CN102094738B - 预旋转起动机的控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及预旋转起动机的控制，具体地，提供一种用于控制用于机动车辆的发动机的起动系统的方法。所述机动车辆包括：预旋转起动机，用于与所述发动机选择性啮合并起动所述发动机；以及控制器，用于控制所述发动机的起动。所述方法包括感测所述预旋转起动机的旋转速度和感测所述发动机的旋转速度。所述方法还包括：调节所述预旋转起动机的旋转速度从而使所述预旋转起动机的旋转速度与所述发动机的旋转速度基本上同步。此外，所述方法包括：使所述预旋转起动机的齿轮与所述发动机接合；以及通过所述预旋转起动机向所述发动机施加扭矩，以起动所述发动机。

Description

预旋转起动机的控制
技术领域
本发明涉及用于起动机动车辆的发动机的预旋转起动机的控制。
背景技术
在典型的机动车辆中，车辆的发动机例如内燃发动机通常经由起动机旋转，以使发动机开始为其自身供给动力。典型的起动机包括小齿轮，小齿轮由电马达驱动，并被推出以与附接到发动机的飞轮或挠性板的环形齿轮接合，从而起动发动机。
在一些应用中，采用预旋转起动机来用于这种功能。预旋转起动机是将小齿轮的旋转与小齿轮和发动机环形齿轮的接合分立地控制的一种起动机。这种起动机可以用在具有单个动力装置的传统车辆中，或者用在包括内燃发动机和用于给车辆提供动力的马达/发电机的混合动力车辆应用中。
发明内容
提供了一种用来控制用于机动车辆的发动机的起动系统的方法。所述机动车辆包括：预旋转起动机，用于与所述发动机选择性啮合并起动所述发动机；以及控制器，用于控制所述发动机的起动。所述方法包括感测所述预旋转起动机的旋转速度和感测所述发动机的旋转速度。所述方法还包括：调节所述预旋转起动机的旋转速度，从而使所述预旋转起动机的旋转速度与所述发动机的旋转速度基本上同步。此外，所述方法包括：使所述预旋转起动机齿轮与所述发动机接合；以及通过所述预旋转起动机向所述发动机施加扭矩，以起动所述发动机。
根据本发明的一个实施例，所述预旋转起动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。所述磁角速度传感器可以为霍尔效应类型。
根据所述方法，所述发动机的旋转速度的所述感测可以类似地通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。在这种情况下，所述磁角速度传感器也可以为霍尔效应类型。
所述方法还可以包括：判断所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度是否在预定的速度差内。所述预旋转起动机的旋转速度的调节可以通过控制器来实现。如果所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度不在所述预定的速度差内，则所述控制器可以调节所述预旋转起动机的旋转速度和所述发动机的旋转速度，并使它们同步。
采用所述方法的车辆可以是具有能够推进所述车辆的马达/发电机的混合电类型，使得所述发动机能够在所述马达/发电机运行时关闭。
另外，公开了一种用于控制机动车辆的发动机的起动的系统，其中，例如如上的控制器适于执行上述方法。
根据结合附图的用于实施本发明的最佳方式的以下详细描述，本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点将更加显而易见。
本发明还提供如下方案：
方案1、一种用于控制用于机动车辆的发动机的起动系统的方法，所述机动车辆具有用于与所述发动机选择性啮合并起动所述发动机的预旋转起动机和用于控制所述发动机的起动的控制器，所述方法包括：
感测所述预旋转起动机的旋转速度；
感测所述发动机的旋转速度；
调节所述预旋转起动机的旋转速度从而使所述预旋转起动机的旋转速度与所述发动机的旋转速度基本上同步；
使所述预旋转起动机与所述发动机接合；以及
通过所述预旋转起动机向所述发动机施加扭矩以起动所述发动机。
方案2、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述预旋转起动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
方案3、根据方案2所述的方法，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
方案4、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述发动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
方案5、根据方案4所述的方法，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
方案6、根据方案1所述的方法，其特征在于，其还包括：判断所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度是否在预定的速度差内，并且其中，如果所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度不在所述预定的速度差内，则所述预旋转起动机的旋转速度的所述调节由所述控制器来实现。
方案7、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述车辆是混合电类型的车辆，其具有能够推进所述车辆的马达/发电机，并且所述发动机能够在所述马达/发电机运行时关闭。
方案8、一种用于控制机动车辆的发动机的起动的系统，所述系统包括：
预旋转起动机，所述预旋转起动机具有用于与所述发动机选择性啮合并起动所述发动机的齿轮；
被构造为感测所述预旋转起动机的齿轮的旋转速度的传感器；
被构造为感测所述发动机的旋转速度的传感器；以及
控制器，所述控制器适于：
基于所述预旋转起动机的齿轮的感测旋转速度和所述发动机的感测旋转速度之差来调节所述预旋转起动机的齿轮的旋转速度，以使所述预旋转起动机的齿轮的旋转速度与所述发动机的旋转速度基本上同步；
使所述预旋转起动机的齿轮与所述发动机接合；以及
通过所述预旋转起动机的齿轮向所述发动机施加扭矩以起动所述发动机。
方案9、根据方案8所述的系统，其特征在于，所述预旋转起动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
方案10、根据方案9所述的系统，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
方案11、根据方案8所述的系统，其特征在于，所述发动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
方案12、根据方案11所述的系统，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
方案13、根据方案8所述的系统，其特征在于，所述控制器还适于：判断所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度是否在预定的速度差内，并且其中，如果所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度不在所述预定的速度差内，则所述预旋转起动机的旋转速度的所述调节由所述控制器来实现。
方案14、根据方案8所述的系统，其特征在于，所述车辆是混合电类型的车辆，其具有能够推进所述车辆的马达/发电机，并且所述发动机能够在所述马达/发电机运行时关闭。
方案15、一种混合电车辆，所述混合电车辆具有能够推进所述车辆的马达/发电机和发动机，使得所述发动机能够在所述马达/发电机运行时关闭，所述车辆包括：
耦接到所述发动机的第一齿轮；
预旋转起动机，所述预旋转起动机具有用于与所述第一齿轮选择性啮合以起动所述发动机的第二齿轮；
被构造为感测所述第一齿轮的旋转速度的传感器；
被构造为感测所述第二齿轮的旋转速度的传感器；以及
控制器，所述控制器适于：
基于所述第二齿轮的感测旋转速度和所述第一齿轮的感测旋转速度之差来调节所述第二齿轮的旋转速度，以使所述第二齿轮的旋转速度与所述第一齿轮的旋转速度基本上同步；
使所述第二齿轮与所述第一齿轮接合；以及
通过所述预旋转起动机经由所述第二齿轮向所述第一齿轮施加扭矩，以起动所述发动机。
方案16、根据方案15所述的车辆，其特征在于，所述预旋转起动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
方案17、根据方案16所述的车辆，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
方案18、根据方案15所述的车辆，其特征在于，所述发动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
方案19、根据方案18所述的车辆，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
方案20、根据方案15所述的车辆，其特征在于，所述控制器还适于：判断所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度是否在预定的速度差内，并且其中，如果所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度不在所述预定的速度差内，则所述预旋转起动机的旋转速度的所述调节由所述控制器来实现。
附图说明
图1是包括用于发动机的起动系统的机动车辆动力系的示意性示图；以及
图2是示出用于控制在图1中示出的起动系统的方法的流程图。
具体实施方式
参照附图，在附图中相同的附图标记表示相同的组件，图1示出用于混合电车辆动力系的起动系统1的示意图。起动系统1包括发动机10。虽然示出起动系统1用于混合电车辆动力系，但该系统可以用在具有发动机10的任何车辆动力系中。
发动机10包括附接到发动机的曲轴（未示出）的飞轮（或挠性板）12。飞轮12通常经由诸如螺栓或螺钉（未示出）的紧固件附接到曲轴。具有特定齿轮齿廓和间隔的环形齿轮14布置在飞轮12的外周缘上。环形齿轮14通常具有被设计为有助于发动机10的有效起动的外径，这是本领域技术人员所理解的。
预旋转起动机16被布置为相对于发动机10非常接近于环形齿轮14，以起动发动机。预旋转起动机16包括电马达18。电马达18用于经由轴22旋转小齿轮20。小齿轮20包括与环形齿轮14的齿轮齿廓和间隔对应的齿轮齿廓和间隔，以便于精确的啮合和接合。预旋转起动机16包括小齿轮接合螺线管组件24，后者包括马达螺线管26和小齿轮移位螺线管28。
电马达18由马达螺线管26经由杆布置26A激励，从而使轴22旋转，并旋转小齿轮20达到预定速度。在电马达18由马达螺线管26激励之后，小齿轮移位螺线管28经由杆布置28A将小齿轮20推离小齿轮静止位置以与环形齿轮14接合，从而起动发动机10。一旦发动机10已经起动，小齿轮20通常就脱离环形齿轮14，并缩回至其静止位置。
如用于指示起动机16的术语“预旋转”表示彼此独立地控制小齿轮20的旋转和小齿轮与发动机环形齿轮14的接合的起动机装置。因为马达螺线管26和28是不同的且可分立地控制以执行上述功能，所以这样的独立控制是可行的。因此，在小齿轮20被推出以与环形齿轮14接合之前，小齿轮20可以被预旋转至预定速度。
预旋转起动机16可以用在具有发动机10的任何车辆中，但是在采用用于发动机的起动停止系统的车辆中是特别有利的。本领域技术人员已知的是，起动停止系统是在不需要发动机动力时发动机10能够关闭而在再需要发动机动力来推进车辆时也可以立即重新起动的一种系统。
图1还示出变速器30，变速器30连接到发动机10以传输发动机动力从而驱动主体车辆的车轮（未示出）。变速器30还包括适当的齿轮系布置，其未示出，但是本领域技术人员将认识到齿轮系布置的存在。布置在变速器30内的是马达-发电机32。马达-发电机32用于与发动机10合作或者单独地推进主体车辆。发动机10能够在马达/发电机32运行时关闭，从而即使主体车辆正在移动仍可以采用起动停止系统。
第一速度传感器34布置为接近飞轮12并面对环形齿轮14，从而第一传感器能够感测发动机10的旋转速度或角速度（RPM）。发动机10的旋转速度的感测优选地通过记录在环形齿轮14上特别设置的特征（未示出）的角速度或者记录实际的环形齿轮齿的角速度来完成，这对于本领域技术人员来讲是已知的。第二速度传感器36被布置为接近预旋转起动机16、面对任何起动机旋转组件，例如电马达18的转子、小齿轮20或轴22，以使第二传感器能够感测起动机的旋转速度。速度传感器34和36中的每个可以被构造为光学接近传感器或者被构造为磁角速度传感器，例如霍尔效应传感器，磁角速度传感器响应于磁场的变化而改变其输出电压，这都是本领域技术人员所能理解的。
控制器38布置在涉及车辆动力系的车辆上，并被构造为控制发动机10的起动，特别是在起动停止操作期间。控制器38被构造为基于由传感器34和36所感测的参数来调节预旋转起动机16的旋转速度以使起动机的旋转速度与发动机10的旋转速度基本同步。此外，预旋转起动机16的旋转速度的调节可以基于预旋转起动机的感测速度和发动机10的感测速度是否在预定的速度差内的判断结果。预旋转起动机16和发动机10的预定的速度差可以经由经验方法或通过设计来确定。
因此，如果确定出预旋转起动机的感测速度和发动机的感测速度处于预定的速度差之外，则预旋转起动机16和发动机10的旋转速度的同步可以通过控制器38来完成。预旋转起动机16的旋转速度的调节是在小齿轮20已经由电马达18旋转起来之前或之后完成，但是在小齿轮被推出以与环形齿轮14接合和啮合之前完成。如果在发动机关闭之后发动机的速度无论出于何种原因都没减小至零RPM，则预旋转起动机16和发动机10的旋转速度的这种同步在发动机的起动期间产生减小的噪声、振动和声振粗糙度（NVH）。
图2示出用于控制机动车辆的发动机的起动系统的方法50，该起动系统具有用于与发动机10选择性啮合并起动发动机10的预旋转起动机16。虽然这里将方法50描述为用于在图1的混合电车辆中减小NVH，但是它可以同样用在利用发动机10的其它类型的车辆中。
该方法在框52中开始，在框52中，感测预旋转起动机16的旋转速度。在框52之后，该方法前进至框54，在框54中，感测发动机10的旋转速度。在框54之后，根据方法50，控制器38可以在可选框56中判断预旋转起动机16的感测速度和发动机10的感测速度是否在预定的速度差内（如参考图1描述的）。在这种情况下，如果在可选框56中已经判断出预旋转起动机16的感测速度和发动机10的感测速度不在预定的速度差内，则该方法前进至框58。
在框58中，预旋转起动机16的旋转速度由控制器38调节以使预旋转起动机的旋转速度和发动机10的旋转速度基本上同步。在框58之后，该方法循环回到框52，从而执行框52、框54和框56中的操作，并确认出预旋转起动机16的旋转速度和发动机10的旋转速度已经设置在预定的速度差内。
在可选框56中如果确定出预旋转起动机的感测速度和发动机的感测速度在预定的速度差内，则该方法前进至框60。在框60中，控制器38控制小齿轮20以与环形齿轮14接合，即，使预旋转起动机16与发动机10接合。在预旋转起动机16与发动机10的接合完成之后，该方法前进至框62，在框62中，控制器38控制预旋转起动机16以将扭矩施加到发动机10，从而起动发动机。
另一方面，如果在可选框56中确定出预旋转起动机的感测速度和发动机的感测速度在预定的速度差内，则该方法直接前进至框60，并从框60到框62，从而经由预旋转起动机16起动发动机10。
方法50也可以在不采用以框56为中心的反馈环路操作的情况下执行。在这种情况下，该方法可以从框54直接前进至框58，在框58中，控制器38可以仅向电马达18提供信号以使预旋转起动机16的旋转速度与发动机10的旋转速度基本上同步。在这种情况下，预旋转起动机16和发动机10的同步基于确定出的由速度传感器34和36感测的旋转速度的差或δ（变化量）经由控制信号来实现。在框58之后，该方法前进至框60以使预旋转起动机16与发动机10接合，并从框60到框62，从而通过经由预旋转起动机16施加扭矩来起动发动机。
虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳方式，本发明所属领域的普通技术人员应当认识到处于所附权利要求书的范围内的用于实施本发明的各种可选设计和实施例。

Claims (18)

1.一种用于控制用于机动车辆的发动机的起动系统的方法，所述机动车辆具有用于与所述发动机选择性啮合并起动所述发动机的预旋转起动机和用于控制所述发动机的起动的控制器，所述方法包括：
感测所述预旋转起动机的旋转速度；
感测所述发动机的旋转速度；
判断所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度是否在预定的速度差内；
如果所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度不在所述预定的速度差内，调节所述预旋转起动机的旋转速度从而使所述预旋转起动机的旋转速度与所述发动机的旋转速度基本上同步；
使所述预旋转起动机与所述发动机接合；以及
通过所述预旋转起动机向所述发动机施加扭矩以起动所述发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预旋转起动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预旋转起动机的旋转速度的所述调节由所述控制器来实现。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆是混合电类型的车辆，其具有能够推进所述车辆的马达/发电机，并且所述发动机能够在所述马达/发电机运行时关闭。
8.一种用于控制机动车辆的发动机的起动的系统，所述系统包括：
预旋转起动机，所述预旋转起动机具有用于与所述发动机选择性啮合并起动所述发动机的齿轮；
被构造为感测所述预旋转起动机的齿轮的旋转速度的传感器；
被构造为感测所述发动机的旋转速度的传感器；以及
控制器，所述控制器构造成：
判断所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度是否在预定的速度差内；
如果所述预旋转起动机的感测速度和所述发动机的感测速度不在所述预定的速度差内，调节所述预旋转起动机的齿轮的旋转速度以使所述预旋转起动机的齿轮的旋转速度与所述发动机的旋转速度基本上同步；
使所述预旋转起动机的齿轮与所述发动机接合；以及
通过所述预旋转起动机的齿轮向所述发动机施加扭矩以起动所述发动机。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预旋转起动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述发动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述车辆是混合电类型的车辆，其具有能够推进所述车辆的马达/发电机，并且所述发动机能够在所述马达/发电机运行时关闭。
14.一种混合电车辆，所述混合电车辆具有能够推进所述车辆的马达/发电机和发动机，使得所述发动机能够在所述马达/发电机运行时关闭，所述车辆包括：
耦接到所述发动机的第一齿轮；
预旋转起动机，所述预旋转起动机具有用于与所述第一齿轮选择性啮合以起动所述发动机的第二齿轮；
被构造为感测所述第一齿轮的旋转速度的传感器；
被构造为感测所述第二齿轮的旋转速度的传感器；以及
控制器，所述控制器构造成：
判断所述第一齿轮的感测速度和所述第二齿轮的感测速度是否在预定的速度差内；
如果所述第一齿轮的感测速度和所述第二齿轮的感测速度不在所述预定的速度差内，调节所述第二齿轮的旋转速度，以使所述第二齿轮的旋转速度与所述第一齿轮的旋转速度基本上同步；
使所述第二齿轮与所述第一齿轮接合；以及
通过所述预旋转起动机经由所述第二齿轮向所述第一齿轮施加扭矩，以起动所述发动机。
15.根据权利要求14所述的车辆，其特征在于，所述预旋转起动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
16.根据权利要求15所述的车辆，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
17.根据权利要求14所述的车辆，其特征在于，所述发动机的旋转速度的所述感测通过光学速度传感器和磁角速度传感器中的一种来实现。
18.根据权利要求17所述的车辆，其特征在于，所述磁角速度传感器为霍尔效应类型。
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