CN104144835A - 对控制内燃发动机的排放的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加热催化器的方法。当发动机起动时，发动机转速维持在高转速。即使在时间(A)处驾驶员将变速器从空档换档，仍然维持该高转速。如果在时间(C)处检测到驾驶员希望驶离的指示，例如，检测到释放制动器踏板，则降低发动机转速。阴影面积示出了对催化器变热的附加贡献。如果催化器温度足够高或者如果车辆停在斜坡上时，则可以停用高转速。本发明还涉及执行该方法的车辆。

Description

对控制内燃发动机的排放的改进
技术领域
本发明涉及对控制内燃发动机的排放的改进，特别是在发动机的冷起动时更快速地开始对排气的处理。本发明的方面涉及一种方法和一种车辆。
背景技术
车辆排放的立法规定了对内燃发动机的排气流中有害气体的排放的某些限制。通常，在车辆排气系统中设有催化转换器，催化转换器工作以将有害气体以化学方法转换成相对良性的替代物。
催化转换器需要最低的温度以便进行有效的工作，这能够通过来自于热排气流的热传递而在短时间内实现。当车辆在相对低温的状态下起动时，催化转化器的有效工作可能会延迟。期望减少这种延迟，以使冷起动时未经处理的排气的排放最少化。
发明内容
本发明的方面提供如在所附权利要求中要求保护的方法和车辆。
根据说明性的实施方式，提供了一种启动对车辆的内燃发动机的排气流进行处理的方法，所述车辆具有电子感测的车轮制动器和电子感测的传动系，所述方法包括：起动车辆发动机；以第一怠速速度运行所述车辆发动机；在启动车辆的车轮制动器的同时检测传动系选择器从空档状态到行驶状态的运动；延迟所述传动系的启用，直到检测到驾驶员期望车辆开始运动的至少一个指示，从而延长所述第一怠速速度的持续时间；以及将发动机转速从所述第一怠速速度降低到更低的第二怠速速度，以便于继所述延迟之后的传动系的启用。
因此，该说明性实施方式的方法将传动系的启用一直延缓到检测到车轮制动器释放为止。相比之下，在传统的传动系启用中，传动系响应于传动系选择器的运动而启用。该说明性实施方式被期望应用于具有非手动启用的任何车辆传动系，因此排除了传统的带有手动离合器的手动选择和接合的变速器。在这种车辆中，传动系选择器的运动和/或传动系的启用通常是受抑制，除非应用脚刹。此外，车辆的发动机的起动会受抑制，除非传动系选择器在空档位置或在驻车档位置。通常，根据本发明实施方式的包括怠速控制的车辆的传动系将会包括通过致动器的自动控制的启用，例如，液压自动变速器或电控机械式自动变速器。
在本说明书中，“传动系”指的是将车辆发动机联接至车辆的受驱动的车轮的扭矩传递部件。
当选择器运动之后立即启用传动系必然会对车辆发动机施加阻力，这又会导致发动机的转速从高怠速降到普通怠速。然而，可以在检测到行驶状态的选择之后电子控制发动机转速的下降，从而确保流畅的传动系接合。为了给予车辆可接受的启动特性，以及给予车辆的乘坐者平稳的、高质量的体验，往往需要普通的怠速。
在一些示例性实施方式中，传动系启用的延迟允许使高怠速速度维持更长的时段，从而确保怠速速度降至普通怠速速度之前有更大量的热排气流经过催化转化器，进而使催化器温度更快地升高至工作点。
因此，该说明性实施方式允许催化器以车辆驾驶员不可察觉的方式更快速地起燃。应当理解的是，在当前类型的电子控制的车辆变速器中传动系的启用可以是非常快速的。
传动系通常通过离合器的接合而启用，以允许转矩从车辆发动机传递到车轮。离合器可以是湿式离合器或干式离合器，并且形成由适当的电子控制单元(ECU)指挥的多级变速器的一部分。传动系的启用顺序选择成确保能够实现平顺的驶离。在某些情况下，例如，在启动离合器之前，多级变速器可以暂时接合一系列的离合器，使得启动离合器本身可以平顺地接合。该顺序应当是车辆驾驶员不可察觉的，并且其时间设置应当通过控制系统调整，以便使怠速速度在适当的时间降低。
传动系启用可以包括两个阶段，由此，例如，在第一阶段中以工作流体填充致动器。在第二阶段中，增大已填充的致动器中的压力以实现致动器的运动。说明性实施方式适应这样的第一阶段，同时保持高怠速速度，因为第二阶段允许扭矩传递。这种设置可以在某些情况下减少用于传动系启用的时间。
车辆车轮制动器通常包括适于感测制动压力以及适于检测或预测车轮运动的电子控制ABS(防抱死制动系统)设置。
可以很好地理解的是，在车辆发动机冷起动之后，或者在选择行驶状态(通常是低档前进速比或倒档速比)之后，大多数车辆驾驶员不会立即驶离。因此，所公开实施方式的益处可以在大多数使用情况中实现。如果需要直接和快速地驶离，ECU将允许传动系的快速启用；高怠速的时长将减少，然而，在那些情况下，发动机一般产生更大量的热排气，这本身将会减少在催化转化器有效工作之前的延迟。
在说明性实施方式的方法的变型中，可以对排气催化器的温度进行监测，并且在确定了催化器恰当操作的情况下，可以停用该方法。因此，该方法可以仅限于冷起动，并且具有最短的适当的高怠速的持续时间。
在一些实施方式中，该方法可以考虑车辆的姿态。应理解的是车辆可能停放在斜坡上，与位于基本上水平的地面上相比，在这种情况下可能需要更高的制动压力以防止运动。用于保持车辆防止其运动的制动压力将随着坡度的增大而增大。
在一些实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：检测车辆的姿态；确定用于保持车辆以免其运动的对应最小制动力；检测随着所述车轮制动器的释放而减小的制动力；以及在等待传动系启用期间实施以所述最小制动力保持车轮以免其运动的策略。
这些另外的步骤防止了在以下情况中的车辆的运动：即，由于坡度的原因，存在在传动系启用之前可能会有车辆运动的小段时间。虽然所述运动可能是非常轻微的，但是优选将其消除。
保持车轮防止其运动的策略可以包括：例如，实施操作手刹功能、实施车轮制动器的坡路保持功能、将多级变速器的输出部件接合至地面(例如变速器外壳)、通过两个速比的同时接合将多级变速器锁定、或者指挥传动系的启用；其他的解决方案也是可能的，但在每种情况下都应当容许在相关ECU的指挥下的电子控制。
在实施方式中，传动系的启用是与车轮的运动(即，车轮制动器的释放或者用于保持车轮防止其运动的策略的停用)相结合的，使得驶离是平顺的并且没有可察觉的回退。
对应于传统电子手刹或者坡路保持功能的自动释放的逐步开始的驱动提供了一种可选的设置。
该方法可以包括检测由于车轮制动器释放而减小的制动力的步骤，以及在预定制动力对传动系启用给出指令的步骤。该预定制动力可以通过参照车辆的姿态来选择。
在这个方法中，传动系启用，使得发动机扭矩被传递到车轮，从而抵制任何失控的车辆运动的倾向。例如，该预定制动力可以例如参考车辆的姿态在速查表中找到，或者根据适当的算法计算出来。
车辆传动系可以包括容许电子控制的变速器。许多类型的变速器是合适的，其中包括常规的多级液压变速器和双离合变速器。
在本申请的范围内，明确期望的是，在前面的段落中、在权利要求中和/或在下面的描述和附图中所阐述的各个方面、实施方式、实施例和替代方案、特别是它们的各个特征都可以单独采用或者以任意组合的形式采用。例如，关于一个实施方式描述的特征对于所有的实施方式都是可适用的，除非这些特征是不相容的。
附图说明
现在将参照附图仅作为示例对本发明的实施方式进行描述，附图中：
图1是在常规冷起动程序中发动机转速的图示；
图2对应于图1，并且示出了根据本发明的一个实施方式的冷起动程序；
图3示出了根据本发明的另一个实施方式的冷起动程序；
图4是根据本发明的实施方式的典型发动机起动程序的流程图，以及
图5图示出了根据本发明的实施方式的冷起动程序。
具体实施方式
参照图1，用于电子控制的内燃发动机的传统发动机冷起动通常具有2000rpm(转/分)的初始发动机转速，该初始发动机转速几乎立即下降至1350rpm的快怠速。从起动开始一直维持快怠速，直到大约15秒为止，以便例如使燃烧稳定。当传动系选定并接合时，怠速转速于是在A处减小至大约850rpm，这是驾驶员平顺地和逐步地驶离的适当的速度。车辆的启动—即驶离—是在B处，通常发生在接下来的大约5秒的时间段之后。
在任何自动的或自动化的传动系中，控制器将响应驾驶员的命令选择适当的启动档。通常，驾驶员会从驻车档或空档离开选择低档或行车档。一般，除非选择了驻车档，否则车辆发动机的起动是被抑制的，并且除非施加了脚刹，否则传动系的启用是被抑制的。
因此，典型的冷起动程序包括在驻车档通过变速器的发动机起动、发动机的快怠速、用脚刹、低速比的选择、以及当脚刹释放时驶离。该程序可能会根据变速器的具体类型而略有不同，例如，该变速器可以是传统的液压自动变速箱、电控机械式自动变速器或双离合变速器。
传动系控制器通常是由变速器内的致动器指挥的变速器ECU。这些致动器可以是电动的、液压的或气动的，并且实现一个或更多个速比和/或一个或更多个扭矩传递摩擦元件的接合。
为了确保驱动与车轮的平稳接合，在选择行驶状态之后可以停止快怠速。这种停止可以是由于变速器的阻力—例如，扭矩变换器的阻力—或者是当检测到行驶状态的选择时基于ECU的命令。
可以理解的是，在这个示例中假定驾驶员起动发动机，并且假定在为了驶离而启用传动系之前存在短暂的延迟，该延迟可以例如允许接合安全带或者允许驾驶员检查仪表显示器。
还可以理解的是，发动机怠速速度与时间将根据发动机类型和规格以及根据环境条件而变化，上文所引用的数字仅用于说明。
图2中示出了本发明的效果。驱动选定在A点处，这与现有技术相同，但是传动系是未接合的。因此，在发动机上没有阻力，能够一直维持高怠速速度直到C点，在C点处感测到车轮制动器的释放。继而由于传动系被接合，怠速速度降低至点B，从而准备好驶离。该接合在图2中通过轨迹D表现，轨迹D示出了与驱动接合相关联的并且在怠速速度从1350rpm下降至850rpm的时间段内的离合器压力的逐渐升高。轨迹D表现了从未接合状态逐渐运动至接合状态的任何适当的设置。
附加的高速怠速的贡献通过图2的阴影面积表示。
如图3所示，在进一步的加强中，因为传动系没有在驱动选择点处结合，可以以更高的水平(例如1750rpm)维持怠速速度。因此，直到感测到车轮制动器的释放，发动机才需要处于适于传动系选择的速度(根据图1和图2为1350rpm)。本实施方式将怠速速度的最终减小与传动系的接合(以图2的轨迹D的方式)相结合，例如，使得这种接合在发动机转速从1750rpm的高怠速跨过1350rpm的阈值降低时开始。附加的更高怠速速度贡献以图3的阴影面积表示。
在车辆驾驶员指挥立即驶离的情况下，控制器通常会较早地终止快怠速以确保传动系快速平顺的启用。在这样的情况下，很快会命令发动机产生很大的动力，这样的话，排气将快速升温以实现催化器的快速起燃。
在驾驶员没有指挥传动系的启用的情况下快(高)怠速也会在预定时长之后被终止，或者快(高)怠速也会响应于检测到或预测到催化器的起燃而被终止。在催化装置的进气口处的排气温度传感器可以允许在预定温度阈值假定起燃。
图4示出了根据本发明的典型的维持空档的发动机冷起动(CSN)以允许快怠速，即，传动系被选择但未启用。采用电子控制的液压多级变速器。
在步骤11处实施本发明的验证例程，然后开启车辆的点火装置(步骤12)。可以询问其他系统以确保车辆准备移动(步骤13)，然后获得发动机正在运行的确认(步骤14)。
假设CSN是未启动的(步骤15)，则确定催化器温度(步骤16)；如果该温度低于阈值，那么例程继续，如果否的话，则CSN停用(步骤31)。步骤16防止在催化器处于或高于工作温度时CSN启动。一直到下一发动机起动事件为止CSN都停用(步骤32)。
在步骤17处，诊断检查确保相关通信正在工作，例如，控制从制动系统和变速器选择器输入。故障使CSN停用。
在步骤18处检查自动变速器流体(ATF)的温度。如果ATF的温度在为小于零度——比如说-6℃——的预定最小值以下，则CSN可以例如被抑制(步骤33)。
在步骤19处例如通过来自于运动传感器的信号检查车辆是否是静止的；如果为否，则CSN被抑制。
在步骤20处检查车辆姿态，例如为了确定使车辆保持静止的最小制动压力。当最小制动压力高于阈值时则抑制CSN。假如车辆姿态超过预定值，即，车辆严重倾斜，比如说首尾方向高于15°或者高于20°，也可以抑制CSN。
在步骤21处检查由驾驶员或者坡路保持功能施加的制动压力是否高于用于保持车辆的最小值；如果为否，则抑制CSN。
在步骤22处检查是否选择了行驶状态；如果为否则抑制CSN。
在步骤23处检查加速器位置以确定车辆的启动(驶离)是否即将发生；如果为否的话则抑制CSN。启动(launch)可以通过加速器离开闲置状态或者超过预定阈值的运动来指示。
在步骤24处是否实施了防抱死制动系统(ABS)的坡路保持功能以防止在CSN的过程中的回退；如果为否的话则抑制CSN。
在步骤25处已经通过了验证，实施CSN，以允许根据本发明保持快怠速。
本领域技术人员当然会在图4的例程中选择必要的检查功能，所引用的步骤仅是适合于一个所选实施方式的示例。
在图5中，通过示例的方式示出了典型的CSN例程。在发动机冷起动时，在通过驾驶员制动的应用或者坡路保持功能施加制动压力(B)的同时，使发动机转数(N)维持在高怠速。
在时间t1处制动压力开始下降，相应地预测车辆的运动。在时间t2处，发动机的转速开始从快怠速下降至普通怠速，以允许预先选定的传动比的平稳接合。在t3处制动压力达到零，但在t2和t3之间变速器离合器接合，从而启用传动系，并防止车辆回退。
在t4处加速器(A)被压下，因此发动机转速升高以允许驶离。
时间t1至t4的选择将根据可接受的车辆启动因素、变速器离合器的转矩特性以及涉及车辆制动器和加速器的其他参数来确定，目的在于使升高的发动机怠速的延长对于车辆驾驶员来说是基本上觉察不到的。
还可以理解的是，对应于普通怠速、高怠速和更高怠速的发动机转速将根据发动机的技术参数和所需的任务来选择，此外，怠速速度的下降将与传动系的接合在某个速度相结合，从而给予具有适当的平顺度和质量的可接受的驱动的开始(take-up)。这些因素的选择在合格技术人员的技能范围之内。

Claims (20)

1.一种启动对车辆的内燃发动机的排气流进行处理的方法，车辆具有车轮制动器和传动系，所述方法包括：
起动车辆发动机；
以第一怠速速度运行所述车辆发动机；
在启动车辆的车轮制动器的同时检测传动系选择器从空档状态到行驶状态的运动；
延迟所述传动系的启用，直到检测到驾驶员期望车辆开始运动的至少一个指示，从而延长所述第一怠速速度的持续时间；以及
将发动机转速从所述第一怠速速度降低到更低的第二怠速速度，以便于传动系的启用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个指示包括所述车轮制动器被释放，并且所述方法包括监测制动压力以确定所述车轮制动器的释放。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括：
检测车辆的姿态；
确定用于保持车辆以免其运动的对应最小制动力；
检测随着所述车轮制动器的释放而减小的制动力；以及
在等待传动系启用期间实施以所述最小制动力保持车辆以免其运动的策略。
4.根据权利要求3所述的方法，包括以高于所述最小值的预定制动力实施所述策略。
5.根据权利要求4所述的方法，包括确定对应于所述预定制动力的制动压力以及实时监测车辆的制动压力。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，其中，所述策略包括以下各项中的至少一者：
接合车辆手刹，
接合车辆的坡路保持功能，
使所述传动系的输出部件与地面接合，以及
同时接合多级变速器的两个速比。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，包括在起动所述车辆发动机之后在预定时间将发动机转速从高怠速降低至普通怠速。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，包括在预定排气温度以上将发动机转速从高怠速降低至普通怠速。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，包括如果传动系部件中的流体的温度低于预定值，则停用所述延迟步骤。
10.根据任一前述权利要求中所述的方法，包括监测加速器的位置，并且如果检测到所述加速器远离闲置状态移动，则将发动机转速从高怠速降低至普通怠速。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，包括监测车辆的移动，如果检测到车辆移动，则停用所述延迟步骤。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，包括监测车辆的姿态，如果车辆倾斜超过预定的阈值倾斜度，则停用所述延迟步骤。
13.一种车辆，所述车辆具有电子控制的传动系和电子感测的车轮制动器，所述车辆适于根据权利要求1至12所述的方法中的任一方法进行控制。
14.根据权利要求13所述的车辆，包括电子控制单元，所述电子控制单元具有车轮制动器压力和传动系选择器位置的输入并且适于控制发动机怠速速度和所述车辆传动系的启用。
15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述控制单元还被提供有车辆姿态的输入并且适于确定用于在即时姿态保持所述车辆的最小制动压力。
16.一种基本上如本文中参照一个或更多个附图所描述地进行构造和/或设置的车辆或方法。
17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述指示包括所述车轮制动器被释放。
18.一种车辆，包括：
内燃发动机；
车轮制动器；
传动系；
传动系选择器；以及
控制器，所控制器构造成
在所述传动系选择器对应于空档状态的同时以第一怠速速度运行所述发动机；
在启动所述车轮制动器的同时检测所述传动系选择器从所述空档状态到行驶状态的运动；
在检测到运动之后延迟所述传动系的启用，同时维持所述第一怠速速度，直到确定满足至少一个标准为止；以及
当满足所述至少一个标准时启用所述传动系并且使发动机转速从所述第一怠速速度降低至更低的第二怠速速度。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中，所述至少一个标准对应于驾驶员期望所述车辆运动的指示。
20.根据权利要求18或19所述的车辆，其中，所述至少一个标准对应于以下各项中的至少一者：
所述车轮制动器被释放；
加速器踏板被压下；
起动所述发动机之后经过预定的时间；或者
排气达到预定温度。
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