通过电动机/发电机控制来减轻动力传动系与附件的扭转振荡制造技术

描述了用于通过电动机/发电机控制来减轻动力传动系与附件的扭转振荡的各种方法和布置。在一方面，在启动发动机之前确定工作室空气充量和曲柄位置。在发动机启动时段期间，电动机/发电机供应平滑扭矩以至少部分地抵消发动机扭矩变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过电动机/发电机控制来减轻动力传动系与附件的扭转振荡相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月27日提交的标题为“通过电动机/发电机控制来减轻动力传动系与附件的扭转振荡”的美国临时申请号62/635,656的优先权，该美国临时申请出于所有目的通过援引以其全文并入本文。
本专利技术涉及控制具有混合动力传动系的内燃发动机。更具体地，本专利技术涉及在发动机停止/启动循环期间通过电动机/发电机控制来减轻动力传动系与附件的扭转振荡。
技术介绍
正在进行各种努力来改善内燃发动机的燃料效率。一种方法涉及启动/停止特征，在越来越多的车辆中实施了该启动/停止特征。在常规车辆中，当车辆即将停车(例如，在交通灯或停车标志处)时，内燃发动机继续以空转速度运转，这消耗燃料。在配备有启动/停止特征的车辆中，当车辆即将停车并且满足其他选定条件时，内燃发动机自动关闭以节省燃料。当驾驶员释放制动踏板和/或激活加速器踏板时，发动机重新启动。可能存在可以触发发动机重新启动的其他选定条件。一些具有启动/停止特征的车辆利用了电动机/发电机。也就是说，电动机/发电机能够从发动机中扣减扭矩来通过将发动机的机械能转换为电能而对电池充电。电动机/发电机还能够将电池电能转换为机械能，该机械能可以用于帮助在启动/停止系统中重新启动发动机。电动机/发电机典型地与曲轴整合或者经由皮带、链条或齿轮驱动系统与曲轴的旋转机械地联接。具有电动机/发电机的皮带交流发电机起动机系统是这种系统的一个示例。除了使用启动/停止系统之外，还使用了其他动力传动系设计和控制方法来提高内燃发动机的燃料效率。一种技术是具有较少数量的发动机工作室，例如少至2、3或4个气缸。提高燃料效率的另一种技术是改变有效发动机排量。这允许在需要时可获得最大扭矩，还可以在不需要最大扭矩时通过使用较小排量来显著减少泵送损失并改进热效率。现今实施可变排量发动机的最常见方法是基本上同时停用一组气缸。在此方法中，当希望跳过燃烧事件时，与所停用的气缸相关联的进气门和排气门保持关闭并且没有燃料喷射。例如，8缸可变排量发动机可以停用这些气缸中的一半(即，4个气缸)，使得它仅使用剩余的4个气缸运行。现今可获得的可商购的可变排量发动机典型地仅支持两种或至多三种排量。改变发动机的有效排量的另一种发动机控制方法被称为“跳过-点火”发动机控制。一般来说，跳过-点火发动机控制预期在所选的点火时机期间选择性地跳过某些气缸的点火。因此，特定气缸可以在一个发动机循环期间被点火、然后可以在下一个发动机循环期间被跳过，并且然后在下一个发动机循环期间被选择性地跳过或点火。从发动机循环的角度来看，这意味着顺序的发动机循环可能具有不同的跳过和点火气缸的模式。以此方式，对有效发动机排量的更精细控制是可能的。例如，对4缸发动机中的每隔两个气缸进行点火将提供最大发动机排量的1/3的有效排量，这是通过简单地停用一组气缸所不能获得的分式排量。低缸数发动机、可变排量发动机或跳过点火控制发动机的问题在于燃烧事件的频率低于连续点火的高缸数发动机。因此，发动机扭矩输出不那么平滑，并且所产生的NVH(噪声、振动和声振粗糙度)对于车辆乘员来说可能是不可接受的。这些NVH问题可以通过各种手段解决。减少NVH的一种方法是在动力传动系中结合一个或多个减振元件，诸如双质量飞轮、弹簧质量减振器和/或离心摆式减振器。适用于具有混合动力传动系的车辆的另一种方法是从电动机/发电机施加减轻扭矩或平滑扭矩，而不是抵消或部分地抵消发动机产生的扭矩振荡。这种方法在美国专利号9,512,794和10,060,368中进行了描述，这些专利通过援引并入本文。在启动/停止系统中出现的问题是，在发动机停止的时段期间，发动机进气歧管和发动机气缸内的压力与大气压力平衡。因此，气缸空气充量较大，并且由气缸燃烧产生的结果扭矩脉冲可能较大，这可能导致启动循环的高NVH是不可接受的。这些NVH问题在具有较少数量气缸的发动机或以减小的排量运行的发动机中尤其明显。另外，为降低NVH而安装的动力传动系元件可能会在低发动机速度以及与启动相关联的潜在高扭矩脉冲的情况下过度振荡并“触底”或“锤击”。这些较大的扭矩脉冲可以通过以较低的效率运行发动机(诸如通过延迟火花正时)来减轻；然而，这样的措施降低了燃料经济性。需要改善混合动力传动系在启动/停止运行期间的燃料经济性和NVH特性。
技术实现思路
描述了用于在混合动力传动系中实施启动/停止特征的各种方法和布置。在一方面，该启动/停止特征的实施涉及在选定情形下自动关掉内燃发动机。确定该发动机是否应被重新启动。在发动机启动时段期间，电动机/发电机供应将发动机加速至空转速度所需的大部分或全部扭矩。电动机/发电机与内燃发动机一起工作，以向动力传动系递送平滑的扭矩曲线，从而实现迅速重新启动以及可接受的NVH。当发动机由于启动/停止特征的实施而被关掉时，进气歧管压力趋向于与大气压力相等。因此，当发动机重新启动时，一个或多个工作室的点火可能产生扭矩激增，从而导致车辆乘员可注意到的不可接受的NVH。通过从电动机/发电机施加平滑扭矩来平滑或至少部分地抵消发动机引发的扭矩激增。在一些实施例中，描述了一种用于在混合动力车辆动力传动系中实施启动/停止特征的方法和控制系统。混合动力车辆动力传动系包括具有多个工作室的内燃发动机以及与曲轴连接的电动机/发电机。通过在驱动循环期间在选定情形下自动关掉该发动机来实施停止/启动特征。确定重新启动该发动机，并且在发动机重新启动之前确定曲轴旋转角度。估计每个工作室的空气充量。基于该曲轴旋转角度和空气充量，确定每个工作室的扭矩曲线。对每个工作室的扭矩曲线求和，以确定发动机扭矩曲线。使用该电动机/发电机旋转地加速该曲轴并向该曲轴施加平滑扭矩，其中，该平滑扭矩被布置用于至少部分地抵消该发动机扭矩曲线的变化，由此减少否则会由该发动机生成的NVH。当曲轴旋转速度达到适合发动机正常运行的水平时，终止该发动机重新启动。在其他实施例中，一种用于车辆的混合动力传动系统包括：内燃发动机，该内燃发动机具有连接到曲轴的多个工作室；以及电动机/发电机，该电动机/发电机利用皮带机械地连接到该曲轴，使得该内燃发动机与该电动机/发电机一起旋转。减振器连接到该曲轴并与该曲轴一起旋转。重新启动协调器在发动机重新启动期间控制该内燃发动机和该电动机/发电机，使得在该发动机重新启动期间的曲轴旋转轨迹足够平滑，从而不会导致对减振器的锤击。各种实施方式包括被布置用于执行以上一些或所有操作的混合动力传动系控制器、软件或系统。附图说明参考结合附图进行的以下说明可以最佳地理解本专利技术及其优点，在附图中：图1是根据本专利技术的实施例的混合动力传动系的框图。图2是根据本专利技术的实施例的通过皮带机械地连接到曲轴的电动机/发电机的示意图。图3是根据本专利技术的实施例的混合动力传动系的示意图。图4是根据本专利技术的实施例的具有气缸停用能力的混合动力传动系的示意图。图5是示出了根据本专利技术的实施例的与不同类型的工作室运行相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在混合动力传动系中实施启动/停止特征的方法，该混合动力传动系包括具有曲轴和多个工作室的内燃发动机以及连接到该曲轴的电动机/发电机，该方法包括：/n实施停止/启动特征，该停止/启动特征涉及在驱动循环期间在选定情形下自动关掉该发动机；/n确定被关掉的发动机应被重新启动；/n确定曲轴旋转角度；/n估计每个工作室的空气充量；/n确定与每个工作室相关联的扭矩曲线；/n对与每个工作室相关联的扭矩曲线求和，以确定发动机扭矩曲线；/n使用该电动机/发电机旋转地加速该曲轴并向该曲轴施加平滑扭矩，其中，该平滑扭矩被布置用于至少部分地抵消该发动机扭矩曲线的变化，由此减少否则会由该发动机生成的NVH；以及/n当曲轴旋转速度达到适合发动机正常运行的水平时，终止该发动机重新启动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180227 US 62/635,6561.一种用于在混合动力传动系中实施启动/停止特征的方法，该混合动力传动系包括具有曲轴和多个工作室的内燃发动机以及连接到该曲轴的电动机/发电机，该方法包括：
实施停止/启动特征，该停止/启动特征涉及在驱动循环期间在选定情形下自动关掉该发动机；
确定被关掉的发动机应被重新启动；
确定曲轴旋转角度；
估计每个工作室的空气充量；
确定与每个工作室相关联的扭矩曲线；
对与每个工作室相关联的扭矩曲线求和，以确定发动机扭矩曲线；
使用该电动机/发电机旋转地加速该曲轴并向该曲轴施加平滑扭矩，其中，该平滑扭矩被布置用于至少部分地抵消该发动机扭矩曲线的变化，由此减少否则会由该发动机生成的NVH；以及
当曲轴旋转速度达到适合发动机正常运行的水平时，终止该发动机重新启动。


2.如权利要求1所述的方法，其中，在该发动机重新启动期间，该多个工作室中的至少一个能够被停用。


3.如权利要求2所述的方法，其中，与该多个工作室中的能够被停用的该至少一个工作室相关联的扭矩曲线基于对该多个工作室中的该至少一个工作室的停用。


4.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，所有工作室都能够被停用。


5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，在该发动机重新启动期间，一些工作室被点火，并且一些工作室被停用。


6.如权利要求5所述的方法，其中，被点火和被停用的工作室的序列至少部分地基于后处理元件的温度。


7.如权利要求5或权利要求6所述的方法，其中，被点火和被停用的工作室的序列至少部分地基于加速器踏板的压下程度。


8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，与每个工作室相关联的扭矩曲线基于工作室的点火以使扭矩生成最大化。


9.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，该电动机/发电机从向该曲轴施加扭矩转变到从该曲轴吸收扭矩。


10.如权利要求9所述的方法，其中，施加扭矩、吸收扭矩和恢复扭矩施加之间的转变时间段少于100毫秒。


11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，空气通过节气门从进气歧管被引入到这些工作室。


12.如权利要求11所述的方法，其中，在该发动机重新启动期间，该节气门保持打开或基本上打开。


13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，控制曲轴旋转轨迹，以避免对与该曲轴一起旋转的减振...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·W·帕塞勒斯，马修·A·央金斯，
申请(专利权)人：图拉技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US