[发明专利]用于启动发动机的方法和系统

说明书

提供了用于改善混合动力车辆中的发动机再启动操作的方法和系统。当经由马达转矩起动转动发动机时，延迟发动机燃料供给，直到发动机转速足够高并且发动机已经沿向前方向连续旋转达阈值持续时间。当发动机起动转动时，发动机和马达之间的断开离合器滑动，其中仅在发动机已经达到马达速度之后接合离合器。

技术领域

本说明书涉及用于在发动机再启动期间改善的发动机位置估测和准确的发动机燃料供给的系统和方法。发动机可以选择性地联接到混合动力电动车辆中的电动机器和变速器。

背景技术

混合动力电动车辆(HEV)利用内燃发动机和电动马达的组合，以提供推进车辆所需的功率。该布置提供关于仅具有内燃发动机的车辆改进的燃料经济性，这是部分因为在当发动机低效率操作或以其他方式不需要用于推进车辆时的时间期间，发动机关闭。在这些条件期间，车辆从发动机模式转变到电动模式，其中电动马达用于提供推进车辆所需的所有功率。当驱动功率需求增加，使得电动马达可不再提供足够的功率来满足需求时，或者如果电池荷电状态(SOC)下降到低于一定水平时，以几乎对驾驶员透明的方式快速地且平稳地再启动发动机。车辆推进然后从电动模式转变到发动机模式。

Tulpule等人在US 20140088805中公开了实现HEV动力传动系统中平稳的发动机再启动的一种方法。其中，断开离合器设置在发动机和马达之间，其可操作用于使发动机从马达断开。在发动机再启动期间，断开离合器脱离，使得能够给发动机供应燃料，以获得匹配马达速度的转速。然后，当发动机转速/速度匹配马达速度时，断开离合器被接合以便将发动机和马达联接到驱动轴，以满足驾驶员扭矩需求。

发明内容

然而，本发明人已经认识到这种方法的潜在问题。可需要在再启动期间维持足够的断开离合器容量，以使得发动机能够通过汽缸压缩扭矩起动转动，直到开始燃烧。然而，根据关机时的发动机位置、发动机活塞摩擦变化、断开离合器摩擦变化的系数和其他噪音因数，计算实现所需的发动机曲柄和平稳的再启动性能所需的发动机起动扭矩会成为挑战。如果所估测的起动扭矩过低，则发动机会无法克服气缸压缩扭矩，这将导致发动机首先向前且然后向后旋转。由此产生的曲轴逆转响应能够消极地影响再启动响应时间并导致NVH问题。具体地，如果当重新开始燃料供给时发动机向后旋转且离合器容量相对低，则发动机再启动可劣化且车辆会失速。除了浪费了喷射的燃料之外，还会需要附加的燃料来再启动发动机，从而降低燃料经济性。进一步地，不完整的发动机启动会导致车辆动力传动系中的扭矩扰动，这进而能够导致再启动期间显著的NVH问题。

本发明人已经认识到这些问题，并开发了用于混合动力车辆的方法，其具有改进的发动机再启动方法。在一种示例中，方法包括，在发动机再启动期间，在发动机和马达之间的断开离合器至少部分脱离的情况下经由马达起动转动发动机同时延迟给发动机供应燃料直到仅在发动机转速高于阈值转速且发动机旋转方向为正达大于阈值持续时间之后。以这种方式，可在没有引起曲轴逆转问题的情况下开始发动机燃料供给。

在一种示例中，响应于混合动力电动车辆系统中的发动机再启动请求，可经由电动马达起动转动发动机。在发动机起动转动的同时，在发动机和马达之间联接的断开离合器可维持部分脱离，其中基于发动机转速和马达速度之间的差异连续地调节离合器的打滑。一旦发动机开始旋转，控制器可监控发动机转速以及发动机转速的导数(derivative)。可延迟发动机的燃料供给，直到控制器确认发动机转速高于阈值转速并且发动机旋转沿正方向达阈值时间量。例如，控制器可比较预选择数目的发动机读数，以确保每个连续读数大于前一个，以便确认发动机正沿向前方向旋转。一旦确认没有发生发动机逆转，则恢复发动机燃料供给。之后当发动机转速在马达速度的阈值内时，接合断开离合器。在一些示例中，基于马达加速度和发动机加速度，可预测在所需的离合器接合时间处的马达速度，并且可根据从车辆操作的电动模式到混合动力模式的迅速转变调节发动机燃料供给。