СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD AND DEVICE FOR STARTING ENGINE OF HYBRID VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для использования инерции различных групп способных вращаться внутренних компонентов в трансмиссии с одной или с двумя муфтами сцепления для содействия электромашине в процессе запуска двигателя при определенных условиях.
Уровень техники
Гибридное транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания, вращающий момент которого передается на ведущие колеса с помощью трансмиссии, содержащей коробку передач, и по меньшей мере одну электромашину, электрически соединенную с системой аккумулирования электрической энергии и механически соединенную с ведущими колесами.
Гибридные транспортные средства могут работать в режиме работы, в котором вращающий момент создается двигателем внутреннего сгорания, и электромашина может работать в качестве генератора для подзарядки системы аккумулирования энергии. Гибридные транспортные средства могут также работать в режиме электрической тяги, в котором двигатель внутреннего сгорания выключен, и вращающий момент создается электромашиной, работающей в качестве электродвигателя. Третьим режим работы - комбинированный: в нем вращающий момент создается как двигателем внутреннего сгорания, так и электромашиной, работающей в качестве электродвигателя. Кроме того, для повышения общей эффективности использования энергии на всех стадиях торможения электромашина может использоваться как генератор для рекуперативного торможения, при котором кинетическая энергия транспортного средства, частично преобразуется в электрическую энергию, которая накапливается в системе аккумулирования энергии, вместо того чтобы полностью рассеиваться при трении в тормозных устройствах.
Подходящая трансмиссия для гибридного транспортного средства, снабженного двигателем внутреннего сгорания и электромашиной, описана в документе WO 2012/123171. Этот документ относится к гибридному приводу моторного транспортного средства, которое содержит автоматизированную трансмиссию с двумя муфтами сцепления, в состав которой входят два коаксиальных входных вала и один общий выходной вал. Один из входных валов гибридного привода может быть присоединен к приводному валу двигателя внутреннего сгорания и соединен с возможностью передачи вращающего момента с выходным валом с помощью соответствующей первой группы выборочно переключаемых комплектов шестерен, а другой входной вал присоединен с возможностью передачи вращающего момента к ротору электромашины, которая может работать в качестве электродвигателя и электрогенератора, и может быть соединен с возможностью передачи вращающего момента к выходному валу с помощью соответствующей второй группы выборочно переключаемых комплектов шестерен. Комплекты шестерен установлены между одним из двух входных валов и одним из двух промежуточных валов, которые соединены с возможностью передачи вращающего момента с выходным валом, причем каждый комплект шестерен содержит одну шестерню, жестко закрепленную на соответствующем входном валу и свободно вращающуюся шестерню на соответствующем промежуточном валу. С каждым входным валом связаны по меньшей мере два комплекта шестерен, в которых свободно вращающиеся шестерни, установленные на разных промежуточных валах, расположены в общей радиальной плоскости с одной общей жестко закрепленной шестерней. По меньшей мере две свободно вращающиеся шестерни, установленные на одном из двух промежуточных валов, могут быть связаны друг с другом посредством двух комплектов шестерен, связанных с разными входными валами с помощью устройства переключения передач. Две выходные фиксированные шестерни расположены в общей радиальной плоскости с общей выходной шестерней, установленной на выходном валу.
Электромашина может быть отсоединена от ведущих колес и может использоваться для запуска двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, электромашина может полностью или частично заменять стартер для запуска двигателя. Когда двигатель "холодный", для его запуска требуется подавать на коленчатый вал сравнительно большой вращающий момент, который может превышать в 2-4 раза вращающий момент для запуска "теплого" двигателя), поскольку при низкой температуре смазочное масло внутри двигателя имеет очень большую вязкость, и потому создается большое механическое сопротивление вращению. Обычный электродвигатель стартера способен передавать на коленчатый вал двигателя очень высокий вращающий момент за счет использования очень высокого передаточного отношения (например, 1:10) между валом электродвигателя стартера и коленчатым валом двигателя. Электромашина гибридного транспортного средства обычно механически соединена с коленчатым валом двигателя с относительно низким передаточным отношением (часто 1:1, то есть без понижения числа оборотов). Поэтому электромашина гибридного транспортного средства может быть не в состоянии создавать достаточно большой вращающий момент, необходимый для раскручивания коленчатого вала двигателя, когда он холодный, и/или когда низка температура окружающего воздуха. В контексте настоящего описания указание "холодный" относится к температуре, близкой к температуре окружающего воздуха. Указание "низкая" температура окружающего воздуха используется для температур, близких к точке замерзания.
В документе US 2002/117860 описывается решение указанной проблеме, в котором предлагается механически соединять электромашину с коленчатым валом двигателя с использованием двух автоматически выбираемых передаточных отношений: первое достаточно большое передаточное отношение (понижающее) выбирается на стадии запуска двигателя, а второе меньшее отношение (с меньшим понижением) выбирается во всех остальных ситуациях. Однако такое решение связано с усложнением конструкции, поскольку в этом случае между электромашиной и коленчатым валом должен быть установлен редуктор с сервоприводом.
В документах WO 2007/131838, US 2005/155803, US 2009/017988 и US 6,354,974 раскрываются решения, в которых электромашина соединяется с коленчатым валом двигателя с помощью муфты сцепления. Для запуска двигателя муфта разрывает соединение, электромашина работает на холостом ходу, затем муфта соединяет электромашину с коленчатым валом для использования инерции электромашины (то есть, кинетической энергии) для раскручивания коленчатого вала. Однако такой режим запуска может быть недостаточен для запуска двигателя с большим количеством цилиндров, имеющих большой рабочий объем. Кроме того, такой режим запуска обеспечивает возможность подачи на коленчатый вал большого вращающего момента, необходимого для запуска "холодного" двигателя, и является избыточным для запуска "теплого" двигателя. Поэтому, когда двигатель теплый, этот режим запуска оказывает избыточно высокие механические нагрузки на компоненты трансмиссии и при этом имеет место совершенно необязательная задержка запуска, поскольку необходимо время на работу электромашины в режиме холостого хода.
В документе DE 19645943 описывается запуск двигателя, при котором электродвигатель раскручивается перед механическим соединением электромашины с двигателем, когда он "холодный". Когда двигатель "теплый, используется традиционный запуск, при котором электромашину механически соединяют с двигателем, прежде чем ее электродвигатель начнет вращаться.
В документе GB 2413998 описывается запуск двигателя, при котором электродвигатель раскручивается перед механическим соединением электромашины с двигателем. Скорость вращения, которой электромашина должна достичь, прежде чем она механически соединяется с коленчатым валом, определяется температурой двигателя, так что эта скорость вращения будет выше, когда двигатель "холодный".
Проблема вышеуказанных решений заключается в том, что такой режим запуска двигателя уже раскрученным электродвигателем может быть недостаточен для раскручивания коленчатого вала двигателя при неблагоприятных условиях работы. Другая проблема заключается в том, что предлагаемые решения не могут быть применены в транспортном средстве, в котором используется трансмиссия с двойным сцеплением.
Целью настоящего изобретения является создание улучшенного способа запуска двигателя, в котором устранены вышеуказанные проблемы.
Раскрытие изобретения
Вышеуказанные проблемы решаются с использованием способа, описанного в прилагаемой формуле изобретения.
В нижеприведенном описании термин "трансмиссия" охватывает все части трансмиссии, расположенные между коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания и карданным валом, передающим вращение по меньшей мере на пару ведомых колес. Трансмиссия предпочтительно (но не обязательно) содержит шестерню демультипликатора, присоединенную к карданному валу.
Термин "двигатель" будет использоваться для указания двигателя внутреннего сгорания, а термин "электродвигатель" будет использоваться в отношении электромашины. Такая электромашина способна работать как в качестве электродвигателя для поддержки двигателя, так и в качестве электрогенератора для зарядки аккумулятора энергии или для привода вспомогательных устройств. Режим работы электромашины в качестве электродвигателя может использоваться для раскручивания коленчатого вала двигателя, или с целью поддержки двигателя, или для движения транспортного средства только на электрической тяге.
Термин "аккумулятор энергии" будет использоваться в отношении высоковольтной батареи, используемой для раскручивания коленчатого вала двигателя или осуществления движения гибридного транспортного средства с использованием электромашины. Термин "батарея стартера" используется в отношении отдельной аккумуляторной батареи (12/24 В), предназначенной для раскручивания коленчатого вала двигателя, обычно с помощью отдельного электродвигателя стартера (не путать с вышеуказанной электромашиной). В описании указывается, что изобретение относится к способу "запуска" двигателя внутреннего сгорания, причем операция запуска включает "раскручивание коленчатого вала" двигателя. Однако для целей настоящего изобретения указанные термины являются взаимозаменяемыми.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предлагается способ запуска двигателя внутреннего сгорания гибридного транспортного средства. Транспортное средство содержит двигатель с коленчатым валом, который может быть соединен по меньшей мере с одной парой ведущих колес через трансмиссию. Транспортное средство содержит также трансмиссию, в состав которой может входить одна или две муфты и которая может быть подсоединена к двигателю. Трансмиссия содержит множество различных способных вращаться компонентов для передачи вращающего момента от двигателя на ведущие колеса.
Трансмиссия имеет по меньшей мере один входной вал, и по меньшей одна муфта сцепления установлена для соединения соответствующего входного вала с двигателем. Трансмиссия содержит также выходной вал и по меньшей мере первый промежуточный вал, которые могут соединяться по меньшей мере с одной муфтой сцепления посредством шестерен передач, задаваемых вручную и/или в автоматическом режиме. С промежуточным валом соединена механически электромашина, установленная после указанной по меньшей мере одной муфты сцепления, так что муфта расположена между электромашиной и двигателем.
В процессе нормальной работы транспортного средства, когда оно находится в движении, электромашина соединена по меньшей мере с одной муфтой сцепления в соответствии с выбранной передачей. При этом передачи могут выбираться вручную водителем, автоматически или электронным блоком управления (ЭБУ) с использованием заданного алгоритма переключения передач.
В процессе запуска двигателя, когда транспортное средство обычно неподвижно, электромашина может быть соединена с указанной по меньшей мере одной муфтой сцепления под управлением только блока ЭБУ.
Предлагаемый способ запуска двигателя включает:
- - измерение (регистрацию) по меньшей мере одного параметра, имеющего отношение к работе двигателя (влияние на работу двигателя), для принятия решения о необходимости содействия электромашине для раскручивания коленчатого вала двигателя;
- выключение по меньшей мере одной муфты сцепления для отсоединения электромашины от двигателя;
- управление трансмиссией для отсоединения электромашины от ведущих колес;
- выбор по меньшей мере одной из групп способных вращаться компонентов трансмиссии, которые должны использоваться для содействия запуску двигателя в соответствии с указанным по меньшей мере одним измеренным параметром, имеющим отношение к работе двигателя;
- включение по меньшей мере одной передачи для соединения указанной по меньшей мере одной выбранной группы способных вращаться компонентов трансмиссии с указанной по меньшей мере одной муфтой сцепления;
- осуществление работы электромашины в качестве электродвигателя для вращения указанной по меньшей мере одной выбранной группы способных вращаться компонентов трансмиссии и достижения заданной скорости вращения коленчатого вала двигателя; и
- включение одной из муфт сцепления, когда скорость вращения электромашины достигнет скорости вращения коленчатого вала, для запуска двигателя.
Термин "скорость вращения коленчатого вала" используется для указания скорости вращения вала электромашины, которая достаточна для раскручивания коленчатого вала двигателя.
Как уже указывалось, количество способных вращаться компонентов в трансмиссии с одной муфтой или с двумя муфтами сцепления, которые должны использоваться для содействия запуску двигателя, выбирается в зависимости от указанного по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя. Предлагаемый способ запуска двигателя прежде всего предназначен для использования при низких температурах окружающего воздуха, низких температурах охлаждающей жидкости двигателя, и/или когда определяется, что вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем электромашины, примерно равен или ниже вращающего момента, необходимого для надежного раскручивания коленчатого вала двигателя. Вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем, зависит от температуры и/или от уровня заряда аккумулятора энергии (или высоковольтной батареи). В процессе "холодного" запуска температура аккумулятора энергии будет определяться температурой окружающего воздуха.
Если определено, что энергии аккумулятора (или высоковольтной батареи), используемой для раскручивания коленчатого вала двигателя, может быть недостаточно для обеспечения требуемого для этой цели вращающего момента при использовании электромашины, соединенной непосредственно с одной из муфт сцепления, принимается решение о необходимости содействия электромашине при раскручивании коленчатого вала. Если двигатель обычно запускается отдельным электродвигателем стартера, раскручивающим маховик двигателя, то измеренный параметр (низкое напряжение батареи стартера, низкая температура окружающего воздуха и/или низкая температура охлаждающей жидкости двигателя) может приводить к тому, что электромашина будет выполнять функцию стартера.
В соответствии с первым примером способ включает осуществление работы электромашины и использование момента инерции первой группы способных вращаться компонентов трансмиссии. Эта первая группа включает вращающиеся массы электромашины, промежуточного вала, по меньшей мере одного входного вала и по меньшей мере одной муфты сцепления для содействия электромашине при раскручивании коленчатого вала двигателя. Способ в соответствии с первым примером осуществляется, когда определяется, что вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем электромашины, примерно равен или ниже вращающего момента, необходимого для надежного раскручивания коленчатого вала двигателя. Как уже указывалось, вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем, зависит от температуры и/или от уровня заряда аккумулятора энергии (или высоковольтной батареи). В процессе "холодного" запуска температура аккумулятора энергии будет определяться температурой окружающего воздуха. Решение о необходимости содействия электромашине для раскручивания коленчатого вала двигателя принимается, если температура окружающего воздуха, температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии падает ниже первой группы заданных предельных величин или находится за пределами первого диапазона заданных предельных величин.
Во втором примере для раскручивания коленчатого вала двигателя используется дополнительная выбранная группа способных вращаться компонентов трансмиссии. В соответствии с этим вторым примером способ включает осуществление работы электромашины и использование вращающихся масс электромашины, промежуточного вала, по меньшей мере одного первого входного вала, по меньшей мере одной муфты сцепления, а также выходного вала для поддержки раскручивания электромашиной коленчатого вала двигателя. В этом случае выходной вал с его шестернями формирует вторую группу способных вращаться компонентов. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется тогда, когда температура окружающего воздуха, температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии или батареи стартера падают ниже второй группы заданных предельных величин. Вторая группа заданных предельных величин ниже первой группы предельных величин или находится за пределами второго диапазона заданных предельных величин. В этом случае определяется, что электромашине потребуется дополнительная поддержка при запуске двигателя. Поддержка, обеспечиваемая во втором примере, больше поддержки, обеспечиваемой в первом примере, поскольку в этом случае используются дополнительные вращающиеся массы.
В соответствии с первым альтернативным вариантом осуществления изобретения предлагается способ запуска двигателя внутреннего сгорания гибридного транспортного средства. Транспортное средство содержит двигатель с коленчатым валом, который может быть соединен по меньшей мере с одной парой ведущих колес через трансмиссию. Транспортное средство содержит также трансмиссию с двумя муфтами сцепления, которая может быть подсоединена к двигателю. Трансмиссия с двумя муфтами сцепления содержит множество способных вращаться компонентов для передачи вращающего момента от двигателя на ведущие колеса. Трансмиссия с двумя муфтами сцепления имеет первый и второй входные валы, из которых первый входной вал является сплошным валом, соединенным с первой муфтой сцепления, и второй входной вал является полым валом, соединенным со второй муфтой сцепления. Второй входной вал установлен коаксиально с первым входным валом. Трансмиссия с двумя муфтами сцепления содержит также выходной вал и по меньшей мере первый промежуточный вал, которые могут соединяться, соответственно, с первой муфтой сцепления и со второй муфтой сцепления посредством шестерен передач, выбираемых вручную и/или автоматически. С промежуточным валом соединена механически электромашина, установленная после муфт сцепления, так что эти муфты расположены между электромашиной и двигателем. Электромашина может быть соединена с одной или с двумя муфтами сцепления путем включения одной или двух передач, соответственно.
В процессе нормальной работы транспортного средства, когда оно находится в движении, электромашина соединена по меньшей мере с одной муфтой сцепления в соответствии с выбранной передачей. При этом передачи могут выбираться вручную водителем, автоматически или блоком ЭБУ с использованием заданного алгоритма переключения передач.
В процессе запуска двигателя, когда транспортное средство обычно неподвижно, электромашина может быть соединена по меньшей мере с одной или с обеими муфтами сцепления под управлением только блока ЭБУ.
Предлагаемый способ запуска двигателя включает:
- - измерение по меньшей мере одного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, для принятия решения о необходимости использования электромашины для раскручивания коленчатого вала двигателя;
- выключение муфт сцепления для отсоединения электромашины от двигателя; и
- отсоединение электромашины от ведущих колес.
Когда трансмиссия с двумя муфтами сцепления отсоединена от двигателя и от ведущих колес, способ по настоящему изобретению включает следующие стадии:
- выбор одной из групп способных вращаться компонентов трансмиссии, которые должны использоваться для содействия запуску двигателя в соответствии с указанным по меньшей мере одним измеренным параметром, относящимся к двигателю;
- включение одной передачи для соединения указанной по меньшей мере одной выбранной группы способных вращаться компонентов трансмиссии с одной муфтой сцепления;
- включение другой передачи для соединения по меньшей мере промежуточного вала к другой муфте сцепления;
- осуществление работы электромашины ЕМ в качестве электродвигателя для вращения выбранных способных вращаться компонентов и достижения заданной скорости вращения коленчатого вала двигателя; и
- включение одной из муфт сцепления, когда скорость вращения электромашины достигнет скорости вращения коленчатого вала, для запуска двигателя.
В первом примере первого альтернативного варианта только одна выбранная группа способных вращаться компонентов трансмиссии используется для раскручивания коленчатого вала двигателя. В этом первом примере для соединения промежуточного вала с первой муфтой сцепления используются шестерни первой передачи. Кроме того, для соединения промежуточного вала со второй муфтой сцепления используются шестерни второй передачи. Когда работает электромашина, промежуточный вал будет вращать как первую муфту сцепления вместе с первым входным валом, так и вторую муфту сцепления вместе со вторым входным валом, с использованием шестерен первой и второй передач, соответственно. Эти части формируют первую группу способных вращаться компонентов. Когда скорость вращения вала электромашины достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, вторая муфта включается для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя. В рассматриваемом примере механический момент первой муфты и первого входного вала будет передаваться на промежуточный вал с использованием шестерен второй передачи, обеспечивая заданное повышающее передаточное отношение. Вращающий момент от электромашины будет передаваться на вторую муфту сцепления, на второй входной вал и на выходной вал с использованием шестерен первой передачи. Решение о том, что электромашине необходима поддержка первой группы выбранных способных вращаться компонентов трансмиссии при раскручивании коленчатого вала двигателя, принимается, если величина по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, падает ниже первой группы заданных предельных величин или находится за пределами первого диапазоне заданных предельных величин.
Также для раскручивания коленчатого вала двигателя может быть включена первая муфта сцепления, однако для использования оптимального передаточного отношения для передачи инерции вращающихся компонентов трансмиссии коленчатому валу двигателя в рассматриваемом примере выбрана вторая муфта сцепления.
В соответствии с рассматриваемым первым примером электромашину отсоединяют от ведущих колес путем отсоединения первого и второго входных валов от выходного вала.
Во втором примере первого альтернативного варианта для раскручивания коленчатого вала двигателя используется дополнительная выбранная группа способных вращаться компонентов трансмиссии. В соответствии с этим вторым примером способ включает осуществление работы электромашины и использование вращающихся масс электромашины, промежуточного вала, первого и второго входных валов, первой и второй муфт сцепления, а также выходного вала для поддержки раскручивания электромашиной коленчатого вала двигателя. В этом случае выходной вал с его шестернями формирует вторую группу способных вращаться компонентов. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется, когда принимается решение о необходимости поддержки электромашине первой и дополнительной, второй выбранными группами способных вращаться компонентов трансмиссии в процессе раскручивания коленчатого вала двигателя.
Способ в соответствии со вторым примером используется, когда величина указанного по меньшей одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, ниже второй группы заданных предельных величин или находится за пределами второго диапазона заданных предельных величин, которые меньше первой группы предельных величин. В этом случае определяется, что электромашине потребуется дополнительная поддержка при запуске двигателя. Поддержка, обеспечиваемая во втором примере, больше поддержки, обеспечиваемой в первом примере, поскольку в этом случае используются дополнительные вращающиеся массы.
В этом втором примере для соединения промежуточного вала со второй муфтой сцепления используются шестерни второй передачи. Кроме того, для соединения промежуточного вала и выходного вала с первой муфтой сцепления используются шестерни базовой передачи. При работе электромашины промежуточный вал будет вращать первую муфту сцепления вместе с первым входным валом и выходным валом через шестерни базовой передачи. Одновременно промежуточный вал будет вращать вторую муфту сцепления и второй входной вал через шестерни второй передачи. Когда скорость вращения вала электромашины достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, первая муфта включается для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя. В рассматриваемом примере механический момент второй муфты и второго входного вала, а также вращающий момент электромашины будет передаваться на первую муфту, второй входной вал и выходной вал через шестерни базовой передачи, обеспечивая дополнительно заданное повышающее передаточное отношение.
Также для раскручивания коленчатого вала двигателя может быть включена вторая муфта сцепления, однако для использования оптимального передаточного отношения для передачи инерции вращающихся компонентов трансмиссии коленчатому валу двигателя при его запуске в рассматриваемом примере выбрана первая муфта сцепления.
В соответствии с рассмотренным вторым примером электромашина отсоединяется от ведущих колес путем отсоединения выходного вала от шестерни демультипликатора, расположенного между выходным валом и ведущими колесами.
В соответствии со вторым альтернативным вариантом осуществления изобретения предлагается способ запуска двигателя внутреннего сгорания гибридного транспортного средства, содержащего трансмиссию с одной муфтой сцепления, которая может соединяться с двигателем. Трансмиссия с одной муфтой сцепления содержит множество способных вращаться компонентов для передачи вращающего момента от двигателя на ведущие колеса. Трансмиссия с одной муфтой сцепления содержит первый входной вал, который представляет собой сплошной вал, присоединенный к первой муфте сцепления. Трансмиссия с одной муфтой сцепления содержит также выходной вал и по меньшей мере первый промежуточный вал, которые могут соединяться с первой муфтой сцепления посредством шестерен передач, задаваемых вручную и/или в автоматическом режиме. С промежуточным валом соединена механически электромашина, установленная после муфт сцепления, так что эти муфты расположены между электромашиной и двигателем. Электромашина может быть соединена с муфтой сцепления путем включения одной или двух передач, соответственно.
В процессе нормальной работы транспортного средства, когда оно находится в движении, электромашина соединена с муфтой сцепления через шестерни выбранной передачи. При этом передачи могут выбираться вручную водителем, автоматически или блоком ЭБУ с использованием заданного алгоритма переключения передач.
В процессе запуска двигателя, когда транспортное средство обычно неподвижно, электромашина может быть соединена с муфтой сцепления под управлением только блока ЭБУ.
Предлагаемый способ запуска двигателя включает:
- измерение по меньшей мере одного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, для принятия решения о необходимости использования электромашины для раскручивания коленчатого вала двигателя;
- выключение муфт сцепления для отсоединения электромашины от двигателя; и
- отсоединение электромашины от ведущих колес.
Когда трансмиссия с одной муфтой сцепления отсоединена от двигателя и от ведущих колес, способ по настоящему изобретению включает следующие стадии:
- выбор одной из групп способных вращаться компонентов трансмиссии, которые должны использоваться для содействия запуску двигателя в соответствии с указанным по меньшей мере одним измеренным параметром, имеющим отношение к работе двигателя;
- включение одной передачи для соединения указанной по меньшей мере одной выбранной группы способных вращаться компонентов трансмиссии с муфтой сцепления;
- осуществление работы электромашины ЕМ в качестве электродвигателя для вращения выбранных способных вращаться компонентов и достижения заданной скорости вращения коленчатого вала двигателя; и
- включение муфты сцепления, когда скорость вращения электромашины достигнет скорости вращения коленчатого вала, для запуска двигателя.
В первом примере второго альтернативного варианта только одна выбранная группа способных вращаться компонентов трансмиссии используется для раскручивания коленчатого вала двигателя. В этом первом примере для соединения промежуточного вала с первой муфтой сцепления используются шестерни второй передачи. Когда электромашина включена, промежуточный вал будет вращать первую группу способных вращаться компонентов, включающую вращающиеся массы электромашины, промежуточного вала, первого входного вала и первой муфты сцепления, для содействия электромашине в процессе раскручивания коленчатого вала двигателя. Когда скорость вращения вала электромашины достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, включается первая муфта для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя. В рассматриваемом примере механический момент будет передаваться от промежуточного вала на первую муфту и первый входной вал с использованием шестерен второй передачи, обеспечивающей заданное повышающее передаточное отношение. Вращающий момент будет передаваться от электромашины с использованием тех же самых компонентов трансмиссии. Решение о том, что электромашине необходима поддержка первой группы выбранных способных вращаться компонентов трансмиссии при раскручивании коленчатого вала двигателя, принимается, если величина по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, падает ниже первой группы заданных предельных величин или находится за пределами первого диапазоне заданных предельных величин.
В соответствии с рассматриваемым первым примером электромашину отсоединяют от ведущих колес путем отсоединения первого входного вала от выходного вала.
Во втором примере второго альтернативного варианта для раскручивания коленчатого вала двигателя используются первая и вторая группы способных вращаться компонентов трансмиссии. В этом втором примере для соединения промежуточного вала с первой муфтой сцепления используются шестерни второй передачи. В соответствии с этим вторым примером способ включает осуществление работы электромашины и использование вращающихся масс электромашины, промежуточного вала, первого входного вала, первой муфты сцепления, а также выходного вала для поддержки раскручивания электромашиной коленчатого вала двигателя. В этом случае выходной вал с его шестернями формирует вторую группу способных вращаться компонентов. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется, когда принимается решение о необходимости содействия электромашине дополнительной, второй выбранной группой способных вращаться компонентов трансмиссии для раскручивания коленчатого вала двигателя. Вторая группа заданных предельных величин ниже первой группы предельных величин или находится за пределами первого диапазона предельных величин и указывает на то, что электромашине будет нужна дополнительная поддержка в процессе запуска двигателя. Поддержка, обеспечиваемая во втором примере, больше поддержки, обеспечиваемой в первом примере, поскольку в этом случае используются дополнительные вращающиеся массы.
В этом втором примере для соединения промежуточного вала и выходного вала со входным валом и с первой муфтой сцепления используются шестерни базовой передачи. При работе электромашины промежуточный вал будет вращать первую муфту сцепления вместе с первым входным валом и выходным валом через шестерни базовой передачи. Когда скорость вращения вала электромашины достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, включается первая муфта для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя. В рассматриваемом примере механический момент промежуточного вала и выходного вала, а также вращающий момент электромашины будут передаваться на первую муфту сцепления с использованием шестерен второй передачи, обеспечивающей заданное повышающее передаточное отношение.
В соответствии с рассмотренным вторым примером электромашина отсоединяется от ведущих колес путем отсоединения выходного вала от шестерни демультипликатора, расположенного между выходным валом и ведущими колесами.
В соответствии с предложенным способом и рассмотренными примерами осуществляется измерение по меньшей мере температуры и/или уровня заряда аккумулятора энергии, используемого для раскручивания коленчатого вала двигателя. Аккумулятор энергии предпочтительно представляет собой высоковольтную основную аккумуляторную батарею, используемую для осуществления движения транспортного средства. В соответствии с одним из примеров измеряется температура или уровень заряда аккумулятора энергии для определения достаточности вращающего момента, обеспечиваемого электродвигателем электромашины, для раскручивания коленчатого вала двигателя. Если измеренная температура и/или уровень заряда аккумулятора ниже первой заданной предельной величины, электромашина используется в качестве электродвигателя стартера, и для поддержки ее работы по раскручиванию коленчатого вала двигателя используется выбранное количество вращающихся компонентов в трансмиссии с двумя муфтами сцепления. Управление работой электромашины и трансмиссии с двумя муфтами сцепления осуществляет блок ЭБУ. По меньшей мере одна заданная предельная величина для измеренной температуры и измеренного уровня заряда аккумулятора может быть записана в блоке ЭБУ, когда степень поддержки, обеспечиваемой трансмиссией с двумя муфтами сцепления, определяется температурой и/или уровнем заряда аккумулятора энергии.
В соответствии с другим примером необходимость содействия электромашине в процессе раскрутки коленчатого вала двигателя определяется, если температура окружающего воздуха ниже заданной предельной величины. Вращающий момент, необходимый для раскручивания коленчатого вала двигателя, зависит от сил трения в двигателе, которые, в свою очередь, зависят от температуры окружающего воздуха. В соответствии с другим примером необходимость содействия электромашине в процессе раскручивания коленчатого вала двигателя определяется, если температура охлаждающей жидкости двигателя ниже заданной предельной величины. Степень поддержки, необходимой для электромашины, может быть определена отдельно для каждого из измеренных параметров или для их комбинаций. Например, если температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии ниже первой заданной предельной величины, блок ЭБУ может принять решение о том, что для раскручивания коленчатого вала двигателя достаточна поддержка по вышеописанному первому примеру. Другими параметрами, подлежащими проверке, могут быть температура окружающего воздуха и/или температура охлаждающей жидкости двигателя. Однако, если величина одного или нескольких указанных параметров ниже заданной предельной величины, блок ЭБУ может решить, что необходима дополнительная поддержка раскручивания коленчатого вала двигателя в соответствии с вышеописанным вторым примером.
В связи с запуском двигателя может регулироваться дополнительный параметр, такой как число оборотов электромашины. Блок ЭБУ может определить скорость вращения коленчатого вала в соответствии по меньшей мере с одним параметром, имеющим отношение к работе двигателя. Например, дополнительный вращающий момент для запуска двигателя может быть обеспечен путем увеличения скорости вращения коленчатого вала, если величины одного или нескольких измеренных параметров, относящихся к двигателю, ниже группы заданных предельных величин. Заданная скорость вращения коленчатого вала может использоваться для определения момента включения муфты сцепления, используемой для раскручивания коленчатого вала.
Изобретение относится также к транспортному средству, содержащему двигатель внутреннего сгорания и трансмиссию с одной или с двумя муфтами сцепления, причем двигатель запускается с использованием вышеописанного способа. В изобретении обеспечивается возможность регулирования степени поддержки, обеспечиваемой трансмиссией в процессе запуска двигателя путем выбора количества вращающихся компонентов в трансмиссии с одной или с двумя муфтами сцепления. Необходимая степень поддержки определяется путем измерения одного или нескольких параметров, имеющих отношение к работе двигателя, и сравнения измеренных величин с заданными предельными величинами, как это было описано выше.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, программному продукту и к носителю данных для компьютера, которые предназначены для использования с компьютером для осуществления способа, описанного в любом из вышеприведенных примеров.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Эти схематические чертежи используются только в иллюстративных целях и никоим образом не ограничивают объем изобретения. На чертежах показано:
на фиг. 1 - схематический вид транспортного средства с трансмиссией, для которой может быть использован способ по настоящему изобретению;
на фиг. 2 - блок-схема трансмиссии, подходящей для использования в транспортном средстве, схема которого приведена на фиг. 1;
на фиг. 3 - схематический вид сечения трансмиссии в соответствии с первым примером первого варианта осуществления изобретения;
на фиг. 4 - схематический вид сечения трансмиссии фиг. 3 в соответствии со вторым примером первого варианта осуществления изобретения;
на фиг. 5 - схематический вид сечения трансмиссии в соответствии с первым примером второго варианта осуществления изобретения;
на фиг. 6 - схематический вид сечения трансмиссии фиг. 5 в соответствии со вторым примером второго варианта осуществления изобретения;
на фиг. 7 - блок-схема вычислительного устройства, в котором реализуется настоящее изобретение.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 приведен схематический вид транспортного средства 11 с трансмиссией, для которой может быть использован способ по настоящему изобретению. Транспортное средство 11 снабжено двигателем 12 внутреннего сгорания, соединенным с трансмиссией 13, такой как полуавтоматическая трансмиссия, для передачи вращающего момента на ведущие колеса (не показаны) транспортного средства. Двигатель 12 соединен с радиатором 14 для охлаждения охлаждающей жидкости и смазочного масла. Управление трансмиссией 13 осуществляет водителем или электронный блок 15 управления (ЭБУ) в автоматическом режиме. Блок 15 выполняет алгоритмы управления трансмиссией, например, при запуске двигателя, заданном водителем. Управление трансмиссией осуществляется для выбора передаточного отношения (числа) между двигателем 12 и двумя ведущими колесами 16.
На фиг. 2 приведена блок-схема трансмиссии, подходящей для использования в транспортном средстве, схема которого приведена на фиг. 1. Коленчатый вал двигателя 12 соединен с трансмиссией 13 с помощью выходного вала 20. Трансмиссия 13 содержит двойное сцепление, в состав которого входит первая 21 и вторая 22 муфты сцепления. Управление первой муфтой 21 сцепления может осуществляться для соединения выходного вала 20 двигателя с первым блоком 23 коробки передач, содержащим первый входной вал, выходной вал и шестерни, которые могут быть задействованы для обеспечения необходимого передаточного отношения между двигателем 12 и ведущими колесами 16. Аналогично, управление второй муфтой 22 сцепления может осуществляться для соединения выходного вала 20 двигателя со вторым блоком 24 коробки передач, содержащим первый промежуточный вал и шестерни, которые могут быть задействованы для обеспечения необходимого передаточного отношения. Промежуточный вал второго блока 24 коробки передач также соединен с электродвигателем 25, который может использоваться для поддержки тяги двигателя 12 в гибридном режиме привода или для раскручивания коленчатого вала в режиме запуска двигателя. Ниже более подробно описывается устройство первого 23 и второго 24 блоков коробки передач. Поочередно включая первую 21 и вторую 22 муфты сцепления, можно использовать шестерни первого 23 и второго 24 блоков коробки передач для привода демультипликатора 26, соединенного с выходным валом. В рассматриваемом примере демультипликатор 26 содержит планетарный механизм, солнечная шестерня которого приводится выходным валом. Демультипликатор 26 соединен с приводным валом 27 для привода колес 16.
Демультипликатор может быть снабжен дополнительной управляемой муфтой сцепления (не показана) для обеспечения возможности отсоединения демультипликатора от остальной части трансмиссии в некоторых режимах работы двигателя или его запуска.
Примеры различных режимов запуска двигателя для гибридного транспортного средства с использованием трансмиссии, схема которой приведена на фиг. 2, будут описаны ниже со ссылками на фиг. 3 и 4.
На фиг. 3 приведен схематический вид сечения трансмиссии в соответствии с первым примером первого варианта осуществления изобретения. Способ в соответствии с первым примером осуществляется, когда определяется, что вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем электромашины, примерно равен или ниже вращающего момента, необходимого для надежного раскручивания коленчатого вала двигателя. Это состояние возникает, когда величина по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, ниже первой группы заданных предельных величин или же находится за пределами первого диапазона заданных предельных величин.
Трансмиссия установлена между выходным валом двигателя (см. фиг. 2) и карданным валом, который может быть соединен по меньшей мере с двумя ведущими колесами (не показаны). В рассматриваемом примере трансмиссия представляет собой трансмиссию 30 с двумя муфтами сцепления, которая может быть установлена между выходным валом двигателя и карданным валом. Трансмиссия с двойным сцеплением содержит множество компонентов, которые могут вращаться, для передачи вращающего момента от двигателя на ведущие колеса. Трансмиссия с двойным сцеплением имеет первый 31 и второй 32 входные валы, из которых первый входной вал 31 является сплошным валом, соединенным с первой муфтой С1 сцепления, и второй входной вал 32 является полым валом, соединенным со второй муфтой С2 сцепления. Второй входной вал 32 установлен коаксиально с первым входным валом 31. Трансмиссия с двойным сцеплением содержит также выходной вал 33 и по меньшей мере первый промежуточный вал 34, которые могут соединяться с первой муфтой С1 сцепления и со второй муфтой С2 сцепления, соответственно, посредством шестерен передач, выбираемых вручную или в автоматическом режиме. В рассматриваемом примере используются шестерни передач от первой до пятой. Электромашина ЕМ соединена механически с промежуточным валом 34 после муфт C1, С2 сцепления, так что эти муфты расположены между электромашиной и двигателем. Электромашина ЕМ может быть соединена с одной или с обеими муфтами сцепления путем включения одной или двух передач.
В процессе запуска двигателя, когда транспортное средство обычно неподвижно, электромашина ЕМ может быть соединена с одной или с обеими муфтами C1, С2 сцепления под управлением блока ЭБУ (см. фиг. 1).
Предлагаемый способ запуска двигателя включает:
- измерение по меньшей мере одного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, для определения необходимости использования электромашины ЕМ для раскручивания коленчатого вала двигателя;
- выключение муфт C1, С2 сцепления для отсоединения электромашины от двигателя; и
- отсоединение электромашины ЕМ от ведущих колес.
Если определено, что для запуска двигателя необходима поддержка, и трансмиссия с двойным сцеплением отсоединена от двигателя и от ведущих колес, выполняются следующие стадии:
- использование по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, для выбора по меньшей мере первой группы способных вращаться компонентов для использования для содействия запуску двигателя;
- включение начальной передачи, соединяющей по меньшей мере промежуточный вал 34 с одной муфтой C1; С2 сцепления;
- включение следующей передачи, соединяющей по меньшей мере промежуточный вал 34 с другой муфтой C1; С2 сцепления;
- осуществление работы электромашины ЕМ в качестве электродвигателя для вращения выбранных способных вращаться компонентов и достижения заданной скорости вращения коленчатого вала двигателя; и
- включение одной из муфт C1, С2 сцепления, когда скорость вращения электромашины ЕМ достигнет скорости вращения коленчатого вала, для запуска двигателя.
Как уже указывалось, количество способных вращаться компонентов в трансмиссии с двойным сцеплением, которые должны использоваться для содействия запуску двигателя, выбирается в зависимости по меньшей мере от одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя. Предлагаемый способ запуска двигателя прежде всего предназначен для использования при низких температурах окружающего воздуха, и/или когда определено, что энергии аккумулятора, используемой для раскручивания коленчатого вала двигателя, может быть недостаточно для обеспечения требуемого для этой цели вращающего момента при использовании электромашины, соединенной непосредственно с одной из муфт сцепления. Соответственно, по меньшей мере один измеренный параметр, имеющий отношение к работе двигателя, может быть температурой окружающего воздуха, температурой охлаждающей жидкости двигателя или уровнем заряда аккумулятора энергии. Если двигатель обычное запускается отдельным стартером, раскручивающим маховик двигателя, то измеренный параметр может приводить к тому, что электромашина будет выполнять функцию стартера.
Для определения способа управления муфтой сцепления для раскручивания коленчатого вала двигателя может использоваться заданная скорость вращения коленчатого вала. Электронный блок управления может выбирать подходящую скорость для включения муфты сцепления для раскручивания коленчатого вала в соответствии с заданным параметром, таким как скорость вращения коленчатого вала. Такой выбор скорости может использоваться в любом из вариантов, рассмотренных в настоящем описании.
В соответствии с первым примером способ включает осуществление работы электромашины ЕМ и использование вращающихся масс (момента инерции) электромашины ЕМ, промежуточного вала 34, первого 31 и второго 32 входных валов, а также первой С1 и второй С2 муфт сцепления для поддержки раскручивания электромашиной ЕМ коленчатого вала двигателя. Способ в соответствии с первым примером осуществляется тогда, когда величины одного или нескольких параметров (температура окружающего воздуха, температура охлаждающей жидкости двигателя, температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии или батареи стартера) падают ниже первой группы заданных предельных величин. Выполнение этого условия указывает на то, что для электромашины потребуется заданный уровень поддержки при запуске двигателя.
В этом первом примере для соединения промежуточного вала 34 с первой муфтой С1 сцепления используются шестерни первой передачи G1. Первая передача G1 включается с помощью привода 35, который под команде электронного блока управления смещается для зацепления с шестерней первой передачи G1. Кроме того, для соединения промежуточного вала 34 со второй муфтой С2 сцепления используются шестерни второй передачи G2. Вторая передача G2 включается с помощью привода 36, который под команде электронного блока управления смещается для зацепления с шестерней второй передачи G2. Когда работает электромашина ЕМ, промежуточный вал 34 будет вращать как первую муфту С1 сцепления вместе с первым входным валом 31, так и вторую муфту С2 сцепления вместе со вторым входным валом 32, через шестерни первой передачи G1 и второй передачи G2, соответственно. Когда скорость вращения вала электромашины ЕМ достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, включается вторая муфта С2 сцепления для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя. В рассматриваемом примере кинетическая энергия первой муфты С1 и первого входного вала 31 будет передаваться на промежуточный вал 34 через шестерни второй передачи G2, обеспечивающей заданное повышающее передаточное отношение. Вращающий момент электромашины ЕМ, а также механический момент второго входного вала 32 и выходного вала будет передаваться на вторую муфту С2 через шестерни первой передачи G1. На фиг. 3 более темная штриховка второй муфты С2 сцепления используется для указания муфты, включаемой для раскручивания коленчатого вала двигателя.
Также для раскручивания коленчатого вала двигателя может быть включена первая муфта С1 сцепления, однако для использования оптимального передаточного отношения для передачи инерции вращающихся компонентов трансмиссии коленчатому валу двигателя в рассматриваемом примере выбрана вторая муфта С2 сцепления.
В соответствии с рассматриваемым первым примером электромашину ЕМ отсоединяют от ведущих колес путем отсоединения первого 31 и второго 32 входных валов от выходного вала 33. Шестерни передач установлены на выходном валу 33 с возможностью вращения относительно этого вала. Пары шестерен, установленных на выходном валу 33 и промежуточном валу 34 могут быть указаны как базовые передачи, где G5 - это одна из этих базовых передач. Это определение базовых передач может также использоваться в нижеописанных вариантах, представленных на фиг. 5 и 6.
На фиг. 4 приведен схематический вид сечения трансмиссии в соответствии со вторым примером первого варианта осуществления изобретения. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется, когда определяется, что вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем электромашины в первом примере, примерно равен или ниже вращающего момента, необходимого для надежного раскручивания коленчатого вала двигателя. Это состояние возникает, когда по меньшей мере один измеренный параметр, имеющий отношение к работе двигателя, ниже второй группы заданных предельных величин или же находится за пределами второго диапазона заданных предельных величин.
В соответствии со вторым примером способ включает осуществление работы электромашины ЕМ и использование вращающихся масс (момента инерции) электромашины ЕМ, промежуточного вала 34, первого 31 и второго 32 входных валов, первой С1 и второй С2 муфт сцепления, а также выходного вала 33 для поддержки раскручивания электромашиной ЕМ коленчатого вала двигателя. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется тогда, когда величины одного или нескольких параметров (температура окружающего воздуха, температура охлаждающей жидкости двигателя, температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии или батареи стартера) падают ниже второй группы заданных предельных величин. Вторая группа заданных предельных величин ниже первой группы предельных величин и указывает на то, что электромашине в процессе запуска двигателя будет нужна дополнительная поддержка, превышающая заданный уровень, указанный в первом примере (фиг. 3).
В этом втором примере для соединения промежуточного вала 34 со второй муфтой С2 сцепления используются шестерни второй передачи G2. Вторая передача G2 включается с помощью привода 36, который по команде блока ЭБУ смещается для включения второй передачи G2. Кроме того, для соединения промежуточного вала 34 и выходного вала 33 с первой муфтой С1 сцепления используются шестерни пятой передачи G5 (базовая передача). Пятая передача G5 включается с помощью привода 37, который по команде блока ЭБУ смещается для включения пятой передачи G5. Одновременно блок ЭБУ осуществляет управление другим приводом 38 для соединения первого входного вала 31 и выходного вала 33. При работе электромашины ЕМ промежуточный вал 34 будет вращать первую муфту С1 сцепления вместе с первым входным валом 31 и выходным валом 33 через шестерни пятой передачи G5. Одновременно промежуточный вал 34 будет вращать вторую муфту С2 сцепления и шестерни второй передачи G2. Когда скорость вращения вала электромашины ЕМ достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, включается первая муфта С1 сцепления для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя. В рассматриваемом примере механический момент второй муфты С2 и второго входного вала 32, а также вращающий момент электромашины ЕМ будет передаваться на первую муфту С1, второй входной вал 32 и выходной вал 33 через шестерни пятой передачи G5, обеспечивая заданное повышающее передаточное отношение. На фиг. 4 более темная штриховка первой муфты С1 сцепления используется для указания муфты, включаемой для раскручивания коленчатого вала двигателя.
Также для раскручивания коленчатого вала двигателя может быть включена вторая муфта С2 сцепления, однако для использования оптимального передаточного отношения для передачи инерции вращающихся компонентов трансмиссии коленчатому валу двигателя в рассматриваемом примере выбрана первая муфта С1 сцепления.
В соответствии с рассмотренным вторым примером электромашина ЕМ отсоединяется от ведущих колес путем отсоединения выходного вала 33 от шестерни R демультипликатора, расположенного между выходным валом 33 и ведущими колесами. Это может быть обеспечено муфтой демультипликатора (не показана).
Другие примеры различных режимов запуска двигателя для гибридного транспортного средства с использованием трансмиссии, схема которой приведена на фиг. 2, будут описаны ниже со ссылками на фиг. 5 и 6.
На фиг. 5 приведен схематический вид сечения трансмиссии в соответствии с первым примером второго варианта осуществления изобретения. Способ в соответствии с этим первым примером осуществляется, когда определяется, что вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем электромашины, примерно равен или ниже вращающего момента, необходимого для надежного раскручивания коленчатого вала двигателя. Это состояние возникает, когда величина по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, ниже первой группы заданных предельных величин или же находится за пределами первого диапазона заданных предельных величин.
Трансмиссия установлена между выходным валом двигателя (см. фиг. 2) и карданным валом, который может быть соединен по меньшей мере с двумя ведущими колесами (не показаны). В рассматриваемом примере трансмиссия представляет собой трансмиссию 40 с одной муфтой сцепления, которая может быть установлена между коленчатым валом двигателя и карданным валом. Трансмиссия с одной муфтой сцепления содержит множество способных вращаться компонентов для передачи вращающего момента от двигателя на ведущие колеса. Трансмиссия с одной муфтой сцепления содержит первый входной вал 41, присоединенный к первой муфте С3 сцепления. Трансмиссия с одной муфтой сцепления содержит также выходной вал 43 и по меньшей мере первый промежуточный вал 44, которые могут соединяться с первой муфтой С3 сцепления посредством шестерен передач, задаваемых вручную и/или в автоматическом режиме. В рассматриваемом примере могут выбираться передачи от первой до пятой. Электромашина ЕМ2 соединена механически с промежуточным валом 44 после муфты С3 сцепления, так что муфта расположена между электромашиной и двигателем. Электромашина ЕМ2 должна соединяться с муфтой сцепления посредством включения одной из передач.
В процессе запуска двигателя, когда транспортное средство обычно неподвижно, электромашина ЕМ2 может быть соединена с муфтой С3 сцепления под управлением блока ЭБУ (см. фиг. 1).
Предлагаемый способ запуска двигателя включает:
- измерение по меньшей мере одного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, для определения возможности использования электромашины ЕМ2 для раскручивания коленчатого вала двигателя;
- выключение муфты С3 сцепления для отсоединения электромашины от двигателя; и
- отсоединение электромашины ЕМ2 от ведущих колес.
Если определено, что для запуска двигателя необходима поддержка, и трансмиссия с одной муфтой сцепления отсоединена от двигателя и от ведущих колес, выполняются следующие стадии:
- использование по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, для выбора способных вращаться компонентов, которые должны использоваться для содействия запуску двигателя;
- включение начальной передачи, соединяющей по меньшей мере промежуточный вал к44 с муфтой С3 сцепления;
- осуществление работы электромашины ЕМ2 в качестве электродвигателя для вращения выбранных способных вращаться компонентов и достижения заданной скорости вращения коленчатого вала двигателя; и
- включение муфты С3 сцепления, когда скорость вращения электромашины ЕМ2 достигнет скорости вращения коленчатого вала, для запуска двигателя.
Как уже указывалось, количество способных вращаться компонентов в трансмиссии с одной муфтой сцепления, которые должны использоваться для содействия запуску двигателя, выбирается в зависимости по меньшей мере от одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя. Предлагаемый способ запуска двигателя прежде всего предназначен для использования при низких температурах окружающего воздуха, и/или когда определяется, что энергии аккумулятора, используемого для раскручивания коленчатого вала двигателя, может быть недостаточно для обеспечения требуемого для этой цели вращающего момента при использовании электромашины, соединенной непосредственно с одной из муфт сцепления. Соответственно, по меньшей мере один измеряемый параметр, имеющий отношение к работе двигателя, может быть температурой окружающего воздуха, температурой охлаждающей жидкости двигателя или уровнем заряда аккумулятора энергии. Если двигатель обычно запускается отдельным стартером, раскручивающим маховик двигателя, то измеренный параметр может приводить к тому, что электромашина будет выполнять функцию стартера.
Для определения способа управления муфтой сцепления для раскручивания коленчатого вала двигателя может использоваться заданная скорость вращения коленчатого вала. Блок ЭБУ может задавать подходящую скорость для включения муфты сцепления для раскручивания коленчатого вала в соответствии с заданным параметром, таким как скорость вращения коленчатого вала.
В соответствии с этим первым примером способ включает осуществление работы электромашины ЕМ2 и использование вращающихся масс (момента инерции) электромашины ЕМ2, промежуточного вала 44, первого входного вала 41, а также первой С3 муфты сцепления для поддержки раскручивания электромашиной ЕМ2 коленчатого вала двигателя. Способ в соответствии с первым примером осуществляется тогда, когда величины одного или несколько параметров (температура окружающего воздуха, температура охлаждающей жидкости двигателя, температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии или батареи стартера) падают ниже первой группы заданных предельных величин. Выполнение этого условия указывает на то, что для электромашины потребуется первый заданный уровень поддержки при запуске двигателя.
В этом первом примере для соединения промежуточного вала 44 с первой муфтой С3 сцепления используются шестерни второй передачи G2'. Вторая передача G2' включается с помощью привода 48, перемещающего вилку 46 переключения передач, управление которой осуществляет блок ЭБУ. Когда работает электромашина ЕМ2, промежуточный вал 44 будет вращать первую муфту С3 сцепления вместе с первым входным валом 41 через шестерни второй передачи G2'. Когда скорость вращения вала электромашины ЕМ2 достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, включается первая муфта С3 сцепления для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя.
В рассматриваемом примере вращающий момент электромашины ЕМ2 будет передаваться на первую муфту С3 сцепления вместе с механическим моментом первого входного вала 41 и промежуточного вала 44 через шестерни второй передачи G2'. На фиг. 5 используется штриховка первой муфты С3 сцепления и других способных вращаться компонентов для указания первой группы компонентов, используемых для раскручивания коленчатого вала двигателя.
В соответствии с рассматриваемым первым примером электромашину ЕМ2 отсоединяют от ведущих колес путем отсоединения первого входного вала 41 от выходного вала 43.
На фиг. 6 приведен схематический вид сечения трансмиссии в соответствии со вторым примером второго варианта осуществления изобретения. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется, когда определяется, что вращающий момент, обеспечиваемый электродвигателем электромашины в первом примере, примерно равен или ниже вращающего момента, необходимого для надежного раскручивания коленчатого вала двигателя. Это состояние возникает, когда величины по меньшей мере одного измеренного параметра, имеющего отношение к работе двигателя, ниже второй группы заданных предельных величин или же находятся за пределами второго диапазона заданных предельных величин.
В соответствии с этим вторым примером способ включает осуществление работы электромашины ЕМ2 и использование вращающихся масс (момента инерции) электромашины ЕМ2, промежуточного вала 44, первого входного вала 41, первой муфты С3 сцепления, а также выходного вала 43 для поддержки раскручивания электромашиной ЕМ2 коленчатого вала двигателя. В этом случае выходной вал 43 с его шестернями формирует вторую группу способных вращаться компонентов. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется, когда принимается решение о необходимости содействия электромашине первой и дополнительной второй группами способных вращаться компонентов трансмиссии для раскручивания коленчатого вала двигателя. Способ в соответствии со вторым примером осуществляется тогда, когда величины одного или нескольких параметров (температура окружающего воздуха, температура охлаждающей жидкости двигателя, температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии или батареи стартера) падают ниже второй группы заданных предельных величин. Вторая группа заданных предельных величин ниже первой группы предельных величин и указывает на то, что электромашине в процессе запуска двигателя будет нужна дополнительная поддержка, превышающая заданный уровень, указанный в первом примере (фиг. 5).
Во втором примере для присоединения промежуточного вала 44 и выходного вала 43 к первой муфте С3 сцепления используется базовая передача, в данном случае пятая передача G5'. Пятая передача G5' включается с помощью привода 47, перемещающего вилку 45 переключения передач, управление которой осуществляет блок ЭБУ. Одновременно блок ЭБУ осуществляет управление дополнительным приводом 48 для соединения первого входного вала 41 и выходного вала 43. При работе электромашины ЕМ2 промежуточный вал 44 будет вращать первую муфту С3 сцепления вместе с первым входным валом 41 и выходным валом 43 через шестерни пятой передачи G5'. Когда скорость вращения вала электромашины ЕМ2 достигает заданной скорости вращения коленчатого вала, первая муфта С3 сцепления включается для раскручивания коленчатого вала и запуска двигателя. В рассматриваемом примере механический момент первой муфты С3 сцепления, первого входного вала 41, выходного вала 43 и промежуточного вала 44, а также вращающий момент электромашины ЕМ2 будет передаваться на двигатель через первую муфту С3. Механический момент промежуточного вала 44 будет передаваться на выходной вал 43 через шестерни пятой передачи G5', обеспечивая заданное повышающее передаточное отношение. На фиг. 6 используется штриховка первой муфты С3 сцепления и других связанных компонентов для указания первой и второй групп компонентов, используемых для раскручивания коленчатого вала двигателя.
В соответствии с рассмотренным вторым примером электромашина ЕМ2 отсоединяется от ведущих колес путем отсоединения выходного вала 43 от шестерни R' демультипликатора, расположенного между выходным валом 43 и ведущими колесами (не показаны). Это может быть обеспечено муфтой демультипликатора (не показана).
В соответствии с предложенным способом и рассмотренными примерами осуществляется измерение по меньшей мере температуры и/или уровня заряда аккумулятора энергии, соединенного с электромашиной, используемой для раскручивания коленчатого вала двигателя. Аккумулятор энергии может быть высоковольтной батареей и/или основной батареей, используемой для движения транспортного средства. В соответствии с одним из примеров необходимость содействия электромашине при раскручивании коленчатого вала двигателя определяется, когда температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии находится ниже заданной предельной величины. В случае гибридного транспортного средства двигатель может запускаться отдельным электродвигателем стартера или электромашиной. Если обнаружено низкое напряжение батареи стартера, электромашина может выполнять функции электродвигателя стартера. Если измеренная температура и/или уровень заряда аккумулятора ниже первой заданной предельной величины, электромашина используется в качестве электродвигателя стартера, и для поддержки ее работы по раскручиванию коленчатого вала двигателя используется выбранное количество вращающихся компонентов в трансмиссии с двумя или с одной муфтой сцепления. Управление работой электромашины и трансмиссии с двумя или с одной муфтой сцепления осуществляет блок ЭБУ в соответствии с вышеописанным первым примером. По меньшей мере одна заданная предельная величина для измеренного уровня заряда аккумулятора может быть записана в блоке ЭБУ, когда степень поддержки, обеспечиваемой трансмиссией с двумя или с одной муфтой сцепления определяется температурой и/или уровнем заряда аккумулятора энергии. Если измеренный уровень заряда ниже второй заданной предельной величины, которая меньше первой предельной величины, то работа электромашины осуществляется в соответствии с вышеописанным вторым примером. В последнем случае поддержка электромашины в процессе раскрутки коленчатого вала двигателя осуществляется с использованием дополнительного количества вращающихся компонентов трансмиссии с двумя или с одной муфтой сцепления.
В соответствии с другим примером необходимость содействия электромашине в процессе раскрутки коленчатого вала двигателя определяется, если температура окружающего воздуха ниже заданной предельной величины. В соответствии с другим примером необходимость содействия электромашине в процессе раскрутки коленчатого вала двигателя определяется, если температура охлаждающей жидкости двигателя ниже заданной предельной величины. Степень поддержки, необходимой для электромашины, может быть определена отдельно для каждого из измеренных параметров или для их комбинаций. Например, если величина одного или нескольких параметров (температура и/или уровень заряда аккумулятора энергии, температура окружающего воздуха и/или температура охлаждающей жидкости двигателя) ниже первой заданной предельной величины, то блок ЭБУ может решить, что для раскручивания коленчатого вала двигателя достаточна поддержка в соответствии с вышеописанным первым примером. Однако, если величина одного или нескольких указанных параметров ниже второй заданной предельной величины, блок ЭБУ может решить, что необходима дополнительная поддержка раскручивания коленчатого вала двигателя в соответствии с вышеописанным вторым примером.
В связи с запуском двигателя может регулироваться дополнительный параметр, такой как скорость вращения вала электромашины. Блок ЭБУ может определить скорость вращения коленчатого вала в соответствии по меньшей мере с одним параметром, имеющим отношение к работе двигателя. Например, дополнительный вращающий момент для запуска двигателя может быть обеспечен путем увеличения скорости вращения коленчатого вала, если один или несколько измеренных параметров, относящихся к двигателю, ниже группы заданных предельных величин. Заданная скорость вращения коленчатого вала может использоваться для определения момента включения муфты сцепления, используемой для раскрутки коленчатого вала.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, программному продукту и к носителю данных для компьютера, которые предназначены для использования с компьютером для осуществления такого способа, как это описано в любом из вышеприведенных примеров.
На фигуре 7 приведена блок-схема устройства 500 по одному из вариантов осуществления изобретения, содержащего постоянное запоминающее устройство 520, процессор 510 и оперативное запоминающее устройство 560. Запоминающее устройство 520 содержит первый раздел 530, в котором записана компьютерная программа для управления работой устройства 500. Компьютерная программа в разделе 530, осуществляющая управление устройством 500, может быть операционной системой.
Устройство 500 может входить, например, в состав вышеописанного блока управления 45. Процессор 510 может, например, содержать микрокомпьютер.
Запоминающее устройство 520 также содержит второй раздел 540, в котором записана программа управления запуском двигателя внутреннего сгорания в соответствии с изобретением. В альтернативном варианте программа управления запуском двигателя может быть записана на отдельном энергонезависимом носителе 550 данных, таком как, например, как компакт-диск или сменное полупроводниковое запоминающее устройство. Программа может быть записана в форме, в которой она может сразу выполняться, или в упакованной форме.
Когда выше указывается, что процессор 510 обеспечивает выполнение определенной функции, необходимо понимать, что процессор 510 выполняет определенную часть программы, записанную в запоминающем устройстве 540, или определенную часть программы, записанную на энергонезависимом носителе 550 данных.
Процессор 510 выполнен с возможностью обмена данными с энергонезависимым носителем 550 по шине 514 передачи данных. Процессор 510 выполнен также с возможностью обмена данными с запоминающим устройством 520 по шине 512 передачи данных. Кроме того, процессор 510 выполнен также с возможностью обмена данными с запоминающим устройством 560 по шине 511 передачи данных. Процессор 510 выполнен также с возможностью обмена данными с портом 590 по шине 515 передачи данных.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ может быть выполнен процессором 510, который выполняет программу, записанную в запоминающем устройстве 540, или программу, записанную на энергонезависимом носителе 550 данных.
Изобретение не должно считаться ограниченным вышеописанными вариантами его осуществления, и более того, в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой, могут быть реализованы и различные другие варианты.