CN108779752B - 用于机动车辆的动力传动系的启动策略及该动力传动系 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的动力传动系(10)的启动策略，该动力传动系(10)包括：内燃式发动机(11)，其配备有沿着纵向轴线(X)延伸的驱动轴(12)；交流发电机‑起动机(14)；第一皮带轮(15，19)，其能够由驱动轴驱动转动；皮带轮(16)，其刚性地固定在交流发电机‑起动机的轴上；皮带(17)，其环绕这两个皮带轮；以及联接/解除联接系统(18)，其在第一皮带轮(19)与发动机驱动轴(12)之间，该启动策略包括在寒冷天气下的用于准备皮带的工序。

Description

用于机动车辆的动力传动系的启动策略及该动力传动系
技术领域
本发明涉及机动车辆的动力传动系。
更具体地说，本发明涉及具有传动系统的动力传动系，该传动系统带有交流发电机-起动机。本发明用于但不限于停止-启动系统。
本发明涉及用于在寒冷天气中使用的用于具有交流发电机-起动机的动力传动系的启动策略。
背景技术
机动车辆中的动力传动系包括用于在车辆暂时停车的情况下自动停止和自动重启发动机的系统，以便减少发动机的消耗。的确，所述系统使得发动机能够在车辆停止至少阈值持续时间时或者如果车辆已经减速处于非常低的速度至少阈值持续时间时停止。随后例如通过按下或释放控制踏板来自动重启已停止的发动机。
当前使用具有起动机的交流发电机-起动机的这种系统是已知的。交流发电机-起动机的独特特征在于其启动发动机并从发动机的转动中产生车辆上所需要的电力的能力。
起动机使得发动机能够在冷态时启动，并且交流发电机-起动机使得发动机能够在自动停止阶段后的自动重启阶段期间在热态时启动。
该解决方案旨在通过提供燃烧式发动机与交流发电机-起动机之间的传动比(该传动比能够传递足够的扭矩以实现冷态启动而不会随后不利地影响电能产生模式)来消除对起动机的需要。
公开文献FR3012194-A1披露了一种传动系统，该传动系统包括：内燃式发动机机体，其装配有沿纵向轴线延伸的驱动轴；交流发电机-起动机，其转动地连结在驱动轴上；第一皮带轮，其沿驱动器的纵向轴线布置且自由转动地安装在驱动轴上；以及交流发电机-起动机的驱动皮带轮，其通过皮带连结到(linked to)第一皮带轮。交流发电机-起动机的皮带轮与第一皮带轮之间的低传动比使得发动机能够以比交流发电机-起动机的速度低得多的速度被驱动，这使得可以为驱动轴提供高驱动力矩并克服在低温下存在的显着水平的摩擦。
该系统的一个缺点是在低温下皮带上存在杂质和冰或霜，这可能导致所述皮带在燃烧式发动机的启动阶段滑动。这使得在非常低的温度下不可能启动交流发电机-起动机。在诸如柴油发动机等的具有高压缩比的发动机中这个困难尤其严重，因为该高压缩比要求高驱动扭矩来启动发动机。
发明内容
本发明的目的是克服这些问题，并且本发明的目的之一是一种用于机动车辆的动力传动系的启动策略，该动力传动系包括：内燃式发动机机体，其配备有沿着纵向轴线延伸的驱动轴；交流发电机-起动机，其转动地连结在驱动轴上；第一皮带轮，其可围绕驱动轴的纵向轴线转动运动；皮带轮，其被限制成与交流发电机-起动机一起转动并且通过皮带连结到第一皮带轮；以及联接/解除联接(耦联/解耦)系统，其在第一皮带轮与发动机的驱动轴之间。
更具体地说，本发明涉及用于具有交流发电机-起动机的所述动力传动系的启动策略，其特征在于，所述启动包括在寒冷天气下在发动机启动之前的用于皮带的准备阶段。
有利地，具有交流发电机-起动机的所述传动系的启动包括用于皮带的准备阶段，以便清洁所述皮带上的诸如霜、冰和灰尘等的杂质，并且以便首先确保皮带与皮带轮之间的改善的接触，其次将所述皮带带入操作状态。
根据本发明的其它特征：
-清洁阶段包括由交流发电机-起动机来驱动皮带。
有利地，在清洁阶段期间致动交流发电机-起动机以驱动皮带转动，而不对燃烧式发动机机体施加应力。当转动时，所述皮带可以被清除诸如灰尘、霜或冰等的杂质，并且被带到基本上接近最低操作温度阈值的温度。
-清洁阶段包括将附接至驱动轴的第一皮带轮解除联接。
有利地，清洁阶段包括解除第一皮带轮与发动机的驱动轴的联接，这减小了第一皮带轮的摩擦力和阻力，并且便于交流发电机-起动机操作以驱动皮带。
-清洁阶段之前是皮带准备条件的验证阶段。
有利地，为了提高电能经济性并优化动力传动系的消耗，当检测到低温条件时开始清洁阶段，所述条件可能潜在地造成在皮带上形成霜或冰，这可能妨碍使用交流发电机-起动机来启动燃烧式发动机。如果在小于阈值持续时间的时间段内没有开始前面的皮带准备阶段，则也开始皮带的该准备阶段。
-清洁阶段之后是正时阶段(timing phase)。
有利地，清洁阶段之后是准备使用交流发电机-起动机来启动发动机的正时阶段。
-正时阶段包括将皮带、附接至驱动轴的第一皮带轮以及交流发电机-起动机的皮带轮联接起来。
有利地，正时阶段包括在可以使用交流发电机-起动机启动发动机之前，将第一皮带轮、交流发电机-起动机的皮带轮以及皮带重新联接起来的步骤。
-正时阶段包括停止交流发电机-起动机的操作。
有利地，在正时阶段期间，在皮带轮和皮带的重新联接步骤之前停止交流发电机-起动机。
-正时阶段包括在车辆的仪表板上显示的信息工序。
有利地，正时阶段可以包括在车辆的仪表板上显示的驾驶员信息工序。这使驾驶员能够准备启动发动机和车辆。
-正时阶段在使用交流发电机-起动机进行的发动机启动阶段之前。
有利地，正时阶段在清洁阶段与发动机启动之间。因此，在驾驶员到达车辆的方向盘后面之前(例如，在门打开时)就可以开始正时阶段和清洁阶段。
附图说明
本发明的其它优点和特征在以下对本发明的具体实施例进行的描述中阐述，这些具体实施例是作为非限制性示例而提供的并在附图中示出，其中：
-图1是装配有交流发电机-起动机的动力传动系的示意图，
-图2是发动机启动之前的阶段的流程图，
-图3是验证阶段的不同步骤的流程图，
-图4是清洁阶段的不同步骤的流程图，
-图5是正时阶段的不同功能的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的附图标记指代相同的部分或具有相似功能的部分。
机动车辆的热动力传动系包括内燃式发动机机体，该内燃式发动机机体具有起动机并且可能具有交流发电机-起动机(例如，对于包括自动停止与重启功能的动力传动系来说)。
交流发电机-起动机的独特特征在于其执行两个当前分开的部件的功能的能力：起动机，其一般定位在发动机的内齿圈上并用于启动发动机(如其名称所暗示的那样)；以及交流发电机，其安装在发动机的外围并用于从发动机的转动中产生车辆上所要求的电力。在新的布局中，这两个元件被执行这两个功能的单个元件替换。
交流发电机-起动机事实上是除了原始功能之外还被改进为用作起动机的交流发电机。
交流发电机-起动机安装在发动机上，代替传统的交流发电机，并且像后者一样，由发动机经由皮带驱动，如图1所示。交流发电机-起动机包括平行于发动机的纵向轴线和发动机的驱动轴的转动轴，所述驱动轴和所述转动轴在它们的相同端处具有由皮带环绕的共面皮带轮。基于与自行车发电机相同的原理，交流发电机-起动机用作发电机。然而，交流发电机-起动机的特点是能够以可逆的模式操作：当由电池提供动力时，交流发电机-起动机用作电动机，以经由同一皮带启动发动机。交流发电机-起动机的优点并不主要在于减少所使用的组成部件的数量，而是在于所实现的提高的性能水平。其使得与利用传统起动机相比，发动机被快得多地启动。
变速器使用齿形橡胶皮带的事实意味着操作也非常安静。在传统的起动机中，驱动由驱动金属内齿圈的金属小齿轮来提供，这是是表征发动机启动的噪声的源头。这两个优点使得发动机启动对于车辆的乘客来说几乎不可察觉。
起动机通常定位在发动机的顶部，以例如在水淹的情况下或当穿越浅滩时防止起动机与水接触。实际上，为了重启停在浅滩中间的车辆，起动机需要位于水位以上。作为适用于动力传动系的新架构约束的结果，特别是作为高压燃料供给泵布置在发动机的顶部的结果，所述起动机不再能够定位在发动机的顶部。
因此，通过提供燃烧式发动机与交流发电机-起动机之间的下述传动比来取消起动机是有用的，该传动比能够传递足够的扭矩以实现启动而不会随后不利地影响电能产生模式，特别是对于在非常寒冷的条件下的冷态启动来说。
在极端寒冷的情况下，典型地在车辆外部的温度T°低于-20℃的情况下，当配件的传动带上形成霜或冰时，以已知的方式使用交流发电机-起动机作为起动机会出现问题。在燃烧式发动机的启动阶段期间，所述霜或所述冰容易导致皮带在刚性地连接在交流发电机-起动机和发动机的驱动轴上的共面皮带轮上滑动，这会使得在非常寒冷的条件下使用所述交流发电机-起动机来启动非常困难，甚至不可能启动。在诸如柴油发动机等具有高压缩比的发动机中，这个困难尤其严重，因为该高压缩比要求高驱动扭矩来启动发动机。
灰尘也可能沉积在所述皮带上并且同样引起所述皮带滑动。
根据本发明，机动车辆的热动力传动系10包括：内燃式发动机11，其包括曲轴，曲轴在一端13处通过沿着发动机的纵向轴线X延伸的驱动轴12而延伸；交流发电机-起动机14，其转动地连结到驱动轴；第一驱动皮带轮15，其以可围绕纵向轴线X旋转运动的方式安装并且可由驱动轴驱动转动；交流发电机-起动机的皮带轮16，其被限制成与交流发电机-起动机一起转动并且通过皮带17连结到第一皮带轮；以及联接/解除联接系统18，其在第一皮带轮15与发动机的驱动轴之间。所述皮带因此环绕第一皮带轮15以及交流发电机-起动机14的皮带轮16，第一皮带轮15在所述曲轴的一端处被附接到曲轴的驱动轴的一端。
根据本发明，曲轴端部处的第一皮带轮15以及交流发电机-起动机的皮带轮16和皮带17的联接/解除联接系统18可以包括可切换皮带轮19。所述可切换皮带轮19布置在曲轴的驱动轴的端部处，以代替第一皮带轮15。根据本发明，皮带17环绕交流发电机-起动机的皮带轮16和附接在曲轴的驱动轴端部的可切换皮带轮19。联接/解除联接系统使得皮带能够以两种模式被驱动：
-在解除联接模式中，由于第一可切换皮带轮19和发动机的驱动轴12之间的连结已经断开，并且所述可切换皮带轮没有被限制成与曲轴的驱动轴一起转动，所以不需要很大的力。交流发电机-起动机14在驱动或启动模式下被致动，以经由交流发电机-起动机的皮带轮和第一皮带轮19而使皮带转动，然后该第一皮带轮19被脱开并且提供很小的转动阻力或者没有转动阻力。
-在联接模式中，其中，第一可切换皮带轮19被限制成与曲轴的驱动轴一起转动。以已知的方式，交流发电机-起动机然后可以被激活为起动机，以驱动曲轴的驱动轴12或向发动机11提供附加扭矩；或者被激活为交流发电机，以产生电能，交流发电机-起动机的轴然后被曲轴的驱动轴驱动转动。在作为联接模式的正常操作中，第一皮带轮19被限制成与发动机的驱动轴一起转动，并且被连结到交流发电机-起动机14的皮带轮16和皮带17。结果，由发动机11的驱动轴12驱动转动的第一皮带轮19然后可以使交流发电机-起动机14的皮带轮转动，该交流发电机-起动机14于是作为交流发电机工作，或者当燃烧式发动机11正在启动时交流发电机-起动机的皮带轮16可以驱动第一驱动皮带轮和发动机的驱动轴，所述交流发电机-起动机14于是作为起动机工作。
在非常寒冷的条件下，为了确保良好的启动状态，联接/解除联接系统18被激活为将其自身定位到解除联接模式。曲轴的驱动轴12于是不再连结在第一可切换皮带轮19上或连结在交流发电机-起动机14上。所述交流发电机-起动机于是可以被启动以驱动皮带17转动。在这种操作的过程中，转动阻力低，并且通过用作驱动转动机器，交流发电机-起动机仅需要很少的能量就可以使得仅皮带转动并使第一可切换皮带轮19空转。转速相当大，以便首先清除所述皮带上的诸如霜、冰或灰尘等杂质，其次使该皮带的温度能够升高到最低操作温度阈值。皮带的温度可以通过测量装置来测量，或者作为例如一系列验证测量之后的转动持续时间的函数来估计出。然后，联接/解除联接系统18能够使第一驱动皮带轮19与发动机的驱动轴重新联接，以恢复到正常操作，优选地，在交流发电机-起动机停止之后恢复到正常操作。
根据一个未示出的实施例，第一可切换皮带轮19被保持在具有至少一个齿的中间轴的一端。所述齿是小齿轮的一部分，并且所述中间轴通过与小齿轮啮合的齿轮而转动地连结到发动机的驱动轴12。皮带17于是环绕第一可切换皮带轮19和交流发电机-起动机14的皮带轮。
根据本发明，并且如图2所示，所述动力传动系的启动包括具有以下不同阶段的皮带准备工序30：
a.用于启动动力传动系的启动过程的第一阶段A。该第一阶段A可以以不同的方式触发，例如，在车辆长久停车(停车可能是大约一个小时)之后或驾驶员长久位于驾驶员座椅上之后车门打开时触发，或者基于发动机启动请求信号而触发。
b.燃烧式发动机的启动准备工序的触发条件的第二验证阶段B。该验证阶段考虑寒冷的外部温度。寒冷的温度例如意味着低于最低温度阈值Ts(例如至少-10℃)的任何温度。外部温度可以通过外部温度探测器来确定，外部温度探测器是以已知方式存在于机动车辆中的装置。外部温度值被发送到控制单元20。如果外部温度：
B1.大于所述最低温度阈值Ts，则不采取行动并且工序跳到最后阶段E以使用交流发电机-起动机14正常启动发动机11。
B2.小于或等于最低温度阈值Ts，则触发用于准备以解除联接模式启动的后续阶段。
验证阶段B可以包括验证步骤B3以确定最近是否触发了清洁。所述验证可以例如使用写入控制单元20的存储器中的时间信号ti来执行。所述控制单元然后可以检查时间信号与验证时刻之间的时间间隔(t-ti)是否大于固定的时间阈值T1，该时间阈值T1可能在几分钟左右。如果时间间隔小于所述时间阈值T1，则不需要重复随后的启动准备阶段，并因此跳到阶段E以在正常条件下使用代替起动机的交流发电机-起动机14进行启动。
c.图3示出了皮带的清洁阶段C。如图3所示，该阶段包括以
下步骤：
C1.解除第一皮带轮的联接。所述第一皮带轮于是不再连结在发动机的驱动轴11上，并且不再提供对由皮带提供的驱动的任何阻力。
C2.在驱动模式下启动交流发电机-起动机。所述交流发电机-起动机于是能够使皮带17和第一皮带轮19转动，这对转动不提供阻力。
C3.在驱动模式下操作交流发电机-起动机一段固定持续时间Dt。所述持续时间可以在几秒到一分钟之间变化，并且可以在验证测试后设定。交流发电机-起动机的皮带轮可以例如以最大速度或以每分钟约10,000转的速度转动。当运动时，皮带上的诸如灰尘、冰或霜等的杂质被清除，并通过与皮带轮接触进行的加热而被带到一定温度。
C4.在仪表板上显示准备启动信号。该信号可以是在驾驶员仪表板上发光的LED。
C5.清洁阶段结束。然后将时间信号ti+1写入控制单元的存储器中，其可能替换先前的时间信号值。
d.图4中所示的正时阶段D包括以下序列：
D1.使交流发电机-起动机14的操作停止。
D2.对曲轴的轴的第一皮带轮进行重新联接。所述重新联接优选在元件处于固定状态时执行。
D3.涉及在仪表板上显示准备启动验证信号的驾驶员信息工序。当信号熄灭时，驾驶员可以正常启动发动机，或者如果在阶段A期间已经给出启动命令信号，则可以使用交流发电机-起动机自动启动发动机。信息工序可以在阶段D开始时触发。
e.阶段E对应于在正常条件下使用代替起动机的交流发电机-起动机进行的启动。
根据本发明的启动策略使得能够使用交流发电机-起动机，在这样的良好条件下启动燃烧式发动机机体：皮带上的诸如灰尘、霜或冰等的杂质被清除，并且皮带被带到相对于车外温度充分高的操作温度。
当然，本发明并不仅限于上面作为实例描述的实施例，而是包括所有可能的变体。值得注意的是，联接/解除联接系统可以与本说明书中详述的不同，而不会由此限制本发明的范围。
值得注意的是，联接/解除联接系统的操作可以与本说明书中详述的不同，而不会由此限制本发明的范围。
例如，可以在不停止交流发电机-起动机的情况下执行第一皮带轮组件与发动机的驱动轴的重新联接。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的动力传动系(10)的启动策略，所述动力传动系(10)包括：内燃式发动机(11)，其装配有沿着纵向轴线(X)延伸的驱动轴(12)；交流发电机-起动机(14)；第一皮带轮(15，19)，其设计成由所述驱动轴驱动转动；皮带轮(16)，其刚性地连接在所述交流发电机-起动机的轴上；皮带(17)，其环绕所述两个皮带轮；以及联接/解除联接系统(18)，其在所述第一皮带轮(19)与所述发动机的所述驱动轴(12)之间，所述启动策略包括在寒冷天气下的用于所述皮带的准备工序(30)，
其特征在于，所述准备工序包括用于所述皮带(17)的清洁阶段(C)，所述清洁阶段(C)包括：
-解除所述第一皮带轮(19)与所述发动机的所述驱动轴(12)的联接以防止任何转动阻力，
-在一段设定持续时间里以驱动模式操作所述交流发电机-起动机(14)以驱动所述皮带和所述第一皮带轮(19)。
2.根据权利要求1所述的启动策略，其特征在于，所述策略包括验证阶段(B)，所述验证阶段(B)用于所述准备工序(30)的触发条件，所述触发条件包括外部温度的测量值低于温度阈值(Ts)以及自所述皮带的最后一次清洁起的时间测量值大于时间阈值(T1)。
3.根据权利要求1或2所述的启动策略，其特征在于，所述准备工序(30)包括所述清洁阶段(C)之后的正时阶段(D)。
4.根据权利要求3所述的启动策略，其特征在于，所述正时阶段(D)包括将第一皮带轮(19)与所述发动机的所述驱动轴(12)联接起来。
5.根据权利要求3所述的启动策略，其特征在于，所述正时阶段包括驾驶员信息工序(D3)。
6.根据权利要求3所述的启动策略，其特征在于，所述正时阶段(D)在使用所述交流发电机-起动机进行的所述发动机的启动阶段(E)之前。
7.一种机动车辆的动力传动系(10)，包括：内燃式发动机(11)，其装配有沿着纵向轴线(X)延伸的驱动轴(12)；交流发电机-起动机(14)；第一皮带轮，其设计成由所述驱动轴驱动；皮带轮(16)，其刚性地连接在所述交流发电机-起动机(14)的轴上；皮带(17)，其环绕所述两个皮带轮；以及联接/解除联接系统(18)，其在所述第一皮带轮(19)与所述驱动轴(12)之间，其特征在于，所述发动机在根据权利要求1至6中的任一项所述的策略之后启动。
8.根据权利要求7所述的动力传动系(10)，其特征在于，所述联接/解除联接系统包括所述第一皮带轮(19)，所述第一皮带轮(19)是可切换皮带轮。
9.根据权利要求7或8所述的动力传动系(10)，其特征在于，所述第一皮带轮(19)保持在被限制成与所述驱动轴(12)一起转动且具有齿的轴的端部。
10.根据权利要求8所述的动力传动系(10)，其特征在于，所述第一皮带轮(19)附接在所述驱动轴(12)的一端。
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