专利名称：起动发动机的方法
技术领域：
本说明书涉及改进发动机起动的系统。该方法对于经常停止并且然后重起动的发动机是特别有用的。
背景技术：
可通过选择性停止和起动车辆的发动机来改进车辆的燃料经济性。当车辆运行在例如停停走走的繁重交通下或交通停止灯处时发动机可被停止。近来这种发动机运行被提出用于联接自动变速器的发动机。然而，停止和重起动发动机对于联接自动变速器的发动机来说是挑战，因为可被放置在发动机曲轴输出和变速器输出之间的扭矩转换器的特征。具体地，扭矩转换器输出扭矩随着发动机转速超过阈值转速更迅速地增加。如果发动机被重起动并且允许超过阈值转速，则发动机扭矩的增加量可被传递至车辆的传动系统和车轮。因此，可能的是在发动机重起动期间从发动机传递比期望更多的扭矩。在一些发动机工况下，扭矩转换器输出可通过调整发动机转速被控制。可通过推迟和/或提前被输送至发动机汽缸的点火控制发动机转速。此外，在一些发动机工况下，可能的是通过控制产生发动机扭矩的发动机空气-燃料混合物来控制发动机的转速。然而， 可存在这样的发动机工况，即当发动机汽缸被限制在阈值平均指示有效压力时以恒定运行发动机起动。例如，一些燃料喷射器要求最小脉冲宽度以便喷射期望的燃料量至发动机的汽缸。如果喷射器运行在较小脉冲宽度，则发动机汽缸可不接收燃料或者接收的燃料量不足以支持缸内燃烧。另一方面，如果燃料喷射器运行在最小脉冲宽度，汽缸压力可超过期望 IMEP值。结果，发动机可加速超过发动机转速，在此发动机扭矩增加的量在发动机起动且变速器处于挂挡期间可被传递穿过扭矩转换器并且被传递至车辆的车轮。因此，在一些条件下困难的是在发动机的起动期间控制发动机转速，从而发动机转速不会超过阈值水平并且导致扭矩转换器传递不期望发动机扭矩量至车辆车轮。在此本发明人已经认识到上述缺点并且已经研究了改进发动机起动的方法。本说明书的一个实施例包括起动发动机的一种方法，其包括停止发动机；自动起动发动机重起动并且在发动机的第一汽缸中起动燃烧；并且在发动机重起动期间的第一汽缸起动燃烧之后根据发动机的燃烧顺序在发动机的至少一个汽缸中跳过燃烧。通过在联接至自动变速器并挂挡起动的发动机的重起动期间跳过燃烧事件，控制发动机的转速以便不期望的发动机扭矩量不被传递至车辆的车辆是可能的。燃烧在其他发动机汽缸可根据发动机燃烧顺序(例如，四冲程四循环发动机为1-3-4- 继续。然而，根据燃烧顺序在一个或一个以上汽缸中的燃烧可被禁止，以便发动机转速接近期望的水平。 在一个示例中，燃烧可在发动机的特定汽缸起动。燃烧顺序中的下一个汽缸还可燃烧空气-燃料混合物而根据燃烧顺序的第三汽缸在不燃烧空气-燃料混合物的情况下继续汽缸循环。以此方式，在联接至处于挂挡状态的自动变速器的发动机起动期间，控制发动机的转速和发动机至车辆车轮的扭矩传递是可能的。本说明书提供多个优点。具体地，所述方法可降低在发动机起动期间传递不期望的发动机的扭矩量至车辆车轮的可能性。此外，不管联接至发动机的变速器类型，所述方法可改进发动机起动期间的发动机转速控制。此外，所述方法能够在发动机的起动期间补偿要求比期望值更高的汽缸IMEP的发动机硬件。根据另一方面，提供了起动发动机的方法。所述方法包括停止发动机；在第一条件期间，自动起动发动机重起动并且起动发动机的第一汽缸中的燃烧，发动机的转速通过调整发动机火花正时、进气歧管压力或者发动机燃料量的至少一个而被控制；并且在不同于第一条件的第二条件期间，自动起动发动机重起动并且在发动机的第一汽缸中起动燃烧， 并且在发动机重起动期间第一汽缸燃烧起动之后，根据发动机的燃烧顺序在发动机的至少一个汽缸中跳过燃烧。在一个实施例中，在发动机停止之后发动机旋转之前，燃烧通过喷射燃料至具有关闭进气门的汽缸在第一汽缸内起动。在另一实施例中，跳过燃烧响应于从发动机停止起动燃烧空气-燃料混合物的汽缸的IMEP水平。在另一实施例中，在至少一个汽缸内的跳过燃烧响应于发动机汽缸的数目。在另一实施例中，所述至少一个汽缸内的跳过燃烧响应于预定条件。在另一实施例中，所述至少一个汽缸内的跳过燃烧响应于预定条件，其中所述预定条件是温度或者期望的发动机转速和实际发动机转速之间的差值，或者燃料轨道压力或者进气歧管压力或者发动机的环境温度并且其中发动机的至少一个汽缸内的跳过燃烧响应于自第一汽缸内燃烧起动的燃烧事件的数目。在另一实施例中，其中在第一和第二条件期间，发动机转速响应于联接至发动机的扭矩转换器的扭矩特征被控制。根据另一方面，提供了起动发动机的一种方法。所述方法包括当联接至发动机的自动变速器处于驱动挡位时停止发动机；自动起动发动机重起动并且起动发动机第一汽缸内的燃烧而自动变速器处于驱动挡位；并且在发动机重起动期间第一汽缸燃烧起动之后， 根据发动机的燃烧顺序在发动机的至少一个汽缸中跳过燃烧。在一个实施例中，发动机停止由发动机控制器自动起动。在另一实施例中，驱动挡位是第一挡位。在另一实施例中，在发动机停止之后发动机旋转之前，燃烧通过喷射燃料至具有关闭进气门的汽缸在第一汽缸内起动。在另一实施例中，燃烧在发动机停止之后发动机旋转之前，通过喷射燃料至具有关闭进气门的汽缸在第一汽缸内起动，并且起动机被接合以起动发动机。在另一实施例中，在至少一个汽缸内的跳过燃烧被限制于第一汽缸内燃烧之后的汽缸进气事件的数目。本说明的以上优点和其他优点以及特征将在单独或结合附图是从以下的具体实施方式
中变得显而易见。应该理解提供上述背景和概要以便以简化的形式介绍在详细说明书中进一步描述的选择性概念。它不是意味着指出要求保护的主题的关键特征或重要特征，要求保护的主题的范围仅由说明书的权利要求限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上提到的或者在本公开的任何部分中指出的任何缺点。
当单独或参考附图时，在此说明的优点将通过阅读实施例的示例被更全面地理解，所述实施例的示例在此指代具体实施方式
，在所述附图中图1是发动机的示意性图解；图2是模拟发动机起动顺序的示例绘图；图3是可替代的发动机起动顺序的示例绘图；图4是模拟可替代的发动机起动顺序的示例绘图；图5是发动机起动程序的流程图；并且图6是可替代发动机起动程序的流程图。
具体实施例方式发动机的自动重起动对于装备有自动变速器的发动机来讲可以是特别具有挑战的。图1的发动机可通过图5和图6的方法被起动以改进联接至自动变速器的发动机的起动，所述方法如在图2-4的起动顺序中说明。在此说明的系统和方法可提供在起动期间改进的发动机转速控制，从而当被联接至变速器的发动机被接合在驱动挡位并且没有发送不期望的发动机扭矩量至车辆车轮时，发动机可被重起动。参考图1，包括多个汽缸并且其中一个汽缸被显示在图1中的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，并且活塞36位于其中并被连接至曲轴40。燃烧室30被显示经由个进气门52和排气门M与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可通过进气凸轮51和排气凸轮53运行。可替代地，一个或一个以上进气门和排气门可通过电磁控制阀线圈和衔铁组件运行。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。进气歧管44也被显示联接至发动机汽缸，所述发动机汽缸具有联接其上的燃料喷射器66，以用于与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例的输送流体燃料。燃料被通过燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)。图1的发动机10被配置，使得燃料被直接喷射到发动机汽缸中，这在本领域的技术人员中已知为直接喷射。燃料喷射器66被供给来自响应于控制器12的驱动器 68的运行电流。此外，进气歧管44被显示与控制节流板64的位置的可选电子节气门62连通。空气可从空气进口 42通过节流板64进入进气歧管44。在一个示例中，可使用低压直接喷射系统，在此燃料压强可被升高至大约20巴-30巴。可替代地，可使用高压、双级、燃料系统以产生更高的燃料压强。无分电器点火系统88经由响应于控制器12的火花塞92提供了点火火花至燃烧室30。宽域排气氧(UEGO)传感器1 被显示联接催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，二态氧传感器可替代UEGO传感器126。在一个示例中，转换器70可包括多个催化剂砖。在另一示例中，可使用多个带有多个砖的排放控制装置。在一个示例中，转换器70可以是三元催化器。发动机10可被联接至自动或手动变速器(未示出)以输送发动机扭矩至车辆车轮。在可替代的实施例中，发动机10可以是混合驱动管路的一部分。
控制器12在图1中被显示常规的微处理器，所述微处理器包括微处理器单元 (CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12被显示从联接至发动机10的传感器中接收多种信号，除先前讨论的信号外，还包括自连至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；连至加速器踏板130的位置传感器134以用于感测通过脚132实施的力；自连至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器感测曲轴40位置；自传感器120流入发动机的空气质量的测量；和自传感器58的节气门位置的测量。燃料轨道压力和大气压力还可被感测用于控制器12的处理(传感器未显示)。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118每曲轴旋转中产生了预定数目的相等间隔脉冲，由此可确定发动机转速(RPM)。在一些实施例中，发动机在混合动力车辆中可被联接至电子马达/电池系统。混合动力车辆可具有并联配置、串联配置或关于其的变体或组合。此外，发动机曲轴40可通过起动机或通过混合动力车辆的马达被旋转以协助发动机起动。在运行期间，发动机10内的每个汽缸一般经历四个冲程循环所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般在进气冲程期间，排气门讨关闭并且进气门52 打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30内并且活塞36向汽缸的底部移动，以便增加燃烧室30的容积。活塞36在汽缸底部附近并且在该冲程的末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)处的位置一般被本领域的技术人员指代为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门均关闭。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在其冲程的末端并且接近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小的容积时)的位置一般被本领域的技术人员指代为上止点(TDC)。在下文中被指代为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文中被指代为点火的过程中，喷射的燃料由已知的点火装置(例如火花塞92)点燃，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体推动活塞36回到BDC。曲轴40 将活塞的运动转变为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门M打开以释放燃烧过的空气/燃料混合物至排气歧管48并且活塞返回至TDC。注意以上显示的仅仅作为示例，并且进气门和排气门的打开和/或关闭正时可改变，例如提供正或负的气门重叠、进气门推迟关闭或者多种其他的示例。在一个实施例中，停止/起动曲轴位置传感器具有零转速和双方向能力。在一些应用中，可使用双方向霍尔传感器，在其他中，磁铁可被安装到目标上。磁铁可被置于目标上并且如果传感器能够检测信号幅值中的变化(例如，使用更强或更弱的磁铁确定车轮上的特定位置)，则“缺齿隙”可被潜在地消除。此外，使用双方向的霍尔效应传感器或等效物，发动机位置可通过停止(shut down)被保持，但是在重起动期间，可替代策略可被使用以保证发动机正在前向方向旋转。参考图2，图5的方法模拟的发动机起动顺序的示例曲线被显示。具体地，起动四冲程四汽缸发动机的相关事件被显示。垂直的标记200表示参考时间1^。在Ttj，并且在Tq 的左侧，发动机并未旋转并且以时间作为参考。在Ttj的右侧，发动机随着时间向右侧增加开始旋转。发动机事件(例如，燃料喷射正时和点火)随着发动机旋转一个发动机循环相对发动机位置被说明。随着发动机的加速，发动机冲程的时间降低，但是发动机冲程在曲轴角度方面保持不变。图2-4说明了发动机冲程方面的发动机事件；因此，发动机事件的时间大小可改变但是曲轴角度距离保持不变，如在图2-4中显示的。四缸发动机的每个汽缸的发动机位置通过标记标签CYL. 1-4说明。沿标记 CYL. 1-4长度的垂直标记代表对应汽缸的上止点活塞位置和下止点活塞位置。每个汽缸的对应汽缸冲程由进气、压缩、膨胀和排气标识符指示。在Ttj，发动机被停止在汽缸编号1的进气冲程、汽缸编号3的排气冲程、汽缸编号 4的膨胀冲程和汽缸编号2的压缩冲程。在该示例中，在压缩冲程期间，燃料被喷射到汽缸编号2而发动机并未旋转。在发动机旋转之前和在压缩冲程期间的喷射增加了发动机更早起动的可能性。在该示例中，第一燃料喷射由在标记202处指示的喷射窗指明。所说明的喷射窗由方盒说明并且其是将期望燃料量喷射进入汽缸的必要的时间量，虽然所说明的喷射时间本质上仅是示例性的并且不是指示喷射的任何具体时间量。如在图2中看到的，喷射到汽缸编号2中的第一燃料量以单次喷射的形式被喷射。然而，自发动机停止两次或两次以上到第一接收燃料的分离汽缸喷射是可能的。此外，在一些实施例中，燃料可在发动机停止之后并且发动机开始旋转之后被喷射到接收燃料的第一汽缸。汽缸计数器也在Ttj处开始。汽缸计数器计算自发动机停止的汽缸事件的次数。汽缸计数器在第一接收燃料的汽缸开始计数并且随着每个旋转通过下止点进气冲程的汽缸而增加。例如，汽缸计数器在标记206处的第一喷射时间处增加到值1。汽缸计数器被再次增加，这次在212处增加到值2，并且然后随着发动机继续旋转而增加。在可替代实施例中，汽缸计数器可在不同的发动机位置或通过不同的事件被增加。例如，汽缸计数器可在每个汽缸进气冲程的开始之后的10度处被增加。随着发动机的旋转，汽缸编号2中的燃烧在204处通过点火开始；然而，在一些实施例中，点火可在发动机旋转之前开始，由此在起动机被接合之前或者其同时引导发动机的旋转。当汽缸编号2处在压缩冲程时，汽缸编号1处在进气冲程。燃料在汽缸编号1的进气冲程和/或由喷射窗206的虚线说明的压缩冲程期间被喷射。燃烧在汽缸编号1中的 210处开始，如由火花210指示的。在进气冲程214和压缩冲程216，既没有燃料喷射也没有火花提供至燃烧顺序中的下一个汽缸，汽缸编号3。在汽缸计数器达到值2之后没有喷射燃料，直到分别在218和 220处燃料喷射和点火重新开始时刻的计数器达到值3。燃料在222和2M处被再次喷射和点火同时汽缸计数器值是4。当汽缸计数器值是5时，喷射和点火在进气冲程2 和2 期间被再次停止。以此方式的发动机运行被指代为运行跳过燃烧方式。因此，在图2的示例中，汽缸计数器计算已经旋转通过的汽缸数和燃烧顺序中的进气冲程(例如，1-3-2-4)，发动机控制器在燃烧顺序下向两个汽缸喷射燃料和点火，发动机控制器在燃烧的顺序中向一个汽缸跳过喷射燃料和点火，发动机控制器在燃烧的顺序中向两个汽缸重新喷射燃料和点火，并且然后发动机控制器按照燃烧的顺序向另一汽缸跳过喷射燃料和点火。然而，应该注意由图2说明的次序和顺序在本质上仅是示例性的并且并不想要限制本说明书的范围。例如，在一些实施例中，在一个汽缸中跳过燃烧之前，可在三个汽缸燃烧空气-燃料混合物。在其他实施例中，在一个汽缸中跳过燃烧之前，可在四个汽缸中燃烧空气-燃料混合物。在其他实施例中，可在排成一行的两个汽缸而不是在如图2 中描绘的一个汽缸中跳过燃烧。在2 和2 处跳过的喷射和点火之后，图2显示燃料喷射在连续的基础上重新开始。虽然描述的方法对于控制发动机转速是有效的，从而超过怠速(overshoot)的可能性可被降低，但如果期望，本方法可用于控制更长持续时间的发动机怠速。例如，可在发动机停止之后所有汽缸连续燃烧空气-燃料混合物之前实施预定次数的汽缸循环或发动机循环的燃烧跳过模式。现转向图3，图5的方法的可替代发动机起动顺序的示例曲线被显示。相似于图 2，起动四冲程四汽缸发动机的相关事件(events of interest)被显示。垂直标记300代表参考时间1^。在Ttj，并且在Ttj的左侧，发动机并未旋转并且以时间作为参考。在Ttj的右侧，发动机随着时间向右增加而正在旋转。四缸发动机的每个汽缸的发动机位置由标记标签CYL. 1-4说明。沿标记CYL. 1-4 的长度的垂直标记代表各汽缸的上止点和下止点活塞位置。每个汽缸的对应汽缸冲程由进气、压缩、膨胀和排气标识符指示。在发动机停止处，Ttj的左侧的发动机位置与图2说明的相同。然而，在该示例发动机起动期间，燃料没有喷射而发动机没有旋转。在发动机开始旋转到Ttj的右侧302处之后第一燃料喷射发生。第一点火事件在304处。相似于图2，喷射窗由方盒说明并且是喷射期望的料燃量至汽缸内的必要时间量。相似于在图2中说明的汽缸计数器，一个汽缸计数器在Ttj处起动。汽缸计数器从发动机停止处计算汽缸事件的次数。汽缸计数器在发动机停止之后第一接收燃料的汽缸开始计算并且对于旋转穿过特别位置(例如进气冲程的下止点)的每个汽缸继续保持增加。第一的三个喷射302、306和310发生在压缩冲程中较迟并且是比第四汽缸在314 处接收燃料的燃料喷射更短的持续期。喷射正时在压缩冲程中较迟并且在持续时间上更短，以便有助于第一的三个汽缸燃烧事件的稀分层燃烧。在压缩冲程中喷射较迟允许在火花开始之前在火花塞周围产生富的混合物，从而空气-燃料混合物可点燃甚至是喷射到汽缸中的并不支持燃烧的燃料量(如果汽缸内空气-燃料混合物是均勻的)。通过在第一的一些燃烧事件燃烧分层混合物，可产生较小发动机扭矩，由此降低发动机扭矩从而发动机转速在发动机起动和转速升高的期间(例如，当发动机从曲轴转速正在加速直到达到怠速的发动机起动的部分)没有超过期望的水平。在一个实施例中，分层稀燃烧事件的次数可以是预定的并且储存在发动机控制器的存储器中。因此，对于图3的示例，分层稀燃烧针对三个燃烧事件编程。在316的第四燃烧事件是基于在314的进气冲程燃料喷射的均勻燃烧事件。因此，可在汽缸或燃烧事件的预定次数之后控制在实施分层稀燃烧并且过渡至均勻燃烧的起动期间的发动机转速。在 314燃料喷射之后，所有发动机汽缸继续燃烧均勻的混合物；然而，如果期望可以分层稀燃烧模式运行发动机汽缸的一部分。现参考图4，图6方法的可替代发动机起动顺序的示例曲线被显示。相似于图2和图3，起动四冲程四汽缸发动机的相关事件被显示。垂直的标记200表示参考时间1^。在 T。，并且在Ttj的左侧，发动机并未旋转并且以时间作为参考。在Ttj的右侧，发动机随着时间向右侧增加开始旋转。四汽缸发动机的每个汽缸的发动机位置由标记标签CYL. 1-4说明。沿标记 CYL. 1-4长度的垂直标记代表对应汽缸的上止点活塞位置和下止点活塞位置。每个汽缸的对应汽缸冲程由进气、压缩、膨胀和排气标识符指示。
在发动机停止处，T0时间的左侧的发动机位置与在图2-3中说明的相同。第一燃料喷射在402被显示为在发动机停止处部分喷射并且随着发动机开始旋转继续到Ttj的右侧。然而，第一喷射事件可以发生在发动机停止处或发动机开始旋转后。第一火花事件发生在406。在该示例中，从发动机i停止到接受燃料喷射的第一汽缸的第一循环期间，存在两个燃料喷射事件402和404。相似于图2和图3，喷射窗由方盒说明并且是必要喷射期望的燃料量到汽缸中的时间量。第一的两个喷射时间发生在汽缸编号2的压缩冲程期间。在压缩冲程喷射两次可降低发动机起动时间并且可改进第一汽缸点火(例如，燃烧空气-燃料混合物)的燃烧稳定性。相似于图2和图3中说明的汽缸计数器，一个汽缸计数器在Ttj处起动。汽缸计数器计算从发动机停止的汽缸事件的次数。汽缸计数器在发动机停止之后第一接收燃料的汽缸开始计算并且对于旋转穿过特别位置(例如进气冲程的下止点)的每个汽缸继续保持增加。在从发动机停止和压缩冲程期间燃料在402和404处被向第一汽缸喷射两次之后，燃料在408-430发动机循环次序内每个汽缸循环喷射两次至其他汽缸。在垂直标记434 之后，汽缸过渡至在432开始的燃料单次喷射。在发动机起动期间进气歧管压力(MAP)由标记436指示。当发动机起动时，MAP处于大气压力，因为空气通过节气门体并且进入进气歧管在发动机停止时进入进气系统。随着发动机开始旋转，进气歧管中的空气被吸入汽缸，由此降低进气歧管的压力。进气歧管的压力在发动机达到怠速之后稳定。垂直标记434指示当发动机转速高于阈值并且歧管压力低于阈值时的发动机工况。在该示例中，在MAP低于阈值MAP之前发动机转速大于阈值转速。因此，垂直标记434 指示该发动机起动的阈值MAP。阈值MAP可随工况改变。例如，阈值MAP可随着环境海拔的增加而降低。相反地，阈值MAP可随着环境海拔的降低而增加。如在图4中指示的，燃料喷射从434之前的每汽缸循环喷射两次过渡到436之后的每汽缸循环喷射一次。燃料从每汽缸循环两次喷射(这可改进燃烧稳定性)过渡至每汽缸循环一次喷射，以降低发动机排放。 在汽缸进气冲程期间的单次燃料喷射可改进发动机排放，因为燃料的混合可通过进气冲程期间的单次喷射被改进。现参考图5，发动机起动程序的流程图被显示。在502，程序500确定发动机工况。 发动机工况可包括但不限于发动机冷却剂温度、燃料类型或者乙醇百分比、燃料轨道压力、 环境温度和压力、变速器挡位位置、润滑油温度、发动机节气门位置、加速器踏板位置和制动踏板位置。各种发动机工况可被直接感测或者从例如传感器的组合中推导出来。在504，程序500判断是否存在自动发动机重起动请求。在一个示例中，在车辆响应于车辆转速低于阈值转速和踩下的制动踏板而被自动停止之后，可产生发动机起动请求。自动发动机起动请求可通过驾驶员释放车辆制动踏板或者接合/释放离合器踏板或者当加速器踏板被踩下时，可产生自动发动机起动请求。在其他示例中，自动起动请求可通过例如混合控制器产生。自动起动请求可通过自动变速器或者手动变速器的针对车辆产生。 如果发动机联接至自动变速器，变速器可处于驱动挡位或者驻车挡位或者空挡。如果发动机重起动被请求，则程序500继续至506。否则，程序500继续至结束。在506，燃料可在发动机旋转之前喷射到处于压缩冲程的汽缸。然而，如果发动机没有在期望的起动位置，则燃料喷射可被延迟直到发动机开始旋转。在发动机停止处，汽缸计数器被设定为零值。在一个示例中，汽缸计数器从一次燃料喷射并且随着每个汽缸通过进气冲程下止点位置开始增加。在其他实施例中，汽缸计数器可在每个汽缸的进气冲程上止点或者其他可替代位置被增加。因此，汽缸计数器在当发动机被停止时是零并且随着发动机开始旋转移动各个发动机汽缸通过各自的汽缸循环而增加。现转向506，发动机旋转开始并且汽缸计数由程序500开始。发动机旋转可由起动机或者混合动力车辆的马达来完成。在508，程序500判断IMEP限制是否保证进入跳过点火模式。IMEP可通过喷射器最小脉冲宽度限制、周围环境条件或者其他传感器或者驾驶员限制而被限制。在一个示例中，IMEP由引导到发动机汽缸内的空气量和发动机汽缸数来限制。此外，IMEP限制可随着发动机汽缸保持的空气量的增加而增加。例如，与具有更少汽缸和更小容积汽缸的发动机相比，具有更多数目汽缸和更大汽缸容积的发动机可具有更高的IMEP的限制。在一个实施例中，发动机的IMEP限制可通过测力计被确定并且存储在制造的车辆的存储器中。例如，发动机可被运行在多种条件下以确定在什么条件下汽缸IMEP大于允许发动机运行在期望怠速的值。在一个示例中，当环境空气温度较冷并且当发动机温度较热时，发动机可运行在更高的IMEP下。更冷的环境空气温度可增加汽缸空气充量，以便热发动机将具有更高的扭矩输出。在另一示例中，当期望稀空气-燃料混合并且燃料喷射器运行在最小脉冲宽度(导致发动机扭矩输出高于期望值)时，IMEP可比期望值更高。当在先前被确定导致IMEP高于期望值的发动机工况下做出自动起动请求时，程序500进行至510。否则，程序进行至520。在510，程序500判断是否在每个汽缸循环喷射一次燃料至汽缸或者喷射两次燃料至汽缸。在一个示例中，当发动机的温度或者燃料轨道压力大于阈值时，可在发动机起动期间每个汽缸循环喷射一次燃料。在该示例中，当发动机的温度或燃料轨道压力低于阈值时，可在发动机起动期间在每个汽缸循环喷射两次燃料。在发动机起动的汽缸循环期间喷射两次燃料可在一些条件下改进燃烧稳定性。而在发动机起动的汽缸循环期间喷射一次燃料可在一些条件下改进发动机的排放。在另一示例中，当环境空气压力大于阈值时，可在发动机起动期间每汽缸循环喷射一次燃料。在该示例中，当环境空气压力小于阈值时，可在发动机起动期间每汽缸循环喷射两次燃料。在512，程序500在每个发动机汽缸的循环期间并且按照发动机燃烧顺序喷射一次燃料至每个汽缸。例如，燃料可在四缸发动机的每一个汽缸的进气冲程期间并且以 1-3-4-2的顺序喷射燃料。此外，在512，程序500响应于汽缸计数器的值确定在汽缸的循环期间哪个汽缸禁止燃料喷射。由于在汽缸的循环期间禁止燃料喷射，发动机可跳过一个或一个以上燃烧事件。在一个示例中，当汽缸计数器匹配存储在发动机控制器存储器中的数目时，燃料不向汽缸喷射。因此，在燃烧重新开始之前一个或一个以上燃烧事件可跳过燃烧。在另一示例中，在例如发动机燃烧顺序下预定间隔、每三个汽缸处可不喷射燃料。因此， 随着发动机旋转并且燃烧空气-燃料混合物，汽缸计数器开始增加。当汽缸计数器达到预定数目时，燃料喷射可被暂时停止，以使得发动机被降低，由此控制发动机转速。如以上提到的，汽缸计数器可在特定汽缸事件(例如，活塞在进气冲程上止点)、发动机燃烧事件(例如，当火花开始时)或者关于发动机位置的其他例子增值。在512完成之后，程序500进行至 516。在514，程序500在每个发动机汽缸的循环期间按发动机的燃烧顺序向每个汽缸喷射两次燃料。例如，可在1-3-4-2的顺序下在四汽缸发动机的每个汽缸的压缩冲程期间喷射两次燃料。此外，在514，程序500响应于汽缸计数器的值在汽缸的循环期间确定哪个汽缸禁止燃料喷射。因为在汽缸的循环期间禁止燃料喷射，所以发动机可跳过一个或一个以上燃烧事件。在一个示例中，当汽缸计数器匹配存储在发动机控制器的存储器中的数目时，燃料不被喷射至汽缸。因此，一个或一个以上燃烧事件可在燃烧的重新开始之前跳过燃烧。在另一示例中，在例如按照发动机燃烧顺序下在预定间隔、每三个汽缸处不喷射燃料到汽缸。因此，随着发动机旋转并且燃烧空气-燃料混合物，汽缸计数器增值。当汽缸计数器达到预定的数值，燃料喷射可被暂时停止，以使得发动机扭矩被降低，由此控制发动机转速。如以上提到的，汽缸计数器可在特定发动机事件(例如，活塞处于进气冲程上止点)、发动机燃烧事件(例如，当火花已经开始)或者关于发动机位置的其他例子增值。在514完成之后，程序500继续至516。注意，期望发动机转速和实际发动机转速之间的差值可被通过汽缸事件基础基于汽缸事件被确定，与事件计数器一样，并且还可被用于确定何时从跳过汽缸燃烧事件到不跳过汽缸燃烧事件。还考虑了排放的影响。例如，发动机可被限制为在每发动机起动预定数目的跳过燃烧事件。此外，可提供跳过燃烧事件数目监控器或者跳过燃烧事件与点火事件的比例以确定何时退出跳过燃烧模式。在516，程序500判断是否退出跳过点火模式。在一个实施例中，当汽缸计数器从发动机停止开始达到预定数目时，可退出跳过点火模式。例如，跳过点火模式可在发动机停止开始的预定数目的汽缸事件或者燃烧事件之后，可退出跳远点火模式。在另一示例中，在预定时间量之后或者在驾驶员额外的发动机扭矩输入之后可退出跳过点火模式。例如，当驾驶员踩下加速器踏板时，程序500可过渡至从跳过点火模式中跳出。如果程序500判断退出跳过点火模式，则程序500继续至518。否则，程序500返回至510。在518，程序500通过在发动机燃烧顺序下连续喷射燃料至汽缸并且提供火花至每个汽缸而退出跳过点火模式。此外，发动机转速可在退出跳过点火模式之后通过调整火花或者降低汽缸空气充量而被控制。在518之后，程序500退出。在520，程序500判断是否向每个汽缸循环喷射一次或者两次燃料。在一个示例中，当发动机的温度或燃料轨道压力大于阈值时，燃料在发动机起动期间在每个汽缸循环被喷射一次。在该示例中，当发动机的温度或燃料轨道压力小于阈值时，燃料在发动机起动期间每个汽缸循环被喷射两次。在发动机起动的汽缸循环期间喷射两次燃料可改进在一些条件下的燃烧稳定性。而在发动机起动的汽缸循环期间喷射一次燃料可改进发动机的排放。在另一示例中，当环境空气压力大于阈值时，燃料在发动机起动期间每汽缸循环喷射一次。在该示例中，当环境空气压力小于阈值时，燃料在发动机起动期间喷射两次。在522，程序500在每个发动机汽缸的循环期间并且按照发动机燃烧顺序向每个汽缸喷射一次。在一个实施例中，发动机可被以稀空气-燃料混合起动，如在图3中说明的。具体地，发动机可通过在压缩冲程期间仅在开始火花事件之前在火花塞附近或周围形成分层混合物来起动。此外，发动机可被运行为从发动机停止开始的预定数目的汽缸时间或者燃烧事件的分层稀混合气。在一个实施例中，发动机汽缸根据燃烧顺序运行稀空气-燃料混合物，直到汽缸计数器达到预定数目。此外，预定数目可响应于发动机的工况被改变。例如，当发动机温度在20°C附近时，发动机可运行20次燃烧事件的稀混合气并且当发动机温度在90°C附近时， 发动机可运行三次事件。因此，随着发动机旋转并且燃烧空气-燃料混合物，汽缸计数器增值。522之后，程序500继续至526。在524，程序500在每个发动机汽缸的循环期间按照发动机燃烧顺序每汽缸喷射两次燃料。例如，可在四汽缸发动机的每个汽缸的压缩冲程以1-3-4-2的顺序喷射两次燃料。5 之后，程序500继续至526。在526，程序500判断是否退出起动模式。在一个实施例中，当从发动机停止开始汽缸计数器达到预定数目时，可退出起动模式。例如，在从发动机停止开始预定数目的汽缸事件或燃烧事件之后，可退出起动模式。在另一示例中，在预定时间量之后或在驾驶员额外的发动机扭矩输入之后或者如果进气歧管压力降至低于特定阈值压力时，可退出起动模式。例如，当驾驶员踩下加速器踏板时，程序500过渡至起动模式之外。如果程序500判断退出起动模式，则程序500继续至退出。否则，程序500返回至520。 现参考图6，可替代发动机起动程序的流程图被示出。在602，程序600确定发动机的工况。发动机工况可包括但不限于发动机冷却剂温度、燃料类型或者乙醇百分比、燃料轨道压力、环境温度和压力、变速器挡位位置、润滑油温度、发动机节气门位置、加速器踏板位置和制动踏板位置。多种发动机工况可被直接感测或者例如从传感器的组合中推导出来。在604，方法600判断是否存在自动发动机重起动请求。在一个示例中，在车辆响应于车辆转速低于阈值转速和踩下的制动踏板而被自动停止之后，可产生发动机起动请求。自动发动机起动请求通过驾驶员释放车辆制动踏板或者当加速器踏板被踩下时产生。 在其他示例中，自动起动请求可通过例如混合动力控制器产生。此外，在一个实施例中，当缺少驾驶员输入值发动机扭矩需求输入时，发动机可被重起动。可对带有自动或者手动变速器的车辆产生自动起动请求。如果发动机联接至自动变速器，则变速器可处于驱动挡位或者驻车挡位或者空挡。在一个实施例中，燃料响应于自动起动的请求在压缩冲程中被喷射至一个或一个以上汽缸。此外，喷射可随着发动机响应于自动起动发动机的请求开始旋转而继续。如果自动发动机重起动被请求，则程序600继续至606。否则，程序600继续至退出。在发动机停止处，汽缸计数器被设定为零值。在一个示例中，汽缸计数器可通过一次燃料喷射并且随着每个汽缸穿过进气冲程的下止点位置而被增加。在其他实施例中，汽缸计数器可在每个汽缸进气冲程的上止点或者在可替代发动机位置增值。因此，汽缸计数器在发动机停止时是零并且随着发动机开始旋转移动各发动机汽缸穿过单个汽缸循环而增值。返回至606，发动机旋转开始并且汽缸计数由程序600开始。发动机旋转可由发动机或者混合动力车辆的马达来完成。在608，程序600在每个发动机汽缸的循环期间按照发动机燃烧顺序向每个汽缸喷射两次燃料。例如，燃料可在四缸发动机的每个汽缸的压缩冲程期间以1-3-4-2的顺序喷射两次。此外，燃料可在每个发动机汽缸的压缩冲程期间对于预定数目汽缸事件或者燃烧事件喷射两次燃料，并且然后燃料被喷射两次，第一喷射在汽缸的进气冲程期间，第二喷射在汽缸的压缩冲程。以此方式，发动机可通过在压缩冲程期间喷射两次的预定数目的次数被起动并且然后过渡至在每个发动机汽缸的汽缸循环期间喷射两次燃料，第一喷射在进气冲程期间并且第二喷射在压缩冲程期间。此外，燃料量可根据发动机的温度和MAP而被改变。应该注意在发动机起动的汽缸循环期间第三燃料喷射也是可能的。在燃料输送方法已经被选择并且被命令从而燃料向对应汽缸每汽缸循环喷射两次之后，程序600进行至 610。在610，程序600判断当燃料在各汽缸的冲程期间燃料被喷射两次时发动机转速是否大于阈值量。程序600判断发动机转速是否大于阈值，作为建立燃料喷射可从改进燃烧稳定性的燃料喷射方法过渡至改进发动机排放的燃料喷射方法的条件。此外，发动机转速阈值可根据发动机工况改变。例如，随着发动机燃料轨道压力的温度的增加，发动机转速阈值降低。如果发动机转速超过预定转速(阈值随发动机的工况改变)，则程序600继续至 616。否则，程序600继续至612。在612，程序600判断当燃料在各汽缸的冲程期间燃料被喷射两次时发动机MAP是否小于阈值量。程序600判断MAP是否小于阈值以确定是否发动机失火。如果MAP不小于阈值，程序600进行至614并且燃料在发动机起动期间被富化以改进稳定燃烧的可能性。否则，程序600返回至608。在614，程序600富化发动机汽缸空气-燃料混合物以降低失火的可能性。当发动机没有失火，发动机转速增加并且进气歧管压力降低。然而，如果发动机汽缸失火，发动机转速可被降低，而更少空气从进气歧管中被抽出，这导致更高的进气歧管压力。喷射到发动机汽缸的燃料量在614处被增加以降低发动机失火的可能性。在616，程序600判断发动机MAP是否小于阈值水平。发动机MAP可以使发动机起动鲁棒性的一个指示。如果进气歧管压力如期望地被泵送下降，则发动机可处于这样的工况，即足够稳定以过渡至改进发动机排放的燃料喷射方法。因此，程序600判断MAP是否小于阈值。如果MAP小于阈值，则程序600进行至618。否则，程序600返回至608，在此发动机继续燃烧空气-燃料混合物，其包括在例如图4中显示的在各汽缸循环期间两个分离的燃料喷射。在618，程序600过渡至在汽缸循环期间向每一个对应汽缸喷射一次燃料。每汽缸循环喷射一次燃料可在发动机起动期间改进发动机排放。图4显示从每个汽缸循环向每个汽缸喷射两次到每汽缸循环箱每个汽缸喷射一次的代表性过渡。具体地，在图4的434之后，燃料向尚未起动喷射循环的汽缸每汽缸循环喷射一次(例如，喷射循环可以是在单个汽缸循环期间单次燃烧时间喷射所有燃料的喷射时间段)。在618，程序600根据发动机燃烧顺序过渡燃料喷射。例如，如在图4中显示的，在 434MAP低于阈值水平之前最后开始接收燃料的汽缸是在428的汽缸编号4。汽缸编号4在 430接收汽缸混合物的平衡，并且然后，燃料喷射根据燃烧顺序被过渡至每汽缸循环单次燃料喷射。因为根据发动机燃烧顺序汽缸编号2是下一个，所以汽缸编号2是从发动机停止开始接收每汽缸循环喷射一次燃料的第一汽缸。汽缸1、3和4跟随汽缸编号2过渡至每汽缸循环一次喷射事件。一旦所有汽缸已经过渡汽缸循环期间每汽缸一次燃料喷射，则程序 600退出。图6的程序还限制了进入扭矩控制模式，直到在发动机停止之后预定数目的汽缸事件或燃烧时间已经发生。在一个示例中，程序600可从618进行至燃料喷射被限制进入发动机扭矩控制模式的状态，直到检测到具体的预定数目的燃烧事件或者直到做出了驾驶员扭矩请求。这种限制可改进当发动机进入发动机扭矩控制模式时发动机如期望地响应的可能性。应注意在图2-4的示例中，虽然发动机可联接至自动变速器，但是这些发动机起动的方法适合于联接至手动变速器的发动机。此外，虽然本示例适合于起动和联接至处于驱动挡位的自动变速器的发动机，但是本发明还可用于起动处于空挡或驻车挡位的发动机。此外，发动机起动位置的每个示例仅为说明目的显示。说明的方法可应用在不同的发动机起动位置并且应用至具有额外或者更少汽缸的发动机。如本领域的技术人员将理解，图4中说明的程序可代表一个或一个以上任何数目的处理策略，这些处理策略例如驱动事件、中断驱动、多任务、多线程和类似物。因而，可以说明的平行或者省略的一些情况的顺序实施说明的各种步骤或功能。同样地，处理的顺序不必要求实现在本文说明的目的、特征和优点，而仅被提供易于说明和描述。虽然没有详细说明，但是本领域的技术人员将认识到可根据使用的具体策略重复地实施说明的一个或一个以上步骤和功能。这总结了该说明书。本领域的技术人员阅读它后将在不偏离本说明书精神和范围下想出很多变体和修改。例如，运行在天然气、汽油、柴油或者可替代燃料方案的L3、L4、L5、 V6、V8、V10和V12发动机可使用本说明述以获益。
权利要求
1.一种起动发动机的方法，其包括起动所述发动机；自动起动发动机重起动并且起动在所述发动机的第一汽缸内的燃烧；以及在所述发动机重起动期间启动所述第一汽缸内燃烧之后，根据所述发动机的燃烧顺序在所述发动机的至少一个汽缸内跳过燃烧。
2.如权利要求1所述的方法，其中自动变速器被联接至所述发动机。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述跳过燃烧响应于从所述发动机停止开始，燃烧空气-燃料混合物的汽缸的IMEP水平。
4.如权利要求1所述的方法，其中在所述至少一个汽缸内的跳过燃烧响应于发动机汽缸的数目。
5.如权利要求1所述的方法，其中在所述至少一个汽缸内的所述跳过燃烧响应于预定条件。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述预定条件是发动机的温度并且其中所述发动机的至少一个汽缸内的跳过燃烧响应于从所述第一汽缸内燃烧开始的燃烧事件的数目。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个汽缸内的所述跳过燃烧被限制于所述第一汽缸内燃烧之后的汽缸进气事件的数目。
8.一种起动发动机的方法，其包括停止所述发动机；在第一条件期间，自动起动发动机重起动并且在所述发动机的第一汽缸内起动燃烧， 所述发动机的转速通过调整发动机火花正时、进气歧管压力或者发动机燃料量中的至少一个而被控制；并且在不同于所述第一条件的第二条件期间，自动起动发动机重起动并且在所述发动机的第一汽缸内起动燃烧，并且在所述发动机重起动期间起动所述第一汽缸内燃烧之后，根据所述发动机的燃烧的顺序在所述发动机的至少一个汽缸内跳过燃烧。
9.如权利要求8所述的方法，其中在所述发动机停止之后发动机旋转之前，通过喷射燃料至具有关闭的进气门的汽缸而在第一汽缸内起动燃烧。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述跳过燃烧响应于从所述发动机停止开始燃烧空气-燃料混合物的汽缸的IMEP的水平。
全文摘要
本发明公开了改进可重复停止和起动发动机的起动的方法。在一个实施例中，所述方法在发动机被自动重起动时根据发动机燃烧顺序在至少一个汽缸中跳过燃烧以控制发动机转速。跳过燃烧事件在汽缸中燃烧在运行条件发生时可与IMEP的水平相关联。
文档编号F02D43/00GK102162401SQ201110040248
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月16日 优先权日2010年2月17日
发明者A·O·吉布森, H·W·帕特森, J·N·阿勒瑞 申请人:福特环球技术公司