CN107489550B - 发动机停止位置控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于自动停止/启动车辆的发动机控制系统包括自动停止/启动模块，其在点火开启时生成自动停止命令用于关闭发动机并且随后生成自动启动命令用于重启发动机。该系统包括致动器控制模块，其禁止发动机负荷、将排气凸轮相位器和进气凸轮相位器停驻、禁止供给燃料、设定第一节流开口、监测曲轴旋转位置、速度及减速度、在预定持续时间内设定第二节流开口(如果活塞同时与低于目标发动机速度和低于剩余的目标旋转度的目标位置交叉)、设定第三节流开，并且当发动机速度低于阈值速度时在设定第四节流开口之前确定发动机速度是否低于阈值速度，以及使活塞静止在预定位置范围中。

Description

发动机停止位置控制系统和方法
技术领域
本发明涉及用于汽车动力系的停止-启动控制系统，并且更具体地涉及用于管理停止-启动序列期间的发动机停止位置以提高动力系的整体效率的系统和方法。
背景技术
此章节的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以或未必构成现有技术。
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。更具体地，节流阀调整节流面积，从而增大或降低进入发动机的空气流。当节流面积增大时，进入发动机的空气流增大。燃料控制系统调整喷射燃料至发动机汽缸中的速率以将所需空气/燃料混合物提供至汽缸中和/或实现所需转矩输出。增大提供至汽缸的空气和燃料的量会增大发动机的转矩输出。
空气/燃料混合物在发动机的一个或多个汽缸内燃烧。在火花点火发动机中，火花起始提供至汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，汽缸中的空气/燃料混合物的压缩燃烧空气/燃料混合物。火花正时和空气流是用于调整火花点火发动机的转矩输出的主要机制，而燃料流是用于调整压缩点火发动机的转矩输出的主要机构。发动机启动期间空气/燃料混合物的不完全或部分燃烧可导致发动机振动。
在发动机关闭期间，发动机中的曲轴的旋转方向在曲轴停止之前可颠倒。继而，耦合至曲轴的活塞可在活塞移动颠倒之前的上止点(TDC)附近停止。发动机关闭期间的这种活塞移动颠倒称为回摆。当活塞回摆时，活塞将废气吸取至其中设置有活塞的汽缸中。废气还归因于进气歧管与汽缸之间的压力差而被吸取至发动机的进气歧管中。当发动机重启时，废气从进气歧管流至汽缸，且存在于汽缸内的废气可导致汽缸熄火，继而可导致发动机和乘客车厢振动。
发动机控制模块(ECM)控制发动机的转矩输出。在某些情况下，ECM在发动机启动(例如，钥匙开启)与车辆关闭(例如，钥匙关闭)之间关闭发动机。ECM选择性地关闭发动机(例如)以提高燃料效率(即，减少燃料消耗)。ECM在稍晚时间启动发动机。
虽然用于内燃机的传统停止-启动系统是有效的，但是改善的停止-启动系统和方法的领域中尚有空间来确保对低振动发动机启动的汽缸供应适当量的空气和燃料。将尤其需要一种在多种环境条件下操作并同时减少发动机启动振动的停止-启动系统。
发明内容
在本发明的一个实施例中，一种用于控制自动停止/启动车辆的发动机的汽缸内的至少一个活塞的静止位置的发动机控制系统包括自动停止-启动模块，其在点火处于开启状态时选择性地生成自动停止命令用于关闭发动机，并且在生成自动停止命令之后选择性地生成自动启动命令用于重启发动机。发动机控制系统还包括致动器控制模块，其响应于自动停止命令的生成且在自动启动命令的生成之前：禁止发动机上的负荷，将排气凸轮相位器和进气凸轮相位器停驻，禁止对发动机供给燃料，将节流阀开口设定为第一预定节流开口程度，监测曲轴旋转位置，基于曲轴旋转位置确定活塞的位置是否进入预定位置，监测发动机速度，确定发动机速度是否小于第一预定发动机速度，监测大气压力，将节流阀开口设定为第二预定节流开口程度，在从设定第二预定节流开口程度以来经过预定时间之后将节流阀开口设定为第三预定节流开口程度，确定发动机速度是否小于第二预定速度，当发动机速度小于第二预定速度时将节流阀开口设定为第四预定节流开口程度，以及活塞的静止位置是在预定义活塞位置范围中。
在本发明的另一个实施例中，致动器控制模块估计在活塞进入预定位置时剩余的发动机旋转度，且剩余的发动机旋转度估计是基于第一预定发动机速度和大气压力。
在本发明的另一个实施例中，致动器控制模块将节流阀保持在第一预定节流开口程度以进一步减小进气歧管中的压力。
在本发明的又一实施例中，致动器控制模块将节流阀保持在第二预定节流开口程度以快速地增大进气歧管中的压力。
在本发明的又一实施例中，致动器控制模块将节流阀保持在第三预定节流开口程度以使开口位置返回至与未供电节流致动器相关联的位置处或稍微高于该位置的位置。
在本发明的又一实施例中，致动器控制模块进一步包括设定预定燃料轨压力。
在本发明的又一实施例中，致动器控制模块进一步包括监测大气压力。
在本发明的又一实施例中，致动器控制模块进一步包括基于发动机的速度、发动机减速度和大气压力来估计发动机停止旋转之前的发动机旋转度。
在本发明的又一实施例中，预定位置是一个预定义曲轴旋转位置。
在本发明的又一实施例中，第二预定节流开口程度配置成将至少一个汽缸中的空气压力提升至近似环境大气压力。
在本发明的又一实施例中，致动器控制模块进一步包括当发动机速度约为零时将节流阀开口设定为第四预定节流开口程度。
在本发明的进一步实施例中，一种用于控制自动停止/启动车辆的发动机的汽缸内的至少一个活塞的静止位置的发动机控制方法包括当点火处于开启状态时生成自动停止命令用于关闭发动机。该方法还包括在生成自动停止命令之后生成自动启动命令用于重启发动机。该方法还包括响应于自动停止命令的生成且在自动启动命令的生成之前禁止发动机上的负荷。该方法还包括响应于自动停止命令的生成且在自动启动命令的生成之前将排气凸轮相位器和进气凸轮相位器停驻。该方法还包括响应于自动停止命令的生成禁止对发动机供给燃料，且在自动启动命令的生成之前：将节流阀开口设定为第一预定节流开口程度、监测曲轴旋转位置、确定活塞的位置是否进入预定位置、监测大气压力、将节流阀开口设定为第二预定节流开口程度、在自从设定第二预定节流开口程度以来经过预定时间之后将节流阀开口设定为第三预定节流开口程度、确定发动机速度是否小于第二预定速度、当发动机速度小于第二预定速度时将节流阀开口设定为第四预定节流开口程度，以及实现在预定义活塞位置范围中的活塞的禁止位置。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括估计活塞进入预定位置时剩余的发动机旋转度，且剩余的发动机旋转度估计是基于第一预定发动机速度和大气压力。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括将节流阀保持在第一预定节流开口程度进一步包括将节流阀保持在进一步减小进气歧管中的压力的开口程度。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括将节流阀保持在第二预定节流开口程度进一步包括将节流阀保持在快速地增大进气歧管中的压力的开口程度。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括将节流阀保持在第三预定节流开口程度进一步包括将节流阀保持在使开口位置返回至与未供电节流致动器相关联的位置或稍微高于该位置的位置的开口程度。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括响应于自动停止命令的生成且在生成自动启动命令之前设定预定燃料轨压力。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括响应于自动停止命令的生成且在生成自动启动命令之前监测大气压力。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括基于发动机的速度、发动机减速度和大气压力来估计发动机停止旋转之前的发动机旋转度。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括其中预定位置是一个预定义曲轴旋转位置。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括使活塞进入进气冲程的预定位置。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括第二预定节流开口程度配置成将至少一个汽缸中的空气压力提升至近似环境大气压力。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括当发动机速度约为零时将节流阀开口设定为第四预定节流开口程度。
附图说明
本文所述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。图中的部件不一定按比例绘制，反而重点强调说明本发明的原理。另外，在图中，相同的附图标号表示所有视图中的对应部分。在附图中：
图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的原理的示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是根据本公开的原理的绘制为时间函数的多个发动机数据轨迹的图形；
图4是根据本公开的原理的示例性曲轴旋转图；以及
图5是根据本公开的原理的描绘控制MAP的示例性方法的流程图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本公开、应用或用途。如本文所使用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。
现在参考图1，呈现示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102和发动机控制系统101。发动机102生成驱动转矩用于车辆。虽然发动机102已示出并且将被讨论作为火花燃烧内燃机(ICE)，但是发动机102可以包括另一种合适类型的发动机102，诸如压缩燃烧ICE。一个或多个电动马达(或马达-发电机)可另外生成驱动转矩。发动机控制系统101包括发动机控制模块(ECM)118，其在发动机102空转时自动地关闭发动机102以减少燃料消耗和排放，且当驾驶员踩下制动器踏板且车速为零时自动地关闭发动机102。当驾驶员在发动机102自动关闭之后释放制动器踏板时，发动机控制系统101自动地重启发动机102。
发动机102包括节流阀104、进气歧管106、汽缸108、燃料喷射器110、曲轴112、火花塞114以及飞轮。空气(由箭头“A”表示)被吸取至发动机102中通过节流阀104至进气歧管106。使用节流阀104改变进入发动机102的空气流。一个或多个燃料喷射器(诸如燃料喷射器110)将燃料与空气混合以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在汽缸102的汽缸(诸如汽缸108)内燃烧。虽然发动机102被描绘为包括一个汽缸108，但是发动机102可包括一个以上汽缸108。
汽缸108包括机械地联结至曲轴112的活塞(未示出)。汽缸108内的一个燃烧循环包括四个阶段：进气阶段、压缩阶段、燃烧(或膨胀)阶段以及排气阶段。在进气阶段期间，活塞朝最底部位置移动并且将空气吸取至汽缸108中。在压缩阶段期间，活塞朝最顶部位置移动并且压缩汽缸108内的空气或空气/燃料混合物。
在燃烧阶段期间，来自火花塞114的火花将空气/燃料混合物点燃。空气/燃料混合物的燃烧将活塞朝最底部位置驱动，且活塞驱动曲轴112的旋转。最终废气从汽缸108中排出以完成排气阶段和燃烧事件。飞轮116附接至曲轴112并且与其旋转，且发动机102经由曲轴112将转矩输出至变速器(未示出)。
ECM 118从发动机系统101的多个部件接收数据并且控制该多个部件。发动机系统101的多个部件包括节流阀104、燃料喷射器110、火花塞114、节流致动器模块120、燃料致动器模块122、火花致动器模块124、曲轴位置传感器126、歧管绝对压力(MAP)132传感器、加速器踏板位置(APP)传感器136、制动器踏板位置(BPP)传感器140、变速器控制模块(TCM)146以及点火系统148。
ECM 118经由节流致动器模块120控制节流阀104，ECM 118经由燃料致动器模块122控制燃料喷射器110，且ECM经由火花致动器模块124控制火花塞114。更具体地，ECM 118控制节流阀104的开启面积和开启持续时间、燃料喷射量以及正时和火花正时。虽然未示出，但是ECM 118还可控制其它发动机致动器，诸如一个或多个凸轮轴相位器、废气再循环(EGR)阀、增压装置(例如，涡轮增压器或增压器)和/或其它合适的发动机致动器。
曲轴位置传感器126监测曲轴112的旋转并且基于曲轴112的旋转将曲轴位置信号128输出至ECM 118。曲轴位置传感器126还测量曲轴112的旋转方向，并且输出指示曲轴112的旋转方向的方向信号，或曲轴位置传感器126经由曲轴位置信号128指示旋转方向。曲轴位置信号128用于(例如)确定曲轴112的转速(例如，每分钟转数或RPM)。曲轴112的转速称为发动机速度130。MAP 132传感器测量进气歧管106内的压力并且基于进气歧管106内的压力生成MAP信号134。
ECM 118基于一个或多个驾驶员输入(诸如加速器踏板位置、制动器踏板位置和/或其它合适的驾驶员输入)控制发动机102的转矩输出。APP传感器136测量加速器踏板(未示出)的位置并且基于加速器踏板的位置生成APP信号138。BPP传感器140测量制动器踏板(未示出)的位置并且基于制动器踏板的位置生成BPP信号142。
发动机系统100还包括一个或多个其它传感器144(统一说明为其它传感器)，诸如质量空气流速(MAF)传感器、进气温度(IAT)传感器、发动机冷却剂温度传感器、发动机油温传感器和/或其它合适的传感器。ECM 118还与一个或多个其它模块(诸如TCM 146)通信。
用户经由点火系统148(统一说明为点火)将车辆启动和车辆关闭命令输入至ECM118。一方面，用户通过转动钥匙、按下按钮或以另一种合适的方式输入车辆启动和车辆关闭命令。当用户输入车辆启动命令时且在已经接收到车辆关闭命令之前，点火系统148处于开启状态。当输入车辆关闭命令时，点火系统148处于关闭状态。钥匙循环是指用户指令车辆启动的第一时间与用户指令车辆关闭的第二时间之间的时段。在某些情况下，ECM 118在钥匙循环期间(即，在接收到车辆关闭命令之前)关闭发动机102。启动-停止事件是指在钥匙循环期间关闭发动机102。一方面，ECM 118在钥匙循环期间当用户施用压力至制动器踏板时和/或当满足一个或多个其它合适条件时选择性地执行自动停止事件。在此类条件下关闭发动机102可降低燃料消耗。
ECM 118选择性地终止自动停止事件并且重启发动机102。自动启动事件是指在钥匙循环期间的自动停止事件之后启动发动机102。一方面，ECM 118在用户释放来自制动器踏板的压力时、当用户施用压力至制动器踏板时和/或当满足一个或多个其它合适条件时选择性地执行自动启动事件。
现在参考图2、3和4，呈现示例性发动机控制系统101。发动机控制系统101包括ECM118和多个传感器和模块。ECM 118包括发动机速度确定模块202、目标发动机速度模块204、致动器控制模块206、发动机负荷估计模块208、节流控制器210以及自动停止/启动模块212。ECM 118还包括火花正时调整模块124，其选择性地调整火花正时以更改发动机102的转矩输出。
发动机速度确定模块202基于曲轴位置信号128确定发动机速度130。一方面，曲轴位置传感器126生成高振幅读数和低振幅读数。曲轴位置传感器126产生低振幅读数直至满足具体条件。例如，当N齿车轮(例如，飞轮116)的齿通过曲轴位置传感器126时，高振幅读数将曲轴位置传感器126的低振幅读数中断。对于进一步实例，当曲轴112旋转经过发动机102的汽缸108的预定位置(例如，TDC 414)时，生成目标角度交叉脉冲317。发动机速度确定模块202基于N齿车轮的两个或多个齿之间的时段来确定发动机速度130。发动机速度确定模块202还基于两个或两个以上目标角度交叉脉冲317之间的时间间隔来确定发动机减速率。
为了确定发动机减速率，ECM 118依赖于使用经历恒定角加速度的系统的角运动方程对曲轴112的角转速和加速度的推导。相关方程的总结如下。
ωf 2＝ω0 2+2.α·Δθ (600)
在方程(600)中，ωx＝曲轴112在特定时间点的角速度(以弧度/秒表示)，α是曲轴112的角加速度(以弧度/秒2)，且Δθ是曲轴112在第一时间t0与第二时间tf之间的时间间隔的角位移(以弧度表示)。当曲轴112停止旋转且发动机速度130下降至零时，ωf＝0弧度/秒且方程600变为：
0＝ω0 2+2·α·Δθ (602)。
经重新设置，方程式602变为：
Figure BDA0001302969110000091
即，Δθ表示曲轴112的旋转位置(角位置)在当前脉冲317与发动机速度130变为零之间的估计变化。ω表示曲轴112在特定时间点的角速度，且|α|表示曲轴112的角加速度的绝对值。在ECM 118已起始自动停止的示例性情况中，因为发动机102正减速，所以曲轴112的角加速度具有负值。为了将方程604转换为度而非弧度，可进行一系列替换。
Figure BDA0001302969110000092
Figure BDA0001302969110000093
Figure BDA0001302969110000094
一方面，ECM 118使用脉冲317之间的时间间隔以形成基于事件的方法的基础以更新角位移估计。即，ECM 118逐个事件地更新ω。例如，在预定曲轴112的角度θ相对于预定曲轴112的旋转位置(诸如特定汽缸108的TDC 414)每次交叉时均可发生事件。
角加速度α被计算为曲轴112的基于事件的角速度在前一个事件样本(n-1)与当前事件样本(n)之间的时间内的变化，其中n表示当前更新事件值且n-1表示前一个更新事件值。
Figure BDA0001302969110000095
ECM 118使用目标发动机速度216以确定何时指示节流控制器210来指令发动机102自动停止期间的具体节流阀104的面积。目标发动机速度模块204基于大气压力来确定目标发动机速度216。一方面，因为发动机102的泵送损耗随着大气压力下降而下降，所以目标发动机速度模块204将一万英尺海拔处的目标发动机速度216设定为低于目标发动机速度模块204将在海平面处设定的目标发动机速度216。在上述一万英尺实例中，因为发动机102的泵送损耗相对于发动机102在海平面处的泵送损耗下降，所以发动机102停止之前的曲轴112的转速将大于同一个发动机102在海平面处的发动机停止之前的曲轴112的转数。因此，为了可靠地预测发动机停止位置，目标发动机速度模块204部分基于大气压力来更改目标发动机速度216。
继续参考图3，呈现交流发电机负荷、燃料压力、进气凸轮相位器和排气凸轮相位器、MAP 132、节流区域以及发动机位置(作为时间函数)的示例性图形。示例性轨迹302跟踪自动停止预调节和燃料切断。示例性轨迹304跟踪发动机交流发电机负荷。示例性轨迹306跟踪燃料压力。示例性轨迹308跟踪排气凸轮相位器位置。示例性轨迹310跟踪进气凸轮相位器位置。示例性轨迹130跟踪发动机速度。示例性轨迹312跟踪发动机位置。示例性轨迹128跟踪目标角度交叉脉冲317的事件。示例性轨迹132跟踪MAP。示例性轨迹316跟踪实际节流面积。示例性轨迹314跟踪所需节流面积。
参考图5且另外参考图2、3和4，一方面，发动机控制系统101具有示例性自动停止序列500，其开始于框502并且进行至框504，其中ECM 118确定在钥匙循环期间是否已经指令自动停止事件。如果没有指令自动停止事件，那么方法返回至框502。然而，如果已经指令自动停止，那么方法进行至框504，其中方法进入从事件T1至事件T2的预调节时段P1。在预调节时段P1期间，ECM 118首先在框506处指令致动器控制模块206通过禁止交流发电机以减小交流发电机负荷304并且禁止A/C离合器以减小A/C负荷(未示出)来减小发动机102上的负荷。降低发动机102上的负荷提高了由发动机负荷估计模块208生成的负荷估计的精确度。该方法接着进行至框508，其中ECM 118将排气凸轮相位器308停驻在预定正时位置处，且ECM将进气凸轮相位器310停驻在预定正时位置处以使发动机102准备好关闭。在框510处，ECM 118将燃料轨压力306增大至预定目标燃料压力318，此时ECM 118在框512处在时间T2处禁止发动机燃料供应。一旦禁止发动机燃料供应，自动停止序列进入关闭时段P2。
在从时间T2至时间T4的关闭时段P2期间，发动机102关闭。在从T2至T4的关闭时段P2中，燃料轨压力306继续增大至预定目标燃料压力318。在框514处，ECM 118将节流阀104的所需节流面积314设定为第一预定节流开口320。第一预定节流开口320减小MAP 132，并且因此减小进入进气阶段的汽缸108或多个汽缸108中的捕集压力。一方面，第一预定节流开口320包括预定空转节流开口或另一个合适的节流开口。将所需节流面积314设定为第一预定节流开口320将发动机102熄火并且将颤动最小化。颤动是指当发动机速度接近零时乘客车厢内经历的振动。
在自动停止序列期间且在具体时间T2之后的关闭阶段期间，ECM 118监测多个条件。ECM 118监测的多个条件包括框516处的曲轴位置128的数据、框518处的发动机速度130的数据、框520处的大气压力、框522处的发动机减速数据，且在框524处，ECM 118估计预定发动机停止位置332之前的剩余发动机旋转度。一方面，示例性活塞400的预定发动机停止位置332是在目标自动停止范围420内。
进一步参考图4，呈现示例性四冲程四缸发动机中的第一汽缸400的燃烧循环依据曲轴112的位置的旋转图。示例性四冲程四缸发动机的汽缸108具有不断重复的点火顺序1-3-4-2。为了以下解释的目的，第一汽缸400是指示例性四冲程四缸发动机中的汽缸#1。然而，汽缸400可以是示例性四冲程四缸发动机中的四个汽缸中的任一个。
曲轴112以如附图标号402所指示的顺时针方向旋转。第一汽缸400的燃烧循环的一部分包括进气阀开启事件404、进气阀持续时间406、排气阀闭合事件408、排气阀持续时间410、阀重叠持续时间412、TDC 414、下止点(BDC)位置416、进气阀闭合事件418以及目标自动停止范围420。
为了使示例性四冲程四缸发动机的第一汽缸400完成全燃烧循环并且返回至燃烧循环中的同一点，需要曲轴112的两次完全转动。第一汽缸400的示例性燃烧循环开始于进气阶段，其中404处具有进气阀开启事件。进气阀开启的时段称为进气阀持续时间406。当在404处发生进气阀开启事件时，尚未发生排气阀闭合事件408。排气阀开启的时段称为排气阀持续时间410。因此，进气阀持续时间406和排气阀持续时间410可以在燃烧循环的一部分内重叠。进气阀和排气阀这二者均开启的燃烧循环的部分称为第一汽缸400的阀重叠持续时间412。阀重叠持续时间412发生在TDC414附近。阀重叠持续时间406可基本上取决于进气凸轮相位器310的正时设定和排气凸轮相位器308的正时设定而改变。阀重叠持续时间412在发动机102之间也可实质改变。新鲜空气“A”在进气阶段期间被吸取至发动机102中。一方面，进气阀在扩展至进气阀闭合事件418的持续时间406内保持开启，这超出了下止点(BDC)416。由于先前体积的1-3-4-2点火顺序，当示例性第一汽缸400在进气阶段中且接着按照次序进入压缩阶段时，示例性第三汽缸(汽缸#3，未示出)是在排气阶段中且接着按照次序开始进气阶段。同样，示例性第二汽缸(汽缸#2，未示出)是在压缩阶段中且接着按照次序进入膨胀阶段，且示例性第四汽缸(汽缸#4，未示出)是在膨胀阶段中且接着按照次序进入排气阶段。在第一汽缸400的排气阶段期间，第三汽缸是在膨胀阶段中。因此，示例性四冲程四缸发动机的第一汽缸400和第三汽缸总是彼此旋转地偏离180°。同样，示例性四冲程四缸发动机的第二汽缸和第四汽缸总是彼此旋转地偏离180°。
再次参考第一汽缸400，在完成进气阶段之后，第一汽缸400接着进入压缩阶段。在压缩阶段期间，发生进气阀闭合事件418，且捕集的空气混合物的压力随着第一汽缸400接近TDC 414时上升。当完成第一汽缸400的压缩阶段时，第一汽缸400转变至膨胀阶段，其中进气阀和排气阀保持闭合。当第一汽缸400在压缩阶段中接合时，第三汽缸在进气阶段中接合。在第一汽缸400完成膨胀阶段之后，发生排气阀持续时间422，且排气阀在排气阀持续时间410内保持开启。第一汽缸400接着重新进入进气阶段，其中发生进气阀开启事件404和重叠412。
继续参考图4且进一步参考图2、3和5，在时间T2之后，因为已经禁止发动机燃料供应和火花且因为第一预定节流开口320通过减小空气流“A”至进气歧管104减小MAP 132并且将发动机102熄火，所以当发动机102没有产生转矩时发动机速度130朝零降低。在框526处，ECM确定发动机速度确定模块202的数据是否指示发动机速度130已下降至第一预定发动机速度322。另外，在框526处，当每个汽缸108均与相对于进气阶段的预定发动机位置(例如，TDC 414)交叉时，曲轴位置传感器128生成目标角度交叉脉冲317。从脉冲317，ECM 118确定发动机102是否已到达预定阈值发动机位置交叉阈值326，该阈值指示发动机102将停止使得汽缸108在目标发动机停止范围420内。如果已经满足保持旋转阈值(未示出)的发动机速度阈值322以及发动机位置交叉阈值326中的每一个，那么该方法进行至框528。如果不满足保持旋转阈值(未示出)的发动机速度阈值322以及发动机位置交叉阈值326，那么该方法回到框516，且开始监测曲轴位置、发动机速度130、大气压力、发动机减速率，且ECM 118再次估计剩余的发动机旋转度。
在框528处，如果发动机102在自动停止序列中已到达关闭阶段且生成目标角度交叉脉冲317，那么如果发动机速度130和曲轴位置信号128允许ECM 118确定剩余的旋转度将汽缸108至于目标自动停止位置范围420，那么ECM 118指令第二预定节流开口。
为了确定第二预定节流开口328和预定时段P3，那么ECM 118使用曲轴位置信号128、发动机速度130以及大气压力。在本发明的一方面中，ECM 118还使用对在发动机102停止之前剩余的旋转度数的估计以预测发动机停止位置332。通过使用发动机速度130(使用上述方程式612)计算每个目标角度交叉脉冲317处的角减速率来完成对剩余的旋转度的估计。使用单位转换并且简化先前讨论的方程式，可通过以下剩余旋转度方程式614来预测发动机停止位置332。
Figure BDA0001302969110000131
在本发明的某个方面，一旦发动机曲轴位置128与预定阈值曲轴位置330交叉，施用第二预定节流位置328，且对于如从查找表确定的特定环境大气压力，发动机速度130低于发动机速度阈值322。查找表中的发动机速度阈值322是大气压力的函数，并且与减小自动停止和自动启动振动的程度的目标自动停止范围420相关。因此，当ECM 118使用海平面处的大气压力来计算发动机速度阈值322时，发动机速度阈值322将发动机102停止在目标自动停止范围420中的可靠性随着海平面处的大气压力与实际大气压力之间的差值的增大而下降。
又再次参考具有第一活塞400的四冲程四缸发动机的先前实例，在图3中，当自动停止时段P2前进经过时间T3时，ECM 118选择具体汽缸(在此实例中，第一汽缸400)，对于该具体汽缸，已经满足了每个关闭阈值准则：预定阈值曲轴位置330、发动机速度阈值322和/或估计的剩余旋转度阈值。ECM 118接着使用第一汽缸400用于触发第二预定节流开口328，其将控制发动机停止位置332并且更具体地将控制第一汽缸400的停止位置。如果在时间T3处，当第一汽缸400已经实现关闭阈值准则且ECM 118反而使用不同的汽缸108(诸如先前描述的第二、第三或第四汽缸)来起始第二预定节流开口328时，那么可能没有实现目标自动停止范围420。对于进一步实例，在ECM 118以第二汽缸(在示例性发动机中在点火顺序中领先于第一汽缸400)为目标的情况中，对于满足所有阈值准则的第一汽缸400，发动机速度130高于发动机速度阈值322。在实例中，对于第一汽缸400，当发动机速度130高于发动机速度阈值322时，发动机102将超过目标自动停止范围420和发动机位置332。当没有实现目标自动停止范围420时，在自动停止和自动启动事件期间产生非所需噪声、振动和粗糙度。
使用方程式614，ECM 118指令第二预定节流开口328，其中第二预定节流开口328大于第一预定节流开口320并且包括允许MAP 132朝大气压力快速地增大的任何单个开口或多个t合适的开口，并同时还减小节流阀104的可听噪声。通过快速地增大MAP 132，进气歧管106以及按照次序进入进气阶段的一个或多个汽缸108中的压力也增大。
在上述实例中，因为排气凸轮相位器308和进气凸轮相位器310在ECM 118指令第二预定节流开口332之前停驻，所以当发动机102减缓至瞬间停止334时，压缩冲程中的汽缸和膨胀冲程中的汽缸(例如，分别为第一汽缸400和第二汽缸)的进气阀和排气阀闭合，且第一汽缸400达到目标自动停止范围420。另外，因为第二预定节流开口328在进气阶段中快速地增大进气歧管106和第一汽缸400内的空气压力，所以当第一汽缸400完成进气阶段并且经历压缩阶段时，第一汽缸400在TDC 414处或其附近瞬间停止。当第一汽缸108在TDC 414处或其附近瞬间停止时，曲轴112的移动归因于汽缸中的捕集压力而瞬间颠倒。发动机102关闭期间的这种曲轴112的颠倒称为回摆。当曲轴112回摆时，点火顺序中的下一个汽缸108内的空气压力(例如，第三汽缸，相对于示例性第一汽缸400)趋向于接近大气压力并且静止在目标自动停止范围420中的压缩冲程。当MAP 132和示例性第三汽缸压力接近大气压力时，进气歧管106和第三汽缸中存在较少废气，且当发动机102重启时减少熄火。当通过防止熄火来重启发动机102时，可防止发动机振动。
又再次参考图5且继续参考图1、2、3和4，在框530处，ECM 118确定是否满足预定时间段P3。在T4处，ECM 118在框532处设定第三预定节流开口336，其等于或稍微高于或稍微低于第一节流预定开口320。一方面，部分因为所需节流面积314与实际节流面积316之间具有迟滞，所以保持时段P3的第二预定节流开口328可延伸超过T4。另外，因为第一预定节流开口320将发动机102熄火且因为第二预定节流开口328对进气歧管106和至少一个汽缸108加压，所以所需节流面积314和实际节流面积316进一步使发动机速度130下降且最终阻止发动机102旋转。
节流控制器210还在多种条件下对致动器控制模块206提供节流阀104的位置命令。一方面，在第二预定节流开口328的保持时段P3期间，节流控制器210重启定时器模块218中的定时器。定时器模块218中的定时器跟踪保持时段P3的持续时间，因为已设定了第二预定节流开口328。在保持时段P3期间，节流控制器210选择性地改变所需节流面积314以当定时器小于预定保持时段P3时遵循预定节流开口轮廓。一方面，当自动停止/启动模块212生成自动启动命令时，节流控制器210将所需节流面积314转变为第三预定节流开口336。当生成自动启动命令时，致动器控制模块206指令启动器致动器模块150激活点火装置148并且由此启动发动机102。以此方式，如果当第二预定节流开口328被设定持续小于保持时段P3的全范围时，发动机102应当自动启动，那么发动机102启动且节流阀104不在所需节流开口处或附近。
在框534处，ECM 118确定发动机102是否已停止旋转。如果发动机速度确定模块202已确定发动机速度130接近零，那么ECM 118在框536处指令在时间T5处启动第四预定节流开口338。第四预定节流开口338处于(例如)高于或相同于或低于第三节流开口的程度。在框538处，自动停止方法结束。
虽然本公开的原理被讨论为涉及调整火花点火发动机，但是本公开的原理也适用于调整压缩燃烧发动机中的燃料喷射正时。一方面，燃料喷射正时是基于喷射正时修正来调整，该喷射正时修正是基于目标发动机速度216与压缩燃烧发动机系统中的发动机速度之间的差值来确定。本公开的广泛教导可通过各种形式来实施。因此，虽然本公开包括特定实例，但是本公开的真实范围不应当局限于此，因为本领域技术人员在研究附图、说明书和以下权利要求书之后将明白其它修改。

Claims (7)

1.一种用于控制自动停止/启动车辆的汽缸内的至少一个活塞的静止位置的发动机控制系统，所述系统包括：
自动停止/启动模块，其在点火处于开启状态时选择性地生成自动停止命令用于关闭发动机，并且在所述自动停止命令的所述生成之后生成自动启动命令用于重启所述发动机；以及
致动器控制模块，其响应于所述自动停止命令的所述生成且在所述自动启动命令的所述生成之前：
禁止所述发动机上的负荷；
停驻排气凸轮相位器和进气凸轮相位器；
禁止向所述发动机供给燃料；
将节流阀开口设定为第一预定节流开口程度以进一步减小进气歧管中的压力；
监测曲轴旋转位置；
基于所述曲轴旋转位置确定活塞的位置是否进入预定位置；
监测发动机速度；
监测大气压力；
确定发动机速度阈值作为所述大气压力的函数；
基于所述发动机速度、发动机减速度以及所述大气压力来估计所述发动机停止之前的发动机旋转度；
确定所述发动机速度是否小于作为第一预定发动机速度的所述发动机速度阈值；
将节流阀开口设定为第二预定节流开口程度，所述第二预定节流开口程度大于第一预定节流开口程度，并且允许快速地增大所述进气歧管中的压力；
在从设定所述第二预定节流开口程度以来经过预定时间之后将节流阀开口设定为第三预定节流开口程度，所述第三预定节流开口程度等于或稍微高于第一预定节流开口程度；
确定发动机速度是否小于第二预定发动机速度，所述第二预定发动机速度小于第一预定发动机速度；
当所述发动机速度小于所述第二预定发动机速度时将节流阀开口设定为第四预定节流开口程度，所述第四预定节流开口程度等于或低于第三预定节流开口程度；以及
由此所述活塞的所述静止位置是在预定义活塞位置范围中。
2.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述致动器控制模块估计所述活塞进入所述预定位置时剩余的发动机旋转度，且其中所述剩余的发动机旋转度估计是基于所述第一预定发动机速度和所述大气压力。
3.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述致动器控制模块将所述节流阀保持在第三预定节流开口程度以使所述开口位置返回至与未供电节流致动器相关联的位置处或稍微高于所述位置的位置。
4.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述致动器控制模块进一步包括设定预定燃料轨压力。
5.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述预定位置是一个预定义曲轴旋转位置。
6.根据权利要求5所述的发动机控制系统，其中所述第二预定节流开口程度配置成将至少一个汽缸中的空气压力提升至近似环境大气压力。
7.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述致动器控制模块进一步包括当发动机速度约为零时将节流阀开口设定为第四预定节流开口程度。
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