重起动期间控制发动机的方法

专利名称：重起动期间控制发动机的方法
技术领域：
本发明一般涉及机动车辆中联接至变速器的内燃发动机。
背景技术：
为减少燃料消耗，车辆发动机可以被配置为在应用制动器使车辆达到停止的怠速 条件期间关闭，并且一旦释放制动器(例如，停止/起动系统)则重起动。可以通过在车辆 达到停止前的制动期间关闭发动机或者在车辆达到停止前驾驶员未制动并且未请求扭矩 时关闭发动机来进一步降低燃料消耗量。在美国专利6，951，525中公开了当车辆行驶时关闭发动机并且随后重起动发动 机的一种方法。在该引用的参考文献中，在从自由车轮模式到接合离合器行驶模式的过渡 之前，依靠燃料喷射系统使用充电调整器和/或电动机来重起动发动机。在一个实施例中， 充电调整器通过依次激活燃料喷射系统而使发动机再次运转。在可替代的实施例中，发动 机重起动可由电动机支持。在发动机重起动之后，参考文献描述了在接合变速器离合器之 前使用节气门将发动机速度提高至更接近变速器的速度。然而，它可能需要比期望更长的 时间来使发动机的速度接近变速器的速度，并且由此可能延迟离合器的接合。另一方面，如 果在发动机速度接近变速器速度之前接合离合器，则可能增加离合器的退化。

发明内容
本发明人在此已认识到以上问题并且提出至少部分解决它们的方法。因此，本发 明公开了一种控制车辆中联接至变速器的发动机的方法。控制联接至变速器的车辆发动机 的方法包括当车辆行驶时响应于第一工况，通过至少部分接合变速器以协助发动机从静 止状态加速旋转来重起动发动机；以及响应于第二工况，调整节气门位置、点火提前角、凸 轮角度和燃料正时中的至少一个。因此，在一个示例性实施例中，当发动机处于静止时，通过与变速器接合并且实施 发动机控制来重起动发动机。例如，当车辆移动时，可通过接合发动机和变速器之间的离合 器来将车轮扭矩应用到发动机。此外，可在起动期间调整发动机控制以在起动期间限制发 动机扭矩。在发动机起动时调整发动机控制可降低车辆的喘振并降低离合器的滑移量，这 在发动机非燃烧模式和燃烧模式之间提供平缓的过渡。以此方式控制变速器和发动机，从 而发动机可被迅速起动并且驾驶员在发动机重起动过程中经历更少的扭矩变化。根据一个方面，提供一种控制车辆发动机的方法，所述发动机被联接至变速器。所 述方法包括当车辆行驶时，响应于第一工况，通过至少部分接合变速器以协助发动机从静 止状态加速旋转来重起动发动机；以及响应于第二工况，调整节气门位置、点火提前角、凸 轮角度和燃料正时中的至少一个。在一个实施例中，所述第一工况和所述第二工况是相同 的工况。在另一实施例中，所述第一工况和所述第二工况是相同的工况并且所述第一工况 是制动器踏板位置的变化。在另一实施例中，所述第一工况和所述第二工况是不同的工况。 在另一实施例中，所述第一工况和所述第二工况是不同的工况并且所述第二工况是车辆速
根据另一方面，提供一种控制车辆发动机的方法，所述发动机被联接至变速器。所 述方法包括当车辆行驶时，响应于第一工况，通过接合发动机起动器并且至少部分接合变 速器以协助发动机从静止状态加速旋转来重起动发动机；以及在发动机重起动期间响应于 第二工况，调整节气门位置、点火提前角、凸轮角度和燃料正时素中的至少一个。在另一实 施例中，所述第一工况和所述第二工况是不同的工况。在另一实施例中，所述第一工况和所 述第二工况是不同的工况并且所述第一工况是制动器位置的变化而第二工况是在发动机 重起动时的车辆速度。根据另一方面，提供一种控制车辆发动机的系统。所述系统包括发动机、泵以及控 制器，所述控制器被配置为当车辆行驶时，响应于第一工况，通过至少部分接合变速器以协 助发动机从静止状态加速旋转来重起动发动机，所述控制器被进一步配置为响应于第二工 况，调整节气门位置、点火提前角、凸轮角度和燃料正时中的至少一个，并且所述控制器被 进一步配置为控制所述泵的运行。根据另一方面，提供一种控制联接至变速器的车辆发动机的方法。所述方法包括 当车辆行驶时，响应于第一条件，通过至少部分接合变速器来重起动发动机，推动起动并协 助发动机从静止状态加速旋转；当提供增加的推动起动变速器扭矩时，定位节气门至第一 位置；以及当提供较小的推动起动变速器扭矩时，定位节气门至不同的第二位置。在一个实 施例中，所述第一位置是比所述第二位置打开程度更大的位置。在另一实施例中，所述第一 位置是比所述第二位置打开程度更小的位置。应该理解提供以上概要仅以简化形式介绍了在详细说明书中被进一步描述的概 念的选择。其并不意味着确定要求保护的主题的关键特征或重要特征，保护范围由随附于 详细说明书的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的 任何部分提到的任何缺点的实施方式。


图1显示说明车辆的各种动力传动系部件的方块图。图2显示发动机的示意图。图3显示说明在制动条件下发动机的控制程序的流程图。图4显示说明在减速燃料关闭期间发动机的控制程序的流程图。图5显示说明在制动条件下减速关闭发动机的控制程序的流程图。图6显示说明重起动发动机的控制程序的流程图。
具体实施例方式以下描述涉及控制在机动车辆中联接至变速器的内燃发动机的方法。在选择的条 件(在一个示例中包括制动条件)期间，当车辆行驶时，可关闭发动机并且允许其减速旋转 至静止状态。在一个具体的示例中，制动条件包括车辆速度和/或发动机速度低于各自的 阈值，并且滑行或发动机停止条件可包括脚离开加速器踏板条件。如将在以下描述的，在一 些实施例中，当关闭发动机时，可接合变速器并更换挡位。在这种配置中，变速器基于车辆 的速度在发动机重起动之前被换挡。结果，变速器可以通过车轮供给动力至发动机并协助
4发动机重起动。变速器可响应于条件(例如脚离开制动器事件)来提供扭矩使得发动机从 静止状态加速旋转。因此，至少在一些情况下，可通过使用由移动车辆供给的能量来重起动 发动机。参考图1，内燃发动机10 (参考图2进一步描述)被显示为经曲轴40联接至液力 变矩器11。液力变矩器11还经涡轮机轴17联接至变速器15。液力变矩器11具有可被接 合、脱离或部分接合的旁通离合器(未示出)。当所述离合器被脱离或正在脱离时，液力变 矩器被视为处于未锁定状态。涡轮机轴17还被称作变速器输入轴。在一个实施例中，变速 器15包括带有多个可选择的不连续传动比的电子控制变速器。变速器15还可包括多个其 他传动装置，例如主减速比装置(未示出)。可替代地，变速器15可以是连续可变变速器 (CVT)。变速器15可经车桥21进一步联接至轮胎19。轮胎19使车辆(未示出)与道路 23接触。应该注意，在一个示例性实施例中，这种动力传动系被联接于行驶在道路上的客车 内。虽然在一个示例中可使用各种车辆配置，但发动机是唯一的动力源，并且因此车辆不是 混合动力、插电混合动力车辆等。在其他实施例中，所述方法可被结合到混合动力车辆中。图2是显示多缸发动机10的一个汽缸的示意图，其被包括在机动车辆的推进系统 中。可至少通过包括控制器12的控制系统并通过车辆驾驶员132经输入设备130发出的 输入来控制发动机10。在这个示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于产生成比例的 踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30可包括汽缸壁32，活塞36 位于其中。活塞36可联接至曲轴40，从而将活塞的往复运行转换为曲轴的旋转运动。曲轴 40可以经中间传动系统联接至车辆的至少一个驱动轮。此外，可经飞轮将起动电动机联接 至曲轴，以使发动机10的起动运行可用。燃烧室30可经进气通道42从进气歧管44接收进气空气并且可经排气通道48排 出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可经各自进气门52和排气门54与燃烧室30选择 性连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或多于两个进气门和/或两个或多于两个 排气门。排气凸轮轴53根据沿排气凸轮轴长度定位的凸轮的廓线操作排气门54。进气凸 轮轴51根据沿凸轮轴长度定位的凸轮的廓线操作进气门52。排气凸轮位置传感器57和进 气凸轮位置传感器55将各个凸轮轴位置传递至控制器12。泵72基于由控制器12提供至 凸轮轴致动器(未示出)的命令供油以相对曲轴40调整进气凸轮轴51和排气凸轮轴53。 泵72可被电驱动，从而当发动机未旋转时调整凸轮轴。燃料喷射器66被显示为直接联接至燃烧室30，以经电子驱动器68与从控制器12 接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地向其中直接喷射燃料。以此方式，燃料喷射器66提供 所谓的燃料直喷到燃烧室30中。燃料喷射器可被安装在例如燃烧室的侧面或燃烧室的顶 部。燃料可以由燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵 和燃料管道。在一些实施例中，燃烧室30可以可替代地或额外地包括设置在进气通道44 中的燃料喷射器以便以所谓的进气道喷射方式来向燃烧室30上游的进气道喷射燃料。进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的示例中，节流板64 的位置可借助提供至包括节气门62的电动机或者致动器的信号而通过控制器12来改变， 这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可被操纵来改变提供至 包括其他发动机汽缸在内的燃烧室30的进气空气。节流板64的位置可由节气门位置信号
5TP提供至控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器 122，分别用来提供信号MAF和MAP至控制器12。在选择的运行模式下，点火系统88可响应于来自控制器12的火花提前信号SA经 由火花塞92提供点火火花至燃烧室30。虽然示出了火花点火部件，但在一些实施例中，可 以压缩点火模式操作发动机10的燃烧室30或者一个或多于一个其他燃烧室(带有或者不 带有点火火花)。排气传感器126被示为在排放控制装置70的上游联接至排气通道48。传感器126 可以是提供排气空燃比的指示的任何合适传感器，例如线性氧传感器或者UEG0(通用或宽 域的排气氧传感器)、双态氧传感器或者EGO、HEG0 (加热的氧传感器)、N0X、HC或CO传感 器。排放控制装置70被示出为沿着排气通道48布置在排气传感器126的下游。装置70 可以是三元催化器(TWC)、N0x捕集器、多种其他排放控制装置或者它们的组合。在一些实 施例中，在发动机10运行期间，排放控制装置70可通过在特定的空燃比范围内运行发动机 的至少一个汽缸而被周期性地重置。控制器12在图2中示出为微处理器，该微处理器包括微处理器单元(CPU) 102、输 入/输出端口(I/O) 104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该具体示例中被显 示为只读存储芯片(ROM) 106)、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM)llO和数据总 线。控制器12可以从联接到发动机10上的传感器接收各种信号，除了之前讨论的那些信 号外，这些信号还包括以下信号的测量值来自质量空气流量传感器120的感应质量空气 流量(MAF)；来自联接到冷却套管114上的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；车 辆制动器121 ；来自联接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型传感器)的表面点 火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝 对歧管压力信号MAP。发动机速度信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管 压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管中的真空或者压力的指示。注意 到可以使用以上传感器的不同组合，例如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦可。 在一个示例中，也被用作发动机速度传感器的传感器118可在曲轴的每次回转中产生预定 次数的相等间隔脉冲。可以用计算机可读数据对存储介质只读存储器106进行编程，所述计算机可读数 据表示可由处理器102执行的指令，其用于实施以下说明的方法以及可预期但未明确列出 的其他变体。控制器12还从变速器(未示出)接收信号并且提供控制信号至变速器。变速器信 号可包括但不限于变速器输入速度和输出速度、用于调整变速器管路压力的信号(例如， 供给至变速器离合器的流体压力)和用于控制供给至离合器以致动变速器挡位的压力的信号。如上所述，图2仅显示多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸均相似地包括它本 身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。在图3-图6的流程图中说明了发动机10的控制程序。图3的流程图描绘了在各 种制动条件下控制发动机的程序。根据制动条件，图3的程序通向图4或图5的程序，其中 发动机进入减速燃料关闭(DFS0)或者发动机被关闭。最终，在图6中展示了重起动发动机 的程序。
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现参考图3，该流程图显示发动机(例如图2的发动机10)的控制程序300。特别 地，程序300确定期望由驾驶员在发动机运行期间不激活燃烧的条件。在一个示例中，在一 些条件下，可关闭供给至发动机的燃料(其中发动机继续旋转)，而在其他条件下，可关闭 发动机至大致零速旋转(例如，经火花、燃料供给的断开等)。当驾驶员需求扭矩或响应于 其他工况时，所述程序允许发动机重起动。在图3中程序300的310处，确定是否应停止发动机。在一个示例中，如果应用制 动器(例如，如果驾驶员的脚正在踏压制动器踏板)，则程序继续至312。如果未应用制动 器，或车辆未处于延伸滑行条件中，则程序300进行到322，在322处程序确定是否已经保持 发动机燃烧。在另一示例中，或除利用制动信号之外，还可使用一段时间内的车辆速度变化 或行驶间隔的一段车辆距离内的车辆速度变化来确定是否不激活发动机中的燃烧。车辆速 度的变化和缺乏驾驶员需求扭矩可被用来指示延长的车辆滑行周期或者延长的车辆下坡。 此外，驾驶员扭矩需求可被用作输入以确定是否不激活发动机中的燃烧。因此，可使用每个 先前提到的条件和其他条件来确定何时减速关闭发动机。在312处，所述程序确定是否满足进入条件。进入条件包括但不限于发动机清洗 条件、车辆电池的充电状态、发动机温度、排放控制装置温度等等。例如，可利用电池在发动 机关闭时运转各种部件(例如，电动机、灯等等)；因此，可不关闭发动机直到电池获得一定 量的充电。如果满足适当的进入条件，则程序300继续至314，在314处确定车辆速度(VS)是 否低于第一阈值。在确定车辆速度大于第一阈值的情况下，程序300进行到320，在320处 开始减速燃料关闭(DFS0)程序并且关闭供给至发动机的燃料但发动机继续旋转。下面将 参考图4更详细地描述减速燃料关闭(DFS0)程序。在图3中继续，如果确定车辆速度小于第一阈值，则程序300继续至316处，在316 处确定当前发动机速度和怠速之间的差值(△=发动机速度-怠速)是否小于阈值量。如 果当前发动机速度和怠速之间的差值大于所述阈值量，则程序300进行到320，在320处开 始减速燃料关闭(DFS0)程序。相反，如果△(发动机速度-怠速)小于所述阈值量，则程 序300继续至318，在318处开始发动机关闭程序，在下面将参考图5更详细地说明。因此， 作为一个示例，响应于第一制动条件(例如，△ <阈值)，所述程序关闭供给至发动机的燃 料同时发动机继续旋转，而响应于不同的第二制动条件(例如，△ >阈值)，所述程序关闭 发动机并且发动机减速旋转至静止。在一些实施例中，单个制动事件可包括减速燃料关闭(DFS0)和关闭发动机至静 止，其中发动机减速关闭至静止发生在减速燃料关闭(DFS0)情况之后。作为示例，当驾驶 员开始制动时，车辆可能以70mph的速度行驶并且如果期望平缓的重起动，发动机速度和 怠速之间的差值可能太高以至于不能关闭发动机。因此，可在车辆减速时关闭供给至发动 机的燃料，其中发动机继续旋转(例如，在第一制动条件下)。在相同的制动事件(例如，在 相同驾驶员制动事件的稍后时刻)中，车辆可降低速度至40mph(由于驾驶员延长制动)并 且发动机速度和怠速之间的差值可降低至阈值量以下，从而允许车辆行驶(例如，在第二 制动条件下)的同时关闭发动机。因此，发动机从无燃料和无火花的继续旋转状态过渡至 发动机停止的减速关闭状态。通过例如脱离变速器齿轮和/或将变速器置于空挡位置，发 动机可被过渡至大致零速旋转状态。因此，发动机可以与变速器输出脱离，由此减小车轮通过变速器供给至发动机的扭矩。可替代地，变速器仍然保持挂挡状态或者被更换至不同挡 位，同时使前进离合器不可用以使变速器输出与发动机脱离。参考图4-图5进一步说明这 种操作。然而，如果车辆速度和/或△(发动机速度_怠速)没有降低到各自阈值以下，则 程序可在具体条件下仅使用减速燃料关闭(DFS0)操作。在另一个实施例中，车辆速度以及当前发动机速度和怠速之间的差值可低于它们 各自的阈值并且程序可仅包括在具体发动机去激活序列中的发动机停止运行。在322处，程序确定是否由先前执行发动机减速关闭程序(图5)或由先前执行减 速燃料关闭(DFS0)程序(图4)转为关闭发动机。如果是这样，程序300继续至324处并 且执行发动机重起动程序(图6)，否则程序在326处保持发动机运行。因此，程序300阐述发动机在车辆行驶时如何响应于各种条件而被控制。根据例 如车辆速度和发动机速度等条件，程序300可过渡至图4和/或图5的程序。现转向图4，图4中的流程图描绘了在减速燃料关闭(DFS0)期间发动机的控制程 序400。具体地，一旦减速燃料关闭(DFS0)已经开始，程序400确定条件，该条件例如为驾 驶员是否正在踩踏制动踏板、自动巡航控制系统是否正在引起制动操作并且进一步包括发 动机速度和车辆速度。响应于各种条件，可关闭发动机或者保持减速燃料关闭(DFS0)直到 恢复燃料喷射。在程序400的410处，减速燃料关闭(DFS0)开始。一旦启动减速燃料关闭(DFS0)， 则切断至汽缸的燃料喷射。由于从(多个)车轮通过例如变速器的啮合齿轮至发动机的扭 矩传递，所以发动机继续旋转。一旦减速燃料关闭(DFS0)已经开始，则在程序400的412处确定车辆速度是否小 于第二阈值。如果确定车辆速度小于第二阈值，则程序400继续至414，在414处确定当前 发动机速度和怠速之间的差值是否小于阈值量。如果△(发动机速度-怠速)小于所述阈 值量，则程序400继续至416，在416处程序400过渡至图5的发动机减速关闭程序。如以 上在一个示例中说明的，在单个制动事件期间，当车辆速度和△(发动机速度-怠速)降低 到各自阈值以下时，发动机减速关闭操作可在减速燃料关闭(DFS0)操作之后进行。该过渡 可包括改变变速器的挡位至空挡和/或脱离变速器挡位以减小从车轮输送至发动机的扭 矩，因此降低发动机速度至静止。另一方面，如果在412处确定车辆速度大于第二阈值，则程序400进行到418，在 418处确定驾驶员的脚是否离开制动器和/或节气门位置是否大于零。相似地，如果在414 处确定△(发动机速度_怠速)不小于阈值量，则程序400进行到418。在这种情况下，在 单个制动事件中仅实施减速燃料关闭(DFS0)操作。在一个示例中，如果确定驾驶员的脚已经释放制动器和/或节气门位置大于零， 则程序400进行到420，在420处恢复一个或多于一个汽缸的燃料喷射。相反，如果确定驾 驶员的脚仍在制动器上和/或节气门位置是零，则程序400继续至422，在422处确定是否 存在喷射燃料的其他请求。例如，可能需要升高排放控制装置的温度，并且，为了达到这个 目的，排气温度可能需要被升高。因此，可以恢复燃料喷射以便增加排气温度，并且进而增 加排放控制装置温度。作为另一示例，发动机速度可降低到最小发动机速度阈值以下，由此 产生在已经旋转的发动机中重起动燃烧的请求。其他条件例如车辆速度低于预定量可替代
8或增加到上述逻辑中，从而减速燃料关闭(DFS0)逻辑继续至418并且根据需要恢复燃料喷射。一旦确定不存在喷射燃料的其他请求，则程序400继续至422，在422处保持减速 燃料关闭并且程序结束，但可在随后被再次执行。以此方式，程序400响应于减速燃料关闭期间的各种条件控制发动机运行。在一 些实施例中，该程序保持减速燃料关闭(DFS0)直到请求燃料喷射或释放制动器。如果车辆 速度或当前发动机速度和怠速之间的差值降低至它们各自的阈值以下，则程序400可过渡 至图5的程序，即使在单个制动事件期间。如所说明的，图3-图4的程序控制车辆制动操作期间的减速燃料关闭(DFS0)和 发动机减速关闭操作，以及从减速燃料关闭(DFS0)过渡至发动机减速关闭的操作。以此方 式，可实现快速响应驾驶员的请求，同时在可能的时刻减少流经催化器系统的氧气。现参考图5，该流程图说明了响应于例如制动事件或延长的车辆滑行(例如，移动 车辆并且基本无驾驶员扭矩请求)减速关闭发动机的控制程序500。具体地，程序500确定 减速关闭发动机并且使发动机速度降低至静止的条件，并且相应控制发动机、变速器和液 力变矩器的锁定。在一个示例中，当发动机在减速燃料关闭(DFS0)模式下运行并且确定减速关闭 发动机并使发动机静止时，该程序首先运行变速器和/或液力变矩器使发动机与车轮的驱 动扭矩脱离。例如，变速器可使得它的前进离合器脱离，以保持变速器处于啮合状态，但将 发动机与车轮脱离以使发动机降低旋转至静止。在另一示例中，变速器可被更换至空挡或 超速离合器的挡位，以在车辆仍然运行的同时使发动机与车轮的驱动扭矩脱离并且使发动 机静止。在发动机与变速器脱离之后，发动机将静止。可替代地，发动机可从燃烧状态被减速关闭。同样地，变速器的调整可被用来通过 如上所述的更换挡位、调整前进离合器等使发动机静止。此外，图5的程序可进一步包括对变速器的调整，以配置变速器改进发动机的重 起动。在变速器在发动机静止期间换挡(例如，经电动泵产生的液压)的示例中，可随着车 辆速度逐渐降低而调整变速器的挡位，从而一旦发出发动机重起动请求，则变速器处于期 望的挡位以能够使得经变速器从车轮传递扭矩，因此至少部分推动起动(push-starting) 发动机。在这个示例中，变速器可以过渡至空挡(或脱离前进挡)以减速旋转发动机至静 止，并且然后更换至例如第四挡(其中脱离前进离合器)，而车辆速度从第一值降低至第二 值，并且然后变速器可被更换至例如第三挡(同时脱离前进离合器)，而车辆速度从所述第 二值被进一步降低至第三值_所有这些都是在发动机被关闭处于静止状态并且出现制动 条件时进行的。然后，响应于制动器踏板的释放、车辆速度降低至预定水平以下或处于第三 挡位下的另一条件，可接合前进离合器同时启动发动机中的火花和燃料以至少部分利于车 辆的惯性重起动发动机。此外，在一些条件下，可接合起动器以协助变速器起动发动机。注意到可在发动机关闭期间基于可供使用的扭矩来选择挡位，所述挡位将扭矩从 轮胎返回传递至发动机。变速器离合器或液力变矩器离合器可被用于滑移齿轮，从而并不 是所有来自轮胎的可供使用的扭矩都被传递至马达。在发动机运转期间滑移变速器离合器 或液力变矩器可降低驾驶员可注意到的扭矩扰动。注意到可通过以下步骤来减小重起动扭矩扰动选择更高挡位、迅速接合变速器
9离合器以旋转发动机使其转速高于200RPM、当发动机在由其自身经燃烧提供的扭矩加速时 脱离变速器至空挡、加速发动机至与变速器的特定挡位同步的速度并且然后再次接合变速 器离合器。因此，可通过选择高于变速器在相似驱动条件下将选择的挡位的挡位来实现更 平缓的起动。此外，作为可替代实施例，机械的单向离合器可用于连接变速器和发动机，从 而发动机可在一些条件下超速运转(over run)变速器。根据需要，机械离合器可被置于平 行于发动机液力变矩器的配置中。如果变速器在发动机静止条件下没有换挡，则在发动机减速关闭期间或之前，变 速器可被换档至重起动期望的挡位。在这个示例中，在从减速燃料关闭(DFS0)或燃烧过渡 到发动机静止状态时，可以停用前进离合器，以使发动机与车轮脱离(因此允许发动机减 速旋转至静止)，但同时变速器被更换至期望的挡位(例如，高挡位如最大挡位)以使得能 够改进发动机重起动。然后，响应于致动器的释放、车辆速度降低到阈值水平以下或其他条 件，前进离合器可被接合以利用车辆的惯性至少部分加速旋转发动机，与燃料喷射和火花 的启动一起重起动发动机。在程序500的510处，确定发动机是否处于运转中，例如执行燃烧，例如空气和 /或燃料被喷射到发动机的一个或多于一个汽缸并且发动机正在旋转的情况。如果在 510处确定发动机处于运转中，则程序500继续至512，在512处确定推动协助重起动是 否可用。在推动协助重起动操作中，变速器可被用来至少部分协助从静止状态加速旋转 (spinning-up)发动机，同时在随后的重起动条件(例如，脚离开制动器事件)下，车辆处于 行驶状态，由于上述条件，这种发动机起动操作是在发动机减速关闭状况之后进行的。如果确定推动协助重起动是可用的，则程序500继续至514，在514处确定在发动 机静止时换挡是否可用。一旦确定在发动机静止期间换挡可用，则程序500继续至516，在 516处执行变速器和液力变矩器的换挡控制。在一个示例中，在516处，当发动机不运转时可实施变速器换挡和液力变矩器锁 定控制，可基于发动机起动条件实施这种操作，以将变速器和液力变矩器设定到用于发动 机起动的期望状态中。例如，在发动机减速关闭之前，变速器可以被更换至空挡，并且同时 发动机不运转，液力变矩器可被锁定(例如，被接合)。因此，当车辆行驶而发动机不运转 时，变速器可换挡至适当的挡位而前进离合器脱离。在发动机停止时更换发动机的挡位允 许利用挡位来重起动发动机，所述挡位将从车轮传递足够的扭矩以至少协助发动机起动。 此外，响应于车辆速度和将从车轮传递至发动机的期望扭矩量来选择该挡位。作为一个示例，变速器可从空挡被更换至高挡，以便经高挡和前进离合器的接合 来“推动起动”发动机，同时降低可由驾驶员感觉到的扭矩下降。在一些实施例中，当车辆 速度高于阈值或在其他条件下，例如车速的变化小于或大于阈值时，推动起动可被预编程， 以在特定制动事件期间由控制器执行。在其他实施例中，推动起动可被编程，以在选择的制 动事件期间及响应于选择的制动事件而不是其他事件被执行。在516处，程序500控制变速器流体压力以及变速器离合器和液力变矩器离合器。 在一个实施例中，当发动机不旋转时，变速器流体由电动泵泵送。变速器流体泵送压力可由 控制器12控制，如图2所示。可响应于环境条件(例如，空气温度、空气压力等)并且响应 于发动机条件(例如，油温度)调整电动油泵的输出。在一个示例中，可在发动机停止期间 通过发送命令电流或调制电压信号至位于变速器内的调压阀来控制供给至变速器中的离
10合器的管路压力。类似地，可通过发送至变速器离合器的命令电流或调制电压信号来接合 或脱离变速器离合器。此外，可通过监控变速器输入和输出轴速度并且然后调整需求电流 或占空比来控制离合器滑移，所述占空比被应用于调整施加到离合器的变速器流体压力的 阀。还可通过向离合器致动器供给命令电流或调制电压来控制液力变矩器离合器。注意到 液力变矩器离合器可以是用于从静止状态重起动发动机的专用设计。如果是这样，可提供 对两个液力变矩器的单独控制。从变速器和液力变矩器的换挡控制起，该程序继续至518以减速关闭发动机。在 此，减速关闭发动机包括关闭发动机并减速旋转(spirming-down)发动机至静止，例如通 过使发动机与变速器输出/车轮脱离和/或停止燃料喷射/火花。如上所述，根据多个条 件，发动机可在车辆行驶时减速关闭至静止。在一个示例中，在发动机处于静止状态时，发 动机进气凸轮和排气凸轮被转位(index)到降低穿过汽缸的空气流动的位置。进气凸轮和 /或排气凸轮在发动机减速旋转或发动机处于静止状态时被转位。当发动机处于静止状态 时，通过调整凸轮轴至降低流动的位置，可降低穿过发动机和排气系统的对流流动，由此限 制穿过发动机的氧气流动。类似地，当发动机处于静止状态时，可关闭发动机节气门以降低 穿过发动机的流动。在518处，当发动机处于静止状态时，还控制发动机油压。在一个实施例中，电动 泵可由控制器12控制，如图2所示。可响应于环境条件(例如，空气温度、空气压力等)并 且响应于发动机条件(例如，油温度)来调整电动油泵的输出。返回参考图5中的程序500的512，如果确定推动协助重起动不可用，则程序500 进行到520，在520处确定在发动机关闭期间换挡是否可用。如上所述，如果在发动机关闭 期间换挡可用，则程序500进行到524，在524处执行变速器和液力变矩器换挡控制。然而， 与前述情况不同的是，在这种情况下，在发动机关闭条件下更换变速器挡位以便提供平缓 的重起动，其中变速器可提供适当的扭矩量至发动机以便在重起动时迅速应用动力并且从 静止状态加速旋转发动机。例如，变速器可从空挡更换至低挡以增加重起动时的扭矩。类 似于先前的情况，一旦执行换挡控制，则程序500进行到518，发动机被减速关闭并且程序 结束。另一方面，在每种情况下，如果在514或520处确定在发动机关闭期间换挡不可 用，则程序500继续至522。在程序500的522处，变速器在减速关闭之前被更换至适于期 望/预定的发动机发动速度的挡位。在变速器换挡之后，程序500进行到518，在518处发 动机减速关闭并且程序结束。返回参考图5中的程序500的510，如果确定发动机没有处于运转中(例如，发动 机是关闭的)，则程序500进行到526，在526处基于车辆速度执行变速器和液力变矩器换 挡控制，如以上示例所述。注意到当起动器用于起动发动机并且当车辆速度大致为零时，变 速器可被置于空挡以便起动发动机。一旦在526处执行换挡控制，则程序500继续至528，在528处执行图6的发动机
重起动程序。下面将参考图6更详细地描述该重起动程序。如在图5的流程图中指示的，程序500控制发动机的减速关闭方式。根据由控制 器启用的功能，变速器可在发动机减速关闭之前更换至期望挡位或者变速器可在发动机关 闭时更换至期望挡位。
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最后，图6的流程图说明发动机减速关闭之后车辆仍在运行时或者如果车辆完全 停止时用于随后重起动发动机的控制程序。具体地，程序600决定是否响应于工况重起动 发动机。如果期望发动机重起动，则发动机可以仅通过发动机起动器、通过利用车辆的惯性 (只要车辆速度高于阈值)或通过二者的组合(只要车辆速度高于阈值)而被重起动。可 以通过节气门或扭矩需求、车辆速度的变化、高于或低于阈值的车辆速度、制动器位置的变 化或其他条件来启动发动机重起动。响应于启动重起动的条件，发动机被设定为重起动。例 如，可定位发动机节气门和凸轮，从而当发动机汽缸中的燃烧被再次启动时产生期望的发 动机扭矩。在另一示例中，燃料可被直接喷射到汽缸中，从而可通过火花来启动燃烧，以缩 短或改进发动机重起动。在程序600的610处，确定工作参数。例如，车辆速度、制动器位置的变化、脚离开 制动器事件(例如，驾驶员释放制动器)、车辆速度的变化、发动机温度、发动机后处理装置 温度以及其他条件。此外，根据需要，可以确定这些参数和其他参数的组合或子组合。接下 来，程序继续至612处，在612处确定是否重起动发动机。如果期望发动机重起动，则程序 继续至614。如果不是这样，则程序退出。在可预期的多个实施例下，不同条件可被用来确定发动机是否重起动。在一个实 施例中，当车辆速度低于第一阈值并且高于第二阈值时，发动机开始重起动。在这个实施例 中，第一阈值和第二阈值被用来限定车辆速度范围，其中车辆惯性可被用于至少协助发动 机重起动。在另一实施例中，制动器位置(例如，车辆制动器踏板的位置)和车辆速度被用 于确定何时重起动发动机。例如，如果驾驶员的脚保持在制动器上，则处于静止的发动机可 保持静止状态直到车辆停止并且驾驶员从制动器上移开他的或她的脚。此外，制动器踏板 位置的变化(例如，制动器踏板被重新定位)可被用于启动发动机起动。在另一实施例中， 当车辆速度的变化低于阈值量时，可启动发动机重起动。例如，如果驾驶员的脚离开制动器 并且车辆由于道路等级的变化而正在减速，则可重起动发动机。此外，在612处，不同信号 和信号的组合可被用于确定何时重起动发动机。在614处，程序600确定发动机是否正在旋转。如果发动机正在旋转，则程序继续 至626，在626处恢复燃料喷射、火花和燃烧。如果发动机没有正在旋转，则程序继续至616。在616处，调整发动机控制以重起动发动机。特别地，可以调整燃料正时、凸轮位 置、火花正时(提前/推迟)、燃料喷射的起始喷射位置、燃料喷射量、燃料喷射压力和节气 门位置以改进发动机起动。此外，可在发动机起动过程中或发动机起动的预期中调整这些 参数和其他参数的组合或子组合。在一个实施例中，如上所述，燃料在发动机旋转之前可被直接喷射至汽缸，以便当 输出火花点燃喷射燃料时协助发动机旋转。此外，燃料正时可相对曲轴角度被提前或推迟， 在该曲轴角度处，在上一次发动机停止之前输送燃料至发动机。在另一实施例中，可以设定节气门角度，从而控制发动机重起动期间进入汽缸的 空气量。通过控制在起动时进入汽缸的空气量，可改变发动机扭矩和排放。此外，如上所述， 可在发动机起动期间调整进气凸轮和/或排气凸轮的位置。通过使凸轮转位，可提供对汽 缸空气充量和残余废气量的进一步控制。例如，在一个实施例中，可调整凸轮以降低发动机 泵吸作功，从而可通过较少的扭矩来旋转发动机。在这个示例中，随着开始燃烧，可进一步 调整凸轮，从而增加或降低残余废气量。
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如果车辆正在移动，则可相对于车辆速度设定以上提到的发动机控制参数。例如， 可调整凸轮正时、节气门位置、燃料的喷射起动、燃料正时和点火角度，从而在移动车辆重 起动时由发动机产生的扭矩量处于或稍低于保持车辆在当前车辆速度移动所需要的扭矩。 在一个实施例中，可以在具体车辆速度处确定道路负载，并且然后可以根据道路负载确定 期望的发动机扭矩。因此，可重起动发动机从而车辆速度不会从阈值车辆速度飙升或者衰 减。在另一实施例中，可通过在起动时调整一个或多于一个前述发动机控制参数至第一位 置或需求量，并且然后在起动或发动机增速期间之后很快调整至相对于车辆速度的第二位 置或需求量而重起动发动机。因此，可相对于车辆控制发动机的运行，从而在无发动机参与 运行车辆和有发动机参与运行车辆之间能够出现平缓的过渡。此外，可响应于驾驶员的要求在发动机重起动时调整节气门。因此，在满足道路负 载扭矩之后，可在起动期间调整发动机扭矩。在调整了发动机控制之后，程序600从616处 移动至618处。在一个实施例中，当变速器提供的推动起动扭矩(例如，更多扭矩借助于变速器 从车轮提供至发动机)比起动器提供的扭矩更多时，可设定节气门在第一位置，与由起动 器提供的起动扭矩相比，所述第一位置是比当发动机使用由变速器提供的更少推动起动扭 矩起动时关闭程度更大的位置。在这个示例中，可推迟凸轮正时、推迟点火延迟并且可推迟 燃料喷射的起动喷射时刻，以便进一步降低发动机重起动期间的发动机扭矩。在一个实施例中，当由变速器提供的推动起动扭矩少于由起动器提供的扭矩时， 可设定节气门在第二位置，与由起动器提供的起动扭矩相比，所述第二位置是比当使用由 变速器提供的更多推动起动扭矩起动发动机时打开程度更大的位置。在这个示例中，可提 前凸轮正时、提前点火并且可提前燃料喷射的起动喷射时刻，以便进一步降低发动机重起 动期间的发动机扭矩。应该注意可以在确定变速器或起动器或二者的组合是否将用于起动发动机之前 或之后作出具体的发动机控制调整。因此，由图6描述的执行顺序可以变化。在618处，该程序确定是否使用起动器来起动发动机或协助发动机的起动。可以 估计在610处确定的参数的组合或子组合，以确定是否使用起动器起动发动机或协助发动 机的起动。在一个示例中，如果车辆速度大致为零，则起动器被用于起动发动机，但如果车辆 速度高于阈值，则发动机可由来自变速器的扭矩或起动器或者起动器和变速器的组合来起 动。例如，当车辆正在移动并且车辆速度小于第一阈值时，起动器可被用于起动发动机。如 果车辆速度大于第一阈值但小于第二阈值，则起动器可被用于与变速器组合来起动发动 机。并且，如果车辆速度高于第二阈值，则变速器可以是发动机起动扭矩的来源。在另一示例中，在不使用变速器扭矩起动发动机的情况下，车辆速度不会趋近大 致为零。在另一示例中，当车辆速度大于阈值时，可在所有情况下使用起动器来起动发动 机，同时使用变速器协助起动器来起动发动机。如果期望起动器协助发动机起动，则程序 600继续至620。如果不期望，则程序600继续至624。在620处，该程序接合起动器以起动发动机。在一个实施例中，当发动机减速至大 致为零时，起动器小齿轮啮合。起动器小齿轮保持啮合直到发动机被重起动。在这个示例 中，在请求起动器协助之后向起动器发出电流以旋转起动器，否则该小齿轮可在变速器扭
13矩应用到发动机之前从飞轮撤回。旋转起动器的电流可被保持，直到发动机达到阈值速度。 然后，程序600继续至622。在622处，程序600确定是否在发动机起动中协助起动器。如上所述，在一个示例 中，当车辆速度大于第一阈值并且小于第二阈值时，变速器可协助起动器。如果变速器正在 协助发动机起动，则程序600继续至624。如果未协助，则起动器旋转发动机，同时火花和燃 料被激活并且发动机被起动。当发动机被起动时，程序600退出。在624处，控制变速器提供扭矩以起动发动机。如上所述，在发动机起动期间变速 器可独立供给旋转扭矩至发动机，或者变速器可供给一小部分扭矩来起动发动机。在程序600中，在变速器施加扭矩至发动机之前接合起动器并且可控制电流来旋 转起动器马达。但在其他实施例中，在起动器施加扭矩至发动机之前可借助于变速器来提 供扭矩以起动发动机。因此，针对不同条件和目标可以修改施加起动器扭矩和/或发动机 扭矩的顺序和时刻以起动发动机。在起动器先于变速器将扭矩供给至发动机的实施例中，发动机可以在应用变速器 离合器之前开始旋转。在一些条件下，可在应用变速器前进离合器或挡位离合器之前应用 液力变矩器离合器。在其他条件下，可在应用变速器前进离合器或挡位离合器之后应用液 力变矩器离合器。当与起动器扭矩一起应用变速器扭矩时，可基于在存储器中储存的表或 功能以经验上确定的比率来应用变速器离合器。在另一实施例中，可仅由变速器施加扭矩以起动发动机。在这个实施例中，根据与 车辆速度和当前选择的挡位相关的函数接合变速器离合器(例如，变换器离合器、前进离 合器或挡位离合器)。所述函数包含离合器应用命令曲线，所述曲线用于输出占空比或电流 命令来调整施加到离合器的力。可替代地，由于应用占空比、车辆速度和当前选择的挡位而 由时间分度的函数可被用来在变速器协助发动机起动期间命令变速器离合器。以此方式， 离合器应用曲线允许变速器离合器在一部分离合器应用时间内滑移，从而不存在令驾驶员 厌烦的扭矩急剧变化。在其他实施例中，基于车辆速度和当前选择的挡位的离合器应用曲线可响应于变 速器输入侧轴的速度(例如，配合发动机的变速器侧)和变速器输出侧轴的速度(例如，配 合驱动管路和轮胎的变速器侧)而被修改。比较输入和输出速度来确定滑移量。然后，确 定的滑移量与期望的滑移量进行比较并且然后产生误差项。所述误差被加入到离合器应用 曲线的输出中以校正离合器应用命令。当乘以传动比的变速器输入速度大致配合变速器输 出速度时，离合器被接合并且程序从624继续至结束。因此，在一些实施例中，车辆正在行驶中的发动机重起动可在变速器基于车辆速 度换挡至期望挡位之后发生。以此方式，变速器可被用来响应于上述制动条件在发动机停 止之后迅速加速旋转发动机。注意到在图4-图6中描述的阈值可在不同工况下改变。例如，如果从发动机起动 算起的时间较短或者如果排气后处理装置的温度处于特定温度附近，则可增加或降低进入 减速燃料关闭(DFS0)时的发动机速度阈值。进一步注意到在此包括的示例控制和估计程序可在各种发动机和/或车辆系统 配置中使用。在此描述的具体程序可代表一个或者多个任何数目的处理策略，例如事件驱 动、中断驱动、多任务、多线程等。就此而言，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺
14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 示例性实施例的特征和优点所必需的，只不过被提供以便于展示和说明。根据所使用的特 别策略可以重复实施一个或多于一个所示的步骤或者功能。此外，所述步骤可以图表性地 代表有待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒介内的代码。应该理解的是，在此公开的这些配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体的 实施例不应从限定的角度进行解释，因为可能存在多种变体。例如，上述技术可以应用于 V-6、1-4、1-6、V-12、对置4(opposed 4)以及其他发动机类型。本公开的主题包括多种系 统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合。随附的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组 合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该 被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多于两个这种元 件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可能通过当前权利要 求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原始权 利要求的范围更宽、更窄、相等或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。
1权利要求
1.一种控制车辆发动机的方法，所述发动机被联接至变速器，所述方法包括当所述车辆行驶时，响应于第一工况，通过至少部分接合所述变速器以协助所述发动 机从静止状态加速旋转来重起动所述发动机；以及响应于第二工况，调整节气门位置、点火提前角、凸轮角度和燃料正时中的至少一个。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一工况和所述第二工况是相同的工况，并且 所述第一工况是制动器踏板位置的变化。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一工况和所述第二工况是不同的工况，并且 所述第二工况是车辆速度。
4.如权利要求1所述的方法，其中在重起动时相对于车辆速度调整节气门位置、点火 提前角、凸轮角度和燃料正时中的至少一个。
5.如权利要求1所述的方法，其中相对于曲轴角度提前或推迟所述燃料正时，在所述 曲轴角度处在上次发动机停止之前燃料被输送至所述发动机。
6.如权利要求1所述的方法，其中调整所述凸轮至与发动机道路负载相关的角度。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一工况是车辆制动器位置的变化并且所述第 二工况是车辆速度。
8.—种控制车辆发动机的方法，所述发动机被联接至变速器，所述方法包括 当所述车辆行驶时，响应于第一工况，通过接合发动机起动器并且至少部分接合所述变速器以协助所述发动机从静止状态加速旋转来重起动所述发动机；以及在所述发动机重起动期间，响应于第二工况，调整节气门位置、点火提前角、凸轮角度 和燃料正时中的至少一个。
9.如权利要求8所述的方法，其中在通过接合变速器离合器而将来自所述变速器的扭 矩应用到所述发动机之前，所述发动机起动器被接合。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述第一工况件和所述第二工况是相同的工况。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述第一工况和所述第二工况是不同的工况，所述 第一工况是制动器位置的变化并且所述第二工况是在所述发动机被重起动时的车辆速度。
12.如权利要求8所述的方法，其进一步包括响应于驾驶员的扭矩需求而调整所述节 气门位置。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述第一工况是脚离开制动器的情况。
14.一种控制车辆发动机的系统，其包括 发动机；变速器； 泵；以及控制器，其被配置为当所述车辆行驶时，响应于第一工况通过至少部分接合所述变速 器以协助所述发动机从静止状态加速旋转来重起动所述发动机，所述控制器被进一步配置 为响应于第二工况，调整节气门位置、点火提前角、凸轮角度和燃料正时中的至少一个，并 且所述控制器被进一步配置为控制所述泵的运行。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述变速器具有多个挡位。
16.如权利要求14所述的系统，其中所述泵是发动机油泵或者所述泵是变速器流体泵。
全文摘要
本发明描述了控制车辆中的发动机的各种系统和方法，所述发动机被联接至变速器。一种示例方法包括，在选择的制动条件下，当车辆行驶时关闭发动机并且使发动机减速旋转至静止，并响应于脚离开制动器的事件，通过至少部分接合变速器并调整发动机扭矩控制致动器来重起动发动机。
文档编号B60W10/06GK102001336SQ20101027412
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者D·J·刘易斯, G·苏尼拉, R·D·普斯夫 申请人:福特环球技术公司