CN107380166B - 使用变矩器来操作车辆中的自动启/停***的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种使用变矩器来操作车辆中的自动启/停***的方法。公开了一种用于操作机动车辆中的自动启/停***的方法和***，其中，所述机动车辆具有内燃发动机、自动变速器以及带有泵轮分离离合器的变矩器。控制器可在合适的时间通过中断燃料来使发动机停止，并在需要推进时重启发动机来实现发动机启/停***。在发动机启/停事件期间，发动机自动地关闭并且变矩器的泵轮离合器可分离，以使泵轮与发动机脱离结合，从而提供燃料的节省和排放的减少。

Description

使用变矩器来操作车辆中的自动启/停***的方法
技术领域
本公开涉及一种用于操作机动车辆中的自动启/停***的方法和***，所述机动车辆具有内燃发动机、变速器以及具有泵轮分离离合器的变矩器。
背景技术
许多机动车辆配备有自动启/停***，自动启/停***在某些状况下自动地关闭和重启车辆的发动机以减小车辆的燃料消耗。在运行的过程中，如果不需要推进(例如，在交通灯处怠速时)，则内燃发动机可通过自动启/停***而自动地停止(即，关断)，并且如果驾驶员再次要求动力，则可重启内燃发动机。
一种启/停***被称为行驶中的启/停(rolling start/stop)***。行驶中的启/停***涉及在车辆正在行驶并减速时使内燃发动机停止。在需要来自发动机的动力(例如，驾驶员松开制动器)时，自动地重启发动机。还可响应于其他状况(诸如，电池荷电状态或者电气***的负载)而自动地重启发动机。发动机的这些自动停止可通过减小发动机怠速时间并因此减少行驶周期的燃料消耗来提高燃料经济性并降低排放。然而，车辆(其具有经由传统的变矩器连接到动力传动系的自动变速器)中的行驶中的启/停***可能导致令人反感的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)或者不适的驾驶性。虽然缓解这些影响的一种策略是使变速器自动地换挡至空挡，但是在要求动力时这需要快速的重新接合并且还可能造成令一些乘员反感的换挡冲击(shift bump)。
发明内容
一种用于操作机动车辆中的自动启/停***的***和方法包括在行驶中的自动停止事件期间操作泵轮分离离合器，其中，所述机动车辆具有内燃发动机、变速器以及变矩器。根据本公开的实施例可在各种应用中实现，以提高燃料经济性并减少排放。
根据本公开的实施例，一种车辆包括发动机和变矩器。所述变矩器包括泵轮、涡轮、导轮、用于使泵轮与涡轮选择性地结合的旁通离合器以及用于使泵轮与发动机之间的驱动连接交替地接合和分离的泵轮离合器。所述车辆还包括控制器，控制器被配置为：响应于第一制动压力超过压力阈值及车辆速度超过第一速度阈值，发起发动机的自动停止和泵轮离合器的分离。所述车辆控制器还可被配置为：响应于所述车辆速度低于第二速度阈值而发起发动机的自动停止和泵轮离合器的分离。
在另一实施例中，公开了一种用于具有发动机和变矩器的车辆的启/停***，所述变矩器具有泵轮离合器。所述启/停***包括控制器，控制器被配置为控制泵轮离合器使变矩器的泵轮与发动机脱离结合。可响应于在第一制动压力超过压力阈值且车辆速度高于第一速度阈值但低于第二速度阈值时发动机自动地停止而使所述泵轮脱离结合。控制器还可被配置为：响应于第一制动压力与第二制动压力之间的差超过相应的阈值，控制泵轮离合器使变矩器的泵轮与发动机结合。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为响应于加速踏板被致动而自动地重启所述发动机并将泵轮结合到发动机。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为响应于与阈值限制相对应的电池电压而将泵轮结合到发动机并自动地重启发动机。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为响应于第一制动压力与第二制动压力之间的差低于阈值而使泵轮离合器保持分离。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为响应于车辆功率需求小于当前可用的电功率而使泵轮离合器保持分离。
在又一实施例中，公开了一种用于操作车辆中的自动停止和启动***的方法，所述车辆具有发动机和带有泵轮离合器的变矩器。所述方法包括：控制变矩器使泵轮离合器分离，以使变矩器的泵轮和发动机脱离结合。这可以响应于在制动压力超过压力阈值且车辆速度超过速度阈值时发动机的自动停止而进行。所述方法还可包括响应于所述制动压力的变化低于阈值，控制变矩器使泵轮离合器保持分离。所述方法还可包括：响应于所述制动压力的变化超过所述阈值，控制变矩器使泵轮离合器接合，以使泵轮与发动机结合。
根据本发明的一个实施例，所述方法还可包括：响应于加速踏板被致动，控制变矩器使泵轮离合器接合，以使泵轮与发动机结合。
根据本发明的一个实施例，所述方法还可包括：响应于车辆功率需求超过当前可用的电功率，控制变矩器使泵轮离合器接合，以使泵轮与发动机结合。
根据本发明的一个实施例，所述速度阈值基于与车辆怠速相关联的速度值。
根据本公开的实施例可提供许多优点。例如，在行驶中的停止-启动期间控制泵轮离合器可节省燃料、降低排放(这与发动机的运转减少相关联)以及减小在车辆减速期间的发动机阻力。减小发动机重启期间的NVH可提高用户满意度，从而用户会易于接受并运用行驶中的停止-启动操作模式。使用泵轮离合器来使发动机与变速器分离可减少发动机、变速器以及连接部件的磨损。通过以下结合附图对优选实施例进行的详细描述，以上的优点和其它优点及特征将是显而易见的。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施例的车辆动力传动***的示意性表示；
图2是根据本公开的一个或更多个实施例的具有泵轮离合器的变矩器的示意性表示；以及
图3是示出了使用根据本公开的代表性实施例的具有泵轮离合器的变矩器来操作发动机启/停***的方法的流程图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其他实施例可采用各种可替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其他附图中示出的特征组合以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
配备有启/停***的车辆由传统的内燃发动机驱动。控制器可在某些工况下发起发动机的自动停止或自动启动。例如，当车辆停止或减速并且不需要发动机用于推进或其他目的时，启/停***可自动地停止发动机。之后，当需要发动机用于推进或其他目的时(例如，在松开制动踏板和/或致动加速踏板时)，启/停***可重启发动机。通过在可行的时候禁用发动机来减小总体燃料消耗。
一种启/停***被称为行驶中的启/停(“RSS”)***。RSS***涉及在车辆正在行驶时使内燃发动机停止。特别地，配备有RSS技术的车辆被配置为在驾驶员应用制动器时在限定的车辆速度阈值以下关闭发动机。该限定的车辆速度阈值基于车辆的应用，RSS策略可以在该限定的车辆速度阈值下实施。对于配备有自动变速器的车辆中的RSS技术而言，挑战之一是在RSS事件期间发动机通过使用传统的变矩器来保持刚性地连接到动力传动系。在应用制动器之后发动机自动地停止时，或者当在交通灯处车辆怠速时，传统的变矩器仍在泵送流体，但不做有用功，这降低了燃料经济性。因此，本公开的实施例提供用于在具有自动变速器的车辆中执行RSS策略的***和方法，所述***和方法通过使用具有泵轮分离离合器的变矩器来提高燃料经济性而不影响驾驶性。
参照图1，示出了根据本公开的实施例的车辆动力传动***10的示意图。图1示出了部件之间的代表性关系。车辆内的部件的物理布置和方位可变化。车辆动力传动***10包括车辆***控制器(VSC)12，VSC 12具有用于实现发动机启/停***的适当的逻辑/控件。VSC 12接收来自加速踏板位置传感器(APPS)14和制动踏板位置传感器(BPPS)16的信号以确定车辆的加速需求和减速需求。
车辆动力传动***10包括驱动变速器24的发动机22。发动机控制单元(ECU)18被配置为控制发动机22，而变速器控制单元(TCU)20被配置为控制变速器24和变矩器26的运转。VSC 12在TCU 20与ECU 18之间传输数据，还与各个车辆传感器进行通信。发动机22通过转化储存在燃料源中的化学能来产生机械动力。变速器24对由发动机22产生的机械动力的转速和扭矩进行调节以适应车辆的当前需求。来自变速器24的机械动力通过差速器30输送至车轮28。
变速器或齿轮箱24可包括齿轮组(未示出)，齿轮组通过诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件的选择性接合而选择性地置于不同的齿轮比以建立期望的传动比。基于各种车辆工况和环境工况，变速器24通过相关联的控制器(诸如TCU 20)从一个齿轮比自动地变换到另一个齿轮比。然后，变速器或齿轮箱24将动力传动***的输出扭矩提供至输出轴44。
变矩器26将来自发动机曲轴40的功率和扭矩传递到变速器24的输入轴42。变矩器26可包括泵轮离合器32、泵轮34、涡轮36以及导轮46。变矩器26的泵轮离合器32可被控制为使发动机22与泵轮34和变速器24选择性地结合。还可设置旁通离合器38，该旁通离合器38在接合时将变矩器26的泵轮34摩擦地或机械地结合至涡轮36。用于变矩器26的旁通离合器或锁止离合器38可选择性地接合，以在变矩器26的泵轮侧和涡轮侧之间产生机械连接，以用于直接的扭矩传递。
通常，用于车辆动力传动***10的控制***可包括任意数量的控制器(诸如，VSC12、ECU 18以及TCU 20)，并且可集成到单个的控制器中，或者具有多个模块。所述控制器中的一些或全部可通过控制器局域网(CAN)或其他***来连接。控制***(包括发动机启/停***)可被配置为在若干不同的状况中的任意状况下控制变速器24、变矩器26以及发动机22的各种部件的操作。控制***(包括VSC 12、ECU 18以及TCU 20)可在适当的时间通过中断燃料来停止发动机22和在需要推进时重启发动机22来实施发动机启/停***。
控制***响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器以控制诸如启动/停止发动机22、操作变矩器26的泵轮离合器32以将泵轮34与动力传动系选择性地断开、选择或计划变速器换挡等的功能。控制***可包括与各种计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或者中央处理单元(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储。KAM是可用于在CPU掉电时存储各种操作变量的持久性或非易失性的存储器。计算机可读存储装置或介质可使用任意数量的已知的存储装置来实现，所述存储装置诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电子可编程只读存储器)、EEPROM(电子可擦可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据(其中一些数据代表由控制器使用以控制发动机或者车辆的可执行指令)的任何其他电子、磁性、光学或其组合的存储装置。
图2示意性地示出了根据本公开的一个或更多个实施例的变矩器200。变矩器200提供从发动机曲轴202到变速器输入轴204的两个并行的动力流动路径。液力流动路径包括泵轮离合器206、泵轮208以及涡轮210。泵轮208通过泵轮离合器206选择性地结合到发动机曲轴202。泵轮离合器206是主动控制式摩擦离合器，它将变矩器200的泵轮208选择性地结合到发动机曲轴202。涡轮210固定地结合到变速器输入轴204。导轮212通过被动单向离合器216结合到变速器壳体214。在低的涡轮轴转速下，当泵轮离合器206至少部分地接合时，泵轮208使流体从泵轮208围绕环面(torus)流动到涡轮210再流到导轮212并流回至泵轮208。导轮212通过单向离合器216保持不旋转，使得导轮212可以重新引导该流动并提供反作用扭矩用于倍增扭矩。当涡轮210的转速接近泵轮208的转速时，环面中的流体与泵轮208和涡轮210一起围绕输入轴周向地流动。然后，单向离合器216超越(overrun)，使得导轮212可旋转而不是阻止该流动。发动机曲轴202通过旁通离合器218选择性地结合到变速器输入轴204，以提供另一动力流动路径。为了提高动力传递效率，一旦车辆达到足够的速度时，控制器便可使旁通离合器218接合，以使发动机曲轴202选择性地结合到变速器输入轴204。
泵轮离合器206和旁通离合器218二者均为具有响应于液压回路中流体压力变化的扭矩容量的主动控制式摩擦离合器。液压回路可以是其功能仅为控制离合器的专用回路。可选地，液压回路还可用于其他功能，诸如将流体供应至变矩器的环面。当扭矩容量被命令为零时，由离合器选择性地结合的元件以不同的转速自由旋转并且所传递的仅有的扭矩是较小的寄生阻力矩。这被称为打开状态。在部分接合的状态下，通过离合器选择性地结合的元件以不同的转速旋转并且离合器扭矩容量大于零。等于离合器扭矩容量的扭矩被施加到旋转较慢的元件，而方向相反的扭矩被施加到旋转较快的元件。当这些元件以相同的转速旋转时，离合器被称为完全接合。在完全接合的状态下，所传递的扭矩通过由其他部件施加到这些元件的扭矩来确定。然而，如果扭矩超过离合器扭矩容量，则在这些元件之间会出现打滑，并且离合器转变为部分接合的状态。
上面所描述的控制逻辑或功能可在一个或更多个附图中通过流程图或类似的图表来表示。这些附图提供代表性的控制策略和/或控制逻辑，所述控制策略和/或控制逻辑可采用诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等的一个或更多个处理策略来实现。因此，所示的各个步骤或者功能可以以所示的顺序执行、以并行的方式执行或者在某些情况下可被省略。虽然没有一直明确地示出，但是普通的技术人员将认识到一个或更多个所示的步骤或功能可根据所采用的特定的处理策略而被重复地执行。
参照图3，描述了控制算法300，该控制算法300示出了采用具有泵轮离合器的变矩器来操作发动机启/停***的方法。控制算法开始于框302处。然后，在框304到框312处评估一组进入条件。在判定框306处，第一制动压力Pbrk1与第一压力阈值Pthd1进行比较。第一压力阈值Pthd1是与驾驶员开始行驶中的自动停止事件的意图相关联的值。如果在判定框306处第一制动压力Pbrk1小于第一压力阈值Pthd1，则控制算法返回到开始处以在框304处再次评估进入条件。如果在判定框306处第一制动压力Pbrk1大于或等于第一压力阈值Pthd1，则控制算法在框308处将车辆速度Vsp与低速阈值Vsp_low进行比较。低速阈值Vsp_low可以是与车辆怠速速度相关联的值。
如果在判定框308处车辆速度Vsp小于或等于低速阈值Vsp_low，则控制算法返回到开始处，以在框304处再次评估进入条件。如果在判定框308处车辆速度Vsp大于低速阈值Vsp_low，则控制算法在框310处将车辆速度Vsp与高速阈值Vsp_high进行比较。高速阈值Vsp_high是与可执行行驶中的启/停模式的最大车辆速度相关联的值。如果在框310处车辆速度大于或等于高速阈值Vsp_high，则控制算法返回到开始处以在框304处再次评估进入条件。如果在框310处车辆速度小于高速阈值Vsp_high，则控制算法评估其他车辆状况以确定发动机是否可关闭。其他车辆状况可包括电池荷电状态、电气***的负载、催化剂温度等。
如果其他车辆状况指示发动机不应在此时停止，则控制算法返回到开始处以在框304处再次评估进入条件。然而，如果在判断框312处在评估其他车辆状况之后确定发动机可关闭，则在框314处执行行驶中的启/停(“RSS”)策略。在执行RSS模式期间，发动机自动地关闭，命令变矩器的泵轮离合器分离使泵轮和发动机脱离结合(即，动力传动系断开(opened))。然后，控制算法在框316处确定当前制动踏板压力Pbrk2并且然后在框318处计算当前制动踏板压力Pbrk2和第一制动踏板压力Pbrk1之间的差ΔPbrk。
然后，在判断框320处将当前制动踏板压力Pbrk2和第一制动踏板压力Pbrk1之间的变化或差ΔPbrk与相应的压力阈值Pthd2进行比较。相应的压力阈值Pthd2是与驾驶员退出行驶中的自动停止事件的意图相关联的值。如果制动管路压力的变化ΔPbrk超过阈值Pthd2，则这指示驾驶员退出行驶中的自动停止事件的意图，然后，控制算法在框324处退出RSS策略。然后，发动机重启，动力传动系闭合(closed)，即，泵轮离合器接合以使泵轮和发动机结合。如果在框320处制动管路压力的变化ΔPbrk在相应的压力阈值Pthd2以下，则这指示驾驶员继续行驶中的自动停止事件的意图，然后，控制算法在判断框322处评估其他车辆状况是否需要发动机重启。
其他车辆状况可包括电池荷电状态、电气***的负载、催化剂温度等。例如，控制器可确定车辆功率需求是否超过当前可用的电功率，其中，车辆功率需求基于为车辆附件负载和子***供电所需的电能的量。如果情况是这样的话，则发动机可能需要重启以满足车辆功率需求。同样的，控制器可响应于对应于某阈值限制的电池电压而确定发动机应重启。
如果在判断框322处其他车辆状况需要发动机重启，则在框324处控制算法退出RSS策略、重启发动机，泵轮离合器接合以使动力传动系闭合从而使变矩器的泵轮与发动机结合。如果在判断框322处其他车辆状况不需要发动机重启，则控制算法返回到框316以继续评估当前制动踏板压力Pbrk2和制动管路压力的任何随后的变化ΔPbrk。控制策略在框326处结束。
虽然上文描述了示例性实施例，但是并非意味着这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中所使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，可组合各种实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (9)

1.一种车辆，包括：
发动机；
变矩器，包括泵轮、涡轮、导轮、用于使泵轮与涡轮选择性地结合的旁通离合器以及用于使泵轮与发动机之间的驱动连接交替地接合和分离的泵轮离合器；
车辆控制器，被配置为：响应于第一制动压力超过压力阈值且车辆速度超过第一速度阈值，发起发动机的自动停止和泵轮离合器的分离，并且响应于第一制动压力与第二制动压力之间的差超过相应的阈值而发起泵轮离合器的接合。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆控制器还被配置为：响应于车辆速度低于第二速度阈值而发起发动机的自动停止和泵轮离合器的分离。
3.如权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆控制器还被配置为：响应于第一制动压力与第二制动压力之间的差超过相应的阈值而发起发动机的自动重启。
4.如权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆控制器还被配置为：响应于车辆功率需求超过当前可用的电功率而发起泵轮离合器的接合和发动机的重启。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述车辆功率需求是由为车辆附件负载供电所需的电能的量确定的。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆控制器还被配置为：响应于加速踏板被致动而发起发动机的重启和泵轮离合器的接合。
7.如权利要求1所述的车辆，其中，第一速度阈值基于车辆怠速速度。
8.一种用于具有发动机和变矩器的车辆的启-停***，所述变矩器具有泵轮离合器，所述启-停***包括：
控制器，被配置为：响应于在第一制动压力超过压力阈值且车辆速度高于第一速度阈值但低于第二速度阈值时发动机自动地停止，控制泵轮离合器使变矩器的泵轮与发动机脱离结合，并且响应于第一制动压力与第二制动压力之间的差超过相应的阈值而发起泵轮离合器的接合。
9.一种用于操作车辆中的自动停止和启动***的方法，所述车辆具有发动机和带有泵轮离合器的变矩器，所述方法包括：
响应于在第一制动压力超过压力阈值且车辆速度超过速度阈值时发动机的自动停止，控制变矩器使泵轮离合器分离，以使变矩器的泵轮与发动机脱离结合；
响应于第一制动压力与第二制动压力之间的差超过相应的阈值而发起泵轮离合器的接合。
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