CN103101531B - 一种用于起动发动机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于改善可重复停止并起动的发动机的起动的方法。在一个示例中，该方法在从转动起动至发动机怠速的发动机转速上升期间调节期望的发动机转速为至少两个水平。该方法可改善用于停止/起动车辆的车辆启动。

Description

一种用于起动发动机的方法

【技术领域】

本发明涉及一种用于改善发动机起动的方法。该方法对于自动停止并随后自动再起动的发动机特别有用。

【背景技术】

在低发动机扭矩需求的状况期间可停止并再起动连接至自动变速器的发动机以节省燃料。如果在变速器处于空挡时起动发动机，只要发动机起动转速在某种程度上是可重复的可不必太担心再起动时的发动机转速。然而，如果在变速器处于挡位上时起动发动机，在从转动起动到怠速的发动机转速上升（run-up）期间由发动机传输至变速器的扭矩如果高于在发动机再起动期间从发动机传输至变速器的期望的发动机扭矩大小可能会令驾驶员反感。额外地，如果发动机在挡位上起动之后驾驶员立刻从发动机请求扭矩以加速车辆，至车轮的发动机扭矩的传输可能不平顺并且可能会令驾驶员反感。

【发明内容】

发明人在此已经意识到上述再起动连接至处于挡位中的变速器的发动机的缺点，并已经开发了一种用于起动连接至变速器的发动机的方法，该方法包括：从停止转动起动发动机；从转动起动至怠速的发动机转速上升期间释放变速器的即将分离的离合器（OGC，off-going clutch）以使变速器降挡；而响应于即将分离的离合器带来的变速器输出扭矩的减少而应用变速器的即将接合的离合器(OCC，on-coming clutch)。

可通过以由第一变速器离合器（例如即将分离的离合器）应用的第一挡位起动发动机而控制发动机起动期间从发动机传输的并从变速器输出的扭矩。特别地，当变速器处于具有较低传动比的较高挡位（例如具有1：1的传动比的第四挡）时起动发动机可限制通过变速器传输至车轮的发动机扭矩量。此外，当驾驶员请求发动机加速或者从停止启动车辆时变速器可换挡至具有较高传动比的通过第二变速器离合器（例如即将接合的离合器）应用的第二较低挡位（例如具有3：1的传动比的第一挡）。将变速器换挡至具有较高传动比的较低挡位可改善车辆启动。此外，随着即将分离离合器两边扭矩的下降通过应用即将接合的离合器可改善从发动机至车轮的扭矩传输。这样，在降挡期间能将扭矩从一个齿轮组传输至下一齿轮组使得扭矩可流动穿过变速器而在车轮处没有显著的扭矩下降，从而改善车辆启动。

本发明可提供多个优点。具体地，该方法可改善对于自动地停止并再起动的发动机的车辆启动。此外，由于可以更加可重复的方式起动发动机，该方法可改善车辆排放。此外，该方法通过改善扭矩从发动机传输至车轮的方式可改善车辆驾驶性能。

单独或结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。

应理解，提供上述概要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。

【附图说明】

当单独或参考如下附图而阅读示例实施例（此处指具体实施方式）将会更加完全地理解本说明书中描述的优点：

图1是发动机的示意图；

图2显示了示例车辆系统布局；

图3-5是在模拟的发动机起动期间相关信号的示例图表；以及

图6是用于起动发动机的示例方法的流程图。

【具体实施方式】

本发明涉及自动起动连接至变速器的发动机。在一个非限制性示例中，可按图1中的说明配置发动机。此外，该发动机可以是图2中说明的车辆的一部分。图3-5中显示了根据图6中的方法的发动机起动序列的示例。该序列显示了自动再起动期间控制发动机转速并平顺地将发动机扭矩传输至车轮的方式。

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。飞轮98连接至曲轴40并可以通过起动机96被旋转。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。可替代地，可通过电机地控制的阀门线圈和电枢总成操作进气门和排气门中的一个或多个。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燃烧汽缸30内，本领域内技术人员称之为直接喷射。可替代地，可将燃料喷射至进气道，本领域内的技术人员称之为进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地传输燃料。燃料通过燃料系统（未示出）运送到燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨（未示出）。燃料喷射器66从响应于控制器12的驱动器68供应操作电流。此外，进气歧管44显示为与可选的调节节流板64的位置的电子节气门62连通以控制空气从空气进气42流向进气歧管44。在一个示例中，可使用低压直接喷射系统，其中燃料压力可升高至约20-30bar。可替代地，高压、双级燃料系统可用于产生较高的燃料压力。

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显示为连接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，可用双态排气氧传感器代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可使用多个排放控制设备，其每个具有多个砖。在一个示例中转化器70可以是三元催化剂。

图1中控制器12显示为常规的微型计算机，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（keepalive）存储器110和常规数据总线。控制器12显示为接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括：来自连接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度（ECT）；连接至加速踏板130用于感应脚132施加力的位置传感器134的信号；来自连接至进气歧管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（传感器未显示）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等距脉冲，根据其可确定发动机转速（RPM）。

在一些示例中，在混合动力车辆中发动机可连接至电动马达/电池系统。混合动力车辆可具有并联配置、串联配置或它们的变形或组合。此外，在一些示例中，可采用其它发动机配置，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冲程的终点时（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处于其冲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，通过已知的点火方式例如火花塞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旋转扭矩。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，并且可改变进气门、排气门的打开和/或关闭正时，例如以提供正气门重叠或负气门重叠、推迟进气门关闭或各种其它的实施例。

在一个示例中，停止/起动的转动起动位置传感器具有零速和双向能力两者。在一些应用中可使用双向霍尔传感器，在其它应用中可将磁铁安装在目标上。可将磁铁放置在目标上并且如果传感器能探测信号振幅的改变（例如使用更强或更弱的磁铁以定位车轮上的具体位置），能潜在地消除“缺失齿隙”（missing tooth gap）。此外，使用双向霍尔传感器或等同物，在关闭过程中可保持发动机位置，但是再起动期间可使用替代策略以确保发动机当前以前进方向旋转。

图2是车辆传动系（drive-train）200的框图。可通过发动机10驱动传动系200。可以使用发动机起动系统（未显示）起动发动机10。此外，发动机10可通过扭矩执行器204（比如燃料喷射器、节气门等）产生或调节扭矩。

发动机输出扭矩可传输至变矩器206以驱动自动变速器208。在一个示例中，变矩器可作为变速器的一部分。可通过扭矩传感器250感应变速器输入轴230处的扭矩。此外，可接合包括前进离合器210的一个或多个离合器以驱动车辆。额外地，变速器208可包括多个挡位离合器，根据需要可以接合挡位离合器以激活多个固定的变速器传动比。挡位离合器可包括即将接合的离合器240和即将分离的离合器242以及额外的挡位离合器。变速器还可包括锁定离合器（tie-up clutch）244用于将变速器输入轴230固定至变速器壳体280。控制器12操作阀门260-266以向离合器210以及240-244供应油。

可通过变矩器(TC)锁止离合器（lock-up clutch）212相应地控制变矩器的输出。例如，当变矩器锁止离合器212完全分离时，变矩器206可通过变矩器涡轮和变矩器泵轮之间的流体传输而传输发动机扭矩至自动变速器208，从而能放大扭矩。相反，当变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出扭矩通过变矩器离合器直接传输至变速器输入轴230。可替代地，可以部分地接合变矩器锁止离合器212，从而能调节从发动机中继至变速器的扭矩量。控制器可配置用于响应于各种发动机工况或以基于驾驶员的（driver-based）发动机操作请求为基础通过调节变矩器锁止离合器而调节变矩器212传输的扭矩量。

来自自动变速器208的扭矩输出继而通过输出轴232传输至车轮216以驱动车辆。具体地，在通过输出轴232传输输出驱动扭矩至车轮216之前自动变速器208可响应于车辆行驶状况在输入轴230处传输输入驱动扭矩。可提供输出轴扭矩传感器252以感应变速器输出扭矩。可替代地，可经由变速器壳体280将变速器输入轴230处的扭矩固定（grounded）至车辆底盘。

此外，可通过接合车轮制动器218向车轮216施加摩擦力。在一个示例中，可响应于驾驶员用脚踩压制动器踏板（未显示）而接合车轮制动器218。同样，可响应于驾驶员从制动器踏板释放他的脚而通过分离车轮制动器218减小向车轮216施加的摩擦力。此外，车辆制动器向车轮216施加摩擦力可作为发动机自动停止程序的一部分。

机械油泵214可与自动变速器208流体连通以提供液压压力用于接合各种离合器，比如前进离合器210、挡位离合器240-244和/或变矩器锁止离合器212。机械油泵214可依照变矩器206而运转，并且例如可通过发动机或变速器输入轴的旋转而驱动。因此，机械油泵214中产生的液压压力可随发动机转速的增加而增加并可随发动机转速的降低而降低。可提供也与自动变速器流体连通但独立于发动机10或变速器208的驱动力而运转的电动油泵220以补充机械油泵214的液压压力。可通过例如可通过电池（未显示）向其提供电能的电动马达（未显示）驱动电动油泵220。

控制器12可配置用于接收来自（如图1中更详细地显示的）发动机10的输入，并且相应地控制发动机的扭矩输出和/或变矩器、变速器、离合器和/或制动器的运转。在一个示例中，可通过调节火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合、通过控制节气门开度和/或气门正时、气门升程以及涡轮增压或机械增压的发动机的增压而控制扭矩输出。如果是柴油发动机，控制器12可通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合而控制发动机扭矩输出。在所有的情况中，可在逐缸基础（cylinder-by-cylinderbasis）上执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。

当满足怠速停止状况时，控制器12可通过切断发动机的燃料和火花而发起发动机关闭。此外，为了维持变速器中一定量的扭力，控制器可将变速器208的旋转部件固定在变速器的壳体上并从而固定在车架上。如参考图6中进一步的详细描述，控制器可接合一个或多个变速器离合器，比如前进离合器210，并且将接合的变速器离合器锁定在变速器壳体和车架上。可改变（例如，增加）离合器压力以调节变速器离合器的接合状态并提供期望的变速器扭力。在一个示例中，发动机关闭期间，如果机械油泵214不能提供足够的液压压力，可通过激活电动油泵220提供用于离合器调整的液压压力。

发动机关闭期间还可基于离合器压力调节车轮制动器压力，以辅助锁紧变速器同时减少通过车轮传输的扭矩。具体地，通过应用车轮制动器同时锁定一个或多个接合的变速器离合器，可在变速器上施加相反的力，并且因而施加在传动系上，从而保持变速器挡位处于主动接合，且保持变速器挡位系（gear-train）中扭力的潜在能量而不会移动车轮。在一个示例中，可调节车轮制动器压力以协调发动机关闭期间车轮制动器的应用和接合的变速器离合器的锁定。这样，通过调节车轮制动器压力和离合器压力，可调节当发动机关闭时变速器中保持的扭力量。

当满足再起动状况和/或车辆驾驶员想启动车辆时，控制器12可通过恢复汽缸燃烧再起动发动机。参考图3-6中进一步的详细描述，为了启动车辆，可以解锁变速器208并且可以释放车轮制动器218以恢复至驱动轮216的扭矩。可调节离合器压力以解锁变速器，同时可调节车轮制动器压力以协调制动器的释放和变速器的解锁以及车辆的启动。

因此，图1和2中的系统提供了一种用于起动连接至变速器的发动机的系统，包括：发动机；连接至发动机的变速器，该变速器包括变速器输入扭矩传感器；以及控制器，其包括指令用于在从转动起动至怠速的发动机转速上升期间开始释放即将分离的离合器之后在发动机起动期间接合即将接合的离合器。该系统包括即将分离的离合器启用和停用第一挡、即将接合的离合器启用第二挡，第一挡的传动比低于第二挡，并且进一步包括额外的控制器指令用于在从转动起动至怠速的发动机转速上升期间调节指令的发动机转速。该系统还包括在发动机转速上升期间指令的发动机转速指令为两个或多个水平。该系统还包括其中在基于变速器输出扭矩的某个时间发起指令的发动机转速的一个水平。进一步地，该系统包括基于自变速器换挡开始起的预定时间量的时间发起指令的发动机转速的一个水平。更进一步地，该系统包括其中没有驾驶员请求起动发动机而自动起动发动机。

现在参考图3，显示了通过图6中的方法模拟的发动机起动序列的示例图表。时间从图表的左侧开始并朝图表的右侧增加。说明的序列代表非限制性的四缸四冲程发动机的起动。在该示例中，垂直标记T₀-T₇代表该序列期间特定的相关时间。可通过图1中的控制器根据图6中的方法执行指令而提供图3中的序列。

从图3顶部的第一图表代表经由控制器12控制的阀门供应至即将分离的离合器的油压。即将分离的离合器的油压和扭矩传输能力朝Y轴箭头方向增加。即将分离的离合器的油压和扭矩传输能力在X轴处接近为零。即将分离的离合器可以是例如从第一挡到第八挡的正在释放的挡位离合器。

从图3顶部的第二幅图表代表通过由控制器12控制的阀门供应至锁定离合器的油压。锁定离合器的油压和扭矩传输能力朝Y轴箭头方向增加。锁定离合器的油压和扭矩传输能力在X轴处接近于零。锁定离合器可以是能将变速器的旋转部件固定在变速器壳体上的任何挡位或前进离合器。

从图3顶部的第三幅图表代表如通过图2中的传感器250感应的变速器输入轴扭矩。变速器输入轴扭矩朝Y轴箭头方向增加。变速器扭矩在X轴处为零。

从图3顶部的第四幅图表代表通过由控制器12控制的阀门供应至即将接合的离合器的油压。即将接合的离合器的油压和扭矩传输能力朝Y轴箭头方向增加。即将接合的离合器的油压和扭矩传输能力在X轴处接近于零。

从图3顶部的第五幅图表代表指令的期望的发动机转速。可通过调节包括节气门位置、燃料喷射开始喷射正时、火花正时和燃料喷射量的组合中的一个或多个将发动机转速控制到期望的转速。期望的发动机转速朝Y轴箭头方向增加。

从图3顶部的第六幅图表代表如从发动机曲轴位置传感器确定的发动机转速。发动机转速朝Y轴箭头方向增加。发动机转速在X轴处为零。

从图3顶部的第七幅图代表变速器输出轴转速（OSS）。变速器输出轴转速朝Y轴箭头方向增加。变速器轴的输出转速在X轴处为零。

从图3顶部的第八幅图代表指令的变速器挡位。指令的变速器挡位通过沿Y轴的数字指示。

在时间T₀处，发动机是停止的并且即将分离的离合器是接合的。在该示例中即将分离的离合器允许发动机扭矩通过具有较低传动比的较高挡位（例如第三挡）传递。锁定离合器也是接合的使得通过变矩器传输至变速器的发动机扭矩固定（grounded）在变速器壳体上。当发动机停止时变速器输入轴处的扭矩为零。在该示例中即将接合的变速器离合器是具有较高传动比的较低挡位（例如第一挡），并且在时间T₀处即将接合的变速器离合器是分离的。在发动机转动起动并进入发动机加速期间（例如发动机转动起动转速和发动机怠速之间的时间）将期望的发动机转速指令至向发动机汽缸提供期望空气量的第一水平。在时间T₀处变速器输出转速为零并且通过即将分离的离合器将变速器接合在第三挡。

在时间T₁处，发动机开始转动起动。可通过例如起动马达或混合动力传动系统的马达转动起动发动机。转动起动发动机使发动机转速增加；然而，在发动机转动起动期间变速器离合器的状态和变速器挡位保持不变。

在时间T₂处，发动机在其自身的驱动下开始旋转并且转动起动停止。随着发动机退出转动起动，发动机离合器和变速器挡位保持不变。随着变矩器速度随发动机转速升高，在较高挡位（比如第三挡）起动发动机减少了通过变速器锁定离合器施加在变速器壳体上的发动机扭矩量。这样，在发动机加速期间可减小传输至变速器壳体的发动机扭矩量。随着发动机转速增加并随着一些发动机扭矩通过变矩器传输至变速器输入轴，变速器输入扭矩开始增加。发动机转速也显示为朝期望的发动机怠速增加。由于变速器输入锁紧至变速器壳体，变速器输出轴转速仍然为零。

在时间T₃处，指令变速器挡位降挡或从第三挡变为第一挡。与如果发动机加速处于第三挡的车辆相比，转变为较低的挡位允许发动机以较高的速率从停止加速车辆。指令挡位改变的时间可以基于阈值发动机转速、自退出转动起动起的时间量或驾驶员输入。例如，变速器在退出转动起动之后换挡的时间可基于车辆参数比如发动机惯量、发动机起动时接合的变速器挡位、发动机温度以及连接至发动机的车辆所停靠的道路坡度。在一个示例中，车辆参数可用于索引包含经验确定的以基准变速器换挡时间（例如退出发动机转动起动之后的0.5秒）运转的乘数的表格或函数。该乘数可相对于退出转动起动的时间增加或减少基准换挡时间以改善车辆启动或限制发动机起动期间的扭矩。

在时间T₃处开始释放即将分离的离合器和锁定离合器使得发动机扭矩不传输至变速器壳体并且使得变速器从第三挡换挡。即将分离的离合器和锁定离合器可斜坡下降（ramp off）或以步进（step-wise）的方式释放。在时间T₃处即将接合的离合器仍然分离同时发动机转速继续朝第一期望的发动机转速增加。期望的发动机转速保持不变，并且由于发动机转速增加且通过即将分离的离合器部分地接合第三挡使得变速器输入扭矩继续升高。

在时间T₄处，即将分离的离合器和锁定离合器继续分离并且分离直到变速器输入扭矩经由即将分离的离合器的滑移（slippage）而开始减小的时间点。期望的发动机转速保持不变且发动机转速继续朝怠速增加。变速器输出轴转速仍然保持为零且变速器指令停留在第一挡。

在时间T₅处，变速器输入轴扭矩已经减小了某一量304至需要接合即将接合的离合器以应用第一挡。在其它示例中，变速器输入轴扭矩可下降至需要接合即将接合的离合器以应用不同挡位的预定水平。即将接合的离合器接合的变速器输入轴扭矩水平可随工况改变。例如，与当变速器用较暖的变速器油换挡时当变速器输入扭矩减小时相比，当变速器温度较低时当变速器输入扭矩处于较高水平时可较早地接合即将接合的离合器。即将接合的离合器显示为斜坡上升以使从第三挡至第一挡的扭矩传输平顺。

在时间T₅处当即将接合的离合器接合时期望的发动机转速也减小至第二水平。可以步进的方式或如310处显示的斜坡调节期望的发动机转速。在一个示例中，降低期望的发动机转速减小了汽缸空气充气和发动机燃料量使得发动机转速降低且更少的扭矩可通过变矩器传输至变速器。发动机转速响应于期望的发动机转速下降而开始下降。由于很小的扭矩通过即将接合的离合器传输至变速器输出轴，变速器输出轴转速仍然保持为零。还是仍然指令变速器处于第一挡。

在时间T₅和T₆之间，即将分离的和锁定离合器完全斜坡下降。在即将分离的和锁定离合器斜坡下降之后基本上没有通过它们传输扭矩。此外，即将接合的离合器通过变速器传输发动机扭矩的能力随即将接合的离合器的接合而增加，从而使变速器输入扭矩增加。由于随着即将接合的离合器的接合来自连接至车轮的变速器输出轴的阻力使得变速器输入轴更不自由地旋转，变速器输入轴扭矩增加。

在时间T₆处，即将接合的离合器接合至通过变速器传输发动机扭矩使变速器输出轴旋转的水平。在该示例中，时间T₃和变速器输出转速达到阈值转速之间的时间可定义为换挡时间，并且换挡的终点是变速器输出转速达到阈值转速的时间。当确定换挡完成时（例如当变速器输出轴达到阈值转速时）期望的发动机转速增加至第三水平。可以步进的方式或在312处显示的斜坡调节期望的发动机转速。增加期望的发动机转速向发动机提供了额外的空气和燃料使得可增加发动机转速。在一些示例中，还可响应于驾驶员压下加速器踏板而增加期望的发动机转速。因此，换挡期间可响应于多个发动机工况调节期望的发动机转速。

在时间T₆和T₇之间，随着即将接合的离合器接近完全接合的位置且随着发动机转速响应于期望的发动机转速的第三水平而增加，变速器输入轴扭矩继续增加。变速器输出轴转速稳定在某一转速且在一些示例中可恢复至零水平除非驾驶员增加发动机扭矩需求。期望的发动机转速保持在第三水平以减小通过变矩器传输的发动机扭矩直到完成换挡。

在时间T₇处，即将接合的离合器完全接合且变速器输入扭矩开始稳定。在驾驶员增加发动机扭矩指令的示例中，变速器输入轴扭矩可继续增加。

因此，图3显示了发动机起动序列，其中在发动机加速期间分离变速器的一些离合器而响应于变速器输入轴扭矩的减小接合其它离合器。此外，在变速器换挡的起点响应于变速器输入轴扭矩且在换挡的终点响应于变速器输出轴转速而调节期望的发动机转速。图3中的序列在发动机起动期间当变速器接合在挡位中时可限制通过变速器初始传输的发动机扭矩。该序列还增加了换挡发生后通过变速器传输的发动机扭矩量以改善车辆启动。

现在参考图4，显示了发动机起动的另一个示例图表。图4中的图表类似于图3中的图表。所以，出于简洁的目的省略了图表概述的重复描述。可通过图1中的控制器12根据图6中的方法执行指令而提供图4中的序列。

在时间T₀处，发动机是停止的且即将分离的离合器是接合的。在该示例中即将分离的离合器允许发动机扭矩通过具有较低传动比的较高挡位（例如第三挡）传递。锁定离合器也是接合的使得通过变矩器传输的发动机扭矩固定在变速器壳体上。当发动机停止时变速器输入轴处的扭矩为零。在该示例中即将接合的变速器离合器是具有较高传动比的较低挡位（例如第一挡），并且即将接合的变速器离合器是分离的。发动机转动起动并进入加速期间（例如发动机转动起动转速和发动机怠速之间的时间）期望的发动机转速指令至向发动机汽缸提供期望空气量的第一水平。变速器通过即将分离的离合器接合在第三挡。

在时间T₁处，发动机开始转动起动。可通过例如起动马达或混合动力传动系统的马达转动起动发动机。转动起动发动机使发动机转速增加；然而，在发动机转动起动期间变速器离合器的状态和变速器挡位保持不变。

在时间T₂处，发动机开始在其自身的驱动下旋转并且转动起动停止。发动机离合器的状态和变速器挡位保持不变。发动机转速也显示为朝期望的发动机怠速增加。

在时间T₃处，指令变速器挡位降挡或从第三挡改变为第一挡。指令挡位改变的时间可基于阈值发动机转速、自退出转动起动起的时间量或驾驶员输入。在时间T₃处即将分离的离合器开始释放但锁定离合器仍然完全接合。保持锁定离合器接合以将发动机扭矩传输至变速器壳体并且在一些示例中可保持车辆在原位。可以斜坡下降即将分离的离合器或可以步进的方式释放。在时间T₃处即将接合的离合器保持分离同时发动机转速继续朝第一期望的发动机转速增加。期望的发动机转速保持不变，并且由于发动机转速增加且通过即将分离的离合器部分地接合第三挡使得变速器输入扭矩继续升高。

在时间T₄处，即将分离的离合器继续分离并且直到变速器输入扭矩通过即将分离的离合器的滑移开始减小。期望的发动机转速保持不变并且发动机转速继续朝怠速增加。

在时间T₅处，变速器输入轴扭矩下降了某一量402至需要接合即将接合的离合器以应用第一挡。在其它示例中，变速器输入轴扭矩可下降至需要接合即将接合的离合器以应用不同挡位的预定水平。即将接合的离合器接合的变速器输入轴扭矩水平可随工况改变。即将接合的离合器显示为斜坡上升以使从第三挡至第一挡的扭矩传输平顺。

在时间T₅处当即将接合的离合器接合时期望的发动机转速也减小至第二水平。可以步进的方式或410处显示的斜坡调节期望的发动机转速。发动机转速响应于期望的发动机转速减小而开始下降。仍然保持指令变速器处于第一挡。

在时间T₅和T₆之间，即将分离的离合器继续斜坡下降且即将接合的离合器继续斜坡上升（ramp on）。锁定离合器保持接合使传输至变速器输入轴发动机扭矩导入变速器壳体。然而，由于即将分离的离合器释放的已经比即将接合的离合器的接合的更多，变速器输入轴扭矩减小。

在时间T₆处，开始释放锁定离合器。可响应于即将接合的离合器的接合量或响应于变速器输入轴的扭矩量而释放锁定离合器。例如，当即将接合的离合器达到全部行程的25%时可开始分离锁定离合器。可替代地，当变速器输入扭矩正在增加并高于阈值扭矩量时可开始释放锁定离合器。在该示例中，通过水平标志406指示其中释放锁定离合器的即将接合的离合器应用的阈值水平。即将接合的离合器开始接合之后保持锁定离合器一段时间以允许扭矩从发动机传输到变速器使得车辆可保持静止或当释放锁定离合器时加速。

在时间T₆和T₇之间，即将接合的离合器继续接合而锁定离合器继续释放。即将分离的离合器也完全释放。

在时间T₇处，即将接合的离合器接合至其中变速器输入轴处的扭矩增加至通过水平标志404指示的阈值水平处的水平。当变速器输入轴扭矩超过阈值水平404时增加期望的发动机转速。可以步进的方式或412处显示的斜坡调节期望的发动机转速。这样，期望的发动机转速是基于变速器输入轴扭矩。在时间T₇处锁定离合器也显示为当前完全分离。然而，在其它示例中，可部分地接合锁定离合器直到改变期望的发动机转速之后的某一时间。由于在较高的变矩器转速处可增加通过变矩器传输的扭矩，在时间T₇处应用增加的发动机转速允许发动机没有驾驶员扭矩指令增加而向变速器输出轴供应额外的扭矩。

在时间T₈处，即将接合的离合器是完全接合的且变速器输入轴扭矩继续增加。变速器保持接合在第一挡并且准备驾驶员需求扭矩增加。

因此，图4显示了发动机加速期间分离变速器的即将分离的挡位离合器的发动机起动序列。此外，变速器锁定离合器保持接合而即将接合的离合器正在接合以控制从发动机至车轮的扭矩传输。响应于变速器输入轴扭矩的减小而接合即将接合的离合器。此外，响应于变速器换挡开始处的变速器输入轴扭矩并且响应于变速器换挡结束处的变速器输入轴扭矩而调节期望的发动机转速。开始接合即将接合的离合器之后变速器输入扭矩达到阈值水平指示换挡结束。可替代地，可根据自发起变速器换挡起的预定时间量调节期望的发动机转速。图4中的序列在发动机起动期间当变速器接合在挡位上时可限制通过变速器初始传输的发动机扭矩。该序列也增加了换挡发生之后通过变速器传输的发动机扭矩量以改善车辆启动。

现在参考图5，显示了发动机起动的另一个示例图表。图5中的图表类似于图4中的图表。所以，出于简洁的目的除新图表之外省略了图表概述的重复描述。可通过图1中的控制器12根据图6中的方法执行指令而提供图5中的序列。

从图5顶部的第八幅图表代表变速器输出轴扭矩（OST）。可通过连接至变速器输出轴或与其通信的扭矩传感器确定变速器输出轴扭矩。变速器输出轴扭矩朝Y轴箭头方向增加。变速器输出轴扭矩在X轴处接近于零。

在时间T₀处，发动机是停止的并且即将分离的离合器是接合的。在该示例中即将分离的离合器允许发动机扭矩通过具有较低传动比的较高挡位（例如第三挡）传递。锁定离合器也是接合的使得通过变矩器传输至变速器的发动机扭矩固定在变速器壳体上。当发动机停止时变速器输入轴处的扭矩为零。在该示例中即将接合的变速器离合器是具有较高传动比的较低挡位（例如第一挡），并且即将接合的离变速器离合器是分离的。在发动机转动起动并进入加速期间（例如发动机转动起动转速和发动机怠速之间的时间）期望的发动机转速指令为向发动机汽缸提供期望空气量的第一水平。变速器通过即将分离的离合器接合在第三挡。

在时间T₁处，发动机开始转动起动。可通过例如起动马达或混合动力传动系统的马达转动起动发动机。转动起动发动机使得发动机转速增加；然而，在发动机转动起动期间变速器离合器的状态和变速器挡位保持不变。

在时间T₂处，发动机开始在其自身的驱动下旋转并且转动起动停止。当发动机退出转动起动时发动机离合器的状态和变速器挡位保持不变。发动机转速显示为朝期望的发动机怠速增加。

在时间T₃处，指令变速器挡位降挡或从第三挡变为第一挡。指令挡位改变的时间可基于阈值发动机转速、自退出转动起动起的时间量或驾驶员输入。在时间T₃处即将分离的离合器开始释放但是锁定离合器保持完全接合。保持锁定离合器接合以将发动机扭矩传输至变速器壳体并且在一些示例中可以保持车辆在原位。可斜坡下降或者可以步进的方式释放即将分离的离合器。在时间T₃处即将接合的离合器保持分离同时发动机转速继续朝第一期望的发动机转速增加。期望的发动机转速保持不变并且由于发动机转速增加且通过即将分离的离合器部分地接合第三挡使得变速器输入扭矩继续上升。由于变速器是锁定的，变速器输出轴处的扭矩仍然保持为零。

在时间T₄处，即将分离的离合器继续分离并且直到变速器输入扭矩通过即将分离的离合器的滑移开始减小时。期望的发动机转速保持不变且发动机转速继续朝怠速增加。

在时间T₅处，变速器输入轴扭矩已经下降某一量502至需要接合即将接合的离合器以应用第一挡。此外，在时间T₅处响应于变速器输入扭矩当前低于阈值水平而开始释放锁定离合器。在其它示例中，变速器输入轴扭矩可下降至需要接合即将接合的离合器以应用不同挡位的预定水平。可随工况改变即将接合的离合器接合的变速器输入轴扭矩水平。即将接合的离合器显示为斜坡上升以使从第三挡至第一挡的扭矩传输平顺。变速器输出轴扭矩随着锁定离合器的释放而开始增加。

在时间T₅处当即将接合的离合器接合时期望的发动机转速也减小至第二水平。可以步进的方式或510处显示的斜坡调节期望的发动机转速。响应于期望的发动机转速减小发动机转速开始下降。同样仍然指令变速器处于第一挡。

在时间T₅和T₆之间，即将分离的离合器继续斜坡下降而即将接合的离合器继续斜坡上升。锁定离合器还是继续斜坡下降。

在时间T₆处，即将分离的离合器是完全释放的而锁定离合器继续释放。即将接合的离合器还是继续接合。由于锁定离合器不是完全分离的，传输到变速器的一部分发动机扭矩可固定在变速器壳体上。此外，锁定离合器可减少车辆移动直到当即将接合的离合器具有足够的扭矩向前进方向移动车辆时。

在时间T₇处，锁定离合器是完全分离的。当锁定离合器完全分离时可将传输至变速器的发动机扭矩输出至车轮。额外地，当锁定离合器完全分离时车辆可以移动。

在时间T₈处，变速器输出轴扭矩增加至通过水平标志504指示的阈值水平。响应于变速器输出轴扭矩达到阈值水平而将期望的发动机增加至第三水平。变速器输入轴扭矩继续增加以允许改善车辆启动。在时间T₉处即将接合的离合器是完全接合的以允许通过变速器传输额外的发动机扭矩。

因此，图5显示了在发动机加速期间分离变速器的即将分离的离合器的发动机序列。此外，当即将接合的离合器正在接合时的至少一部分时间内变速器锁定离合器保持接合以控制从发动机至车轮的扭矩传输。响应于变速器输入轴扭矩的减小而接合即将接合的离合器。更进一步地，响应于变速器换挡开始时的变速器输入轴扭矩以及响应于变速器换挡结束时的变速器输出轴扭矩而调节期望的发动机转速。通过变速器输出轴扭矩达到预定阈值水平指示换挡结束。图4中的序列在发动机起动期间同时变速器接合在挡位上时可限制通过变速器初始传输的发动机扭矩。该序列还增加了换挡发生后通过变速器传输的发动机扭矩量以改善车辆启动。应注意，在一些示例中在换挡期间（例如从即将分离的离合器释放到达到阈值变速器输出轴扭矩水平或达到上述其它状况的时间）可限制发动机扭矩。

现在参考图6，显示了用于发动机起动的示例方法的流程图。可通过如图1显示的系统中的控制器的指令执行图6中的方法。

在602处，程序600确定工况。工况可包括但不限于发动机转速、发动机负载、自发动机转动起动起的时间、变速器输入轴扭矩、变速器输出轴扭矩、发动机温度、车速、制动器踏板位置、加速器踏板位置以及电池的荷电状态。

在604处，方法600确定是否请求发动机自动起动。发动机自动起动与操作员或驾驶员发动机起动不同之处在于驾驶员没有通过唯一目标的是起动发动机的控制（例如钥匙开关或按钮）请求发动机起动。另一方面，可响应于例如驾驶员释放制动器或较低的电池荷电状态通过控制器请求发动机自动起动。如果存在自动起动发动机的请求，方法600回答是并前进至606。否则，方法600回答否并前进至退出。

在606处，方法600请求期望的发动机转速。在一个示例中，期望的发动机转速可以是期望的发动机怠速。可通过索引包括经验确定的发动机转速值的表格或函数而确定期望的发动机转速。例如，可使用发动机温度和环境温度索引该表格。期望的发动机转速可以是确定发动机节气门位置、气门正时和燃料正时的输入。请求期望的发动机转速之后方法600前进至608。

在608处，方法600转动起动发动机以开始燃烧。可通过起动马达或通过例如混合动力车辆中能驱动车辆的马达转动起动发动机。此外，在转动起动期间将空气、火花和燃料供应至发动机以促进燃烧。因此，方法600响应于发动机转速高于阈值转速而退出转动起动。燃烧开始且发动机转速高于阈值转速之后方法600前进至610。

在610处，方法600计划即将分离的离合器（OGC）开始释放的时间。在发动机停止的最初以及发动机转动起动期间，连接至发动机的变速器接合在挡位上。挡位可以是变速器的任何前进挡位，但是在一些示例中可接合在比第一挡高的挡位中以限制通过变速器传输并至变速器壳体或车轮的扭矩。例如，在发动机起动期间可接合在第三挡或第五挡。此外，在一些自动起动期间的不同工况期间可接合不同的挡位。例如，在第一发动机自动起动中变速器可接合在第三挡，而在不同的起动期间变速器可接合在第五挡。如果扭矩通过发动机供应至变速器，即将分离的离合器接合在可提供扭矩以驱动车辆前进的挡位上。

在一个示例中，发动机退出转动起动模式后在其自身的驱动下的预定时间量后可开始释放即将分离的离合器。在另一个示例中，当发动机转速超过阈值发动机转速时可开始释放即将分离的离合器。在又一示例中，可响应于驾驶员指令比如至加速器踏板的输入而开始释放即将分离的离合器。此外，可基于发动机转速、自退出起动转动起的时间和驾驶员输入而开始释放即将分离的离合器。可基于一个或多个上述的状况计划即将分离的离合器。即将分离的离合器计划释放之后方法600前进至612。

在612处，方法600计划释放变速器的锁定离合器。锁定离合器将变速器输入轴固定在变速器壳体上。对于不同的发动机工况可在不同的时间开始释放锁定离合器。在一些示例中，发动机退出转动起动后在发动机自身的驱动下的预定时间量可开始释放锁定离合器。在其它示例中，可在释放即将分离的离合器的相同时间开始释放锁定离合器。在其它示例中，可在即将接合的离合器通过接收增加的压力的润滑油开始接合之后的预定时间量开始释放锁定离合器。在其它状况下，可在开始释放即将分离的离合器预定时间量之后开始释放锁定离合器。计划释放锁定离合器后方法600前进至614。

在614，方法600计划开始应用即将接合的离合器。或在开始释放即将分离的离合器预定时间量之后或发动机退出转动起动预定时间量之后开始接合即将接合的离合器。在其它示例中，当变速器输入轴处的扭矩小于阈值水平时可开始计划应用即将接合的离合器。在又一些其它示例中，当变速器输入轴处的扭矩已经减少的比预定量多时可开始计划应用即将接合的离合器。计划释放即将接合的离合器后方法600前进至616。

在616处，调节期望的发动机转速。在一个示例中，在发动机转速上升期间随着正在释放即将分离的离合器当变速器输入轴处的扭矩小于阈值量时，减小期望的发动机转速。在另一个示例中，随着正在释放即将分离的离合器当变速器输入轴处的扭矩减小的比阈值量大时，减小期望的发动机转速。在又一些其它示例中，可基于自退出转动起动起的时间或自开始释放即将分离的离合器起的时间调节期望的发动机转速。调节期望的发动机转速之后方法600前进至618。

在618处，方法600根据计划的释放和应用时间和/或状况而操作即将分离的离合器、锁定离合器和即将接合的离合器。可通过控制器指令阀门供应油至离合器而操作离合器。在通过指令离合器发起换挡序列之后方法600前进至620。

在620处，方法600确定变速器是否处于换挡结束处。可通过变速器输出轴转速超过阈值水平指示换挡的结束。当即将接合的离合器达到变速器输出轴转速增加的应用的阈值水平时可指示变速器输出轴转速（OSS）的改变。在其它示例中，可通过自另一事件起的预定时间量到期而识别换挡的结束。例如，自发动机退出转动起动或自开始释放即将分离的离合器起预定时间量已经期满之后可确定换挡的结束。在另一个示例中，释放即将分离的离合器并开始应用即将接合的离合器之后当输入轴扭矩传感器（ISTS）输出增加指示预定阈值扭矩水平时可确定换挡的结束。在又一示例中，释放即将分离的离合器并开始应用即将接合的离合器之后当输出轴扭矩传感器（OSTS）增加指示预定的阈值扭矩水平时，可确定换挡的结束。检查用于确定换挡结束的状况之后方法600前进至622。

在622处，方法600判断是否确定了变速器换挡的结束。如果是，方法600回答是并前进至624。如果否，方法600回答否并返回至620。

在624，方法600判断自发生变速器换挡的结束起是否已经经过了预定时间量。在一个示例中，预定时间是可调的并且可随发动机和变速器工况改变。如果方法600确定已经经过了预定时间量，方法600回答是并前进至626。否则，方法600回答否并返回至624。

在626处，方法600调节期望的发动机转速。在一些示例中，期望的发动机转速从该变速器转速期间期望的发动机转速增加。此外，换挡之后期望的发动机转速可调节至小于发起变速器换挡之前期望的发动机转速的水平。调节期望的发动机转速可包括打开发动机节气门、调节发动机气门正时以及改变燃料喷射正时。调节期望的发动机转速后方法600前进至退出。

这样，图6中的方法提供了用于在发动机起动期间调节变速器换挡期间的发动机转速使得可在换挡期间降低并在换挡之后增加发动机扭矩。图6中的方法还提供用于在换挡期间调节变速器离合器的正时以对驾驶员减少扭矩扰动并改善车辆启动。

因此，图6中的方法提供了一种用于起动连接至变速器的发动机的方法，包括：从停止转动起动发动机；在发动机转速从转动起动上升至怠速的期间释放变速器即将分离的离合器以便于变速器降挡；以及响应于通过即将分离的离合器带来的变速器输出扭矩减少而应用变速器即将接合的离合器。该方法还包括响应于变速器扭矩传感器输出减小阈值量而应用变速器即将接合的离合器。这样，变速器离合器应用和释放时间可与发动机和变速器状况相关联。

该方法还包括变速器即将分离的离合器应用变速器的第一挡而变速器即将接合的离合器应用变速器的第二挡。该方法进一步包括当通过变速器即将分离的离合器接合在第一挡时指令第一期望的发动机转速。在另一个示例中，方法进一步包括当变速器即将分离的离合器正在分离时指令第二期望的发动机转速。在又一示例中，该方法进一步包括在指令第二期望的发动机转速之后指令第三期望的发动机转速，响应于变速器输出轴的转速而指令第三期望的发动机转速。

图6中的方法还提供了一种用于起动连接至变速器的发动机的方法，包括：接合变速器即将分离的离合器发动机从停止转动起动；在发动机转速从转动起动上升至怠速的期间释放变速器即将分离的离合器以使变速器降挡；响应于通过变速器即将分离的离合器带来的变速器输入扭矩的减少而应用变速器即将接合的离合器；以及响应于变速器的状况调节发动机怠速。这样，可更加重复地作出应用即将接合的离合器的正时。

该方法还包括变速器的状况是变速器的输出转速。该方法进一步包括变速器的状况是变速器输出扭矩。在一些示例中，该方法包括变速器的状况是变速器换挡时间。该方法进一步包括释放变速器锁定离合器。该方法还包括开始接合变速器即将接合的离合器之后开始释放变速器锁定离合器。此外，该方法包括在开始接合变速器即将接合的离合器之前开始释放变速器锁定离合器。该方法还包括变速器的状况是变速器输入扭矩需求。

本领域内的一个普通技术人员所理解的，图6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顺序、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，处理顺序并非达到本文描述的目标、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。

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，可用天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运转的I3、I4、I5、V6、V8、V10发动机可使用本发明来优化。

Claims (20)

1.一种用于起动连接至变速器的发动机的方法，包括：

从停止转动起动所述发动机；

在从转动起动至怠速的发动机转速上升期间释放变速器即将分离的离合器以使所述变速器降挡；以及

响应于通过所述变速器即将分离的离合器带来的变速器输入扭矩减小而应用变速器即将接合的离合器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中响应于变速器输入轴扭矩传感器输出减小阈值量而应用所述变速器即将接合的离合器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述变速器即将分离的离合器应用所述变速器的第一挡而其中所述变速器即将接合的离合器应用所述变速器的第二挡。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括当通过所述变速器即将分离的离合器接合所述第一挡时指令第一期望的发动机转速。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括当正在分离所述变速器即将分离的离合器时指令第二期望的发动机转速。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在指令所述第二期望的发动机转速之后指令第三期望的发动机转速，响应于所述变速器的输出轴的转速而指令所述第三期望的发动机转速。

7.一种用于起动连接至变速器的发动机的方法，包括：

接合变速器即将分离的离合器转动起动所述发动机；

在从转动起动至怠速的发动机转速上升期间释放所述变速器即将分离的离合器以使所述变速器降挡；

响应于通过所述变速器即将分离的离合器带来的变速器输入扭矩的减小而应用变速器即将接合的离合器；

响应于所述变速器的状况而调节发动机怠速。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述变速器的所述状况是所述变速器的输出转速。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述变速器的所述状况是变速器输出扭矩。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述变速器的所述状况是变速器换挡时间。

11.根据权利要求7所述的方法，进一步包括释放变速器锁定离合器。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在开始接合所述变速器即将接合的离合器之后开始释放所述变速器锁定离合器。

13.根据权利要求11所述的方法，其中在开始接合所述变速器即将接合的离合器之前开始释放所述变速器锁定离合器。

14.根据权利要求7所述的方法，其中所述变速器的所述状况是变速器输入轴扭矩。

15.一种用于起动连接至变速器的发动机的系统，包括：

发动机；

连接至所述发动机的变速器，所述变速器包括变速器输入扭矩传感器；以及

控制器，其包括指令用于在从发动机转动起动至怠速的发动机转速上升期间开始释放即将分离的离合器之后在发动机起动期间接合即将接合的离合器。

16.根据权利要求15所述的系统，其中激活所述即将分离的离合器并停用第一挡位，其中所述即将接合的离合器启用第二挡，所述第一挡的传动比低于第二挡，并且进一步包括额外控制器指令用于在所述从转动起动至怠速的发动机转速上升期间调节指令的发动机转速。

17.根据权利要求16所述的系统，其中在所述发动机转速上升期间将所述指令的发动机转速指令为两个或多个水平。

18.根据权利要求17所述的系统，其中在基于变速器输出扭矩的时间处发起所述指令的发动机转速中的一个水平。

19.根据权利要求17所述的系统，其中在基于自开始变速器换挡起的预定时间量的时间处发起所述指令的发动机转速中的一个水平。

20.根据权利要求15所述的系统，其中所述发动机是自动起动的而没有驾驶员请求起动所述发动机。