专利名称：用于发动机控制的方法和系统的制作方法
用于发动机控制的方法和系统
技术领域：
本发明涉及用于控制怠速的车辆发动机的关闭的方法和系统。
背景技术：
近些年，车辆已经配置有新的驾驶员点火接口以简化车辆操作。例如，之前的基于钥匙的接口已经被无钥匙或智能钥匙接口取代。虽然之前的基于钥匙的接口需要驾驶员通过向点火系统插入或从中取出钥匙(例如主动式钥匙)而起动或停止发动机，但是较新的接口可通过按起动/停止按钮和/或基于被动式钥匙(例如智能钥匙或电子密钥卡)出现在车辆的预定距离内而允许起动或关闭发动机。在没有需要插入点火系统/从其取出以起动/停止发动机的物理装置(例如主动式钥匙)的情况下，车辆驾驶员可能无意地离开车辆而保持发动机怠速运转。近来使得车辆发动机更安静的发动机技术的发展进一步增加了车辆驾驶员离开车辆而发动机保持运行的可能性。为了解决这个问题，车辆控制系统可配置用于例如一旦经过指定的怠速时间的期间后自动地关闭怠速发动机。然而，发明人在此已经意识到在具有这种无钥匙接口的车辆中的潜在问题。作为一个示例，车辆驾驶员可能暂时跨出车辆并有意使发动机处于怠速以保持期望的车厢状况并且确保一旦返回车内时的驾驶舒适性。这一点在恶劣的天气状况期间尤其重要。如果通过车辆控制系统过早地停止怠速发动机，可能不会达到期望的车厢状况并且一旦返回车内时驾驶员的驾驶感觉可能较差。
发明内容在一个示例中，通过控制静止或停止的车辆的方法可以至少部分地解决上述问题。在一个实施例中，该方法包括基于车辆位置和环境温度状况中的每一者而自动地阻止怠速发动机的关闭。这样，可以在选择的状况期间(例如较冷天气状况期间当车辆在户外泊车时)阻止怠速发动机的自动关闭。在一个示例中，车辆驾驶员可能已经有意地离开发动机正在运行的静止的车辆。即，可能暂时泊车并保持发动机怠速运转以使发动机和车辆变暖。车辆控制系统可使用位置传感器、车载导航装备、温度传感器、湿度传感器、氧传感器等中的一个或多个以确定车辆的位置，并进一步确定车辆是位于基本上封闭的空间中还是开放空间。例如，控制器可基于(比如车辆处于静止状态时某一期间内估算的)环境状况(例如温度或湿度)的改变而确定是否在基本上封闭的空间中或开放空间泊车。响应于车辆当前在开放空间(比如在开放的停车场)泊车，车辆控制系统预期驾驶员即将返回车内可延迟怠速发动机的自动关闭。延迟量可以基于环境状况，比如该位置处的环境温度。例如，在较冷天气状况期间，可增加延迟量以保持车内温暖的车厢温度或加热排放控制设备比如催化剂。相反，响应于当前在基本上封闭的空间内(比如室内 车库)泊车，车辆控制系统预计驾驶员随后不会回到车内可自动关闭怠速发动机。
这样，通过基于车辆的地理位置和环境状况而调节怠速的车辆发动机的关闭，可提供增加的驾驶员舒适性，从而改善驾驶员驾驶感觉的质量。此外，可减少车辆排放和浪费的燃料消耗。根据本发明，提供一种控制包括发动机的车辆的方法，该车辆处于静止，该方法包括:在第一发动机怠速状况期间，响应于车辆位于封闭空间而关闭发动机；以及在第二发动机怠速状况期间，响应于车辆位于开放空间而延迟发动机关闭，基于开放空间的环境温度调节延迟。根据本发明的一个实施例，延迟进一步响应于命令的空燃比的变化高于阈值。根据本发明的一个实施例，调节包括随着开放空间的环境温度下降至阈值温度以下而增加延迟。根据本发明的一个实施例，车辆当前位于封闭空间或开放空间是基于来自连接至车辆的导航系统、位置传感器、温度传感器、湿度传感器、广播信号和车辆的歧管空气流量传感器中的一个或多个的输入。根据本发明的一个实施例，通过可连通地连接至车辆外部环境中的温度传感器估算静止期间的环境温度。根据本发明的一个实施例，在第一和第二发动机怠速状况中每个的期间，车辆泊车且可选择性地不使用。根据本发明的一个实施例，第一状况期间，车辆在室内停车位置泊车，而在第二状况期间，车辆在室外停车位置泊车。根据本发明，提供一种车辆系统，包括:发动机；用于发起和/或终止发动机运转的驾驶员点火接口 ；可通 信地连接至驾驶员点火接口且配置用于基于驾驶员输入而发起和/或终止发动机运转的被动式钥匙；位于车辆外表面且配置用于估算环境温度的温度传感器；包括一个或多个位置传感器的导航系统，该位置传感器配置用于估算车辆的位置；以及发动机控制器，其具有计算机可读取的指令的用于:当车辆处于静止且发动机怠速以及驾驶员距离高于阈值时，基于静止期间估算的环境温度延长怠速发动机自动关闭前的怠速时间。根据本发明的一个实施例，延长包括随估算的环境温度下降至阈值温度以下而延长怠速时间。根据本发明的一个实施例，控制器包括进一步的指令用于当车辆处于静止且发动机怠速运转时而驾驶员距离小于阈值时不延长怠速时间。根据本发明的一个实施例，在静止期间驾驶员未使用车辆。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说明了示例车辆系统；图2说明了示例点火接口，其可包括在图1的车辆系统中；
图3说明了内燃发动机的示例实施例；图4说明了基于泊车车辆的位置和环境状况而调节怠速发动机关闭的高级流程图；图5说明了基于一个或多个车辆传感器的输出而确定静止车辆的位置的高级流程图。
具体实施方式下文的描述涉及操作车辆的系统和方法，该车辆具有无钥匙或通过被动式钥匙操作的点火接口，比如图1-3的车辆系统中显示的。在车辆驾驶员已经离开处于静止状态的车辆且保持发动机怠速运转的状况期间，可基于车辆的泊车位置并进一步基于该位置处的环境状况(例如温度)而调节怠速发动机的自动关闭。发动机控制器可配置用于执行控制程序，比如图4中的程序，以便于当在封闭空间(比如室内停车场)泊车时自动关闭怠速发动机。相反，当在开放空间(比如室外停车场)泊车并且室外的状况比较恶劣时，可延迟自动关闭以便于在车辆驾驶员返回车内时提供期望的车厢温度。控制器可基于驾驶员离开车辆的一段时间内的环境状况的改变(例如温度或湿度的改变)或发动机工况(例如指令的排气空燃比的改变)而推断车辆位置是封闭空间还是开放空间(图5)。可替代地，可从车辆位置传感器和导航系统推断位置。这样，通过基于位置和环境温度而调节怠速发动机的自动关闭，可改善驾驶员舒适性同时减少排气排放和燃料浪费。 图1描述了车辆系统100，其包括与变速器44连接的内燃发动机10。可通过包括起动马达的发动机起动系统54起动发动机10。变速器44可以是手动变速器、自动变速器或它们的组合。变速器44可包括多个部件，比如变矩器、主减速单元、具有多个齿轮的齿轮组等。变速器44显示为连接至可接触路面的驱动轮52。在一个实施例中，车辆系统100可以是混合动力车辆，其中可替代地可通过电动马达50驱动变速器44。例如，马达可以是电池供电的电动马达，(如描述的)在其中电动马达50通过储藏在电池46中的能量驱动。可用于驱动马达50的其它能量储藏设备包括电容器、飞轮、压力容器等。能量转换设备(此处指逆变器48)可配置用于将电池46的直流输出转换为交流输出以用于电动马达50。电动马达50还可以再生模式运转，即作为发电机，以从车辆运动和/或发动机吸收能量并将吸收的能量转换为适合在电池46中储藏的能量形式。此外，电动马达50可根据需要作为马达或发电机运转，以便于发动机10在不同燃烧模式之间过渡的期间(例如在火花点火模式和压缩点火模式之间的过渡期间)内增加或吸收扭矩。当在混合动力的实施例中配置时，可以多种模式运转车辆系统100，其中只通过发动机、只通过电动马达或两者的结合驱动车辆。可替代地，还可使用辅助或轻度混合模式，其中发动机是主扭矩源，并且在特定状况期间(比如踩加速器踏板事件期间)电动马达选择性地增加扭矩。例如，“发动机开启”(engine-on)模式期间，可运转发动机10并作为主扭矩源使用以驱动车辆52。在“发动机开启”模式期间，可从包括燃料箱的燃料系统20向发动机10供应燃料。燃料箱可装有多种燃料，比如汽油或混合燃料，比如包括E10、E85等以及其组合的一定醇(例如乙醇)浓度范围内的燃料。在另一个示例中，“发动机关闭”(engine-off)模式期间，可运转电动马达50以驱动车轮。可在制动期间、低速期间、在交通灯处停车期间等使用“发动机关闭”模式。在又一示例中，在“辅助”模式期间，替代的扭矩源可补充由发动机10提供的扭矩并与之一起运转。车辆系统100可进一步包括控制系统14。控制系统14显示为从多个传感器16接收信息(本说明书描述了它的多个示例)并且发送控制信号至多个执行器81 (本说明书描述了它的多个示例)。控制系统14可进一步包括控制器12。控制器可从多个传感器或按钮接收输入数据、处理输入数据并响应于处理的输入数据基于在其中编程的对应于一个或多个程序的指令或代码而触发执行器。本说明书参考图4-5描述了示例控制程序。作为一个示例，传感器16可包括多个压力、温度和湿度传感器。例如，车辆系统100可包括位于车辆外表面的或与车外空气连通的进气系统内的温度传感器162，以估算环境空气温度。车辆系统可进一步包括一个或多个位于车内的温度传感器以估算车辆的车厢空间内的温度。车辆驾驶员可通过在车辆仪表盘19上配置的驾驶员交互设备18 (例如按钮、旋钮或触摸屏)提供关于期望的车厢温度的输入。基于驾驶员选择的车厢温度设置与估算的环境温度的关系，可运转车辆暖通空调(HVAC)系统(未显示)以加热或冷却车厢并提供请求的车厢舒适性。车辆系统100可进一步包括位于车辆外表面的或与车外空气连通的进气系统内的湿度传感器164，以估算环境湿度。与控制系统14通信的其它传感器还可包括与燃料系统20连接的燃料水平传感器、歧管空气流量传感器122以及排气传感器128(例如排气氧传感器)，其在图3中进一步详细说明。车辆系统100还可包括仪表盘19上的驾驶员可与其交互的车载导航系统17 (例如GPS)。导航系统可包括一个或多个位置传感器用于辅助估算车辆的位置(例如地理坐标)。在一个示例中，导航系统以及一个或多个位置传感器可配置用于推断是在封闭空间泊车(比如室内停车场)还是在开放空间(比如室外停车场或露天停车场)泊车。例如，导航系统至少使用航位推测法可定位在停车场内的车辆并进一步参考额外的地图信息以确定停车场是开放空间还是封闭空间。在另一个示例中，可基于在车辆位置处存在天空的无障碍视野或开放视野而推断开放空间。相反，可基于在车辆处存在天空的有障碍的视野(或没有开放视野)而推断封闭空间。仪表盘19可进一步包括驾驶员点火接口 15，驾驶员可经由该接口调节车辆发动机的点火状态。具体地，驾驶员点火接口可配置用于基于驾驶员输入而发起和/或终止车辆发动机的运转。本说明书中参考图2描述了驾驶员点火接口的多个实施例。这些多个实施例可以包括需要物理装置(例如主动式钥匙)的接口，必须将该装置插入驾驶员点火接口以起动发动机和启动车辆，或者将其取出以关闭发动机和关闭车辆。其它实施例可以包括可通信地连接至驾驶员点火接口的被动式钥匙40。被动式钥匙可配置为不是必须插入点火接口或从其取出而运转车辆发动机的电子密钥卡或智能钥匙。相反，被动式钥匙可能需要位于车内或车辆附近(例如车辆的阈值距离内)。又一些实施例可能额外地或选择性地使用起动/停止按钮，通过驾驶员手动按压该按钮以起动或关闭发动机而启动或关闭车辆。基于驾驶员点火接口的配置，车辆驾驶员可提供发动机是处于开启还是关闭状况的指示，以及进一步地车辆是启动的还是关闭的状况的指示。控制器12还可以从连接至驾驶员点火接口的点火传感器(未显示)接收发动机10的点火状态的指示。控制器12还可就发动机的开启/关闭状态直接与发动机10通信。车辆100可进一步包括配置用于接收来自被动式钥匙40的输入的密钥卡(key fob)传感器38。具体地，密钥卡传感器38可远程地将车辆100与被动式钥匙40连接，从而实现远程无钥匙进入车辆100和/或车辆发动机10的远程无钥匙运转。车辆驾驶员使车辆处于未使用(驾驶员仍然持有被动式钥匙)的状况期间，密钥卡传感器38还可配置用于向控制器12提供关于车辆驾驶员和车辆距离的指示。基于车辆驾驶员和车辆的距离，可选择性地调节怠速发动机的自动关闭，如图4中的详细描述。控制系统14可配置用于基于来自传感器和车辆驾驶员的输入而发送控制信号至执行器81。多个执行器可包括例如汽缸燃料喷射器、连接至发动机进气歧管的进气节气门、火花塞等(如图3中进一步的详细描述)。现在转向图2，显示了驾驶员点火接口的多个实施例(例如图1中车辆系统的驾驶员点火接口 15)。在每个描述的实施例中，基于车辆钥匙孔中槽的位置、在车辆中存在或不存在被动式钥匙、和/或车辆点火起动/停止按钮的位置而将发动机开启状态指示至控制器12。相关的位置传感器(未显示)可将各自的位置通信至控制器。可在(如图1中显示的)使用混合动力驱动的车辆系统中、使用非混合动力的车辆系统和/或支持按钮起动发动机的车辆系统中找到描述的发动机开启配置的示例实施例。还应理解，发动机开启状况并不一对一的等同于车辆开启状况。例如，发动机开启状况可存在于车辆开启和车辆关闭两个状态下。在200处显示了驾驶员点火接口处于发动机开启状况下的第一示例实施例。此处，钥匙孔202可包括槽203。通过插入物理装置(比如主动式钥匙)，槽203的位置可在对应于车辆关闭状况的第一位置204、对应于车辆开启(和发动机开启)状况的第二位置206以及对应于起动机开启(或发动机开启)状况的第三位置208之间改变。这样，为了开始转动起动发动机，可将车辆钥匙插入钥匙孔202而槽203可初始位于第三位置208以开始运转发动机起动机。发动机起动之后，槽可返回至第二位置206以指示(signal)发动机正在运转。发动机运转之后，可通过将槽203移动至第一位置204而关闭车辆。这样，无论钥匙是在槽中还是从槽中取出，可通过槽203出现在第一位置204而将车辆关闭状态通信至控制器。在230处显示了驾驶员点火接口处于发动机开启状况的第二个示例实施例。此处，发动机钥匙孔212可包括槽213。通过插入物理装置(比如主动式钥匙)，槽213的位置可在对应于车辆关闭状况的第一位置214和对应于车辆开启状况的第二位置216之间改变。可以提供额外的按钮218，其可在起动位置220和停止位置222之间切换以相应地起动或停止发动机。这样，为了开始转动起动发动机，可将车辆钥匙插入钥匙孔212中，槽213可位于第二位置216，并且可将按钮218按压至起动位置220以开始运转发动机。可通过将按钮218按压至停止位置222而停止发动机。发动机关闭之后，可通过将槽213移动至第一位置214而实现车辆关闭状况。这样，无论钥匙是在槽中还是从槽中取出，可通过槽213出现在第一位置214而将车辆关闭状况通信至控制器。在250处显示了驾驶员点火接口处于发动机开启状况的第三示例实施例。此处，替代发动机钥匙孔和物理装置(比如必须插入钥匙孔的主动式钥匙)，可使用被动式钥匙252 (比如智能钥匙或电子密钥卡)向控制器指示驾驶员出现在车内。具体地，当被动式钥匙252在车内时或在(例如，通过可通信地连接至电子密钥卡的密钥卡传感器感应的)车辆的阈值距离内时，可确认车辆开启状况。可提供额外的按钮254，其可在起动位置256和停止位置258之间切换以相应地起动或停止发动机，但是只有当被动式钥匙在车内(或车辆的阈值距离内)时可驱动。为了开始运转发动机，被动式钥匙可能出现在车内或在车辆的阈值距离内，而按钮254可按压至起动位置256。可通过被动式钥匙252出现在车内并且按钮254出现在停止位置258处指示车辆关闭(和发动机关闭)状况。可替代地，可通过车内不存在被动式钥匙(或被动式钥匙存在于车辆的阈值距离之外)指示车辆关闭状态。在一个示例中，车辆驾驶员可能通过按压按钮254已经启动发动机而随后可能已经泊车。虽然车辆静止且发动机运转，但是车辆驾驶员可能跨出车辆例如带着被动式钥匙252。在一个示例中，车辆在驾驶员邻近距离大于阈值的静止期间可处于未使用。在此发动机启动状况期间，车辆控制系统(或车辆控制系统的发动机控制模块)可配置用于至少基于在静止期间估算的环境温度而自动关闭怠速发动机或者在自动关闭怠速发动机前延长怠速时间。控制系统可进一步配置用于(例如，基于估算环境温度的温度传感器、估算环境湿度的湿度传感器、估算指令的空燃比或质量比的氧传感器、位置传感器、车载导航系统等中的一个或多个的输出)推断车辆是位于封闭空间中还是位于开放空间并基于该推断自动地关闭怠速发动机。具体地，如图4中的详细描述，控制系统可在车辆位于封闭空间中时自动地关闭怠速发动机而在车辆位于开放空间时在自动地关闭发动机前延长怠速时间。图3描述了(图1中)发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和来自车辆驾驶员130经由输入设备132的输入。在该示例中，输入设备132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。如另一个示例，可经由驾驶员点火接口 15接收关于车辆启动和/或发动机启动状况的输入，如上文关于图1-2的讨论。发动机10的汽缸(本说明书也指“燃烧室”)30可包括活塞138位于其中的燃烧室壁136。活塞138可连接至曲轴140使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可通过传动系统连接至乘用车辆的至少一个驱动轮。此外，起动马达可通过飞轮连接至曲轴140以实现发动机10的起动操作。汽缸30可通过多个进气道142、144和146接收进气。进气道146除了与汽缸30连通外还可与发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气道可包括增压设备，比如涡轮增压器或机械增压器。例如，图3显示了配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括进气道142和144之间设置的压缩器174以及沿排气道148设置的排气涡轮176。压缩器174可至少部分地通过排气涡轮176经由轴180驱动，其中增压设备配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，比如在其中发动机10配置有机械增压器，可以选择性地省略排气涡轮176，其中压缩器174可通过来自马达或发动机的机械输入而驱动。可沿发动机的进气道提供包括节流板64的节气门20以改变提供至发动机汽缸的进气的流率和/或压力。例如，如图3所示节气门20可设置在压缩器174的下游，或者可替代地其可设置在压缩器174的上游。排气通道148能接收来自发动机10除了汽缸30的其它汽缸的排气。排气传感器128如图所示和排放控制装置178上游的排气通道148相连。传感器128可选自各种用于提供排气空燃比指示的合适的传感器，比如线性氧传感器或者UEGO (通用或宽域排气氧传感器)，双态氧传感器或排气氧传感器(EGO)(如图所示)，HEG0 (热EG0)，N0x、HC或CO传感器。排气控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置，或它们的组合。
排气温度可通过一个或多个位于排气通道148里的温度传感器(未示出)来估算。可替代地，可基于发动机工况(比如转速、负荷、空燃比(AFR)、点火延迟等)推断排气温度。此外，排气温度可通过一个或多个排气传感器128计算。可替代地，应当理解排气温度通过这里列举的温度估计方法的组合来估计。发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸30如图所示包括位于汽缸30上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸30)可包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气阀。进气门150可由控制器12经由凸轮驱动系统151通过凸轮驱动进行控制。相似的，排气门156可由控制器经由凸轮驱动系统153控制。凸轮驱动系统151和153分别可包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作的凸轮轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一种或多种用于改变气门运转。可分别通过气门位置传感器155和157确定进气门150和排气门156的位置。在替代实施例中，进气和/或排气门可通过电动气门驱动进行控制。例如，汽缸30可替代地包括通过电动气门驱动进行控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动进行控制的排气门。在其它实施例中，进气和排气门可通过共用气门驱动器或驱动系统、或者可变气门正时驱动器或驱动系统来控制。汽缸30可具有压缩比，其为当活塞138处于下止点时的容积与活塞138处于上止点时的容积的比例。通常，压缩比的范围是9:1到10:1。但是，在一些使用了不同燃料的示例中，压缩比可能会增加。例如，当使用高辛烷燃料或较高的汽化潜热的燃料时可能发生这种情况。如果使用直接喷射由于直接喷射对发动机爆震的影响，压缩比也可增加。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于发起燃烧的火花塞192。在选定运转模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞192给燃烧室30提供点火火花。但是，在一些实施例中，火花塞192可省略，比如当发动机10可通过自动点火或者通过燃料喷射(如可能在一些柴油发动机的情况下)发起燃烧。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个喷射器用于向其提供爆震或提前点火抑制流体。在一些实施例中，流体可以是燃料，其中喷射器也可称为燃料喷射器。作为一个非限制的不例，汽缸30显不为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166显示为直接和汽缸30相连用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的FPW信号的脉冲宽度成比例地直接向其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166提供已知的称为直接喷射(下文也称为“DI”)将燃料喷入燃烧汽缸30。尽管图2显示了喷射器166作为侧喷射器，它也可以位于活塞的上方，比如火花塞192的位置的附近。当采用醇基燃料运转发动机时，由于某些醇基燃料的低挥发性，这样的位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于进气门上方并与之靠近以改善混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的高压燃料系统20运送到燃料喷射器166。可替代地，燃料可通过单级燃料泵以较低的压力运送，与使用高压燃料系统相比，这种情况下压缩冲程期间直接燃料喷射的正时受到更多限制。此外，虽然未示出，燃料箱可具有给控制器12提供信号的压力传感器。应当理解在可替代的实施例中，喷射器166可以是给汽缸30上游的进气道提供燃料的进气道喷射器。
如上所述，图3只显示了多缸发动机的一个汽缸。同样，其每个汽缸可类似地包括自有组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。燃料系统20中的燃料箱可装有不同质量(比如不同组分)的燃料。这些不同可包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合物和/或其组合等。在一个示例中，具有不同醇含量的燃料可包括其中一种燃料为汽油而另一种燃料为乙醇或甲醇。在另一个示例中，发动机可使用汽油作为第一物质并且包含醇的燃料混合物(比如E85(大约为85%乙醇和15%的汽油)或M85 (大约为85%的甲醇和15%的汽缸))作为第二物质。包含醇的其它燃料可以是醇和水的混合物，醇、水和汽油的混合物。如图3所示，控制器12显示为微型计算机，包括微处理器单元106、输入/输出端口 108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在这个特别的实施例中显示为只读存储芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12可从和发动机10相连的传感器接收各种信号，除上文讨论过的信号之外，还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)、来自和冷却套筒118相连的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)、来自和曲轴140相连的霍尔效应传感器120 (或其它类型)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)、来自传感器124的歧管绝对压力(MAP)、来自EGO传感器128的汽缸AFR和来自爆震传感器的异常燃烧。发动机转速信号(RPM)可由控制器12根据PIP信号而产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管里真空或压力的指示。控制器还可从驾驶员点火接口 15接收关于发动机的点火状态的驾驶员输入和指示。存储介质只读存储器110可编程有计算机可读数据，其代表了可由处理器106执行用于执行下文描述的方法和其它所预期但没有具体列举的变型的指令。本说明书中关于图4-5描述了示例程序。现在转向图4，显示了示例程序400，该程序基于车辆位置和车辆位置的环境状况(例如环境温度)中的每一者而调节静止车辆中的怠速发动机的自动关闭。这样，当车辆在室内泊车且没有预期到随后的车辆操作时可限制浪费的发动机怠速运转，而当在室外泊车时且预测到随后的车辆操作时允许发动机继续怠速运转以提供期望的车厢状况。在402处，可确认车辆是静止的且发动机正在运转。例如，可通过驾驶员点火接口确认发动机启动(例如钥匙孔槽处于启动位置和/或起动/停止按钮处于起动位置)并且正在以怠速运转而车辆是静止的。在一个示例中，车辆可能是未使用的并且可选择地可确定驾驶员与车辆的距离。例如，车辆驾驶员可能持有用于操作车辆的被动式钥匙(例如智能钥匙或电子密钥卡)，并且可通过(由可通信地连接的密钥卡传感器感应的)被动式钥匙的位置而确定驾驶员与车辆的距离(例如车辆驾驶员是在车辆的阈值距离内还是在阈值距离外)。在替代示例中，车辆驾驶员可能在车内同时车辆是静止的。在406处，可确认在静止期间没有接收到驾驶员输入。例如，如果车辆是未使用的，可确认当车辆是静止的且驾驶员离开车辆时，驾驶员没有使用被动式钥匙远程地关闭发动机(和/或车辆)。在替代示例中，如果车辆在使用中，可确认车辆驾驶员没有推压加速器和/或制动器踏板同时车辆是静止的。一旦确认没有接收到驾驶员输入，在408处，可估算静止期间内的环境工况和/或指令的发动机空燃比。在一个示例中，该期间可以是驾驶员离开车辆的期间，例如处于与车辆的距离大于阈值。可替代地，该期间可以是驾驶员在车内但没有提供任何驾驶员输入的期间。例如，驾驶员可能已经在静止的车辆内入睡。在一个示例中，估算的环境状况可包括静止期间内估算的绝对环境温度。在另一个示例中，可在该期间内测量环境温度的改变。在又一示例中，可估算该期间内的环境湿度。在进一步的示例中，可估算测量的空气流量与测量的燃料流量的指令的空燃比或质量比。在410处，基于估算的环境工况，可确定车辆是否位于封闭空间。封闭空间可包括例如室内停车场，而非封闭空间(或开放空间)可包括例如室外(或露天)停车场。如关于图5的详细描述，发动机控制器可配置用于基于车辆位置传感器、车载导航系统、选择的静止期间内环境温度的改变、选择的期间内环境湿度的改变、选择的期间内指令的空燃比的改变或它们的组合中的一个或多个的输入而推断车辆是位于封闭空间中还是位于开放空间。例如，控制器可响应于当车辆在封闭空间中处于静止的期间内环境温度的增加高于阈值而自动地关闭怠速发动机。此处，环境温度的增加可指示车辆处于封闭空间。在替代示例中，控制器可响应于当车辆在封闭空间处于静止的期间内环境温度持续高于阈值而自动地关闭怠速发动机。此处，较高的环境温度状况可指示降低了车厢加热的需求。不需要运转车辆HVAC系统时，可关闭处于静止的车辆的怠速发动机。如果车辆位于封闭空间中，例如室内停车位置，那么在412处程序包括例如在预选的怠速期间之后或基本上立刻自动地关闭怠速发动机。在一个实施例中，如果车辆位于封闭空间，无论车辆是在使用中还是未使用并且(当未使用时)不管车辆驾驶员与车辆的距离，可自动地关闭怠速发动机。然而，在替代实施例中，如果车辆位于封闭空间中，怠速发动机自动关闭前的怠速时间可以基于车辆是在使用还是未使用，并且进一步基于车辆驾驶员与车辆的距离。例如，当车辆位于封闭空间时可随车辆驾驶员与车辆的距离的增加而减小怠速时间。在又一示例中，自动关闭前的怠速时间可进一步基于电池的荷电状态。例如，如果电池荷电状态低于阈值荷电状态，在关闭前可延长怠速时间以允许电池达到阈值荷电状态(例如荷电状态(SOC)的30%)，以便于降低发动机自动关闭之后立刻自动再起动的可能性。如果车辆不在封闭空间中，那么在414处程序包括基于车辆当前位于开放空间(比如室外停车位置或露天停车场)而阻止怠速发动机的自动关闭。阻止可包括延迟怠速发动机的关闭并且基于环境状况(比如该位置处的环境温度)延长自动关闭前的怠速时间。例如，程序可包括车辆在非封闭空间处于静止时随着环境温度降低到阈值温度以下而增加延迟量。此处，通过响应于环境温度低于阈值(即响应于较冷的环境状况)而延长怠速时间，发动机可保持运行以运转车辆HVAC系统并提供车厢加热。所以，一旦车辆驾驶员返回车内时可向他提供期望水平的车厢舒适性。在另一个示例中，延迟可以基于当车辆在非封闭空间处于静止时的期间内环境温度的改变。例如，车辆可在环境温度较高(例如在得克萨斯州当环境温度为华氏105度)的位置泊车并且可能希望发动机继续怠速运转以支持空调(例如，由于驾驶员留有宠物或乘客在车内)。此处，可能不会预期感应的环境温度从起点迅速升高但还是需要延迟关闭。现在转向图5，显示了示例程序500，该程序基于环境工况和/或基于指令的空燃t匕(或质量比)而推断车辆静止时的位置(例如车辆是位于封闭空间还是开放空间)。具体地，位置可至少基于在静止期间估算的环境温度的改变、环境湿度的改变和相对于至喷射器的空气流量的质量相对于燃料流量的(此处也称为指令的空燃比)的改变中的一者。如图4中详细描述的，控制器可配置用于响应于车辆的位置(例如开放空间或封闭空间位置)而自动地关闭静止的车辆的怠速运转的车辆发动机。在502处，(如图4的402处)可确认车辆是静止的且发动机正在运转。如果不是，在504处可清除估算的环境工况(例如环境温度和湿度)的基数值。在506处，(如图4中的406处)可确认在静止期间没有接收到驾驶员输入。一旦确定，可基于(如508-514处详细描述的)估算的环境温度和/或湿度、(如516-520处详细描述的)命令的空燃比或质量比以及(如522-524处详细描述的)导航系统和一个或多个位置传感器中的一个或多个而推断车辆的位置。现在讨论基于估算的环境温度和湿度而推断车辆位置的第一种方法。在508处，估算静止期间的环境温度和/或环境湿度。可通过连接至车辆外面的温度传感器或连接至与车辆外部空气连通的车辆的进气系统的传感器估算环境温度。类似地，可通过连接至车辆外面的湿度传感器或连接至与车辆外部空气连通的车辆的进气系统的传感器估算湿度。可替代地，可从其它车辆运转参数推断环境空气温度。在510处，可确定该期间内估算的温度和/或湿度是否存在增加以及该增加是否高于阈值。如果是，那么在512处，程序包括至少响应于估算的环境温度的增加和环境湿度的增加高于阈值中的一者而推断该位置是封闭空间。如果不是，那么在514处，程序包括至少基于估算的环境温度的增加和环境湿度的增加低于阈值中的一者而推断该位置是开放空间。现在讨论基于指令的空燃比的改变而推断车辆位置的第二种方法。这样，可通过监测在闭环运转中歧管空气流量的改变相对于喷射器燃料流量的改变而(例如通过排气氧(EGO)传感器估算的)排气空燃比保持在化学计量而估算指令的空燃比。这样，如果发动机进气的氧含量减小(例如，由于排气取代环境氧)，质量气流传感器(或歧管绝对压力传感器)将不会识别进气氧浓度中的差异(例如，因为质量空气流量计(MAF)中的热线风速仪将会测量该同样的质量流量以确定氧深度是否已经改变)。这样，由于氧减少基于排气氧传感器的反馈调节(例如减少)指令的燃料，并且控制器可监测测量的空气流量与测量的燃料流量的比率的增加(由于通过来自排气传感器的反馈导致的喷射燃料的减小以保持排气中的化学计量)，并且从而可识别封闭空间。这与由发动机摩擦(但是环境氧浓度未改变)导致的改变(例如减少)不同之处在于当维持排气中的化学计量时测量的(例如来自MAF的)气流与喷射的燃料流的比率将相对不变。在516处,可确认不存在吹扫(purging)状况并且不启用来自燃料箱的燃料蒸汽的吹扫。一旦确认，在518处，可测量和/或估算静止期间内的歧管空气流量和喷射器燃料流量。可通过歧管空气流量传感器(例如图3中的MAF传感器122)、歧管压力传感器(例如图3中的MAP传感器124)或它们的组合测量歧管空气流量。可基于例如燃料脉冲宽度估算喷射器燃料流量。在520处，可确定该期间内指令的闭环空燃比是否存在增加，以及指令的空燃比的增加是否高于阈值。特别地，可确定(在保持排气空燃比处于化学计量时)闭环运转期间测量的空气流量相对于测量的燃料流量改变是否高于阈值。这样，在封闭的空间中，燃烧可用的氧气量逐步减小使得空燃比呈现富化。为了补偿空气质量中较低的氧气分数(fraction),可通过发动机控制器增加歧管气流。从而，响应于指令的空燃比(或质量比)的增加当前高于阈值改变，在512处可推断是封闭的空间。相反，响应于指令的空燃比(或质量比)增加低于阈值改变，在514处可推断是开放空间。通过测量歧管空气流量和燃料流量两者，并基于测量的参数中的每个确定车辆的位置，能更好地区分摩擦增加(例如冷机起动期间或由于交流(AC)压缩器运转)导致的空气流量的改变和环境氧浓度减小导致的空气流量的改变。所以，可减少(由于仅空气流量的改变导致的)确定封闭空间的误报。这样，发动机控制器可响应于怠速运转期间测量的空气流量和测量的燃料流量的比较而自动地关闭发动机，包括当维持发动机排气中的化学计量时，对于给定的测量的空气流量，随着燃料流量的减小(例如减小超过阈值)而关闭发动机。现在讨论基于来自导航系统和/或位置传感器的输入而推断车辆位置的第三种方法。在522处，接收来自车辆位置传感器、车辆的车载导航系统和连接至车辆的发动机控制模块的移动导航系统中的一个或多个的输入。例如，可在驾驶员携带的移动设备(例如蜂窝电话或便携式GPS)上配置移动导航系统，该移动设备可通信地连接至或同步至车辆控制系统的发动机控制模块。在又一示例中，可以广播信号的形式接收输入，例如广播无线电信号。可在车辆所在位置(例如经由室内/室外停车场的发射器)传输广播信号，并且可具体地指示位置和该位置的封闭/开放环境。在524处，基于接收的输入，可推断车辆位于封闭空间还是开放空间。在一个示例中，导航系统可通过航位推测法确定车辆的位置。例如，导航系统可通过航位推测法定位停车场中的车辆并且可进一步考虑额外的地图信号以确定停车场是开放空间还是封闭空间。例如，如果该位置是室外停车场或露天停车场，可确定车辆处于开放空间中。在另一个示例中，如果该位置是室内停车场，可确定车辆位于封闭空间。在另一个实施例中，其中车辆未使用且车辆驾驶员持有操作车辆的被动式钥匙，被动式钥匙通过传感器可通信地连接至车辆，可基于由被动式钥匙的位置确定的驾驶员与车辆的距离而推断车辆的位置。这样，在每种情况下，响应于该位置当前是封闭空间，发动机控制器可自动地关闭怠速的车辆发动机，而响应车辆当前在开放空间控制器可延长自动关闭怠速的车辆发动机前的怠速时间。在一个示例中，在第一发动机怠速状况期间，控制器可配置用于响应于车辆位于封闭空间而关闭发动机。此处，在第一状况期间，车辆可在室内停车位置泊车。在另一个示例中，在第二发动机怠速状况期间，控制器可配置用于响应于车辆位于开放空间而延迟发动机关闭，基于开放空间的环境温度而调节该延迟。此处，在第二状况期间，车辆可在室外停车位置泊车。调节可包括随着开放空间的环境温度下降至阈值温度以下而增加延迟。可通过可连通地连接至车辆外部环境空气的温度传感器估算静止期间的环境温度。这样，在第一和第二发动机怠速状况期间，车辆可以为泊车的且未使用，例如车辆驾驶员可能在车辆的阈值距离之外。车辆位于封闭空间或开放空间可以基于来自(例如车辆上车载的或可通信地连接至车辆的)导航系统、位置传感器、广播信号、温度传感器、湿度传感器、空燃比传感器和车辆的其它传感器中的一个或多个的输入。这样，当车辆是静止的且发动机怠速运转时可控制包括发动机的车辆。例如，如果车辆驾驶员已经离开车辆且无意地使发动机正在运行，可关闭怠速运转的发动机。当车辆位于封闭空间时通过自动地关闭发动机并减少怠速运转时间，可减少燃料浪费和排气排放同时还降低封闭空间的空气质量的劣化。然而，如果车辆驾驶员已经有意地使发动机正在运转，特别是在较冷的环境状况期间可延长怠速运转时间以提供期望水平的车厢合适性。这样，可改善驾驶员体验的驾驶质量。应注意，本说明书包括的示例控制和估算程序可用于各种发动机和/或车辆系统配置。本说明书描述的具体程序可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，所描述的多个行为、操作或功能可以描述的顺序、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，处理顺序并非达到本文描述的功能和优点所必需的，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。此外，描述的行为可图表式地代表在发动机控制系统中计算机可读取的存储媒体上编程的代码。应理解，本发明公开的配置和程序实际上是示例，并且并不是以限制性目的考虑这些具体实施例，因为可以作出很多变型。例如，可在V-6、1-4、V-12、对置4缸和其它种类的发动机上运用上述技术。本公开的主题包括所有的新颖的和非显而易见的各种系统和配置以及本说明书公开的其它特征、功能和/或属性的组合和子组合。权利要求特别指出了某些认为是新颖的非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可提及“一个”要素或第一要素或其等同物。这样的权利要求应该理解为包括一个或多个这样的要素的合并，既不要求也不排除两个或更多这样的要素。公开的特征、功能、要素和/或属性的其它组合和子组合可通过修改当前的权利要求或在这个或相关申请里通过提交新权利要求来要求保护。这样的权利要求，不管在保护范围上和原始权利要求相比是更宽、更窄、等同或不同，也认为包括在本发明所公开的主题中。
权利要求
1.一种控制静止车辆的方法，包括: 基于所述车辆的位置和所述位置的环境温度中的每一者而自动地阻止怠速车辆发动机的关闭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述静止期间内估算所述位置的所述环境温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阻止进一步基于环境湿度和指令的空燃比中的一个或多个，并且其中所述阻止包括响应于所述期间内所述环境温度低于阈值温度、所述环境湿度高于阈值湿度和指令的空燃比高于阈值空燃比中的一个或多个且所述车辆静止于非封闭空间而延迟所述怠速发动机的所述关闭。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阻止包括响应于所述期间内所述环境温度的改变、所述环境湿度的改变和所述指令的空燃比的改变高于阈值量中的一个或多个且所述车辆静止于非封闭空间而延迟所述怠速发动机的所述关闭。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，延迟所述关闭包括当所述车辆在所述非封闭空间静止时随着所述环境温度下降至所述阈值温度以下而增加延迟量。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括，当所述车辆在所述非封闭空间静止时，响应于所述环境温度在所述期间内高于所述阈值温度而自动地关闭所述怠速发动机。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括，当所述车辆在封闭空间静止时，响应于所述环境温度的增加在所述期间内高于阈值而自动地关闭所述怠速发动机。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述非封闭空间包括室外停车场，并且其中所述封闭空间包括室内停车场。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置基于来自可通信地连接至所述车辆的发动机控制模块的所述车辆的位置传感器、车载导航系统、广播信号和移动导航系统的一个或多个的输入。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆是未使用的且车辆驾驶员持有用于操作所述车辆的被动式钥匙，所述被动式钥匙通过传感器可通信地连接至所述车辆，并且其中所述车辆的所述位置基于所述驾驶员与所述车辆的距离，通过所述被动式钥匙的位置确定所述距离。
全文摘要
本发明公开了一种用于控制怠速运转的车辆发动机自动关闭的方法和系统。当车辆在封闭空间泊车时，可自动地关闭怠速发动机，而当车辆在开放空间泊车时，可基于环境温度延迟自动关闭。这样，车厢可保持在提供改善的驾驶员舒适性的温度同时减少浪费的发动机怠速运转。
文档编号F02D41/16GK103089462SQ20121038353
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月11日 优先权日2011年11月1日
发明者M·A·博伊斯奇 申请人:福特环球技术公司