专利名称：用于改善发动机起动的方法和系统的制作方法
用于改善发动机起动的方法和系统
技术领域：
本发明涉及用于改善发动机起动的方法和系统。
背景技术：
车辆停止期间可通过停止车辆的内燃发动机提高车辆的燃料经济性。可停止发动机以节约燃料直到需要车辆运转或加速，而不是在可完成有限量的有用功的怠速状况下继续消耗燃料。当然，可通过专用的驾驶员发动机停止和发动机起动请求而停止和起动车辆发动机。然而，车辆驾驶员可能很快厌倦于输入发动机停止和起动请求。通过停止发动机而节省燃料的另一种方式包括在没有专用驾驶员发起的发动机停止和发动机起动请求或指令时自动停止以及起动发动机。然而，如果发动机自动停止并 起动，可能需要在发动机起动并加速至怠速期间的精确的发动机转速控制以减少将发动机扭矩传输至车轮。不过，特别难于实现在发动机起动以及加速期间精确的发动机转速控制，因为发动机起动期间发动机进气歧管处于或接近大气压。因而，发动机汽缸可能吸入大量空气充气，其要求充填燃料的相应增加以保持化学计量，以改善排气后处理系统的效率。所以，发动机转速可增加至其中发动机扭矩的增加量可通过变速器变矩器传输至车轮的水平。转速和扭矩增加的量可以通过火花延迟而减小，但是燃烧稳定性及其它因素可能限制可以应用的火花延迟量。此外，发动机自动起动期间控制汽缸空气充气的方式可能不适合于驾驶员控制的发动机起动，因为与驾驶员控制的发动机起动相比发动机自动起动期间不同的质量(mass)可连接至发动机。
发明内容本发明的发明人在此已经认识到上述限制并且开发了一种起动发动机的方法，包括设置用于发动机起动的进气节气门；驾驶员控制的发动机起动期间，将进气道节气门设置在第一位置，该进气道节气门位于该发动机的进气系统中该进气节气门的下游；以及在发动机自动起动期间将该进气道节气门设置在第二位置，该发动机自动起动不是直接由驾驶员请求的。通过调节进气道节气门并且通过在驾驶员和自动起动期间提供不同的进气道节气门调节，可改善发动机起动期间的汽缸空气充气控制。例如，发动机自动起动期间可部分打开进气道节气门以限制汽缸空气充气，从而控制发动机起动和加速期间(例如，发动机转动起动和发动机达到怠速之间的期间)的发动机转速。驾驶员控制的发动机起动期间相同的进气道节气门可打开更多以便于在发动机扭矩不太可能传输至车轮的状况期间可以更加迅速地增加发动机转速。这样，可调节进气道节气门以改善自动的和驾驶员控制的发动机起动。本发明可提供多个优势。例如，该方法可提供发动机自动起动期间更加精确的发动机转速控制。此外，与发动机自动起动期间相比，通过允许额外的空气流入发动机该方法可在驾驶员控制的发动机起动期间提供稳健的发动机加速。另外，在一些实施例中，该方法可允许响应于变速器工况而控制进气道节气门，从而解决自动的以及驾驶员控制的发动机起动期间可能连接至发动机的不同质量。单独或结合附图阅读下面的具体实施方式
，本发明的上述优势和其它优势以及特征将变得显而易见。应理解，上述概要提供用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式
中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。
图1显示了发动机的示意图； 图2显示了车辆的示意图；图3和图4显示了驾驶员控制的及发动机自动起动期间发动机运转序列的模拟示例；以及图5显示了用于运转发动机的示例方法的流程图。
具体实施方式本发明涉及控制如图1和图2中显示的设置在车辆中的发动机的进气道节气门。在一个示例中，如图3和图4显示的对于发动机自动起动和驾驶员控制的发动机起动区别地调节进气道节气门。可根据图5中的方法控制进气道节气门以提供图3和4中显示的序列。参考图1，包括多个汽缸(图1中显示了其中的一个汽缸)的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括带有位于其中并连接至曲轴40的活塞36的燃烧室30和汽缸壁32。燃烧室30显示为通过各自的进气门52、排气门54和进气歧管44、排气歧管48连通。各个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮传感器55可确定进气凸轮51的位置。排气凸轮传感器57可确定排气凸轮53的位置。燃料喷射器66显示为设置以直接将燃料喷射到汽缸30内，本领域内技术人员称之为直接喷射(direct injection)。可替代地,可将燃料喷射到进气道,本技术领域内技术人员称之为进气道喷射(port injection)。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地传输液体燃料。燃料通过燃料系统(未示出)运送到燃料喷射器66，所述燃料喷射器包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)。驱动器68响应于控制器12向燃料喷射器66供应操作电流。另外，进气歧管44显示为和可选的电子节气门62连通，所述电子节气门通过调整节流板64的位置来控制来自发动机进气系统42的气流。进气道节气门83通过限制或打开进气道81而控制进入汽缸30的空气流。在具有多个汽缸的发动机中可提供多个独立控制的进气道节气门使得第一汽缸的进气道节气门的设置不同于另一汽缸的进气道节气门。无分电器点火系统88响应于控制器12通过火花塞92给燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126显示为和催化转化器70上游的排气歧管48相连。可替代地，双态排气氧传感器可代替UEGO传感器126。
在一个示例中，转化器70可包括多个催化剂块。在另一个示例中，可使用多个排放控制装置，其中每个可具有多个催化剂块。在一个示例中转化器70可以是三元催化剂。当脚152压下制动器踏板150时可使用车辆制动器。制动器踏板位置传感器154指示制动器踏板150的位置并且可用于确定是否使用车辆制动器。图1中控制器12显示为常见的微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口 104、只读存储器106、随机存取存储器108、不失效存储器(KAM，ke印alive memory)110和常规数据总线。控制器12显示为接收来自和发动机10相连的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括来自和冷却套筒114相连的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);和加速踏板130相连的用于感应通过脚132调整的加速踏板位置的位置传感器134的信号；来自和进气歧管44相连的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)测量值；来自感应曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器信号；来自传感器120 (例如热线式气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；来自传感器58的节气门位置的测量值。也可感应大气压力(传感器未示出)用于由控制器12处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每个旋转时产生预订数目的间隔相等的脉冲，根据其可确定发动机转速(RPM)。在一些示例中，发动机可连接至混合动力车辆中的电动马达/电池系统。混合动力车辆可以具有并联配置、串联配置或它们的变型或组合。此外，在一些实施例中，可使用其它发动机配置，例如柴油发动机。在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程中，通常排气门54关闭且进气门52打开。空气通过进气歧管44流入燃烧室30，并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36接近汽缸的底部并且在其行程的终点时(例如当燃烧室30处于最大容积时)所处的位置称为下止点(BDC)。在压缩冲程中，进气门52和排气门54关闭。活塞36向汽缸的顶部运动以便压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员将活塞36处于其行程的终点并且接近汽缸的顶部时(例如当燃烧室30处于最小容积时)所处的位置称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室。在下文称为点火的过程中，通过已知的点火装置(例如火花塞92)点燃喷射的燃料致使燃烧。在膨胀冲程中，膨胀的气体将活塞36推回至下止点。曲轴40将活塞的运动转换为旋转轴的扭力矩。最后，在排气过程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞回到上止点。需要指出的是上文仅描述为实施例，并且进气门、排气门的打开和/或关闭正时可以改变，例如以提供气门正重叠或气门负重叠、推迟进气门关闭，或多种其它的示例。现在参考图2,显示了包括图1中发动机10的车辆的示意图。车辆200包括通过变矩器202连接至变速器204的发动机10。发动机10通过变速器204并且经由变矩器202将扭矩提供至车轮210。控制器12从发动机10和变速器204接收信号并向其提供控制信号。控制器12驱动变矩器锁止离合器221以及可经由离合器210选择的档位206。在一个示例中，离合器210是液压操作的。现在参考图3和4，显示了模拟的发动机运转序列。可经由图1和2中的系统通过控制器12执行图5中方法的指令而提供图3和4中的序列。图3和4代表了相同运转序列期间的运转信号。因此，垂直时间标ETtl-T13在图3和4两幅图中代表相同的时间。
从图3顶部向下的第一个图表示相对于时间的发动机转速。Y轴表示发动机转速并且发动机转速朝Y轴箭头方向增加。X轴表示时间并且时间从图3的左手侧向图3的右手侧增加。从图3顶部向下的第二个图表示相对于时间的发动机扭矩请求。Y轴表示发动机扭矩请求并且发动机扭矩请求朝Y轴箭头方向增加。X轴表示时间并且时间从图3的左手侧向图3的右手侧增加。从图3顶部向下的第三个图表示相对于时间的发动机进气节气门位置。Y轴表示发动机进气节气门的位置并且发动机进气节气门的打开量朝Y轴箭头方向增加。X轴表示时间并且时间从图3的左手侧向图3的右手侧增加。从图3顶部向下的第四个图表示相对于时间的第一发动机进气道节气门位置。Y轴表示第一发动机进气道节气门的位置并且第一发动机进气道节气门的打开量朝Y轴箭头方向增加。X轴表示时间并且时间从图3的左手侧向图3的右手侧增加。从图3顶部向下的第五个图表示相对于时间的第二发动机进气道节气门位置。Y轴表示第二发动机进气道节气门的位置并且第二发动机进气道节气门朝Y轴箭头方向增力口。X轴表示时间并且时间从图3的左手侧向图3的右手侧增加。从图4顶部向下的第一个图表示相对于时间的车辆制动请求。Y轴表示车辆制动请求并且车辆制动请求朝Y轴箭头方向增加。X轴表示时间并且时间从图4的左手侧向图4的右手侧增加。从图4顶部向下的第二个图表示驾驶员控制的发动机起动请求的指示或没有该指示。当信号处于较高水平时指示驾驶员控制的发动机起动请求。当信号处于较低水平时指示没有驾驶员控制的发动机起动请求。较低水平的驾驶员控制的发动机起动信号接近于X轴。X轴表示时间并且时间从图4的左手侧向图4的右手侧增加。从图4顶部向下的第三个图表示发动机自动起动请求的指示或没有该指示。当信号处于较高水平时指示发动机自动起动请求。当信号处于较低水平时指示没有发动机自动起动请求。较低水平的发动机自动起动信号接近于X轴。X轴表示时间并且时间从图4的左手侧向图4的右手侧增加。从图4顶部向下的第四个图表示连接至发动机的变速器的变速器档位。空档通过Y轴上的N指示并且1-3档通过适当的数字指示。Y轴表示变速器档位并且档位数朝Y轴箭头方向增加。X轴表示时间并且时间从图4的左手侧向图4的右手侧增加。在时间Ttl处，发动机响应于驾驶员控制的发动机起动请求而开始转动起动。发动机转速开始增加并且驾驶员控制的发动机起动信号处于高水平。还使用了车辆制动器且变速器处于空档。在一些示例中，可只在变速器处于空档或泊车档时允许驾驶员控制的发动机起动请求。在时间Tci处发动机扭矩请求也较低并且发动机进气节气门关闭至较低的打开量。第一和第二进气道节气门打开到中等水平以便于对进入汽缸进气道的空气提供一些限制。驾驶员控制的发动机起动期间可进一步调节第一和第二进气道节气门位置以解决发动机温度和摩擦的改变。例如，由于发动机起动时温度较低，可增加发动机进气道节气门打开量以用较大的摩擦力加速较冷的发动机。在时间Ttl和T1之间，发动机起动并且达到怠速。驾驶员控制的起动信号也转变为指示驾驶员控制的发动机起动请求结束的较低水平。也去除制动请求使得车辆可向前行驶并且变速器从空档变换为一档。在时间T1处,通过车辆驾驶员或混合动力控制器(hybrid controller)而增加发动机扭矩请求使得车辆能够加速。发动机进气节气门开度也增加使得额外的空气提供至发动机，从而提供增加的发动机扭矩。第一和第二进气道节气门完全打开以减少汽缸进气道的限制。通过增加发动机进气节气门和进气道节气门的开度，可增加发动机扭矩输出。在时间T1和T2之间，发动机和车辆加速。随着车辆加速，变速器从一档升档至三档。发动机转速稳定在较高水平并且发动机扭矩请求和进气道节气门的打开量在接近时间T2处保持基本恒定。在时间T2处，发动机扭矩请求减少并且发动机转速开始随减小的发动机扭矩需求而下降。随着发动机扭矩请求减小发动机进气节气门打开量也减小。由于发动机和汽缸空气量减小，低发动机扭矩需求也允许第一和第二进气道节气门部分关闭。在该示例中，在发动机停止的状况期间发动机扭矩请求减小至低水平允许第一和第二进气道节气门设置用于随后的发动机再起动。此外，第二进气道比第一进气道节气门关闭的更多因为接收来自第一进气道节气门的空气的汽缸预计为基于发动机停止位置在发动机停止后吸入空气的第一个汽缸。在时间T2和T3之间，发动机转速降低直到车辆停止，其中发动机短暂怠速并且随后自动停止。在一个示例中，当使用车辆制动器时、当车速小于阈值水平时以及当发动机扭矩请求小于阈值水平时可自动停止发动机。此外，可需要额外的状况来自动停止发动机。第一和第二进气道节气门预先设置用于随后的发动机自动起动。例如，基于发动机停止时的变速器档位，可从凭经验确定的进气道节气门位置的表格中获取进气道节气门的位置。在该示例中，第一和第二进气道节气门位置是基于变速器处于一档。在某些示例中，也可在发动机自动起动期间刚好在发动机转动起动之前调节第一和第二进气道，以便于在设置第一和第二进气道节气门的位置时可解决发动机关闭状态期间可能已经改变的工况。在时间T2和T3之间的时间段还使用了车辆制动器。车辆制动器可用于保持车辆停止时的车辆静止并且保持发动机关闭(因为如果释放了车辆制动器发动机可能再起动)。应注意，当执行器提供多于一个功能(例如，车辆制动和用于发动机再起动的条件)时，车辆驾驶员对执行器的调节不构成驾驶员控制的发动机起动请求。在时间T2和T3之间变速器也从三档减档至一档。在时间T3处，如通过制动请求转变至较低水平所指示的，释放车辆制动器。当自动再起动信号转变为较高水平时发动机自动再起动。由于发动机起动不是驾驶员控制的，驾驶员控制的起动信号保持在低水平。在基本相同的时间处，发动机扭矩请求增加了较小量。响应于发动机扭矩请求也调节了第一和第二进气道节气门的打开量。在该示例中，第一进气道节气门打开量增加第一量以允许额外的空气进入发动机汽缸，从而当发动机加速时提供额外的车辆启动扭矩。由于当起动时驾驶员请求增加的发动机扭矩，可能预期在发动机加速期间驾驶员希望将额外的扭矩传输至车轮。额外地，第二进气道节气门的打开量增加大于第一进气道节气门打开量的量，以解决在发动机进气歧管中由进入与第一进气道节气门连通的汽缸的空气导致的较小的空气压力。在一些示例中，可响应于汽缸事件(例如自发动机停止后的燃烧事件或空气吸入事件)的计数数量调节进气道节气门位置。通过增加第二进气道节气门的打开量，与第二进气道节气门连通的汽缸可接收接近于连接至第一进气道节气门的汽缸的空气量。从而，在此示例中，与第一进气道节气门连通的汽缸接收与第一进气道节气门的位置和发动机进气歧管压力(MAP)关联的第一空气吸入量。随后，与第二进气道节气门连通的汽缸接收与第二进气道节气门的位置和MAP关联的第二空气吸入量，第二吸入量基本等于第一空气吸入量或者与第一空气吸入量成比例。这样，每个汽缸可接收基本相同的空气量或与吸入至第一汽缸的第一空气量成比例的空气量以从发动机停止后在发动机转动起动和加速期间吸入空气。在时间T4处，发动机转速达到发动机怠速并且第一和第二进气道节气门基本完全打开以允许发动机扭矩响应于驾驶员扭矩请求而增加。自动起动请求也转变为指示发动机·已起动的低水平，发动机扭矩请求和发动机进气节气门位置保持基本恒定。在时间T5处，发动机扭矩请求增加导致发动机转速和发动机进气节气门打开量增力口。随着车速增加变速器变档。在时间T5和T6之间，发动机转速和发动机扭矩请求响应于驾驶员需求而改变。发动机进气节气门位置也随发动机扭矩请求改变。在时间T6处，发动机扭矩请求减小并且发动机转速开始随减小的发动机扭矩需求而降低。当发动机扭矩请求减小时发动机进气节气门打开量也减小。由于发动机和汽缸空气量减小，较低的发动机扭矩需求也允许第一和第二进气道节气门部分关闭。因为发动机扭矩请求低，第一和第二进气道节气门也关闭。在时间Tf^P T7之间，发动机转速降低直到车辆停止，其中发动机短暂怠速并且随后自动停止。在时间T6之后的期间也使用了车辆制动器，时间T6之后变速器也从三档降档至一档。预设置第一和第二进气道节气门以用于随后的发动机自动起动。由于预计通过第一节气门接收空气的汽缸是基于发动机停止位置自发动机停止后吸入空气的第一个汽缸，第一进气道比第二进气道节气门关闭得更多。还基于变速器处于一档而预设置第一和第二进气道节气门以用于随后的发动机自动起动。在时间T7处，发动机扭矩请求增加导致发动机自动起动请求转变为高水平使得发动机转动起动和再起动。然而，当发动机扭矩请求增加时也使用了车辆制动器。进气道节气门的位置响应于正在使用车辆制动而减小以便于限制发动机扭矩。从而，在车辆制动请求和发动机扭矩请求之间可能存在矛盾的需求的状况下，可相较于类似的状况(除了其中不使用车辆制动器)减小第一和第二进气道节气门的开度。这样，可通过第一和第二进气道节气门限制发动机扭矩。还可基于汽缸事件的计数数量而调节进气道节气门。在时间T8处，发动机转速达到期望的发动机转速并且如转变为较低状态的制动请求所指示的释放车辆制动器。由于释放了制动器，可打开进气道节气门以允许额外的空气进入发动机汽缸。此外，由于发动机已经达到怠速，可打开进气道节气门使得发动机快速响应发动机扭矩请求。当发动机转速达到怠速时自动起动请求信号也转变至较低状态。在时间T8附近发动机扭矩请求也增加并且发动机加速推动车辆从而使变速器换档。在时间T9处，发动机扭矩请求减小并且发动机转速随减小的发动机扭矩需求开始降低。当发动机扭矩请求减小时发动机进气节气门打开量也减小。由于发动机和汽缸空气量减小，低发动机扭矩需求也允许第一和第二进气道节气门部分地关闭。由于发动机扭矩请求低，第一和第二进气道节气门也可关闭。
在时间T9和时间Tltl之间，发动机转速减小直到车辆停止，其中发动机短暂怠速并随后自动停止。在时间T9之后的时间段也使用了车辆制动器，并且在时间T9之后变速器也从三档降档至二档。预设置第一和第二进气道节气门用于随后的发动机自动起动。第一进气道节气门关闭得比第二进气道节气门更多，因为预计通过第一节气门接收空气的汽缸为基于发动机停止位置自发动机停止后吸入空气的第一个汽缸。也可基于变速器当前处于二档而预设置第一和第二进气道节气门以用于随后的发动机自动起动。发动机起动期间变速器可基于发动机工况而选择接合不同的档位。与发动机当变速器处于一档时起动相比，通过选择使变速器处于二档，发动机可经历增加的感知惯性(perceived inertia)。因此,在一些示例中，与时间T6和T7之间的时间相比，如时间T9和时间Tltl之间显示的通过增加进气道节气门的打开量可将额外的空气提供至发动机汽缸。在其它示例中，对于较高的传动比可减小进气道节气门的打开量并且对于较低的传动比可增加进气道节气门的打开量。刚好在时间Tltl之前还释放制动器。在时间Tltl,自动起动请求转变为较高水平并且发动机开始转动起动。由于没有来自车辆驾驶员的发动机扭矩请求，发动机扭矩请求和发动机空气进气节气门位置保持它们的位置。第一和第二进气道节气门显示为处于比时间T6和时间T7之间所处水平更高的水平处并且在发动机转动起动期间维持在该较高水平处。响应于起动时的大气压力可进一步调节第一和第二进气道节气门的位置。在一个示例中，大气压力用于索引经验确定的进气道节气门偏置(offset)值的表格，这些偏置值被添加至基准进气道节气门位置以便于补偿大气压力。在时间T11处，发动机转速达到怠速并且自动起动请求转变为较低水平。变速器也降档至一档以改善车辆加速并且进气道节气门是全开以允许根据驾驶员增加发动机扭矩需求的预期而增加发动机扭矩。由于没有驾驶员扭矩请求，发动机扭矩请求为低。由于没有驾驶员扭矩请求，发动机进气节气门位置也为低。在时间T12处，驾驶员增加发动机扭矩请求使得发动机转速增加并且车辆加速。响应于增加的车速变速器升档。发动机进气节气门开度也增加以给发动机提供额外的空气用于增加发动机扭矩。在时间T13处，发动机扭矩请求减小并且发动机和车辆开始减速。在时间T13之后很快使用车辆制动器并且当车速减小时变速器降档。在时间T13之后发动机也很快停止。现在参考图5，显示了一种用于操作发动机的示例方法的流程图。图5中的方法可通过图1和2的系统中的控制器12中的指令执行。此外，图5中的方法可提供图3和4中说明的序列。在502处，方法500确定发动机工况。可通过图1和2中说明的传感器和执行器确定发动机工况。发动机工况可包括但不限于发动机转速、发动机负载、发动机温度、变速器温度、选择的变速器档位、接合的变速器档位和驾驶员扭矩需求。确定发动机工况后方法500前进至504。在504处,方法500判断发动机当前是否正在起动。在一个示例中，当接合起动机时可确定发动机正在被起动。在其它示例中，当发动机通过外部源例如混合动力车辆的电动马达而转动时可确定发动机正在起动。在又一些其它示例中，发动机停止后燃料喷射的发起可指示发动机起动。如果方法500确定发动机正在起动，方法500前进至506。否则，确定发动机不是正在起动并且方法500前进至530。在530处，方法500响应于发动机转速和负载而操作发动机进气道节气门。发动机系统可包括将空气导入多个汽缸的多个进气道节气门。可分别控制多个进气道节气门中的每个。例如，一些汽缸的进气道节气门可部分关闭而其它汽缸的进气道节气门可完全打开。从而，可以不同的方式控制流入不同汽缸的空气。在一个示例中，发动机转速和负载用于索引经验确定的进气道节气门位置的表格。该表格的输出是可通过控制器设置的进气道节气门位置。此外，大气压力和发动机进气温度可用于索引输出偏置的表格以进一步调节进气道节气门的位置。例如，如果发动机进气温度增加，进气道节气门可打开更多以补偿空气密度的改变。调节进气道节气门的位置后方法500前进至退出。在506处，方法500确定发动机是否正在自动起动。发动机在自动停止后可自动起动。在一些示例中，当驾驶员释放车辆制动器或压下加速器踏板时发动机可自动起动。由于只允许自动的和驾驶员控制的发动机起动，如果发动机不是正在自动起动则发动机通过驾驶员控制的起动而起动。可通过驾驶员经由具有用于驾驶员请求发动机起动的单独功能的输入(例如发动机起动机开关)请求发动机起动而发起驾驶员控制的起动。当通过驾驶员行为而不是通过具有用于驾驶员请求起动的单独功能的专用输入触发起动时，可确定发动机自动起动。例如，如果驾驶员释放制动器踏板，车辆可自动起动并且不是驾驶员控制的起动。另一方面，如果驾驶员将发动机起动钥匙转到起动位置，可确定发动机是通过驾驶员控制的起动而起动。如果方法500确定发动机正在自动起动，方法500前进至508。否则，方法500前进至522。在508处，方法500确定当前接合的变速器档位。在一些示例中，当使用离合器时可确定将接合的变速器档位，并且可通过向该离合器供油而使用该离合器。当供应至离合器的油压高于阈值压力时，可确定将使用离合器，并且将接合档位。可替代地，基于存储在控制器中的变量的状态可确定将使用离合器。确定当前选择的或接合的档位之后方法500前进至510。在510处，方法500确定车辆制动器的状态。通过制动器踏板传感器(例如图1中的154)确定使用或不使用车辆制动器。确定制动器状态后方法500前进至512。在512处，方法500确定发动机扭矩请求。在一个示例中，可通过查询加速器踏板位置传感器134的输出而确定发动机扭矩请求。加速器踏板位置传感器的输出可用于索引将踏板位置传感器输出转换为发动机扭矩需求的表格或函数。确定发动机扭矩请求后方法500前进至514。在514处，方法500确定发动机停止后的发动机事件数量。在一个示例中，发动机事件可以是发动机汽缸的吸气冲程。在其它示例中，发动机事件可以是燃烧事件或排气冲程。例如，如果发动机是停止的并且开始转动使得一号汽缸已经吸入新鲜充气并且四号汽缸正在开始吸入新鲜充气，可确定发动机处于第二事件。在一些示例中，可从发动机位置预测第一和随后的吸气冲程。例如，如果发动机的位置是具有1-3-4-2点火序列的四缸发动机中的一号汽缸在发动机停止时处于进气冲程，可确定发动机处于第一事件并且在三号汽缸中会接着出现第二事件。这样，可追踪汽缸事件。在516处，调节发动机进气道节气门以用于自动起动。在一个示例中，确定发动机的每个进气道节气门的基本位置。基准进气道节气门位置可以是基于发动机温度。例如，发动机温度可用于索引一个或多个描述基准节气门位置的表格。用于补偿当前接合的变速器档位的偏置被加至基准进气道节气门位置。在一个示例中，与接合较低档位(例如一档)时相比当接合较高的档位(例如三档)时进气道节气门打开更多。从而，响应于当前接合的变速器档位而调节基准进气道节气门位置。补偿车辆制动器位置的偏置也加至基准进气道节气门位置。例如，如果制动器踏板压下至第一位置，基准进气道节气门位置调节为关闭进气道节气门打开量至第一位置。如果制动器踏板压下至第二位置，与第一位置相比请求额外的车辆制动力，基本进气道节气门位置调节为关闭进气道节气门开度至比第一位置开度小的第二位置。制动器踏板位置用于索引经验确定的进气道节气门调节的表格或函数。表格或函数的输出被加至基准进气道节气门位置。用于补偿发动机扭矩需求的偏置也被加至基准进气道节气门打开量。例如，如果加速器踏板压下至第一位置，基准进气道节气门位置调节为打开进气道节气门打开量至第一位置。如果加速器踏板压下至第二位置，与第一位置相比请求额外的发动机扭矩，基准进气道节气门调节为打开进气道节气门开度至比第一位置打开更多的第二位置。加速器踏板位置用于索引经验确定进气道节气门调节的表格或函数。表格或函数的输出添加至基本进气道节气门位置。还可基于发动机事件的数量调节基准进气道节气门打开量。例如，对于汽缸的每个吸气事件，汽缸的进气道节气门可通过偏置而打开预定量，对汽缸的每个吸气事件可将该偏置添加至进气道节气门的基准进气道节气门位置。在另一个示例中，对于每个发动机汽缸的每个吸气事件汽缸的进气道节气门可通过偏置打开预定量，对于每个发动机吸气事件该偏置可添加至进气道节气门的基准进气道节气门位置。此外，随着MAP在发动机起动期间减小可增加基本进气道节气门位置打开量。进一步地，可响应于发动机起动期间的发动机转速而调节进气道节气门的位置。例如，如果发动机转速高于期望的发动机转速，可至少部分地关闭进气道节气门。如果发动机转速小于期望的发动机转速，可至少部分地打开进气道节气门。应注意，上述预定量可根据发动机事件数量而改变并且可在经验确定的偏置量的表格或函数中索引该预定量。这样，可对汽缸事件和/或MAP调节进气道节气门位置。已经将变速器档位、制动器状态、扭矩请求和汽缸事件数量的偏置添加至基准进气道节气门位置之后方法500前进至516。方法500还调节每个进气道节气门的进气道节气门位置。在一些示例中，可对每个发动机事件调节进气道节气门直到达到发动机事件的预定数量。在其它示例中，可以预定的时间间隔调节进气道节气门。可通过调节马达或螺线管的位置而调节进气道节气门，或者可替代地，可以气动地或者液压地调节进气道节气门位置。进气道节气门调节至根据基准进气道节气门位置加上偏置的位置。调节进气道节气门位置后方法500前进至518。在518处，可调节主节气门的位置。在一个示例中，基于穿过主节气门的空气流而调节主节气门位置。在其它示例中，可基于MAP调节主节气门的位置。此外，可根据发动机扭矩需求调节主节气门的位置。例如，如果发动机扭矩需求增加，可增加发动机进气节气门开度。方法500并进至520。在520处，方法500判断发动机是否是起动的或处于退出自动起动进气道节气门控制模式的状况。在一个示例中，在发动机转速超过怠速之后发动机起动。在其它示例中，方法500前进至退出之前可能需要发动机转速在预定的转速范围内达到预定量的时间。如果方法500判断发动机是起动的或处于退出自动起动进气道节气门控制模式的状况，方法500退出。否则，方法500返回至508。在522处，方法500基于发动机当前处于空档或泊车档而确定基准进气道节气门位置。当发动机处于空档或泊车档，较小的惯量可耦合(coupled)至发动机所以可能需要减少进气道节气门基准打开量。在一个示例中，温度和空档是用于索引经验确定的基准进气道节气门位置的表格或函数的基础。索引该表格或函数并且输出基准进气道节气门位置。确定基准进气道节气门位置后方法500前进至524。在524处，调节用于驾驶员控制的起动的发动机进气道节气门。与在类似状况下发动机自动起动相比驾驶员控制的起动的基准进气道节气门可打开得更多。在驾驶员控制的起动中进气道节气门可打开得更多使得发动机以较快速率加速。此外，由于知道车辆处于空档或泊车档，发动机转速可增加而不传输发动机扭矩至车轮。此外，随着MAP减小可增加基准进气道节气门位置打开量。进一步地，可响应于发动机转速而调节进气道节气门的位置。例如，如果发动机转速高于期望的发动机转速，可至少部分关闭进气道节气门。如果发动机转速小于期望的发动机转速，可至少部分地打开进气道节气门。在一些示例中，可对每个发动机事件调节进气道节气门直到达到预定数量的发动机事件。在其它示例中，可以预定的时间间隔调节进气道节气门。调节发动机进气道节气门之后方法500前进至526。在526处，方法500调节主节气门的位置。可基于穿过主节气门的气流而调节主节气门位置。在其它示例中，可基于MAP调节主节气门的位置。此外，可根据发动机扭矩需求而调节主节气门的位置。调节主节气门位置后方法500前进至528。在528处，方法500判断发动机是否是起动的或者处于退出驾驶员控制的起动进气道节气门控制模式的状况。发动机转速超过怠速之后可认为发动机是起动的。在其它示例中，方法500前进至退出前可能需要发动机转速在预定转速范围内达到预定时间量。如果方法500判断发动机是起动的或处于退出驾驶员控制的发动机起动进气道节气门控制模式的状况，方法500前进至退出。否则，方法500返回至524。这样，可在驾驶员控制的发动机起动和发动机自动起动之间区别地调节进气道节气门以便于改善发动机起动。此外，可基于变速器档位、发动机事件的数量、车辆制动器的状态而调节进气道节气门以改善发动机起动。如本领域内的普通技术人员所理解的，图5中描述的方法代表任意数量处理策略中的一个或多个，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所描述的各个步骤和功能可以描述的序列、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，由于便于说明和描述，处理的顺序并非达到本文描述的目标、功能和优势所必需的，而提供用于说明和描述的方便。即使没有明确地描述，本领域内的普通技术人员可理解根据使用的特定策略可反复执行一个或多个描述的步骤或功能。总而言之，本领域技术人员阅读本说明书之后，可想到多种替代和变型而不背离描述的实质和范围。例如，用天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运转的单缸、12、13、14、15、V6、V8、VlO、V12和V16发动机可使用本发明来优化。
权利要求
1.一种起动发动机的方法，包括 设置进气节气门用于发动机起动； 在驾驶员控制的发动机起动期间，将进气道节气门设置在第一位置，所述进气道节气门位于所述发动机的进气系统中的所述进气节气门的下游；以及 发动机自动起动期间将所述进气道节气门设置在第二位置，所述发动机自动起动不是直接由驾驶员请求的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述进气道节气门在所述驾驶员控制的起动期间比在所述发动机自动起动期间打开更多。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于驾驶员扭矩请求而在所述发动机自动起动期间在所述发动机达到发动机怠速之前调节所述进气道节气门的所述第一位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中调节所述进气道节气门的所述第一位置包括增加所述进气道节气门的打开量。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于所述发动机自动起动期间的发动机转速而调节所述进气道节气门。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于所述发动机自动起动期间的环境大气压力而调节所述进气道节气门。
7.—种起动发动机的方法,包括 在驾驶员控制的发动机起动期间将导入空气至第一汽缸的第一进气道节气门设置在第一位置；以及 发动机自动起动期间将所述第一进气道节气门设置在第二位置，所述发动机自动起动不是驾驶员控制的发动机起动，响应于变速器当前接合的传动比而进一步设置所述第一进气道节气门。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括响应于所述发动机自动起动期间的进气歧管压力而调节位于所述第一进气道节气门上游的进气节气门。
9.根据权利要求7所述的方法，其中对于第一档位所述第一进气道节气门打开第一打开量并且其中对于第二档位所述第一进气道节气门打开第二打开量，所述第一档位的传动比低于所述第二档位，所述第二打开量大于所述第一打开量。
10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在所述发动机自动起动期间将空气导入第二汽缸的第二进气道节气门设置在第三位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一汽缸是发动机停止后燃烧空气-燃料混合物的第一个汽缸，其中所述第二汽缸是发动机停止后燃烧空气-燃料混合物的随后的汽缸，并且其中在所述发动机的第一燃烧循环期间所述第一进气道节气门打开得比第二进气道节气门小。
12.根据权利要求7所述的方法，其中在所述发动机自动起动期间基于大气压力进一步设置所述第一进气道节气门。
13.根据权利要求7所述的方法，所述发动机达到怠速之前响应于驾驶员扭矩请求而设置所述第一进气道节气门。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在所述驾驶员扭矩请求期间响应于驾驶员制动请求而减小所述第一进气道节气门的打开量。
15.—种用于控制发动机的系统,包括 沿发动机进气道设置的发动机进气节气门； 沿所述发动机进气道在所述发动机进气节气门下游设置的第一发动机汽缸进气道节气门；以及 控制器，其包括在驾驶员控制的发动机起动期间用于调节所述第一发动机汽缸进气道节气门至第一位置的指令，所述控制器还包括在发动机自动起动期间用于调节所述第一发动机汽缸进气道节气门的位置至第二位置的指令，所述发动机自动起动不是直接由驾驶员请求的。
16.根据权利要求15所述的系统，进一步包括与所述第一发动机汽缸进气道节气门相比将空气导入不同的汽缸的第二发动机汽缸进气道节气门。
17.根据权利要求16所述的系统，包括进一步的控制器指令用于调节所述第二发动机汽缸进气道节气门的位置，该位置不同于所述第一发动机汽缸进气道节气门的位置。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令用于响应于当前接合的变速器档位而调节所述第一发动机汽缸进气道节气门的所述位置。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令用于响应于所述发动机自动起动期间的发动机转速而调节所述第一发动机汽缸进气道节气门。
20.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令用于将所述第一发动机汽缸进气道节气门在所述驾驶员控制的起动期间比所述发动机自动起动期间打开得更多。
全文摘要
本发明公开了一种用于改善发动机起动的发动机系统和方法。在一个示例中，在自动的和驾驶员发起的发动机起动之间区别地调节发动机进气道节气门。该系统和方法可改善发动机起动期间的发动机扭矩控制。
文档编号F02D29/02GK102996270SQ20121033075
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月8日
发明者T·G·利昂, R·W·坎宁安 申请人:福特环球技术公司