用于改进发动机自动停止的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及改进发动机的自动停止的方法和系统。提供了用于改进发动机的自动停止和启动的方法和系统。在一个示例中，该方法响应于根据一个或多个成本函数评价的工况而调节该发动机停止状况。该方法能够提高车辆燃油经济性并减少驾驶员烦恼。
【专利说明】用于改进发动机自动停止的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于改进发动机的自动停止和启动的系统和方法。该方法对于提高车辆燃油经济性和驾驶体验特别有用。
【背景技术】
[0002]发动机可以自动停止以节约燃料。控制器可以基于被监控车辆的工况的组合来进行判断以使发动机停止。例如，当车辆速度为零并且在驾驶员踩下车辆制动执行器时，可以停止发动机。在这种状况期间停止发动机可以节约燃料。但是，在发动机停止之后驾驶员也可能短暂地松开车辆制动器，因此如果可以节约燃料的话也是节约很少的燃料。此外，短暂的发动机停止对驾驶员可能是一种烦恼。另一方面，如果在发动机停止之前允许发动机怠速一段延长的时间量，则通过停止发动机也只能节约少量的燃料。因此，对于某些驾驶员和某些行驶状况来说实现显著的燃料节省是一种挑战。
【发明内容】
[0003]本文的发明人已经认识到上面提到的缺点并且已经研发出一种用于操作发动机的方法，包括:响应于一种或更多种车辆工况满足发动机停止标准(criteria),自动停止发动机；和响应于经由一个或更多个成本函数评价的发动机停止状况，调节该发动机停止标准。
[0004]通过响应于权衡发动机停止标准与一个或更多个成本函数而调节发动机停止标准，提高车辆燃油效率同时限制驾驶员烦恼是可能的。例如，如果在停止车辆之后驾驶员表现出短时间地松开车辆制动器的特性以使车辆能够滑行，则希望在车辆停止之后增加发动机怠速时间以减少在驾驶员松开制动器时停止发动机的可能性。另一方面，如果在发动机停止之后在要求车辆加速之前驾驶员常规地等待几分钟，则希望刚好在车辆停止时停止发动机，以便节省更多的燃料。
[0005]在另一个实施例中，一种用于操作发动机的方法包括:响应于一个或更多个车辆工况满足发动机停止标准，自动停止发动机；响应于经由一个或更多个发动机停止成本函数评价的发动机停止状况，调节该发动机停止标准；自动重新启动发动机；以及响应于经由发动机启动成本函数评价的发动机启动状况，调节在发动机加速(run-up)期间应用的第一执行器传递函数。
[0006]在另一个实施例中，调节第一执行器传递函数包括在发动机加速期间响应于发动机转速超过阈值速度轨迹，减少第一个执行器传递函数的增益。
[0007]在另一个实施例中，调节第一执行器传递函数包括在发动机加速期间响应于发动机转速低于阈值速度轨迹，增加第一执行器传递函数的增益。
[0008]在另一个实施例中，该发动机启动成本函数权衡驾驶员烦恼与扭矩。
[0009]在另一个实施例中，该扭矩是车轮扭矩或发动机扭矩。
[0010]在另一个实施例中，该发动机启动成本函数权衡从期望的发动机转速偏离的发动机转速偏离与驾驶员烦恼。
[0011]在另一个实施例中，一种用于操作发动机的系统，包括:发动机；和控制器，该控制器包括响应于一个或更多个车辆工况满足发动机停止标准自动停止发动机的非瞬时指令；用于响应于经由一个或更多个成本函数评价的发动机停止状况调节发动机停止标准的指令；以及调节该一个或更多个成本函数的指令。
[0012]在另一个实施例中，响应于驾驶员输入，调节该一个或更多个成本函数。
[0013]在另一个实施例中，该系统进一步包括用于调节该一个或更多个成本函数的驾驶员输入装置。
[0014]在另一个实施例中，该系统进一步包括用于调节在发动机加速期间应用的执行器传递函数的附加指令。
[0015]在另一个实施例中，该一个或更多个成本函数权衡发动机停止的时间与驾驶员烦恼。
[0016]本说明书可以具有若干优点。特别是，对于一大群驾驶员来说该方法可以提高自动停止和启动车辆的车辆燃油效率。此外，该方法可以通过在驾驶员期待停止发动机时使发动机停止，来减少驾驶员烦恼。而且，该方法可以改进发动机停止和启动的连贯性。
[0017]本发明的上述优点以及其他优点和特征通过下面的单独或结合附图的【具体实施方式】将容易变得明显。
[0018]应当明白，提供上面的
【发明内容】
是为了以简单的形式介绍选择的构思，这种构思在【具体实施方式】部分中进一步描述。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，要求保护的主题不限于解决上述的或本发明的任何部分指出的任何缺点的实现方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]通过单独或参考附图阅读在本文中称为【具体实施方式】的示例性的示例将更充分地理解本文描述的优点。
[0020]图1是发动机的示意图；
[0021]图2示出示例性车辆系统布局；
[0022]图3是在模拟的发动机停止和启动过程中感兴趣信号的示例性预示的绘图；
[0023]图4是在模拟的发动机停止和启动顺序过程中感兴趣信号的另一个示例性预示的绘图；
[0024]图5A和5B示出在停止发动机之后采用的示例性成本函数。
[0025]图6是用于停止和启动车辆发动机的示例性系统的方框图；
[0026]图7是用于停止和启动发动机的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]本说明书涉及自动停止和启动发动机。在一个非限制性示例中，发动机可以如图1所示构造。而且，发动机可以是图2所示车辆的部件。发动机停止和启动可以按照图7所描述的方法执行。图6示出用于停止发动机的一个示例性方框图，而图5A和5B示出可以包括在用于自动停止发动机的系统中的示例性成本函数。最后，图3和4示出根据图7所示的方法的示例性车辆操作顺序。
[0028]参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，图1示出其中一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36设置在其内并且连接到曲轴40。燃烧室30被示出经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。进气门和排气门各自可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替换地，一个或更多个进气门和排气门可以由电磁控制气门线圈和衔铁组件操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
[0029]示出燃料喷射器66被设置成将燃料直接喷射到汽缸30中，对于本领域的技术人员来说这就是通常所说的直接喷射。可替换地，燃料可以被喷射到进气道，对于本领域的技术人员来说这就是通常所说的进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成正比地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未不出)输送给燃料喷射器66。从响应控制器12的驱动器68向燃料喷射器66供给操作电流。此外，进气歧管44被示出与可选的电子节气门62连通，该电子节气门62调节节流板64的位置以控制从进气口 42到进气歧管44的空气流。在一个示例中，可以采用低压直接喷射系统，其中燃料压力可以升高到大约20-30巴。可替换地，可以采用高压双级燃料系统，以产生更高的燃料压力。
[0030]无分电器点火系统88响应于控制器12通过火花塞92为燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出在催化转化器70的上游连接到排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
[0031 ] 在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂块。在另一个示例中，可以采用多个排放物控制装置，其中每个具有多块催化剂。在一个示例中，转化器70可以是三元类型催化剂。
[0032]在图1中控制器12被示出为常规的微型计算机，包括:微处理单元(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)IlO和常规的数据总线。控制器12被示出接收来自连接于发动机10的传感器的各种信号，除了上面提到的那些信号之外，还包括:来自连接于冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);连接于加速器踏板130用于检测由脚132施加的力的位置传感器134的信号；来自连接于进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量结果；来自检测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器的信号；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量结果；以及来自传感器58的节气门位置的测量结果。大气压力也可以被检测(传感器未示出)用于由控制器12进行处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每一转产生预定数量的等间隔脉冲，从该脉冲数量能够确定发动机转速(RPM)。
[0033]在一些实施例中，在混合动力车辆中发动机可以连接于电动马达/电池系统。混合动力车辆可以具有并联配置、串联配置或其变化或组合。而且，在一些示例中，可以采用其他的发动机配置，例如，柴油发动机。
[0034]在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常进行四个冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般而言，排气门54关闭而进气门52打开。空气经由进气歧管44引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸底部以便增大燃烧室30内的容积。活塞36接近汽缸底部并且在其冲程的结束(例如，当燃烧室30处在其最大容积)的位置通常被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54都关闭。活塞36朝着汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处在其冲程结束并且最接近汽缸盖(例如，当燃烧室30处在最小容积)的位置通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在其后称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在其后称为点火的过程中，喷射的燃料通过诸如火花塞92的已知点火装置被点火，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞推回到BDC。曲轴40将活塞的移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应注意到，上面仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如，提供正的或负的气门重叠、延迟进气门关闭或各种其他示例。
[0035]图2是车辆200的方框图。车辆200可以由发动机10提供动力。发动机10可以用发动机启动系统(未示出)启动。而且发动机10的扭矩可以通过诸如燃料喷射器、节气门等的扭矩执行器204调节。
[0036]发动机输出扭矩可以传递给液力变矩器206以驱动自动变速器208。而且，包括前进离合器210的一个或更多个离合器可以被接合，以推动车辆。在一个示例中，液力变矩器可以称为变速器的部件。而且，变速器208可以包括多档离合器(例如，档位1-6)288，其可以按需要接合以致动多个固定的变速器传动比。液力变矩器输出又可以由液力变矩器锁止离合器212控制。例如，当液力变矩器锁止离合器212完全脱离时，液力变矩器206经由在液力变矩器涡轮和液力变矩器泵轮之间的流体传送将发动机扭矩传递给自动变速器208，因而使扭矩增大。相反，当液力变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出扭矩经由液力变矩器离合器直接传送给变速器208的输入轴(未示出)。可替换地，液力变矩器锁止离合器212可以被部分地接合，因而能够使传输给变速器的扭矩量被调节。控制器可以配置成通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作要求调节液力变矩器锁止离合器，来调节由液力变矩器212传递的扭矩量。
[0037]来自自动变速器208的扭矩输出又可以传输给车轮216以推动车辆。具体说，在将输出的驱动扭矩传递到车轮之前，自动变速器208可以响应于车辆行驶状况传递输入轴(未示出)处的输入驱动扭矩。
[0038]而且，通过接合车轮制动器218，可以将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，车轮制动器218可以响应于驾驶员将其脚踩在制动踏板(未示出)上被接合。以同样的方式，通过响应于驾驶员从制动踏板松开其脚来脱离车轮制动器218，可以减小摩擦力。而且，作为发动机自动停止过程的一部分，车辆制动器可以对车轮216施加摩擦力。
[0039]机械油泵214可以与自动变速器208流体连通，从而提供液压以接合各种离合器，诸如，前进离合器210和/或液力变矩器锁止离合器212。机械油泵214可以根据液力变矩器212来操作，并且可以通过例如旋转发动机或变速器输入轴而被驱动。因此，机械油泵214中产生的液压可以随着发动机转速的增加而增加，并且随着发动机转速减小而减小。还可以提供与自动变速器流体连通但是独立于发动机10或变速器208的驱动力操作的电子油泵220，以补充机械油泵214的液压。电子油泵220可以由电动马达(未示出)驱动，该电动马达可以由例如电池(为示出)供电。
[0040]控制器12可以被配置成接收来自发动机10和驾驶员输入装置250的输入，如图1详细示出的，因此控制发动机的扭矩输出和/或液力变矩器、变速器、离合器和/或制动器的操作。作为一个示例，可以通过调节火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或进气的组合，通过控制节气门打开和/或气门正时、气门提升和用于涡轮增压发动机或机械增压发动机的增压，来控制扭矩输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和进气的组合来控制发动机扭矩输出。在所有的情况下，发动机控制可以在逐个汽缸的基础上进行，以控制发动机扭矩输出。驾驶员输入装置可以包括交互显示面板、开关和其他已知的输入装置。
[0041]当满足怠速停止(idle-stop)条件时,控制器42可以通过切断给发动机的燃料和火花，开始发动机停机。而且，为了在变速器中保持一定量的扭矩，控制器可以将变速器208的旋转元件设置(ground)到变速器的壳体上并且因而设置到车架上。
[0042]当满足发动机再启动条件，和/或车辆操作者想要发动车辆时，控制器12可以通过在发动机汽缸中重新开始燃烧而再激活发动机。变速器208可以被开锁并且车轮制动器218可以被松开，以将扭矩返回到驱动车轮216。可以调节变速器离合器压力，以开锁变速器，同时在开锁变速器和发动车辆的情况下，可以调节车轮制动器压力以协调制动器的松开。
[0043]提供图1和2的系统用于操作发动机，包括:发动机；和控制器，该控制器包括:响应于满足一个或更多个车辆工况发动机停止标准而自动停止发动机的非瞬时指令；用于响应于经由一个或更多个成本函数评价的发动机停止状况而调节发动机停止标准的指令；以及调节该一个或更多个成本函数的指令。该系统还包括响应于驾驶员输入调节该一个或更多个成本函数。该系统还包括调节该一个或更多个成本函数的驾驶员输入装置。该系统还包括用于将在发动机加速期间应用的执行器传递函数调节到经由发动机启动成本函数评价的发动机启动状况的附加指令。该系统包括:该一个或更多个成本函数权衡停止发动机的时间与驾驶员烦恼。
[0044]现在参考图3，其示出在模拟的发动机停止和再启动过程中感兴趣信号的示例性预示的绘图。图3的顺序可以通过根据图7的方法在图1和2的系统中执行指令来提供。在时刻Ttl-T5处的竖直记号表示在该顺序期间感兴趣的时间。图3的顺序发生在发动机停止状况之间存在较长的时间段的情况下。在这个示例中，在发动机停止状况之间的时间比较长的时段期间，在车辆正在移动时能够允许停止发动机旋转以便提高燃料效率。
[0045]从图3的顶部起的第一绘图表示车辆速度与时间的关系。Y轴线表示车辆速度并且车辆速度沿着Y轴线箭头方向增加。X轴线表示时间并且时间从图的左侧到图的右侧增加。
[0046]从图3的顶部起的第二绘图表示发动机转速与时间。Y轴线表示发动机转速并且发动机转速沿着Y轴线箭头方向增加。X轴线表示时间并且时间从图的左侧到图的右侧增力口。水平线320表示期望的发动机空转速度/怠速转速。迹线302表示实际的发动机转速，而点线304表示期望的发动机转速。当仅实际的发动机转速302被示出时，期望的发动机转速304匹配实际的发动机转速302。
[0047]从图3的顶部起的第三绘图表示制动踏板位移与时间。Y轴线表示制动踏板位置并且制动踏板沿着Y轴线箭头方向被进一步施加。X轴线表示时间并且时间从图的左侧到图的右侧增加。[0048]从图3的顶部起的第四绘图表示加速器踏板位移与时间。Y轴线表示加速器踏板位置并且加速器踏板沿着Y轴线箭头方向被进一步施加。X轴线表示时间并且时间从图的左侧到图的右侧增加。
[0049]从图3的顶部起的第五绘图表示发动机自动停止命令与时间。Y轴线表示发动机自动停止命令，并且当信号是在Y轴线箭头方向上的较高水平时，命令发动机停止。X轴线表示时间并且时间从图的左侧到图的右侧增加。
[0050]从图3的顶部起的第六绘图表示在已经满足其他选择的发动机停止状况之后延迟发动机停止的时间量。在这个示例中，时间延迟是在车辆移动的同时在已经满足发动机停止状况之后停止发动机旋转的延迟。Y轴线表示适应的发动机停止延迟时间的值，并且发动机停止延迟时间沿着Y轴线箭头方向增加。X轴表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。
[0051]从图3的顶部起的第七绘图表示对于在发动机转速加速期间的时间的加速器踏板传递函数增益。发动机转速加速可以解释为从发动机停止直到发动机转速达到阈值速度(例如，怠速)的时间。Y轴线表示加速器踏板增益，并且加速器踏板增益沿着Y轴线箭头方向增加。X轴线表示时间并且时间从图的左侧到图的右侧增加。
[0052]在时刻Ttl，车辆以中等水平的速度行驶并且发动机以如所示的大于零的发动机转速在旋转。制动踏板没有被踩下而加速器踏板在中等水平位置并且与驾驶员命令相对应。发动机自动停止命令无效(not asserted)，并且适应的发动机停止延迟和加速器踏板增益在固定的水平。
[0053]在时刻T1,响应于驾驶员松开加速器踏板，加速器踏板命令减少。响应于从加速器踏板要求得出的减少的发动机扭矩要求，发动机转速和车辆速度开始下降。短时间之后，响应于驾驶员踩下车辆制动器，制动踏板被施加，并且车辆负加速度增加。发动机停止命令无效，并且适应的发动机停止延迟和加速器踏板增益维持在同样的水平。
[0054]在时刻T1和时刻T2之间，由于没有来自驾驶员的加速器输入，发动机转速减小，并且响应于驾驶员施加车辆制动器，车辆速度减小。此外，刚好在时刻T2之前发出发动机停止命令。在这个示例中，响应于车辆速度减小、自释放加速器踏板以来的时间大于阈值时间量以及制动踏板施加，发出发动机停止命令。响应于发出发动机停止命令，停止向发动机提供火花和燃料，并且发动机转速以增加的速率减小。
[0055]在时刻T2,如正减小的制动踏板信号所示，驾驶员松开制动踏板。响应于驾驶员松开制动踏板，发动机停止命令状态也从有效变到无效。通过向发动机供应燃料和火花而重新启动发动机，在时刻T2或在时刻T2短时间之后驾驶员又踩下加速器踏板，以指示加速车辆的意图。在火花和燃料供给到发动机短时间之后实际的发动机转速302增加，并且响应于施加的加速器踏板，发动机扭矩增加。在一个示例中，将期望的发动机扭矩与加速器踏板位置关联的第一加速器踏板传递函数是在发动机加速期间用于增加发动机扭矩的基础。第一加速器踏板传递函数与第七绘图中的适应的加速器踏板增益相乘，以调节期望的发动机扭矩。提供第二加速器踏板传递函数作为在发动机停止之后在发动机转速第一次超过空转速度之后确定发动机扭矩的基础。该第一和第二加速器踏板传递函数允许在不同发动机工况期间对驾驶员加速器踏板要求的不同发动机响应。但是，在一些示例中，仅提供单个加速器踏板传递函数。发动机燃料、火花、空气量也响应于期望的发动机扭矩被调节。[0056]由于加速器踏板输入乘以适应的加速器踏板增益，在时刻T2短时间之后，响应于期望的发动机扭矩增加，发动机转速增加，并且向发动机供应火花和燃料。实际的发动机转速302加速到期望的发动机转速304以上。驾驶员又部分地松开加速器以控制发动机转速，结果，实际的发动机转速302减小到期望的发动机转速304以下。期望的发动机转速304和实际的发动机转速的之间的比较在发动机加速时段期间和其后的预定的时间段进行。通过使该期望发动机转速和实际发动机转速之间的差与驾驶员烦恼相关联的成本函数，处理该比较。其短时间之后基于成本函数的输出减小加速器踏板增益。在一个示例中，期望的发动机转速和实际的发动机转速的之间的比较输出表示实际发动机转速超过期望发动机转速的量的量值。该比较还可以输出超过期望发动机转速的时间量。如果实际发动机转速小于期望发动机转速，该比较输出实际发动机转速和期望发动机转速之间的最大的速度差，以及该差存在的时间量。然后成本函数允许基于成本函数的比较输入对加速器踏板增益进行调节。在一些示例中，修正的加速器踏板增益可以仅应用于加速器踏板传递函数的特定部分(例如，小于全部踏板输入的10%的踏板输入)。加速器踏板增益可以乘以成本函数的输出，或者成本函数可以允许用另一个函数或用预定的增量/减量调节加速器踏板增
Mo
[0057]而且，在时刻T2之后，测量从时刻T1到T2的时间，以确定发动机被命令停机的时间量。发动机被命令停机的时间量被输入到成本函数，该成本函数确定在选择状况允许发动机停止的时间内的驾驶员烦恼水平。通过对各种驾驶员实验发动机自动启动和停止，驾驶员烦恼水平成本函数可以根据经验确定。在这个示例中，发动机被命令停机的时间量很短。因此，驾驶员烦恼水平高。适应的发动机停止延迟(例如，在为发动机停止提供选择的发动机状况时和当发出发动机停止命令时的时间之间的时间)因此增加，以允许在类似的状况期间在发动机停止命令发出之前的更多时间。在一个示例中，当成本函数输出指示驾驶员烦恼水平高于阈值量时，发动机停止延迟增量/减量可以被调节一个预定的量。在其他示例中，发动机停止延迟时间可以乘以驾驶员烦恼成本函数，以调节或适应发动机停止延迟时间。在发动机停止延迟和加速器踏板增益被适应之后，车辆速度增加并且然后在时刻T3处开始减小。
[0058]在时刻T3处，驾驶员响应于道路状况再一次松开加速器踏板并且在其短时间之后施加车辆制动器。由于响应于无加速器输入和车辆制动器的施加，发动机扭矩下降，因此车辆速度开始减小。发动机停止命令无效并且发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在恒定值。
[0059]在时刻T4处，发出发动机停止命令并且停止为发动机供应燃料和火花。在时刻T4短时间之后，发动机转速下降到零并且车辆速度继续减小。因此，发动机旋转自动停止同时车辆继续减速。在驾驶员没有经由具有启动和/或停止发动机的唯一功能的专用输入(例如点火开关)要求发动机停止的情况下，发动机自动停止。发动机自动停止基于与启动和/或停止发动机的专用的操作者输入不同的输入。制动踏板也保持在施加状态，并且发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在相同的恒定水平。
[0060]在时刻T4和时刻T5之间，车辆速度减小到零并且驾驶员的脚保持在制动踏板上。发动机也仍然停止并且节约燃料。
[0061]在时刻T5处，驾驶员松开制动踏板并且施加加速器踏板。实际发动机转速紧紧追随期望发动机转速并且车辆开始加速。发动机停止命令也被取消并且在时刻T5之后无效。
[0062]在时刻T5之后，加速器踏板增加到期望的水平并且在剩余的顺序中停留在这个水平。此外，期望发动机转速和实际发动机转速进行比较并且其差被应用于使期望发动机转速和实际的发动机转速之间的差与驾驶员烦恼相关联的成本函数。但是，基于在时刻T5处的发动机转速和实际速度，适应的加速器踏板增益不被修改。同样，基于选择状况允许发动机停止的时间，发动机被命令关闭的时间量被输入到确定驾驶员烦恼水平的成本函数。由于发动机停止合理的时间量并且由于发动机停止过程不被中断，发动机停止延迟时间不另外调节。
[0063]现在参考图4，示出在模拟的发动机停止和再启动期间感兴趣信号的示例性预示绘图。图4的顺序可以通过根据图7的方法在图1和2的系统中执行指令来提供。在时刻T10-T19处的竖直记号表示在该顺序期间感兴趣的时间。图4的顺序发生在发动机停止状况之间存在较短的时间段的情况下。在这个示例中，在车辆正在移动时不允许停止发动机旋转。在制动很短并且重复的时段期间，这降低停止发动机和重新启动发动机的可能性，而不使发动机停止期望的时间量。
[0064]图4示出包括与关于图3所讨论的类似的变量的七个绘图。因此，为了简单起见，相同变量的描述被省去。第六绘图示出发动机制动事件之间的时间较短的状况期间并且在车辆停止时施加的适应的第二发动机停止延迟。具体说，该适应的第二发动机停止延迟是从车辆停止、加速器踏板不被踩下并且制动踏板被施加时到发动机停止命令发出时的时间延迟。
[0065]在时刻Tltl处，加速器踏板、发动机转速和车辆速度都处在中等水平。制动器不施加并且发动机停止命令无效。适应的发动机停止延迟和适应的加速器踏板增益处于恒定水平。
[0066]在时刻Tltl和T11之间，响应于基于道路状况的驾驶员要求，加速器踏板位置增加，并且然后当时间到达T11时减小到零。在加速器踏板松开之后不久车辆制动器被驾驶员施力口，车辆速度响应于车辆制动器的施加和加速器踏板的松开而减小。
[0067]在时刻T11处，车辆速度达到零并且发动机处在空转速度。制动踏板保持由驾驶员施加，而加速器踏板不施加。发动机停止命令无效，而适应的第二发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在恒定的值。响应于车辆速度达到零，启动计时器，并且计时器继续增加直到发动机重新启动。
[0068]在时刻T12处，响应于计时器达到适应的第二发动机停止延迟的值，发动机停止命令有效。停止对发动机供应燃料和火花并且发动机的旋转速度下降到零。车辆速度保持在零并且制动踏板继续被施加。适应的第二发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在相同的恒定值。
[0069]在时刻T13处，制动踏板被驾驶员松开，并且在供给燃料和火花的同时发动机起动(crank over).响应于驾驶员松开车辆制动器，发动机停止命令被取消并且无效。驾驶员又施加加速器踏板，并且发动机转速增加。发动机转速追随期望的轨迹并且扭矩经由变速器从发动机传递到车辆车轮。
[0070]在时刻T13和时刻T14之间，在时刻T11和时刻T12之间发动机处在怠速的时间量被输入到成本函数，该成本函数权衡发动机怠速时间与损失的燃油经济性。在一个示例中，该成本函数输出一个修改该适应的发动机停止延迟时间的乘数。在另一个示例中，该成本函数允许预定的值被添加到该适应的发动机停止延迟时间或从适应的发动机停止延迟时间减去，因而进一步适应第二发动机停止延迟。在这个示例中，由于在车辆速度达到零和停止发动机旋转之间存在较长发动机怠速时间，因此适应的第二发动机停止延迟减小。由于在发动机加速期间实际发动机转速密切匹配期望的发动机转速，因此适应的加速器踏板增益不被调节。此外，在这个示例中，车辆速度、发动机转速和加速器踏板位置保持在不准许发动机停止的状态。在时间到达T14时，加速器踏板被松开并且制动踏板被施加。
[0071]在时刻T14处，车辆速度达到零并且发动机再次处在空转速度。制动踏板仍然被驾驶员施加并且加速器踏板不被施加。发动机停止命令无效，而适应的第二发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在在时刻T14之前确定的恒定值。响应于车辆速度达到零启动计时器，并且该计时器继续增加直到发动机被重新启动。
[0072]在时刻T15处，响应于计时器达到适应的第二发动机停止延迟的值，发动机停止命令有效。应注意到，在时刻T14和时刻T15之间的时间短于时刻T11和时刻T12之间的时间。更短的时间段是减少适应的第二发动机停止延迟的结果。停止对发动机供应燃料和火花，并且发动机旋转速度下降到零。车辆速度保持在零并且制动踏板继续被施加。由于在时刻T13之后被适应，适应的第二发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在相同的恒定值。
[0073]在时刻T16,制动踏板被驾驶员松开，并且在供给燃料和火花的同时发动机被起动。响应于驾驶员松开车辆制动器，发动机停止命令被取消并且无效。其短时间之后驾驶员又施加加速器踏板并且发动机转速增加。发动机转速追随期望的轨迹，并且扭矩经由变速器从发动机传递给车辆车轮。
[0074]在时刻T16和时刻T17之间，发动机在时刻T11和时刻T12之间处在怠速的时间量被输入到成本函数，该成本函数权衡发动机怠速时间与损失的燃油经济性。在这个示例中，由于在车辆速度达到零和停止发动机旋转之间存在中等水平的发动机怠速时间，因此适应的第二发动机停止延迟再次减少。由于在发动机加速期间实际发动机转速密切匹配期望的发动机转速，因此适应的加速器踏板增益不被调节。此外，在这个示例中，车辆速度、发动机转速和加速器踏板位置保持在不准许发动机停止的状态。
[0075]在时刻T17处，车辆速度达到零并且发动机转速处在空转速度。制动踏板保持被驾驶员施加，而加速器踏板不被施加。发动机停止命令无效，并且适应的第二发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在恒定值。响应于车辆速度达到零，启动计时器，并且该计时器继续增加直到发动机被重新启动。
[0076]在时刻T18处，响应于计时器达到适应的第二发动机停止延迟的值，发动机停止命令有效。停止对发动机供应燃料和火花，并且发动机旋转速度变为零。车辆速度保持在零并且制动踏板继续被施加。适应的第二发动机停止延迟和加速器踏板增益保持在相同的恒定值。
[0077]在时刻T19处，制动踏板被驾驶员松开并且在供给燃料和火花的同时发动机转动曲轴。响应于驾驶员松开车辆制动器，发动机停止命令被取消并且无效。驾驶员还施加加速器踏板并且发动机转速增加。发动机转速追随期望的轨迹，并且扭矩经由变速器从发动机传递给车辆车轮。
[0078]在时刻T19之后，发动机在时刻T17和时刻T18之间处在怠速的时间量被再次输入到成本函数，该成本函数权衡发动机怠速时间与损失的燃油经济性。由于在车辆速度达到零和停止发动机旋转之间存在期望的发动机怠速时间，因此适应的第二发动机停止延迟不减少。同样，在发动机加速期间，由于实际发动机转速密切匹配期望的发动机转速，因此适应的加速器踏板增益不被调节。
[0079]现在参考图5A，其示出使损失的燃油经济性与自停止发动机旋转的选择状况出现以来的时间相关联的示例性成本函数。Y轴线表示损失的燃油经济性(例如，燃料效率的减小)，并且损失的燃油经济性沿着Y轴线方向增加。X轴线表示自允许停止发动机旋转的选择状况出现以来的时间量。在一个示例中，该选择的发动机状况可以包括但不限于发动机转速等于零、未踩下加速器踏板以及制动踏板施加。曲线502表示自允许停止发动机旋转的状况以来的时间与损失的燃油经济性之间的关系。因此，损失的燃油经济性随着自允许停止发动机旋转的选择状况出现以后的时间增加。
[0080]图5A的成本函数通过自停止发动机旋转的状况出现以来的时间索引(index)。然后该成本函数输出表示损失的燃油经济性的值。该值可以与预定值比较，如果该值大于预定值，则适应的发动机停止延迟可以减少。另一方面，如果发动机停止过程中断，该适应的发动机延迟可以增加预定量。以这种方式，该成本函数是用于调节发动机停止延迟时间的基础。
[0081]参考图5B，其示出两个示例性成本函数。第一个成本函数504使驾驶员烦恼与完成发动机重新启动之前的加速器踏板的施加相关。第二个成本函数506使驾驶员烦恼与加速器踏板施加之前完成的发动机重新启动相关。Y轴线表示驾驶员烦恼，驾驶员烦恼可以根据经验确定，并且驾驶员烦恼沿着Y轴线方向增加。X轴线表示自发动机旋转已经停止以来的时间量。
[0082]成本函数504通过自发动机旋转已经停止以来的时间索引。然后该成本函数输出表示驾驶员烦恼的值。该值可以与预定值进行比较，并且如果该值大于预定值，适应的发动机重新启动延迟可以减少。成本函数506可以用类似的方式索引。
[0083]现在参考图6，其示出用于停止和启动车辆发动机的示例性系统的示例性方框图。发动机停止/启动调度器602接收系统输入，包括但不限于车辆速度、发动机转速、制动踏板位置、加速器踏板位置、发动机温度、交通状况以及道路状况。发动机停止/启动调度器602判断是否存在自动停止或启动发动机的状况。例如，当车辆速度为零、制动踏板被踩下时，并且当加速器踏板不被施加时，发动机停止/启动调度器602可以决定自动停止发动机旋转。在发动机自动停止之后当制动踏板被松开时发动机停止/启动调度器可以决定自动启动发动机旋转。发动机停止/启动调度器602可以根据组合逻辑或其他已知的决定确定手段决定什么时候停止或启动发动机。
[0084]发动机停止/启动调度器602还接收来自自适应调整(tuning)算法606的适应的发动机停止和启动标准。适应的发动机停止和启动标准可以用在发动机停止/启动调度器602的组合逻辑中，以判断是否停止或启动发动机。例如，适应的发动机停止标准可以包括发动机停止延迟时间，其是用于确定在满足其他选择的发动机停止状况之后发动机应当怠速运转多长时间的基础。如果在满足其他选择的发动机停止状况之后发动机已经怠速运转了等于发动机停止延迟时间的时间，则发动机旋转停止。以这种方式，自适应调整算法与发动机停止/启动调度器一起工作，以确定发动机应当何时停止和启动。[0085]发动机停止和启动命令由发动机启动/停止调度器602供应给成本/效用函数604。在一些示例中，该成本效用函数通过来自系统输入的数据索引。成本/效用函数604可以包括在图5A和5B中描述的函数以及其他成本函数。成本/效用函数604提供输出，自适应调整算法用该输出调节发动机停止和启动标准。成本/效用函数输出可以乘以或添加到自适应调整算法中的发动机停止和启动标准，或自适应调整算法可以根据从成本/效用函数604输出的值对发动机停止和启动标准进行预定的调节。
[0086]现在参考图7,方法700是用于确定何时自动停止和/或启动发动机的示例性方法。方法700可以作为在图1和2的系统中的可执行指令储存在非瞬时存储器中。方法700还可以提供图3和4所示的操纵顺序。
[0087]在702处，方法700确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于发动机转速、加速器踏板位置、制动踏板位置、车辆速度、发动机温度、驾驶路面状况。在确定车辆工况之后，方法700进行到704。
[0088]在704处，方法700判断车辆是否停止。当车辆车轮速度为零时可以判断车辆已经停止。在可替换示例中，方法700可以判断车辆是否在减速。如果方法700判断车辆已经停止，或可替换地如果车辆正在减速，则答案为“是”并且方法700进行到708。否则答案为“否”并且方法进行到706。
[0089]在706处，方法700将车辆停止计时器和/或车辆减速计时器重置为零。车辆停止计时器测量车辆速度为零的时间量。车辆减速计时器测量车辆速度减小的时间量。通过重置车辆停止计时器和/或车辆减速计时器，能够确定精确的车辆停止和/或车辆减速的时间量。
[0090]在708处，当自车辆停止和/或车辆减速以后的时间增加时，方法700增加车辆停止计时器和/或车辆减速计时器。以这种方式，可以确定车辆停止和/或减速的时间量。在车辆停止计时器和/或车辆减速计时器被增加之后方法700进行到710。
[0091]在710处，方法700判断是否出现停止发动机的选择状况。该选择状况可以包括但不限于发动机转速、车辆速度、制动踏板位置、加速器踏板位置、发动机温度和道路状况。此外，发动机可以停止的选择状况可以随着行驶状况变化而变化。如果出现用于停止发动机的选择状况，则答案为“是”并且方法700进行到714。否则答案为“否”并且方法700进行到712。
[0092]在712处,方法700重置发动机关闭标志。发动机关闭标志或变量是用于在726处判断发动机旋转是否应当停止的一个输入。如果发动机关闭标志被清除，则发动机旋转将不自动停止。在发动机关闭标志被清除之后，方法700进行到716。
[0093]在714处，方法700设置发动机关闭标志或变量或使其有效。当设置发动机关闭标志时，在730处发动机旋转可以停止。在设置发动机关闭标志之后，方法700进行到716。
[0094]在716处，方法700判断车辆制动压力或制动踏板位置是否大于第一阈值水平。如果超过，则答案为“是”并且方法700进行到718。否则，答案为“否”并且方法700进行到720。
[0095]在718处，方法700设置制动器关闭标志或变量或者使其有效。当设置制动器关闭标志时，在730处发动机旋转可以停止。在设置制动器关闭标志之后，方法700进行到724。
[0096]在720处，方法700判断制动踏板位置的车辆制动压力是否小于第二阈值水平，该第二阈值水平小于第一阈值水平。如果是，则答案为“是”并且方法700进行到722。否则，答案为“否”并且方法700进行到724。
[0097]在722处，方法700重置或清除制动器关闭标志。因此，当制动踏板被松开时，可以重置制动器关闭标志。在清除制动器关闭标志之后，方法700进行到724。
[0098]在724处，方法700跟踪发动机处在空转速度的时间量。在一个示例中，发动机处在空转速度的时间量通过计时器测量，并且每次发动机转速不同于空转速度时，该计时器被重置到零。计时器中的值随着发动机空转时间增加而增加。在跟踪发动机怠速时间之后，方法700进行到726。
[0099]在726处，方法700判断是否出现停止发动机的状况组合。状况的组合可以通过评价车辆停止计时器、发动机关闭标志和制动器关闭标志的状态来确定。在其他示例中，附加的或其他的状况可以作为是否出现停止发动机的状况的基础。如果方法700判断停止发动机状况存在，则答案为“是”并且方法700进行到730。否则，答案为“否”并且方法700进行到728。
[0100]在728处，方法700使发动机工作。通过旋转发动机并且向发动机供应火花和燃料，该发动机工作。在使发动机工作之后，方法700进行到退出。
[0101]在730处，方法700使发动机停止。可以通过停止向发动机供应燃料和火花，使发动机停止。在发动机停止之后，方法700进行到732。
[0102]在732处，方法700在发动机停止时监控车辆输入。该车辆输入可以包括制动踏板位置、发动机温度、加速器踏板位置和其他状况。在监控车辆状况之后，方法700进行到734。
[0103]在734处，方法700判断是否出现自动地重新启动发动机的状况。可以通过松开制动踏板和/或施加速器踏板以及其他车辆状况的状态的变化，要求发动机重新启动。如果方法700判断要求发动机自动重新启动，则答案为“是”并且方法700进行到736。否则，答案为“否”并且方法700返回到722。
[0104]在736处，方法700判断是否加速器踏板被施加。当加速器踏板位置为从其基础位置的非零位置时，可以判断该加速器踏板被施加。如果方法700判断加速器踏板施加，则答案为“是”并且方法700进行到738。否则，答案为“否”并且方法700进行到742。
[0105]在738处，在加速期间(例如，自发动机停止以来从发动机转速为零直到发动机达到空转速度的时间)，方法700监控发动机转速。而且，在发动机启动过程中发动机转速达到空转速度之后，可以监控发动机转速预定时间量。监控发动机转速可以包括相对于储存在控制器存储器中的期望发动机转速轨迹比较实际的发动机转速。而且，也可以确定实际的发动机转速超过或小于期望的发动机转速的次数以及实际的发动机转速大于或小于期望的发动机转速的时间量。在监控发动机速度之后，方法700进行到740。
[0106]在740处，发动机转速由方法700输入到成本函数，以判断是否应当调节在发动机加速期间采用的加速器踏板位置传递函数。在一些示例中，在发动机工作期间可以应用两个加速器踏板位置传递函数。第一个传递函数在发动机加速期间使用，而第二个传递函数在发动机加速之后使用。加速器踏板位置传递函数根据加速器踏板位置输出一个值，并且该值影响期望的发动机扭矩。如果在发动机加速期间驾驶员输入踏板位置的大变化，则由于驾驶员的输入车辆发动可能不如希望得平稳。加速器踏板成本函数是用于确定是否更新加速器踏板位置传递函数和更新多少的基础。例如，如果观察到发动机转速大于期望的发动机转速，则可以判断减少加速器踏板位置传递函数输出。同样，如果在发动机加速期间观察到驾驶员施加和松开加速器踏板，则可以确定加速器踏板位置传递函数输出将被减少以避免重复这种状况的可能性。在一个示例中，加速器踏板成本函数输出一个变量以指示是否更新加速器踏板位置传递函数。在其他示例中，加速器踏板位置传递函数可以与成本函数输出相乘或加到成本函数输出中。在对加速器踏板位置传递函数施加调节之后，方法700进行到742。
[0107]在742处，方法700将成本函数应用于发动机停止状况。例如，成本函数可以应用于发动机怠速时间、发动机关闭时间、加速器踏板施加、发动机启动之后加速器的施加和其他状况。在发动机停止状况应用于成本函数之后，方法700进行到744。
[0108]在744处，方法700响应于成本函数的输出，更新发动机停止标准。该停止标准可以以预定量更新，或根据来自742处成本函数的输出更新。而且，只有采用多于一个值的传递函数或标准的某些部分可以根据成本函数输出被调节。例如，如果发动机停止延迟时间取决于发动机温度而变化，则表示当前发动机温度的延迟时间的值可以被调节，而同时发动机停止延迟时间对于其他温度可以保持不变。在发动机停止标准已经更新之后，方法700进行到728。
[0109]因此，图7的方法提供一种用于操作发动机的方法，包括:响应于一个或更多个车辆工况满足发动机停止标准，自动停止发动机；和响应于经由一个或更多个成本函数评价的发动机停止状况，调节发动机停止标准。该方法还包括:该一个或更多个成本函数包括权衡损失的燃油经济性与从已经满足选择的发动机停止标准开始的时间的成本函数。该方法还包括:一个或更多个成本函数包括权衡在发动机停止的时间和发动机达到阈值速度的时间之间的加速器踏板施加与发动机停止的时间量的成本函数。该方法还包括该阈值速度是空转速度。
[0110]在一些示例中，该方法包括:一个或更多个成本函数包括,权衡从发动机停止以来和在发动机达到预定速度之后的第一次驾驶员加速踏板施加与发动机停止的时间量的成本函数。该方法进一步包括响应于调节的发动机停止标准，使发动机停止。该方法进一步包括允许驾驶员通过驾驶员输入装置调节该一个或更多个成本函数。
[0111]在另一个实施例中，图7提供一种操作发动机的方法，包括:响应于一个或更多个车辆工况满足发动机停止标准，自动停止发动机；响应于经由一个或更多个发动机停止成本函数评价的发动机停止状况，调节发动机停止标准；自动重新启动该发动机；以及响应于经由发动机启动成本函数评价的发动机启动状况，调节在发动机加速期间应用的第一执行器传递函数。该方法包括:该第一执行器传递函数是加速器踏板传递函数。
[0112]图7的方法进一步包括在发动机加速之后应用第二执行器传递函数代替第一执行器传递函数。该方法包括:调节该第一执行器传递函数包括在发动机加速期间响应于发动机转速超过阈值速度轨迹，减小第一执行器传递函数的增益；在发动机加速期间响应于发动机转速小于阈值速度轨迹，增大第一执行器传递函数的增益。该方法还包括:该扭矩是车轮扭矩或发动机扭矩。该方法进一步包括:发动机启动成本函数权衡驾驶员烦恼与从期望的发动机转速偏移的发动机转速偏移。
[0113]正如本领域的技术人员所理解的，图7中描述的程序可以表示任何数目处理策略的其中一个或更多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种步骤或功能可以以所示的顺序执行，并行执行，或在一些情况下被省略。同样，处理的次序不是实现本文所述的目的、特征和优点所必需要求的，而是为了容易说明和描述的目的而提供。虽然没有明确地示出，但是本领域的普通技术人员将会认识到一个或更多个所示的步骤或功能可以根据所用的具体策略重复地执行。
[0114]总结本说明书，本领域技术人员阅读上面的描述将会在不脱离本发明的精神和范围的情况下想到许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或可替代燃料配置工作的L3、L4、L5、V6、V8、VlO和V12发动机可以利用本发明以受益。
【权利要求】
1.一种用于操作发动机的方法，包括: 响应于一个或多个车辆工况满足发动机停止标准，自动停止该发动机；以及 响应于经由一个或多个成本函数评价的发动机停止状况，调节该发动机停止标准。
2.根据权利要求1所述的方法,其中该一个或多个成本函数包含权衡损失的燃油经济性针对从已满足选择的该发动机停止标准以来的时间的成本函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中该一个或多个成本函数包括权衡在停止该发动机的时间和该发动机达到阈值速度的时间之间的驾驶员加速器踏板施加针对停止该发动机的时间量的成本函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中该阈值速度是空转速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中该一个或多个成本函数包括，权衡从该发动机停止以来和在该发动机达到预定速度之后的第一次驾驶员加速器踏板施加针对停止该发动机的时间量的成本函数。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于调节的发动机停止标准，停止该发动机。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括允许驾驶员经由驾驶员输入装置调节该一个或多个成本函数。
8.一种用于操作发动机的方法，包括: 响应于一个或多个车辆工况满足发动机停止标准，自动停止发动机； 响应于经由一个或多个发动机停止成本函数评价的发动机停止状况，调节该发动机停止标准； 自动地重新启动该发动机；以及 响应于经由发动机启动成本函数评价的发动机启动状况，调节在发动机加速期间应用的第一执行器传递函数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中该第一执行器传递函数是加速器踏板传递函数。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在发动机加速之后应用第二执行器传递函数代替该第一执行器传递函数。
【文档编号】F02D29/02GK103670733SQ201310378748
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】J·A·都尔瑞, D·P·费鲁 申请人:福特环球技术公司