发动机和集成混合动力总成制造技术

发动机和集成混合动力总成。在具有活塞内燃发动机和马达/发电机并且马达发电机可联接到离合器并由此联接到齿轮箱的混合动力总成的系统中，发动机还配备有气门机构控制系统，该气门机构控制系统可操作为在第一模式与第二模式之间改变发动机阀操作，在第一模式中，发动机能够以常规内燃模式操作，在第二模式中，当发动机不以常规内燃模式操作时泵送损耗减少。这允许发动机在混合模式下旋转而不产生动力，损耗最小。损耗最小。损耗最小。

【技术实现步骤摘要】
发动机和集成混合动力总成


[0001]本专利技术涉及用于具有混合电动和燃烧式发动机动力总成的车辆的混合动力总成。

技术介绍

[0002]在当前的混合动力架构中，通常具有既可充当马达又可充当发电机以接收电力并产生原动力(通常是旋转力)或者接收原动力并产生电力的电机。后一种模式可用于再生制动应用，以帮助使车辆减速并从车辆回收动能以将其放入电能存储中。通常，马达/发电机与诸如化学电池之类的电存储装置组合，该电存储装置可以可选地从电网电力和/或从马达/发电机组件再充电。
[0003]这些组件通常还与燃烧式发动机(例如内燃发动机)组合，并且车辆的原动力可以单独由内燃发动机产生，单独由马达和电能存储装置产生，或者由两者的某种组合产生。
[0004]通常已知将马达/发电机相对于车辆动力总成(发动机、变速器/齿轮箱和主减速器)定位在若干不同的位置。这些通常被归类为P0到P4。
[0005]在P0配置中，马达/发电机通常通过皮带驱动连接到内燃发动机或内燃发动机的前部，并且马达发电机通常将是集成式起动器发电机。在P1配置中，马达/发电机直接连接到内燃发动机，或者位于内燃发动机的后部、位于连接到齿轮箱的任何离合器或变矩器组件的前面。在P2配置中，马达发电机通常位于内燃发动机与变速器之间，并且内燃发动机可以与变速器和马达/发电机组合在机械上断开或分离，例如，如图1所示。
[0006]在P3配置中，马达/发电机位于变速器后部、差速器之前，而在P4配置中，马达/发电机通常直接在机械上联接到后车桥并直接驱动后车桥。
[0007]参照图1，在常规的P2配置中，内燃发动机2经由离合器4联接到齿轮箱6，齿轮箱6还连接有马达发电机8。这种配置通常还将具有系统控制单元10，该系统控制单元确定离合器4的操作以及马达发电机和齿轮箱的传动比，以便在车辆驾驶员所需的扭矩以及来自储能装置(未示出)的电能消耗之间提供适当的平衡。在齿轮箱6的后部，扭矩被传递到差速器12，该差速器将驱动力传递到驱动轮14。应当理解，虽然附图示出了纵向发动机取向，但是其他取向(例如横向)也是可能的。附图仅旨在示出组件将扭矩传递至驱动轮的逻辑顺序，而不旨在表示组件的任何特定位置或取向。
[0008]在这样的配置中，期望能够以内燃发动机2不可操作且不旋转的纯电动模式操作车辆。这通常是通过激活离合器4以使发动机与动力总成脱离从而马达/发电机8可以继续驱动齿轮箱6并因此驱动差速器12来实现的。
[0009]然而，这种P2配置存在若干缺点。值得注意的是，为了使这样的系统运行良好，需要将内燃发动机控制系统、齿轮箱控制系统以及整个离合器和马达发电机系统完全集成，并将数据通信和协作编码到它们中。也就是说，它们需要具有互操作性。例如，当离合器4接合和脱离以及内燃发动机2自旋加快/减慢时，有必要同步这些速度和齿轮箱传动比，以避免电动和内燃发动机传动系统在它们一起使用和/或单独使用的模式之间切换时出现明显的扭矩不连续性。
[0010]类似地，应当注意，内燃发动机2通常不仅为车辆提供马达动力，而且通常还具有辅助装置，例如用于照明等的低压发电机、空调泵和动力转向泵，它们由内燃发动机直接驱动或者经由皮带连接驱动。在这种布置中，当内燃发动机2停止时，所有这些辅助系统都停止接收动力并停止运行。这些系统中的一些可以用电驱动系统代替或者甚至复用电驱动系统。
[0011]另选地，可允许发动机继续旋转以仅驱动这些系统。在所有情况下，这都会产生额外的重量和/或传动系统损耗，这是不希望的。
[0012]总之，已经观察到限制用于生产的P2动力总成布置的若干挑战：
[0013]1.这种架构需要大量的动力总成、变速器和发动机重新设计，以便将MG与变速器集成，在发动机2与MG 8之间分配动力，并实现EV驱动(需要附属组件电气化，因为发动机可能不随驱动轴一起旋转)。当不同的供应商参与开发发动机和变速器并且没有标准来集成供应商之间的发动机、MG和变速器的控制时，这个问题尤其具有挑战性/耗时/成本密集。
[0014]2.为实现完整的动力总成优化，发动机、MG和变速器需要一起优化(包括设计和控制)。由于系统复杂性以及发动机与变速器/动力总成供应商之间的产品边界限制，这种集成在实践中一直非常具有挑战性。许多P2演示体验证明驾驶性能不佳且燃料经济性低于预期。
[0015]3.由于混合动力总成集成缺乏“标准”，因此需要针对不同供应商的动力总成开发不同的ECM
‑
TCM/SCM通信接口和控制特征。这显著增加了发动机和动力总成供应商的开发和维护成本。
[0016]因此，希望找到一种更好的方式将内燃发动机与马达/发电机和变速器/齿轮箱集成在混合燃烧式发动机/电池电动车辆中。

技术实现思路

[0017]在第一方面，本专利技术提供了一种混合动力总成，所述混合动力总成具有活塞内燃发动机和马达/发电机，并且所述马达发电机可联接到离合器，从而可联接到齿轮箱，其中，所述马达/发电机直接联接到所述发动机，所述发动机还配备有气门机构控制系统，所述气门机构控制系统可操作为在第一模式与第二模式之间改变发动机阀操作，在所述第一模式中，所述发动机能够以常规内燃模式操作，在所述第二模式中，当所述发动机不以常规内燃模式操作时泵送损耗减少。
[0018]动力总成可以具有永久地联接到发动机的马达/发电机，例如在P0或P1架构中，或者可以在发动机与M/G之间具有离合器或其他扭矩解耦装置的情况下用于P2架构。
[0019]这样，发动机(通常是内燃发动机
‑
ICE)可以在纯电动或过速(overrun)/电动回转(motoring)模式期间以最小损耗旋转。因此，发动机辅助设备不需要重新设计，因为它们将随发动机一起旋转，此外，变速器或齿轮箱设计和离合器控制不需要从常规发动机进行更改。整个混合动力操作都在发动机设计者的控制之下，这意味着不会违反供应商之间的设计边界。这在控制系统之间的互操作性方面具有显著的简化意义，进而大大提高了将混合动力总成设计到车辆中的速度和成本。
[0020]在第二方面，本专利技术提供了一种气门机构控制系统，所述气门机构控制系统可联接到内燃发动机的气门机构并且可操作为从混合动力总成控制器接收命令并且使气门机
构致动，以将气门机构置于响应于来自混合动力总成控制器的命令而减少发动机旋转期间的发动机泵送损耗的模式。
[0021]在第三方面，本专利技术提供了一种操作混合动力总成的方法，所述混合动力总成具有联接到马达/发电机的内燃发动机和可操作为选择性地打开和关闭发动机阀的气门机构控制器，该方法包括以下步骤：接收将所述动力总成置于低损耗模式的命令，以及响应于所述低损耗模式的命令，致动所述阀以减少发动机旋转时所述发动机中的泵送损耗。
[0022]本专利技术还包括计算机程序产品方面。
附图说明
[0023]现在将参考附图通过示例的方式描述本专利技术的实施方式，其中：
[0024]图1是常规P2混合动力总成布局的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合动力总成，所述混合动力总成具有活塞内燃发动机和马达/发电机，并且所述马达/发电机能联接到离合器，从而能联接到齿轮箱，所述发动机还配备有气门机构控制系统，所述气门机构控制系统能操作为在第一模式与第二模式之间改变发动机阀操作，在所述第一模式中，所述发动机能够以常规内燃模式操作，在所述第二模式中，当所述发动机不以常规内燃模式操作时泵送损耗减少。2.根据权利要求1所述的动力总成，其中，所述马达/发电机永久地联接到所述发动机。3.根据权利要求1所述的动力总成，其中，所述气门机构控制系统在操作上贯穿所述发动机的多个冲程保持进气阀和排气阀打开。4.根据权利要求1所述的动力总成，其中，所述气门机构控制系统在操作上贯穿所述发动机的多个冲程保持进气阀打开。5.根据权利要求1所述的动力总成，其中，所述气门机构控制系统在操作上贯穿所述发动机的多个冲程保持排气阀打开。6.根据权利要求1所述的动力总成，其中，所述气门机构控制系统在操作上贯穿所述发动机的多个冲程保持进气阀和排气阀关闭。7.根据权利要求1所述的动力总成，其中，当所述发动机被命令不产生动力或扭矩时，使所述发动机以所述第二模式操作。8.根据权利要求7所述的动力总成，其中，从所述第一模式到所述第二模式的改变在发动机状态改变成不产生动力或扭矩之后被延迟预定时间。9.根据权利要求1所述的动力总成，其中，当所述发动机在无燃料加注或较低燃料加注状态下操作时，使所述发动机以所述第二模式操作以便不产生动力或产生最小动力。10.根据权利要求1所述的动力总成，其中，当在所述气门机构控制系统中检测到故障时，防止所述发动机以所述第二模式操作。11.一种操作混合动力总成的方法，所述混合动力总成具有联接到马达/发电机的内燃发动机和能操作为选择性...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢明峰，夏春怿，A，
申请(专利权)人：康明斯公司，
类型：发明
国别省市：