Способ (варианты) и система для запуска двигателя Российский патент 2018 года по МПК F02D41/02 B60W10/02 F02N11/08 F02D41/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание относится к способу и системе запуска двигателя. В частности, способ и система относятся к оптимизации запуска двигателей с впрыском топлива во впускные каналы. Однако данные способ и система также могут быть использованы в двигателях с прямым впрыском топлива.

Уровень техники

Двигатель может автоматически останавливаться через определенные промежутки времени без запроса пользователя об остановке двигателя. Остановка двигателя в условиях требуемого низкого крутящего момента может позволить сэкономить топливо. Впоследствии двигатель также может быть автоматически перезапущен, когда необходимый крутящий момент возрастет до уровня, достаточного для движения транспортного средства, в котором работает двигатель. Однако если соединенная с двигателем трансмиссия находится в положении включенной передачи и во время запуска скорость двигателя превышает пороговое значение скорости, то от двигателя на колеса транспортного средства может передаваться крутящий момент двигателя, превышающий необходимое значение. Следовательно, желательно регулировать скорость двигателя во время запуска. Одним из способов контроля за скоростью двигателя во время запуска является регулировка замедления момента зажигания. При этом увеличение величины замедления зажигания может привести к пропуску зажигания или неполному сгоранию газов в цилиндре. Также воздушно-топливное отношение в двигателе может быть настроено для снижения крутящего момента двигателя внутреннего сгорания и ограничения скорости двигателя, но при этом в двигателе может произойти пропуск зажигания и могут увеличиться выбросы двигателя. Кроме того, особую сложность может представлять регулировка скорости в двигателях с впрыском топлива во впускные каналы во время разгона из-за того, что впрыскиваемое топливо может попасть или не попасть в цилиндр.

Раскрытие изобретения

В настоящем документе авторы изобретения выявили вышеописанные проблемы и описывают способ запуска двигателя, в котором: запускают остановленный двигатель за счет вращения двигателя; вращают насосное колесо гидротрансформатора, начиная с нулевой скорости, в зависимости от достижения первого предварительно установленного количества циклов сгорания в двигателе после остановки двигателя с помощью крутящего момента двигателя и, по меньшей мере, частично включают муфту расцепления гидротрансформатора из выключенного состояния.

Путем регулировки расцепления муфты во время запуска двигателя в соответствии с количеством циклов сгорания после остановки двигателя может быть ограничена величина крутящего момента двигателя, передаваемого на колеса транспортного средства, когда коробка передач находится в положении включенной передачи. Например, муфта расцепления, расположенная между двигателем и ведущим валом коробки передач, может быть частично включена (разомкнута) и выключена во время разгона двигателя (например, некоторый период во время запуска двигателя, когда скорость вращения двигателя выше скорости прокручивания двигателя и ниже скорости холостого хода) для ограничения величины крутящего момента, передаваемого на колеса транспортного средства. По варианту муфта расцепления может быть включена таким образом, чтобы скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора не превышала пороговое значение. Таким образом, передаваемый через коробку передач крутящий момент может быть ограничен без регулировки процесса сгорания в цилиндрах двигателя. Следовательно, может быть снижена вероятность пропуска зажигания в двигателе.

Настоящее описание раскрывает несколько преимуществ. В частности, при данном подходе запуск двигателя может быть оптимизирован путем повышения качества регулировки скорости двигателя во время запуска. Кроме того, при данном подходе снижается количество выхлопных газов из двигателя. Также могут быть улучшены дорожные качества транспортного средства.

Описанные выше преимущества, а также в любой другой части, и особенности настоящего описания станут понятны из следующего подробного описания, со ссылкой на сопроводительные чертежи или без них.

Следует понимать, что приведенная выше сущность изобретения используется для того, чтобы познакомить читателя с набором концепций, которые будут далее описаны в подробном описании. И данная сущность не предназначена для определения ключевых или основных особенностей заявленного объекта, область применения которого однозначно определена формулой изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами, которые устраняют недостатки, указанные выше или упомянутые в любой части настоящего описания.

Краткое описание чертежей

Преимущества, описанные в настоящем документе, станут более понятыми после ознакомления с иллюстративным вариантом реализации, которое может быть рассмотрено как отдельно, так и со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг. 1 представлено схематическое изображения двигателя;

На фиг. 2 показан пример транспортного средства и устройства трансмиссии транспортного средства.

На фиг. 3 показана последовательность запуска двигателя;

На фиг. 4 показан способ оптимизации запуска двигателя.

Осуществление изобретения

Настоящее описание относится к управлению трансмиссией транспортного средства. Транспортное средство может содержать двигатель и муфту расцепления, как показано на фиг. 1-2. Двигатель может быть запущен, когда коробка передач находится в положении включенной передачи, при этом муфта расцепления, расположенная между двигателем и ведущим валом коробки передач, может быть включена или выключена, как показано на фиг. 3. Двигатель и муфта расцепления могут работать в соответствии со способом, изображенным на фиг. 4.

На фиг. 1 двигатель 10 внутреннего сгорания содержит несколько цилиндров, один из которых изображен на фиг. 1, и управляется с помощью электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в нем и соединенным с коленчатым валом 40. Маховик 97 и зубчатый венец 99 соединены с коленчатым валом 40. Стартер 96 включает в себя вал 98 с шестерней и ведущую шестерню 95. Вал 98 с шестерней может выборочно перемещать ведущую шестерню 95 для зацепления с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть напрямую установлен на переднюю или заднюю часть двигателя. По варианту стартер 96 может выборочно передавать крутящий момент на коленчатый вал 40 с помощью ремня или цепи. В одном примере стартер 96 находится в исходном положении, когда он не находится в зацеплении с коленчатым валом двигателя.

Изображенная камера сгорания 30 соединена с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 с помощью соответствующего впускного клапана 52 и выпускного клапана 54. Каждый впускной и выпускной клапан может управляться с помощью впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено с помощью датчика 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено с помощью датчика 57 выпускного кулачка.

Изображенная топливная форсунка 66 расположена таким образом, чтобы выполнять впрыск топлива во впускной канал цилиндра 30, что известно специалистам в данной области техники как впрыск топлива во впускной канал. По варианту топливо может впрыскиваться в цилиндр, что известно специалистам в данной области техники как прямой впрыск. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW от контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 с помощью топливной системы (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). Привод 68 подает рабочий ток на топливную форсунку 66 в соответствии с командами от контроллера 12. Кроме того, изображенный впускной коллектор 44 соединен с дополнительным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для изменения потока воздуха от впуска 42 воздуха во впускной коллектор 44. По варианту дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44 таким образом, чтобы дроссель 62 работал как дроссель впускного канала.

Бесконтактная система зажигания 88 подает искру зажигания в камеру 30 сгорания с помощью свечи 92 зажигания в ответ на команду контролера 12. Изображенный универсальный датчик 126 содержания кислорода (UBGO) в выхлопных газах соединен с выпускным коллектором 48 выше по потоку относительно каталитического нейтрализатора 70. В качестве альтернативы датчик 126 UEGO может быть заменен на бистабильный датчик содержания кислорода в выхлопных газах.

При нажатии ногой 152 на педаль 150 тормоза могут срабатывать колесные тормоза транспортного средства. Датчик 154 педали тормоза подает сигнал, соответствующий положению педали тормоза, на контроллер 12. Прилагаемое к тормозам транспортного средства усилие создается ногой 152 и увеличивается с помощью усилителя 140 тормозов.

По варианту каталитический нейтрализатор 70 может содержать несколько блоков. По другому варианту может быть использовано несколько устройств для снижения токсичности выхлопных газов, каждое из которых имеет несколько блоков. По варианту каталитический нейтрализатор 70 может представлять собой трехходовой каталитический нейтрализатор.

Контроллер 12, изображенный на фиг. 1, представляет собой стандартный микрокомпьютер, содержащий; блок 102 микропроцессора, порты 104 ввода/вывода, постоянные запоминающие устройства 106, оперативные запоминающие устройства 108, энергонезависимые запоминающие устройства 110 и стандартную шину данных. Изображенный контроллер 12 принимает различные сигналы отдатчиков, подключенных к двигателю 10, помимо сигналов, описанных выше, включая: сигнал температуры охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 112 температур, подключенного к рубашке 114 охлаждения; датчик 134 положения, подключенный к педали 130 газа для определения усилия, прилагаемого ногой 132; значение давления в коллекторе двигателя (MAP) от датчика 122 давления, подключенного к впускному коллектору 44; датчик положения двигателя от датчика 118 Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; значение количества воздуха, впущенного в двигатель от датчика 120; а также значение положения дросселя от датчика 5 8. Также контроллер 12 может обрабатывать значения барометрического давления (от датчика, который не показан). Датчик 118 положения двигателя генерирует предварительно установленное количество импульсов с одинаковым интервалом при каждом обороте коленчатого вала, по которым можно определить скорость вращения двигателя (RPM).

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит четырехтактный цикл: цикл содержит такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В общем случае во время такта впуска выпускной клапан 54 закрыт, а впускной клапан 52 - открыт. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, при этом поршень 36 перемещается в нижнюю часть цилиндра таким образом, чтобы увеличить объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится в нижней части цилиндра в конце своего хода (например, при наибольшем объеме камеры 30 сгорания), как правило, известен специалистам в данной области техники как нижняя мертвая точка (BDC). При такте сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке цилиндра таким образом, чтобы сжать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего такта и наиболее близок к головке цилиндра (например, при наименьшем объеме камеры 30 сгорания), как правило, известен специалистам в данной области техники как верхняя мертвая точка (TDC). Во время процесса, называемого в данном описании впрыском, топливо поступает в камеру сгорания. Во время процесса, называемого в данном описании зажиганием, впрыснутое топливо зажигается с помощью известного средства зажигания, например, свечи зажигания 92, что приводит к горению. При такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 назад в BDC. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, при такте выпуска выпускной клапан 54 открывается для выпуска сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 48, поршень возвращается в TDC. Следует заметить, что все вышеописанное приведено исключительно в качестве примера и моменты открытия и (или) закрытия впускного или выпускного клапанов могут быть изменены для того, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапана, позднее закрытие впускного клапана или различные другие примеры.

На фиг. 2 изображено транспортное средство 201 с трансмиссией 200 транспортного средства. Трансмиссия 200 может быть приведена в движение с помощью двигателя 10. Двигатель 10 может быть запущен с помощью стартера с фиг. 1. Также двигатель 10 может создавать или регулировать крутящий момент с помощью механизма 204 передачи крутящего момента, например, топливной форсунки, дросселя и т.д.

Крутящий момент на ведомом валу двигателя может быть передан на ведущую часть муфты 236 расцепления. Крутящий момент двигателя не передается через трансмиссию 200, когда муфта 236 расцепления полностью выключена. Крутящий момент двигателя передается на ведущий вал 270 коробки передач, когда муфта 236 расцепления полностью включена. Часть крутящего момента двигателя может быть передана через трансмиссию 200, когда муфта 236 расцепления, по крайней мере, частично включена. Муфта 236 расцепления может иметь электрический или гидравлический привод и изображена в виде части гидротрансформатора 206. Однако в некоторых примерах муфта 236 расцепления может быть расположена отдельно от гидротрансформатора 206. Датчик 118 положения двигателя измеряет скорость ведущей части муфты 236 расцепления. Датчик 238 положения определяет скорость ведомой стороны муфты 236 расцепления.

Ведомая часть муфты 236 расцепления механически соединена с насосным колесом 285 гидротрансформатора 206 через вал 237. Гидротрансформатор 206 содержит турбину 286, создающую выходной крутящий момент на ведущем валу 270 коробки передач. Ведущий вал 270 коробки передач механически соединяет гидротрансформатор 206 с автоматической коробкой 208 передач. Гидротрансформатор 206 а также содержит блокирующую муфту (ТСС) 212 перепускного канала гидротрансформатора. Крутящий момент напрямую передается от насосного колеса 285 на турбину 286, когда ТСС включена. ТСС электрически управляется с помощью контроллера 12. В качестве альтернативы ТСС может иметь гидравлическую блокировку. По варианту гидротрансформатор может представлять собой часть коробки передач. Скорость и положение турбины гидротрансформатора могут быть определены с помощью датчика 239 положения. В некоторых примерах 238 и (или) 239 могут представлять собой датчики крутящего момента или комбинацию датчиков положения и крутящего момента.

Когда блокирующая муфта 212 гидротрансформатора выключена, гидротрансформатор 206 передает крутящий момент двигателя на автоматическую коробку 208 передач с помощью перекачки жидкости между турбиной 286 гидротрансформатора и насосное колесо 285 гидротрансформатора, тем самым позволяя увеличить крутящий момент. Напротив, когда блокирующая муфта 212 гидротрансформатора полностью включена, выходная мощность двигателя напрямую передается от блокирующей муфты гидротрансформатора коробки передач на приводной вал (не показан) коробки 208 передач. В качестве альтернативы блокирующая муфта 212 гидротрансформатора может быть частично включена, что позволит напрямую отрегулировать величину крутящего момента, передаваемого на коробку передач. Контроллер 12 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы регулировать величину крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором 212, путем изменения положения блокирующей муфты гидротрансформатора в ответ на различные условия работы двигателя или на основе запрошенных водителем условий работы двигателя.

Автоматическая коробка 208 передач содержит муфты шестерней (например, шестерней 1-6) 211 и муфту 210 переднего хода. Муфты 211 шестерней и муфта 210 переднего хода могут быть выборочно включены для обеспечения движения транспортного средства. Выходной крутящий момент от автоматической коробки 208 передач может, в свою очередь, быть передан на задние колеса 216 для обеспечения движения транспортного средства с помощью ведомого вала 260. В частности, автоматическая коробка 208 передач может передавать входной крутящий момент на ведущий вал 270 в ответ на условия движения транспортного средства до передачи выходного крутящего момента на задние колеса 216. Крутящий момент может также быть передан на передние колеса 217 с помощью раздаточной коробки 261.

Также к колесам можно приложить 216 силу трения с помощью включения колесных тормозов 218. По варианту колесные тормоза 218 могут быть включены в ответ на нажатие водителем на педаль тормоза (150 на фиг. 1). По варианту, контроллер 12 или контроллер, подключенный к контроллеру 12 могут содержать колесные тормоза. Аналогичным образом сила трения, действующая на колеса 216, может быть снижена за счет выключения колесных тормозов 218 в ответ на отпускание водителем педали тормоза. Также тормоза транспортного средства могут прилагать силу трения к колесам 216 в ответ на сигнал от контроллера 12, являющегося частью автоматической процедуры остановки двигателя.

Механический масляный насос 214 может быть гидравлически соединен с автоматической коробкой 208 передач для создания гидравлического давления, включающего различные муфты, например, муфту 210 переднего хода, муфты 211 шестерней и (или) блокирующую муфту 212 гидротрансформатора. Механический масляный насос 214 может работать под управлением гидротрансформатора 206 и приводиться в движения, например, с помощью вращения двигателя. Таким образом, гидравлическое давление, создаваемое в механическом масляном насосе 214, может расти по мере увеличения скорости вращения двигателя и опускаться по мере снижения скорости вращения двигателя.

Контроллер 12 может быть выполнен таким образом, чтобы принимать входные сигналы от двигателя 10, как более подробно показано на фиг. 1, и регулировать соответствующим образом выходной крутящий момент двигателя и (или) работу гидротрансформатора, коробки передач, муфт и (или) тормозов. По варианту выходной крутящий момент двигателя может быть изменен путем регулировки сочетания моментов зажигания, длительности импульсов подачи топлива, моментов подачи топлива и (или) величины заряда воздуха с помощью открытия дросселя и (или) регулировки фаз газораспределения, подъема клапанов и наддува в двигателях с наддувом или турбонаддувом. Управление двигателем для изменения выходного крутящего момента может выполняться по принципу поочередной работы цилиндров.

При выполнении условий остановки на холостом ходу контроллер 42 может запустить процедуру выключения двигателя путем прекращения подачи топлива и искр. Также для поддержания величины крутящего момента в коробке передач контроллер 12 может подключить вращающиеся элементы коробки 208 передач к картеру 259 коробки передач, т.е. к кузову транспортного средства. При выполнении условий перезапуска двигателя и (или) при желании водителя запустить транспортное средство контроллер 12 может перезапустить двигатель с помощью возобновления процесса сгорания в цилиндрах двигателя.

Система по фиг. 1 и 2 представляется собой систему транспортного средства, содержащую: двигатель; гидротрансформатор, состоящий из муфты расцепления, насосного колеса и турбины, причем гидротрасформатор механически соединен с двигателем; ведущий вал коробки передач механически соединен с гидротрансформатором; и контроллер, содержащий исполняемые инструкции, хранящиеся на постоянном запоминающем устройстве, исполняемые инструкции обеспечивают вращение двигателя с помощью крутящего момента двигателя и регулировки включения и выключения муфты расцепления для вращения насосного колеса с помощью крутящего момента двигателя во время разгона двигателя с нулевой скорости до предельного значения скорости.

Система транспортного средства содержит муфту расцепления, расположенную между двигателем и насосным колесом. Также система содержит блокирующую муфту гидротрансформатора и дополнительные инструкции для выключения блокирующей муфты гидротрансформатора во время запуска двигателя. Также система содержит дополнительные инструкции для регулировки включения и выключения муфты расцепления в ответ на достижение определенного количества циклов сгорания в двигателе после остановки двигателя. Также система содержит дополнительные инструкции для регулировки включения и выключения муфты расцепления в ответ на достижение определенной скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора. Также система содержит дополнительные инструкции для автоматического перезапуска двигателя.

На фиг. 3 представлен пример последовательности запуска двигателя. Последовательность запуска двигателя может быть выполнена с помощью системы с фиг. 1 и 2. Последовательность с фиг. 3 может быть реализована с помощью выполнения инструкций, соответствующих способу с фиг. 4. Вертикальные метки в моменты Т₁-Т₆ времени обозначают важные моменты времени в способе.

На первом графике сверху на фиг. 3 показано изменение скорости двигателя во времени. Ось Y обозначает скорость вращения двигателя, при этом значение скорости вращения двигателя растет в направлении стрелки оси Y. Ось X обозначает время, при этом значение времени растет слева направо, как показано на фиг. 3.

На втором графике сверху на фиг. 3 показано изменение скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора во времени. Ось Y обозначает скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора, при этом значение скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора растет в направлении стрелки оси Y. Ось X обозначает время, при этом значение времени растет слева направо, как показано на фиг. 3. Горизонтальная линия 302 обозначает предельное значение скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора, превышение которое во время запуска двигателя нежелательно.

На третьем графике сверху на фиг. 3 показано изменение силы прижатия муфты расцепления во времени. Ось Y обозначает силу прижатия муфты расцепления, при этом значение силы прижатия муфты расцепления растет в направлении стрелки оси Y. Ось X обозначает время, при этом значение времени растет слева направо, как показано на фиг. 3. Значение силы прижатия муфты расцепления является значением силы, включающей муфту расцепления.

На четвертом графике сверху на фиг. 3 показано изменение запросов запуска/остановки во времени. Ось Y обозначает запросы запуска/остановки. Запрос запуска/остановки двигателя соответствует запросу на запуск и работу двигателя, когда сигнал имеет высокий уровень. Запрос запуска/остановки двигателя соответствует запросу на остановку двигателя, когда сигнал имеет низкий уровень. Ось X обозначает время, при этом значение времени растет слева направо, как показано на фиг. 3.

На пятом графике сверху на фиг. 3 показано изменение количества циклов сгорания в двигателе после остановки двигателя во времени. Ось Y обозначает количество циклов сгорания в двигателе, при этом значение циклов сгорания в двигателе растет в направлении стрелки оси Y. Ось X обозначает время, при этом значение времени растет слева направо, как показано на фиг. 3. Когда количество циклов сгорания в двигателе достигает порогового значения на счетчике рядом со стрелкой на оси Y, оно перестает расти.

В момент Т₀ времени скорость вращения двигателя равна нулю, что свидетельствует о том, что двигатель остановлен. Двигатель может быть остановлен автоматически без участия водителя или оператора с помощью отправки входного сигнал на устройство, которое выполняет единственную функцию запуска и (или) остановки двигателя (например, переключатель зажигания). По варианту двигатель может быть автоматически остановлен в ответ на то, что запрашиваемый водителем крутящий момент опускается ниже порогового значения. Скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора также равна нулю после остановки двигателя. Сила прижатия муфты расцепления находится на высоком уровне, что свидетельствует о том, что муфта расцепления находится во включенном положении. Двигатель вращает насосное колесо гидротрансформатора, когда муфта расцепления находится во включенном положении, а двигатель вращается. Запрос запуска/остановки двигателя находится на низком уровне, что соответствует запросу на остановку двигателя. Количество циклов сгорания в двигателе после остановки двигателя равно нулю.

В момент T₁ времени запрос запуска/остановки двигателя переходит на высокий уровень, что соответствует запросу на запуск двигателя. Двигатель может быть автоматически перезапущен (например, двигатель может быть запущен в ответ на условия работы без подачи водителем входного сигнала на устройство, которое выполняет единственную функцию запуска и (или) остановки двигателя) в ответ на условия работы, при этом запрос запуска/остановки двигателя переходит на высокий уровень, что соответствует запросу на перезапуск двигателя. Двигатель продолжает вращаться до достижения скорости прокручивания (например, 200-300 об./мин.) с помощью стартера, после того как муфта расцепления гидротрансформатора перейдет во включенное положение под действием более высокой силы прижатия муфты расцепления, насосное колесо гидротрансформатора начнет вращаться. Когда двигатель начинает прокручиваться, количество циклов сгорания остается равным нулю. Вместе с началом прокручивания начинается подача топлива и искр в двигатель. Когда коробка передач находится в положении включенной передачи, двигатель запускается.

В момент Т₂ времени происходит первый цикл сгорания, по мере разгона двигателя количество циклов сгорания продолжает увеличиваться (например, в течение времени, проходящего с момента, когда двигатель превышает скорость прокручивания, до момента, когда двигатель достигает скорости холостого хода). Скорость вращения двигателя начинает расти вместе со скоростью вращения насосного колеса гидротрансформатора.

В момент Т₃ времени скорость вращения двигателя и скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора достигают пороговых значений, при этом сила прижатия муфты расцепления снижается в ответ на скорость вращения двигателя и (или) скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора. При снижении силы прижатия муфты расцепления муфта расцепления начинает скользить таким образом, что скорость вращения двигателя становится выше скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора. Скольжение муфты расцепления может также снизить величину крутящего момента, передаваемого на насосное колесо гидротрансформатора. Сила прижатия муфты расцепления также снижается таким образом, что скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора ограничивается значением ниже порогового значения 302 скорости. Сила прижатия муфты расцепления регулируется, поддерживая скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора ниже порогового значения 302 скорости до тех пор, пока скорость вращения двигателя не установится равной скорости холостого хода или пока запрашиваемый водителем крутящий момент не превысит пороговое значение крутящего момента.

Между моментами Т₃ и Т₄ времени скорость вращения двигателя и крутящий момент насосного колеса гидротрансформатора изменяется в ответ на запрашиваемый водителем крутящий момент (не показан) и силу прижатия муфты расцепления. Сила прижатия муфты расцепления регулируется в ответ на запрашиваемый водителем крутящий момент и скорость вращения двигателя во время запуска двигателя. Количество циклов сгорания в двигателе достигает уровня, при котором счетчик циклов сгорания достигает предельного значения и остается на этом уровне.

В момент Т₄ времени сгорание в двигателе прекращается в ответ на условия работы транспортного средства (например, низкий запрашиваемый водителем крутящий момент и нулевая скорость транспортного средства). Запрос запуска/остановки двигателя переходит на низкий уровень, что соответствует остановленному двигателю. Скорость вращения двигателя и скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора снижаются до нулевого значения после прекращения сгорания в двигателе. После остановки двигателя количество циклов сгорания в двигателе также становится равным нулю. Также муфта расцепления переходит в выключенное состояние в ответ на запрос остановки двигателя. В некоторых примерах муфта расцепления может находиться в выключенном состоянии в случае подачи запроса остановки при прогретом двигателе.

В момент Т₅ времени запрос запуска/остановки двигателя переходит на высокий уровень, что соответствует запросу автоматического запуска двигателя в ответ на условия работы транспортного средства (например, отпускание педали тормоза). Когда коробка передач находится в положении включенной передачи, двигатель запускается. Двигатель вращается до достижения скорости прокручивания с помощью стартера, скорость насосного колеса гидротрансформатора остается равной нулю, поскольку сила прижатия муфты расцепления близка к нулю, а сама муфта расцепления находится в выключенном положении.

В момент Т₆ при этом в ответ на первый цикл сгорания возрастает сила прижатия муфты расцепления. В других примерах сила прижатия муфты расцепления может быть изменена в ответ на другое количество циклов сгорания в двигателе. Например, сила прижатия муфты расцепления может быть изменена в ответ на третий цикл сгорания после остановки двигателя. Увеличение силы прижатия муфты расцепления начинает переводить муфту расцепления во включенное положение, за счет чего происходит передача крутящего момента на насосное колесо гидротрансформатора. Скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора возрастает до порогового значения 302 скорости. Сила прижатия в гидротрансформаторе опускается по мере приближения скорости вращения гидротрансформатора к пороговому значению 302 скорости. За счет ограничения скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора можно ограничить величину крутящего момента двигателя, передаваемого на колеса транспортного средства, и улучшить дорожные качества транспортного средства.

Таким образом, сила прижатия муфты расцепления может быть изменена в ответ на достижение некоторого количества циклов сгорания в двигателе или скорости вращения двигателя для ограничения передачи крутящего момента двигателя на колеса транспортного средства во время запуска двигателя, когда коробка передач находится в положении включенной передачи. Также двигатель может быть запущен с включенной или выключенной муфтой расцепления. По варианту двигатель прокручивается при выключенной муфте расцепления, что позволяет снизить крутящий момент прокручивания.

На фиг. 4 представлен способ запуска двигателя. Способ с фиг. 4 может быть реализован в системе с фиг. 1 и 2. Способ с фиг. 4 может храниться на постоянном запоминающем устройстве в виде исполняемых инструкций.

На этапе 402 способа 400 происходит определение условий работы транспортного средства и двигателя. Условия работы могут содержать, не ограничиваясь этим, скорость вращения двигателя, скорость транспортного средства, положение педали тормоза, скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора, скорость вращения турбины гидротрансформатора, давление и температуру окружающей среды. После определения условий работы способ 400 переходит на этап 404.

На этапе 404 способа 400 происходит проверка наличия запроса запуска двигателя. Запрос запуска двигателя может быть подан для выполнения запуска двигателя в автоматическом режиме или в ответ на действия водителя. Запрос запуска двигателя в автоматическом режиме может быть подан в ответ на условия работы, например, на отпускание педали тормоза или увеличение запрашиваемого крутящего момента двигателя. Если при выполнении способа 400 был обнаружен запрос запуска двигателя в автоматическом режиме, ответ будет положительным, способ 400 перейдет на этап 406. В противном случае ответ будет отрицательным, способ 400 завершится.

На этапе 406 способа 400 происходит проверка того, включена ли муфта расцепления во время прокручивания двигателя. Во время прокручивания муфта расцепления может быть включена или выключена. По варианту муфта расцепления может быть выключена при низкой температуре двигателя и включена - при высокой температуре двигателя. Также во время прокручивания двигателя муфта расцепления может быть включена или выключена в ответ на другие условия работы. Если во время прокручивания двигателя муфта расцепления должна быть включена, ответ будет положительным, способ 400 перейдет на этап 407. В противном случае ответ будет отрицательным, способ 400 перейдет на этап 408.

На этапе 407 способа 400 происходит включение муфты расцепления за счет увеличения силы прижатия муфты расцепления. Сила прижатия муфты расцепления может быть увеличена с помощью электрической или гидравлической системы. После включения муфты расцепления способ 400 переходит на этап 408.

На этапе 408 способа 400 происходит увеличение скорости вращения двигателя до скорости прокручивания с помощью стартера. Для обеспечения сгорания в цилиндрах двигателя при выполнении способа 400 также происходит подача топлива и искр в двигатель. После того как двигатель начинает прокручиваться способ 400 переходит на этап 410.

На этапе 410 способа 400 начинается подсчет циклов сгорания в двигателе. Подсчет циклов сгорания в способе 400 может быть основан на подсчете количества искр или топлива, поданных в цилиндры двигателя. Например, если топливо подается в первый цилиндр, количество циклов сгорания в цилиндре может увеличиваться после подачи искры в первый цилиндр. В других вариантах сгорание в цилиндре может быть определено с помощью датчиков давления, при этом количество циклов сгорания может быть подсчитано на основе профилей давления в цилиндре. После начала подсчета циклов сгорания в цилиндрах двигателя способ 400 переходит на этап 412.

На этапе 412 способа 400 происходит проверка того, достигла ли скорость вращения двигателя порогового значения скорости, или проверка того, было ли выполнено предварительно установленное количество циклов сгорания в двигателе после остановки двигателя. В некоторых примерах в способе 400 происходит проверка того, превышает ли скорость вращения турбины гидротрансформатора пороговое значение скорости. В других примерах в способе 400 происходит проверка того, достигла ли скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора пороговое значение скорости. В других примерах в способе 400 происходит проверка того, достигли ли скорость вращения двигателя и (или) скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора пороговых значений скорости. Если да, ответ будет положительным, способ 400 перейдет на этап 414. В противном случае ответ будет отрицательным, способ 400 вернется на этап 408.

На этапе 414 способа 400 происходит регулировка силы прижатия муфты расцепления для изменения скорости вращения ведущего вала коробки передач. В одном примере сила прижатия муфты расцепления снижается, позволяя муфте расцепления скользить таким образом, чтобы снизить величину крутящего момента двигателя, передаваемого на насосное колесо гидротрансформатора. Если муфта расцепления находится в выключенном положении во время прокручивания, то сила прижатия муфты расцепления растет, увеличивая скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора. Когда скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора достигает порогового значения скорости или предварительно установленного количества циклов сгорания в двигателе после остановки двигателя, сила прижатия муфты расцепления снижается таким образом, чтобы муфта расцепления могла скользить и ограничивать крутящий момент двигателя, передаваемый на колеса транспортного средства. В качестве альтернативы муфта расцепления может быть, по крайней мере, частично выключена, когда скорость вращения ведущего вала коробки передач достигает порогового значения скорости, для ограничения скорости вращения ведущего вала коробки передач до уровня ниже порогового значения скорости. Аналогичным образом сила прижатия муфты расцепления может быть изменена в ответ на скорость вращения двигателя или скорость вращения турбины гидротрансформатора. За счет ограничения скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора можно ограничить величину крутящего момента двигателя, передаваемого на колеса транспортного средства. После регулировки силы прижатия муфты расцепления способ 400 переходит на этап 416.

На этапе 416 способа 400 происходит проверка того, установлена ли скорость вращения двигателя на нужном уровне скорости холостого хода, или проверка того, превышает ли запрашиваемый крутящий момент двигателя пороговое значение крутящего момента. Если да, ответ будет положительным, и способ 400 перейдет на этап 418. В противном случае ответ будет отрицательным, и способ 400 вернется на этап 414.

На этапе 418 способа 400 происходит увеличение силы прижатия муфты расцепления и полное включение муфты расцепления. Выключение муфты расцепления позволяет передавать крутящий момент двигателя на коробку передач и колеса транспортного средства без скольжения муфты расцепления. Полное выключение муфты расцепления повышает эффективность передачи крутящего момента через муфту расцепления. После включения муфты расцепления способ 400 завершится.

Таким образом, работа муфты расцепления может быть отрегулирована с целью передачи крутящего момента двигателя на колеса транспортного средства. Также может быть повышена стабильность сгорания в цилиндрах двигателя, поскольку в этом случае моменты зажигания и бедная воздушно-топливная смесь не могут сильно влиять на ограничение передачи крутящего момента на колеса транспортного средства.

Способ по фиг. 4 представляет собой способ запуска двигателя, в котором: запускают остановленный двигатель за счет вращения двигателя; вращают насосное колесо гидротрансформатора, начиная с нулевой скорости, в ответ на достижение первого предварительно установленного количества циклов сгорания после остановки двигателя с помощью крутящего момента двигателя; и, по меньшей мере, частично расцепляют муфту гидротрансформатора из выключенного состояния. В соответствии со способом, вращают двигатель с помощью стартера, который выборочно подсоединяют к двигателю.

В соответствии с вариантом способа муфту расцепления полностью выключают в зависимости от увеличения требуемого крутящего момента.

По вариантам способ предусматривает, по меньшей мере, частичное выключение муфты расцепления гидротрансформатора в зависимости от достижения второго предварительно установленного количества циклов сгорания в двигателе. Способ также предусматривает, по меньшей мере, частичное выключение муфты расцепления гидротрансформатора в зависимости от достижения предварительно установленной скорости вращения ведущего вала коробки передач. Способ также предусматривает механическое соединение муфты расцепления с двигателем без устройства, создающего крутящий момент, которое располагается между двигателем и муфтой расцепления. Способ также предусматривает ограничение скорости ведущего вала коробки передач до уровня ниже предварительно установленной скорости во время разгона двигателя. Способ также предусматривает автоматический перезапуск двигателя.

В другом примере способ по фиг. 4 представляет собой способ запуска двигателя, в котором: запускают остановленный двигатель с помощью вращения двигателя; вращают ведущий вал коробки передач с нулевой скорости во время запуска двигателя и, по меньшей мере, частично выключают включенную муфту расцепления муфты гидротрансформатора в зависимости от скорости вращения ведущего вала коробки передач. Также выключают блокирующую муфту муфты гидротрансформатора. И устанавливают муфту расцепления гидротрансформатора между двигателем и насосным колесом гидротрансформатора.

В соответствии со способом также выключают включенную муфту расцепления гидротрансформатора в зависимости от скорости вращения двигателя. В соответствии со способом вращают двигатель с помощью стартера, который выборочно подсоединяется к двигателю. В соответствии со способом устанавливают муфту расцепления гидротрансформатора между насосным колесом гидротрансформатора и двигателем. Также в соответствии со способом ограничивают скорость ведущего вала коробки передач до порогового значения скорости во время разгона двигателя.

Специалистам в данной области техники понятно, что способы, описанные со ссылкой на фиг. 4, могут представлять собой одну или несколько стратегий управления, например, управление по событиям, управление по прерываниям, многозадачность, многопоточность и т.д. Таким образом, различные представленные этапы или функции могут быть выполнены в указанной последовательности или параллельно, а некоторые из них могут быть опущены. Аналогичным образом порядок обработки необязательно сохранять для достижения целей, отличительных признаков, а также преимуществ, описанных в данном документе, поскольку он был приведен для наглядности и упрощения описания. Также специалистам в данной области техники понятно, что один или более изображенных этапов или функций может быть выполнен несколько раз в зависимости от конкретной используемой стратегии.

Могут быть рассмотрены различные альтернативы и модификации без отступления от сущности и объема изобретения. Например, преимущества данного изобретения могут быть реализованы в двигателях I3, I4, I5, V6, V8, VI0 и VI2, работающих на природном газе, бензине, дизельном или другом топливе.

Изобретение относится к способу и системе запуска двигателя. Способ запуска двигателя, в котором запускают остановленный двигатель за счет вращения двигателя; вращают насосное колесо гидротрансформатора, начиная с нулевой скорости, в зависимости от достижения первого предварительно установленного количества циклов сгорания после остановки двигателя с помощью крутящего момента двигателя; и, по меньшей мере, частично включают муфту расцепления гидротрансформатора из выключенного состояния. Рассмотрен вариант способа запуска двигателя, в котором запускают остановленный двигатель за счет вращения двигателя; вращают насосное колесо гидротрансформатора, начиная с нулевой скорости, во время запуска двигателя; и, по меньшей мере, частично выключают муфту расцепления в зависимости от скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора. Предложена система транспортного средства, содержащая двигатель; гидротрансформатор, содержащий муфту расцепления, насосное колесо и турбину, причем гидротрансформатор механически соединен с двигателем; ведущий вал коробки передач, механически соединенный с гидротрансформатором; и контроллер, содержащий исполняемые инструкции, хранящиеся на постоянном запоминающем устройстве, причем исполняемые инструкции обеспечивают вращение двигателя с помощью крутящего момента двигателя и регулировки включения и выключения муфты расцепления для вращения насосного колеса с помощью крутящего момента двигателя во время разгона двигателя с нулевой скорости до порогового значения скорости. Изобретение обеспечивает вероятность пропуска зажигания в двигателе, а также оптимизацию запуска двигателя путем повышения качества регулировки скорости двигателя во время запуска. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ запуска двигателя, в котором запускают остановленный двигатель за счет вращения двигателя; вращают насосное колесо гидротрансформатора, начиная с нулевой скорости, в зависимости от достижения первого предварительно установленного количества циклов сгорания после остановки двигателя с помощью крутящего момента двигателя; и, по меньшей мере, частично включают муфту расцепления гидротрансформатора из выключенного состояния.

2. Способ по п. 1, в котором двигатель вращается с помощью стартера, выборочно подсоединенного к двигателю.

3. Способ по п. 1, в котором дополнительно, по меньшей мере, частично выключают муфту расцепления гидротрансформатора в зависимости от достижения второго предварительно установленного количества циклов сгорания в двигателе.

4. Способ по п. 1, в котором дополнительно, по меньшей мере, частично выключают муфту расцепления гидротрансформатора в зависимости от достижения предварительно установленной скорости вращения ведущего вала коробки передач.

5. Способ по п. 1, в котором муфта расцепления механически соединена с двигателем без устройства, создающего крутящий момент, которое располагается между двигателем и муфтой расцепления.

6. Способ по п. 1, в котором дополнительно ограничивают скорость ведущего вала коробки передач до уровня ниже предварительно установленной скорости во время разгона двигателя.

7. Способ по п. 1, в котором запуск двигателя выполняют в автоматическом режиме.

8. Способ запуска двигателя, в котором запускают остановленный двигатель за счет вращения двигателя; вращают насосное колесо гидротрансформатора, начиная с нулевой скорости, во время запуска двигателя; и, по меньшей мере, частично выключают муфту расцепления в зависимости от скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора.

9. Способ по п. 8, в котором дополнительно выключают блокирующую муфту гидротрансформатора.

10. Способ по п. 8, в котором включенная муфта расцепления расположена между двигателем и насосным колесом гидротрансформатора.

11. Способ по п. 8, в котором также выключают включенную муфту расцепления в зависимости от скорости вращения двигателя.

12. Способ по п. 8, в котором двигатель вращается с помощью стартера, выборочно подсоединенного к двигателю.

13. Способ по п. 8, в котором полностью включают муфту расцепления в зависимости от увеличения требуемого крутящего момента.

14. Способ по п. 13, в котором ограничивают скорость ведущего вала коробки передач до порогового значения скорости во время разгона двигателя.

15. Система транспортного средства, содержащая двигатель; гидротрансформатор, содержащий муфту расцепления, насосное колесо и турбину, причем гидротрансформатор механически соединен с двигателем; ведущий вал коробки передач, механически соединенный с гидротрансформатором; и контроллер, содержащий исполняемые инструкции, хранящиеся на постоянном запоминающем устройстве, причем исполняемые инструкции обеспечивают вращение двигателя с помощью крутящего момента двигателя и регулировки включения и выключения муфты расцепления для вращения насосного колеса с помощью крутящего момента двигателя во время разгона двигателя с нулевой скорости до порогового значения скорости.

16. Система транспортного средства по п. 15, в которой муфта расцепления расположена между двигателем и насосным колесом.

17. Система по п. 15, дополнительно содержащая блокирующую муфту гидротрансформатора и дополнительные инструкции для выключения блокирующей муфты гидротрансформатора во время запуска двигателя.

18. Система по п. 15, содержащая дополнительные инструкции для регулировки включения и выключения муфты расцепления в зависимости от достижения определенного количества циклов сгорания в двигателе после остановки двигателя.

19. Система по п. 15, содержащая дополнительные инструкции для регулировки включения и выключения муфты расцепления в зависимости от достижения определенной скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора.

20. Система по п. 15, содержащая дополнительные инструкции для автоматического перезапуска двигателя.