的动力传动系统包括混合动力传动系统和增程式电动车辆系统。用于操作这样的动力传动系统的控制系统操作扭矩生成装置并且应用变速器中的扭矩传递元件在考虑到燃料经济性、排放、驾驶性和其他因素的情况下响应于操作者命令的输出扭矩请求来传递扭矩。示例性扭矩生成装置包括内燃发动机和非燃烧型扭矩机器。非燃烧型扭矩机器可以包括可操作成马达或发电机以便独立于来自内燃发动机的扭矩输入而生成通向变速器的扭矩输入的电机。扭矩机器可以将通过车辆传动系传递的车辆运动学能量转换成电能，该电能可以储存在电能存储装置中，这被称为再生操作。控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入，并且提供对混合动力传动系的操作控制，包括控制变速器操作状态和齿轮换挡、控制扭矩生成装置以及调节电能存储装置和电机之间的电力互换以便管理变速器的输出，包括扭矩和旋转速度。
[0004]已知的变速器装置应用扭矩传递离合器装置从而在发动机、扭矩机器和传动系之间传递扭矩。动力传动系统的操作包括激活和停用离合器以便实现处于选定操作状态的操作。
【发明内容】
[0005]动力传动系统包括内燃发动机、多模式变速器和传动系。用于在车辆操作期间响应执行发动机自动起动操作的命令来控制动力传动系统的方法包括:在确定当期变速器输出速度大于发动机操作的最小输出速度且确定被构造成实现发动机和传动系之间的机械联接的选定离合器可激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以便起动发动机。
[0006]本发明还提供了以下技术方案。
[0007]方案1.一种用于控制动力传动系统的方法，所述动力传动系统包括内燃发动机、多模式变速器和传动系，所述方法包括:
响应于在车辆操作期间执行发动机自动起动操作的命令:
在确定当前变速器输出速度大于发动机操作的最小输出速度以及确定被构造成实现所述发动机和所述传动系之间的机械联接的选定离合器可激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以起动所述发动机。
[0008]方案2.根据方案I所述的方法，其中执行所述离合器驱动的自动起动操作包括: 激活输入阻尼器； 禁用发动机速度控制；
激活选定离合器；和
当发动机速度超过阈值速度时给所述发动机加燃料并且点火。
[0009]方案3.根据方案I所述的方法，其中确定被构造成实现所述发动机和所述传动系之间的机械联接的选定离合器可激活包括:确定所述选定离合器的减速比表明峰值离合器能量小于预定幅值。
[0010]方案4.根据方案I所述的方法，其中确定被构造成实现所述发动机和所述传动系之间的机械联接的选定离合器可激活包括:确定所述选定离合器的离合器速度小于预定阈值。
[0011]方案5.根据方案I所述的方法，其中确定当前变速器输出速度大于发动机操作的最小输出速度包括:确定所述当前变速器输出速度大于与发动机怠速操作相关联的最小速度。
[0012]方案6.根据方案I所述的方法，还包括使用扭矩机器以在确定所述当前变速器输出速度小于与发动机怠速操作相关联的最小输出速度时自动起动所述发动机。
[0013]方案7.根据方案I所述的方法，还包括在确定所述选定离合器不能够在预定离合器速度约束之内激活时使用扭矩机器自动起动所述发动机。
[0014]方案8.—种用于控制动力传动系统的方法,所述动力传动系统包括内燃发动机和联接到传动系的多模式变速器，所述方法包括:
响应于在动力传动系统操作期间执行发动机自动起动操作的命令:
确定当前变速器输出速度是否大于与发动机怠速操作相关联的发动机操作的最小输出速度；
确定所述变速器的选定离合器的激活能力，所述选定离合器被构造成机械联接所述发动机和所述传动系以便在其间传递扭矩；以及
在确定所述当前变速器输出速度大于所述与发动机怠速操作相关联的发动机操作的最小输出速度并且确定所述选定离合器能够在预定约束之内激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以起动所述发动机。
[0015]方案9.根据方案8所述的方法，其中执行所述离合器驱动的自动起动操作包括: 当离合器减速比表明峰值离合器能量小于预定幅值时激活所述选定离合器；以及 当发动机速度超过阈值速度时给所述发动机加燃料并且点火。
[0016]方案10.根据方案9所述的方法，其中执行所述离合器驱动的自动起动操作还包括在激活所述选定离合器之前激活输入阻尼器并且禁用发动机速度控制方案。
[0017]方案11.根据方案8所述的方法，还包括:在确定当前变速器输出速度不大于与发动机怠速操作相关联的发动机操作的最小输出速度时，应用扭矩机器来自动起动所述发动机。
[0018]方案12.根据方案8所述的方法，还包括:在确定所述选定离合器不能够在所述预定约束之内激活时，应用扭矩机器来自动起动所述发动机。
[0019]方案13.—种用于控制动力传动系统的方法,所述动力传动系统包括内燃发动机和机械联接到传动系的多模式变速器，所述方法包括:
响应于在车辆操作期间执行发动机自动起动操作的命令: 确定变速器输出速度是否大于处于最小发动机速度时发动机操作的最小输出速度；在确定当前变速器输出速度大于处于最小发动机速度时发动机操作的最小输出速度并且选定离合器能够在约束之内激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以便包括激活所述选定离合器地起动所述发动机。
[0020]方案14.根据方案13所述的方法，其中执行所述离合器驱动的发动机自动起动操作包括:
当所述选定离合器的减速比表明峰值离合器能量小于预定幅值时激活所述选定离合器；以及
当发动机速度超过阈值速度时给所述发动机加燃料并且点火。
[0021]方案15.根据方案13所述的方法，其中所述最小发动机速度与发动机怠速操作相关联。
[0022]方案16.根据方案13所述的方法，进一步地其中在确定所述选定离合器的离合器速度小于预定阈值时执行所述离合器驱动的发动机自动起动操作。
[0023]方案17.根据方案13所述的方法，还包括在确定变速器输出速度小于与处于所述最小发动机速度时发动机操作的最小输出速度时应用扭矩机器以自动起动所述发动机。
[0024]方案18.根据方案13所述的方法，还包括在确定所述选定离合器不能够在预定离合器速度约束之内激活时应用扭矩机器以便自动起动所述发动机。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]参考附图，现在将通过示例方式描述一种或更多种实施例，附图中:
图1示出了根据本公开的包括内燃发动机、多模式变速器、传动系和控制器的动力传动系统；
图2-1、图2-2和图2-3示出了根据本公开的以零速度操作、在发动机处于停机状态的情况下以连续可变模式操作以及在发动机转变到开机状态的情况下以固定挡模式操作的变速器的杠杆图解；
图3示出了根据本公开的与各种输入速度有关的变速器输出速度；以及图4示出了根据本公开的控制方案的流程图，该控制方案被设置成操作动力传动系统，包括在进行中的(ongoing)动力系操作期间执行发动机的自动起动操作。
【具体实施方式】
[0026]现在参考附图，其中图释是仅为了示出某些示例性实施例的目的而并不是为了限制所述实施例的目的，图1示出了包括发动机12和变速器111的动力系110的实施例，其中所述发动机12和变速器111被联接到最终驱动机构17。发动机12经由输入构件116联接到变速器111。变速器111优选地是多模式变速器，其包括可旋转地联接到最终驱动机构17的输出构件118。变速器111的该实施例包括三个行星齿轮组120、130和140并且被构造成在其一些操作模式中从发动机12接收其驱动动力的至少一部分。变速器111分别联接到第一和第二扭矩机器180和182，例如，电动马达/发电机。变速器111被构造成响应于输出扭矩请求在发动机12、扭矩机器180、182以及输出构件118之间传递扭矩。在本文中关于发动机12、变速器111和扭矩机器180、182所描述的动力系110被用于说明这里提出的构思。动力系110可以包括内燃发动机、变速器和一个(多个)扭矩机器的任意构造，其被构造成用于在发动机和最终驱动机构17之间的直接机械联接，其中发动机12被构造成在进行中的车辆操作期间执行自动停止和自动起动操作。在此描述的第一和第二扭矩机器180、182是使用电能的电动马达/发电机。替代性地，扭矩机器可以使用液压能量、气动能量或者其他合适的能量源来产生扭矩。用户界面13优选地被信号地连接到多个装置，车辆操作者通过这些装置引导和命令动力传动系统的操作。所述装置优选地包括加速器踏板113、操作者制动踏板112、变速器挡位选择器114 (PRNDL)和车辆速度巡航控制。变速器挡位选择器114可以具有离散的多个操作者可选择位置。用户界面13可以如所示包括单个装置，或者替代性地可以包括被直接连接到各个控制模块的多个用户界面装置。
[0027]行星齿轮组120包括太阳齿轮构件122、环形齿轮构件124和托架构件126。托架构件126旋转地支撑多个小齿轮127，所述多个小齿轮127被置于与太阳齿轮构件122和环形齿轮构件124 二者处于啮合关系。行星齿轮组130包括太阳齿轮构件132、环形齿轮构件134和托架构件136，该托架构件136旋转地支撑多个小齿轮137，所述多个小齿轮137被置于与太阳齿轮构件132和环形齿轮构件134 二者处于啮合关系。行星齿轮组140包括太阳齿轮构件142、环形齿轮构件144和托架构件146。托架构件146可旋转地支撑第一组小齿轮147以及第二组小齿轮148。第一组小齿轮147被置于与太阳齿轮构件142和第二组小齿轮148 二者处于啮合关系。第二组小齿轮148被置于与第一组小齿轮147且与环形齿轮构件144处于啮合关系。因此，行星齿轮组140是复合式太阳齿轮-小齿轮-小齿轮-环形齿轮(S-P-P-R)齿轮组。
[0028]互连构件170连续地连接托架构件126、托架构件136和太阳齿轮构件142。互连构件170可以替代性地是两个单独的部件，一个连接托架构件126和136，并且另一个连接托架构件136与太阳齿轮构件142。
[0029]第一扭矩机器180被连续地连接于太阳齿轮构件122。输入构件116被连接成与环形齿轮构件124共同旋转。第二扭矩机器182被连接成与太阳齿轮构件132共同旋转。环形齿轮构件144被连接成与输出构件118共同旋转。第一和第二扭矩机器180、182各自具有转子和定子，该定子被固接到静止构件，例如变速器外壳。变速器111被构造成使得第一和第二扭矩机器180、182承受基本相同的最大扭矩需求，该最大扭矩需求是在连续可变模式中的操作期间处于某一点的每个相应扭矩机器所需的。这允许扭矩机器具有基本相等大小。第一和第二扭矩机器180、182电连接到诸如高压电池的能量存储装置186以便在其间传递电力。混合控制模块(HCP) 188经由通信链路15与高压电池186和动力变换器190信号通信，该动力变换器190也与第一和第二扭矩机器180、182的定子部分电连通。通信链路15提供在HCP 188,ECM 123和用户界面13之间的结构化通信。HCP 188响应各种输入信号，包括车辆速度、输出扭矩请求、高压电池186充电所处的水平以及由发动机12提供的经由变换器190调节第一和第二扭矩机器180、182和高压电池186之间的电力流的动力，该变换器190在来自高压电池186的直流电流和来自第一和第二扭矩机器180、182的交流电流之间转换。第一和第二扭矩机器180，182能够被停用，以便在发动机12与第一和第二扭矩机器180、182之间不传递扭矩从而避免在发动机冷起动期间由于发动机转速和扭矩的增加导致的向高压电池186的充电尖峰。HCP 188具有对发动机控制模块(ECM) 123的监控控制件，其被构造成监测来自传感器的输入以便确定发动机参数的状态。ECM 123能够进一步被构造成控制发动机12的致动器以便控制燃烧参数，包括控制进气空气质量流量、火花点火正时、喷射的燃料质量、燃料喷射正时、用于控制再循环排气气体的流动的EGR阀位置以及如此装备的发动机上的进气门和排气门正时和定相。因此，能够通过控制包括气流扭矩和火花诱导扭矩的燃烧参数来控制发动机转速。
[0030]控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似术语意味着如下各项中的一种或更多种的任何一种或者各种组合:专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多个软件或固件程序或例程的中央处理单元(优选地是微处理器)和相关的记忆装置和存储器(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等等)、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提供所述功能性的其他部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语意味着包括校准和查找表格的任意控制器可执行指令集。控制模块具有被执行成提供所需功能的一组控制例程。例程例如被中央处理单元执行并且可操作成监测来自感测装置和其他网络化控制模块的输入，并且执行控制和诊断例程以便控制致动器的操作。在进行中的发动机和车辆操作期间，例程可以以规则间隔被执行，例如每
3.125,6.25、12.5、25和100毫秒。替代性地，可以响应事件的发生来执行例程。
[0031]变速器111还包括多个离合器Cl 150、C2 152、C3 154、C4 156和C5 158。变速器111可以任选地包括离合器C5 158。离合器Cl 150是静止离合器，也被称为制动器，其可选择地接合成将托架构件146固接到静止构件184。离合器C2 152是旋转离合器，其可选择地接合成连接太阳齿轮构件132和马达/发电机182以便与托架构件146共同旋转。离合器C3 154是静止离合器，其可选择地接合成将环形齿轮构件134固接到静止构件184。离合器C4 156是旋转离合器，其可选择地接合成连接马达/发电机180和环形齿轮构件134以便共同旋转。离合器C5 158是旋转离合器，其可选择地接合成将环形齿轮构件124连接到且固接到静止构件184。
[0032]当离合器Cl 150被接合时，托架构件146是行星齿轮组140内的反作用构件，并且经由互连构件170传递的动力将通过太阳齿轮构件142被传递到环形齿轮构件144并因而传递到输出构件118。当离合器C2 152被接合时，马达/发电机182从托架构件146以及太阳齿轮构件132接收动力或者传递动力到托架构件146以及太阳齿轮构件132。当离合器C3 154被接合时，环形齿轮构件134保持静止并且变成行星齿轮组130内的反作用构件。当离合器C4 156被接合时，马达/发电机180被连接成随环形齿轮构件134旋转，并且接收或接受通过环形齿轮构件134以及太阳齿轮构件122的动力。当离合器C5 158被接合时，环形齿轮构件124保持静止并且变成行星齿轮组120内的反作用构件，使得输入构件116的速度被锁位。
[0033]动力系110被构造成以多个动力系状态中的一种操作，所述状态包括变速器111的多个挡位以及开机和停机的发动机状态。当发动机12处于停机状态时，其未被加燃料、未点火并且未旋转。当发动机12处于开机状态时，其被加燃料、点火并且旋转。变速器111被构造成通过选择性激活离合器Cl 150、C2 152、C3 154、C4 156和C5 158以多种状态中的一种操作，所述多种状态是:中性(中性)、固定挡(挡#)、可变模式(EVT模式#)、电动车辆(EV#)和过渡式(EV过渡状态#)、虚拟挡(虚拟挡(pseudoGear)#)。表I示出了多种动力系状态，其包括用于动力系110的实施例的变速器状态和发动机状态。
[0034]表I
【权利要求】
1.一种用于控制动力传动系统的方法，所述动力传动系统包括内燃发动机、多模式变速器和传动系，所述方法包括: 响应于在车辆操作期间执行发动机自动起动操作的命令: 在确定当前变速器输出速度大于发动机操作的最小输出速度以及确定被构造成实现所述发动机和所述传动系之间的机械联接的选定离合器可激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以起动所述发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述离合器驱动的自动起动操作包括: 激活输入阻尼器； 禁用发动机速度控制； 激活选定离合器；和 当发动机速度超过阈值速度时给所述发动机加燃料并且点火。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定被构造成实现所述发动机和所述传动系之间的机械联接的选定离合器可激活包括:确定所述选定离合器的减速比表明峰值离合器能量小于预定幅值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定被构造成实现所述发动机和所述传动系之间的机械联接的选定离合器可激活包括:确定所述选定离合器的离合器速度小于预定阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定当前变速器输出速度大于发动机操作的最小输出速度包括:确定所述当前变速器输出速度大于与发动机怠速操作相关联的最小速度。·
6.根据权利要求1所述的方法，还包括使用扭矩机器以在确定所述当前变速器输出速度小于与发动机怠速操作相关联的最小输出速度时自动起动所述发动机。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在确定所述选定离合器不能够在预定离合器速度约束之内激活时使用扭矩机器自动起动所述发动机。
8.一种用于控制动力传动系统的方法，所述动力传动系统包括内燃发动机和联接到传动系的多模式变速器，所述方法包括: 响应于在动力传动系统操作期间执行发动机自动起动操作的命令: 确定当前变速器输出速度是否大于与发动机怠速操作相关联的发动机操作的最小输出速度； 确定所述变速器的选定离合器的激活能力，所述选定离合器被构造成机械联接所述发动机和所述传动系以便在其间传递扭矩；以及 在确定所述当前变速器输出速度大于所述与发动机怠速操作相关联的发动机操作的最小输出速度并且确定所述选定离合器能够在预定约束之内激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以起动所述发动机。
9.根据权利要求8所述的方法，其中执行所述离合器驱动的自动起动操作包括: 当离合器减速比表明峰值离合器能量小于预定幅值时激活所述选定离合器；以及 当发动机速度超过阈值速度时给所述发动机加燃料并且点火。
10.一种用于控制动力传动系统的方法,所述动力传动系统包括内燃发动机和机械联接到传动系的多模式变速器，所述方法包括: 响应于在车辆操作期间执行发动机自动起动操作的命令: 确定变速器输出速度是否大于处于最小发动机速度时发动机操作的最小输出速度；在确定当前变速器输出速度大于处于最小发动机速度时发动机操作的最小输出速度 并且选定离合器能够在约束之内激活时，执行离合器驱动的发动机自动起动操作以便包括激活所述选定离合器地起动所述发动机。
【文档编号】F16D48/00GK103573859SQ201310315553
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2012年7月25日
【发明者】P.F.钱, J.M.米勒, A.J.勒门 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司