CN101618721A - 多行程混合动力推进系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多行程混合动力推进系统。提供一种用于车辆的混合动力推进系统和操作用于车辆的混合动力推进系统的方法。该混合动力推进系统包括可以多行程模式操作的内燃发动机，通过多行程模式，该发动机可以取决于工况选择性地以二行程循环和四行程循环的一个操作。在一个示例中，在请求了车载能量存储装置的充电操作时，可以使用二行程循环以提供增加的发动机扭矩。在一些示例中，可以响应于请求的充电的增加或由车辆驾驶员请求的车轮扭矩的增加，执行从四行程循环到二行程循环的转换同时将变速器保持在先前选择的传动比。通过本发明，可以减少变速器换挡，提高混合动力推进系统的总体效率。

Description

多行程混合动力推进系统
技术领域
本发明涉及多行程混合动力推进系统，具体涉及用于车辆的混合动力推进系统和操作用于车辆的混合动力推进系统的方法。
背景技术
一些车辆可以具有包括内燃发动机和辅助推进源(secondary propulsionsource)如电动马达的混合动力推进系统。这些混合动力推进系统通常包括可用于为辅助推进源提供电力的能量存储装置。在混合动力电动车辆(HEV)的环境中，能量存储装置可以包括可放电以便为电动马达提供电力以在发动机辅助下或无发动机辅助下推进车辆的电池或电容器。发动机也可以工作以通过操作发电机对能量存储装置充电。
发明人在此认识到该方案的若干问题。例如，在充电操作开始时，发电机可以开始吸收发动机输出的至少部分，这会减少可用于驱动轮的推进力的量。因此，当发动机用于对能量存储装置充电时，车辆驾驶员可能感觉到车辆的响应性降低。在其他示例中，充电操作的开始可以伴随有变速器换挡以便在驱动轮处保持足够的扭矩。然而，在能量存储装置循环进入和退出充电状态时，变速器换挡也会由车辆驾驶员感觉到。此外，变速器换挡还会降低混合动力推进系统的总体效率。
发明内容
为了解决这些问题中的部分，发明人提出一种操作用于车辆的混合动力推进系统的方法，该混合动力推进系统包括内燃发动机、发电机，及能量存储装置。在一个示例中，该方法包括：在第一工况期间，以二行程循环操作该发动机以产生第一发动机输出并通过在发电机处吸收第一量的第一发动机输出来对能量存储装置充电；及在第二工况期间，以四行程循环操作该发动机以产生第二发动机输出。在一些示例中，该发动机以四行程循环操作时可以不用于对能量存储装置充电。该发动机还可以在二行程循环的操作和四行程循环的操作之间转换同时将变速器保持在相同的传动比。
在另一个示例中，提供一种用于车辆的混合动力推进系统。该混合动力推进系统包括：配置为产生发动机输出的内燃发动机，所述发动机通过变速器与车辆的一个或多个驱动轮可操作地连接；配置为产生马达输出的马达，所述马达与车辆的所述一个或多个驱动轮可操作地连接；配置为选择性地向马达供给能量的能量存储装置；控制系统，所述控制系统配置为在能量存储装置的较低充电状态期间通过减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量来增加发动机产生的发动机输出以增加向所述一个或多个驱动轮提供的推进力的水平，及在能量存储装置的较高充电状态期间通过增加从能量存储装置向马达供给的能量的量来增加马达产生的马达输出以增加向所述一个或多个驱动轮提供的推进力的水平。
在又一个示例中，提供一种操作用于车辆的混合动力推进系统的方法，该混合动力推进系统包括内燃发动机、发电机及能量存储装置。该方法包括：操作发动机以产生发动机输出；选择性地操作发电机以通过吸收发动机输出的量对能量存储装置充电；响应于能量存储装置的充电状态调节发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量；及响应于发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量调节由发电机吸收的发动机输出的量。
以此方式，该发动机可以二行程循环操作同时执行充电操作以便利用与四行程循环相比增加的发动机的功率密度。增加的发动机的功率密度可以允许执行充电操作同时在变速器处保持先前选择的传动比，从而减少变速器执行的换挡次数。其他示例和优点将在本文中详述。
附图说明
图1和图2示出用于车辆的示例混合动力推进系统。
图3至图7是示出可用于控制图1和图2所示混合动力推进系统的示例处理流程的流程图。
图8和图9是示出二行程和四行程发动机操作的时间线。
图10示出内燃发动机的示例汽缸。
图11和图12是示出二行程操作和四行程操作之间的示例转换的时间线。
具体实施方式
描述用于车辆的混合动力推进系统，该混合动力推进系统使用多行程发动机操作以有助于对车辆上车载的能量存储装置充电。本文中所述的多行程发动机操作允许发动机使用两种或多种不同的工作模式执行燃烧。例如，在第一模式中，发动机可以四行程循环操作，通过四行程循环，发动机的每个汽缸在每个燃烧事件中使用四个活塞行程来产生发动机输出扭矩。在第二模式中，发动机可以二行程循环操作，通过二行程循环，发动机的每个汽缸替代地在每个燃烧事件中使用两个活塞行程来产生发动机输出扭矩。在其他示例中，发动机可以使用六行程工作模式或八行程工作模式。因此，虽然在以二行程循环和四行程循环操作的发动机的环境中描述各种示例，该发动机在其他示例中可以使用六行程循环和八行程循环而不脱离本发明的范围。
图1和图2示出用于车辆的混合动力推进系统的非限制性示例。具体参考图1，示意性地描述第一示例混合动力推进系统100。混合动力推进系统100包括多汽缸内燃发动机110。内燃发动机110的示例汽缸将参考图10更详细地描述。发动机110可以通过变速器120与一个或多个驱动轮130可操作地连接。变速器120可以包括多个不同的可选择的传动比。
混合动力推进系统100还可以包括一个或多个发电机和/或马达。在一个示例中，可以通过电机140提供发电机和马达。在其他示例中，可以通过与马达分离的电机来提供发电机。发电机和马达可以与能量存储装置150可操作地连接。
能量存储装置150可以包括配置为选择性地存储由发电机产生的电能并选择性地向马达供给电能以产生马达输出的一个或多个电池和/或电容器。马达输出可以用于在无发动机辅助的情况下推进车辆，马达输出可以用于补充发动机输出以推进车辆，马达输出也可以用于在发动机起动期间提供发动机起动转动(cranking)。
在一些示例中，发电机可以通过吸收发动机产生的发动机输出的至少部分来产生电能，或者发电机可以吸收通过变速器从驱动轮传输到发电机的车辆的动能，从而向车辆提供再生制动操作。以此方式，发电机可以对能量存储装置充电。在一些示例中，能量存储装置150还可以在静止充电(stationary charging)操作期间通过诸如与电力源连接的电线从车辆外部的能量源接收电能。
可以提供控制系统160以控制混合动力推进系统的各种部件的操作。例如，控制系统160可以接收来自发动机、变速器、驱动轮、发电机、马达，及能量存储装置以及其他车辆部件的工况信息。如下文中参考处理流程所述，控制系统还可以向发动机、变速器、驱动轮、发电机、马达，及能量存储装置以及其他车辆部件发出控制指令。在非限制性示例中，控制系统160可以包括一个或多个电子控制器。控制系统160将参考图10详述。
图2提供第二示例混合动力推进系统200。混合动力推进系统200可以包括与混合动力推进系统100相同的多个部件，只是发电机和马达可以设置在变速器与发动机相反的一侧。在其他示例中，可以在变速器的每一侧提供一个或多个发电机或马达。然而，无论混合动力推进系统的具体配置如何，本文中所述的各种处理流程均适用于控制其操作。
图3是示出用于车辆的混合动力推进系统可以使用的处理流程的流程图，用于车辆的混合动力推进系统可以包括混合动力推进系统100和200。在310，在增加或开始能量存储装置的充电时，处理流程前进至312。在一个示例中，控制系统可以评估能量存储装置当前的充电状态(SOC)，并基于对当前SOC的评估判断是否应对能量存储装置充电或是否应增加充电速率。例如，控制系统可以比较能量存储装置的SOC与存储在存储器中的较低SOC阈值或最低SOC阈值以判断是否应开始充电或是否应增加充电速率。在非限制性示例中，控制系统可以配置为至少保持能量存储装置的最低SOC。或者，如果不增加或开始能量存储装置的充电，则处理流程返回。
在312，如果发动机执行多行程操作，则处理流程可以前进至314。或者，如果发动机不执行多行程操作，则处理流程可以前进至320。在一个示例中，控制系统可以识别是否可以调节发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量以增加发动机输出。控制系统可以评估发动机的当前工况，包括发动机转速、发动机温度、发动机负荷(空气充气)，及发动机当前执行的行程的数量中的一个或多个，以确定是否应执行多行程操作。控制系统还可以诊断发动机硬件以确定是否可以执行多行程操作，或是否存在会阻碍发动机在使用不同的每个燃烧循环的行程数量的模式之间转换的故障。
在314，可以通过减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量来增加发动机输出。例如，控制系统可以将发动机从四行程循环转换到二行程循环。与四行程循环相比，以二行程循环操作可以增加发动机的功率密度，从而允许在给定的发动机负荷及转速下增加发动机输出(如扭矩)。
在316，可以按与314处的操作引起的增加的发动机输出对应的量或速率，增加或开始能量存储装置的充电。例如，响应于从四行程循环到二行程循环的转换，发电机可以工作以增加从发动机输出中吸收的发动机扭矩的量。通过从四行程循环到二行程循环的转换，该由发电机吸收的发动机扭矩的量的增加可以用于保持请求的输出，如车辆驾驶员请求向驱动轮供给的输出。可以执行314和316处的操作同时在变速器处保持相同的选择的传动比。以此方式，可以对能量存储装置充电而不需要将变速器换挡至较低挡位以便保持车辆驾驶员请求的车轮扭矩(如推进力)。在其他实施例中，可以可选地响应于314和316处执行的操作通过使变速器升挡或降挡来调节变速器的传动比。
在318，控制系统可以在314处减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量之后可选地调节发动机输出以便满足由车辆驾驶员和发电机请求的发动机输出要求。例如，从四行程循环到二行程循环的转换可用于为增加或开始充电操作的目的实现发动机输出的实质上增加，同时在执行转换之后可以在318改变向发动机供给的空气和燃料的量以便根据增加的由发电机吸收的发动机输出的量来匹配车辆驾驶员请求的推进力。
在一个示例中，如果转换之后的发动机输出大于由发电机和车辆驾驶员请求的总的发动机输出，则控制系统可以减少在每个燃烧循环中向发动机汽缸供给的空气和燃料以便减少发动机输出。在另一个示例中，如果转换之后的发动机输出小于由发电机和车辆驾驶员请求的总的发动机输出，则控制系统可以增加在每个燃烧循环中向发动机汽缸供给的空气和燃料以便进一步增加发动机输出。在一些示例中，控制系统可以响应于从设置在发动机的排气通道中的空燃比传感器(如排气氧传感器)接收的反馈基于规定的空燃比调节空气和燃料。
或者，如果312处的回答判断为否(即不执行多行程操作)，则处理流程可以前进至320。在另一个示例中，如果发动机当前以二行程循环操作，则控制系统可以判断312处的回答为否。在320，可以增加变速器的传动比。例如，控制系统可以指令变速器执行从较高挡位到较低挡位的降挡以便增加可由发动机向车轮供给的车轮扭矩。
在322，可以开始或增加能量存储装置的充电。例如，控制系统可以操作发电机以增加被吸收并转化为存储在能量存储装置中的电能的发动机输出的量。由于变速器在320处降挡，可以根据车辆驾驶员的请求提供足够的车轮扭矩同时增加能量存储装置的充电速率。在一些示例中，322处执行的充电与316处执行的充电相比量较少或者速率较低，因为在给定的一组工况下发动机以二行程循环操作与发动机以四行程循环操作相比可以产生实质上更多的扭矩。在324，控制系统可以如上文参考318所述通过改变向发动机供给的空气和燃料的量来调节发动机输出。然而，324处的调节可以不同于另一情况下在318处执行的调节，因为发动机继续以四行程循环操作而不是转换到二行程循环。从318或324，处理流程可以返回。
在非限制性示例中，图3的处理流程可以用于操作发动机以产生发动机输出；选择性地操作发电机以通过吸收发动机输出的量对能量存储装置充电；响应于能量存储装置的SOC调节发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量；及响应于发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量调节由发电机吸收的发动机输出的量。以此方式，控制系统可以配置为与发动机以四行程循环操作期间相比，在发动机以二行程循环操作期间以较高速率对能量存储装置充电。在一些实施例中，当发动机以四行程循环操作时可以不执行能量存储装置的充电，这样仅在发动机以二行程循环操作时执行能量存储装置的充电。因此，可以可选地从图3的处理流程中省略操作320、322和324。
在另一个非限制性示例中，图3的处理流程可以用于操作混合动力推进系统以便：在第一工况期间，以二行程循环操作发动机以产生第一发动机输出并通过在发电机处吸收第一量的第一发动机输出来对能量存储装置充电；及在第二工况期间，以四行程循环操作发动机以产生第二发动机输出。在一些示例中，在第二工况期间，可以通过在发电机处吸收第二量的发动机输出来对能量存储装置充电。在一些示例中，第一发动机输出可以实质上大于第二发动机输出。在一些示例中，在第一工况期间由发电机吸收的第一量的发动机输出可以实质上大于在第二工况期间由发电机吸收的第二量的发动机输出。在一个示例中，如下文中参考图4和图5的处理流程所述，第一工况可以包括较大的由车辆驾驶员请求的来自混合动力推进系统的输出，第二工况可以包括较小的由车辆驾驶员请求的来自混合动力推进系统的输出。在另一个示例中，第一工况与第二工况相比可以包括能量存储装置的较低充电状态。
图4是示出用于车辆的混合动力推进系统可以使用的处理流程的另一个流程图，用于车辆的混合动力推进系统可以包括混合动力推进系统100和200。与图3的处理流程不同，图4的处理流程相反地有助于减少能量存储装置的充电操作而不是有助于充电速率的增加。
例如，在410，可以判断是否减少或中止能量存储装置的充电。在一个示例中，控制系统可以参考存储在存储器中的能量存储装置的最高SOC值，这样可以调节充电操作以保持能量存储装置的SOC低于最高SOC。以此方式，控制系统可以配置为将能量存储装置的SOC保持在下限值(如通过图3的处理流程)和上限值(如通过图4的处理流程)之内。
如果410处的回答判断为否，则处理流程可以返回。或者，如果410处的回答判断为是，则处理流程可以前进至412。在412，可以判断发动机是否应执行多行程操作。在一个示例中，控制系统可以考虑上文中参考312描述的工况。在一个示例中，控制系统可以判断发动机当前是否以提供发动机可以在每个燃烧循环中执行的最多的行程的数量的模式工作。例如，控制系统可以判断发动机当前是以二行程循环还是以四行程循环操作，且如果发动机当前以四行程循环操作，则412处的回答可以判断为否。
如果412处的回答判断为是，则处理流程可以前进至414。在414，可以通过增加发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量来减少发动机输出。例如，控制系统可以将发动机从二行程循环转换到四行程循环以实质上减小发动机的功率密度，从而减少发动机输出。在416，可以按与通过414处的操作减少的发动机输出的量对应的量或速率减少或中止能量存储装置的充电操作。例如，由发电机吸收的发动机输出的量可以减少到与发动机输出和车辆驾驶员请求的车轮扭矩之间的差值对应的量。因为发电机减少了被吸收以用于对能量存储装置充电的目的的发动机输出，所以即使在发动机从二行程循环转换到四行程循环时，也可以达到车辆驾驶员请求的输出同时在变速器处保持当前选择的传动比。在其他实施例中，可以可选地响应于414和416处执行的操作通过使变速器升挡或降挡来调节变速器的传动比。
在418，控制系统可以在414处的发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量已增加之后，可选地调节发动机输出以便满足车辆驾驶员和发电机请求的发动机输出要求(如果有的话)。例如，从二行程循环到四行程循环的转换可以用于为减少或中止充电操作的目的实现发动机输出的实质上减少，同时可以在执行转换之后在418改变向发动机供给的空气和燃料的量以便根据由发电机吸收的发动机输出的量的减少来匹配车辆驾驶员请求的车轮扭矩。
在一个示例中，如果转换之后的发动机输出大于由发电机和车辆驾驶员请求的总的发动机输出，则控制系统可以减少在每个燃烧循环中向发动机汽缸供给的空气和燃料以便减少发动机输出。在另一个示例中，如果转换之后的发动机输出小于由发电机和车辆驾驶员请求的总的发动机输出，则控制系统可以增加在每个燃烧循环中向发动机汽缸供给的空气和燃料以便进一步增加发动机输出。
如果412处的回答判断为否，则处理流程可以替代地前进至420。在420，可以降低变速器的传动比。例如，在发电机的请求减少时，控制系统可以在420处使变速器从较低挡位升挡至较高挡位。例如，在422，可以减少发电机从发动机中吸收的扭矩的量以中止或减少能量存储装置的充电，同时发动机继续供给请求的车轮扭矩。在424，控制系统可以如上文中参考418所述通过改变向发动机供给的空气和燃料的量来调节发动机输出。然而，424处的调节可以不同于另一情况下在418处执行的调节，因为发动机继续以二行程循环操作而不是转换到四行程循环。从418或424，处理流程可以返回。
图5和图6是示出用于车辆的混合动力推进系统可以使用的处理流程的流程图，用于车辆的混合动力推进系统可以包括混合动力推进系统100和200。图5示出可以用于响应车辆驾驶员开始的踩加速器踏板(tip-in)的处理流程。图6示出可以用于响应车辆驾驶员开始的松开加速器踏板(tip-out)的处理流程。踩加速器踏板指请求增加车轮扭矩，松开加速器踏板指请求减少车轮扭矩。车辆驾驶员可以通过用户输入装置如加速器踏板或通过由车辆驾驶员选择的规定的巡航控制设置来开始踩加速器踏板或松开加速器踏板。
参考图5，可以在510判断踩加速器踏板是否已由控制系统接收。如果510处的回答判断为否，则处理流程可以返回。或者，如果510处的回答判断为是，则处理流程可以前进至512。在512，可以判断控制系统是否应通过执行多行程操作来响应踩加速器踏板。控制系统可以再次考虑上文中312处所述的工况。
如果512处的回答判断为是，则处理流程可以前进至514，在该处可以通过减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量来增加发动机输出。例如，控制系统可以将发动机从四行程循环转换到二行程循环。可以执行514处的操作同时在变速器处保持选择的传动比。换句话说，控制系统可以通过将发动机转换到二行程循环而不是使变速器降挡来响应踩加速器踏板。在其他实施例中，可以可选地响应于514处执行的操作调节变速器的传动比。
在516，可以通过改变向发动机汽缸供给的空气和燃料进一步调节发动机输出以满足新的由踩加速器踏板指示的驾驶员请求的车轮扭矩。例如，在发动机到二行程循环的转换会产生比由踩加速器踏板指示的车辆驾驶员请求的车轮扭矩多的车轮扭矩时，控制系统可以在转换之后减少向发动机汽缸供给的空气和燃料。相反，在发动机到二行程循环的转换会产生比由踩加速器踏板指示的车辆驾驶员请求的车轮扭矩少的车轮扭矩时，控制系统可以在转换之后增加向发动机汽缸供给的空气和燃料。
如果512处的回答判断为否，则处理流程可以前进至518，在该处可以判断是否响应于踩加速器踏板减少或中止能量存储装置的充电。控制系统在判断是否减少能量存储装置的充电时可以再次评估SOC，将其与最低SOC限制和最高SOC限制比较，并评估踩加速器踏板的量。对于较大量的踩加速器踏板，控制系统可以判断518处的回答为是，而对于较小量的踩加速器踏板，控制系统可以用类似的速率继续对能量存储装置充电。
如果518处的回答判断为是，则处理流程可以前进至520。在520，可以通过减少由发电机吸收的发动机输出的量来减少或中止能量存储装置的充电。可以响应于踩加速器踏板的量调节发电速率减少的量以允许发动机满足请求的车轮扭矩而不需要实质上增加发动机输出。在一些实施例中，可以可选地响应于520处执行的操作增加变速器的传动比(如降挡)以进一步增加车轮扭矩。
如果518处的回答判断为否，则处理流程可以前进至522，在该处可以判断是否响应于踩加速器踏板增加马达输出以补充发动机输出。在一个示例中，如果能量存储装置的SOC大于最低阈值SOC，则控制系统可以判断522处的回答为是。在524，可以中止能量存储装置的充电操作且可以响应于踩加速器踏板增加马达输出。例如，控制系统可以按与踩加速器踏板成比例的量增加马达输出以通过向马达供给来自能量存储装置的能量来补充发动机输出。以此方式，可以由发动机和马达提供请求的车轮扭矩而不需要响应于踩加速器踏板增加发动机输出。在一些实施例中，可以可选地响应524处执行的操作增加变速器的传动比(如降挡)以进一步增加车轮扭矩。
或者，如果522处的回答判断为否，则处理流程可以前进至526，在该处可以通过增加向发动机汽缸供给的空气和燃料的量来增加发动机输出。在一些实施例中，可以可选地响应于526处执行的操作增加变速器的传动比(如降挡)以进一步增加车轮扭矩。从516、520、524、526，处理流程可以返回。
在非限制性示例中，图5的处理流程可以用于在能量存储装置的较低SOC期间通过减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量来增加发动机产生的发动机输出以增加向驱动轮提供的推进力的水平；及在能量存储装置的较高SOC期间通过增加从能量存储装置向马达供给的能量的量来增加马达产生的马达输出以增加向驱动轮提供的推进力(如车轮扭矩)的水平。以此方式，控制系统可以取决于如能量存储装置的SOC所指示能量存储装置是否能够向马达提供足够的能量以用于补充发动机输出，用不同的方式响应踩加速器踏板。
参考图6，可以在610判断松开加速器踏板是否已由控制系统接收。如果610处的回答判断为否，则处理流程可以返回。或者，如果610处的回答判断为是，则处理流程可以前进至612。在612，可以判断控制系统是否应通过执行多行程操作来响应松开加速器踏板。控制系统可以再次考虑到上文中312处所述的工况。
如果612处的回答判断为是，则处理流程可以前进至614，在该处可以通过增加发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量来减少发动机输出。例如，控制系统可以将发动机从二行程循环转换到四行程循环。可以执行614处的操作同时在变速器处保持选择的传动比。换句话说，控制系统可以通过将发动机转换到四行程循环而不是使变速器降挡来响应松开加速器踏板。然而，在一些示例中，614处的操作可以通过变速器的降挡或升挡来执行。
在616，可以通过改变向发动机汽缸供给的空气和燃料进一步调节发动机输出以满足新的由松开加速器踏板指示的请求的车轮扭矩。例如，在发动机到四行程循环的转换会产生比由松开加速器踏板指示的车辆驾驶员请求的车轮扭矩多的车轮扭矩时，控制系统可以在转换之后减少向发动机汽缸供给的空气和燃料。相反，在发动机到四行程循环的转换会产生比由松开加速器踏板指示的车辆驾驶员请求的车轮扭矩少的车轮扭矩时，控制系统可以在转换之后增加向发动机汽缸供给的空气和燃料。
如果612处的回答判断为否，则处理流程可以前进至618，在该处可以判断是否减少马达输出。如果618处的回答判断为是，则处理流程可以前进至620，在该处可以响应于松开加速器踏板减少或中止补充发动机输出的马达输出。
或者，如果618处的回答判断为否，则处理流程可以前进至622，在该处判断是否增加能量存储装置的充电。控制系统可以通过与最高阈值SOC比较来参考当前的SCO以考虑能量存储装置是否能够接受附加的充电。如果622处的回答判断为是，则处理流程可以前进至624，在该处发电机可以工作以增加或开始能量存储装置的充电。可以响应于松开加速器踏板的量调节发电机请求的发动机输出的量。例如，发电机可以吸收发动机产生的过剩的发动机扭矩以对能量存储装置充电。
或者，如果622处的回答判断为否，则处理流程可以前进至626，在该处可以通过减少向发动机汽缸供给的空气和燃料的量来减少发动机输出。从616、620、624和626，处理流程可以返回。
图7是示出可以由控制系统执行以使汽缸在二行程循环和四行程循环之间转换的示例处理流程的流程图。在712，可以判断是否根据图3至图6的处理流程以二行程循环操作发动机的汽缸。如果712处的回答为是，则控制系统可以根据二行程循环在714调节一个或多个汽缸的进气门正时和/或排气门正时、在716调节汽缸燃料加注，并在718调节点火正时。
或者，如果712处的回答判断为否，则处理流程可以前进至720，在该处判断是否根据图3至图6的处理流程以四行程循环操作汽缸。如果720处的回答为是，则处理流程可以根据四行程循环在722调节一个或多个汽缸的进气门正时和/或排气门正时、在724调节汽缸燃料加注，并在727调节点火正时。此外，在一些实施例中，可以响应于发动机的具体工作模式调节节气门位置以改变向执行燃烧的汽缸供给的进气流量。
此外参考图8和图9，分别示出以二行程循环和四行程循环操作的示例汽缸的正时图。以活塞位置为基准沿图8和图9的横轴提供时间的指示。上止点(TDC)和下止点(BDC)表示活塞在整个发动机操作中往复运动时相对于汽缸的位置。图8和图9的比较示出汽缸的进气门和排气门如何可以在二行程循环中相对于四行程循环以两倍的频繁开启。此外，在二行程循环期间相对于在四行程循环期间可以用两倍的频率向发动机供给燃料。例如，可以在二行程循环期间近似地每360度曲轴角即向汽缸加注燃料，并在四行程循环期间近似地每720度曲轴角即向汽缸加注燃料。再者，在二行程循环中汽缸内的空燃充气的点火可以近似地在每个TDC处执行(如近似地每360度曲轴角即执行)，且在四行程循环中点火可以近似地在每隔一个TDC处执行(如近似地每720度曲轴角即执行)。
图10示出包括与发动机的各汽缸连接的进气系统和排气系统部件的发动机110的示例汽缸1010的示意图。注意，汽缸1010可以对应于上述多行程汽缸中的一个或多个。汽缸1010至少部分地由燃烧室壁1011和活塞1012界定。活塞1012可以通过曲轴臂连接到曲轴1016，以及发动机的其他活塞。曲轴1016可以如图1和图2所示通过变速器120与驱动轮130可操作地连接。
汽缸1010可以通过进气通道1020接收进气。进气通道1020还与发动机110的其他汽缸连通。进气通道1020可以包括具有节流板1044的节气门1042，节流板1044可以由控制系统160调节以改变向发动机汽缸提供的进气的流量。汽缸1010可以通过一个或多个进气门1022与进气通道1020连通。在非限制性示例中，这些进气门可以配置为设置在汽缸1010的顶部或上部区域附近的进气提升阀。然而，在其他实施例中，这些进气门可以设置在汽缸的下部区域。
汽缸1010可以通过排气通道1030排出燃烧产物。汽缸1010可以通过一个或多个排气门1032与排气通道1030连通。在非限制性示例中，这些排气门可以配置为设置在汽缸1010的顶部或上部区域附近的排气提升阀。
在一些实施例中，汽缸1010可选地包括可由点火系统1058驱动的火花塞1056。燃料喷射器1050可以设置在汽缸中以直接向汽缸供给燃料。然而，在其他实施例中，燃料喷射器可以设置在进气门1022上游的进气通道1020内。燃料喷射器1050可以由驱动器1052驱动。
图10中示意性地示出控制系统160的非限制性示例。控制系统160可以包括处理子系统(CPU)1080，该处理子系统中可以包括一个或多个处理器。CPU 1080可以和存储器通信，存储器包括只读存储器(ROM)1082、随机存取存储器(RAM)1084，及保活存储器(KAM)1086中的一个或多个。在非限制性示例中，该存储器可以存储工况信息以及本文所述的处理流程。
CPU 1080可以通过输入/输出装置1088与发动机110的各种传感器和执行器通信。在非限制性示例中，这些传感器可以向控制系统提供工况信息，工况信息可以包括：通过传感器1046获得的流过进气通道1020的质量空气流量(MAF)的指示，通过传感器1048获得的歧管空气压力(MAP)的指示，通过节气门1042获得的节气门位置(TP)的指示，通过可与冷却剂通道1014连通的传感器1054获得的发动机冷却剂温度(ECT)的指示，通过传感器1070获得的发动机转速(PIP)的指示，通过传感器1038获得的排气氧含量(EGO)的指示，通过踏板1072的位置传感器1076获得的来自车辆驾驶员1074的请求或输入(PP)的指示，通过传感器1026获得的进气门位置的指示，及通过传感器1036获得的排气门位置的指示，以及其他工况信息。
此外，控制系统可以通过下述执行器中的一个或多个控制包括汽缸1010的发动机110的操作：可改变燃料喷射正时和燃料喷射量的驱动器1052，可改变点火正时的点火系统1058，可改变进气门正时的进气门执行器1024、可改变排气门正时的排气门执行器1034，及可改变节流板1044的位置的节气门1042，以及其他执行器。注意，进气门执行器1024和排气门执行器1034可以包括电磁气门执行器(EVA)和/或基于凸轮从动件的执行器。
图11和12是示出二行程操作和四行程操作之间的示例转换的时间线。图11A至11D示出从四行程循环到二行程循环的转换。
参考图11A，执行从四行程循环到二行程循环的转换，其中转换之前的初始发动机输出可以满足由初始请求指示的驾驶员请求的推进力的水平。在发动机转换到二行程循环(如响应于充电请求)时，发动机输出实质上增加从而在请求的车轮扭矩和发动机输出扭矩之间产生过剩。发电机进而可以吸收该过剩的发动机输出，将其转化为可存储在能量存储装置中的电能。
图11B示出的示例中，在转换之前初始请求的车轮扭矩大于初始发动机输出扭矩，从而产生扭矩不足。该扭矩不足可以由提供正扭矩以辅助发动机推进车辆的马达填补。在发动机转换到二行程循环(如响应于充电请求)时，发动机输出可以增加到比车辆驾驶员请求的水平高的水平。该过剩可以再次由发电机吸收并存储在能量存储装置中。
图11C和11D示出的示例中，发动机响应于踩加速器踏板转换到二行程循环。在图11C中，发动机在转换之后相对于由踩加速器踏板指示的后续的请求的车轮扭矩(如，后续的请求)产生过剩。该过剩可以由发电机吸收并存储在能量存储装置中。如图11D所示发动机在转换之后相对于由踩加速器踏板指示的后续请求产生不足。马达可以工作以补充发动机输出，从而填补执行转换之后的扭矩不足。以此方式，混合动力推进系统可以响应踩加速器踏板或充电请求而不需要变速器换挡。
图12A至12D示出的示例中，发动机从二行程循环转换到四行程循环。如图12A所示，发动机初始工作可以满足初始请求。发动机可以转换到四行程循环(如，响应于充电操作的减少或中止)。到四行程循环的转换可以造成发动机输出扭矩的实质上减少，从而相对于请求的车轮扭矩产生不足。马达可以工作以减少或消除该不足，从而允许发动机以四行程循环操作。
图12B示出的示例中，发动机初始工作以产生可存储在能量存储装置中的过剩的扭矩。在执行转换之后，马达可以再次工作以补充发动机输出以便减少或消除扭矩不足。
图12C和12D示出的示例中，从二行程循环到四行程循环的转换由松开加速器踏板开始。如图12C所示，在转换之后相对于后续的扭矩请求产生的过剩的发动机输出(由松开加速器踏板指示)可以由发电机吸收并用于对能量存储装置充电。图12D示出扭矩不足会如何在转换之后发生，且可以通过操作马达以补充发动机输出来减少或消除该扭矩不足。在这些示例的每个中，可以协同发动机、马达和发电机的操作以便提供改进的充电响应并改进混合动力推进系统对车辆驾驶员的请求的响应性。
应注意，本文中包括的示例控制和估值处理流程可用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文所述的处理流程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种步骤、操作或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或在一些情况下略去。类似地，处理的顺序不是实现本文中所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为便于演示和说明而提供。取决于所使用的具体策略，可以重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。此外，所述步骤可以在图形上表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒体中的代码。
还应理解，在本文中公开的配置和处理流程本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-8、V-10、V-12、对置4、及其他的发动机类型。本申请的主题包括在本文中公开的各种系统和配置，及其他特征、功能，和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。
本申请的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权利要求可能引用“一个”元素或“第一”元素或其等价。这样的权利要求应被理解为包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本申请权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括在本申请的主题之内。

Claims (10)

1.一种操作用于车辆的混合动力推进系统的方法，所述混合动力推进系统包括内燃发动机、发电机，及能量存储装置，所述方法包括：
在第一工况期间，以二行程循环操作所述发动机以产生第一发动机输出并通过在发电机处吸收第一量的第一发动机输出来对能量存储装置充电；及
在第二工况期间，以四行程循环操作所述发动机以产生第二发动机输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在第二工况期间，通过在发电机处吸收第二量的发动机输出来对能量存储装置充电，所述第一发动机输出大于所述第二发动机输出且第一工况期间由发电机吸收的第一量的发动机输出大于第二工况期间由发电机吸收的第二量的发动机输出。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一工况包括较大的由车辆驾驶员请求的来自混合动力推进系统的输出，所述第二工况包括较小的由车辆驾驶员请求的来自混合动力推进系统的输出。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一工况与所述第二工况相比包括能量存储装置的较低充电状态。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在二行程循环的操作和四行程循环的操作之间转换所述发动机同时将变速器保持在相同的传动比。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工况期间在所述发动机以四行程循环操作时不执行能量存储装置的充电。
7.一种用于车辆的混合动力推进系统，包括：
配置为产生发动机输出的内燃发动机，所述发动机通过变速器与车辆的一个或多个驱动轮可操作地连接；
配置为产生马达输出的马达，所述马达与车辆的所述一个或多个驱动轮可操作地连接；
配置为选择性地向马达供给能量的能量存储装置；
控制系统，所述控制系统配置为：
在能量存储装置的较低充电状态期间通过减少所述发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量来增加所述发动机产生的发动机输出以增加向所述一个或多个驱动轮提供的推进力的水平；及
在能量存储装置的较高充电状态期间通过增加从能量存储装置向马达供给的能量的量来增加马达产生的马达输出以增加向所述一个或多个驱动轮提供的推进力的水平。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述马达和发电机共同构成电机。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述发动机包括至少一个汽缸，所述汽缸包括至少一个进气提升阀和至少一个排气提升阀，且控制系统配置为通过调节所述进气提升阀的开启正时和所述排气提升阀的开启正时来减少所述发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制系统还配置为在能量存储装置的较低充电状态期间增加向所述一个或多个驱动轮提供的推进力的水平同时将变速器保持在选择的传动比；且所述控制系统还配置为在能量存储装置的较高充电状态期间增加向所述一个或多个驱动轮提供的推进力的水平同时增加变速器的传动比。
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