CN113279887A

CN113279887A - 用于发动机起动的方法和系统

Info

Publication number: CN113279887A
Application number: CN202110188099.2A
Authority: CN
Inventors: 大卫·卢; 大卫·汉考克
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2021-08-20
Also published as: US11015505B2; CN111486025A; DE102021103657A1; US20200240304A1; US10961970B1; DE102019201034B4; DE102019201034A1

Abstract

本公开提供了“用于发动机起动的方法和系统”。描述了用于操作包括发动机和带传动起动发电机的动力传动系统或传动系的系统和方法。在一个示例中，除非车辆工况指示所述带传动起动发电机可能难以起动发动机，否则所述带传动起动发电机用于起动所述发动机。

Description

用于发动机起动的方法和系统

技术领域

本说明书涉及用于起动包括带传动起动发电机的车辆的发动机的方法和系统。所述方法和系统对于包括起动机和带传动的起动发电机的车辆会特别有用。

背景技术

一种车辆可以包括起动机，所述起动机在发动机起动期间选择性地接合发动机。车辆还可以包括带传动起动发电机(BISG)，以对车辆的电池充电、向车辆提供推进动力、以及起动车辆的发动机。BISG可以在起动期间使发动机旋转，并且它可以使发动机旋转，同时与起动机相比产生更少的噪声、振动和粗糙性。然而，由于皮带打滑，与BISG相比，起动机可以在较低的环境温度下起动发动机时提供改善的发动机转动起动。虽然可能期望每次起动发动机时经由BISG起动发动机，但是可能难以预测每次请求起动发动机时BISG是否会具有足够的扭矩容量来起动发动机。因此，起动机可以用于比可能期望的更频繁地起动发动机以确保发动机起动。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种发动机操作方法，所述发动机操作方法包括：响应于发动机起动请求而经由带传动起动发电机(BISG)使发动机旋转；以及在发动机经由BISG旋转时接合起动机以使发动机旋转，其中响应于电池电压的变化率大于阈值变化率而接合起动机。

通过在BISG旋转发动机时选择性地接合起动机，可能当BISG的用于起动发动机的容量可能低于期望的容量时可靠地起动发动机。另外，如果确定BISG的用于起动发动机的容量较高，则可以不接合起动机，使得可以减少发动机起动噪声和振动。因此，BISG可以用于起动发动机，但是如果BISG的扭矩容量小于可能期望的扭矩容量，则可以接合起动机以起动发动机。例如，如果电池的电荷存储容量减小，或者如果车辆工况有利于BISG皮带打滑，则可以经由起动机起动发动机。由于BISG的扭矩容量部分地取决于电池输出，因此当发动机经由BISG转动起动时，BISG扭矩容量可以由电池电压的降低速率指示。如果电池电压变化率的绝对值大于阈值变化率，则可能指示发动机不能仅经由BISG或通过同时接合起动机并经由BISG使发动机旋转来起动。

本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以提高当由于电池充电容量低于可能期望的充电容量而导致BISG扭矩容量低时发动机起动的概率。此外，所述方法可以降低可能与供应较大的电流量相关的进一步电池劣化的可能性。更进一步地，所述方法可以改进对在起动期间转动起动发动机的装置的选择。

当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将显而易见。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。

附图说明

当单独地或参考附图来理解时，通过阅读在本文中称作具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文描述的优点，在附图中：

图1是发动机的示意图；

图2是车辆传动系的示意图；

图3是第一发动机起动序列的示例；

图4是第二发动机起动序列的示例；以及

图5示出了用于起动包括BISG的发动机的方法。

具体实施方式

本说明书涉及操作包括起动机和BISG的发动机。当BISG具有扭矩容量以起动发动机时，可以仅经由BISG起动发动机。当仅BISG可能难以起动发动机时，可以经由BISG和起动机起动发动机；然而，如果电池电压指示电池没有容量来经由BISG和起动机起动发动机，则可以减小BISG扭矩以增加由起动机产生的扭矩的优先级。发动机可以是图1所示的类型。发动机和BISG可以包括在如图2所示的车辆的传动系中。示例性发动机起动序列在图3和图4中示出。发动机可以根据图5的方法来起动。

参考图1，内燃发动机10(包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸)由电子发动机控制器12控制。控制器12从图1和图2中所示的各种传感器接收信号。控制器可以采用图1和图2中所示的致动器以基于所接收的信号和存储在控制器12的存储器中的指令来调整发动机操作。

发动机10由气缸盖35和缸体33组成，该气缸盖和该缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。任选的起动机96(例如，低压(以小于30伏操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99和曲轴40。环形齿轮99直接联接到曲轴40。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以通过皮带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，当起动机96未接合到发动机曲轴40时，起动机96处于基础状态。

燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52可以由气门启用装置59选择性启用和停用。排气门54可以由气门启用装置58选择性地启用和停用。气门启用装置58和59可以是机电装置。

燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被所属领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。

另外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。因为节气门62的入口在增压室45内，增压室45中的压力可称为节气门入口压力。节气门出口是在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以位于进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以选择性地调整到介于完全打开和完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。

无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化器。

控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，该常规的微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示为除了接收先前讨论的那些信号之外还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板130以感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150以感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，曲轴每旋转一转，发动机位置传感器118产生预定数量的等距脉冲，据此可以确定发动机转速(RPM)。

控制器12还可以接收来自人/机接口11的输入。对起动发动机或车辆的请求可以经由人类生成并输入到人/机接口11。人/机接口可以是触摸屏显示器、按钮、钥匙开关或其他已知装置。

在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36在气缸的底部附近并且处于其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。

在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程的结束并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应当注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。

图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括图1中示出的发动机10。动力传动系统200被示出包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、变速器控制器254和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一者可以向其他控制器提供信息，诸如扭矩输出极限(例如，装置或部件的被控制为不被超过的扭矩输出)、扭矩输入极限(例如，装置或部件的被控制为不被超过的扭矩输入)、被控制的装置的扭矩输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可以向发动机控制器12、变速器控制器254和制动器控制器250提供命令，以实现基于车辆工况的驾驶员输入请求和其他请求。

例如，响应于驾驶员释放加速踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮扭矩或车轮动力水平，以提供期望的车辆减速速率。期望的车轮扭矩可以通过车辆系统控制器255从制动器控制器250请求制动扭矩来提供。

在其他示例中，控制动力传动系统装置的划分可以不同于图2所示的划分。例如，单个控制器可以代替车辆系统控制器255、发动机控制器12、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。

发动机10可以利用图1所示的发动机起动系统(例如，起动机96)或经由BISG 219来起动。BISG 219的转速可以经由任选的BISG转速传感器203来确定。另外，发动机10的扭矩可以经由诸如燃料喷射器、节气门等的扭矩致动器204进行调整。

BISG 219经由皮带231机械地联接到发动机10。BISG可以联接到曲轴40或凸轮轴(例如，图1的51或53)。当经由电池280供应电力时，BISG 219可以充当马达。BISG 219可以充当发电机，从而向电池280供应电力。可以经由电流传感器282来监测电池电流，并且可以将电池电压输入到控制器12。

发动机输出扭矩可以经由曲轴40传输到变矩器泵轮285。变矩器206包括用于向输入轴270输出扭矩的涡轮286。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC被锁定时，扭矩从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC由控制器12电气地操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的部件。

当变矩器锁止离合器212完全脱开时，变矩器206经由变矩器涡轮286与变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机扭矩传输到自动变速器208，由此实现扭矩倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出扭矩经由变矩器离合器直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，由此能够调整直接传送到变速器的扭矩的量。变速器控制器254可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的扭矩的量。

变矩器206还包括泵283，该泵对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285进行驱动，该泵轮以与发动机10相同的转速旋转。

自动变速器208包括挡位离合器(例如，挡位1至10)211和前进离合器210。自动变速器208是固定传动比变速器。挡位离合器211和前进离合器210可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。挡位离合器211可以通过经由换挡控制电磁阀209调整供应到离合器的流体来接合或脱开。来自自动变速器208的扭矩输出也可以经由输出轴260传送到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以响应于车辆行驶状况而在将输出驱动扭矩传输到车轮216之前在输入轴270处传递输入驱动扭矩。变速器控制器254选择性地启用或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱开TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。

可以通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以响应于驾驶员将他/她的脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。此外，制动器控制器250可以响应于由车辆系统控制器255做出的信息和/或请求而应用制动器218。以类似的方式，通过响应于驾驶员将他/她的脚从制动踏板释放、制动器控制器指令、和/或车辆系统控制器指令和/或信息而使车轮制动器218脱开，可以减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器250向车轮216施加摩擦力。

响应于使车辆225加速的请求，车辆系统控制器可以从加速踏板或其他装置获得驾驶员需求扭矩或功率请求。车辆系统控制器255然后将所请求的驾驶员需求扭矩的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给BISG 219。车辆系统控制器255从发动机控制器12请求发动机扭矩。如果BISG扭矩加上发动机扭矩小于变速器输入扭矩极限(例如，不应被超过的阈值)，则将扭矩输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的扭矩的至少一部分传送到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴扭矩和车辆速度的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并且经由挡位离合器211接合挡位。在某些状况下，当可能需要给电池280充电时，可以在存在非零驾驶员需求扭矩时请求充电扭矩(例如，负的BISG扭矩)。车辆系统控制器255可以请求增大的发动机扭矩来克服充电扭矩以满足驾驶员需求扭矩。

响应于对使车辆225减速并提供再生制动的请求，车辆系统控制器可以基于车辆速度和制动踏板位置而提供期望的负车轮扭矩。然后，车辆系统控制器255将负的期望的车轮扭矩的一部分分配给BISG219(例如，期望的动力传动系统车轮扭矩)，并将剩余部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动车轮扭矩)。此外，车辆系统控制器可以向变速器控制器254通知车辆处于再生制动模式，使得变速器控制器254基于唯一换挡计划来变换挡位211，以提高再生效率。BISG219向变速器输入轴270供应负扭矩，但由BISG 219提供的负扭矩会受变速器控制器254限制，所述变速器控制器输出变速器输入轴负扭矩极限(例如，不应被超过的阈值)。此外，BISG 219的负扭矩可以基于电池280的工况而受限制(例如，约束到小于阈值负阈值扭矩)。由于变速器或BISG极限而不能由BISG 219提供的期望的负车轮扭矩的任何部分可以被分配给摩擦制动器218，使得期望的车轮扭矩由来自摩擦制动器218和BISG 219的负车轮扭矩的组合提供。

因此，各种动力传动系统部件的扭矩控制可以由车辆系统控制器255监控，其中经由发动机控制器12、变速器控制器254和制动器控制器250提供对发动机10、变速器208和制动器218的局部扭矩控制。

作为一个示例，可以通过调整点火正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合、通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压，来控制发动机扭矩输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机扭矩输出。在所有情况下，可以逐缸地执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。

变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可以通过对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数，将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可以对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴转速。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴加速度。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收附加变速器信息，所述传感器277可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、BISG温度和环境温度传感器。

制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以响应于来自车辆系统控制器255的车轮扭矩命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动，以改善车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮扭矩极限(例如，不得被超过的阈值负车轮扭矩)，使得负BISG扭矩不会导致超过车轮扭矩极限。例如，如果控制器250发出10N-m的负车轮扭矩极限，则调整BISG扭矩以在车轮处提供小于10N-m(例如，9N-m)的负扭矩，这包括考虑变速器齿轮传动。

因此，图1和图2的系统提供了一种系统，所述系统包括：发动机；起动机，所述起动机联接到所述发动机；带传动起动发电机(BISG)，所述带传动起动发电机经由皮带联接到所述发动机；和控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器响应于电池电压的变化率的绝对值大于阈值变化率而接合所述起动机以使所述发动机旋转。所述系统还包括用于以下操作的附加指令：响应于发动机起动请求而经由所述BISG使所述发动机旋转。所述系统包括：其中所述BISG在所述起动机接合之前使所述发动机旋转。所述系统还包括用于以下操作的附加指令：响应于所述电池电压的所述变化率大于所述阈值变化率而增加起动机扭矩。所述系统还包括用于以下操作的附加指令：在所述发动机起动请求之后，响应于所述电池电压的所述变化率大于所述阈值变化率而减小BISG扭矩。所述系统还包括用于以下操作的附加指令：响应于发动机转速来脱开所述起动机。

现在参考图3，示出了示例性发动机起动序列。图3的起动序列可以经由图1和图2的系统产生。在时间t0至t2处的竖直线表示所述序列期间的感兴趣时间。图3中的曲线图是时间对准的并且同时发生。

从图3顶部起的第一曲线图是电池电压与时间的曲线图。竖直轴线表示电池电压，并且电池电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，电池电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线302表示电池电压。水平线350表示阈值电压。可能不期望电池电压低于线350的水平，因为当以小于阈值350的电压为车辆系统供应电池电力时，车辆系统可能无法如期望的那样操作。

从图3顶部起的第二曲线图是所请求的BISG扭矩(例如，请求经由图2的BISG 219产生的扭矩量)与时间的曲线图。竖直轴线表示所请求的BISG扭矩，并且所请求的BISG扭矩沿竖直轴线箭头的方向增加。在水平轴线的水平处，所请求的BISG扭矩为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线304表示所请求的BISG扭矩。

从图3顶部起的第三曲线图是所请求的起动机扭矩(例如，请求经由图1的起动机96产生的扭矩量)与时间的曲线图。竖直轴线表示所请求的起动机扭矩，并且所请求的起动机扭矩沿竖直轴线箭头的方向增加。在水平轴线的水平处，所请求的起动机扭矩为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。轨迹306表示所请求的起动机扭矩。

在时间t0处，发动机(未示出)未运行(例如，不旋转并且不燃烧燃料)，并且电池电压(例如，电池280的电压)处于较高水平。所请求的BISG扭矩为零，并且所请求的起动机扭矩为零。此类工况可以存在于发动机起动请求之前。

在时间t1处，请求发动机起动，并且所请求的BISG扭矩增加到BISG的扭矩容量的100％。例如，如果BISG具有60牛顿-米(Nm)的最大扭矩输出，则所请求的BISG扭矩增加到60Nm。所请求的起动机扭矩为零Nm。

在时间t1与时间t2之间，BISG向发动机施加扭矩并且发动机旋转(未示出)。BISG消耗电池电力，并且随着从电池向BISG供应电力，电池电压下降。BISG继续向发动机施加扭矩，并且被供应以使发动机旋转的扭矩与由电池供应给BISG的电流成比例。起动机不供应扭矩来使发动机旋转，并且电池不向起动机供应电力。

在时间t2处，BISG继续向发动机施加扭矩，并且电池继续向BISG供应电力。电池电压已经降低到接近阈值350。从起动机请求扭矩，并且起动机接合发动机并且开始向发动机供应扭矩。在时间t2之后不久，当起动机供应扭矩以使发动机旋转时，电池电压下降到低于阈值350。接合起动机并经由起动机使发动机旋转致使起动机消耗来自电池的电力并降低电池电压。BISG和起动机向发动机提供扭矩并使发动机旋转。

现在参考图4，示出了发动机起动序列的示例性曲线图。操作序列可以经由图1和图2的系统与图5的方法合作来执行。在时间t10至t16处的竖直线表示所述序列期间的感兴趣时间。图4中的曲线图是时间对准的并且同时发生。

从图4顶部起的第一曲线图是电池电压与时间的曲线图。竖直轴线表示电池电压，并且电池电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，电池电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线402表示电池电压。水平线450表示第一阈值电压。可能不期望电池电压低于线450的水平，因为当以小于阈值450的电压为车辆系统供应电池电力时，车辆系统可能无法如期望的那样操作。水平线455表示第二阈值电压。第二阈值电压可以是作为用于启用起动机的条件的电压。具体地，在电池电压不小于第二阈值的情况下，可以不启用起动机。例如，如果电池电压小于第二阈值电压455，则起动机可以接合发动机并向发动机施加扭矩。如果电池电压不小于第二阈值电压455，则起动机可以不接合到发动机。

从图4顶部起的第二曲线图是所请求的BISG扭矩(例如，请求经由图2的BISG 219产生的扭矩量)与时间的曲线图。竖直轴线表示所请求的BISG扭矩，并且所请求的BISG扭矩沿竖直轴线箭头的方向增加。在水平轴线的水平处，所请求的BISG扭矩为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线404表示所请求的BISG扭矩。

从图4顶部起的第三曲线图是所请求的起动机扭矩(例如，请求经由图1的起动机96产生的扭矩量)与时间的曲线图。竖直轴线表示所请求的起动机扭矩，并且所请求的起动机扭矩沿竖直轴线箭头的方向增加。在水平轴线的水平处，所请求的起动机扭矩为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。轨迹406表示所请求的起动机扭矩。

在时间t10处，发动机(未示出)未运行(例如，不旋转并且不燃烧燃料)，并且电池电压(例如，电池280的电压)处于较高水平。所请求的BISG扭矩为零，并且所请求的起动机扭矩为零。此类工况可以存在于发动机起动请求之前。

在时间t11处，请求发动机起动，并且所请求的BISG扭矩增加到BISG的扭矩容量的100％。例如，如果BISG具有60牛顿-米(Nm)的最大扭矩输出，则所请求的BISG扭矩增加到60Nm。所请求的起动机扭矩为零Nm。

在时间t11与时间t12之间，BISG向发动机施加扭矩并且发动机旋转(未示出)。BISG消耗电池电力，并且随着从电池向BISG供应电力，电池电压下降。控制器以预定义的时间间隔(例如，每100毫秒)确定电池电压的变化率。在该示例中，控制器确定电池电压的变化率的绝对值超过阈值(例如，每秒3伏特)。此外，电池电压下降到小于阈值455的值。BISG继续向发动机施加扭矩，并且被供应以使发动机旋转的扭矩与由电池供应给BISG的电流成比例。起动机不供应扭矩来使发动机旋转，并且电池不向起动机供应电力。

在时间t12处，响应于电池电压变化率超过阈值水平并且电池电压低于阈值455，减小所请求的BISG扭矩。通过减小所请求的BISG扭矩，可以减少经由BISG消耗的功率量以及经由BISG消耗的电流量。BISG的电力消耗的降低允许电池电压往回朝向其标称水平增加。发动机可以通过经由BISG供应的扭矩旋转；然而，发动机可能以可能小于期望转速的转速旋转。起动机未接合并且其不向发动机供应扭矩。

在时间t13处，电池电压与其在时间t11与时间t12之间的最小电压相比已经增加。在该示例中，所请求的BISG扭矩已经减小到零，但是在其他示例中，当起动机接合时，它可以是非零的。起动机在发动机旋转(未示出)时接合，并且起动机施加扭矩，使得发动机可以继续旋转。在时间t13之后不久，电池电压响应于接合起动机而下降，但是不会降低到小于阈值450的水平。因此，可能使发动机旋转而不会由于低电池电压而使电气部件劣化。

在时间t14处，起动机保持与发动机接合并且其向发动机供应扭矩。另外，增加所请求的BISG扭矩以进一步使发动机加速。然而，发动机转速增加并且发动机摩擦力被克服，使得即使起动机和BISG都向发动机传递扭矩，电池电压也不会下降到低于阈值450。

在时间t15处，随着发动机开始加速(未示出)并且在发动机中引发燃烧(未示出)，所请求的起动机扭矩减小。BISG继续传递扭矩以辅助发动机加速到期望转速(例如，发动机空转速度)。在所请求的起动机扭矩减小之后，电池电压开始增加，这是因为起动机从电池消耗较少的电能。

在时间t16处，发动机已经加速到阈值转速(例如，发动机空转速度)(未示出)，因此所请求的BISG扭矩减小到零。起动机不向发动机供应扭矩，并且电池电压响应于所请求的BISG扭矩的减小而增加。

以这种方式，可以在电池电压不下降到低于阈值电压的情况下经由BISG和起动机来起动发动机。另外，如果BISG消耗来自电池的电力且没有如可能期望的那样起动发动机，则可以响应于电池电压变化率来增加所请求的起动机扭矩，使得可以起动发动机。

现在参考图5，示出了用于起动发动机的方法的流程图。图5的方法可以并入图1和图2的系统中并且可以与其合作。另外，图5的方法的至少部分可以作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令而并入，而所述方法的其他部分可以经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。

在502处，方法500确定工况。工况可以包括但不限于环境温度、发动机温度、发动机转速、BISG扭矩输出、BISG转速、电池电压和电池输出功率。方法500前进到504。

在504处，方法500判断是否请求发动机起动。可以经由人向控制器提供输入、经由控制器或经由来自远程装置(例如，钥匙扣)的信号来请求发动机起动。如果方法500确定存在发动机起动请求，则答案为是并且方法500前进到506。否则，答案为否并且方法500前进到550。

在550处，方法500将发动机操作维持在其当前状态。例如，如果发动机正在运行(例如，旋转和燃烧燃料)，则发动机继续运行。如果发动机停止，则发动机保持停止。方法500前进到退出。

在506处，方法500监测电池和发动机转动起动性能。电池电压和电流可以经由控制器来监测。发动机转动起动性能可以经由监测发动机转速来监测。低发动机转速可以指示不良的发动机转动起动性能，并且较高的发动机转速可以指示良好的发动机转动起动性能。方法500还可以经由以下方程式确定电池电压变化率；

其中Δbatt是电池电压随时间的变化(例如，

每时间t的变化的电池电压变化)，vbatt₂是在时间t₂处的电池电压，vbatt₁是在时间t₁处的电池电压。t₂是时间t₂，并且t₁是时间t₁。可以在BISG向发动机供应扭矩的整个时间监测电池电压的变化。方法500前进到508。

在508处，方法请求BISG供应扭矩以转动起动(例如，旋转)发动机，使得可以起动发动机。在一个示例中，方法500请求BISG提供其扭矩容量的100％来转动起动发动机。例如，如果BISG在从充满电的电池(其保持其额定输出容量的85％或更多)接收电力时可以产生至多60Nm的扭矩，则方法500请求BISG提供60Nm的扭矩使发动机旋转。起动机未接合并且未向发动机供应扭矩。响应于BISG供应扭矩以使发动机旋转，发动机可以开始旋转。方法500前进到510。

在510处，方法500判断是否接合和启用起动机以起动发动机，从而辅助BISG起动发动机。在一个示例中，方法500可以评估车辆工况以确定是否将由起动机辅助BISG来起动发动机。例如，当发动机温度低于5℃时，方法500可以判断出起动机将辅助BISG起动发动机。另外，当检测到大于阈值量的皮带滑差时，方法500可以判断出起动机将辅助BISG起动发动机。皮带滑差可以通过以下方程式确定：滑差＝(BISG转速*PR)-发动机转速，其中滑差是BISG皮带滑差，BISG转速是BISG的旋转速度，并且PR是BISG与发动机之间的带轮比。另外，方法500可以响应于其他车辆条件而判断出起动机将辅助BISG起动发动机。如果方法500判断出将启用起动机以辅助BISG起动发动机，则答案为是并且方法500前进到512。否则，答案为否并且方法500前进到530。

如果512处的答案为否，则在不减小BISG扭矩的情况下BISG和起动机向发动机供应扭矩，这是因为电池电压指示电池具有足够的容量来为BISG和起动机供电。

在530处，方法500继续仅经由BISG来转动起动发动机。发动机起动机未被启用，也不接合发动机。方法500前进到532。

在532处，方法500判断发动机转速是否大于阈值转速(例如，400RPM)。如果是的话，则答案为是，并且方法500前进到534。否则，答案为否，并且方法500返回到530。另外，如果BISG已经转动起动发动机持续大于阈值量的时间，则方法500可以前进到534。

在534处，方法500将BISG输出扭矩减小到零。方法500前进到退出。

在512处，方法500判断电池电压变化的绝对值是否大于阈值量。例如，方法500可以判断在BISG使发动机旋转时|电池电压|是否>每秒3伏特。如果是的话，则答案为是并且方法500前进到514。在其他示例中，方法500可以判断电池电压变化的绝对值是否大于阈值量以及电池电压是否小于阈值电压。如果是的话，则答案为是并且方法500前进到514。否则，答案为否并且方法500前进到518。大于阈值量的电池电压变化可以指示电池劣化(例如，电荷存储容量的损失)。当存在电池劣化时，接合起动机并减小BISG扭矩可以允许起动发动机，这是因为起动机可以使发动机旋转而没有皮带滑移及其相关联损失的可能性。

在514处，方法500减小BISG扭矩输出。在一个示例中，可以根据在512处确定的电池电压的变化率来减小BISG扭矩输出。例如，如果电池电压变化较大，则所请求的BISG扭矩输出可以减小较大的量。如果电池电压变化较小，则所请求的BISG扭矩输出可以减小较小的量。方法500前进到516。

在516处，方法500判断电池电压是否已经增加了阈值电压。例如，方法500可以判断自BISG扭矩输出最近被减小以来电池电压是否已经增加1伏特。如果方法500判断出电池电压已经增加了阈值量，则答案为是并且方法500前进到518。否则，答案为否并且方法500前进到540。

在540处，方法500判断电池电压恢复到阈值电压的时间量是否已经期满。例如，如果阈值时间量是2秒，则在BISG扭矩输出已经减小之后两秒，方法500可以判断出电池电压尚未增加1伏特。如果方法500判断出电池电压恢复到阈值电压的时间量已经期满，则答案为是并且方法500前进到518。否则，答案为否并且方法500返回到516。

在518处，方法500将起动机接合到发动机并经由起动机来转动起动发动机。起动机可以经由推进小齿轮轴来接合到发动机，并且起动机的所请求的扭矩输出可以增加到起动机的扭矩输出容量。方法500前进到520。

在520处，方法500增加BISG的扭矩输出以使发动机加速。自起动机接合发动机并供应扭矩以使发动机旋转的最近时间以来的阈值时间量，BISG的扭矩输出可以增加。替代地，可以响应于发动机转速大于阈值转速(例如，250RPM)而增加BISG扭矩。在一些示例中，可以响应于增加所请求的BISG扭矩或响应于发动机转速超过阈值转速而减小所请求的起动机扭矩。方法500前进到522。

在522处，方法500判断发动机转速是否大于阈值转速(例如，400RPM)。如果是的话，则回答为是并且方法500前进到524。否则，回答为否并且方法500返回到518。另外，如果BISG和/或起动机已经转动起动发动机持续大于阈值量的时间，则方法500可以前进到524。

在524处，方法500将BISG输出扭矩减小到零。另外，如果尚未减小起动机扭矩输出，则方法500可以将起动机扭矩输出减小到零。方法500前进到退出。

以这种方式，可以仅经由BISG或经由BISG和起动机来起动发动机。可以给予BISG优先级以起动发动机，使得可以降低发动机转动起动噪声。如果电池电压指示BISG可能难以起动发动机，则可以经由起动机来转动起动发动机。

因此，图5的方法提供了一种发动机操作方法，所述发动机操作方法包括：响应于发动机起动请求而经由带传动起动发电机(BISG)使发动机旋转；以及在发动机经由BISG旋转时接合起动机以使发动机旋转，其中响应于电池电压变化率大于阈值变化率而接合起动机。所述方法还包括：响应于所述电池电压变化率不大于所述阈值变化率，在不减小BISG输出扭矩的情况下接合所述起动机。所述方法还包括：响应于未请求起动机辅助，不接合所述起动机以使所述发动机旋转。所述方法还包括：响应于所述电池电压变化率大于所述阈值变化率而请求增加起动机扭矩输出。

在一些示例中，所述方法还包括：响应于所述电池电压变化率大于所述阈值变化率而减小BISG扭矩输出。所述方法还包括：在减小BISG扭矩之后，响应于发动机转速来增加BISG扭矩输出。所述方法还包括：经由控制器确定所述电池电压变化率。所述方法还包括：响应于发动机转速来脱开所述起动机。

图5的方法还提供了一种发动机操作方法，所述发动机操作方法包括：响应于发动机起动请求而经由带传动起动发电机(BISG)使发动机旋转；以及在发动机经由BISG旋转时接合起动机以使发动机旋转，其中响应于电池电压变化率大于阈值变化率且电池电压小于阈值电压而接合起动机。所述方法包括：其中进一步响应于电池电压小于阈值电压而进一步接合所述起动机。所述方法还包括：响应于未请求起动机辅助，不接合所述起动机以使所述发动机旋转。所述方法还包括：响应于所述电池电压变化率大于所述阈值变化率而请求增加起动机扭矩输出。所述方法还包括：经由控制器确定所述电池电压变化率。所述方法还包括：响应于发动机转速来脱开所述起动机。

应注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可以依据所使用的特定策略而反复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可以图形地表示要被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过结合一个或多个控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实现所描述的动作时，控制动作还可以变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。

说明书到此结束。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本说明书之后，将想到许多变化形式和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可使用本说明书来获益。

Claims

1.一种发动机操作方法，其包括：

响应于发动机起动请求而经由带传动起动发电机(BISG)使发动机旋转；以及

在所述发动机经由所述BISG旋转时接合起动机以使所述发动机旋转，其中响应于电池电压的变化率大于阈值变化率而接合所述起动机。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于所述电池电压的变化率不大于所述阈值变化率，在不减小BISG输出扭矩的情况下接合所述起动机。

3.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于未请求起动机辅助，不接合所述起动机以使所述发动机旋转。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于所述电池电压的变化率大于所述阈值变化率而请求增加起动机扭矩输出。

5.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于所述电池电压的变化率大于所述阈值变化率而减小BISG扭矩输出。

6.如权利要求5所述的方法，其还包括：在减小BISG扭矩之后，响应于发动机转速来增加BISG扭矩输出。

7.如权利要求1所述的方法，其还包括：经由控制器确定所述电池电压的变化率。

8.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于发动机转速来脱开所述起动机。

9.一种系统，其包括：

发动机；

起动机，所述起动机联接到所述发动机；

带传动起动发电机(BISG)，所述带传动起动发电机经由皮带联接到所述发动机；以及

控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器响应于电池电压的变化率大于阈值变化率而接合所述起动机以使所述发动机旋转。

10.如权利要求9所述的系统，其还包括用于以下操作的附加指令：响应于发动机起动请求而经由所述BISG使所述发动机旋转。

11.如权利要求10所述的系统，其中在所述起动机接合之前，所述BISG使所述发动机旋转。

12.如权利要求11所述的系统，其还包括用于以下操作的附加指令：响应于所述电池电压的所述变化率大于所述阈值变化率而增加起动机扭矩。

13.如权利要求12所述的系统，其还包括用于以下操作的附加指令：在所述发动机起动请求之后，响应于所述电池电压的所述变化率大于所述阈值变化率而减小BISG扭矩。

14.如权利要求13所述的系统，其还包括用于以下操作的附加指令：响应于发动机转速来脱开所述起动机。