发动机附件驱动系统的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  16

专利名称:发动机附件驱动系统的制作方法
技术领域
本实用新型涉及停止/起动车辆的附件驱动系统。
背景技术
停止/起动车辆可由控制器响应于工况而被频繁地自动停止以节省燃料。例如,停止/起动车辆的发动机可在发动机达到预定温度之后响应于车辆的停止而被停止。然而,如果在车辆制动器或其他系统中不存在真空或具有低水平的真空,则自动停止可被延迟直到达到期望水平的真空。结果,因为车辆继续运行直到提供了期望水平的真空,所以节省了较少燃料。停止/起动车辆在发动机冷却和频繁发动机停止和起动方面也具有特有的情况。·具体地,如果发动机处于运行温度并且然后被停止,由于冷却剂在发动机没有旋转的情况下没有从发动机泵送到冷却系统中,所以发动机温度升高。此外,如果发动机以频繁间隔被起动和停止,由于发动机具有较少机会从发动机泵送冷却剂,所以更多的发动机热量被保留而不是被辐射到散热器或加热器核心。因此,自动发动机起动和停止可在当工况允许发动机停止时提高燃料经济性;然而,车辆附件(例如,真空泵、冷却剂泵和交流发电机)的运行可限制停止发动机的机会,因为停止发动机可能干涉附件的运行。

实用新型内容在此本发明人已经认识到以上缺点并且已经研究出了克服现有技术中存在的缺点的发动机附件驱动系统,包括发动机;真空泵;向所述发动机供给液体冷却剂的冷却剂泵;以及被机械地联接至所述真空泵和所述冷却剂泵的电驱动马达。通过将真空泵和冷却剂泵联接至电驱动马达,可能提高车辆的燃料经济性,因为发动机不再仅为产生真空或降低发动机热量的目的而继续运行。此外,因为期望在发动机没有旋转的情况下选择性运行真空泵和冷却剂泵,所以系统的成本和复杂性能够通过将单个电子马达联接至真空泵和冷却剂泵而被降低。此外,附件泵(例如,发动机冷却剂泵、燃料泵、变速器泵、真空泵和空调泵)占用了寄生发动机负载的较高百分比。在此本发明人已经认识到通过以所需为基础运行泵并且在高效的工况下运行泵能够降低这些泵的寄生损失。本说明书提供了几个优点。具体地,该方法能够提高车辆的燃料经济性,因为可以在不影响真空或冷却剂流动的产生的情况下停止发动机。此外,该方法能够降低系统成本,因为真空泵和冷却剂泵能够通过单个电子马达而不是两个单独的马达驱动。此外,马达的速度可根据冷却剂泵和真空泵之间的不同优先而被调整。根据本实用新型的一个实施例,真空泵进口接收用于润滑或密封的发动机油,并且真空泵出口被联接至发动机的内部区域。根据本实用新型的一个实施例,电驱动马达经由无带驱动机构被联接至真空泵和冷却剂泵,并且发动机附件驱动系统还包括发动机驱动冷却剂泵。根据本实用新型的一个实施例,发动机或电驱动马达被选择性联接至真空泵或冷却剂泵。本说明书的以上优 点和其他优点以及特征在单独或连同附图考虑以下具体实施方式
时将变得容易显而易见。应该理解,提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式
中进一步说明的一系列概念。这不意味着识别要求保护的主题的关键的或重要的特征,要求保护的主题的范围仅通过随附的权利要求书限定。此外,要求保护的主题不限于解决在上面或本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。

图I示出发动机的示意绘图;图2示出发动机运行期间有关的模拟信号;并且图3示出用于运行联接至真空泵和冷却剂泵的电驱动马达的方法的高级流程图。
具体实施方式
本说明书涉及为车辆产生真空并且循环发动机冷却剂。图I示出了经由电驱动马达产生真空并且循环发动机冷却剂的一个示例系统。图2示出了当根据图3的方法控制真空和发动机冷却剂循环时有关的模拟信号。参考图1,包括多个汽缸的内燃发动机10通过电子发动机控制器12控制,多个汽缸中的一个汽缸被示出在图I中。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32,活塞36置于其中并被连接至曲轴40。燃烧室30被示出经由各自的进气门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通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可通过排气凸轮传感器57确定。燃料喷射器66被示出定位为直接向汽缸30喷射燃料,这被本领域的技术人员成为直接喷射。可替代地,燃料可被喷射到进气道,这被本领域的技术人员成为进气道喷射。燃料喷射器66与自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器66,所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未不出)。燃料喷射器66自响应于控制器12的驱动器68被供给运行电流。此外,进气歧管44被示出与可选电子节气门62连通,电子节气门62调整节流板64的位置从而控制从进气增压腔室46到进气歧管44的空气流。压缩机162从空气进气装置42抽取空气来供给增压腔室46。排气使涡轮机164旋转,涡轮机164经由轴160联接至压缩机162。真空操作的废气门致动器72允许排气旁通涡轮机164,从而增压压力可在改变的工况下被控制。真空通过管路(未示出)经由真空储蓄器139被供给至废气门致动器72。电驱动马达186受控制器12命令。在一个示例中,控制器输出脉冲宽度调制信号来控制电驱动马达186的速度。电驱动马达186被联接至真空泵184和冷却剂泵182。在一个示例中,电驱动马达186经由单个或唯一的驱动轴被联接至真空泵184和冷却剂泵182。在该示例中,电驱动马达186经由无带机械联接驱动真空泵。然而,在其他示例中,带或其他装置可将马达联接至真空泵和冷却剂泵。此外,该系统可在冷却剂泵182、电驱动马达186和真空泵184之间包括离合器(未示出),从而电驱动马达186可操作冷却剂泵182而不运行真空泵184,并且反之亦可。冷却剂泵182与冷却套114流体连通,以使冷却剂循环通过发动机10。冷却剂泵182被配置为引导冷却剂穿过散热器180和加热器核心188。加热器核心188向车辆的舱室(未示出)提供热量。阀门187处于第一位置时,其允许冷却剂从冷却剂泵182流动穿过散热器180并且限制冷却剂流旁通散热器180穿过管路189。阀门187处于第二位置时,其经由管路189旁通散热器180并且限制冷却剂从冷却剂泵182至散热器180的流动。在一个示例中,控制器12调整阀门187的位置。在其他示例中,阀门187响应于冷却剂温度改变状态。以此方式,自冷却剂泵182的冷却剂能被引导穿过散热器180和加热器核心188。真空泵184经由管路192提供真空至制动增压器140。止回阀190限制空气流动 仅从真空泵184至制动增压器140。额外的真空存储容量由真空储蓄器139提供。制动增压器140包括内部真空储蓄器并且它将经由制动器踏板150由脚152提供的力放大,从而控制汽缸148以便应用车辆制动器(未示出)。无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92提供点火火花至燃烧室30。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出联接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地,双态排气氧传感器可替代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。在另一示例中,可使用均包括多个砖的多个排放控制装置。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I中被示出为常规微计算机,其包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出口(I/O) 104、只读存储器(ROM) 106、随机读取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12被示出从联接至发动机10的传感器接收多个信号,除先前讨论的那些信号外,还包括自联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机温度(ECT);联接至加速器踏板130的位置传感器134,用于感测由脚132调整的加速器位置;联接至制动器踏板150的位置传感器154,用于感测制动器踏板位置;压力传感器146,用于感测制动增压器真空;爆震传感器(未示出),用于确定末端气体的点燃情况;自联接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值;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;自传感器120(例如,热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值;以及自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力也可以被感测(传感器未示出),用于由控制器12处理。在本说明书的优选方面,发动机位置传感器118在曲轴的每转产生预定数目的等间隔脉冲,由此可确定发动机转速(RPM)。在一些实施例中,发动机可被联接至混合动力车辆中的电子马达/电池系统。混合动力车辆可具有并联构造、串联构造或关于其的变型或组合。此外,在一些实施例中,可使用其他发动机构造,例如柴油发动机。在运行中,发动机10中的每个汽缸一般经历一个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,一般地,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移至汽缸的底部以便增大燃烧室30内的容积。活塞36在汽缸底部附近并且处于其冲程末期(例如当燃烧室30处于其最大容积时)的位置一般被本领域的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均关闭。活塞36朝向汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程末期并且最接近汽缸盖(例如,当燃烧室30处于其最小容积时)的点一般被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中,燃料被引入到燃烧室中。在下文被称为点火的过程中,被喷射的燃料通过已知的点火方式被点燃,例如火花塞,从而导致燃烧。在膨胀冲程期间,膨胀气体推动活塞36返回至BDC。曲轴40将活塞的移动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后,在排气冲程期间,排气门54打开以释放经燃烧的空燃混合物至排气歧管48并且活塞返回至TDC。注意以上仅以示例描述,并且进气门和排气门的打开和/或关闭的正时可改变,例如提供正的或负的气门重叠、延迟进气门关闭或各种其他示例。在一些示例中,真空泵可以是电驱动的真空泵,其通过发动机曲轴箱中的油而被润滑(例如,真空泵密封和移动部件)。此外,真空泵可将所泵出的空气排出至发动机曲轴箱或其他密封的发动机区域(例如,在汽缸盖气门盖下方)。以此方式,电驱动真空泵的效率由于改进的真空泵密封而被提高。该系统还包括发动机机械驱动的冷却剂泵和辅助电驱动冷却剂泵,发动机机械驱动的冷却剂泵提供了基本水平的冷却剂的泵送,辅助电驱动冷 却剂泵提供了高发动机负载下的冷却剂。辅助电驱动冷却剂泵可操作所有冷却管路的冷却剂泵送。可替代地,辅助电驱动冷却剂泵可操作一个或多个管路的冷却剂,例如,发动机内的冷却剂循环、散热器内的冷却剂循环或者穿过向驾驶室提供热量的加热器核心的冷却剂循环。因此,辅助电驱动冷却剂泵的功能够按照大小和冷却剂管路而分配。在其他示例中,真空泵和冷却剂泵可通过发动机或电子马达被选择性地驱动。离合器可被启动和停止以允许电子马达或发动机驱动真空泵和冷却剂泵。在另一个示例中,在一些条件下发动机可驱动冷却剂泵而电子马达驱动真空泵,并且在其他条件下电子马达可驱动真空泵和冷却剂泵两者。此外,系统可包括通过单独的电子马达驱动的几个冷却剂泵,其在不同的冷却剂回路(例如,发动机和加热器核心回路、散热器回路和旁通散热器回路)中循环冷却剂。因此,图I的系统提供了发动机附件驱动系统,其包括发动机;真空泵;被配置为将液体冷却剂供给至发动机的冷却剂泵;和机械地联接至真空泵和冷却剂泵的电驱动马达。发动机附件驱动系统还包括控制器,该控制器包括在发动机起动期间选择性运行电驱动马达的指令。发动机附件驱动系统包括,其中在起动期间选择性运行电驱动马达的指令包括响应于电池的状态停用电驱动泵的指令。发动机附件驱动系统包括,其中电驱动马达经由无带驱动机构被联接至真空泵和冷却剂泵。发动机附件驱动系统包括,其中在起动期间选择性运行电驱动马达的指令包括在发动机起动期间停止电驱动马达的的指令。发动机附件驱动系统还包括当发动机温度小于第一阈值温度并且当真空消耗器的空气压力水平大于第一压力时以第一速度运行电驱动马达的指令。发动机附件驱动系统还包括当发动机温度大于第一阈值温度时以第二速度运行电驱动马达的指令,该第二速度大于第一速度。图I的系统还提供了发动机附件驱动系统,其包括发动机;真空泵;被配置为供给冷却剂至发动机的冷却剂泵;以及被联接至真空泵和冷却剂泵的电驱动马达;以及控制器,该控制器包括响应于真空储蓄器中的压力和发动机的温度而调整电驱动马达的速度的指令。发动机附件驱动系统包括,其中控制器还包括在第一发动机起动期间当发动机的温度小于第一温度时命令电驱动马达为关闭状态的指令,并且其中控制器还包括在第二发动机起动期间当发动机的温度大于第二温度时命令电驱动马达为开状态的指令。发动机附件驱动系统包括,其中控制器还包括当发动机的温度小于第一温度并且当真空储蓄器中的压力大于第一压力时以第一速度运行电驱动马达的指令。发动机附件驱动系统包括,其中控制器还包括当发动机的温度小于阈值温度时循环发动机内冷却剂的指令,并且其中控制器还包括当发动机温度大于阈值温度时将冷却剂循环穿过发动机和散热器的指令。发动机附件驱动系统包括,其中阈值温度随发动机工况改变。发动机附件驱动系统包括,其中阈值温度在发动机负载低于第一发动机负载阈值时较高,并且其中阈值温度在发动机负载高于第一发动机负载阈值时较低。发动机附件驱动系统包括,其中控制器还包括当发动机自动停止并且当驾驶员请求驾驶室加热时运行电驱动马达的指令。现在参考图2,在发动机运行期间有关的模拟信号被示出。垂直标记T0-T8指明了运行次序期间有关的具体时间。当通过图I的控制器12执行图3的方法时,可观察相似的 信号。自图2的顶部的第一图示出相对时间的发动机转速。时间从图的左侧开始并且向右侧增长。发动机转速在图的底部处于其最低值并且向图的顶部增加。水平标记202表示期望的发动机怠速。期望的发动机怠速能够随着发动机的工况例如发动机温度和自发动机起动的时间而改变。自图2的顶部的第二图示出相对时间的发动机负载。时间从图的左侧开始并且向右侧增长。发动机负载在图的底部处于其最低值并且朝向图的顶部增长。发动机负载可被表达为理论汽缸空气充气的一部分。自图2的顶部的第三图示出相对时间的真空储蓄器压力。时间从图的左侧开始并且向右侧增长。水平标记204表示真空储蓄器压力的第二阈值水平。水平标记206表示真空储蓄器压力的第一阈值水平。真空储蓄器真空在图的底部处于高水平真空。自图2的顶部的第四图示出相对时间的发动机温度。时间从图的左侧开始并且向右侧增长。发动机冷却剂在图的底部处于其最低值并且朝向图的顶部增长。自图2的顶部的第五图示出电子驱动真空/冷却剂泵马达控制占空比命令(例如图I的真空泵184)。时间从图的左侧开始并且向右侧增长。电子驱动真空/冷却剂泵马达控制占空比命令在靠近图的底部处于低占空比并且在靠近图的顶部处于较高的占空比。占空比可以被表达为在选择的马达驱动频率下打开时间相对关闭时间的百分比。随着占空比的升高,在一时间段内供给至马达的平均电压升高。随着占空比的升高,电子驱动真空/冷却剂泵马达的速度升高。在时间Ttl处,发动机起动开始并且发动机转速被升高至起动转速(例如,200RPM)。发动机负载在高水平处开始,因为发动机汽缸在发动机起动期间被初始地填充空气。真空储蓄器压力也处于高水平。真空储蓄器压力可以响应于真空消耗器(例如,制动增压器、废气门致动器)的真空使用而增大。例如,当车辆制动器被应用和释放时,真空储蓄器压力可升高。当真空用于运行涡轮增压器废气门或者其他真空操作的致动器时,真空储蓄器的压力也可升高。此外,当由止回阀或用于保持真空水平的其他部件渗出空气时,真空压力也可升高。一方面,发动机温度较低指示发动机为冷起动。电子驱动真空/冷却剂泵马达控制占空比命令在发动机起动期间也为零。零占空比指示电子驱动真空/冷却剂泵马达关闭。应该注意到电子驱动真空/冷却剂泵马达在马达旋转之前需要最小的占空比(例如,20%的占空比)。因此,在一些示例中,即便当存在命令至电子驱动真空/冷却剂泵马达的占空比时,水泵和真空泵也可以不泵送。通过命令电子驱动真空/冷却剂泵马达为关状态,自车辆电池的更多能量可用于发动机的起动机以起动发动机。此外,因为发动机较冷并且正在冷起动,车辆为驻车状态。在时间T1,发动机转速达到期望的怠速,所以确定发动机起动。发动机负载在发动机转速达到期望的怠速处开始稳定。响应于真空储蓄器中的压力超过真空储蓄器压力的第二阈值204,电子驱动真空/冷却剂泵马达通过命令占空比大于零而被命令为开状态。具体地,电子驱动真空/冷却剂泵马达经由调整控制信号占空比而被命令为与真空泵的进气阀门效率有关的速度。例如,电子驱动真空/冷却剂泵马达被命令为真空泵的进气门运行以提供泵的基本最高效的泵送的速度。命令电子驱动真空/冷却剂泵马达为开状态导致真空泵开始从真空储蓄器或真空消耗器中抽取空气。结果,真空储蓄器压力在时间T1处开始降低。发动机温度较低但是响应于运行发动机而开始升高。在时间T2,发动机转速大于怠速并且发动机负载大于发动机怠速负载。因为电子驱动真空/冷却剂泵马达已经从时间T1开始运行,真空储蓄器内的压力已经下降至第一压力水平阈值206。电子驱动真空/冷却剂泵马达响应于真空储蓄器中的压力达到第一压力水平阈值206而被命令为关状态(例如,零占空比)。发动机温度在T2处继续升高。在时间T2和T3之间,真空储蓄器压力响应于真空消耗器的真空使用而升高。然而,因为真空储蓄器压力小于第二压力水平阈值204,所以电驱动真空/冷却剂泵马达保持关状态。在时间T3处,发动机停止并且发动机转速趋近零。停止发动机允许空气填充发动机汽缸从而发动机负载增大,如通过发动机负载信号所示。真空储蓄器压力大于第一压力水平阈值206但小于第二压力水平阈值204,这允许电驱动真空/冷却剂泵马达保持关闭状态。发动机温度在发动机停止之后暂时升高并且然后开始降低。在时间T3和T4之间,发动机被重启动,如通过升高的发动机转速指示的。发动机负载和温度还响应于重启动发动机而升高。真空储蓄器的压力保持基本不变。在时间T4,发动机转速在怠速附近并且发动机负载处于低位。发动机温度已经升高至这样的水平,其中期望开始发动机内的发动机冷却剂循环而没有发动机冷却剂穿过散热器。在一些示例中,发动机冷却剂可以仅在发动机内循环(例如,冷却剂没有穿过散热器或加热器核心)而在其他示例中,发动机冷却剂循环穿过发动机和加热器核心但没有穿过散热器。通过循环冷却剂穿过加热器核心,可能的是允许驾驶员使用一些发动机热量来加热车辆驾驶室区域。电驱动真空/冷却剂泵响应于发动机温度通过低占空比命令而被启动。低占空比命令以低速旋转电驱动真空/冷却剂泵。结果,冷却剂开始穿过发动机循环并且空气经由真空泵从真空储蓄器抽取。因此,在T4,发动机温度升高至引起电驱动真空/冷却剂泵启动的水平,即便是真空储蓄器中的压力小于第二压力水平阈值204,其中电驱动真空/冷却剂泵响应于真空储蓄器内的压力而被启动。在时间T5,发动机转速和负载已经升高而发动机温度已经达到温度阈值,此时电驱动真空/冷却剂泵速度被升高从而提高发动机内冷却剂的循环。此外,阀门(例如,图I的阀门187)位置被调整从而发动机冷却剂被引导穿过发动机、加热器核心和散热器。阀门位置被改变从而排出发动机的发动机冷却剂的温度被降低,从而发动机冷却效率提高。在一些示例中,供给用来运行电驱动真空/冷却剂泵的占空比信号与发动机的温度而不是离散的温度成比例地升高,如图2所示。真空储蓄器中的压力再次低于第一压力水平阈值206,因为真空泵正在运行并且因为不存在真空消耗器使用的真空。在时间T6,发动机转速和负载已经升高而发动机冷却剂已经达到另一温度阈值,此时电驱动真空/冷却剂泵速度被升高从而提高发动机内和穿过散热器的冷却剂循环。冷却剂控制阀门(例如,图I的阀门187)保持在发动机冷却剂被引导穿过发动机、加热器核心和散热器的位置。在时间T6和T7之间,发动机转速升高并且然后降低直到发动机停止。发动机负载也升高、降低并且然后当发动机停止时再次升高。真空储蓄器中的压力响应于真空消耗器中真空的使用而暂时地升高并且然后由于真空泵通过电驱动真空/冷却剂泵运行而降低。发动机温度自时间T6基本不变直到发动机停止。发动机温度在发动机停止之后暂时地升 高并且然后开始下降。在时间T7,发动机保持停止,如通过零发动机转速和高发动机负载指示的。真空储蓄器中的压力保持低于第一压力水平阈值206,因为真空泵被联接至水泵和转动的电驱动真空/冷却剂泵马达。此外,不存在真空消耗器使用的真空。发动机温度达到温度阈值,其中电驱动真空/冷却剂泵速度被降低以降低穿过散热器的冷却剂循环。具体地,电驱动泵被停用从而泵不再继续消耗车辆电池电量并且从而发动机尽可能长地保持在升高的温度处从而燃料不用于升高发动机的温度。在一个示例中,冷却剂控制阀(例如,图I的阀门187)被命令为这样的状态,其中发动机冷却剂在发动机内自由循环,而在一些示例中,还在加热器核心中循环但没有穿过散热器。如果发动机在发动机温度达到电驱动真空/冷却剂泵速度下降的温度阈值之后被立即重启动,冷却剂控制阀可被命令为这样的位置,其中冷却剂流动穿过发动机、加热器核心和散热器。在时间T7和T8之间,发动机重启动。发动机温度在T7之后下降但在发动机重启动之后升高。真空储蓄器中的压力保持基本不变。随着发动机温度降低并且真空储蓄器中的压力保持低于真空储蓄器压力的第二阈值水平204时,电驱动真空/冷却剂泵保持关闭状态。在时间T8,发动机转速和负载被稳定为发动机怠速的水平。真空储蓄器中的压力保持基本不变。发动机温度已经升高至这样的水平,其中可期望运行电驱动真空/冷却剂泵马达。相应地,电驱动真空/冷却剂泵马达通过升高真空/冷却剂泵命令信号的占空比而被命令为开状态。因此,冷却剂响应于发动机的温度在时间T8开始穿过发动机循环。应该注意如果真空泵和冷却剂泵均被机械地联接而没有离合系统,则真空泵的损失可通过运行真空泵而被降低,其中真空泵的进口压力打开至大气压(或增压空气)或者其中真空泵进口关闭。因此,为了提高系统的效率,真空泵可被设定为进口通向大气或关闭的情况。因此,阀门可被设置在图I所示的系统的真空泵184和真空储蓄器139之间。阀门可由控制器12控制,从而它仅在真空储蓄器139中的压力大于第二预定量时打开。当真空储蓄器中的压力小于第一预定量时关闭阀门。以此方式,真空泵进口可以置于与真空储蓄器139选择流体连通,从而提高系统的效率。[0052]因此,图2示出在一个示例发动机运行次序期间有关的信号。可从而图2的信号中观察到电驱动真空/冷却剂泵马达可提供真空并且循环发动机冷却剂,从而即便真空泵和水泵被联接一起,当需要时也能提供真空和发动机冷却。此外,可观察到当真空和发动机冷却剂循环不需要时电驱动真空/冷却剂泵可被停用,从而可保存电池电量。此外,可观察到可运行电驱动真空/冷却剂泵从而发动机可被停止,即便是存在额外真空或发动机冷却的需求,因为电驱动真空/冷却剂泵可独立于发动机运行而运行。现在参考图3,其示出用于调整真空控制阀的运行的高级流程图。图3的方法可通过图I的控制器12的指令执行。在步骤302,方法300确定发动机的工况。发动机工况包括但不限于发动机转速、发动机负载、真空储蓄器压力、发动机进气歧管压力、进气节气门位置、制动致动器位置、发动机温度和期望的发动机扭矩。在发动机的工况被确定之后,方法300进行至步骤304。在步骤304,方法300判断是否存在点火接通。接通情况通过开关的认定而被指示,例如点火开关或启动发动机按钮。接通情况不必包括发动机起动。然而,接通情况可以指示将来起动车辆发动机的意图。如果方法300判断没有指示接通,则方法300返回至步骤302。否则,方法300进行至步骤306。在步骤306,方法300判断是否存在起动发动机的请求。发动机起动请求可通过钥匙或至控制器的其他输入而被起动,并且发动机可经由起动机马达或辅助动力装置起动。如果方法300判断存在发动机起动请求,则方法300进行至步骤316。否则,方法300进行至步骤308。在步骤308,方法300判断是否存在足够的电池能量来运行电驱动真空/冷却剂马达从而机械地驱动真空泵和水泵。在一个示例中,方法300基于电池电压判断是否存在足够的电池能量来运行电驱动真空/冷却剂马达。在其他示例中,方法300基于所估计的电池电量状态判断是否存在足够的电池能量来运行电驱动真空/冷却剂马达。如果方法300判断存在足够的电池能量来运行电驱动真空/冷却剂马达,方法300进行至步骤310。否贝U,方法300返回步骤306。以此方式,方法300可保存电池能量,用于起动发动机而不是运行电驱动真空/冷却剂马达。在步骤310,方法300判断真空或发动机冷却剂的请求是否已经起动。真空或发动机冷却剂请求可响应于真空储蓄器的压力大于预定阈值压力或者发动机温度大于阈值发动机温度而被起动。在另一示例中,真空或发动机冷却剂请求通过车辆的装置的起动或停用而被起动。例如,真空或发动机冷却剂请求可响应于制动器踏板的起动或停用而被起动。发动机冷却剂请求可指示可期望发动机内的冷却剂循环。在发动机冷起动期间,发动机冷却剂请求不存在;然而,发动机冷却剂请求可随着发动机温度的升高而被断定,如图2所示。如果真空或发动机冷却剂请求被请求,方法300进行至步骤314。否则,方法300进行至步骤312。在步骤314,方法300调整至电驱动真空/冷却剂马达的命令并且起动电驱动真空/冷却剂马达,从而真空泵和发动机冷却剂泵旋转。在一个示例中,电驱动真空/冷却剂马达可经由电子命令被起动,例如起动以选择的占空比起动供给至马达的电压。当电驱动真空/冷却剂马达起动时,因为它被联接至真空泵,空气开始从真空储蓄器和真空系统中被抽出。此外,由于电驱动真空/冷却剂马达被联接至发动机冷却剂泵,所以发动机冷却剂在发动机内循环。在一个示例中,方法300起动电驱动真空/冷却剂马达并且以以下方式调整供给至电驱动真空/冷却剂马达的命令信号的占空比。如果电驱动真空/冷却剂马达响应于真空请求而被起动,则命令信号的占空比可被设定为固定值或随工况改变的值。具体地,电驱动真空/冷却剂泵马达经由调整控制信号的占空比被命令为与真空泵的进气阀门的效率有关的速度。例如,电驱动真空/冷却剂泵马达被命令为这样的速度,在该速度下真空泵的进气阀门运行用来提供泵的基本最高效的泵送功。另一方面,如果电驱动真空/冷却剂马达响应于发动机冷却剂的请求而被起动,电驱动真空/冷却剂马达的发动机转速基于一个或多个变量被设定,所述变量索引用于电驱动真空/冷却剂马达的经验确定的期望马达速度。在一个示例中,占空比命令信号可基于发动机转速和发动机负载。在另一示例中,占空比命令信号可基于冷却散热器的风扇的速度。此外,占空比命令信号可响应于驾驶员的驾驶室热量的请求而被调整。例如,如 果驾驶员将期望的驾驶室温度设定为一个温度值并且实际的驾驶室温度小于期望的驾驶室温度,则占空比可被命令为使电驱动真空/冷却剂马达将冷却剂循环穿过发动机和加热器核心的值。应注意,在一些示例中,冷却剂阀门(例如,阀门187)的位置还可以响应于发动机的温度而被调整。在一些示例中,冷却剂阀门可响应于发动机冷却剂温度而改变状态。在其他示例中,控制器(例如,图I的控制器12)可响应于工况而改变冷却剂阀门的状态。例如,如果发动机温度小于阈值温度,则冷却剂阀门可被命令为第一位置,在该第一位置发动机冷却剂在发动机中循环。可替代地,当冷却剂阀门处于第一位置时,发动机冷却剂能够在发动机和加热器核心中循环。如果发动机温度大于阈值温度,冷却剂阀门可被命令至第二位置,在第二位置中发动机冷却剂循环穿过发动机、加热器核心和散热器。以此方式,用于运行电驱动真空/冷却剂马达的命令的占空比可考虑真空和发动机温度而被控制。例如,当发动机的温度高于第一阈值温度时,电驱动真空/冷却剂马达在第一发动机起动期间被起动。当发动机的温度小于第一温度时,电驱动真空/冷却剂马达在第二发动机起动期间被停用。在另一示例中,当发动机的温度小于第一阈值温度时,电驱动真空/冷却剂马达可以第一速度运行以在发动机内循环发动机冷却剂并且提供真空。当发动机的温度大于第一温度时,电驱动真空/冷却剂马达可以第二速度运行从而在发动机中循环发动机冷却剂并且提供真空。在电驱动泵冷却剂马达起动之后,方法300返回至步骤 306。在步骤312,电驱动真空/冷却剂马达可通过命令控制信号占空比为零而被关闭或停用。停用电驱动真空/冷却剂马达通过真空泵停止从真空储蓄器中抽取空气并且降低了发动机内的冷却剂循环。在电驱动真空/冷却剂马达被停用之后,方法300返回至步骤306。在步骤316,方法300判断是否存在足够的电池能量来起动发动机并且运行电驱动真空/冷却剂马达。在一个示例中,只要电池电压大于预定阈值电压,方法可允许电驱动真空/冷却剂马达运行。如果在发动机起动之前或期间,电池电压小于预定阈值电压,则电驱动真空/冷却剂马达可被命令关闭。在其他示例中,方法300可响应于估计的电池电量状态判断是否存足够的电池能量来起动发动机并且运行电驱动真空/冷却剂马达。如果判断存在足够的电池能量来起动发动机并且运行真空泵,则方法300进行至步骤318。否贝U,方法300进行至步骤322。在步骤318,方法300判断是否请求了真空或发动机冷却剂。方法300以步骤310所描述的相同方式在步骤318判断是否请求真空或发动机冷却剂。如果真空和发动机冷却剂被请求,方法300进行至步骤320。否则,方法300进行至步骤322。在步骤320,方法300调整至电驱动真空/冷却剂马达的命令并且调整命令信号的占空比。如在步骤314描述的,电驱动真空/冷却剂马达可以以不同速度运行并且能够根据真空系统和发动机温度的要求被起动和停用。方法300调整占空比命令信号(或者其他类型的命令信号,例如电压命令或数字命令),如在步骤314描述的,并且然后进行至步骤324。在步骤322,电驱动真空/冷却剂马达可通过将占空比命令调整为零或者通过打 开开关或继电器而被关闭或停用。停用电驱动真空/冷却剂马达停用了真空泵和冷却剂泵。在电驱动真空/冷却剂马达被停用之后,方法300进行至步骤324。在步骤324,方法300判断发动机是否起动。在发动机达到预定发动机起动转速之后,发动机可被判断为起动。例如,在超过期望的发动机怠速之后,发动机可被确定为起动。如果方法300判断发动机起动,则方法300进行至步骤326。否则,方法300返回至步骤 306。在步骤326,方法300判断是否请求真空或冷却剂。如在步骤318讨论的,真空请求可响应于真空储蓄器的压力大于预定阈值压力而被起动。另一方面,冷却剂请求可响应于发动机温度大于阈值发动机温度而被起动。如果真空或冷却剂被请求,则方法300进行至步骤328。否则,方法300进行至步骤330。 在步骤328,方法300调整至电驱动真空/冷却剂马达的命令并且调整命令信号占空比。如在步骤314和步骤320描述的,电驱动真空/冷却剂马达能够以不同的速度运行并且能够根据真空系统和发动机温度的要求被起动和停用。方法300调整了占空比命令信号(或者其他类型的命令信号,例如电压命令或数字命令),如在步骤314描述的,并且进行至步骤332。在步骤330,电驱动真空/冷却剂马达可通过将占空比命令命令为零或者通过打开开关或继电器而被关闭或停用。在电驱动真空/冷却剂马达被停用之后,方法300进行至步骤332。在步骤332,方法300判断是否存在停止发动机的请求。请求可通过驾驶员或车辆的系统(例如,混合动力车辆控制器)起动。如果发动机停止请求没有出现,则方法300返回至步骤326。否则,方法300进行至步骤334。在步骤334,方法300调整至电驱动真空/冷却剂马达的命令并且调整命令信号的占空比。如在步骤314和步骤320处描述的,电驱动真空/冷却剂马达以不同的速度运行并且根据真空系统和发动机温度的要求而被起动和停用。方法300调整占空比命令信号(或者其他类型的命令信号,例如电压命令或数字命令),如在步骤314描述的,并且进行至步骤332。然而,方法300可包括停止工况期间调整电驱动真空/冷却剂马达的具体命令。例如,如在图2中讨论的,电驱动真空/冷却剂马达可被命令为一速度,直到发动机温度达到阈值温度,并且然后真空/冷却剂马达可被命令为关闭从而保存电池电量。在其他示例中,在发动机停止之后,电驱动真空/冷却剂马达可被命令为与发动及温度有关的多个速度。以此方式,电驱动真空/冷却剂马达可针对多种工况被控制。在步骤336,方法300判断工况是否处于期望的状态。例如,方法300可判断如果发动机温度小于阈值温度,可期望停止电驱动真空/冷却剂马达。以此方式,只要发动机温度较高,电驱动真空/冷却剂马达可继续运行。在另一示例中,方法300可判断如果发动机停止并且电池电量状态小于阈值水平,则可期望停用电驱动真空/冷却剂马达。如果方法300判断工况处于期望的状态,则方法300进行至步骤338。否则,方法300返回至334。在步骤338,方法300停止电驱动真空/冷却剂马达。马达可通过命令占空比为零或者打开开关或继电器而被关闭或者停用。在电驱动真空/冷却剂马达被停用之后,方法300进行至结束。以此方式,图3的方法提供根据真空泵和冷却剂泵之间不同的优先级而调整联 接至真空泵和冷却剂泵的电驱动马达的速度。此外,如果当发动机温度较低时请求真空,则联接至真空泵和冷却机泵的电驱动真空/冷却剂马达以低速运行。通过以低速运行真空泵,真空泵可被有效地运行。然而,如果额外的发动机冷却经由冷却请求被请求,则电驱动真空/冷却剂马达可以更高的速度运行从而改进发动机的冷却。因此,图3的方法提供用于提供真空和冷却剂的方法,其包括将冷却剂泵和真空泵机械地联接至电驱动马达,冷却剂泵被配置为向发动机提供冷却剂,真空泵被配置为向真空消耗器提供真空;并且经由选择性运行电驱动马达提供真空并且循环冷却剂。该方法还包括当发动机的温度小于第一阈值温度时,经由以第一速度运行电驱动马达而循环冷却剂并且提供真空至真空消耗器。该方法还包括当发动机温度大于第一阈值温度时,经由以第二速度运行电驱动马达而循环冷却剂并且提供真空至真空消耗器。该方法包括当发动机温度大于第一阈值温度时在第一发动机起动期间起动电驱动马达并且当发动机温度小于第一阈值温度时,在第二发动机起动期间停用电驱动马达。该方法还包括在自动停止之后并且响应于驾驶员的驾驶室加热请求经由以第一速度运行电驱动马达从而循环冷却剂至加热器核心。该方法包括第一速度是真空泵基本处于其最高泵送效率的速度。如本领域的普通技术人员将理解的,在图3中描述的方法可表示任何数目的处理策略中的一个或者多个,例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程以及类似物。因此,所说明的各种步骤或功能可以以所示的顺序实施、并行实施或者在一些情况下被省略。类似地,该处理的顺序并不是实现在此所述的目的、特征和优点所必需的,只不过被提供以便于展示以及说明。尽管未明确地说明,但是本领域的普通技术人员将意识到所说明的步骤或功能中的一个或多于一个可以根据所使用的具体策略被重复执行。这得出了本实用新型。本领域的技术人员通过阅读本实用新型,将在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下想到多种修改和改变。例如,单个汽缸、以天然气、汽油、柴油或可替换燃料配置运行的12儿3、14儿5、¥6、¥8、¥10、¥12和¥16发动机可以利用本实用新型的优点。
权利要求1.一种发动机附件驱动系统,其特征在于,包括 发动机; 真空泵; 向所述发动机供给液体冷却剂的冷却剂泵;以及 被机械地联接至所述真空泵和所述冷却剂泵的电驱动马达。
2.如权利要求I所述的发动机附件驱动系统,其特征在于,所述真空泵进口接收用于润滑或密封的发动机油,并且所述真空泵出口被联接至所述发动机的内部区域。
3.如权利要求I所述的发动机附件驱动系统,其特征在于,所述电驱动马达经由无带驱动机构被联接至所述真空泵和所述冷却剂泵,并且所述发动机附件驱动系统还包括发动机驱动冷却剂泵。
4.如权利要求I所述的发动机附件驱动系统,其特征在于,所述发动机或所述电驱动马达被选择性联接至所述真空泵或所述冷却剂泵。
专利摘要本实用新型公开了一种发动机附件驱动系统。该系统包括发动机;真空泵;向所述发动机供给液体冷却剂的冷却剂泵;以及被机械地联接至所述真空泵和所述冷却剂泵的电驱动马达。在一个示例中,真空泵和冷却剂泵被机械地联接在一起并且通过单个马达驱动。该方法可降低系统的成本和复杂性。
文档编号F02D45/00GK202531293SQ201120434090
公开日2012年11月14日 申请日期2011年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者C·马基, R·D·普斯夫 申请人:福特环球技术公司

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