CN107435598A - 用于驾驶周期期间的多个催化剂点燃事件的系统和方法 - Google Patents

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J·M·圭德特
R·E·黑格尔
R·J·根斯莱克
S·P·莱瓦约基
E·斯图泰维尔
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Abstract

一种催化剂控制系统包括停止和启动模块，该停止和启动模块在车辆在(i)当车辆启动的第一时间与(i)当车辆下一次关闭的第二时间之间开启的周期期间，选择性地关闭和启动车辆的火花点火发动机。催化剂点燃(CLO)控制模块在该周期期间针对第一发动机起动起始第一CLO事件，并且在该周期期间当接收由发动机输出的排气的催化剂的温度低于预定温度时，针对第二发动机起动选择性地起始第二CLO事件。燃料控制模块在该周期的第一CLO事件和第二CLO事件期间加强发动机的燃料供应。火花控制模块在该周期的第一CLO事件和第二CLO事件期间延迟发动机的火花正时。

Description

用于驾驶周期期间的多个催化剂点燃事件的系统和方法
技术领域
本发明涉及车辆控制系统和方法，并且更具体地涉及催化剂点燃控制 系统和方法。
背景技术
此处提供的背景描述的目的在于总体地呈现本发明的背景。当前署名 的发明人的工作就其在该背景部分中所描述的以及在提交时可以不另外 被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可 为是本发明的现有技术。
空气通过进气歧管吸入至发动机中。节流阀控制进入发动机中的空气 流。空气与一个或多个燃料喷射器中的燃料混合以形成空气/燃料混合物。 空气/燃料混合物在发动机的一个或多个汽缸内燃烧。空气/燃料混合物的 燃烧可以通过(例如)燃料的喷射或由火花塞提供的火花而起始。
空气/燃料混合物的燃烧产生转矩和废气。空气/燃料混合物的燃烧期 间经由热量释放和膨胀产生转矩。发动机经由曲柄轴将转矩转移至变速 器，且变速器经由传动系将转矩转移至一个或多个车轮。废气从汽缸排放 至排气系统。
发动机控制模块(ECM)控制发动机的转矩输出。ECM可以基于驾 驶员输入和/或其它输入控制发动机的转矩输出。针对一个或多个事件， ECM可以修改向汽缸提供燃料和/或火花的方式和时间。ECM延迟火花正 时并且在催化剂点燃事件期间的两次单独喷射中向汽缸提供燃料。
发明内容
在某个特征中，描述一种车辆的催化剂控制系统。在车辆在(i)当车 辆启动的第一时间与(i)当车辆下一次关闭的第二时间之间开启的周期期 间，停止和启动模块选择性地关闭和启动车辆的火花点火发动机。催化剂 点燃(CLO)控制模块在该周期期间针对第一发动机起动起始第一CLO 事件，并且在该周期期间当接收由发动机输出的排气的催化剂的温度低于 预定温度时，针对第二发动机起动选择性地起始第二CLO事件。燃料控 制模块在该周期的第一CLO事件期间加强发动机的燃料供应，且在该周 期的第二CLO事件期间加强发动机的燃料供应。火花控制模块在该周期 的第一CLO事件期间延迟发动机的火花正时，且在该周期的第二CLO事 件期间延迟发动机的火花正时。
在进一步特征中，当催化剂的温度低于预定温度且发动机冷却剂的温 度在预定温度范围内时，该CLO控制模块起始该周期期间的第二CLO事 件。
在进一步特征中，当催化剂的温度低于预定温度且周围空气压力小于 预定压力时，该CLO控制模块起始该周期期间的第二CLO事件。
在进一步特征中，当催化剂的温度低于预定温度、发动机冷却剂的温 度在预定温度范围内且周围空气压力小于预定压力时，该CLO控制模块 起始该周期期间的第二CLO事件。
在进一步特征中，当发动机在车辆开启的周期期间关闭时，混合动力 控制模块基于驾驶员转矩请求控制电动马达的转矩输出。
在进一步特征中，当催化剂的温度高于第二预定温度时，该CLO控 制模块结束第二CLO事件。
在进一步特征中，当起始第二CLO事件之后发动机运行的周期大于 预定周期时，该CLO控制模块结束第二CLO事件。
在进一步特征中，时效调整模块确定用于催化剂的时效的调整。该 CLO控制模块基于该调整增大预定周期。
在进一步特征中，燃料调整模块基于发动机的燃料的乙醇含量确定调 整。该CLO控制模块基于该调整增大预定周期。
在进一步特征中，响应于第一CLO事件的结束且该周期期间的第二 CLO事件的起始之前：该燃料控制模块相对于第一CLO事件的燃料供应 增强减少发动机的燃料供应；且该火花控制模块相对于第一CLO事件的 火花正时延迟将该火花正时提前。
在某个特征中，一种用于车辆的催化剂控制方法包括：在当车辆在(i) 车辆启动的第一时间与(i)当车辆下一次关闭的第二时间之间开启的周期 期间，选择性地关闭和启动车辆的火花点火发动机；在该周期期间针对第 一发动机起动起始第一催化剂点燃(CLO)事件；当接收由发动机输出的 排气的催化剂的温度低于预定温度时，针对该周期期间的第二发动机起动 选择性地起始第二CLO事件；在该周期的第一CLO事件期间加强发动机 的燃料供应；在该周期的第二CLO事件期间加强发动机的燃料供应；在 该周期的第一CLO事件期间延迟发动机的火花正时；以及在该周期的第 二CLO事件期间延迟发动机的火花正时。
在进一步特征中，选择性地起始第二CLO事件包括当催化剂的温度 低于预定温度且发动机冷却剂的温度在预定温度范围内时起始该周期期 间的第二CLO事件。
在进一步特征中，选择性地起始第二CLO事件包括当催化剂的温度 低于预定温度且周围空气压力小于预定压力时起始该周期期间的第二 CLO事件。
在进一步特征中，选择性地起始第二CLO事件包括当催化剂的温度 低于预定温度、发动机冷却剂的温度在预定温度范围内且周围空气压力小 于预定压力时起始该周期期间的第二CLO事件。
在进一步特征中，该催化剂控制方法进一步包括当发动机在车辆开启 的周期期间关闭时基于驾驶员转矩请求控制电动马达的转矩输出。
在进一步特征中，该催化剂控制方法进一步包括当催化剂的温度高于 第二预定温度时结束第二CLO事件。
在进一步特征中，该催化剂控制方法进一步包括当起始第二CLO事 件之后发动机运行的周期大于预定周期时结束第二CLO事件。
在进一步特征中，该催化剂控制方法进一步包括：确定用于催化剂的 时效的调整；以及基于该调整增大预定周期。
在进一步特征中，该催化剂控制方法进一步包括：基于发动机的燃料 的乙醇含量确定调整；以及基于该调整增大预定周期。
在进一步特征中，该催化剂控制方法进一步包括在该周期期间响应于 第一CLO事件的结束且第二CLO事件的起始之前：相对于第一CLO事 件的燃料供应加强减少发动机的燃料供应；以及相对于第一CLO事件的 火花正时延迟将该火花正时提前。
从详细说明、权利要求书和附图将会清楚本发明的其它应用领域。详 细说明和具体实例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
通过详细说明和附图将更完全地理解本发明，其中：
图1是示例性发动机系统的功能框图；
图2是示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是示例性催化剂点燃(CLO)模块的功能框图；以及
图4是描绘执行CLO事件的示例性方法的流程图。
在附图中，可以重复使用附图标记以标识类似和/或相似的元件。
具体实施方式
发动机控制模块(ECM)控制至发动机的汽缸的燃料和火花。ECM 控制供应多少燃料至给定汽缸、何时向汽缸供应燃料以及用于起始汽缸内 的燃烧的火花正时。ECM还控制发动机的启动和关闭。
催化剂(例如，三效催化剂或四效催化剂)接收由发动机输出的排气。 催化剂的转换效率可以指代催化剂与一种或多种排气组分发生反应的能 力。催化剂的转换效率与催化剂的温度有关。例如，催化剂的转换效率随 着催化剂的温度下降而降低，且催化剂的转换效率随着催化剂的温度上升 而提高。
当发动机在发动机关闭一定时间周期之后启动时，催化剂的转换效率 因此可能为低。当启动发动机时，ECM可以执行催化剂点燃(CLO)事件 以使催化剂升温并且提高催化剂的转换效率。
为了执行CLO事件，ECM延迟火花并且加强燃料供应以向催化剂提 供更多热量(多于正常发动机操作)。当发动机在CLO事件之后运行时， 催化剂例如经由发动机中的热量和与排气组分的反应而保持温暖。因而， 在下一驾驶周期期间可以执行下一CLO事件。驾驶周期可以指代(i)驾 驶员(例如，经由点火钥匙、按钮或开关)请求车辆的起动与(ii)驾驶 员下一次请求(例如，经由点火钥匙、按钮或开关)关闭车辆之间的周期。
某些类型的车辆，ECM在驾驶周期期间选择性地关闭和启动发动机。 例如，电动马达可以用于车辆推进且当发动机关闭时停止。根据本发明， ECM在驾驶周期期间可以执行一次以上的CLO事件。驾驶周期期间多个 CLO事件的执行可增大燃料消耗，但是可以降低车辆排放。
现在参考图1，提出示例性发动机系统100的功能框图。车辆的发动 机系统100包括发动机102，其燃烧空气/燃料混合物以基于驾驶员输入模 块104中的驾驶员输入产生转矩。
空气通过进气系统108吸入至发动机102中。进气系统108可以包括 进气歧管110和节流阀112。仅举例而言，节流阀112可以包括具有可旋 转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节流致动器模块116， 且节流致动器模块116调节节流阀112的开度以控制进入进气歧管110中 的空气流。
进气歧管110中的空气吸入至发动机102的汽缸中。虽然发动机102 包括多个汽缸，但是为了说明目的，示出单个代表性汽缸118。仅举例而 言，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。ECM 114 可以命令汽缸致动器模块120在如下文进一步讨论的某些情况下选择性地 停用某些汽缸，从而可以提高燃料效率。
发动机102可以使用四冲程周期或另一个+合适的发动机周期来操作。 下文描述的四冲程周期的四个冲程将称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程 和排气冲程。在曲柄轴(未示出)的每次转动期间，四个冲程中的两个冲 程发生在汽缸118内。因此，汽缸118经历所有四个冲程必须有两次曲柄 轴转动。对于四冲程发动机，一个发动机周期可以对应于两次曲柄轴转动。
当汽缸118启动时，进气歧管110中的空气在进气冲程期间通过进气 阀122吸入至汽缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，其调节燃 料喷射以实现理想的空气/燃料比。燃料可以在中心位置处或诸如靠近每个 汽缸的进气阀122的多个位置处喷射至进气歧管110中。在各个实施方案 (未示出)中，燃料可以直接喷射至汽缸中或与汽缸相关联的混合室/端口 中。燃料致动器模块124可以停止向已停用的汽缸喷射燃料。
喷射的燃料与空气混合并且在汽缸118中产生空气/燃料混合物。在压 缩冲程期间，汽缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机 102可以是压缩点火发动机，在该情况中，压缩导致空气/燃料混合物点燃。 替代地，发动机102可以是火花点火发动机，在该情况中，火花致动器模 块126基于ECM 114中的信号激励汽缸118中的火花塞128，从而点燃空 气/燃料混合物。诸如均质充量压缩点火(HCCI)发动机的某些类型的发 动机可以执行压缩点火和火花点火这二者。可以相对于当活塞在其最顶部 位置(将称为上止点(TDC))的时间指定火花的正时。
火花致动器模块126可以受指定TDC之前或之后多久才产生火花的 正时信号控制。因为活塞位置直接与曲柄轴旋转有关，所以火花致动器模 块126的操作可以与曲柄轴的位置同步。火花致动器模块126可以禁止向 已停用的汽缸提供火花或向已停用的汽缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲 柄轴。燃烧冲程可以限定为活塞到达TDC与活塞返回至最底部位置(将 称为下止点(BDC))的时间之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC上移并且通过排气阀130排出燃 烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆中排出。排气系统134包 括催化剂136，诸如三效催化剂(TWC)或四效催化剂。催化剂136与排 气成分(诸如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等) 发生反应。
进气阀122可以受进气凸轮轴140控制，而排气阀130可以受排气凸 轮轴142控制。在各个实施方案中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140) 可以控制汽缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可以控制多组汽 缸(包括汽缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮 轴(包括排气凸轮轴142)可以控制汽缸118的多个排气阀和/或可以控制 多组汽缸(包括汽缸118)的排气阀(包括排气阀130)。虽然已经示出且 讨论了基于凸轮轴的阀致动，但是可以实施无凸轮阀致动器。虽然示出了 单独的进气凸轮轴和排气凸轮轴，但是可以使用具有用于进气阀和排气阀 这二者的凸角的一个凸轮轴。
汽缸致动器模块120可以通过禁止打开进气阀122和/或排气阀130将 汽缸118停用。可以由进气凸轮相位器148相对于活塞TDC改变打开进气 阀122的时间。可以由排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变打开排 气阀130的时间。相位器致动器模块158可以基于ECM 114中的信号控制 进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在各个实施方案中，可以省 略凸轮定相。可变阀升程(未示出)还可以受相位器致动器模块158控制。 在各个其它实施方案中，进气阀122和/或排气阀130可以受除凸轮轴外的 致动器(诸如机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等)控制。
发动机系统100可以包括向进气歧管110提供加压空气的一个或多个 增压装置，诸如涡轮增压器或增压器。例如，图1示出包括由流过排气系 统134的废气驱动的涡轮增压器涡轮160-1的涡轮增压器。涡轮增压器还 包括由涡轮增压器涡轮160-1驱动且压缩通向节流阀112中的空气的涡轮 增压器涡轮160-2。如下文进一步讨论，发动机系统100可以包括一个以 上增压装置，诸如连续或并联涡轮增压器。
废气门162控制通过且绕过涡轮增压器涡轮160-1的排气流。废气门 还可以称为(涡轮增压器)涡轮旁通阀。废气门162可以允许排气绕过涡 轮增压器涡轮160-1以减少由涡轮增压器提供的进气空气压缩。ECM 114 可以经由废气门致动器模块164控制涡轮增压器。废气门致动器模块164 可以通过控制废气门162的开度来调制涡轮增压器的增压。在各个实施方 案中，多个涡轮增压器可以受废气门致动器模块164控制。涡轮增压器可 以具有可变几何形状，其可以受涡轮致动器模块(未示出)控制。
冷却器(例如，充量冷却器或中间冷却器)可以耗散压缩的空气充量 中所含的一定热量，该热量可随着空气压缩而产生。虽然为了说明目的而 单独示出，但是涡轮增压器涡轮160-1和涡轮增压器涡轮160-2可以彼此 机械地联接，从而将进气放置成紧靠热排气。压缩的空气充量可以吸收排 气系统134的部件中的热量。
发动机系统100可以包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地将 废气改向返回至进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器涡轮160-1 上游。EGR阀170可以受EGR致动器模块172控制。
曲柄轴位置可以使用曲柄轴位置传感器180来测量。发动机速度可以 基于使用曲柄轴位置传感器180测量的曲柄轴位置来确定。发动机冷却剂 的温度可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量。ECT传感 器182可以位于发动机102内或其中有冷却剂周期的其它位置(诸如散热 器(未示出))处。
进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184来 测量。在各个实施方案中，可以测量发动机真空，其是周围空气压力与进 气歧管110内的压力之间的差值。流入进气歧管110中的空气的质量流速 可以使用质量空气流(MAF)传感器186来测量。在各个实施方案中， MAF传感器186可以位于还包括节流阀112的壳体中。
节流阀112的位置可以使用一个或多个节流位置传感器(TPS)190 来测量。吸入至发动机102中的空气的温度可以使用进气温度(IAT)传 感器192来测量。发动机系统100还可以包括一个或多个其它传感器193。 其它传感器193可以包括(例如)位于催化剂136上游的氧气传感器、位 于催化剂136下游的氧气传感器、周围空气压力传感器和/或其它合适的传 感器。催化剂136上游的氧气传感器测量流入催化剂136中的氧气的量。 位于催化剂136下游的氧气传感器测量流出催化剂136中的氧气的量。 ECM 114可以使用传感器中的信号来做出发动机系统100的控制决定。
其它传感器193包括加速器踏板位置(APP)传感器，可以包括离合 器踏板位置(CPP)传感器(例如，在手动变速器的情况中)，并且可以包 括一种或多种其它类型的传感器。APP传感器测量加速器踏板在车辆的乘 客车厢内的位置。CPP传感器测量离合器踏板在车辆的乘客车厢内的位置。 其它传感器193还可以包括测量车辆的纵向加速度的一个或多个加速度传 感器。
ECM 114可以与变速器控制模块194通信以（例如）协调发动机操作与变速器195中的换挡。例如，ECM 114可以减小换挡期间的发动机转矩。
ECM 114可以与混合动力控制模块196通信以(例如)协调发动机102 的操作与电动马达198。电动马达198还可以用作发电机，并且可以用于 产生电能以供车辆电系统使用和/或存储在电池中。虽然仅示出且讨论了电 动马达198，但是可以实施多个电动马达。在各个实施方案中，ECM 114、 变速器控制模块194和混合动力控制模块196的各个功能可以集成至一个 或多个模块中。
ECM 114在车辆启动的时间与车辆下一次关闭的时间之间启动和关 闭发动机102。用户可以例如通过致动点火钥匙、按钮或开关启动车辆。 用户可以例如通过致动点火钥匙、按钮或开关来关闭车辆。
电动马达198可以耦接至变速器195并且用于车辆推进和停止。例如， 在某些类型的车辆中，发动机102可以仅操作成(例如，当车辆的电池组 的充电状态下降至预定充电状态以下时)产生用于电动马达198的动力， 且电动马达198可以总是用于车辆推进。在其它类型的车辆中，电动马达 198可以在发动机102关闭时且在发动机102正运行时(例如，补充发动 机转矩输出)用于车辆推进。
改变发动机参数的每个系统可以称为发动机致动器。每个发动机致动 器具有相关联的致动器值。例如，节流致动器模块116可以称为发动机致 动器，且节流打开面积可以称为致动器值。在图1的实例中，节流致动器 模块116通过调整节流阀112的叶片的角度来实现节流打开面积。
火花致动器模块126还可以称为发动机致动器，而对应的致动器值可 以是火花正时的大小。其它发动机致动器可以包括汽缸致动器模块120、 燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、废气门致动器模块164和 EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器，致动器值可以分别对应于 汽缸启动/停用序列、燃料供应速率、进气和排气凸轮相位器角度、目标废 气门开度以及EGR阀开度。ECM 114可以控制致动器值以导致发动机102 产生所请求的发动机输出转矩。
现在参考图2，提出示例性发动机控制系统的功能框图。转矩请求模 块204基于一个或多个驾驶员输入212确定发动机102的转矩请求208。 驾驶员输入212可以包括(例如)加速器踏板位置、制动器踏板位置、巡 航控制输入和/或一个或多个其它合适的驾驶员输入。例如，转矩请求208 可以随着加速器踏板位置(相对于预定静止加速器踏板位置，诸如零)增 大而增大，且反之亦然。转矩请求模块204可以另外或替代地基于一个或 多个其它转矩请求(诸如由ECM 114产生的转矩请求和/或接收自车辆的 其它模块(诸如变速器控制模块194、混合动力控制模块196、底盘控制 模块等)的转矩请求)确定转矩请求208。
一个或多个发动机致动器是基于转矩请求208和/或一个或多个其它 参数来控制。例如，节流控制模块216可以基于转矩请求208确定目标节 流开度220。节流致动器模块116可以基于目标节流开度220调整节流阀 112的开度。
火花控制模块224基于转矩请求208确定目标火花正时228。火花致 动器模块126基于目标火花正时228产生火花。燃料控制模块232基于转 矩请求208确定一个或多个目标燃料供应参数236。例如，目标燃料供应 参数236可以包括燃料喷射量、用于喷射该量的燃料喷射的次数以及每次 喷射的正时。燃料致动器模块124基于目标燃料供应参数236喷射燃料。
相位器控制模块237基于转矩请求208确定目标进气凸轮相位器角度 238和排气凸轮相位器角度239。相位器致动器模块158可以基于目标进 气凸轮相位器角度238和排气凸轮相位器角度239分别调节进气凸轮相位 器148和排气凸轮相位器150。
废气门控制模块240基于转矩请求208设定目标废气门开度242。废 气门致动器模块164基于目标废气门开度242控制废气门162的开度。仅 举例而言，废气门致动器模块164可以基于目标废气门开度242使用将目 标废气门开度与目标目标占空比(DC)关联的函数或映射确定施用至废气 门162的目标DC。废气门致动器模块164可以基于目标DC施用信号至 废气门162。
汽缸控制模块244对于汽缸的点火次序中的下一汽缸(“下一汽缸”) 产生启动/停用命令248。启动/停用命令248指示应当启动还是停用下一汽 缸。仅举例而言，汽缸控制模块244可以在应当启动下一汽缸时将启动/ 停用命令248设定为第一状态(例如，1)并且在应当停用下一汽缸时将 启动/停用命令248设定为第二状态(例如，0)。虽然启动/停用命令248 已被且将被讨论为针对预定点火次序中的下一汽缸而产生，但是启动/停用 命令248可以针对紧跟着预定点火次序中的下一汽缸的第二汽缸、紧跟着 预定点火次序中的第二汽缸的第三汽缸或紧接着预定点火次序中的下一 汽缸的另一个汽缸而产生。
当启动/停用命令248指示应当停用下一汽缸时，汽缸致动器模块120 停用下一汽缸的进气阀和排气阀。当启动/停用命令248指示应当启动停用 下一汽缸时，汽缸致动器模块120允许下一汽缸的进气阀和排气阀的打开 和关闭。
当启动/停用命令248指示应当停用下一汽缸时，燃料控制模块232停 止下一汽缸的燃料供应。当启动/停用命令248指示应当启动下一汽缸时， 燃料控制模块232设定目标燃料供应参数236以向下一汽缸提供燃料。当 启动/停用命令248指示应当启动下一汽缸时，火花控制模块224可以向下 一汽缸提供火花。当启动/停用命令248指示应当停用下一汽缸时，火花控 制模块224可以向下一汽缸提供火花或停止提供火花。
汽缸停用不同于燃料切断(例如，将燃料切断减速)。当汽缸停用时， 汽缸的进气阀和排气阀维持关闭。当切断至汽缸的燃料时，汽缸的进气阀 和排气阀仍然可以是打开和关闭的。
汽缸控制模块244可以基于目标点火分数产生启动/停用命令248。目 标点火分数的分子对应于汽缸的预定点火次序中的接下来的N个汽缸中要 启动的汽缸的目标数量(M)，且N是目标点火分数的分母。例如，目标 点火分数5/8指示应当启动预定点火次序中的接下来的8个汽缸中的5个。 在此实例中，因此预定点火次序中的接下来的8个汽缸中的3个应当停用。 目标点火分数0对应于发动机102的所有汽缸停用(且启动0个汽缸)， 且目标点火分数1对应于启动发动机102的所有汽缸(且0个汽缸停用)。 汽缸控制模块244可以例如基于转矩请求208和/或一个或多个其它车辆操 作参数确定目标点火分数。
停止和启动模块260选择性地启动和关闭发动机102。例如，在某些 车辆中，当例如经由点火钥匙、按钮或开关的致动请求车辆开启时，停止 和启动模块260可以启动发动机102。在其它类型的车辆中，当请求车辆 开启时停止和启动模块260可以使发动机102停止，并且当车辆仍然开启 时启动发动机102。停止和启动模块260产生启动信号264以启动发动机 102。起动器268响应于启动信号264而接合发动机102和驱动发动机102 的旋转。
车辆开/关信号272可以指示请求开启还是关闭车辆。例如，车辆开/ 关信号272可以响应于点火钥匙、按钮或开关的用户致动而设定为第一状 态。车辆开/关信号272可以响应于点火钥匙、按钮或开关的用户致动而设 定为第二状态。一个驾驶周期可以由请求开启车辆时的第一时间与请求关 闭车辆时的第二(下一个)时间之间的周期限定。
如果发动机102正运行，那么当请求关闭车辆时停止和启动模块260 关闭发动机102。另外，停止和启动模块260在给定驾驶周期期间可以关 闭且随后启动发动机102。例如，当能量存储装置(例如，一个或多个电 池)的充电状态大于第一预定值时，停止和启动模块260可以在驾驶周期 期间关闭发动机102。当充电状态下降至第二预定值以下时，停止和启动 模块260可以随后在驾驶周期期间启动发动机102以对能量存储装置再充 电。虽然已经提供了基于充电状态的发动机关闭和启动的实例，但是停止 和启动模块260在其它情况下可以在驾驶周期期间关闭和/或启动发动机 102。
停止和启动模块260产生关闭信号276以关闭发动机102。当产生关 闭信号276时，燃料控制模块232禁止燃料供应。当产生关闭信号276时， 火花控制模块224也可以禁止火花。禁止发动机102的燃料供应使发动机 102减慢并停止。
催化剂点燃(CLO)模块280(又参见图3)选择性地执行CLO事件 以使催化剂136升温。CLO控制模块280可以将CLO信号284转变为第 一状态以起始CLO事件。CLO控制模块280可以将CLO信号284从第一 状态转变为第二状态以结束CLO事件。
火花控制模块224在CLO事件期间延迟火花正时。例如，火花控制 模块224在CLO事件期间可以将目标火花正时228设定为预定延迟火花 正时。通过延迟火花正时，燃烧随后开始。因此可以向催化剂136提供更 多燃烧热量以使催化剂136升温并且提高催化剂136的转换效率。燃料控 制模块232在CLO事件期间还可以加强燃料供应。例如，燃料控制模块232在CLO事件期间可以基于燃料比当量空气/燃料混合物更浓的预定浓 空气/燃料混合物来控制燃料供应。例如，尽管存在火花正时延时，可以执 行燃料加强以实现转矩请求208。
CLO控制模块280可以对驾驶周期的所执行的第一发动机起动执行第 一CLO事件。然而，当发动机102在第一CLO事件之后关闭持续一定周 期时，催化剂136的温度可以下降至驾驶周期期间的预定最小催化剂温度 以下。根据本发明，CLO控制模块280还可以在驾驶周期期间执行一个或 多个另外的CLO事件。另外的CLO事件的执行可以增大驾驶周期期间的 消耗，但是使得催化剂136能够在整个驾驶周期期间实现更高的转换效率。
图3是CLO控制模块280的示例性实施方案的功能框图。CLO控制 模块304产生CLO信号284以控制CLO事件的执行。CLO控制模块304 可以在驾驶周期期间执行多个CLO事件。在某些情况下，诸如当先前驾 驶周期的催化剂136在下一驾驶周期开始时仍然较热时，CLO控制模块 304在(下一)驾驶周期期间可以执行零个CLO事件。
对于发动机102的每一次起动(包括发生在驾驶周期期间已经执行一 个或多个其它CLO事件之后的发动机起动)，CLO控制模块304可以确定 是否要执行CLO事件。对于发动机102的起动，CLO控制模块304可以 确定是否满足用于执行CLO事件的一个或多个使能条件。例如，当催化 剂温度308低于第一预定温度且发动机冷却剂温度(ECT)312在第一预 定温度范围内以及周围空气压力316小于预定压力中的至少一个时，CLO 控制模块304可以对发动机起动起始CLO事件。另外或替代地，CLO控 制模块304可以要求催化剂温度308在第二预定温度范围内。
催化剂温度308对应于催化剂136的温度。催化剂温度308可以使用 传感器来测量或基于一个或多个其它测量参数来确定。第一预定温度可以 对应于催化剂136的温度，在该温度下，催化剂136实现至少预定最小转 换效率。仅举例而言，第一预定温度可以约为150摄氏度或另一个合适温 度，高于该合适温度，催化剂136实现至少预定最小转换效率。
第二预定温度范围可以对应于用于执行CLO事件的预定最小和最大 可能催化剂温度。预定最小温度可以小于该预定温度。
ECT 312可以使用ECT传感器182来测量。周围空气压力316可以例 如使用周围空气压力传感器来测量。第一预定温度范围的下限可以基于 ECT温度来设定，低于该ECT温度，CLO事件的执行可导致发动机102 熄火。第一预定温度范围的上限可以基于ECT温度来设定，高于该ECT 温度，燃烧可能不合适，诸如造成爆震、熄火、振荡等。仅举例而言，第 一预定温度范围可以为约-12摄氏度至约90摄氏度或另一个合适范围。
预定压力可以对应于一定压力，高于该压力，进气中存在的氧气可能 不足以执行CLO事件。仅举例而言，预定压力可以约为72千帕(KPa) 或另一个合适压力。在各个实施方案中，可以使用高于海平面的距离来代 替周围空气压力316，且当高于海平面的高度小于预定高度时(诸如高于 海平面约10,000英尺)可以起始CLO事件。
例如，由于启动信号264或大于预定起动速度的发动机速度320，可 以起始发动机102的起动。仅举例而言，预定起动速度可以约为500转/ 每分钟(RPM)或另一个合适速度。发动机速度320可以基于使用曲柄轴 位置传感器180测量的曲柄轴位置来确定。
当发生发动机102的起动时，CLO控制模块304可以确定在上一次CLO事件的执行期间甚至在完成上一次CLO事件之前是否关闭发动机 102。当上一次CLO事件未完成时，CLO控制模块304可以继续进行上一 次CLO事件。CLO控制模块304可以或可以不要求在继续进行上一次CLO 事件之前满足一个或多个使能条件。
例如，当催化剂温度308高于第二预定温度和/或CLO事件的长度(周 期)大于预定周期时，CLO控制模块304可以认为CLO事件完成并且结 束CLO事件。第二预定温度高于第一预定温度并且可以约为300摄氏度 或高于第一预定温度的另一个合适温度。
当CLO控制模块304起始CLO事件时，CLO控制模块304可以将 CLO计时器324复位。在该CLO事件的执行期间随着时间的流逝，CLO 控制模块304将CLO计时器324递增。因而，CLO计时器324跟踪CLO 事件的执行的周期。
当催化剂温度308高于第二预定温度和/或由CLO计时器324跟踪的 周期大于预定周期时，CLO控制模块304可以认为CLO事件完成并且结 束CLO事件。预定周期可以基于CLO事件的周期而设定以使催化剂温度 308上升至至少该第二预定温度。
CLO控制模块304在某些情况下可以增大预定周期。例如，CLO控 制模块304可以基于催化剂136(相对于新的催化剂)的时效和/或提供至 发动机102的燃料的组分而增大预定周期。
燃料调整模块328可以基于燃料的组分(例如，乙醇含量)确定预定 周期中的燃料调整332。例如，燃料调整模块328可以使用将燃料组分(例 如，乙醇浓度)与预定周期的调整关联的函数或查找表来确定燃料调整 332。燃料调整332可以随着乙醇含量增大而增大(进一步增大预定周期)， 且反之亦然。组分336可以使用传感器(例如，乙醇传感器)或基于一个 或多个发动机操作参数来确定。CLO控制模块304可以基于燃料调整332 增大(或维持)预定周期。
时效调整模块340可以基于催化剂136的时效确定预定周期中的时效 调整344。为了确定催化剂136的时效值，燃料供应可以从预定稀空气/燃 料比转变为预定浓空气/燃料比，且反之亦然。时效调整模块340可以基于 (i)当使用催化剂136上游(例如，输入处)的氧气传感器测量的上游氧 气(US 02)348指示转变时与(ii)当使用催化剂136下游(例如，输出 处)的氧气传感器测量的下游氧气(DS O2)352指示转变时之间的周期 来确定时效值。此周期与催化剂136与排气发生反应的能力有关。时效调 整模块340可以例如使用将时效值与预定周期中的时效调整关联的函数或 查找表来确定时效调整344。
图4是描绘执行CLO事件的示例性方法的流程图。控制可以开始于 车辆开启且发动机102关闭时。混合动力控制模块196可以使用电动马达 198控制车辆的推进。在404处，CLO控制模块304可以确定是否仍然请 求开启车辆。驾驶员可以例如通过致动点火钥匙、按钮或开关来开启和关 闭车辆。如果404为真，那么控制继续进行至408。如果404为假，那么控制可以结束且车辆可以关闭。
在408处，CLO控制模块304可以确定是否发生发动机102的起动。 例如，CLO控制模块304可以确定发动机速度320是否大于预定速度或是 否已接收到启动信号264。如果408为真，那么控制继续进行至412。如 果408为假，那么控制可以返回至404。
CLO控制模块304可以在412处确定启动的上一个CLO事件是否未 完成。如果412为假(即，上一个CLO事件已完成)，那么控制可以继续 进行至416。如果412为真，那么控制可以转移至428以继续进行该CLO 事件。替代地，如果412为真，那么控制可以转移至420(其在下文加以 进一步讨论)。
在416处，CLO控制模块304可以确定催化剂温度308是否低于第一 预定温度。如果416为真，那么控制可以继续进行至420。如果416为假， 那么控制可以返回至404。第一预定温度可以对应于其中催化剂136实现 预定最小转换效率的温度。
CLO控制模块304可以在420处确定是否满足用于执行CLO事件的 使能条件。例如，CLO控制模块304可以确定ECT 312是否在第一预定温 度范围内、周围空气压力316是否低于预定温度，和/或催化剂温度308是 否在第二预定温度范围内。如果420为真，那么控制可以继续进行至424。 如果420为假，那么控制可以返回至404。
在420处，CLO控制模块304可以将CLO计时器324复位并且确定 CLO事件的预定周期。例如，CLO控制模块304将预定周期设定为固定 预定周期。然而，CLO控制模块304可以基于燃料调整332和/或时效调 整344增大预定周期。控制继续进行至428。
在428处，火花控制模块224延迟CLO事件的火花正时，且燃料控 制模块232加强CLO事件的燃料供应。在432处，CLO控制模块304可 以确定发动机102或车辆是否关闭。例如，CLO控制模块304可以确定是 否已接收到关闭信号276，或驾驶员是否请求例如经由点火钥匙、按钮或 开关关闭车辆。如果432为真，那么控制可以在436处存储CLO事件的 执行未完成的指示符，且控制可以返回至404。此指示符可以在下一次或 随后的发动机起动时使用来识别上一次CLO事件未完成。如果432为假， 那么控制继续进行至440。
在440处，CLO控制模块304可以确定CLO事件是否完成。例如， CLO控制模块304可以确定由CLO计时器324跟踪的周期是否大于预定 周期和/或催化剂温度308是否高于第二预定温度。如果440为真，那么 CLO控制模块304可以在448处(例如，通过将CLO信号284转变为第 二状态)指示CLO事件已完成。火花控制模块224和燃料控制模块232 接着可以诸如通过(相对于CLO事件期间使用的延迟)将火花正时提前 和(相对于CLO事件期间使用的加强)减少燃料供应来恢复正常控制。 控制接着可以返回至404。以此方式，在单个驾驶周期期间可以执行多个 CLO事件。如果440为假，那么CLO控制模块304可以在444处将CLO 计时器324递增，且控制返回至428以继续进行CLO事件。
以上描述的本质仅仅是说明性的并且决不旨在限制本发明、其应用或 用途。本发明的广泛教导可通过各种形式来实施。因此，虽然本发明包括 特定实例，但是本发明的真实范围不应当局限于此，因为当研究图式、说 明书和以下权利要求书之后将明白其它修改。应当理解的是，方法内的一 个或多个步骤可以不同次序(或同时)执行且不更改本发明的原理。另外， 虽然每个实施例在上述被描述为具有某些特征，但是关于本发明的任何实施例描述的任何一个或多个这样的特征均可在任何其它实施例的特征中 和/或结合任何其它实施例的特征来实施，即便该组合没有明确描述。换言 之，所描述实施例并不相互排斥，且一个或多个实施例彼此的置换保留在 本发明的范围内
元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能 关系是使用各种术语来描述，该术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相 邻”、“紧靠”、“在……顶部上”、“在……上方”、“在……下方”和“设置”。 除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一元件与第二元件 之间的关系时，该关系可为其中第一元件与第二元件之间不存在其它介入 元件的直接关系，但是也可为其中第一元件与第二元件之间(空间上或功 能上)存在一个或多个介入元件的间接关系。如本文所使用，短语A、B 和C中的至少一个应被理解为意味着使用非排他性逻辑OR的逻辑(A OR B OR C)，且不应被理解为意味着“至少一个A、至少一个B和至少一个 C”。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用 术语“电路”来代替。术语“模块”可以指代以下项或是以下项的部分或 包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合式模拟/数字离散 电路；数字、模拟或混合式模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编 程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或成组)；存储 由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或成组)；提供所述 功能性的其它合适的硬件部件；或某些或所有上述的组合，诸如在片上系 统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在某些实例中，接口电路可以 包括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或 无线接口。本发明的任何给定模块的功能性可以分布在经由接口电路连接 的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在进一步实例中，服 务器(又称为远程或云服务器)模块可以完成代表客户端模块的某些功能 性。
如上文所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以 指代程序、例程、功能、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路 涵盖执行来自多个模块的某些或所有代码的单个处理器电路。术语成组处 理器电路涵盖结合另外的处理器电路来执行来自一个或多个模块的某些 或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖离散裸片上的多 个处理器电路、单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器单元的多个核心、单个处理器电路的多个线程或上述组合。术语共享存储器电路涵盖存 储来自多个模块的某些或所有代码的单个存储器电路。术语成组存储器电 路涵盖结合另外的存储器来存储来自一个或多个模块的某些或所有代码 的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语 计算机可读介质并不涵盖(诸如在载波上)传播通过介质的暂时性电或电 磁信号。术语计算机可读介质可以因此被视为有形且非暂时性的。非暂时 性、有形计算机可读介质的非限制实例是非易失性存储器电路(诸如快闪 存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩码只读存储器电路)、易 失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动)和光学存储介质 (诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的设备和方法可以部分或完全由通过配置通用计算机 以执行计算机程序中实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来 实施。上述功能块、流程图部件和其它元件用作软件规范，其可通过本领 域技术人员或编程者的常规作业而转译为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形计算机可读介质上的 处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算 机程序可以涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、 与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户 应用程序、背景服务、背景应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)待剖析的描述性文本，诸如HTML(超文 本标记语言)或XML(可扩展标记语言)、(ii)汇编代码、(iii)由编译器 从源代码产生的目标代码、(iv)由解译器执行的源代码、(v)由即时编译 器编译并执行的源代码，等。仅举例而言，源代码可以使用来自包括以下 项的语言的语法写入：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、 Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、 Ruby、Lua和
在35U.S.C.§112(f)的含义内，权利要求书中叙述的元件均不旨在是装 置加功能元件，除非元件使用短语“用于……的装置”明确叙述或在使用 短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”方法权利要求书的情况中。

Claims (10)

1.一种用于车辆的催化剂控制方法，其包括：
在所述车辆在(i)当所述车辆启动的第一时间与(i)当所述车辆下一次关闭的第二时间之间开启的周期期间，选择性地关闭和启动所述车辆的火花点火发动机；
在所述周期期间针对第一发动机起动起始第一催化剂点燃(CLO)事件；
在所述周期期间当接收由所述发动机输出的排气的催化剂的温度低于预定温度时，针对第二发动机起动选择性地起始第二催化剂点燃事件；
在所述周期的所述第一催化剂点燃事件期间加强所述发动机的燃料供应；
在所述周期的所述第二催化剂点燃事件期间加强所述发动机的燃料供应；
在所述周期的所述第一催化剂点燃事件期间延迟所述发动机的火花正时；以及
在所述周期的所述第二催化剂点燃事件期间延迟所述发动机的所述火花正时。
2.根据权利要求1所述的催化剂控制方法，其中选择性地起始所述第二催化剂点燃事件包括当所述催化剂的所述温度低于所述预定温度且发动机冷却剂的温度在预定温度范围内时起始所述周期期间的所述第二催化剂点燃事件。
3.根据权利要求1所述的催化剂控制方法，其中选择性地起始所述第二催化剂点燃事件包括当所述催化剂的所述温度低于所述预定温度且周围空气压力小于预定压力时起始所述周期期间的所述第二催化剂点燃事件。
4.根据权利要求1所述的催化剂控制方法，其中选择性地起始所述第二催化剂点燃事件包括当所述催化剂的所述温度低于所述预定温度、发动机冷却剂的温度在预定温度范围内且周围空气压力小于预定压力时起始所述周期期间的所述第二催化剂点燃事件。
5.根据权利要求1所述的催化剂控制方法，其进一步包括当所述发动机在所述车辆开启的所述周期期间关闭时基于驾驶员转矩请求控制电动马达的转矩输出。
6.根据权利要求1所述的催化剂控制方法，其进一步包括当所述催化剂的温度高于第二预定温度时结束所述第二催化剂点燃事件。
7.根据权利要求1所述的催化剂控制方法，其进一步包括当起始所述第二催化剂点燃事件之后所述发动机运行的周期大于预定周期时结束所述第二催化剂点燃事件。
8.根据权利要求7所述的催化剂控制方法，其进一步包括：
确定用于所述催化剂的时效的调整；以及
基于所述调整增大所述预定周期。
9.根据权利要求7所述的催化剂控制方法，其进一步包括：
基于所述发动机的燃料的乙醇含量确定调整；以及
基于所述调整增大所述预定周期。
10.根据权利要求1所述的催化剂控制方法，其进一步包括响应于所述第一催化剂点燃事件的结束且在所述周期期间的所述第二催化剂点燃事件的所述起始之前：
相对于所述第一催化剂点燃事件的所述燃料供应增强减少对所述发动机的燃料供应；以及
相对于所述第一催化剂点燃事件的火花正时延迟将所述火花正时提前。
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