專利名稱：發動機啟動-停止動力傳動系統中的發動機位置控制的制作方法
技術領域：
本發明涉及在一種在具有發動機啟動-停止動力傳動系統的車輛中的發動機位置控制。
背景技術：
為了將怠速燃料消耗最小化，在車輛怠速過程中一些混合動力車輛和其它車輛的動力傳動系統選擇性地切斷內燃機的燃料供應。在自動發動機重新啟動過程中的變速器控制通常是經由編入變速控制器的換擋算法的執行而發生。為了實現預期的燃料節省，當操作者釋放制動踏板并壓下加速器時，發動機必須快速地重新啟動。
發明內容
本發明提出一種用于控制具有自動發動機啟動-停止功能的車輛中的發動機停止位置的方法。該方法可由一組計算機可執行指令體現，這些指令通過車載控制器或多分布控制器被選擇性地執行。所述方法在發動機關閉程序被啟動后的發動機滑行停止過程中控制曲軸速度。控制器將離合器命令傳遞至自動變速器或雙離合變速器(DTC)的離合器，從而通過引發寄生損失和摩擦損失來降低發動機慣性。發動機停止位置被控制為使得當發動機完全停止后，發動機點火序列中的第一點火汽缸的位置落在目標發動機停止位置的期望范圍內。這樣的發動機位置控制在操作者從制動踏板抬起腳并壓下加速器后，能夠使發動機立刻補充燃料并重新啟動，因此避免了通常在傳統發動機停止-啟動系統中、為了識別壓縮下的汽缸所需的凸輪-曲軸再同步階段。特別地，車輛被披露具有發動機停止-啟動功能。所述車輛包括控制器、具有離合器的變速器以及具有曲軸的發動機。所述控制器與發動機和變速器通信、被配置為檢測發動機的被指令關閉、以及在檢測到該被指令關閉之后促動離合器的接合。以這種方式，控制器控制在發動機關閉之后的曲軸的減速率，并且使曲軸停在目標停止位置的校準范圍內。
結合附圖通過對該發明最優實施形式的詳細描述，可以明顯地體現所述發明的上述特點和優勢以及其它特點和優勢。圖I是具有雙離合變速器和控制發動機停止位置控制器的示例車輛的杠桿原理圖；圖2是具有自動變速器和控制發動機停止位置控制器的另一示例車輛的杠桿原理圖；圖3是發動機曲軸角的時間曲線圖；圖4是發動機速度的時間曲線圖；圖5是離合器容量的時間曲線圖6是描述用于控制發動機停止位置的示例性開環控制方法的流程圖；圖7是描述用于控制發動機停止位置的示例性閉環控制方法的流程圖。
具體實施例方式參照附圖，其中參考編號對應不同圖片中相似的部件，示例性車輛10在圖I中以杠桿原理圖的形式示出。車輛10包括內燃機18和雙離合變速器(DCT) 16。，控制器12分別執行下述參考圖6和圖7的一對方法100或200中的一個，用以在發動機停止-啟動事件的關閉循環過程中獲取發動機18的目標停止位置。控制器12部分地通過控制DCT16中一對輸入離合器14和/或17 (分別為Cl和C2)中一個或兩個的促動和施加的阻力，控制發動機停止位置。在一個具體的實施例中，DCT被構造為具有7速變速器，盡管DTC可以被替換地地設計為5速，6速，7速，8速等。如在該領域中理解的那樣，DCT是一種自動化的，類似手動操作的變速器，其包含變速箱，該變速箱具有兩個獨立運行的扭矩傳遞機構或離合器。DTC可以是濕式雙離合或干 式雙離合(dDCT)。相關聯的電子與液壓離合控制設備控制換擋操作。在DCT中，一個輸入離合器控制奇數號的檔位，例如一個7速變速箱的一檔，三檔，五檔和倒檔，另一個輸入離合器在同樣的7速變速箱中控制偶數號的檔位，例如二檔，四檔和六檔。利用這種獨特的檔位布局，可以使DCT不需從發動機完全阻斷動力流而進行其多種檔位間的變換。發動機18包括曲軸15。當曲軸15轉動時，發動機18向DCT16傳遞輸入扭矩(箭頭T1X發動機18具有如上所述的啟動-停止功能，即，發動機18可被選擇性的關閉以減少怠速燃料消耗并且當操作者從制動踏板抬起腳和/或壓下加速踏板時重新啟動。可以利用馬達(沒有顯示)來輔助轉動曲軸和重新啟動發動機18。DCT16包括與一組驅動車輪相連接的輸出軸。輸出軸20最終傳送變速器輸出扭矩(箭頭I)以推動車輛10。根據一個實施例，DCT16可包括與輸入離合器14連接的第一軸25，與輸入離合器17連接的第二軸27，以及齒輪組24-724。每個齒輪組24-724都包含多個節點26，在每個齒輪組24-724中多個節點中的一個固著在固定構件28上，例如變速器殼體或外殼。第一軸25連接并驅動奇數齒輪組，例如在示出的非限制性7速變速器實施例中的齒輪組24、124、224和324。第二軸27連接并驅動偶數齒輪組，如圖I所示的7速變速器中的齒輪組424、524和624，以及提供倒車模式所需擋位的齒輪組724。DCT16更進一步包括上方和下方的主軸，分別為主軸30，32，所述兩個主軸與最終驅動齒輪組34、134相連接。最終驅動齒輪組34、134則與輸出軸20連接以提供任何需要的最終齒輪減速。如本領域熟知的，圖I中的梯形符號代表離合器同步器。如以上所述，用于控制發動機18停止位置的控制器12可以被配置為基于微處理器的設備(一個或多個)，該設備具有一些普遍的元件，例如微處理器或中央處理器(CPU)；存儲器，該存儲器包括但不局限于只讀存貯器(R0M)，隨機存儲器(RAM)，電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)以及快閃存貯器等；電路，該電路包括但不局限于高速時鐘電路(沒有顯示)，模擬數字轉換電路(Α/D電路)，數字模擬轉換電路(D/Α電路)，數字信號處理器或DSP ;必要的輸入/輸出(I/O)設備以及其它信號調制和/或緩沖電路。無論如何配置，控制器12可操作以執行分別如圖6和圖7所示的方法100和200，以提供所需的發動機停止位置控制)。
參照圖2，另一個可選擇示例性車輛IOA包括自動變速器116。變速器116具有第一和第二行星齒輪組，分別為行星齒輪組22和24。與圖I所示的DCT16實施例一樣，本控制器12可以通過控制指定離合器的促動，例如離合器35 (C1234)或其它離合器，在發動機轉速減慢的時候將其控制在目標停止位置。所示的6速實施例是用來說明典型的自動變速器的，因此是非限制性的。本領域技術人員應認識到，可以如這里所述方法控制更多或更少檔位以及更多或更少行星齒輪組的其它變速箱配置的離合器。在圖2所示的實施例中，行星齒輪組22的節點26可包括太陽齒輪(S3)，行星架(PC3)以及環形齒輪(R 3)。第二齒輪組24的節點26可包括第一太陽齒輪(SI)，行星架(PC1)，環形齒輪(Rl)以及第二太陽齒輪(S2)。太陽齒輪(SI)可以直接連接并由此固著在固定構件28上。輸入扭矩(T1)通過發動機18傳送至第一齒輪組22上的環形齒輪(S3)以及離合器21 (C456)的輸入側，數字4、5、6代表需要促動離合器21的擋位。類似地，字母B代表制動離合器。缺少字母B表明是旋轉離合器。其它離合器包括配置在固定構件28和第二齒輪組24的太陽齒輪(S2)之間的制動離合器29 (CB26)，配置在第一齒輪組22的行星架(PC3)和離合器29的輸出側之間的離合器31 (C35R)以及配置在第一齒輪組22的行星架(PC3)和第二行星齒輪組24的太陽齒輪(SI)之間的離合器(C1234) 35。制動離合器33配置在第二齒輪組的行星架(PCl)和固定構件28之間用于所需的低速檔/倒檔。相同的行星架(PCl)通過單向離合器23 (Fl)選擇性地以不同方式連接至固定構件28。在圖1、圖2所示的具體實施例，以及使用其它不同配置變速器的車輛中，利用多個離合器被應用以使發動機18以受控方式減速，從而發動機18的旋轉完全停止，此時其下一個預定的點火汽缸處于或靠近目標停止位置，例如在一個可行的實施例中上止點以下72度(72BTDC)。這樣的實施例可用于例如4缸發動機中。相同的或其它的位置可能用在其它發動機配置中，因此72BTDC不是限制性的。通過指定變速器的離合器阻力的受控施加提供寄生損失和摩擦損失，寄生損失和摩擦損失的特性根據具體的結構和預期的離合器阻力響應而不同。對于發動機18，一旦獲得了其目標停止位置，發動機啟動能夠以可預測和可重復的啟動特性曲線快速發生。在不同的實施例中，可以使用適當的開環控制方法(圖6)和閉環控制方法(圖7)。圖3-5是一組車輛性能時間曲線圖，其用來描述在發動機自動停止操作中的所述控制方法。圖3是在發動機啟動/停止操作中不同的、可能的發動機位置(Pe)的時間曲線圖40。圖4是發動機速度(Ne)的時間曲線圖50。圖6是離合器容量(C)的時間曲線圖60。圖3的軌跡42顯示了位置控制的公稱水平線，其中在t2處獲得目標停止位置。軌跡41和43分別代表更晚和更早獲得不同的停止位置，例如分別在t3和h處獲得。在圖4中，軌跡51、52和53分別與圖3中的軌跡41、42和43對應。發動機關閉大概發生在點55處。在t2處，燃料被切斷，發動機轉速降至O。公稱軌跡52在t2處達到零發動機轉速，這與圖3中軌跡42中同一時間點上獲取的發動機位置相對應。具有更多或更少離合器阻力的不同控制方法可以產生不同的軌跡51和53，軌跡51代表在曲軸未加載情況下發動機速度“提升”。在圖5中，軌跡61、62和63分別與圖3中的軌跡41、42和43以及圖4中的軌跡51、52和53對應。公稱軌跡62顯示在位于I1與t3之間的離合接合點(例如接觸點(kisspoint))之上所保持的離合器容量。軌跡63顯示保持離合器容量在接觸點之上可以更快的制動發動機18 (見圖4的軌跡53)，軌跡61顯示保持離合器容量在接吻點之下導致發動機18在曲軸未加載情況下滑行(見圖4的軌跡51)。參照圖6，并結合圖I和圖2所示的車輛10和IOA的結構，示例性方法100允許發動機18以恒定的發動機停止位置關閉和重新啟動，如圖3所示的實例。兩種可行的方法包括用合適的開環控制方法和閉環控制方法控制發動機停止位置。圖6描述了開環控制法，圖7描述了閉環控制方法。在圖6的步驟S102中，在怠速、未連接的狀態下，指定離合器的阻力特性被確定。該離合器用于關閉后控制發動機停止位置。阻力特性可以在緊靠目標停止位置的范圍內產生發動機停止位置。根據這點，控制器可以確定優化汽缸事件用于以一方式切斷燃料 供應，其最終提供所期望的發動機減速軌跡線，即圖4中的軌跡51。在步驟S104中，控制器12確定車輛的停止，例如通過檢測制動踏板已被作用，發動機速度接近怠速，以及車輛速度為零或接近零等。隨后控制器12命令發動機18關閉。在靠近圖4中點55的時間點處，發動機18的燃料供給被切斷，接合的輸入離合器14或17的所需的阻力扭矩被設置在控制器12中。所需的阻力扭矩曲線被應用，其最終控制傳遞至指定離合器的壓力。所述指定離合器，如圖I中的離合器14或17，相對于圖5中所示的其接觸點，被保持在預先確定的水平。指定的離合器將會被保持在這一點直到發動機18停止在其目標停止位置處。在發動機關閉后，離合器14或17可被保持在恰好低于接觸點的一點，在該點處離合器阻力最小。所述方法100繼續進行至步驟S106。在步驟S106中，控制器12監測變化的發動機速度(見圖4)，例如利用速度傳感器(沒有顯示)，并確定發動機轉速是否低于校準閾值。步驟S104將會被重復直到發動機轉速低于所述閾值，在該點處，方法100繼續進行至步驟S108。在步驟S108中，根據DCT實施例的模式，控制器12作用主離合器，例如圖I中的離合器14或17，然后繼續進行至步驟S110。在步驟SI 10中，控制器12確定發動機轉速是否為零或在零附近最小的范圍內。步驟S108被重復直到發動機轉速為零或在零附近，在該點處，方法100繼續進行至步驟SI 12。在步驟S 112中，控制器12確定發動機18的第一點火汽缸(其為保持在控制器12的存儲器中的校準點火序列中的指定汽缸)是否在目標發動機位置，如72BTDC (相對于具有4個汽缸的發動機中的發動機18的進氣閥)。如果點火汽缸在目標發動機位置，離合器阻力扭矩不被調節，方法100繼續進行至步驟S116。否則，方法100繼續進行至步驟S114。在步驟SI 14中，控制器12向圖I中的DCT16或圖2中的變速器116傳送控制信號(箭頭11)以提供對主離合器的精細運動控制，然后重復步驟S112。在該步驟中阻力扭矩被調整用于下一次的發動機停止事件，這使得隨著時間推進控制器12繼續向目標停止位置靠近，即為適應地(adaptively)。通過受控方式動態地產生離合器阻力以提供對發動機速度的控制環路。步驟S114有效地獲得發動機速度的受控降低，從而停止位置總是相同的。在步驟S116，在校準點火序列中點火的第一汽缸處于目標發動機位置。離合器可保持在滿容量接合以防止發動機反轉，或將阻力特性曲線簡單地設置為具有對于預想反轉的潛勢(potential for rollback in mind),以使得第一汽缸在反轉后仍在目標停止位置。方法100對于下一次發動機關閉事件重復步驟S102。參照圖7，可選擇的開環方法200被示出，其可以用于圖I所示的DCT16或圖2所示的變速器116。在步驟S202，控制器12確定車輛10或IOA是否開始停止。例如控制器12可確定制動踏板是否已被應用，發動機轉速是否接近怠速，以及車輛速度是否接近零。在步驟S204，在自動停止事件被開始后控制器12切斷燃料。在步驟S206，控制器12繼續經由指定離合器施加校準的動態阻力曲線同時監測發動機速度和位置。在步驟S208，控制器12確定發動機18是否已經停在目標停止位置。如果已停在目標停止位置，方法200繼續進行至步驟S210，否則控制器12重復步驟S206。在步驟S210，指定離合器利用增加的容量來降低發動機18的反轉，或控制器12事 先在阻力曲線中補償這種反轉。實施該發明的最佳模式已經被詳細描述，本發明相關的本技術領域技術人員應認識到在所附權利要求范圍內的用于實踐本發明的多種可替代的設計和實施例。
權利要求
1.一種具有發動機啟動-停止功能的車輛，包括 具有離合器的變 速器， 具有曲軸的發動機，以及 與發動機和變速器通信的控制器，其中該控制器被配置用于 檢測發動機的被指令關閉，以及 在檢測到該被指令關閉后接合離合器以由此控制曲軸的減速率以及在發動機的關閉的結束處停止曲軸在目標停止位置的校準范圍內。
2.根據權利要求I的車輛，其中所述變速器為自動變速器和雙離合變速器中的一種。
3.根據權利要求I的車輛，其中所述目標停止位置大約在上止點以下(BTDC)72度。
4.根據權利要求I的車輛，其中所述控制器被配置成用于確定怠速狀態下離合器的阻力特性，并且利用所述阻力特性提供期望的發動機減速軌跡。
5.根據權利要求I的車輛，其中所述控制器使離合器保持在接合點或接觸點處或以上直到曲軸停止，并且在發動機關閉后使離合器保持在正在接觸點以下。
6.根據權利要求I的車輛，其中在發動機停止后而曲軸并不在目標停止位置時，該控制器在閉環控制中調節離合器的阻力扭矩。
7.根據權利要求I的車輛，其中所述控制器被配置成選擇性地應用指定離合器以減弱發動機的反轉。
8.一種用于在車輛中控制發動機停止位置的方法，所述車輛包括具有離合器的變速器和具有自動啟動-停止功能的發動機，該方法包括 檢測發動機的被指令關閉，以及 在檢測到該被指令關閉后接合離合器以由此控制曲軸的減速率以及在發動機的關閉的結束處停止曲軸在目標停止位置的校準范圍內。
9.根據權利要求8的方法，進一步包括 確定用于實現所述目標停止位置所需的離合器的離合器阻力扭矩特性，以及 將所述特性記錄在控制器的存儲器中。
10.根據權利要求8的方法，進一步包括 檢測曲軸是否停在目標停止位置的校準范圍內，以及 當曲軸沒有停止在所述校準范圍內時，在閉環控制中調節記錄的阻力扭矩特性。
全文摘要
一種具有發動機停止-啟動功能的車輛包括變速器，發動機以及控制器。該變速器包括離合器，該發動機包括曲軸。該控制器與變速器和發動機的通信，并被配置為用于檢測發動機的被指令關閉，之后使離合器接合來控制曲軸的減速率并且在發動機關閉的最后階段使曲軸停在標定的目標停止位置范圍內。一種控制發動機停止位置的方法包括檢測發動機的被指令關閉，并且在檢測到該被指令關閉后使離合器接合從而來控制曲軸的減速率并且在發動機關閉的最后階段使曲軸停在標定的目標停止位置范圍內。該變速器為自動變速器或者為雙離合變速器。
文檔編號F02D29/02GK102889144SQ20121025211
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者A.阿布德, 小羅納德.F.洛喬基, K.K.蘭 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司