起動發動機的方法
2023-10-17 18:31:34
專利名稱：起動發動機的方法
技術領域：
本說明書涉及改進發動機起動的系統。該方法對於經常停止並且然後重起動的發動機是特別有用的。
背景技術：
可通過選擇性停止和起動車輛的發動機來改進車輛的燃料經濟性。當車輛運行在例如停停走走的繁重交通下或交通停止燈處時發動機可被停止。近來這種發動機運行被提出用於聯接自動變速器的發動機。然而，停止和重起動發動機對於聯接自動變速器的發動機來說是挑戰，因為可被放置在發動機曲軸輸出和變速器輸出之間的扭矩轉換器的特徵。具體地，扭矩轉換器輸出扭矩隨著發動機轉速超過閾值轉速更迅速地增加。如果發動機被重起動並且允許超過閾值轉速，則發動機扭矩的增加量可被傳遞至車輛的傳動系統和車輪。因此，可能的是在發動機重起動期間從發動機傳遞比期望更多的扭矩。在一些發動機工況下，扭矩轉換器輸出可通過調整發動機轉速被控制。可通過推遲和/或提前被輸送至發動機汽缸的點火控制發動機轉速。此外，在一些發動機工況下，可能的是通過控制產生發動機扭矩的發動機空氣-燃料混合物來控制發動機的轉速。然而， 可存在這樣的發動機工況，即當發動機汽缸被限制在閾值平均指示有效壓力時以恆定運行發動機起動。例如，一些燃料噴射器要求最小脈衝寬度以便噴射期望的燃料量至發動機的汽缸。如果噴射器運行在較小脈衝寬度，則發動機汽缸可不接收燃料或者接收的燃料量不足以支持缸內燃燒。另一方面，如果燃料噴射器運行在最小脈衝寬度，汽缸壓力可超過期望 IMEP值。結果，發動機可加速超過發動機轉速，在此發動機扭矩增加的量在發動機起動且變速器處於掛擋期間可被傳遞穿過扭矩轉換器並且被傳遞至車輛的車輪。因此，在一些條件下困難的是在發動機的起動期間控制發動機轉速，從而發動機轉速不會超過閾值水平並且導致扭矩轉換器傳遞不期望發動機扭矩量至車輛車輪。在此本發明人已經認識到上述缺點並且已經研究了改進發動機起動的方法。本說明書的一個實施例包括起動發動機的一種方法，其包括停止發動機；自動起動發動機重起動並且在發動機的第一汽缸中起動燃燒；並且在發動機重起動期間的第一汽缸起動燃燒之後根據發動機的燃燒順序在發動機的至少一個汽缸中跳過燃燒。通過在聯接至自動變速器並掛擋起動的發動機的重起動期間跳過燃燒事件，控制發動機的轉速以便不期望的發動機扭矩量不被傳遞至車輛的車輛是可能的。燃燒在其他發動機汽缸可根據發動機燃燒順序(例如，四衝程四循環發動機為1-3-4- 繼續。然而，根據燃燒順序在一個或一個以上汽缸中的燃燒可被禁止，以便發動機轉速接近期望的水平。 在一個示例中，燃燒可在發動機的特定汽缸起動。燃燒順序中的下一個汽缸還可燃燒空氣-燃料混合物而根據燃燒順序的第三汽缸在不燃燒空氣-燃料混合物的情況下繼續汽缸循環。以此方式，在聯接至處於掛擋狀態的自動變速器的發動機起動期間，控制發動機的轉速和發動機至車輛車輪的扭矩傳遞是可能的。本說明書提供多個優點。具體地，所述方法可降低在發動機起動期間傳遞不期望的發動機的扭矩量至車輛車輪的可能性。此外，不管聯接至發動機的變速器類型，所述方法可改進發動機起動期間的發動機轉速控制。此外，所述方法能夠在發動機的起動期間補償要求比期望值更高的汽缸IMEP的發動機硬體。根據另一方面，提供了起動發動機的方法。所述方法包括停止發動機；在第一條件期間，自動起動發動機重起動並且起動發動機的第一汽缸中的燃燒，發動機的轉速通過調整發動機火花正時、進氣歧管壓力或者發動機燃料量的至少一個而被控制；並且在不同於第一條件的第二條件期間，自動起動發動機重起動並且在發動機的第一汽缸中起動燃燒， 並且在發動機重起動期間第一汽缸燃燒起動之後，根據發動機的燃燒順序在發動機的至少一個汽缸中跳過燃燒。在一個實施例中，在發動機停止之後發動機旋轉之前，燃燒通過噴射燃料至具有關閉進氣門的汽缸在第一汽缸內起動。在另一實施例中，跳過燃燒響應於從發動機停止起動燃燒空氣-燃料混合物的汽缸的IMEP水平。在另一實施例中，在至少一個汽缸內的跳過燃燒響應於發動機汽缸的數目。在另一實施例中，所述至少一個汽缸內的跳過燃燒響應於預定條件。在另一實施例中，所述至少一個汽缸內的跳過燃燒響應於預定條件，其中所述預定條件是溫度或者期望的發動機轉速和實際發動機轉速之間的差值，或者燃料軌道壓力或者進氣歧管壓力或者發動機的環境溫度並且其中發動機的至少一個汽缸內的跳過燃燒響應於自第一汽缸內燃燒起動的燃燒事件的數目。在另一實施例中，其中在第一和第二條件期間，發動機轉速響應於聯接至發動機的扭矩轉換器的扭矩特徵被控制。根據另一方面，提供了起動發動機的一種方法。所述方法包括當聯接至發動機的自動變速器處於驅動擋位時停止發動機；自動起動發動機重起動並且起動發動機第一汽缸內的燃燒而自動變速器處於驅動擋位；並且在發動機重起動期間第一汽缸燃燒起動之後， 根據發動機的燃燒順序在發動機的至少一個汽缸中跳過燃燒。在一個實施例中，發動機停止由發動機控制器自動起動。在另一實施例中，驅動擋位是第一擋位。在另一實施例中，在發動機停止之後發動機旋轉之前，燃燒通過噴射燃料至具有關閉進氣門的汽缸在第一汽缸內起動。在另一實施例中，燃燒在發動機停止之後發動機旋轉之前，通過噴射燃料至具有關閉進氣門的汽缸在第一汽缸內起動，並且起動機被接合以起動發動機。在另一實施例中，在至少一個汽缸內的跳過燃燒被限制於第一汽缸內燃燒之後的汽缸進氣事件的數目。本說明的以上優點和其他優點以及特徵將在單獨或結合附圖是從以下的具體實施方式
中變得顯而易見。應該理解提供上述背景和概要以便以簡化的形式介紹在詳細說明書中進一步描述的選擇性概念。它不是意味著指出要求保護的主題的關鍵特徵或重要特徵，要求保護的主題的範圍僅由說明書的權利要求限定。此外，要求保護的主題不限於解決以上提到的或者在本公開的任何部分中指出的任何缺點。
當單獨或參考附圖時，在此說明的優點將通過閱讀實施例的示例被更全面地理解，所述實施例的示例在此指代具體實施方式
，在所述附圖中圖1是發動機的示意性圖解；圖2是模擬發動機起動順序的示例繪圖；圖3是可替代的發動機起動順序的示例繪圖；圖4是模擬可替代的發動機起動順序的示例繪圖；圖5是發動機起動程序的流程圖；並且圖6是可替代發動機起動程序的流程圖。
具體實施例方式發動機的自動重起動對於裝備有自動變速器的發動機來講可以是特別具有挑戰的。圖1的發動機可通過圖5和圖6的方法被起動以改進聯接至自動變速器的發動機的起動，所述方法如在圖2-4的起動順序中說明。在此說明的系統和方法可提供在起動期間改進的發動機轉速控制，從而當被聯接至變速器的發動機被接合在驅動擋位並且沒有發送不期望的發動機扭矩量至車輛車輪時，發動機可被重起動。參考圖1，包括多個汽缸並且其中一個汽缸被顯示在圖1中的內燃發動機10由電子發動機控制器12控制。發動機10包括燃燒室30和汽缸壁32，並且活塞36位於其中並被連接至曲軸40。燃燒室30被顯示經由個進氣門52和排氣門M與進氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進氣門和排氣門可通過進氣凸輪51和排氣凸輪53運行。可替代地，一個或一個以上進氣門和排氣門可通過電磁控制閥線圈和銜鐵組件運行。進氣凸輪51的位置可通過進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可通過排氣凸輪傳感器57確定。進氣歧管44也被顯示聯接至發動機汽缸，所述發動機汽缸具有聯接其上的燃料噴射器66，以用於與來自控制器12的信號FPW的脈衝寬度成比例的輸送流體燃料。燃料被通過燃料系統(未示出)被輸送至燃料噴射器66，所述燃料系統包括燃料箱、燃料泵和燃料軌(未示出)。圖1的發動機10被配置，使得燃料被直接噴射到發動機汽缸中，這在本領域的技術人員中已知為直接噴射。燃料噴射器66被供給來自響應於控制器12的驅動器 68的運行電流。此外，進氣歧管44被顯示與控制節流板64的位置的可選電子節氣門62連通。空氣可從空氣進口 42通過節流板64進入進氣歧管44。在一個示例中，可使用低壓直接噴射系統，在此燃料壓強可被升高至大約20巴-30巴。可替代地，可使用高壓、雙級、燃料系統以產生更高的燃料壓強。無分電器點火系統88經由響應於控制器12的火花塞92提供了點火火花至燃燒室30。寬域排氣氧(UEGO)傳感器1 被顯示聯接催化轉化器70上遊的排氣歧管48。可替代地，二態氧傳感器可替代UEGO傳感器126。在一個示例中，轉換器70可包括多個催化劑磚。在另一示例中，可使用多個帶有多個磚的排放控制裝置。在一個示例中，轉換器70可以是三元催化器。發動機10可被聯接至自動或手動變速器(未示出)以輸送發動機扭矩至車輛車輪。在可替代的實施例中，發動機10可以是混合驅動管路的一部分。
控制器12在圖1中被顯示常規的微處理器，所述微處理器包括微處理器單元 (CPU) 102、輸入/輸出埠(I/O) 104、只讀存儲器(ROM) 106、隨機存取存儲器(RAM) 108、保活存儲器(KAM) 110和常規數據總線。控制器12被顯示從聯接至發動機10的傳感器中接收多種信號，除先前討論的信號外，還包括自連至冷卻套管114的溫度傳感器112的發動機冷卻劑溫度(ECT)；連至加速器踏板130的位置傳感器134以用於感測通過腳132實施的力；自連至進氣歧管44的壓力傳感器122的發動機歧管壓力(MAP)的測量；自霍爾效應傳感器118的發動機位置傳感器感測曲軸40位置；自傳感器120流入發動機的空氣品質的測量；和自傳感器58的節氣門位置的測量。燃料軌道壓力和大氣壓力還可被感測用於控制器12的處理(傳感器未顯示)。在本說明書的優選方面，發動機位置傳感器118每曲軸旋轉中產生了預定數目的相等間隔脈衝，由此可確定發動機轉速(RPM)。在一些實施例中，發動機在混合動力車輛中可被聯接至電子馬達/電池系統。混合動力車輛可具有並聯配置、串聯配置或關於其的變體或組合。此外，發動機曲軸40可通過起動機或通過混合動力車輛的馬達被旋轉以協助發動機起動。在運行期間，發動機10內的每個汽缸一般經歷四個衝程循環所述循環包括進氣衝程、壓縮衝程、膨脹衝程和排氣衝程。一般在進氣衝程期間，排氣門討關閉並且進氣門52 打開。空氣經由進氣歧管44被引入到燃燒室30內並且活塞36向汽缸的底部移動，以便增加燃燒室30的容積。活塞36在汽缸底部附近並且在該衝程的末端(例如，當燃燒室30處於其最大容積時)處的位置一般被本領域的技術人員指代為下止點(BDC)。在壓縮衝程期間，進氣門52和排氣門均關閉。活塞36朝向汽缸蓋移動以便壓縮燃燒室30內的空氣。活塞36在其衝程的末端並且接近汽缸蓋(例如，當燃燒室30處於其最小的容積時)的位置一般被本領域的技術人員指代為上止點(TDC)。在下文中被指代為噴射的過程中，燃料被引入到燃燒室中。在下文中被指代為點火的過程中，噴射的燃料由已知的點火裝置(例如火花塞92)點燃，從而導致燃燒。在膨脹衝程期間，膨脹氣體推動活塞36回到BDC。曲軸40 將活塞的運動轉變為旋轉軸的旋轉扭矩。最後，在排氣衝程期間，排氣門M打開以釋放燃燒過的空氣/燃料混合物至排氣歧管48並且活塞返回至TDC。注意以上顯示的僅僅作為示例，並且進氣門和排氣門的打開和/或關閉正時可改變，例如提供正或負的氣門重疊、進氣門推遲關閉或者多種其他的示例。在一個實施例中，停止/起動曲軸位置傳感器具有零轉速和雙方向能力。在一些應用中，可使用雙方向霍爾傳感器，在其他中，磁鐵可被安裝到目標上。磁鐵可被置於目標上並且如果傳感器能夠檢測信號幅值中的變化(例如，使用更強或更弱的磁鐵確定車輪上的特定位置)，則「缺齒隙」可被潛在地消除。此外，使用雙方向的霍爾效應傳感器或等效物，發動機位置可通過停止(shut down)被保持，但是在重起動期間，可替代策略可被使用以保證發動機正在前向方向旋轉。參考圖2，圖5的方法模擬的發動機起動順序的示例曲線被顯示。具體地，起動四衝程四汽缸發動機的相關事件被顯示。垂直的標記200表示參考時間1^。在Ttj，並且在Tq 的左側，發動機並未旋轉並且以時間作為參考。在Ttj的右側，發動機隨著時間向右側增加開始旋轉。發動機事件(例如，燃料噴射正時和點火)隨著發動機旋轉一個發動機循環相對發動機位置被說明。隨著發動機的加速，發動機衝程的時間降低，但是發動機衝程在曲軸角度方面保持不變。圖2-4說明了發動機衝程方面的發動機事件；因此，發動機事件的時間大小可改變但是曲軸角度距離保持不變，如在圖2-4中顯示的。四缸發動機的每個汽缸的發動機位置通過標記標籤CYL. 1-4說明。沿標記 CYL. 1-4長度的垂直標記代表對應汽缸的上止點活塞位置和下止點活塞位置。每個汽缸的對應汽缸衝程由進氣、壓縮、膨脹和排氣標識符指示。在Ttj，發動機被停止在汽缸編號1的進氣衝程、汽缸編號3的排氣衝程、汽缸編號 4的膨脹衝程和汽缸編號2的壓縮衝程。在該示例中，在壓縮衝程期間，燃料被噴射到汽缸編號2而發動機並未旋轉。在發動機旋轉之前和在壓縮衝程期間的噴射增加了發動機更早起動的可能性。在該示例中，第一燃料噴射由在標記202處指示的噴射窗指明。所說明的噴射窗由方盒說明並且其是將期望燃料量噴射進入汽缸的必要的時間量，雖然所說明的噴射時間本質上僅是示例性的並且不是指示噴射的任何具體時間量。如在圖2中看到的，噴射到汽缸編號2中的第一燃料量以單次噴射的形式被噴射。然而，自發動機停止兩次或兩次以上到第一接收燃料的分離汽缸噴射是可能的。此外，在一些實施例中，燃料可在發動機停止之後並且發動機開始旋轉之後被噴射到接收燃料的第一汽缸。汽缸計數器也在Ttj處開始。汽缸計數器計算自發動機停止的汽缸事件的次數。汽缸計數器在第一接收燃料的汽缸開始計數並且隨著每個旋轉通過下止點進氣衝程的汽缸而增加。例如，汽缸計數器在標記206處的第一噴射時間處增加到值1。汽缸計數器被再次增加，這次在212處增加到值2，並且然後隨著發動機繼續旋轉而增加。在可替代實施例中，汽缸計數器可在不同的發動機位置或通過不同的事件被增加。例如，汽缸計數器可在每個汽缸進氣衝程的開始之後的10度處被增加。隨著發動機的旋轉，汽缸編號2中的燃燒在204處通過點火開始；然而，在一些實施例中，點火可在發動機旋轉之前開始，由此在起動機被接合之前或者其同時引導發動機的旋轉。當汽缸編號2處在壓縮衝程時，汽缸編號1處在進氣衝程。燃料在汽缸編號1的進氣衝程和/或由噴射窗206的虛線說明的壓縮衝程期間被噴射。燃燒在汽缸編號1中的 210處開始，如由火花210指示的。在進氣衝程214和壓縮衝程216，既沒有燃料噴射也沒有火花提供至燃燒順序中的下一個汽缸，汽缸編號3。在汽缸計數器達到值2之後沒有噴射燃料，直到分別在218和 220處燃料噴射和點火重新開始時刻的計數器達到值3。燃料在222和2M處被再次噴射和點火同時汽缸計數器值是4。當汽缸計數器值是5時，噴射和點火在進氣衝程2 和2 期間被再次停止。以此方式的發動機運行被指代為運行跳過燃燒方式。因此，在圖2的示例中，汽缸計數器計算已經旋轉通過的汽缸數和燃燒順序中的進氣衝程(例如，1-3-2-4)，發動機控制器在燃燒順序下向兩個汽缸噴射燃料和點火，發動機控制器在燃燒的順序中向一個汽缸跳過噴射燃料和點火，發動機控制器在燃燒的順序中向兩個汽缸重新噴射燃料和點火，並且然後發動機控制器按照燃燒的順序向另一汽缸跳過噴射燃料和點火。然而，應該注意由圖2說明的次序和順序在本質上僅是示例性的並且並不想要限制本說明書的範圍。例如，在一些實施例中，在一個汽缸中跳過燃燒之前，可在三個汽缸燃燒空氣-燃料混合物。在其他實施例中，在一個汽缸中跳過燃燒之前，可在四個汽缸中燃燒空氣-燃料混合物。在其他實施例中，可在排成一行的兩個汽缸而不是在如圖2 中描繪的一個汽缸中跳過燃燒。在2 和2 處跳過的噴射和點火之後，圖2顯示燃料噴射在連續的基礎上重新開始。雖然描述的方法對於控制發動機轉速是有效的，從而超過怠速(overshoot)的可能性可被降低，但如果期望，本方法可用於控制更長持續時間的發動機怠速。例如，可在發動機停止之後所有汽缸連續燃燒空氣-燃料混合物之前實施預定次數的汽缸循環或發動機循環的燃燒跳過模式。現轉向圖3，圖5的方法的可替代發動機起動順序的示例曲線被顯示。相似於圖 2，起動四衝程四汽缸發動機的相關事件(events of interest)被顯示。垂直標記300代表參考時間1^。在Ttj，並且在Ttj的左側，發動機並未旋轉並且以時間作為參考。在Ttj的右側，發動機隨著時間向右增加而正在旋轉。四缸發動機的每個汽缸的發動機位置由標記標籤CYL. 1-4說明。沿標記CYL. 1-4 的長度的垂直標記代表各汽缸的上止點和下止點活塞位置。每個汽缸的對應汽缸衝程由進氣、壓縮、膨脹和排氣標識符指示。在發動機停止處，Ttj的左側的發動機位置與圖2說明的相同。然而，在該示例發動機起動期間，燃料沒有噴射而發動機沒有旋轉。在發動機開始旋轉到Ttj的右側302處之後第一燃料噴射發生。第一點火事件在304處。相似於圖2，噴射窗由方盒說明並且是噴射期望的料燃量至汽缸內的必要時間量。相似於在圖2中說明的汽缸計數器，一個汽缸計數器在Ttj處起動。汽缸計數器從發動機停止處計算汽缸事件的次數。汽缸計數器在發動機停止之後第一接收燃料的汽缸開始計算並且對於旋轉穿過特別位置(例如進氣衝程的下止點)的每個汽缸繼續保持增加。第一的三個噴射302、306和310發生在壓縮衝程中較遲並且是比第四汽缸在314 處接收燃料的燃料噴射更短的持續期。噴射正時在壓縮衝程中較遲並且在持續時間上更短，以便有助於第一的三個汽缸燃燒事件的稀分層燃燒。在壓縮衝程中噴射較遲允許在火花開始之前在火花塞周圍產生富的混合物，從而空氣-燃料混合物可點燃甚至是噴射到汽缸中的並不支持燃燒的燃料量(如果汽缸內空氣-燃料混合物是均勻的)。通過在第一的一些燃燒事件燃燒分層混合物，可產生較小發動機扭矩，由此降低發動機扭矩從而發動機轉速在發動機起動和轉速升高的期間(例如，當發動機從曲軸轉速正在加速直到達到怠速的發動機起動的部分)沒有超過期望的水平。在一個實施例中，分層稀燃燒事件的次數可以是預定的並且儲存在發動機控制器的存儲器中。因此，對於圖3的示例，分層稀燃燒針對三個燃燒事件編程。在316的第四燃燒事件是基於在314的進氣衝程燃料噴射的均勻燃燒事件。因此，可在汽缸或燃燒事件的預定次數之後控制在實施分層稀燃燒並且過渡至均勻燃燒的起動期間的發動機轉速。在 314燃料噴射之後，所有發動機汽缸繼續燃燒均勻的混合物；然而，如果期望可以分層稀燃燒模式運行發動機汽缸的一部分。現參考圖4，圖6方法的可替代發動機起動順序的示例曲線被顯示。相似於圖2和圖3，起動四衝程四汽缸發動機的相關事件被顯示。垂直的標記200表示參考時間1^。在 T。，並且在Ttj的左側，發動機並未旋轉並且以時間作為參考。在Ttj的右側，發動機隨著時間向右側增加開始旋轉。四汽缸發動機的每個汽缸的發動機位置由標記標籤CYL. 1-4說明。沿標記 CYL. 1-4長度的垂直標記代表對應汽缸的上止點活塞位置和下止點活塞位置。每個汽缸的對應汽缸衝程由進氣、壓縮、膨脹和排氣標識符指示。
在發動機停止處，T0時間的左側的發動機位置與在圖2-3中說明的相同。第一燃料噴射在402被顯示為在發動機停止處部分噴射並且隨著發動機開始旋轉繼續到Ttj的右側。然而，第一噴射事件可以發生在發動機停止處或發動機開始旋轉後。第一火花事件發生在406。在該示例中，從發動機i停止到接受燃料噴射的第一汽缸的第一循環期間，存在兩個燃料噴射事件402和404。相似於圖2和圖3，噴射窗由方盒說明並且是必要噴射期望的燃料量到汽缸中的時間量。第一的兩個噴射時間發生在汽缸編號2的壓縮衝程期間。在壓縮衝程噴射兩次可降低發動機起動時間並且可改進第一汽缸點火(例如，燃燒空氣-燃料混合物)的燃燒穩定性。相似於圖2和圖3中說明的汽缸計數器，一個汽缸計數器在Ttj處起動。汽缸計數器計算從發動機停止的汽缸事件的次數。汽缸計數器在發動機停止之後第一接收燃料的汽缸開始計算並且對於旋轉穿過特別位置(例如進氣衝程的下止點)的每個汽缸繼續保持增加。在從發動機停止和壓縮衝程期間燃料在402和404處被向第一汽缸噴射兩次之後，燃料在408-430發動機循環次序內每個汽缸循環噴射兩次至其他汽缸。在垂直標記434 之後，汽缸過渡至在432開始的燃料單次噴射。在發動機起動期間進氣歧管壓力(MAP)由標記436指示。當發動機起動時，MAP處於大氣壓力，因為空氣通過節氣門體並且進入進氣歧管在發動機停止時進入進氣系統。隨著發動機開始旋轉，進氣歧管中的空氣被吸入汽缸，由此降低進氣歧管的壓力。進氣歧管的壓力在發動機達到怠速之後穩定。垂直標記434指示當發動機轉速高於閾值並且歧管壓力低於閾值時的發動機工況。在該示例中，在MAP低於閾值MAP之前發動機轉速大於閾值轉速。因此，垂直標記434 指示該發動機起動的閾值MAP。閾值MAP可隨工況改變。例如，閾值MAP可隨著環境海拔的增加而降低。相反地，閾值MAP可隨著環境海拔的降低而增加。如在圖4中指示的，燃料噴射從434之前的每汽缸循環噴射兩次過渡到436之後的每汽缸循環噴射一次。燃料從每汽缸循環兩次噴射(這可改進燃燒穩定性)過渡至每汽缸循環一次噴射，以降低發動機排放。 在汽缸進氣衝程期間的單次燃料噴射可改進發動機排放，因為燃料的混合可通過進氣衝程期間的單次噴射被改進。現參考圖5，發動機起動程序的流程圖被顯示。在502，程序500確定發動機工況。 發動機工況可包括但不限於發動機冷卻劑溫度、燃料類型或者乙醇百分比、燃料軌道壓力、 環境溫度和壓力、變速器擋位位置、潤滑油溫度、發動機節氣門位置、加速器踏板位置和制動踏板位置。各種發動機工況可被直接感測或者從例如傳感器的組合中推導出來。在504，程序500判斷是否存在自動發動機重起動請求。在一個示例中，在車輛響應於車輛轉速低於閾值轉速和踩下的制動踏板而被自動停止之後，可產生發動機起動請求。自動發動機起動請求可通過駕駛員釋放車輛制動踏板或者接合/釋放離合器踏板或者當加速器踏板被踩下時，可產生自動發動機起動請求。在其他示例中，自動起動請求可通過例如混合控制器產生。自動起動請求可通過自動變速器或者手動變速器的針對車輛產生。 如果發動機聯接至自動變速器，變速器可處於驅動擋位或者駐車擋位或者空擋。如果發動機重起動被請求，則程序500繼續至506。否則，程序500繼續至結束。在506，燃料可在發動機旋轉之前噴射到處於壓縮衝程的汽缸。然而，如果發動機沒有在期望的起動位置，則燃料噴射可被延遲直到發動機開始旋轉。在發動機停止處，汽缸計數器被設定為零值。在一個示例中，汽缸計數器從一次燃料噴射並且隨著每個汽缸通過進氣衝程下止點位置開始增加。在其他實施例中，汽缸計數器可在每個汽缸的進氣衝程上止點或者其他可替代位置被增加。因此，汽缸計數器在當發動機被停止時是零並且隨著發動機開始旋轉移動各個發動機汽缸通過各自的汽缸循環而增加。現轉向506，發動機旋轉開始並且汽缸計數由程序500開始。發動機旋轉可由起動機或者混合動力車輛的馬達來完成。在508，程序500判斷IMEP限制是否保證進入跳過點火模式。IMEP可通過噴射器最小脈衝寬度限制、周圍環境條件或者其他傳感器或者駕駛員限制而被限制。在一個示例中，IMEP由引導到發動機汽缸內的空氣量和發動機汽缸數來限制。此外，IMEP限制可隨著發動機汽缸保持的空氣量的增加而增加。例如，與具有更少汽缸和更小容積汽缸的發動機相比，具有更多數目汽缸和更大汽缸容積的發動機可具有更高的IMEP的限制。在一個實施例中，發動機的IMEP限制可通過測力計被確定並且存儲在製造的車輛的存儲器中。例如，發動機可被運行在多種條件下以確定在什麼條件下汽缸IMEP大於允許發動機運行在期望怠速的值。在一個示例中，當環境空氣溫度較冷並且當發動機溫度較熱時，發動機可運行在更高的IMEP下。更冷的環境空氣溫度可增加汽缸空氣充量，以便熱發動機將具有更高的扭矩輸出。在另一示例中，當期望稀空氣-燃料混合併且燃料噴射器運行在最小脈衝寬度(導致發動機扭矩輸出高於期望值)時，IMEP可比期望值更高。當在先前被確定導致IMEP高於期望值的發動機工況下做出自動起動請求時，程序500進行至510。否則，程序進行至520。在510，程序500判斷是否在每個汽缸循環噴射一次燃料至汽缸或者噴射兩次燃料至汽缸。在一個示例中，當發動機的溫度或者燃料軌道壓力大於閾值時，可在發動機起動期間每個汽缸循環噴射一次燃料。在該示例中，當發動機的溫度或燃料軌道壓力低於閾值時，可在發動機起動期間在每個汽缸循環噴射兩次燃料。在發動機起動的汽缸循環期間噴射兩次燃料可在一些條件下改進燃燒穩定性。而在發動機起動的汽缸循環期間噴射一次燃料可在一些條件下改進發動機的排放。在另一示例中，當環境空氣壓力大於閾值時，可在發動機起動期間每汽缸循環噴射一次燃料。在該示例中，當環境空氣壓力小於閾值時，可在發動機起動期間每汽缸循環噴射兩次燃料。在512，程序500在每個發動機汽缸的循環期間並且按照發動機燃燒順序噴射一次燃料至每個汽缸。例如，燃料可在四缸發動機的每一個汽缸的進氣衝程期間並且以 1-3-4-2的順序噴射燃料。此外，在512，程序500響應於汽缸計數器的值確定在汽缸的循環期間哪個汽缸禁止燃料噴射。由於在汽缸的循環期間禁止燃料噴射，發動機可跳過一個或一個以上燃燒事件。在一個示例中，當汽缸計數器匹配存儲在發動機控制器存儲器中的數目時，燃料不向汽缸噴射。因此，在燃燒重新開始之前一個或一個以上燃燒事件可跳過燃燒。在另一示例中，在例如發動機燃燒順序下預定間隔、每三個汽缸處可不噴射燃料。因此， 隨著發動機旋轉並且燃燒空氣-燃料混合物，汽缸計數器開始增加。當汽缸計數器達到預定數目時，燃料噴射可被暫時停止，以使得發動機被降低，由此控制發動機轉速。如以上提到的，汽缸計數器可在特定汽缸事件(例如，活塞在進氣衝程上止點)、發動機燃燒事件(例如，當火花開始時)或者關於發動機位置的其他例子增值。在512完成之後，程序500進行至 516。在514，程序500在每個發動機汽缸的循環期間按發動機的燃燒順序向每個汽缸噴射兩次燃料。例如，可在1-3-4-2的順序下在四汽缸發動機的每個汽缸的壓縮衝程期間噴射兩次燃料。此外，在514，程序500響應於汽缸計數器的值在汽缸的循環期間確定哪個汽缸禁止燃料噴射。因為在汽缸的循環期間禁止燃料噴射，所以發動機可跳過一個或一個以上燃燒事件。在一個示例中，當汽缸計數器匹配存儲在發動機控制器的存儲器中的數目時，燃料不被噴射至汽缸。因此，一個或一個以上燃燒事件可在燃燒的重新開始之前跳過燃燒。在另一示例中，在例如按照發動機燃燒順序下在預定間隔、每三個汽缸處不噴射燃料到汽缸。因此，隨著發動機旋轉並且燃燒空氣-燃料混合物，汽缸計數器增值。當汽缸計數器達到預定的數值，燃料噴射可被暫時停止，以使得發動機扭矩被降低，由此控制發動機轉速。如以上提到的，汽缸計數器可在特定發動機事件(例如，活塞處於進氣衝程上止點)、發動機燃燒事件(例如，當火花已經開始)或者關於發動機位置的其他例子增值。在514完成之後，程序500繼續至516。注意，期望發動機轉速和實際發動機轉速之間的差值可被通過汽缸事件基礎基於汽缸事件被確定，與事件計數器一樣，並且還可被用於確定何時從跳過汽缸燃燒事件到不跳過汽缸燃燒事件。還考慮了排放的影響。例如，發動機可被限制為在每發動機起動預定數目的跳過燃燒事件。此外，可提供跳過燃燒事件數目監控器或者跳過燃燒事件與點火事件的比例以確定何時退出跳過燃燒模式。在516，程序500判斷是否退出跳過點火模式。在一個實施例中，當汽缸計數器從發動機停止開始達到預定數目時，可退出跳過點火模式。例如，跳過點火模式可在發動機停止開始的預定數目的汽缸事件或者燃燒事件之後，可退出跳遠點火模式。在另一示例中，在預定時間量之後或者在駕駛員額外的發動機扭矩輸入之後可退出跳過點火模式。例如，當駕駛員踩下加速器踏板時，程序500可過渡至從跳過點火模式中跳出。如果程序500判斷退出跳過點火模式，則程序500繼續至518。否則，程序500返回至510。在518，程序500通過在發動機燃燒順序下連續噴射燃料至汽缸並且提供火花至每個汽缸而退出跳過點火模式。此外，發動機轉速可在退出跳過點火模式之後通過調整火花或者降低汽缸空氣充量而被控制。在518之後，程序500退出。在520，程序500判斷是否向每個汽缸循環噴射一次或者兩次燃料。在一個示例中，當發動機的溫度或燃料軌道壓力大於閾值時，燃料在發動機起動期間在每個汽缸循環被噴射一次。在該示例中，當發動機的溫度或燃料軌道壓力小於閾值時，燃料在發動機起動期間每個汽缸循環被噴射兩次。在發動機起動的汽缸循環期間噴射兩次燃料可改進在一些條件下的燃燒穩定性。而在發動機起動的汽缸循環期間噴射一次燃料可改進發動機的排放。在另一示例中，當環境空氣壓力大於閾值時，燃料在發動機起動期間每汽缸循環噴射一次。在該示例中，當環境空氣壓力小於閾值時，燃料在發動機起動期間噴射兩次。在522，程序500在每個發動機汽缸的循環期間並且按照發動機燃燒順序向每個汽缸噴射一次。在一個實施例中，發動機可被以稀空氣-燃料混合起動，如在圖3中說明的。具體地，發動機可通過在壓縮衝程期間僅在開始火花事件之前在火花塞附近或周圍形成分層混合物來起動。此外，發動機可被運行為從發動機停止開始的預定數目的汽缸時間或者燃燒事件的分層稀混合氣。在一個實施例中，發動機汽缸根據燃燒順序運行稀空氣-燃料混合物，直到汽缸計數器達到預定數目。此外，預定數目可響應於發動機的工況被改變。例如，當發動機溫度在20°C附近時，發動機可運行20次燃燒事件的稀混合氣並且當發動機溫度在90°C附近時， 發動機可運行三次事件。因此，隨著發動機旋轉並且燃燒空氣-燃料混合物，汽缸計數器增值。522之後，程序500繼續至526。在524，程序500在每個發動機汽缸的循環期間按照發動機燃燒順序每汽缸噴射兩次燃料。例如，可在四汽缸發動機的每個汽缸的壓縮衝程以1-3-4-2的順序噴射兩次燃料。5 之後，程序500繼續至526。在526，程序500判斷是否退出起動模式。在一個實施例中，當從發動機停止開始汽缸計數器達到預定數目時，可退出起動模式。例如，在從發動機停止開始預定數目的汽缸事件或燃燒事件之後，可退出起動模式。在另一示例中，在預定時間量之後或在駕駛員額外的發動機扭矩輸入之後或者如果進氣歧管壓力降至低於特定閾值壓力時，可退出起動模式。例如，當駕駛員踩下加速器踏板時，程序500過渡至起動模式之外。如果程序500判斷退出起動模式，則程序500繼續至退出。否則，程序500返回至520。 現參考圖6，可替代發動機起動程序的流程圖被示出。在602，程序600確定發動機的工況。發動機工況可包括但不限於發動機冷卻劑溫度、燃料類型或者乙醇百分比、燃料軌道壓力、環境溫度和壓力、變速器擋位位置、潤滑油溫度、發動機節氣門位置、加速器踏板位置和制動踏板位置。多種發動機工況可被直接感測或者例如從傳感器的組合中推導出來。在604，方法600判斷是否存在自動發動機重起動請求。在一個示例中，在車輛響應於車輛轉速低於閾值轉速和踩下的制動踏板而被自動停止之後，可產生發動機起動請求。自動發動機起動請求通過駕駛員釋放車輛制動踏板或者當加速器踏板被踩下時產生。 在其他示例中，自動起動請求可通過例如混合動力控制器產生。此外，在一個實施例中，當缺少駕駛員輸入值發動機扭矩需求輸入時，發動機可被重起動。可對帶有自動或者手動變速器的車輛產生自動起動請求。如果發動機聯接至自動變速器，則變速器可處於驅動擋位或者駐車擋位或者空擋。在一個實施例中，燃料響應於自動起動的請求在壓縮衝程中被噴射至一個或一個以上汽缸。此外，噴射可隨著發動機響應於自動起動發動機的請求開始旋轉而繼續。如果自動發動機重起動被請求，則程序600繼續至606。否則，程序600繼續至退出。在發動機停止處，汽缸計數器被設定為零值。在一個示例中，汽缸計數器可通過一次燃料噴射並且隨著每個汽缸穿過進氣衝程的下止點位置而被增加。在其他實施例中，汽缸計數器可在每個汽缸進氣衝程的上止點或者在可替代發動機位置增值。因此，汽缸計數器在發動機停止時是零並且隨著發動機開始旋轉移動各發動機汽缸穿過單個汽缸循環而增值。返回至606，發動機旋轉開始並且汽缸計數由程序600開始。發動機旋轉可由發動機或者混合動力車輛的馬達來完成。在608，程序600在每個發動機汽缸的循環期間按照發動機燃燒順序向每個汽缸噴射兩次燃料。例如，燃料可在四缸發動機的每個汽缸的壓縮衝程期間以1-3-4-2的順序噴射兩次。此外，燃料可在每個發動機汽缸的壓縮衝程期間對於預定數目汽缸事件或者燃燒事件噴射兩次燃料，並且然後燃料被噴射兩次，第一噴射在汽缸的進氣衝程期間，第二噴射在汽缸的壓縮衝程。以此方式，發動機可通過在壓縮衝程期間噴射兩次的預定數目的次數被起動並且然後過渡至在每個發動機汽缸的汽缸循環期間噴射兩次燃料，第一噴射在進氣衝程期間並且第二噴射在壓縮衝程期間。此外，燃料量可根據發動機的溫度和MAP而被改變。應該注意在發動機起動的汽缸循環期間第三燃料噴射也是可能的。在燃料輸送方法已經被選擇並且被命令從而燃料向對應汽缸每汽缸循環噴射兩次之後，程序600進行至 610。在610，程序600判斷當燃料在各汽缸的衝程期間燃料被噴射兩次時發動機轉速是否大於閾值量。程序600判斷發動機轉速是否大於閾值，作為建立燃料噴射可從改進燃燒穩定性的燃料噴射方法過渡至改進發動機排放的燃料噴射方法的條件。此外，發動機轉速閾值可根據發動機工況改變。例如，隨著發動機燃料軌道壓力的溫度的增加，發動機轉速閾值降低。如果發動機轉速超過預定轉速(閾值隨發動機的工況改變)，則程序600繼續至 616。否則，程序600繼續至612。在612，程序600判斷當燃料在各汽缸的衝程期間燃料被噴射兩次時發動機MAP是否小於閾值量。程序600判斷MAP是否小於閾值以確定是否發動機失火。如果MAP不小於閾值，程序600進行至614並且燃料在發動機起動期間被富化以改進穩定燃燒的可能性。否則，程序600返回至608。在614，程序600富化發動機汽缸空氣-燃料混合物以降低失火的可能性。當發動機沒有失火，發動機轉速增加並且進氣歧管壓力降低。然而，如果發動機汽缸失火，發動機轉速可被降低，而更少空氣從進氣歧管中被抽出，這導致更高的進氣歧管壓力。噴射到發動機汽缸的燃料量在614處被增加以降低發動機失火的可能性。在616，程序600判斷發動機MAP是否小於閾值水平。發動機MAP可以使發動機起動魯棒性的一個指示。如果進氣歧管壓力如期望地被泵送下降，則發動機可處於這樣的工況，即足夠穩定以過渡至改進發動機排放的燃料噴射方法。因此，程序600判斷MAP是否小於閾值。如果MAP小於閾值，則程序600進行至618。否則，程序600返回至608，在此發動機繼續燃燒空氣-燃料混合物，其包括在例如圖4中顯示的在各汽缸循環期間兩個分離的燃料噴射。在618，程序600過渡至在汽缸循環期間向每一個對應汽缸噴射一次燃料。每汽缸循環噴射一次燃料可在發動機起動期間改進發動機排放。圖4顯示從每個汽缸循環向每個汽缸噴射兩次到每汽缸循環箱每個汽缸噴射一次的代表性過渡。具體地，在圖4的434之後，燃料向尚未起動噴射循環的汽缸每汽缸循環噴射一次(例如，噴射循環可以是在單個汽缸循環期間單次燃燒時間噴射所有燃料的噴射時間段)。在618，程序600根據發動機燃燒順序過渡燃料噴射。例如，如在圖4中顯示的，在 434MAP低於閾值水平之前最後開始接收燃料的汽缸是在428的汽缸編號4。汽缸編號4在 430接收汽缸混合物的平衡，並且然後，燃料噴射根據燃燒順序被過渡至每汽缸循環單次燃料噴射。因為根據發動機燃燒順序汽缸編號2是下一個，所以汽缸編號2是從發動機停止開始接收每汽缸循環噴射一次燃料的第一汽缸。汽缸1、3和4跟隨汽缸編號2過渡至每汽缸循環一次噴射事件。一旦所有汽缸已經過渡汽缸循環期間每汽缸一次燃料噴射，則程序 600退出。圖6的程序還限制了進入扭矩控制模式，直到在發動機停止之後預定數目的汽缸事件或燃燒時間已經發生。在一個示例中，程序600可從618進行至燃料噴射被限制進入發動機扭矩控制模式的狀態，直到檢測到具體的預定數目的燃燒事件或者直到做出了駕駛員扭矩請求。這種限制可改進當發動機進入發動機扭矩控制模式時發動機如期望地響應的可能性。應注意在圖2-4的示例中，雖然發動機可聯接至自動變速器，但是這些發動機起動的方法適合於聯接至手動變速器的發動機。此外，雖然本示例適合於起動和聯接至處於驅動擋位的自動變速器的發動機，但是本發明還可用於起動處於空擋或駐車擋位的發動機。此外，發動機起動位置的每個示例僅為說明目的顯示。說明的方法可應用在不同的發動機起動位置並且應用至具有額外或者更少汽缸的發動機。如本領域的技術人員將理解，圖4中說明的程序可代表一個或一個以上任何數目的處理策略，這些處理策略例如驅動事件、中斷驅動、多任務、多線程和類似物。因而，可以說明的平行或者省略的一些情況的順序實施說明的各種步驟或功能。同樣地，處理的順序不必要求實現在本文說明的目的、特徵和優點，而僅被提供易於說明和描述。雖然沒有詳細說明，但是本領域的技術人員將認識到可根據使用的具體策略重複地實施說明的一個或一個以上步驟和功能。這總結了該說明書。本領域的技術人員閱讀它後將在不偏離本說明書精神和範圍下想出很多變體和修改。例如，運行在天然氣、汽油、柴油或者可替代燃料方案的L3、L4、L5、 V6、V8、V10和V12發動機可使用本說明述以獲益。
權利要求
1.一種起動發動機的方法，其包括起動所述發動機；自動起動發動機重起動並且起動在所述發動機的第一汽缸內的燃燒；以及在所述發動機重起動期間啟動所述第一汽缸內燃燒之後，根據所述發動機的燃燒順序在所述發動機的至少一個汽缸內跳過燃燒。
2.如權利要求1所述的方法，其中自動變速器被聯接至所述發動機。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述跳過燃燒響應於從所述發動機停止開始，燃燒空氣-燃料混合物的汽缸的IMEP水平。
4.如權利要求1所述的方法，其中在所述至少一個汽缸內的跳過燃燒響應於發動機汽缸的數目。
5.如權利要求1所述的方法，其中在所述至少一個汽缸內的所述跳過燃燒響應於預定條件。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述預定條件是發動機的溫度並且其中所述發動機的至少一個汽缸內的跳過燃燒響應於從所述第一汽缸內燃燒開始的燃燒事件的數目。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述至少一個汽缸內的所述跳過燃燒被限制於所述第一汽缸內燃燒之後的汽缸進氣事件的數目。
8.一種起動發動機的方法，其包括停止所述發動機；在第一條件期間，自動起動發動機重起動並且在所述發動機的第一汽缸內起動燃燒， 所述發動機的轉速通過調整發動機火花正時、進氣歧管壓力或者發動機燃料量中的至少一個而被控制；並且在不同於所述第一條件的第二條件期間，自動起動發動機重起動並且在所述發動機的第一汽缸內起動燃燒，並且在所述發動機重起動期間起動所述第一汽缸內燃燒之後，根據所述發動機的燃燒的順序在所述發動機的至少一個汽缸內跳過燃燒。
9.如權利要求8所述的方法，其中在所述發動機停止之後發動機旋轉之前，通過噴射燃料至具有關閉的進氣門的汽缸而在第一汽缸內起動燃燒。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述跳過燃燒響應於從所述發動機停止開始燃燒空氣-燃料混合物的汽缸的IMEP的水平。
全文摘要
本發明公開了改進可重複停止和起動發動機的起動的方法。在一個實施例中，所述方法在發動機被自動重起動時根據發動機燃燒順序在至少一個汽缸中跳過燃燒以控制發動機轉速。跳過燃燒事件在汽缸中燃燒在運行條件發生時可與IMEP的水平相關聯。
文檔編號F02D43/00GK102162401SQ201110040248
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月16日 優先權日2010年2月17日
發明者A·O·吉布森, H·W·帕特森, J·N·阿勒瑞 申請人:福特環球技術公司