Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности, к устройству и способу запуска такого двигателя.
Уровень техники
Широко известно использование низковольтного (12 В) стартерного мотора для запуска двигателя внутреннего сгорания, даже если двигатель находится при очень низкой температуре, например, около минус 30°C. Также известно, что двигатель может быть снабжен высоковольтным (например, 48 В) встроенным стартер-генератором с ременным приводом (BISG), который соединяется с коленчатым валом двигателя с возможностью передачи привода при помощи приводного ремня и может либо приводиться двигателем для выработки электрической энергии, либо приводить двигатель для увеличения его выходной мощности или для запуска.
Обычно стартер-генератор с ременным приводом используется только в том случае, когда температура двигателя выше достаточно высокой температуры, соответствующей нижней границе диапазона температур нормальной работы двигателя, например, 60°C, поскольку при меньших температурах стандартный стартер-генератор с ременным приводом обычно имеет недостаточный крутящий момент для запуска двигателя.
Также известно, что необходимость предварительного прогрева устройств обработки выхлопных газов заметно снижает или ограничивает экономичность расхода топлива транспортного средства. В связи с этим предпочтительно, особенно при низкой температуре двигателя, подавать нагрузку на двигатель после его запуска, что позволит увеличить температуру выхлопных газов и за счет этого снизить время, необходимое для прогрева установленных устройств обработки выхлопных газов.
Для создания такой тепловой нагрузки можно эффективно использовать стартер-генератор с ременным приводом, однако зачастую данный вариант недопустим из-за того, что текущий уровень заряда (SOC) соответствующего высоковольтного аккумулятора не позволяет использовать стартер-генератор с ременным приводом в качестве генератора.
Одно из преимуществ использования стартера-генератора с ременным приводом для пуска двигателя в большем диапазоне температур заключается в том, что эффект разрядки от использования стартера-генератора с ременным приводом для запуска двигателя может быть использован для снижения уровня заряда высоковольтного аккумулятора, позволяя стартеру-генератору с ременным приводом перейти после пуска двигателя в режим работы в качестве генератора, чтобы создать нагрузку для двигателя и ускорить прогрев устройств обработки выхлопных газов.
Еще одно преимущество использования стартера-генератора с ременным приводом в большем диапазоне температур для запуска двигателя в случае мягкогибридных транспортных средств заключается в том, что не нужно будет ограничивать старт-стопный режим до тех пор, пока температура двигателя не достигнет нижней границы диапазона температур нормальной работы двигателя (от 60°C до 120°C), при этом данный режим можно будет использовать при каждом запуске при помощи стартера-генератора с ременным приводом, что позволит расширить возможности работы в старт-стопном режиме.
Таким образом, предпочтительным является использование стартера-генератора с ременным приводом для запуска двигателя каждый раз при наличии такой возможности.
В патентной заявке GB 2,486,708 раскрыт способ и система, в которых для определения возможности использования стартера-генератора с ременным приводом для пуска двигателя используют предельное значение температуры. Предел температуры устанавливается в первую очередь в зависимости от того, будет ли отрицательно влиять использование стартера-генератора с ременным приводом для пуска двигателя на характеристики шума, вибрации, жесткости (NVH) транспортного средства по сравнению с использованием стартерного мотора. Однако предел температуры установлен достаточно высоким, поскольку во время затора в уличном движении при низких температурах окружающей среды данное ограничение может быть нарушено.
Хотя известные способ и система предоставляют улучшенные возможности для пуска двигателя при помощи стартера-генератора с ременным приводом, предлагаемые в настоящем изобретении способ и система позволяют достичь дополнительных преимуществ.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованных устройства и способа запуска двигателя автомобильного транспортного средства.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложено устройство для запуска двигателя автомобильного транспортного средства, которое включает в себя высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом, низковольтный стартерный мотор и электронный контроллер для управления работой, по крайней мере, высоковольтного встроенного стартера-генератора с ременным приводом и низковольтного стартерного мотора. При этом для проворачивания двигателя электронный контроллер может использовать низковольтный стартерный мотор в том случае, если температура двигателя ниже заданного нижнего предела, установленного гораздо ниже нормальной рабочей температуры двигателя. В противном случае для проворачивания двигателя может быть использован высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом, при условии, что он может эффективно выполнить проворачивание двигателя.
Высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом позволяет эффективно выполнить проворачивание двигателя, если он способен провернуть двигатель со скоростью, превышающей заданное значение скорости вращения.
В качестве альтернативы высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом может эффективно выполнить проворачивание двигателя, если он способен создать ускорение двигателя, превышающее заданное значение.
Нижний предел температуры может представлять собой значение температуры, находящееся в диапазоне от минус 30°C до плюс 5°C.
Высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом может не быть способен эффективно выполнить проворачивание двигателя, если до начала проворачивания уровень заряда аккумулятора, используемого для подачи напряжения на высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом, находится ниже заранее заданного значения.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения представлено мягкогибридное автомобильное транспортное средство, имеющее двигатель и устройство для запуска двигателя, выполненное в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.
Автоматические остановка и запуск двигателя могут быть разрешены, если температура двигателя выше заранее заданного нижнего предела.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложен способ запуска двигателя автомобильного транспортного средства с помощью или высоковольтного встроенного стартера-генератора с ременным приводом, или низковольтного стартерного мотора. Способ предусматривает использование низковольтного стартерного мотора для проворачивания двигателя, если температура двигателя ниже заранее заданного нижнего предела, установленного гораздо ниже нормальной рабочей температуры двигателя. В противном случае для проворачивания двигателя используют высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом, при условии, что он способен эффективно выполнить проворачивание двигателя.
Высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом может эффективно выполнить проворачивание двигателя, если он способен провернуть двигатель со скоростью, превышающей заданное значение.
В качестве альтернативы, высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом может эффективно выполнить проворачивание двигателя, когда он способен создать ускорение двигателя, превышающее заданное значение.
Нижний предел температуры может представлять собой значение температуры, находящееся в диапазоне от минус 30°C до плюс 5°C.
Высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом не позволяет эффективно выполнить проворачивание двигателя в том случае, когда до начала проворачивания уровень заряда аккумулятора, используемого для подачи напряжения на высоковольтный встроенный стартер-генератор с ременным приводом, находится ниже заранее заданного значения.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано на примере со ссылкой на сопроводительные чертежи.
На Фиг. 1 представлена блок-схема системы двигателя, включающей в себя устройство для запуска двигателя в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения;
На Фиг. 2 представлена диаграмма способа запуска двигателя в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 представлено мягкогибридное транспортное средство 5 с системой двигателя, которая включает в себя двигатель 11, соединенный с коробкой передач 12 с возможностью передачи привода, и устройство для пуска двигателя 11. Выхлопные газы от двигателя 11 поступают в одно или несколько устройств 6 обработки выхлопных газов.
Устройство для запуска двигателя 11 включает в себя электронный контроллер в форме блока управления 10, низковольтную стартерную систему, включающую в себя стартерный мотор 13, низковольтный аккумулятор 17 и систему управления 15 низковольтным аккумулятором, а также высоковольтную стартерную систему, включающую в себя стартер-генератор 14 с ременным приводом, высоковольтный аккумулятор 18 и систему управления 16 высоковольтным аккумулятором.
Устройство для запуска двигателя 11 также включает в себя преобразователь напряжения DC/DC для селективного подключения высоковольтного аккумулятора 18 к низковольтному аккумулятору 17 для целей перезарядки низковольтного аккумулятора 17, а также несколько входов 20 для предоставления информации электронному контроллеру 10.
Термин «мягкогибридное транспортное средство» относится к транспортному средству с электрическим мотором/генератором (стартером-генератором), который соединен с двигателем транспортного средства с возможностью передачи привода, чтобы:
а/ содействовать работе двигателя транспортного средства путем создания механического крутящего момента с помощью электричества, накопленного в высоковольтном аккумуляторе (помощь по крутящему моменту);
b/ получать энергию от транспортного средства без увеличения потребления топлива;
с/ хранить накопленную энергию в виде электроэнергии в высоковольтном аккумуляторе;
d/ запускать двигатель внутреннего сгорания транспортного средства;
е/ обеспечивать подачу электрической энергии потребителям в транспортном средстве.
Такие транспортные средства также иногда называют «микрогибридными транспортными средствами».
В мягкогибридном транспортном средстве сам по себе электрический двигатель не используют для привода транспортного средства в движение, он нужен только для запуска двигателя или в качестве содействия двигателю в обеспечении движения транспортного средства, чтобы снизить мгновенное потребление топлива двигателем.
Таким образом, стартер-генератор 14 с ременным приводом может работать в двух режимах: в первом режиме он приводится в движение с помощью двигателя 11 для выработки электрической энергии, которая будет храниться в высоковольтном аккумуляторе 18 (ВВ аккумулятор), а во втором режиме он создает крутящий момент, который используется либо для увеличения крутящего момента, создаваемого двигателем 11, либо для запуска двигателя 11.
Рассматриваемый в настоящем документе электронный контроллер представляет собой единый блок управления 10, выполненный с возможностью управлять не только общей работой двигателя 11, но и работой низковольтной и высоковольтной стартерных систем. Однако следует понимать, что электронный контроллер может представлять собой несколько взаимосвязанных электронных контроллеров, в комбинации выполняющих те же функции.
В соответствии с примером с Фиг. 1 входы электронного контроллера 10 включают в себя по крайней мере один вход, с помощью которого можно вывести температуру двигателя 11, и в данном случае представляет собой сенсорные входы, дающие информацию о температуре окружающей среды, температуре впускного воздуха, температуре хладагента, температуре головки цилиндров и температуре блока цилиндров двигателя, а также по крайней мере один вход, дающий информацию о скорости вращения двигателя и/или скорости вращения стартер-генератора с ременным приводом.
Высоковольтный аккумулятор 18 высоковольтной стартерной системы функционально соединен через DC/DC преобразователь 19 с аккумулятором 17 низковольтной стартерной системы таким образом, чтобы при необходимости низковольтный аккумулятор мог быть подзаряжен стартер-генератором 14 с ременным приводом.
Электронный контроллер 10 функционально соединен с DC/DC преобразователем 19, с системами 16 и 15 управления высоковольтным и низковольтным аккумуляторами, стартерным мотором 13, стартером-генератором 14 с ременным приводом, а также другими устройствами и датчиками, взаимодействующими с двигателем 11.
Электронный контроллер 10 также включает в себя контроллер старт-стопного режима двигателя для автомобильного транспортного средства 5, а входы 20 также включают в себя входы, используемые для определения, когда двигатель 11 должен быть автоматически остановлен, чтобы обеспечить экономию топлива. Такая остановка называется «электронной остановкой» («Е-stop»), поскольку она предназначена для увеличения экономии топлива двигателя 11. Из уровня техники хорошо известно, что для инициирования электронной остановки могут быть использованы различные триггерные (провоцирующие) факторы, основанные на различных действиях водителя, а для инициирования автоматического повторного запуска после электронной остановки могут быть использованы другие основанные на действиях водителя триггерные факторы. В соответствии с настоящим изобретением для инициирования запуска и остановки может быть использовано любое приемлемое сочетание триггерных факторов. При автоматической остановке двигателя (электронной остановке) электронный двигатель 11 может быть временно остановлен контроллером 10 для экономии топлива и снижения выбросов, если наблюдаются одно или несколько условий или состояний, основанных на действиях водителя.
В данном случае под термином «низкое напряжение» подразумевается напряжение около 12 В, а под термином «высокое напряжение» подразумевается напряжение около 48 В. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается данными значениями напряжения, хотя они являются предпочтительными с точки зрения известного из уровня техники оборудования.
Ниже будет рассмотрен принцип работы устройства для запуска двигателя 11.
При получении контроллером 10 входного сигнала, указывающего на необходимость запуска двигателя 11, контроллер должен решить, что нужно использовать для запуска - стартерный мотор 13 или стартер-генератор 14 с ременным приводом. Входной сигнал, указывающий на необходимость запуска двигателя, может быть выдан либо в ручном режиме активацией водителем устройства для начала запуска, такого как кнопка пуска или ключ зажигания, либо выдан автоматически от системы электронной остановки.
По умолчанию электронный контроллер 10 использует для запуска двигателя 11 стартер-генератор 14 с ременным приводом, поскольку данный вариант дает более высокое качество запуска и обеспечивает эффект практически мгновенного снижения уровня заряда (SOC) высоковольтного аккумулятора 18 за счет высокого потребления тока, необходимого для запуска двигателя 11. Снижение уровня заряда высоковольтного аккумулятора 18 имеет особенные преимущества в том случае, когда двигатель 11 не достиг нужной температуры, поскольку в этом случае желательно максимально быстро прогреть все устройства обработки выхлопных газов, чтобы снизить выбросы и обеспечить управление двигателем, более сфокусированное на снижении содержания CO2.
Использование стартера-генератора 14 для запуска двигателя 11 гарантирует, что сразу после пуска двигателя 11 стартер-генератор 14 может быть переключен в первый режим (режим зарядки), в котором выполняется подзарядка высоковольтного аккумулятора 18, тем самым подавая дополнительную нагрузку на двигатель 11, что ускоряет прогрев устройств обработки выхлопных газов за счет увеличения температуры выхлопных газов, выходящих из двигателя 11 (нагрев выхлопных газов).
Существует несколько ситуаций, в которых вместо стартера-генератора 14 для запуска двигателя 11 используется стартерный мотор 13.
В первом из таких примеров это происходит, когда обнаружена очень низкая температура двигателя 11, гораздо меньше нижней границы диапазона для нормальных рабочих условий, например, температура, близкая к 0°C. При низких температурах крутящий момент, требуемый для запуска двигателя 11, существенно возрастает, особенно при образовании кристаллов льда в двигателе 11. Следовательно, если температура двигателя ниже минимального значения (Tмин) для пуска двигателя 11 используется стартерный мотор 13. Следует понимать, что стартерный мотор 13 предназначен для создания большого выходного крутящего момента, однако он может вращать двигатель только с относительно низкой скоростью. Обычно максимальная скорость проворачивания, достигаемая двигателем за счет стартерного мотора, составляет около 400 об./мин.
Минимальная температура Tмин может быть получена на основании экспериментальных данных для каждого сочетания «двигатель/стартер-генератор», однако во всех случаях это температура, ниже которой крутящий момент, доступный от стартер-генератора 14, скорее всего, будет недостаточным для выполнения чистого или высококачественного запуска. Следует понимать, что должен соблюдаться компромисс между увеличением производительности стартера-генератора 14 по выходному крутящему моменту и его общей эффективностью работы, и что при низких температурах необходимо учитывать другие факторы, такие как эффективность и срок службы ремня привода. Однако неожиданно было обнаружено, что в случае мягкогибридных автомобильных транспортных средств, где стартер-генератор с ременным приводом также используется для подачи дополнительного крутящего момента двигателю, производительность стартера-генератора с ременным приводом обычно больше, чем в случае со стандартным автомобильным транспортным средством. В связи с этим стартер-генератор с ременным приводом может быть использован для проворачивания двигателя при более низких температурах, чем это ранее считалось возможным. При росте использования маломощных бензиновых двигателей с турбонаддувом, зачастую работающих с меньшими коэффициентами сжатия, значительно расширяются возможности использования стартера-генератора с ременным приводом для запуска таких двигателей.
Температура, ниже которой будет возможен запуск двигателя, зависит от размеров и типа двигателя и максимального крутящего момента стартера-генератора с ременным приводом. Например, в случае небольшого бензинового двигателя может быть возможным использовать стартер-генератор с ременным приводом для обеспечения чистого запуска двигателя при температурах до минус 30°C (Tмин=-30°C), при этом в случае большого дизельного двигателя или большого бензинового двигателя стартер-генератор с ременным приводом может быть не способен аккуратно и четко запустить двигатель при температуре ниже плюс 5°C (Tмин=+5°C). Следовательно, в общем случае значение Tмин находится в диапазоне от -30°C до +5°C.
В качестве второго примера ситуации, в которой вместо стартера-генератора 14 с ременным приводом используется стартерный мотор 13, можно рассмотреть случай, когда скорость проворачивания или ускорение двигателя 11, создаваемое стартером-генератором 14 с ременным приводом, является неприемлемо низким.
Наиболее простым образом скорость вращения двигателя может быть проверена с использованием сравнения текущей скорости проворачивания Nп с заданным предельным значением скорости Nпмин, и если текущее значение скорости проворачивания Nп будет ниже значения, установленного для Nпмин, для пуска двигателя 11 будет использован стартерный мотор 13. Например, путем сравнения скорости вращения двигателя 11, в течение заданного периода времени после начала проворачивания, с ожидаемым значением скорости вращения двигателя, можно определить, способен ли стартер-генератор 14 с ременным приводом эффективно провернуть двигатель 11. Значение Nпмин может представлять собой переменную, зависящую от температуры и/или времени после начала проворачивания, при этом для проверки предполагаемой возможности запуска двигателя 11 при помощи стартера-генератора 14 с ременным приводом можно использовать справочную таблицу или таблицу, содержащую информацию о соотношении между временем/температурой и скоростью вращения двигателя.
Аналогичный подход может быть использован в том случае, если проверка основана на значении ускорения двигателя. Значение скорости вращения двигателя используется в данном случае для создания определенного ускорения двигателя, которое сравнивают с заранее заданным или ожидаемым значением ускорения, если стартер-генератор с ременным приводом функционирует нормально и можно ожидать, что он обеспечит успешный и качественный запуск. Как и ранее, ожидаемая величина ускорения может изменяться на основании температуры двигателя, при этом для проверки потенциальной возможности запуска двигателя 11 при помощи стартера-генератора 14 с ременным приводом можно использовать справочную таблицу или таблицу, содержащую информацию о соотношении между температурой и ускорением двигателя.
Существует несколько причин, по которым скорость проворачивания или ускорение двигателя могут быть неприемлемо низкими, в качестве неограничивающего примера к таким причинам можно отнести большее, чем ожидалось, сопротивление двигателя 11 проворачиванию, слишком низкий уровень заряда высоковольтного аккумулятора 18, неисправность стартера-генератора 14 с ременным приводом, недостаточная эффективность передачи крутящего момента из-за проскальзывания ремня привода, или блокировка подачи тока от высоковольтного аккумулятора системой 16 управления высоковольтным аккумулятором из-за того, что уровень заряда высоковольтного аккумулятора находится на нижнем предельном значении или ниже его.
Таким образом, независимо от того, было ли использование стартера-генератора 14 с ременным приводом для проворачивания двигателя определено как невозможное или как неэффективное, электронный контроллер 10 может использовать для запуска двигателя 11 стартерный мотор 13 даже в том случае, когда температура выше нижнего предела температуры.
Следует понимать, что в некоторых случаях, если используется испытание эффективности пуска, то значение, устанавливаемое для предела температуры, может быть в некоторых случаях установлено ниже, чем в другом случае, поскольку испытание эффективности проворачивания служит эффективной мерой в качестве резервного варианта для испытаний, основанных на значениях температуры.
В качестве третьего примера использования стартерного мотора 13 вместо стартера-генератора 14 с ременным приводом, можно рассмотреть ситуацию, когда до начала проворачивания уровень заряда аккумулятора, предназначенного для подачи питания на высоковольтный стартер-генератор 14 с ременным приводом, находится ниже заранее заданного уровня. Следует понимать, что должен быть некоторый уровень заряда высоковольтного аккумулятора 18, при котором он может быть способен подать достаточно энергии на стартер-генератор 14 с ременным приводом во время запуска двигателя. Кроме того, данный заранее заданный уровень заряда будет меняться в зависимости от ожидаемого крутящего момента, требуемого для пуска двигателя 11. Таким образом, если уровень заряда высоковольтного аккумулятора 18 ниже заранее заданного уровня для текущей температуры, это может свидетельствовать о том, что стартер-генератор 14 с ременным приводом не сможет эффективно выполнить проворачивание двигателя 11, в связи с чем для пуска двигателя 11 следует использовать стартерный мотор 13. Также следует понимать, что при использовании большинства конфигураций аккумуляторов существует нижнее предельное значение уровня заряда, разрядка ниже которого может привести к повреждению аккумулятора или снижению его производительности.
Например, если нижний предел уровня заряда равен 10% от общей емкости высоковольтного аккумулятора, а ожидаемое потребление энергии высоковольтным аккумулятором 18 для запуска двигателя равно 40% от общей емкости, то при уровне заряда высоковольтного аккумулятора 18 ниже 50% во избежание снижения уровня заряда ниже нижнего порогового значения понадобится использовать стартерный мотор 13.
Следует понимать, что функцией систем 16 и 15 управления высоковольтным и низковольтным аккумуляторами является контроль и управление уровнем заряда соответствующих аккумуляторов 18 и 17, к которым они подключены, а также для предотвращения глубокой разрядки или чрезмерной зарядки этих аккумуляторов 18, 17.
На Фиг. 2 представлена высокоуровневая диаграмма для способа 100 запуска двигателя 11 по изобретению, который может быть воплощен с помощью программного или аппаратного обеспечения, являющегося частью электронного контроллера 10.
Способ начинается на этапе 110, на котором при неработающем двигателе 11 включается зажигание, затем способ переходит на этап 115 для проверки, получен ли запрос на запуск двигателя 11 либо в виде ручной подачи сигнала пуска пользователем, либо от автоматической системы в связи с выполнением электронной остановки.
При отсутствии запроса на запуск способ начинает циклически выполнять этап 115 либо до выключения зажигания, либо до поступления запроса на запуск двигателя.
При выключении зажигания способ завершается без запуска двигателя 11, а при получении запроса на запуск двигателя способ переходит на этап 118.
На этапе 118 выполняется проверка, достаточен ли заряд высоковольтного аккумулятора 18 для эффективного запуска двигателя при помощи стартера-генератора 14 с ременным приводом, и не приведет ли такое использование к снижению уровня заряда до значения ниже нижнего предела. При отсутствии достаточного заряда или опасности снижения уровня заряда ниже нижнего предельного значения способ переходит на этап 160, где пуск двигателя 11 выполняется с помощью стартерного мотора 13, а при наличии достаточного заряда высоковольтного аккумулятора 18 и отсутствии опасности снижения уровня заряда ниже нижнего предельного значения способ переходит на этап 120.
На этапе 120 выполняется проверка, превышает ли текущая температура двигателя (Т) минимальный предел температуры (Tмин). Как было сказано выше, этот предел температуры представляет собой положительную температуру в районе нескольких градусов выше 0°С или отрицательную температуру до минус 20°С. В зависимости от конкретного расположения системы и датчиков двигателя, температура, используемая при данной проверке, может представлять собой температуру какой-либо части двигателя 11, например, блока цилиндров или головки цилиндров, или температуру хладагента двигателя. В соответствии с одним примером предел температуры устанавливается равным 0°С, а измеряют температуру блока цилиндров.
Как было сказано выше, в зависимости от различных факторов предел температуры (Тмин) обычно представляет собой значение, находящееся в диапазоне от -30°С до +5°С.
Если текущая температура выше минимального предела Tмин, то способ переходит на этап 130, в противном случае он переходит на этап 160.
На этапе 130 происходит проворачивание двигателя 11 с помощью стартера-генератора 14 с ременным приводом и измерение итоговой скорости проворачивания (Nп) датчиком скорости вращения. Затем на этапе 140 выполняется проверка, превышает ли скорость проворачивания предельное значение Nппред, соответствующее скорости, при которой может быть гарантировано хорошее качество пуска двигателя, если стартер-генератор 14 с ременным приводом работает корректно. Скорость необязательно должна представлять собой итоговую скорость, которая будет достигнута двигателем 11 при проворачивании стартером-генератором 14 с ременным приводом, она может быть скоростью двигателя, которая ожидается по истечении заранее заданного периода времени после начала проворачивания. Данное испытание используется для подтверждения, что стартер-генератор 14 с ременным приводом работает правильно и способен обеспечить высококачественный запуск двигателя. Как было сказано выше, вместо данного испытания может быть выполнено испытание, основанное на ускорении двигателя. В этом случае испытание на этапе 140 может быть изменено на следующую проверку:- измеренное ускорение двигателя превышает требуемое значение ускорения двигателя?
Следует понимать, что используемая логика может быть обращена в противоположном направлении таким образом, чтобы проверять является ли скорость или ускорение двигателя меньше заданного значения, при этом значения «да» и «нет» в схеме нужно поменять местами.
Однако если Nп больше Nппред, способ переходит на этап 150, в противном случае он переходит на этап 160.
На этапе 150 проверяется, был ли запущен двигатель 11. Данная проверка может быть выполнена путем измерения скорости вращения двигателя или иными способами, например, путем измерения расхода топлива или контроля состава выхлопных газов.
Если двигатель 11 был запущен на момент проверки на этапе 150, способ пуска двигателя переходит на этап 190 с работающим двигателем, в противном случае способ возвращается с этапа 150 на этап 130, на котором продолжается выполнение процедуры проворачивания двигателя 11 с помощью стартера-генератора 14 с ременным приводом, после чего циклически выполняются этапы 130-150 до успешного выполнения запуска двигателя 11.
Еще одним этапом, который может быть добавлен в последовательность между этапом 150 и этапом 130, является этап проверки, превышает ли текущий уровень заряда высоковольтного аккумулятора 18 заранее заданное нижнее предельное значение. При получении отрицательного ответа запуск двигателя 11 при помощи стартера-генератора 14 с ременным приводом следует прекратить.
Если по результатам испытаний, выполняемых на этапах 120 и 140, будут получены отрицательные ответы, способ переходит на этап 160, на котором двигатель 11 проворачивается при помощи стартерного мотора 13, после чего выполняется переход на этап 170, на котором проверяется, запущен ли двигатель 11. При получении отрицательного ответа способ циклически выполняет этапы 160 и 170 до запуска двигателя, при этом после успешного выполнения пуска способ переходит на этап 190, на котором двигатель 11 продолжает работу, а способ пуска двигателя завершается.
Следует понимать, что при выключении зажигания способ 100 завершается на любом этапе. Также следует понимать, что если двигатель не был запущен в течение заранее заданного периода времени после начала проворачивания, то для прекращения попыток проворачивания двигателя могут быть предусмотрены дополнительные этапы (не показаны), которые позволят предотвратить повреждение стартерного мотора 13 или стартера-генератора 14 с ременным приводом в зависимости от того, какое устройство пуска используется в конкретном случае.
В том случае, когда температура двигателя 11 выше предела Tмин, может быть разрешена автоматическая остановка и запуск двигателя 11. Другими словами, электронная остановка возможна при температуре двигателя 11 выше Tмин. Подобный подход значительно увеличивает возможности для работы в старт-стопном режиме, поскольку, как известно из уровня техники, электронные остановки разрешены только во время работы двигателя при температуре выше нижнего предела диапазона нормальных рабочих температур, например, 60°С. Таким образом, использование способа и устройства по изобретению позволяет значительно снизить расход топлива и выбросы выхлопных газов за счет расширения возможностей для выполнения электронной остановки двигателя.
Таким образом, обобщая вышесказанное, для запуска двигателя предпочтительным является использование стартера-генератора с ременным приводом, поскольку это позволяет разрядить соответствующий высоковольтный аккумулятор, который может быть быстро перезаряжен после запуска двигателя для ускорения нагрева выхлопных газов и снижения времени, необходимого устройству обработки выхлопных газов для достижения соответствующих температур прогрева. Стартерный мотор используется только в том случае, когда стартер-генератор с ременным приводом не может гарантировать эффективный запуск, или в том случае, когда температура является настолько низкой, что использование стартера-генератора с ременным приводом невозможно.
Другими словами, если температура двигателя выше температуры, близкой к 0°С (порог замерзания), двигатель запускают с помощью стартера-генератора с ременным приводом, поскольку данный подход позволяет стартеру-генератору с ременным приводом нагреть выхлопные газы сразу после запуска.
Ниже приведено несколько преимуществ настоящего изобретения:
а/ при выполнении запуска двигателя при помощи стартера-генератора 48 В с ременным приводом энергия поступает от аккумулятора 48 В сразу после завершения проворачивания, при этом стартер-генератор 48 В с ременным приводом может быть использован для перезарядки аккумулятора 48 В, что позволит создать нагрузку для двигателя. Создание нагрузки для двигателя позволит получить большее количество тепла после холодного старта и приведет к более быстрому прогреву устройств обработки выхлопных газов по сравнению с другими вариантами;
b/ ускорение прогрева позволит снизить выбросы двигателя, а также обеспечить эффективное управление двигателем в режиме мягкого гибрида с точки зрения снижения содержания CO2 без нарушения ограничений, касающихся выбросов двигателя;
c/ по сравнению с характеристиками проворачивания стартера 12 В благодаря использованию стартера-генератора 48 В с ременным приводом в большинстве случаев достигается более качественный первый запуск двигателя. Таким образом, стартер 12 В используется только при низкой температуре окружающей среды, например, ниже 4°C, или при невозможности эффективного проворачивания при помощи системы стартера-генератора 48 В с ременным приводом;
d/ использование стартера-генератора с ременным приводом для запуска двигателя позволяет обеспечить лучшее качество запуска с точки зрения шума и вибраций по сравнению с показателями при использовании стартерного мотора и меньший механический износ компонентов, необходимых для эффективного пуска;
e/ увеличение рабочего диапазона стартера-генератора с ременным приводом расширяет возможности для работы в старт-стопном режиме. Другими словами, электронная остановка может быть выполнена даже в том случае, когда температура двигателя находится за пределами диапазона нормальных рабочих значений.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что, хотя изобретение было описано на примере со ссылкой на один или несколько вариантов осуществления, оно не ограничивается раскрытыми вариантами и что могут быть предусмотрены другие варианты без отступления от сущности изобретения, описанной в формуле изобретения.
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Устройство для запуска двигателя транспортного средства содержит стартер-генератор с ременным приводом, стартерный мотор и электронный контроллер, использующий стартерный мотор для проворачивания двигателя, если температура двигателя ниже заданного предела температуры. В противном случае используется стартер-генератор с ременным приводом для проворачивания двигателя при условии, что стартер-генератор с ременным приводом способен выполнить проворачивание двигателя со скоростью, превышающей заданную скорость вращения или способен создать ускорение двигателя, превышающее заданное ускорение. Совершенствуется запуск двигателя. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Устройство для запуска двигателя транспортного средства, содержащее:
стартер-генератор с ременным приводом,
стартерный мотор и
электронный контроллер, выполненный с возможностью использования стартерного мотора для проворачивания двигателя, если температура двигателя ниже заданного предела температуры, и, в противном случае, использования стартера-генератора с ременным приводом для проворачивания двигателя при условии, что стартер-генератор с ременным приводом способен выполнить проворачивание двигателя со скоростью, превышающей заданную скорость вращения.
2. Устройство по п. 1, в котором заданный предел температуры находится в диапазоне от минус 30°C до плюс 5°C.
3. Устройство по п. 1, в котором электронный контроллер дополнительно выполнен с возможностью, в противном случае, использования стартера-генератора с ременным приводом для проворачивания двигателя при условии, что состояние заряда аккумулятора, используемого для питания стартера-генератора с ременным приводом, превышает заданный уровень.
4. Устройство по п. 1, в котором электронный контроллер дополнительно выполнен с возможностью разрешения автоматической остановки и запуска двигателя, когда температура двигателя превышает заданный предел температуры.
5. Устройство для запуска двигателя транспортного средства, содержащее:
стартер-генератор с ременным приводом,
стартерный мотор и
электронный контроллер, выполненный с возможностью использования стартерного мотора для проворачивания двигателя, если температура двигателя ниже заданного предела температуры, и, в противном случае, использования стартера-генератора с ременным приводом для проворачивания двигателя при условии, что стартер-генератор с ременным приводом способен создать ускорение двигателя, превышающее заданное ускорение.
6. Устройство по п. 5, в котором заданный предел температуры находится в диапазоне от минус 30°C до плюс 5°C.
7. Устройство по п. 5, в котором электронный контроллер дополнительно выполнен с возможностью, в противном случае, использования стартера-генератора с ременным приводом для проворачивания двигателя при условии, что состояние заряда аккумулятора, используемого для питания стартера-генератора с ременным приводом, превышает заданный уровень.
8. Устройство по п. 5, в котором электронный контроллер дополнительно выполнен с возможностью разрешения автоматической остановки и запуска двигателя, когда температура двигателя превышает заданный предел температуры.
9. Способ запуска двигателя транспортного средства, при котором:
используют стартерный мотор для проворачивания двигателя, если температура двигателя ниже заданного предела температуры, и, в противном случае, используют стартер-генератор с ременным приводом для проворачивания двигателя при условии, что стартер-генератор с ременным приводом способен выполнить проворачивание двигателя со скоростью, превышающей заданную скорость вращения.
10. Способ по п. 9, при котором заданный предел температуры находится в диапазоне от минус 30°C до плюс 5°C.
11. Способ по п. 9, при котором дополнительно, в противном случае, используют стартер-генератор с ременным приводом для проворачивания двигателя при условии, что состояние заряда аккумулятора, используемого для питания стартера-генератора с ременным приводом, превышает заданный уровень.
12. Способ по п. 9, при котором дополнительно разрешают автоматическую остановку и запуск двигателя, когда температура двигателя превышает заданный предел температуры.
| EP 1369285 A1, 10.12.2003 | |||
| US 2013038271 А1, 14.02.2013 | |||
| US 2013066492 А1, 14.03.2013 | |||
| Тепловая труба | 1981 |
|
SU989300A1 |
| US 2012316715 А1, 13.12.2012. | |||
