辅助直接起动控制的方法和系统的制作方法

专利名称：辅助直接起动控制的方法和系统的制作方法
辅助直接起动控制的方法和系统
技术领域：
本发明涉及控制发动机停机和随后的发动机再起动的方法和系统。背景技术：
车辆已经发展到在满足怠速-停止条件时执行怠速-停止，并在满足再起动条件 时自动再起动发动机。这种怠速-停止系统能够节约燃料、减少排放、减少噪音等。发动 机可以响应于来自驾驶者的启动请求从怠速-停止状态下再起动，或没有接收驾驶者的输 入，例如响应于发动机运行参数落于理想运行范围之外，而自动再起动。一种在怠速-停止状态下使发动机停机的示例性方法包括切断对气缸的燃料供 给，例如执行燃料减速切断(deceleration fuel shut-off)。然而，发明者已经认识到了这 种方法的多种潜在问题。作为一个例子，随着燃料供应切断，发动机可能并不立即停止运动 且活塞在发动机缓慢停下时可能持续泵送空气经过发动机。泵送经过发动机排气系统的空 气可能使排气催化剂氧饱和和/或使催化剂温度降低至起运行范围之下。这样，无论哪种 情况在随后的再起动中均需要额外的燃料使催化剂复原。额外的燃料导致发动机燃料消耗 的增加。在美国专利7，159，561中说明了使发动机在快速停机状态下的另一个示例性方 法。这里，将停机次序分为两个阶段执行，第一阶段中使火花点火延迟进入做功冲程，第二 阶段中使火花点火提前进入压缩冲程中。第一阶段延迟的火花点火使得发动机能够慢下来 同时燃烧气体能够传送给催化剂。第二阶段提前的火花点火使得发动机能够通过在压缩冲 程中引起燃烧事件而快速停止。虽然该方法通过控制火花点火可能解决催化剂氧饱和和催 化剂温度问题，由于点火系统错误和/或劣化可能发生潜在的错误点火或意外燃烧。这些 结果可能降低发动机及时停机的机会。而且，如果驾驶者在发动机正在停机时(例如，仍然减速转动)改变主意并行希望 立即再起动发动机，则不大可能理想地快速再起动。具体而言，驾驶者在发动机起动机能够 重新接合之前可能不得不等着发动机完全停止旋转。这样，这可能大大增加再起动时间并 降低再起动运转的质量。

发明内容因此，在一个示例中可通过下列方法解决上述一些问题。该方法包括在发动机 自动怠速-停止期间，关掉火花点火，并使第一气缸以较富可燃极限(richflammability limit)更浓的空气喷射燃料比运行，并使第二气缸以较稀可燃极限(lean flammability limit)更稀的空气喷射燃料比运行。该方法可进一步包含使来自第一和第二气缸的未燃烧 排气与排气相混合，排气混合物总体上为理想配比。例如，可通过在怠速-停止操作期间不提供起动机电流而接合起动机和向发动机 供应燃料而不火花点火来加速发动机停机。通过接合起动机而不提供起动机电流，在发动 机旋转停止期间可以减少发动机反转。在一个示例性实施例中，可在MAP处于或接近大气压(或大气压力barometric pressure BP)时执行发动机停机。可替代地，可以例如使用 节气门朝向BP调节MAP。这样，可以通过在BP下开始发动机停机来获得较在低于大气压下 更快的发动机旋转停止。根据本发明的一个实施例，可以基于发动机工况调节在可燃极限之外的稀燃程度 和富燃程度，发动机运转工况包括以稀燃运行的气缸数量和以富燃运行的气缸数量、预测 的到达发动机最小速度的燃烧事件数量，发动机配置、发动机速度和发动机温度中的至少 一个。根据另一个实施例，可以调节所述燃料喷射以保持排气空燃比为理想配比。根据另 一个实施例，可以进一步包含调节节气门使得歧管压力朝向大气压力调整。根据另一个实 施例，所述调节包括在所述怠速-停止期间增加节气门开口。根据另一个实施例，可以进一 步包含在发动机再起动状况下选择性地使发动机恢复运行。根据另一个实施例，还可以进 一步包含在发动机再起动期间，利用所述起动机使所述发动机开始转动，并基于之前紧邻 的怠速-停止是否包括在可燃极限之外供应燃料来调节所述气缸的燃料喷射。根据本发明的另一方面，公开了一种车辆系统，包含带有多个气缸的发动机；起 动机；以及具有计算机可读存储介质的控制系统，所述计算机可读存储介质带有代码，所述 代码载有指令用于在发动机怠速-停止状况期间，使起动机接合而不供应起动机电流以 在所述发动机上施加防止反转扭矩；关闭火花点火；调节节气门使得歧管压力朝向大气压 力调整。使第一气缸以比富可燃极限更浓的空气-喷射燃料比运行；使第二气缸以比稀可 燃极限更稀的空气-喷射燃料比运行，其中在所述第一气缸和所述第二气缸中的所有空气 对所述第一气缸和所述第二气缸中的所有喷射燃料的比率总体上为理想配比。根据一个实施例，该系统可进一步包含载有指令的代码，用于选择性地在发动机 再起动状况期间选择性地再起动所述发动机，基于喷射进入所述气缸的燃料是否在之前紧 邻的怠速-停止期间是处于所述可燃极限之外来调节所述再起动期间喷射进入所述气缸 的燃料量。根据另一个实施例，所述调节可包括对在所述之前怠速-停止期间富燃喷射的气 缸在随后的所述再起动期间供应更稀的燃料，以及对所述之前怠速-停止期间稀燃喷射的 气缸在随后的所述再起动期间供应更多的燃料。根据另一个实施例，调节在可燃极限之外的稀燃程度和富燃程度可以至少基于以 稀燃运行的气缸数量和以富燃运行的气缸数量、和/或发动机停止之前的预测燃烧事件数量。通过在停机期间向发动机供应燃料而不火花点火，可在催化剂中发生燃烧而不是 在气缸或气道中。结果是，可在催化剂中产生放热反应以仅在发动机停止之前增加催化剂 温度，从而在发动机停机期间延长了催化剂保持高于起燃温度的持续时间。通过供应燃料 而不火花点火，可以减少气缸中不需要的燃烧。通过在火花点火可燃极限之外向发动机供 应燃料可以进一步减少由于偶然火花点火引起的燃烧。例如，基于发动机工况，例如发动机 速度、发动机温度以及气缸位置，可向一些气缸供应超过可燃极限的富燃燃料而像一些气 缸供应低于可燃极限的稀燃燃料。喷射进入每个气缸的燃料总量(即富燃程度和稀燃程 度)可以调节使得通过气缸的最终排气混合物的空燃比为理想配比。随后在之后的发动机 再起动期间，可基于催化剂温度和/或排气空燃比控制发动机。这样，可以加速发动机停机，从而减少了泵送通过催化剂的氧气总量。通过减少泵送通过催化剂的空气总量，在随后的发动机再起动期间需要的调节催化剂的燃料总量可以 减少，从而改进燃料经济性。通过在停机时暂时地升高催化剂温度，在发动机停机期间催化 剂保持在起燃温度之上的持续时间可以延长。而且，通过在催化剂处燃烧，可以减少催化剂 的氧饱和。这样，可以避免出现响应于低催化剂温度的发动机再起动。应理解的是上述概述提供用于以简化的形式引入了选择的概念，其将在详细描述 中进一步描述。这并不意味着确定了权利要求主旨的关键的或实质的特征，权利要求的范 围由权利要求书唯一地确定。而且，权利要求的主旨并不限于解决了上述或本文中任何部 分中提及的缺陷的实施例。

图1显示了车辆驱动系的例子。图2显示了根据本发明的一个实施发动机怠速-停止运转的高级流程图。图3显示了实施发动机加速停机的高级流程图。图4显示了实施了图2中的怠速-停止运转之后的再起动运转的高级流程图。
具体实施方式下列描述涉及实施一种发动机加速停机的系统和方法，在怠速-停止期间以理想 配比排气执行发动机加速停机，且在停机期间延长了催化剂温度升高工况。根据怠速-停 止状况，发动机控制器可配置用于使起动机接合，而不提供起动机电流，来向旋转的发动机 提供防止反转扭矩。控制器还可以调节节气门位置从而使歧管压力提升接近大气压(图 2)。在一个例子中，控制器可进一步调节燃料喷射和火花点火正时来以理想配比排气执行 加速停机。这里，如图3所示，可基于各自的气缸可燃极限来调节对发动机的每个气缸的燃 料喷射。例如，一些气缸可富燃料喷射而一些气缸可稀燃料喷射，调节这些喷射式使得最终 的排气为理想配比。在随后的发动机从怠速-停止再起动期间(图4)，在起动机马达的协 助下发动机可再起动，且可基于之前的停机运转来调节燃料喷射。这样，可通过起动机接合来施加制动扭矩从而使发动机加速旋转停止，同时在停 机期间可使用在气缸可燃极限之外的燃料供应来暂时提升催化剂温度。通过在发动机停机 期间延长催化剂温度保持在阈值(例如起燃温度)之上的时间，可以减少由于低催化剂温 度工况引起的发动机再起动。通过关闭火花点火，且进一步通过调节发动机可燃极限之外 的燃料喷射，可减少对火花点火控制的依赖，同时还可以减少由于意外火花点火引起的错 误点火的可能性。通过使发动机加速旋转停止，停机时泵送通过催化剂的空气量也可减小。 通过调节节气门能够使得在发动机停机时有更高的MAP，可以使发动机加速旋转停止，同时 在发动机旋转停止期间接合起动机能够减少发动机在旋转停止时的反转。通过减少发动机 反转，可在后续的发动机再起动期间更好地预测发动机位置。例如，即使使用低成本传感器 也可更好地预测发动机位置。另外，通过防止发动机反转，还可以获得切实的NVH效益。这 样，可以改进发动机停机和后续的再起动的质量。图1显示了车辆驱动系10的框图布局图。驱动系10可以由发动机22驱动。在 一个示例中，发动机22可以为汽油发动机。在替代实施例中，也可采用其他配置的发动机， 例如柴油发动机。发动机22可以由发动机起动系统M(包括起动机)起动。在一个例子中，起动机可以为马达驱动(或电池驱动)起动机。在其他例子中，起动机可以为动力系驱 动马达，例如通过连接装置连接至发动机的混合动力动力装置。连接装置可包括变速器，一 个或多个齿轮，和/或任何其他适合的连接装置。起动机可包括例如单向离合器。发动机 22可通过扭矩驱动器沈，例如燃料喷射器、节气门等来调节扭矩。另外，在混合动力车辆的 例子中，动力系可用于根据需要使发动机加速或减速。发动机输出扭矩可传送至扭矩转换器观以通过接合一个或多个离合器(包括前 向离合器3 来驱动自动变速器30，其中扭矩转换器可视为变速器的一个部件。这样，可 以根据需要接合多个这种离合器。扭矩转换器的输出可随后由扭矩转换器锁止离合器34 控制。当扭矩转换器锁止离合器34完全分离时，扭矩转换器观通过扭矩转换器涡轮和扭 矩转换器推进器之间的液力转换器将扭矩传送至自动变速器30，从而使得扭矩倍增。相反 地，当扭矩转换器锁止离合器34完全接合时，发动机输出扭矩通过扭矩转换器观的离合器 直接传送至变速器30的输入轴(未显示)。可替代地，扭矩转换器锁止离合器34可部分接 合，从而使得能够调节传送至变速器的扭矩量。控制器42可配置用于通过依据各种发动机 工况、或依据基于驾驶员的发动机运转请求调节扭矩转换器锁止离合器来调节由扭矩传送 器传送的扭矩量。来自变速器30的扭矩输出可随后传递至车轮36来推进车辆。具体而言，自动变 速箱30在将输出驱动扭矩传递给车轮之前可响应于车辆行驶状况调节输入轴(未显示) 上的输入驱动扭矩。而且，可通过接合车轮制动器38来锁住车轮36。在一个例子中，车轮 制动器38可响应于驾驶者脚踩下制动踏板(未显示)而接合。同样地，车轮36可由于响 应于驾驶者松开踩踏自动踏板使车轮制动器38分离而解锁。机械油泵40可与自动变速器30液力联接以提供液压力使各种离合器接合，例如 前向离合器32和/或扭矩转换器锁止离合器34。机械油泵40可依据扭矩转换器观运转， 并可例如由发动机22或变速器输入轴的旋转驱动。这样，在机械油泵中产生的液压力可随 着发动机速度增加而增加，并可随着发动机速度降低而降低。在一些实施例中，还可包括电 动油泵，电动油泵也可与自动变速器液力联接，但独立于发动机22或变速器30的驱动力而 运行，从而为机械油泵40提供补充液压力。控制器42可配置用于从发动机22接收输入并相应地控制发动机的扭矩输出和/ 或扭矩转换器、变速器、和/或相关离合器的运行。作为一个例子，可通过组合调节火花点 火正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或充气，通过控制节气门打开和/或气门正时、气 门提升和涡轮增压发动机增压来调节扭矩输出。在柴油发动机的例子中，控制器42可通过 组合控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时、充气来控制发动机扭矩输出。在所有例子中，可在 逐缸控制的基础上实施发动机控制来控制发动机扭矩输出。当满足怠速-停止条件时，控制器42可调节发动机节气门以使歧管压力 (manifold air pressures，MAP)卓月向大气压力(barometric pressure，BP)提升，从而协 助发动机旋转停机。而且，在更高的MAP下，起动机可能与旋转的发动机接合从而施加制动 扭矩和/或减少发动机旋转停机的发动机反转。随后，可调节燃料喷射和/或火花点火正 时，如同参考图2-3进一步说明的，从而使得发动机加速停机而带有理想配比理想配比排 气。这里，可以关闭火花点火并可根据各自的可燃极限调节喷射进入各个气缸的燃料量。 气缸各自的可燃极限可基于普遍的发动机工况(例如在喷射时的发动机速度和/或发动机(或气缸)温度)来确定。因此一些气缸可富燃料喷射而其它的可以稀燃料喷射。燃料喷 射可以调节以保持理想配比理想配比排气空燃比。可替代地，可以实施不具有理想配比排 气的发动机停机，例如粗略延迟火花点火。通过粗略延迟火花点火，可以减少泵送经过催化 剂的空气量。在怠速-停止随后的发动机再起动期间，发动机可由起动机转动。如同参考 图4说明，控制器可随后基于是否在紧随的怠速-停止中发生可燃极限之外的燃料供应来 调节对气缸的燃料喷射。现在参考图2，描述了在图1的车辆系统中执行怠速-停止操作的流程图200。在 202处，确认是否已经满足怠速-停止条件。怠速-停止条件可包括例如发动机运转(例 如实现燃烧)、电池荷电状态超过阈值(例如，高于30% )、发动机速度低于阈值(例如小 于30mph)、没有关于空调的请求、发动机温度(例如从发动机冷却剂温度推断)低于阈值， 没有来自车辆驾驶者的起动请求、驾驶者所需扭矩低于阈值、踩下制动踏板等。如果没有满 足怠速-停止条件，程序可以终止。然而，如果满足了任何或所有怠速-停止条件，随后在 204处，控制器可估测歧管压力(MAP)并确定MAP处于大气压(BP)。如果MAP没有处于BP， 在206处，控制器可调节节气门使得MAP到达或朝向BP变化，例如通过减少节气门板的节 气量。在一个实施例中，调节节气门可包括在怠速-停止期间增加节气门开口。在替代实 施例中，可使用附加或替代发动机驱动器来使MAP朝向BP变化。如果MAP处于BP或已经朝向BP调节，随后在208处，程序可以确定带有理想配比 排气的发动机加速停机是否需要或可能。这样，可响应于发动机自动再起动预报(例如，目 前的停机是独立于驾驶者停机请求的发动机自动怠速-停止)，和/或基于发动机怠速-停 止和再起动纪录，可能需要发动机迅速停机。例如，如果在确定的时间长度内发动机已经实 施了阈值数量的发动机怠速-停止和再起动，除了经常的发动机再起动之外，可能加速发 动机停机。在另一个例子中，如果之前的停机持续时间已经小于阈值，预测到经常的再起动 可加速发动机停机。在又一个例子中，在城市驾驶(例如从GPS传感器或其他交通传感器 推断)期间，特别是在停停走走的行驶期间，可能需要发动机加速停机。发动机停机可能具有理想配比排气，也可能不具有。在一个例子中，可基于催化剂 温度而需要带有理想配比排气的发动机加速停机。例如，当发动机停机时的催化剂温度低 于阈值(例如，低于催化剂起燃温度)，可能需要带有理想配比排气的发动机加速停机来解 决伴随着怠速-停止的催化剂温度问题。这里，通过实施带有理想配比排气的发动机迅速 停机，可以在怠速-停止期间提升催化剂温度。如果需要发动机加速停机，则在210处，可以实施带有理想配比排气的发动机加 速停机运转。如图3进一步说明，控制器可调节燃料喷射和火花点火正时来使发动机加速 停机。例如，带有理想配比排气的发动机加速停机可通过关闭火花点火(或不关闭火花点 火)并在一个或多个气缸中在每个气缸的可燃极限之外喷射燃料从而在排气的空气和燃 料之间的任何作用实质上处于发动机气缸之外，在可燃极限之外喷射包括较稀可燃极限更 稀的气缸稀燃料供应以及较富可燃极限更浓的气缸富燃料供应。如果不需要带有理想配比排气的发动加速停机，则在212处，可实施替代的发动 机怠速-停止运转。例如，可以实施不带有理想配比排气的替代发动机加速停机。在一个 例子中，由于较带有理想配比排气的发动机加速停机具有更短的停机时间，可能执行替代 的发动机加速停机。在另一个例子中，可在带有理想配比排气的发动机加速停机受到限制时实施替代的发动机加速停机。例如，由于燃料泵温度，带有理想配比排气的发动机加速停 机期间的燃料喷射可能受到限制。在一个例子中，替代的发动机加速停机包括使起动机接合而不提供起动机电流， 从而对旋转的发动机施加制动和/或防止反转的扭矩，以及在火花点火关闭时以理想配比 向发动机供应燃料。这里，点火事件可在催化剂处发生而不是在气缸或气道中发生，从而在 发动机停机期间暂时地加热催化剂。在另一实施例中，替代的发动机加速停机包括，使发动 机接合从而施加制动和/或防止反转的扭矩并粗略延迟火花点火，从而产生反向制动扭矩 以进一步使发动机减速。这样，会使得火花点火正时用于控制点火事件。例如，可以调节火 花点火正时从而点火事件延迟至做功冲程。在又一个实施例中，在212处可以实施(例如没有加速的)发动机怠速-停止操 作。在一个实施例中，这可包括通过关闭向发动机供应燃料(例如使用燃料减速切断操作) 和/或火花点火来使发动机停止。发动机随后可保持在怠速-停止状态直至驾驶者做出发 动机再起动请求，和/或直至发动机运行参数落至理想运行范围之外。现在参考图3，显示了实施带有理想配比排气的发动机加速停机的示例程序300。 当需要带有理想配比排气的发动机加速停机且可能(即没有限制)时，响应于发动机怠 速-停止条件可使用该程序。通过能够使发动机旋转加速停止，可以实质上减少随后再起 动发动机所需的时间。例如，可以减少响应于驾驶者想法改变而再起动发动机所需的时间， 例如在发动机旋转停下期间所请求的再起动。在302处，可以确定发动机工况。这些可包括，例如，发动机速度(Ne)、发动机温度 (Teng)、排气温度、发动机充气等。在304处，可基于所确定的发动机普遍工况确定每个气 缸的单个气缸稀可燃极限和富可燃极限。在一个示例中，发动机控制器可基于所确定的发 动机运行工况(例如基于气缸充气、充气温度、发动机速度等)使用查找表来确定每个气缸 的稀可燃极限和富可燃极限。在306处，可选择一个或多个气缸用于富燃料喷射并选择一个或多个气缸进行稀 燃料喷射，选择基于各个气缸的可燃极限，并进一步基于发动机配置(例如，基于发动机是 否为V型发动机或直列发动机)。可以调节燃料喷射从而使得混合排气是处于理想配比的。 例如，如果稀可燃极限较富可燃极限更远离理想配比，可选择更多数量的气缸进行富燃料 运行，相比之下选择更少数量的气缸来进行稀燃料运行，从而更容易地获得近似理想配比 的混合空燃比。作为另一个例子，如果稀可燃极限和富可燃极限与理想配比差距相似，则相 比于选择进行富燃料运行(较富可燃极限更浓)的气缸数量，可选择相同数量的气缸来进 行稀燃料运行(较稀可燃极限更稀)。选择可进一步基于预知的实现发动机最小速度的多 个燃烧事件，例如，在发动机停止之前可用的燃烧事件数量。另外，还可以使用其他方法。这样，在一个例子中，发动机可以为直4发动机，并基于发动机可燃极限，可以确 定通过选择一个气缸富燃料运行并在其余3个气缸中进行稀燃料喷射，发动机可以加速停 机而保持排气为理想配比。在308处，程序可包括，确定各个气缸燃料喷射的稀燃程度和富燃程度。这样可以 确定所选气缸进行(较稀可燃极限更稀的)稀燃料喷射的稀燃程度，并确定所选进行(较 富可燃极限更浓的)富燃料喷射的富燃程度。在发动机气缸的可燃极限之外的稀燃程度和 /或富燃程度可基于例如稀燃料运行的气缸数量和富燃料运行的气缸数量、每个气缸的可燃极限、预知的达到最小速度的燃烧事件数量(例如在发动机停止之前可用的燃烧事件数 量)等。稀燃程度和/或富燃程度可另外基于发动机工况，例如发动机温度或发动机速度。例如，如果两个气缸将供应较稀可燃极限更稀的燃料且两个气缸将供应较富可燃 极限更浓的燃料，程序可确定稀燃量和富燃量从而使得所有四个气缸的混合物总体上为理 想配比(例如处于一个理想配比的空燃比之内)。这里，基于气缸的数量调节气缸的稀燃程 度和富燃程度可包括在一个例子中，选择(较富可燃极限更浓的)富空燃比，随后基于气 缸的数量和所选的富空燃比确定稀空燃比。随后，程序可进一步包括检查以确定所确定的 稀空燃比也较稀可燃极限更稀。如果不是，则重新计算以选择更浓的空燃比，直至得到非常 稀的稀空燃比结果。这样，可以同时调节稀空燃比使之更稀，调节富空燃比使之更浓直至每 个均超过其各自的可燃极限。可使用下列示例性等式来完成这些确定。例如，可使用下列等式(A)通过解答该 用于混合物理想配比(AFmix at 14.7)的空燃比的等式来计算富燃气缸和稀燃气缸的理想 配比排气。AFmix= (Al*#l+Ae*#e)/(Fl*#l+Fe*#e)(A)其中怂为稀燃气缸的充气，Ak为富燃气缸的充气，&为喷射进入稀燃气缸的燃料， Fe为喷射进入富燃气缸的燃料，#L为稀燃气缸的数量，且&为富燃气缸的数量。假定传送至稀燃气缸的充气与传送至富燃气缸的充气相同，就是说，充气进气kc,
其可依次从MAF和发动机速度推断出，可以将怂= Ae = Ac代入等式(A)以得到下列等式 ⑶AFmix= (Ac*#l+Ac*#k)/(Fl*#l+Fk*#k)(B)进一步假定富燃气缸的数量和稀燃气缸的数量等于气缸的总数量(#τ)，可以将 #L+#E = #χ代入等式(B)得到如下等式(C)AFmix = (Ac*#t)/(Fl*#l+Fk*#k)(C)喷射进入富燃气缸(在富可燃极限之外)的富燃燃料总量可由富燃气缸所选择的 富空燃比确定，如下列等式(D)所示Fe = (Ae/AFfle)(D)其中AFmi为富燃气缸所选择的空燃比，其处于富燃气缸的富可燃极限之外。将来自等式(D)的！^代入等式(C)，可以从下列等式(E)计算出Fl = [{(AC*#T) /AFmiJ - { (Ac*#e/AFfle) } ] /#L (E)一旦得到&，控制器可以根据下列等式(F)确认稀燃气缸的空燃比(AFfJ在稀可 燃极限之外AFfll = (Al/Fl)(F)这样，控制器可以操纵第一气缸以较富可燃极限更浓的富空燃比喷射燃料，同时 操纵第二气缸以较稀可燃极限更稀的空燃比喷射燃料。也就是，第一气缸可提供较富可燃 极限更多的燃料，且第二气缸可提供较稀可燃极限更少的燃料。来自第一气缸和第二气缸 的未燃烧的排气随后可与排气相混合，最终的排气具有总体上的理想配比。具体而言，在第 一气缸和第二气缸中的总体空气与第一气缸和第二气缸中的总体喷射燃料的比率可以调 节以实现总体上的理想配比。在一个示例中，控制器可以为具有计算机可读存储介质的控 制系统，存储介质中带有代码，代码包含在气缸可燃极限之外运行这些气缸的指令。
这样，使用上述等式，可确定发动机气缸的喷射方案(injection profile)从而能 够实现带有理想配比排气的发动机加速停机，同时还能够确保即使出现错误的火花点火， 或出现其他点火源，也可以总体上避免气缸内的燃烧(和扭矩产生)，因为气缸内的(富燃 或稀燃)混合物超出其各自的可燃极限。这样，发动机可以朝向静止而减速同时保持理想 配比的排气混合物，即使出现错误火花点火或其他点火源，也能同时确保避免气缸内的点 火。应理解的是虽然所描述的例子包括使得排气能够保持在理想配比的喷射方案，在替代 实施例中，可以调整喷射方案以获得替代的排气空燃比，例如稀燃排气或富燃排气。在确定气缸的喷射方案之后，在310处，发动机起动机可与旋转的发动机接合而 不供应起动机电流。这样，可由起动机在旋转的发动机上施加防止反转的扭矩从而通过减 少发动机反转来协助发动机旋转停止。通过减少发动机反转，可以在随后的发动机再起动 期间更好地估测发动机位置，从而改进发动机再起动的质量。例如，即使使用低成本的传感 器组也能够更好地估测发动机位置。通过减少对昂贵的发动机位置传感器的需求，可以实 现降低零部件成本的益处。而且，通过防止发动机反转，还可以实现明显的NVH益处。另外在310处，可以停用气缸内的点火(例如火花点火)且可基于所确定的喷射 方案将燃料喷射进入气缸内。通过基于喷射方案在更高的系统MAP下为发动机气缸提供燃 料，同时关闭火花点火，可以调节燃料喷射和火花点火控制以使发动机加速停机同时使排 气保持在理想的空燃比。图4描述了在发动机再起动工况下选择性使发动机恢复作用的示例程序。具体而 言，该程序能够基于之前的怠速-停止运转调节再起动运转中的燃料喷射。在402处，确认是否已经满足再起动条件，再起动条件包括例如，发动机在怠 速-停止(例如没有执行燃烧)中、电池荷电状态处于阈值之下(例如小于30%)，车辆速 度高于阈值、做出关于空调的请求、发动机温度低于阈值、排放控制装置温度低于阈值(例 如低于起燃温度)、驾驶者请求扭矩高于阈值、车辆电负载高于阈值、松开了制动踏板、踩下 了加速踏板等。如果没有满足再起动条件，在404处发动机可保持在怠速-停止状态。相反地，如果满足了任何或所有再起动条件，则在406处，发动机可利用起动机马 达的协助再起动。这可包括利用起动机系统使发动机转动。程序随后可包括基于之前紧邻 的怠速-停止是否包括处于可燃极限之外的燃料供应来调整对气缸的燃料喷射。具体而 言，在408处，可以确定是否之前的停机为带有理想配比排气的发动机加速停机。如果之前 的停机并非带有理想配比排气的加速停机，在410处，发动机可以再起动且燃料供应可以 继续而不带任何额外的燃料喷射调整。然而，如果之前紧邻的怠速-停止是燃料供应处于 可燃极限之外的，在412处，可实施带有燃料喷射调整的再起动运转，该调整基于之前停机 的喷射方案(例如稀燃和/或富燃的气缸数量，和每个气缸运行的稀燃程度和富燃程度)。在一个示例中，在之前的停机中已经进行了富燃喷射的气缸可以在后续的再起动 期间进行稀燃喷射，而那些在之前的停机中已经进行了稀燃喷射的气缸可以在后续的再起 动期间进行富燃喷射。例如，程序可包括对在之前的怠速-停止期间进行了富燃喷射的气 缸在随后的再起动期间提供更少的燃料，且对在之前的怠速-停止期间进行了稀燃喷射的 气缸在随后的再起动期间提供更多的燃料。这样，通过基于之前的怠速-停止运行期间的 气缸燃料喷射对发动机再起动期间的燃料喷射进行调节，可以保持排气的空燃比，且可以 改进发动机再起动的质量。
例如，响应于怠速-停止状况的第一次停机期间，可以实施替代的加速停机(也就 是，并非带有理想配比排气的迅速停机)。这里，例如，由于之前的停机持续时间小于阈值、 由于催化剂温度足够高、或者预计到驾驶员改变想法可能性很高，可能并不需要带有理想 配比排气的发动机加速停机。在该替代加速停机之后的再起动期间，可以调节发动机开始 转动或加速转动期间的初始燃烧中的一个或多个的空燃比使其处于第一空燃比。在响应于怠速-停止状况的第二次停机期间，可以实施带有理想配比排气的加速 停机。这里，由于之前的停机持续时间大于阈值、由于催化剂温度低于阈值、或者预计到驾 驶员改变想法可能性很低，可能需要带有理想配比排气的加速停机。基于发动机工况和每 个气缸的可燃极限，控制器可选择一个气缸为较稀可燃极限更稀的稀燃喷射(即喷射非常 稀少的燃料)，而选择3个气缸为较富可燃极限更浓的富燃喷射。这样，所有的气缸燃料供 应均在其各自的可燃极限之外。在一个例子中，每个气缸均可相应地进行稀燃料供应或富 燃料供应，直至发动机速度小于阈值(例如，20rpm)。在一个例子中，基于发动机达到阈值 之前的可用燃烧事件次数，可以对每个气缸供应两次燃料。这样，可能不需要再对气缸供应燃料直至其能够经历完整的燃烧周期，从而减少 未燃烧的燃料留在气缸中的可能性。这样，基于发动机停止之前(或到达最小发动机速度 之前)的可用燃烧事件数量，可以调节燃料供应。例如，在关闭火花点火后，控制器可预测 在发动机停止之前有10次气缸燃烧事件。在一个例子中，基于可燃极限且基于预测的10次 气缸燃烧事件，控制器可选择2个气缸为稀燃喷射以及2个气缸为富燃喷射，而且，稀燃喷 射和富燃喷射可以交替从而使得在发动机停止的时候最终的排气混合物处于或接近理想 配比。相反的是，如果控制器选择3个气缸为稀燃喷射以及1个气缸为富燃喷射，可以调节 喷射的稀燃程度和富燃程度以及喷射的次序从而使得在发动机停止的时候(即在第10次 燃烧事件之后)排气混合物处于或接近理想配比。可替代地，控制器可在前8次燃烧事件 中对稀燃气缸和富燃气缸进行喷射，而在最后2次燃烧事件期间停止燃料喷射，从而避免 空燃比变化和燃烧不充分。在气缸可燃极限之外供应燃料的迅速停机之后的再起动期间，可以调节发动机转 动或加速期间的初始燃烧的一个或多个的空燃比(例如调节燃料喷射)使其处于没有第一 空燃比浓(较其更稀)的第二空燃比。这样，在发动机怠速-停止期间，起动机可在较高的发动机MAP下(例如处于或接 近BP下)接合，从而使得发动机旋转迅速停止。还通过在怠速-停止期间关闭火花点火 且在气缸的可燃极限之外为发动机气缸提供燃料，可以在发动机旋转停下期间停止气缸燃 烧。通过使发动机加速停机，可以降低在停机期间的排放催化剂的氧饱和度同时还减少了 怠速-停止运行和随后响应于频繁的再起动请求的再起动之间的时间量。通过去掉火花点 火控制，可以减少潜在的错误点火。而且，通过供应燃料在可燃极限之外，还可以减少意外 的火花点火引起的可能的错误点火。通过调整燃料喷射方案来保持理想配比的排气，可以 使发动机加速停机而不会负面影响排气排放质量。而且，通过基于之前的发动机加速停机 的喷射方案来调节再起动的燃料喷射，可以改进再起动的质量。请注意这里所包含的控制和估测程序的例子可以用于各种发动机和/或车辆系 统配置。这里描述的具体程序可代表一个或多个任意数量的处理策略，例如事件驱动、中断 驱动、多任务、多进程等。这样，所说明的各种行动、操作或功能可以所说明的顺序、并行的顺序或在一些情况下省略的顺序实施。类似的，处理的次序并非实现这里所描述的示例性 实施例的特性和优点所必需，而是为了描述和说明的便利而提供。取决于所用的具体策略， 所说明的动作或功能的一个或多个可以重复执行。而且，所描述的动作可以图示地代表编 程输入发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。应理解的是这里所公开的配置和程序实质上为示例性的，且那些具体的实施例不 应视为是限定性的，因为可以有无数种变化。例如，上述的技术可以应用于V-6，1-4，1-6， V-12，对置4和其他发动机类型。本发明的主旨包括这里所公开的各种系统和配置以及其 他性能、功能和/或特性的所有具有新颖性和非显而易见性的组合和子组合。本文的权利要求书具体地指出了视为具有新颖性和非显而易见性的特定组合和 子组合。这些权利要求可提到“一个(a)”要素或“第一(a first)”要素或其等同，应理解 这些权利要求应当包括一个或多个这种要素，既不要求也不排除两个或多个这种要素。所 公开的性能、功能、要素和/或特性的其他组合和子组合可通过本发明权利要求的修改文 本主张权利保护范围或通过该申请或相关申请的新的权利要求主张保护范围。这些权利要 求无论与原权利要求相比更宽、更窄或范围不同，也应当视为已包括在了本申请的主题之 内。
权利要求
1.一种方法，包括在发动机自动怠速-停止期间，关闭火花点火；以比富可燃极限更浓的富空气-喷射燃料比运行第一气缸；以比稀可燃极限更稀的稀空气-喷射燃料比运行第二气缸；以及将来自所述第一气缸和所述第二气缸的未燃烧排气与排气混合，所述排气混合物总体 上为理想配比的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包含调节节气门使得歧管压力朝向 大气压力调整。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于调节所述节气门包括在所述发动机怠 速-停止期间增加节气门开口。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于进一步包含使起动机接合而不向旋转的所 述发动机提供起动机电流来制动所述发动机。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于基于发动机工况调整可燃极限之外的富燃 程度和/或稀燃程度，所述发动机工况包括稀燃运行气缸数量和富燃运行气缸数量，预测 的达到发动机最小速度的事件数量、发动机配置、发动机速度和发动机温度中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于运行所述第一气缸和所述第二气缸包括向 所述第一气缸供应高于所述富可燃极限的燃料，和向所述第二气缸供应低于所述稀可燃极 限的燃料。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括在发动机再起动工况期间选择 性地使发动机恢复运行。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于进一步包括在发动机从所述怠速-停止再 起动期间，以起动机使发动机转动，并基于在之前紧邻的怠速-停止中是否发生可燃极限 之外的燃料供应来调节所述第一气缸和第二气缸的燃料喷射。
9.一种使得发动机在怠速-停止状况期间加速发动机停机并在再起动工况期间使得 发动机再起动的方法，该方法包含在怠速-停止期间，使起动机接合而不提供起动机电流以在所述发动机上施加防止反转扭矩，关闭火花点 火，并对一个或多个发动机气缸在每个气缸的可燃极限之外喷射燃料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于在可燃极限之外喷射燃料包括对稀燃气 缸提供比稀可燃极限更稀的燃料，以及对富燃气缸提供比富可燃极限更浓的燃料。
全文摘要
本发明公开了一种使得发动机在怠速-停止状况期间加速发动机停机并在再起动工况期间使得发动机再起动的方法和系统。在一个例子中，该方法包含在发动机自动怠速-停止期间，关闭火花点火，以较富可燃极限更浓的空气-喷射燃料比运行第一气缸，以较稀可燃极限更稀的空气-喷射燃料比运行第二气缸，并将来自第一气缸和第二气缸的未燃烧排气与排气相混合，排气混合物总体上为理想配比。
文档编号F02D41/30GK102135039SQ20101058599
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年1月22日
发明者J·D·拉塞尔, J·N·阿勒瑞, R·D·普斯夫 申请人:福特环球技术公司