CN103047069A - 用于混合变速器冷起动的独立发动机速度控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于混合变速器冷起动的独立发动机速度控制。混合动力系包括内燃机、能量存储装置、机电变速器，该机电变速器具有可旋转地联接至所述发动机的至少一个电机。所述机电变速器可有选择地控制操作成在所述发动机与所述至少一个电机中传递扭矩。起动所述内燃机的操作的方法包括：使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转，直到达到第一预定曲轴速度为止；在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到出现爆发阈值；基于控制所述发动机的燃烧参数控制所述发动机，没有来自所述至少一个电机的任何相互作用；和当出现预定条件时，在所述发动机仍点火时使用所述至少一个电机控制所述发动机速度。

Description

用于混合变速器冷起动的独立发动机速度控制
技术领域
本公开涉及混合动力系中的内燃机的起动操作。
背景技术
这一部分的内容仅仅提供有关本公开的背景信息。因此，该内容不意欲构成现有技术的确认。
电可变变速器通常具有连接至发动机的输入构件及连接至行星齿轮组的不同构件的一个或两个电动机/发电机，以允许操作、固定速比和纯电动电池驱动模式的一种或多种电可变模式。
已知，利用一个或两个电动机/发电机向发动机提供扭矩，用于转动发动机以起动该发动机。还知道，在发动机点火期间通过一个或两个电动机/发电机控制发动机的曲轴的旋转速度。已知用于给所述一个或两个电动机/发电机供电的电池可具有窄的操作范围，在冷起动条件期间可能会遭受因充电峰值引起的损坏。
发明内容
一种混合动力系，包括内燃机、能量存储装置、机电变速器，该机电变速器具有可旋转地联接至所述发动机的至少一个电机。所述机电变速器可有选择地控制操作成在所述发动机与所述至少一个电机中传递扭矩。起动所述内燃机的操作的方法包括：使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转，直到达到第一预定曲轴速度为止；在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到出现爆发阈值；基于控制所述发动机的燃烧参数控制所述发动机，没有来自所述至少一个电机的任何相互作用；和当出现预定条件时，在所述发动机仍点火时使用所述至少一个电机控制所述发动机速度。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1：起动混合动力系的内燃发动机的操作的方法，所述混合动力系包括发动机、能量存储装置、机电变速器，该机电变速器包括可旋转地联接至所述发动机的至少一个电机，所述机电变速器可有选择地控制操作成在所述发动机与所述至少一个电机中传递扭矩，所述方法包括：
使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转，直到达到第一预定曲轴速度为止；
在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到出现爆发阈值；
基于所述控制发动机的燃烧参数控制所述发动机速度，而没有来自所述至少一个电机的任何相互作用；和
当出现预定条件时，在所述发动机仍点火时使用所述至少一个电机控制所述发动机速度。
技术方案2：如技术方案1的方法，其中所述至少一个电机包括第一电机和第二电机，所述第一和第二电机中的每个都可旋转地联接至所述发动机。
技术方案3：如技术方案1的方法，其中在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机直到出现爆发阈值包括，在使用所述电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到所述曲轴速度达到第二预定曲轴速度。
技术方案4：如技术方案1的方法，其中在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机直到出现爆发阈值包括，在使用所述电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到达到预定数量的气缸事件。
技术方案5：如技术方案1的方法，其中在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机直到出现爆发阈值包括，在使用所述电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到所述曲轴的加速度达到预定曲轴加速度超过预定持续时间。
技术方案6：如技术方案1的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机速度还包括，当达到第二预定曲轴速度时，基于所述发动机的控制燃烧参数来控制发动机爆发。
技术方案7：如技术方案6的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机爆发包括，基于控制所述发动机的火花引起扭矩和所述发动机的气流扭矩中的至少一项来减少发动机爆发。
技术方案8：如技术方案1的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机速度包括，允许所述至少一个电机在放松状态下的自由旋转。
技术方案9：如技术方案1的方法，其中所述预定条件包括变速器范围选择器从停车状态和空档状态之一换档至驱动状态。
技术方案10：如技术方案1的方法，其中所述预定条件包括发动机冷却剂温度达到预定发动机冷却剂温度和电池温度达到预定电池温度。
技术方案11：如技术方案1的方法，其中响应于所述预定条件的出现，在所述发动机仍点火时使用所述至少一个电机控制所述发动机速度包括，基于受控燃烧参数，利用与受控发动机速度相关联的积分值使用所述至少一个电机初始化所述受控的发动机速度。
技术方案12：起动混合动力系的内燃发动机的操作的方法，所述混合动力系包括发动机、电池、机电变速器，该机电变速器包括可旋转地联接至所述发动机的至少一个电机，所述机电变速器可有选择地控制操作成在所述发动机与所述至少一个电机中传递扭矩，所述方法包括：
使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转，直到达到第一预定曲轴速度为止；
在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到出现下列一项出现为止：
      达到第二预定曲轴速度；
      达到预定数量的气缸事件；和
      达到预定曲轴加速度超过预定持续时间；
基于控制所述发动机的火花引起扭矩和所述发动机的气流扭矩中的至少一项控制所述发动机速度，而没有来自所述至少一个电机的任何相互作用；和
在出现下列至少一项之后，当所述发动机仍点火时使用所述至少一个电机控制所述发动机速度：
      变速器范围选择器从停车状态和空档状态之一换档至驱动状态；和
      发动机冷却剂温度达到预定发动机冷却剂温度和电池温度达到预定电池温度。
技术方案13：如技术方案12的方法，其中所述至少一个电机包括第一电机和第二电机，所述第一和第二电机中的每个都可旋转地联接至所述发动机。
技术方案14：如技术方案12的方法，还包括：
在所述使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转紧接之前，当电池功率在预定极限内并且所述电池温度低于预定电池阈值时检测发动机起动事件。
技术方案15：如技术方案12的方法，其中所述电池为锂离子电池。
技术方案16：如技术方案12的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机速度包括，所述至少一个电机在放松状态下自由旋转。
技术方案17：如技术方案12的方法，还包括：
在使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转期间同时向所述发动机供给燃料。
技术方案18：如技术方案12的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机速度包括，在达到第二预定曲轴速度时基于控制所述发动机的火花引起扭矩和所述发动机的气流扭矩中的至少一项来减少发动机速度爆发。
附图说明
现在参考附图，借助实例描述一个或多个实施例，其中：
图1示出了根据本公开的示例性混合驱动动力系，包括发动机、变速器、能量存储装置和控制系统；
图2示出了根据本公开的内燃机和配套发动机控制模块；
图3示出了根据本公开的冷起动条件期间为发动机起动事件使用四个阶段的的流程图；以及
图4示出了根据本公开的在用于冷起动条件下发动机起动事件的四个阶段期间的发动机速度曲线和电池功率曲线的实验和获得数据。
具体实施方式
现在参考附图，其中图示仅用于示出特定示例性实施例的目的，而不是用于限制为该实施例的目的，参考图1，示出了动力系110，提供了变速器113的具体实施例。动力系110包括发动机12、主减速机构17、和具有输入构件116和输出构件118的电可变变速器113，其中输入构件116连接为与发动机12旋转，输出构件118连接为与主减速机构17旋转。变速器113包括三个行星齿轮组120、130和140。变速器113设计成在其一些操作模式中从发动机12接收其驱动动力的至少一部分，如下所述。电可变变速器113包括两个电机（下称电动机/发电机）180和182。正如所清楚的，电动机/发电机180、182可有选择地可旋转联接至发动机12，其中机电变速器113可有选择地控制成操作为在发动机12与电动机/发电机180、182中传递扭矩。
行星齿轮组120包括中心齿轮构件122、齿圈构件124和行星架构件126。行星架构件126可旋转地支撑多个小齿轮127，该多个小齿轮127布置成与中心齿轮构件122和齿圈构件124都为啮合关系。行星齿轮组130包括中心齿轮构件132、齿圈构件134和可旋转地支撑多个小齿轮137的行星架构件136，该多个小齿轮137布置成与中心齿轮构件132和齿圈构件134都为啮合关系。行星齿轮组140包括中心齿轮构件142、齿圈构件144和行星架构件146。行星架构件146可旋转地支撑第一组小齿轮147以及第二组小齿轮148。第一组小齿轮147布置成与中心齿轮构件142和第二组小齿轮148都为啮合关系。第二组小齿轮148布置成与第一组小齿轮147和齿圈构件144都为啮合关系。因此，行星齿轮组140为复合的中心齿轮构件-小齿轮-小齿轮-齿圈构件齿轮组，这里称为S-P-P-R齿轮组。
互联构件170持续地连接行星架构件126、行星架构件136和中心齿轮构件142。互联构件170也可替换地为两个分开的部件，一个连接行星架构件126和136，另一个将行星架构件136与中心齿轮构件142连接。
电动机/发电机180（也称为M/G A）与中心齿轮构件122持续地连接。输入构件116连接为与齿圈构件124共同旋转。另一电动机/发电机182（也称为M/G B）连接为与中心齿轮构件132共同旋转。齿圈构件144连接为与输出构件118共同旋转。电动机/发电机180、182每个都具有可旋转的转子和持续地接地至固定构件（例如，变速器113的壳体）的定子。如下面进一步所述的，变速器113构造成使得在四个前进电可变模式期间电动机/发电机180、182经受基本上相同的最大扭矩需求，该最大扭矩需求为各相应电动机/发电机在某一点所需的最大扭矩。这允许电动机/发电机具有基本上相同的最小尺寸。电动机/发电机180、182可从能量存储装置186（例如电池）接收电力或向其提供电力。混合控制模块（HCP）188与电池186和功率逆变器190信号通信，功率逆变器190还与电动机/发电机180、182的定子部分电通信。HCP188响应于多种输入信号，包括车速，操作员需求，电池186的电量水平，发电机12为通过逆变器190调节电动机/发电机180、182与电池186之间的功率流而提供的动力，逆变器190在由电池186所提供或利用的直流电与由电动机/发电机180、182的定子部分所提供或利用的交流电之间转换。下面参考图3更详细地描述，在发动机与电动机/发电机180、182之间未提供扭矩时可松开电动机/发电机180、182，以避免因发动机冷起动期间发动机速度和扭矩的升高而对电池186的不期望高充电峰值。HCP 188具有对发动机控制模块（ECM）123的管理控制，该ECM 123构造成监测传感器的输入以确定发动机参数的状态。在这样配备的发动机上，ECM 123可进一步构造成控制发动机12的致动器以控制燃烧参数，包括控制进气质量流量、火花点燃正时、喷射燃料量、燃料喷射正时、控制再循环废气的流动的EGR阀位置、以及进气门和/或排气门正时和相位。因此，基于控制包括空气流扭矩和火花引起扭矩的燃烧参数可无需电动机相互作用就能控制发动机速度。
控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器及类似的术语意味着下列中的一个或多个的一种或多种组合：专用集成电路（ASIC），电子电路，执行一个或多个软件或固件程序或例程的中央处理单元（优选为微处理器）及相关的内存和存储器（只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等），组合逻辑电路、输入/输出电路和装置，恰当的信号处理和缓存电路，以及提供所述功能的其它部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法及类似术语意味着任意控制器可执行指令组，包括标定值和查寻表。控制模块具有为提供期望功能而执行的一组控制例程。例程被例如中央处理单元执行，并可操作成监测感测装置及其它联网的控制模块的输入，并执行控制和诊断例程，以控制致动器的操作。程序可以规则的间隔执行，例如正在运行的发动机和车辆操作期间每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。
电可变变速器113还包括多个扭矩传递机构C1 150、C2 152、C3 154和C4 156。电可变变速器113还可选地包括扭矩传递机构C5 158。扭矩传递机构150（固定离合器，也称为制动器）可有选择地接合，以将行星架构件146接地至固定构件184。扭矩传递机构152（旋转离合器）可有选择地接合，以连接中心齿轮构件132和电动机/发电机182，以便与行星架构件146共同旋转。扭矩传递机构154（固定离合器）可有选择地接合，以将齿圈构件134接地至固定构件184。扭矩传递机构156（旋转离合器）可有选择地接合，以连接电动机/发电机180和齿圈构件134以便共同旋转。扭矩传递机构158（固定离合器）可有选择地接合，以将齿圈构件124连接和接地至固定构件184。
如果扭矩传递机构150接合，那么行星架构件146为行星齿轮组140内的反作用构件，通过互联构件170传递的动力会通过中心齿轮构件142传递至齿圈构件144，从而传递至输出构件118。当扭矩传递机构152接合时，电动机/发电机182从行星架构件146以及中心齿轮构件132接收动力或向其输送动力。当扭矩传递机构154接合时，齿圈构件134保持固定，变成行星齿轮组130内的反作用构件。当扭矩传递机构156接合时，电动机/发电机180连接为随齿圈构件134旋转，以及或者通过齿圈构件134以及中心齿轮构件122接收或接受动力。当扭矩传递机构158接合时，齿圈构件124保持固定，变成行星齿轮组120内的反作用构件，使得输入构件116的速度被锁死。
示例的混合动力系110可操作于几种操作模式，包括参考下面表格1描述的四种前进电可变模式。
表格1
Figure 309918DEST_PATH_IMAGE001
。
图1中的示例性混合驱动动力系可利用发动机12与电动机180和182的多种组合来向动力系110提供扭矩。示例的混合动力系110可描述为四模式混合，其中可能有四个电可变传动模式或状态（EVT模式1，EVT模式2，EVT模式3和EVT模式4）。即，扭矩传递机构150和154的接合建立第一前进电可变模式（EVT模式1），扭矩传递机构150和156的接合建立第二前进电可变模式（EVT模式2），扭矩传递机构52和156的接合建立第三前进电可变模式（EVT模式3），扭矩传递机构152和154的接合建立第四前进电可变模式（EVT模式4）。除了建立上述电可变模式的各组扭矩传递机构之外，扭矩传递机构158的接合用于锁止输入轴116和接地发动机12。因此，当在各电可变模式（EVT模式1-4）中另外接合扭矩传递机构158时，形成电动车（EV）模式。变速器还提供三个固定速比操作模式。第一固定速比模式通过接合扭矩传递机构150、154和156来提供，优选在第一与第二前进电可变模式之间的机械点。第二固定速比模式通过接合扭矩传递机构150、152和156来建立，优选在第二与第三电可变模式之间建立的机械点。第三固定速比模式通过接合扭矩传递机构152、154和156来建立。
在一个实施例中，空档操作模式通过扭矩传递机构C3 154和C4 156的接合来提供（即，空档34），在另一实施例中则仅通过扭矩传递机构C3 154的接合来提供（即，空档3）。在起动发动机时，包括发动机冷起动期间会利用这些空档操作模式实施例之一。当扭矩传递机构C3 154和C4 156接合时，电动机182可向发动机提供扭矩，用以在电动机180接地时的发动机点火期间起动发动机的曲轴的旋转，并控制发动机速度。当仅扭矩传递机构C3 154接合时，电动机180和182可都向发动机提供扭矩，用以在发动机点火期间起动发动机的曲轴的旋转，并控制发动机速度。
根据本公开的示例性实施例，图2示意性示出了根据本公开实施例构造的示例性内燃机12和ECM 23。本公开仅仅是示例性的，可应用于各种内燃机系统和燃烧循环，包括传统的汽油发动机、压燃发动机、柴油发动机以及选择性地操作于受控自燃（HCCI）燃烧模式和均质火花点燃（SI）燃烧模式的发动机。
示例的发动机12包括多缸内燃机，其具有在限定可变容积燃烧室216的气缸215中可滑动地移动的往复式活塞214。各活塞214连接至旋转的曲轴212，线性往复运动通过该旋转曲轴212转换为旋转运动。进气系统向进气歧管229提供进气，该进气歧管229将空气引导和分配至燃烧室216的进气操动轮231。进气系统包括气流管道和以及用于监测和控制气流的装置。进气装置优选包括用于监测质量气流量和进气温度的质量气流量传感器232。主节气门234优选包括用于根据ECM 23的控制信号3可控制地限制进入进气歧管229的气流的电子控制蝶阀。从进气歧管229，进气流通过位于各单独气缸最近处的各自流量控制装置被可控地限制到单独的气缸。进气歧管229中的压力传感器236构造成监测歧管绝对压力和大气压力。外部流动通道将废气从发动机废气再循环回进气歧管229，该流动通道具有流量控制阀，称为废气再循环（EGR）阀238。ECM 23可操作以通过控制EGR阀238的打开来控制到进气歧管229的废气的质量流量。
从进气歧管229进入燃烧室216的气流由一个或多个进气门220控制。从燃烧室216排出至排气歧管239的废气流由一个或多个排气门218控制。发动机12配备有分别控制和调节进气门220和排气门218的打开和关闭的系统。在一个实施例中，可通过分别控制进排气可变凸轮相位/可变升程控制（VCP/VLC）装置222和224来控制和调节进排气门220和218的打开和关闭。进排气VCP/VLC装置222和224构造成分别控制和操作进气凸轮轴221和排气凸轮轴223。进排气凸轮轴221和223的旋转被关联和标引至曲轴212的旋转，从而将进排气门220和218的打开和关闭关联至曲轴212和活塞214的位置。
进气VCP/VLC装置222优选包括一机构，该机构可操作以响应于ECM 23的控制信号5来转换和控制进气门220的气门升程、并可变地调节和控制用于各气缸215的进气凸轮轴221的相位。排气VCP/VLC装置224优选包括一可控机构，该机构可操作以响应于ECM 23的控制信号7来可变地转换和控制排气门218的气门升程、并可变地调节和控制用于各气缸215的排气凸轮轴223的相位。
进排气VCP/VLC装置222和224每个都可包括可控双级可变升程控制（VLC）机构，该机构可操作以分别将进排气门220和218的气门升程或打开的大小控制为两个不连续阶段之一。这两个不连续阶段优选包括优选用于低速、低负载操作的低升程气门打开位置（在一个实施例中约4-6 mm）、和优选用于高速和高负载操作的高升程气门打开位置（在一个实施例中约8-13 mm）。进排气VCP/VLC装置222和224每个都优选包括可变凸轮相位（VCP）机构，以分别控制和调节进气门220和排气门218的打开和关闭的相位（即，相对正时）。调节相位指的是改变进排气门220和218相对于曲轴212和各自气缸215中活塞214的位置的打开时间。进排气VCP/VLC装置222和224的VCP机构每个都优选具有约60°-90°曲轴旋转的相位授权范围，从而允许ECM 23为各气缸215提前或延迟进排气门220和218之一相对于活塞214的位置的打开和关闭。相位授权范围由进排气VCP/VLC装置222和224定义和限制。进排气VCP/VLC装置222和224包括凸轮轴位置传感器，以确定进排气凸轮轴221和223的旋转位置。VCP/VLC装置222和224使用由ECM 23控制的电液、液压和电控力之一来致动。
发动机12包括燃料喷射系统，其包括多个高压燃料喷射器228，每个喷射器228都构造成响应于ECM 23的信号将一定量的燃料直接喷入燃烧室216之一。增压燃料从燃料分配系统供给至燃料喷射器228。
发动机12包括火花点燃系统，火花能量可通过该系统提供给火花塞225，用来响应于ECM 23的信号9点燃或辅助点燃各燃烧室216中的气缸充量。
发动机12配备有用于监测发动机操作的多个感测装置，包括曲柄传感器242，该传感器具有输出RPM并可操作以监测曲轴旋转位置，即曲柄角度和发动机速度，其中发动机速度有效地等于输入轴116的输入速度NI。为简便起见，由曲柄传感器242测量的发动机速度和曲轴212的旋转速度称为NI。在一个实施例中，燃烧传感器230构造成监测燃烧，废气传感器240构造成监测废气，通常为空气/燃料比传感器。燃烧传感器230包括传感器装置，该传感器装置可操作以监测燃烧参数的状态，其被表述为气缸压力传感器，其可操作以监测缸内燃烧压力。燃烧传感器230和曲柄传感器242的输出由ECM 23监测，其确定各燃烧循环的各气缸215的燃烧相位，即燃烧压力相对于曲轴212的曲柄角度的燃烧压力正时。燃烧传感器30也可由ECM 23监测，以确定各燃烧循环的各气缸215的平均有效压力（IMEP）。优选地，发动机12和ECM 23机械化成在各气缸点火事件期间监测和确定各发动机气缸215的IMEP的状态。可选地，在本公开的范围内，可使用其它感测系统监测其它燃烧参数的状态，例如，离子感测点火系统、和非介入式气缸压力传感器。
操作中，ECM 23监测来自前述传感器的输入以确定发动机参数的状态。ECM 23构造成从操作员接收输入信号（例如，通过油门踏板和制动踏板），以确定操作员扭矩需求。ECM 23监测指示NI和进气温度、冷却剂温度及其它环境条件的传感器。
ECM 23执行存储在其中的算法代码，以控制前述致动器从而形成气缸充量，包括控制燃烧参数，在这样配备的发动机上，所述参数包括可用于控制气流扭矩的质量进气量、可用于控制火花引起扭矩的火花点燃正时、喷射燃料量、燃料喷射正时、控制再循环废气的流量的EGR阀位置、以及进气和/或排气门正时和相位。在一个实施例中，气门正时和相位可包括排气门再打开的NVO和升程（在废气再呼吸策略中）。在正运行的车辆操作中，ECM 23可操作以接通或关闭发动机12，并可操作以通过燃料和火花及气门停用的控制来有选择地停用一部分燃烧室216或一部分进排气门220和218。ECM 23可基于废气传感器240的反馈控制空气/燃料比。
正如所清楚的，图1中所示ECM 123（即，ECM 23）和HCP 188可彼此联合使用，以减少发动机冷起动期间对电池186的不期望充电峰值。
在本公开的示例性实施例中，参考图1和图2，图3示出了用于在冷起动条件期间起动混合动力系的内燃机的示例性流程图400。发动机的冷起动条件可由在电池（例如，能量存储装置186）功率在预定极限内且电池温度低于预定电池温度时的发动机起动事件定义。发动机起动事件可响应于操作员发动机起动请求或发动机自起动事件。在示例性实施例中，电池为锂离子电池，具有窄的操作范围。在非限制性实例中，锂离子电池的操作范围为1.0千瓦放电功率极限以及-1.0千瓦荷电极限。在发动机冷起动条件期间，一旦发动机点火期间发动机进入速度控制，由于发动机扭矩模型中的高度不精确，就会出现包括扭矩和/或速度爆发的发动机爆发。当至少一个电机（例如电动机/发电机182或电动机/发电机180、182）提供用于转动发动机的曲轴（即，转动发动机）的扭矩时，发动机爆发可对电池186产生不期望的高充电峰值，从而吸收产生的发动机速度爆发。为降低发动机冷起动条件期间对电池186的可能超过电池186操作范围的不期望高充电峰值，本公开的实施例预想在冷起动条件期间为发动机起动事件使用四个阶段。正如所清楚的，在四个阶段中，可基于控制发动机的燃烧控制来控制发动机速度，而无需来自至少一个电机的任何相互作用。当至少一个电机未与发动机12相互作用时，该至少一个电机以放松的状态自由旋转，不向发动机12和电池186提供扭矩输出。
表格2为图3的关键，其中数字标记框和对应的功能如下所述。
表格2
框 框内容
401 当电池功率在预定极限内且电池温度低于预定电池阈值时检测发动机起动事件。
402 通过至少一个电机开始发动机的曲轴的旋转。
404 发动机曲轴速度达到预定发动机曲轴速度了吗？
406 通过至少一个电机点火发动机同时控制发动机速度。
408 出现爆发阈值了吗？
410 基于控制发动机燃烧参数控制发动机速度，无需来自所述至少一个电机的任何相互作用。
412 出现预定条件了吗？
414 在发动机继续点火时通过电机控制发动机操作点。
参考框401，当检测到发动机起动事件并且电池功率在预定极限且电池温度低于预定电池阈值时，流程进行至框402。发动机起动事件可包括操作员发动机起动请求，例如接通点火。另外，发动机起动事件可包括正在运行的混合动力系113操作期间的发动机起动事件。
参考框402，第一阶段通过至少一个电机起动发动机的曲轴的旋转，直到达到预定曲轴速度。在示例性实施例中，当扭矩传递机构154和156接合时（即，空档34模式），仅电动机/发电机182可旋转地联接至发动机，因此能够在电动机/发电机180接地时起动发动机曲轴的旋转。在另一示例性实施例中，当仅扭矩传递机构154接合时（即，空档3模式），电动机/发电机180和182中每个都可旋转地联接至发动机，从而电动机/发电机180和182都能够起动发动机曲轴的旋转。在曲轴开始旋转期间可同时进行发动机燃料供给。为描述示例的流程图400的目的，这里描述扭矩传递机构C3 154和C4 156接合（即，空档34）的示例性实施例。然而，流程图400中所公开的方法同样适用于仅扭矩传递机构C3 154接合的替换实施例。因此，术语“至少一个电机”指的是仅电动机/发电机182，但是，在仅C3 154（即，空档3）接合的替换实施例中，术语“至少一个电机”同样适用于包括电动机/发电机180和182两者。
决定框404确定发动机曲轴速度是否达到预定发动机曲轴速度。该预定发动机曲轴速度可选择为发动机点火所需的最优发动机曲轴速度。“0”表示发动机曲轴速度未达到预定发动机曲轴速度，流程回复至框402。“1”表示发动机曲轴速度达到了预定发动机曲轴速度，并进行至发动机点火的框406。
参考框406，第二阶段点火发动机，同时通过至少一个电机控制发动机速度，直到出现爆发阈值为止。下面参考决定框408描述该爆发阈值。在示例性实施例中，控制发动机速度与曲轴的旋转速度相关。发动机可为包括火花点燃的传统汽油发动机，其中火花点燃空气燃料混合物，从而开始点火。发动机可为压燃式发动机，例如柴油机，其中压缩热量点燃喷射的燃料量，从而开始点火。
决定框408确定是否出现爆发阈值。当爆发阈值出现时，一旦发动机点火期间发动机进入速度控制，由于发动机扭矩模型中的高度不精确，在至少一个电机转动发动机的曲轴时会产生对电池186的不期望高充电峰值。当曲轴速度达到第二预定曲轴速度时会出现爆发阈值。当达到预定数量的气缸事件时也会出现爆发阈值。当曲轴的加速度达到预定曲轴加速度超过预定持续时间也会出现爆发阈值。“0”表示未出现爆发阈值，返回继续发动机点火的框406，同时通过至少一个电机控制发动机速度。“1”表示出现了爆发阈值，下列条件至少满足一个：达到第二预定曲轴速度，达到预定数量的气缸事件，和达到预定曲轴加速度超过预定持续时间。因此，当出现爆发阈值时，流程400进行至框410。
参考框410，阶段3基于控制发动机的燃烧参数控制发动机速度，无需来自所述至少一个电机的相互作用。当发动机为火花点燃发动机时，例如传统的汽油机，控制燃烧参数可包括控制火花引起的扭矩。控制燃烧参数可进一步包括控制气流扭矩。这样，受控制的燃烧参数控制发动机速度，无需来自电机的相互作用。在示例性实施例中，ECM 123（例如，ECM 23）在阶段3中利用包括积分值的发动机扭矩模型来控制燃烧参数，以控制所述点火期间的发动机速度。然而，因为至少一个电机吸收发动机爆发的扭矩，一旦出现爆发阈值，发动机扭矩模型中的高度不精确就会对电池186产生高充电峰值。通过允许至少一个电机在放松状态自由旋转从而不吸收发动机产生的来自发动机爆发的任何扭矩，可消除或充分地降低该高充电峰值。因此，所述至少一个电机未相互作用，发动机速度通过控制燃烧参数来控制。
另外，包含第三阶段的框410可基于达到第三预定曲轴速度时发动机的受控燃烧参数来控制发动机速度爆发。具体地，当达到第三预定曲轴速度时，受控燃烧参数可基于控制发动机的火花引起扭矩和发动机的气流扭矩中的至少一项来减少发动机速度爆发，无需来自所述至少一个电机的任何相互作用。流程然后进行至决定框412。
决定框412确定是否出现预定条件。在示例的实施例中，当变速器范围选择器（例如，PRNDL杆）从停车变速器状态或空档变速器状态换档至驱动状态时，会出现该预定条件。例如，在非限制性实例中，从空档变速器状态换档至驱动状态包括从扭矩传递机构C3 154和C4 156接合的空档34状态换档至扭矩传递机构C1 150和C3 154接合的第一前进电可变模式（EVT 模式1）。在另一示例性实施例中，当发动机冷却剂温度达到预定发动机冷却剂温度和电池温度达到预定电池温度时，可出现所述预定条件。“0”表示未出现所述预定条件，流程400回复至框410，继续基于控制发动机的燃烧参数控制发动机速度，没有从所述至少一个电机的任何相互作用。“1”表示出现了所述预定条件，流程进行至框414。换句话说，预定条件的出现表示超出电池操作范围的高充电峰值不再是威胁，现在可通过所述至少一个电机来控制发动机速度。
参考框414，阶段4包括在发动机仍点火时使用至少一个电机控制发动机速度。在阶段4中，利用一积分值初始化使用至少一个电机控制的发动机速度，该所述积分值对应于与基于受控燃烧参数的受控发动机速度相关的积分值。例如，HCP 88可利用一积分值初始化使用至少一个电机控制的发动机速度，对应于与阶段3中控制燃烧参数以控制所述点火期间的发动机速度的发动机扭矩模型相关联的积分值。应当理解，利用积分值初始化使用至少一个电机控制的发动机速度能够从基于受控燃烧参数控制发动机速度（即，阶段3）平顺地转变至发动机仍点火时使用至少一个电机控制发动机速度（即，阶段4）。
图4示出了根据本公开的曲线500的实验和获得数据，包括冷起动条件期间发动机起动事件的四个阶段中的发动机速度曲线540和电池功率曲线560。四个阶段中的每个阶段都对应于上面参考示例性流程图400所描述的四个阶段中的一个。横轴501表示时间。纵轴502表示电池功率和发动机速度。第一阶段包括曲线500上在纵轴502与竖线510之间的区域。第二阶段包括竖线510与520之间的区域。第三阶段包括竖线520与530之间的区域。第四阶段包括超过竖线530的区域。
参考发动机速度曲线540上的点541，当电池功率在预定极限内且电池温度低于预定电池阈值时，已检测到发动机起动事件。换句话说，已经检测到冷起动条件期间的发动机起动事件。
在发动机速度曲轴540上的点541与542之间，第一阶段包括使用至少一个电机（例如，电动机/发电机182或电动机/发电机180和182）开始发动机的曲轴的旋转。如前所述，发动机速度与曲轴的旋转速度相关。如发动机速度曲线540上所示，在点542前面的脉动之前发动机速度升高。点542处的发动机速度对应于预定曲轴速度。
发动机速度曲线540上的点542与543之间，第二阶段包括在使用至少一个电机控制发动机速度时点火发动机，直到出现爆发阈值为止。点543可对应于爆发阈值的出现。如前所述，爆发阈值可包括达到第二预定曲轴速度、达到预定数量气缸事件、和达到预定曲轴加速度超过预定持续时间中的一项的出现。
在发动机速度曲线540上的点543与545之间，第三阶段包括基于控制发动机的燃烧参数控制发动机速度，无需来自所述至少一个电机的任何相互作用。在第三阶段中，所述至少一个电机（例如，电动机/发电机182或电动机/发电机180和182）被允许在松开状态中自由旋转，从而在该至少一个电机上没有扭矩。因此，避免了因发动机速度爆发而出现的对电池的任何充电峰值。具体地，通过控制火花引起扭矩和气流扭矩中的至少一项来控制发动机速度。点544对应于第三预定曲轴速度，其中发动机爆发基于控制燃烧参数来控制，没有从所述至少一个电机的任何相互作用。具体地，当发动机速度曲线540达到点544（例如，第三预定曲轴速度）时，基于控制燃烧参数减少发动机爆发，没有从所述至少一个电机的任何相互作用。发动机速度曲轴540上的点544与545之间示出了发动机爆发的减少。
发动机速度曲线540上的点545对应于预定条件的出现。如前所述，该预定条件可包括变速器范围选择器从停车变速器状态和空档变速器状态之一换档至驱动状态。同样，该预定条件可包括发动机冷却剂温度达到预定发动机冷却剂温度和电池温度达到预定电池温度。因此，检测到对电池的充电峰值不再是威胁，且可使用至少一个电机控制发动机速度。
在第四阶段中，在超过发动机速度曲线540上的点545后发动机仍点火时，使用至少一个电机控制发动机速度。如前所述，使用所述至少一个电机控制发动机速度包括利用积分值初始化使用至少一个电机控制的发动机速度，该积分值对应于与基于第三阶段中受控燃烧参数的受控发动机速度相关联的积分值。
本公开已经描述了特定优选实施例及其修改。通过阅读和理解说明书可产生其它修改和变形。因此，本公开不意欲限制为作为执行本公开最佳模式所公开的特定实施例，相反，本公开包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (10)

1.起动混合动力系的内燃发动机的操作的方法，所述混合动力系包括发动机、能量存储装置、机电变速器，该机电变速器包括可旋转地联接至所述发动机的至少一个电机，所述机电变速器可有选择地控制操作成在所述发动机与所述至少一个电机中传递扭矩，所述方法包括：
使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转，直到达到第一预定曲轴速度为止；
在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到出现爆发阈值；
基于所述控制发动机的燃烧参数控制所述发动机速度，而没有来自所述至少一个电机的任何相互作用；和
当出现预定条件时，在所述发动机仍点火时使用所述至少一个电机控制所述发动机速度。
2.如权利要求1的方法，其中所述至少一个电机包括第一电机和第二电机，所述第一和第二电机中的每个都可旋转地联接至所述发动机。
3.如权利要求1的方法，其中在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机直到出现爆发阈值包括，在使用所述电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到所述曲轴速度达到第二预定曲轴速度。
4.如权利要求1的方法，其中在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机直到出现爆发阈值包括，在使用所述电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到达到预定数量的气缸事件。
5.如权利要求1的方法，其中在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机直到出现爆发阈值包括，在使用所述电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到所述曲轴的加速度达到预定曲轴加速度超过预定持续时间。
6.如权利要求1的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机速度还包括，当达到第二预定曲轴速度时，基于所述发动机的控制燃烧参数来控制发动机爆发。
7.如权利要求6的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机爆发包括，基于控制所述发动机的火花引起扭矩和所述发动机的气流扭矩中的至少一项来减少发动机爆发。
8.如权利要求1的方法，其中没有来自所述至少一个电机的任何相互作用而控制所述发动机速度包括，允许所述至少一个电机在放松状态下的自由旋转。
9.如权利要求1的方法，其中所述预定条件包括变速器范围选择器从停车状态和空档状态之一换档至驱动状态。
10.起动混合动力系的内燃发动机的操作的方法，所述混合动力系包括发动机、电池、机电变速器，该机电变速器包括可旋转地联接至所述发动机的至少一个电机，所述机电变速器可有选择地控制操作成在所述发动机与所述至少一个电机中传递扭矩，所述方法包括：
使用所述至少一个电机开始所述发动机的曲轴的旋转，直到达到第一预定曲轴速度为止；
在使用所述至少一个电机控制发动机速度时点火所述发动机，直到出现下列一项出现为止：
      达到第二预定曲轴速度；
      达到预定数量的气缸事件；和
      达到预定曲轴加速度超过预定持续时间；
基于控制所述发动机的火花引起扭矩和所述发动机的气流扭矩中的至少一项控制所述发动机速度，而没有来自所述至少一个电机的任何相互作用；和
在出现下列至少一项之后，当所述发动机仍点火时使用所述至少一个电机控制所述发动机速度：
      变速器范围选择器从停车状态和空档状态之一换档至驱动状态；和
      发动机冷却剂温度达到预定发动机冷却剂温度和电池温度达到预定电池温度。
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