CN102817758B - 用于重新起动发动机的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于重新起动发动机的设备，其中，如果在发动机熄火期间发生驾驶员想法变化事件，则启动气动机(5)来以最小的延时重新起动发动机(2)。

Description

用于重新起动发动机的设备和方法
技术领域
本发明涉及内燃机的起动，更具体地，涉及在发动机熄火期间如果发生驾驶员改变想法事件则重新起动发动机。
背景技术
对于使用空档停车(SIN)停止-起动策略的手动变速器机动车和非永久啮合的传统起动机来说，在驾驶员改变想法(CoM)的事件中存在潜在问题。在发动机熄火期间如果驾驶员触发重新起动发动机的请求则发生CoM。
对于常规的起动机，将在发生CoM事件的时间与起动机可用于重新起动发动机的时间之间发生延时，这是因为起动机的起动机小齿轮直到发动机停止时才啮合。这种延时会导致“袋鼠式”起动或急跳起动，因为在驾驶员有时间啮合离合器并请求转矩之前，发动机未达到足够的速度，或者，如果驾驶员在下压离合器踏板、选择档位并松开离合器踏板时非常快，则由于传送轴系被啮合而抑制使用起动机来起动发动机，从而使驾驶员处于困境。
对于使用挂档停车(SIG)停止-起动策略的机动车来说，由于从驾驶员引起的起动触发(制动踏板松开)的开始到驾驶员利用封闭的传送轴系请求转矩的时间减小，所以受到的CoM更大。驱动停车(SID)自动变速器停止-起动应用遭受类似的问题，但结果仅是起动发动机和向驾驶员提供转矩的延时，并且不存在失速的风险。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种设备，其包括与机动车的内燃机可驱动连接的气动机以及选择性地驱动气动机来重新起动发动机的压缩空气源，其中，如果在发动机熄火期间发生驾驶员改变想法，则气动机被用于重新起动发动机。
该设备可进一步包括控制气动机的操作的电子控制单元。
该设备可进一步包括控制从压缩空气源到气动机的气流的电控阀，并且所述电子控制单元可操作开启电控阀以激励气动机。
压缩空气源可以是气罐，并且气动机可以是用以对气罐补充压缩空气的泵。
在确定所述机动车制动时，所述气动机可作为泵工作。
在所述发动机以超限状态运行时，所述气动机可作为泵工作。
气动机可经由电子控制离合器与发动机可驱动地连接。
电子控制离合器的操作被电子控制单元控制。
根据本发明的第二方面，提供了一种具有根据本发明第一方面构造的设备的机动车。
根据本发明的第三方面，提供了一种发动机重新起动方法，包括：确定在发动机熄火期间是否发生驾驶员想法变化，如果在发动机熄火期间发生了驾驶员想法变化，则从压缩空气源激励气动机以重新起动发动机。
气动机可经由离合器于发动机可驱动地连接，并且该方法可进一步包括：当气动机被激励以重新起动发动机时啮合离合器。
该方法可进一步包括当气动机没有被激励时松开离合器。
压缩空气源可以是气罐，气动机可以选择地为泵工作，并且该方法可进一步包括当气动机作为泵工作时啮合离合器以对气罐补充空气。
附图说明
将参照附图通过示例的方式描述本发明，其中：
图1是根据本发明第一方面的第一实施例的机动车和起动设备的框图；
图2是根据本发明第一方面的第二实施例的机动车和起动设备的框图；以及
图3是根据本发明第二方面的用于起动发动机的方法的基本步骤的高级流程图。
具体实施方式
参照图1，示出了具有内燃机2的机动车1，内燃机2利用本领域熟知的起动齿圈3来驱动飞轮。机动车1是微混合型，即，发动机2由电子控制器控制以在存在特定预定条件时自动地停止和重新起动，从而提高燃油经济性并减少排放。
机动车1包括在发动机熄火期间如果发生驾驶员想法改变事件则在发动机仍然旋转的同时重新起动发动机2的设备。该设备包括通过电子控制离合器4可驱动地连接于发动机2的气动机5、气罐6形式的用于气动机5的压缩空气源、电控阀7以及电子控制单元9。
应理解，电子控制单元9将用作用于发动机2的停止-起动控制器，或者其可以是操作性地连接于电子控制单元9的独立电子控制单元。
类似地，尽管在所描述实例中电子控制单元9控制电子控制离合器4和电控阀7的操作，但并非必须如此，为实现此功能，也可以提供可操作地连接在一起的独立电子控制单元。
气动机5通过来自飞轮齿圈3的直接驱动而由发动机2驱动，其中飞轮齿圈3与离合器4的输入侧的轴可驱动地连接，并且离合器的输出侧连接于气动机5的驱动轴。
气动机5具有第一组合入口/出口8，其根据气动机5被用作电动机还是用作泵而允许空气相应地流出或流入气动机5。
气动机5具有第二组合入口/出口，其根据气动机5被用作电动机还是用作泵而允许空气经由通道相应地流入或流出气动机5，其中通道经由电控阀7连接于气罐6。
气动机5在该实例中具有涡轮机(未示出)，该涡轮机在压缩空气流过气动机5时旋转以起动发动机2，或者该涡轮机用于向气罐6泵送空气以如下文更详细描述地对气罐6补充空气。应当理解，本发明不限于使用具有涡轮机的气动机，而是还可以使用其他类型的气动机。
空气压力传感器10向电子控制单元9提供指示气罐6中的空气压力的输出。
机动车1进一步设置有多个用于感测机动车1的运行状态的其他传感器11，诸如机动车1是否正在制动以及提供一个或多个驾驶员操作(如离合器、制动或加速踏板操作)的反馈。
电子控制单元9还连接于一个或多个传感器12，其提供关于发动机2的运行状态(诸如发动机转速)的反馈。
该设备的操作如下：当根据一个传感器11确定在发动机熄火期间发生想法变化事件(CoM)时，电子控制单元9可操作为使用气动机5来将发动机2加速到可进行燃烧的速度。这通过打开电控阀7以允许空气从气罐6穿过气动机的涡轮机经由第二入口/出口流入气动机5中并且空气在电控阀7打开的同时或稍稍在这之前经由第一入口/出口8流出来实现，电子控制单元9啮合电子控制离合器4，从而允许驱动力从气动机5传递到发动机2来使发动机2加速。当发动机2起动或达到可进行有效起动的速度时(例如500-700RPM)，电子控制单元9松开电子控制离合器4以减少发动机2上的阻力，并关闭电控阀7以在气罐中保存尽可能多的空气。
电子控制单元9还可操作为控制气动机5作为泵，以对气罐6补充空气。电子控制单元9啮合电子控制离合器4以允许驱动力从发动机2传递到气动机5，并且电子控制单元9打开电控阀7以允许空气从气动机5流到气罐6。在这种情况下，第一入口/出口允许空气被吸入气动机5，在气动机5中，通过旋转气动机5的涡轮机来压缩空气并经由第二入口/出口流到气罐6。当气罐6中的空气压力达到如空气压力传感器10所指示的特定压力时，电子控制单元9关闭电控阀7并松开电子控制离合器4，以减少发动机2上的阻力。
为了减少或消除对燃料消耗的任何不利影响，电子控制单元9优选可操作为仅在机动车1制动时或者在发动机2处于发动机2的供油被切断的超限模式下时才使气动机5作为泵工作。
然而，如果气罐中的空气压力降到气动机5不能有效使用的水平以下，则电子控制单元9还可以进一步操作通过在发动机2以基本恒定的速度运行时(例如，在高速公路上巡航时)将气动机5用作泵来对气罐补充空气。
现在参照图2，示出了用于重新起动发动机2的设备的第二实施例，其在大多数方面与前面描述的实施例相同，因此将不再详细描述这些方面。
第二实施例与前面描述的实施例之间唯一显著区别在于气动机5被发动机2驱动或气动机5驱动发动机2的模式。在前面描述的实施例中，这通过来自飞轮齿圈3的直接驱动实现，而在本实施例中，通过由发动机2的曲轴驱动的齿轮箱和离合器组件14实现，更精确地，通过连接于曲轴一端的附件驱动带轮13实现。
齿轮箱和离合器组件14包括由电子控制单元9控制的电子控制离合器。这种布置的优点在于，发动机曲轴与气泵5的涡轮机之间的速度比能够被设计为优化气泵5的操作。此外，当气动机5用作泵和电动机时对于气动机5的使用可以具有不同的速度比，或者可以通过在气动机5连接于发动机2的时间内使用CVT齿轮箱来改变速度比。
根据本实施例的设备的操作如下：当根据一个传感器11确定在发动机熄火期间发生想法变化事件(CoM)时，电子控制单元9可操作为使用气动机5来将发动机2加速到可进行燃烧的速度。这与前面一样通过打开电控阀7以允许空气从气罐6穿过气动机的涡轮机经由第二入口/出口流入气动机5中并且空气在电控阀7打开的同时或稍稍在这之前经由第一入口/出口8流出来实现，电子控制单元9啮合齿轮箱和离合器组件14，从而允许驱动力从气动机5传递到发动机2，以使发动机2加速。当发动机2起动或达到可能进行有效起动的速度时，电子控制单元9松开齿轮箱和离合器组件14以减少发动机2上的阻力，并关闭电控阀7以在气罐中保存尽可能多的空气。
电子控制单元9还可操作为控制气动机5作为泵，以对气罐6补充空气。和前面一样，电子控制单元9啮合齿轮箱和离合器组件14以允许驱动力从发动机2传递到气动机5，并且电子控制单元9打开电控阀7以允许空气从气动机5流到气罐6。和前面一样，第一入口/出口允许空气被吸入气动机5，在气动机5中，通过旋转涡轮机来压缩空气并经由第二入口/出口流到气罐6。当气罐6中的空气压力达到如空气压力传感器10所指示的特定压力时，电子控制单元9关闭电控阀7并松开齿轮箱和离合器组件14，以减少发动机2上的阻力。
为了减少或消除对燃料消耗的任何不利影响，和前面一样，电子控制单元9优选可操作为仅在机动车1制动时或者在发动机2处于发动机2的供油被切断的超限模式下时才使气动机5作为泵工作，但是也可以根据需要在其他时间使用。
尽管在第二实施例中经由齿轮箱来驱动气动机5，但应当理解，可选地，气动机可以通过传送带或链条从附件驱动带轮13直接驱动，以产生期望的速度比。
尽管在上述第一和第二实施例中，通过单个电控阀来控制经过气动机5的流量，但应当理解，本发明不限于这种布置，并且还可以使用其他流量控制布置。例如，流向气罐6的流动可以经由具有单向阀的第一通道，使得空气仅能够流向气罐6，并且从气罐6向气动机5的流动可以通过被电控阀控制的第二通道。利用这种布置，电控阀仅在需要重新起动发动机2时才打开，并且无需打开电控阀来对气罐6补充空气。
还应当理解，空气压力传感器的使用不是本发明所必需的，可以装配减压阀门以防止气罐6的过度加压，或者气动机5的设计可以是这样的：当背压达到特定水平时，发生涡轮机中空气的迟滞，使得不能发生气罐6的过度加压。
尽管可以将气动机永久地连接于发动机2，但这是不理想的，因为当发动机2运行时，气动机5将始终作为泵工作，而这对于燃油经济性具有负面影响。
还可以用单向离合器来代替电子控制离合器，使得驱动力仅可以从气动机5传递到发动机2，但是这具有需要用于对气罐6补充空气的单独装置的缺点。
还应当理解，可以通过除气动机之外的装置(例如，通过增压器或涡轮增压器)来对气罐补充空气，在这种情况下，气动机不需要为作为泵和电动机工作的可逆型，而是仅需要作为电动机工作，从而增加了可使用的气动机的类型。
还应当理解，气罐可以与另一系统共享，并且通过用于对其他系统的气罐补充空气的装置(诸如用于空气制动系统的泵)来补充空气。
现在参照图3，以简化形式示出了根据本发明的用于在熄火期间重新起动发动机2的方法。
该方法从步骤110开始，在步骤110中，发动机2正在运行。然后，在步骤120中，确定是否接收到熄火请求，或者更精确地说，确定停止-起动控制器是否已经确定发动机2应当熄火以节省燃料并减少排放。该熄火请求可通过本领域已知的驾驶员动作的任何组合来启动，并且不限于驾驶员动作的任何特定组合。
如果熄火没有被请求，则方法返回到步骤110且发动机2保持运行，但是如果请求了熄火，则方法前进到步骤130并停止-起动控制器或发动机控制器将采取必要的动作来开始使发动机2熄火。本发明不限于任何特定的熄火策略，并且任何已知的策略都可用于使发动机2熄火。
在步骤130中，确定是否已经发生想法变化事件，如果已经发生，则方法前进到步骤140，而如果没有发生，则方法前进到步骤135。在实际中，重复进行步骤130处的测试，直到发动机转速基本为零。
如果方法从步骤130前进到步骤135，则没有CoM发生且发动机2将被停止，并且方法随后终止于步骤200。
相反，如果方法从步骤130前进到步骤140，则发动机2将使用压缩气动机(CAM)5重新起动，并且方法随后终止于步骤200。
尽管已经关于通过将发动机的转速增大到可进行有效燃烧的速度而在发动机熄火期间使用气动机5来重新起动发动机2，但应当理解，气动机5也可用于从静止状态重新起动发动机2。这将取决于发动机的尺寸和类型以及气动机的尺寸。
因此，总而言之，本发明通过提供一种发动机起动设备而提出对前述问题的解决方案，即使在发动机仍在旋转时，该发动机起动设备也能够启动，从而允许在发生CoM事件之后以最小的延时重新起动发动机2。
本领域技术人员应理解，尽管参照一个或多个实施例通过示例的方式描述了本发明，但本发明不限于所公开的实施例，可以在不偏离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下构建可选实施例。

Claims (12)

1.一种用于重新启动发动机的设备，包括与机动车的内燃机的飞轮齿圈直接可驱动连接的气动机、控制所述气动机的操作的电子控制单元以及选择性地驱动所述气动机来重新起动发动机的压缩空气源，其中，所述电子控制单元配置为如果在发动机熄火期间且在所述发动机转速降至零之前发生驾驶员改变想法，则控制所述气动机用于重新起动所述发动机。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备进一步包括控制从所述压缩空气源到所述气动机的气流的电控阀，并且所述电子控制单元可操作开启所述电控阀以激励所述气动机。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述压缩空气源是气罐，并且所述气动机是用以对所述气罐补充压缩空气的泵。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，在确定所述机动车制动时，所述气动机作为泵工作。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，在所述发动机以超限状态运行时，所述气动机作为泵工作。
6.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的设备，其中，所述气动机经由电子控制离合器与所述发动机可驱动地连接。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述电子控制离合器的操作被所述电子控制单元控制。
8.一种机动车，具有根据权利要求1至7中任一项所述的设备。
9.一种发动机重新起动方法，所述方法包括：确定在发动机熄火期间是否发生驾驶员想法变化，如果在所述发动机熄火期间直到发动机转速为零之前发生了驾驶员想法变化，则从压缩空气源激励与所述发动机的飞轮齿圈直接可驱动连接的气动机以重新起动发动机。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述气动机经由离合器与发动机可驱动地连接，并且所述方法进一步包括：当所述气动机被激励以重新起动发动机时啮合所述离合器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法进一步包括当所述气动机没有被激励时松开所述离合器。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述压缩空气源是气罐，所述气动机可选择地为泵工作，并且所述方法进一步包括：当所述气动机作为泵工作时啮合所述离合器以对所述气罐补充空气。
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