CN112249020A

CN112249020A - 用于增加催化剂温度的系统和方法

Info

Publication number: CN112249020A
Application number: CN202010626535.5A
Authority: CN
Inventors: M·斯科特·克里斯滕森; 亚当·约瑟夫·克拉奇; 迈克尔·巴斯塔尼普尔; 尼古拉斯·赫尔胡斯基; 亚历山大·奥康纳·吉布森
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-01-22
Also published as: DE102020117531A1; US10836397B1

Abstract

本公开提供了“用于增加催化剂温度的系统和方法”。公开了用于操作发动机和变速器以减少催化剂起燃时间的系统和方法。在一个示例中，操作变速器的离合器以向发动机提供期望的负荷，使得可以在向催化剂供应热量的同时改善发动机的燃烧稳定性，从而可以减少所述催化剂起燃时间。

Description

用于增加催化剂温度的系统和方法

技术领域

本说明书涉及用于操作变速器以增加催化剂温度的系统和方法。所述系统和方法可以适合于包括自动变速器的动力传动系统。

背景技术

车辆的发动机可以在低于20℃的温度下起动。在这种条件期间起动发动机可以称为冷起动发动机。当发动机排气系统中的催化剂的温度低于200℃时，其可能以较低效率操作。此外，当发动机温度较低时，由于较差的燃烧稳定性，发动机可能难以以非常稀的空燃比运转。因此，在较低的发动机温度下，由发动机产生的大于期望量的排放物(例如，碳氢化合物和一氧化碳)可能排出到大气中。在较低的发动机和催化剂温度下提高催化剂效率的一种方法是经由延迟发动机点火正时来增加发动机排气温度。然而，即使在发动机点火正时延迟的情况下，发动机排放也可能大于可能期望的排放。此外，当发动机负荷较低时，通过以延迟的点火正时来操作发动机可能降低发动机燃烧稳定性。因此，可能希望提供一种增加催化剂温度而不降低发动机燃烧稳定性的方法。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种车辆操作方法，该方法包括：响应于发动机冷起动请求，经由控制器锁定两个变速器离合器并调节第三变速器离合器的扭矩容量；以及响应于发动机冷起动请求，经由控制器起动发动机并使发动机的点火正时从最小点火正时延迟，以得到最佳发动机扭矩点火正时。

通过锁定两个变速器离合器并调节第三变速器离合器的扭矩承载能力，可能提供减少催化剂起燃时间的技术结果，使得可以在发动机起动之后更快地转化发动机排放物，从而降低车辆排放。具体地，可以通过在调节一个变速器离合器的扭矩容量以将负荷供应给发动机的同时完全关闭或锁定一个或多个变速器离合器来调节由变速器施加到发动机的负荷。负荷可以根据自从最近的发动机起动以来发动机燃烧事件的实际总数、发动机温度、变速器温度和其他车辆工况来调节。通过向发动机施加比由于变速器的变矩器旋转而施加到发动机的负荷更大的负荷，可能增加通过发动机的质量流率并改善发动机的燃烧稳定性，从而减少车辆排放。

本说明书可以提供若干优点。具体地，该方法可以减少车辆排放。此外，当将火花延迟应用于发动机时，该方法可以改善发动机的燃烧稳定性。更进一步，可以以减少变速器离合器劣化的方式来应用该方法。

从单独采用或结合附图的以下具体实施方式，本说明书的上面的优点和其他优点以及特征将显而易见。

应理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。

附图说明

通过单独地或参考附图阅读本文中称为具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文所述的优点，在附图中：

图1是发动机的示意图；

图2是包括阶梯传动比变速器的车辆传动系的示意图；

图3和图4示出了用于阶梯传动比变速器的示例性变速器扭矩路径；

图5示出了根据图6的方法的几次发动机冷起动；并且

图6示出了用于操作发动机和变速器的示例性方法。

具体实施方式

本说明书涉及控制传动系的发动机和变速器。传动系可以包括如图1所示的内燃发动机。内燃发动机可以被包括在如图2所示的车辆的传动系或动力传动系统中。变速器可以包括如图3和图4所示的行星齿轮组。发动机和变速器可以根据图6的方法运转以提供图5所示的序列。

参考图1，内燃发动机10(包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸)由电子发动机控制器12控制。发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述缸体33包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在气缸壁中并经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。任选的起动机96(例如，低压(以小于30伏特操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以选择性地经由带或链条向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。

燃烧室30被示出为经由相应的进气提升阀52和排气提升阀54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮轴51和排气凸轮轴53来操作。进气凸轮轴51的位置可以通过进气凸轮轴传感器55来确定。排气凸轮轴53的位置可以通过排气凸轮轴传感器57来确定。当发动机经由停用进气门致动器59旋转时，进气门可以在整个发动机循环中保持打开或关闭，所述进气门致动器可以电动、液压或机械地操作进气门。替代地，进气门可以在发动机的循环期间打开和关闭。当发动机经由停用排气门致动器58旋转时，排气门可以在整个发动机循环(例如，两圈发动机旋转)中保持打开或关闭，所述排气门致动器可以电动、液压或机械地操作排气门。替代地，排气门可以在发动机的循环期间打开和关闭。

燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域的技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。

此外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。替代地，压缩机162可以是电动的。任选的电子节气门62调节节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。由于节气门62的入口在增压室45内，因此增压室45中的压力可以被称为节气门入口压力。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以位于进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。废气门163可以经由控制器12进行调节以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。

无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化器。

车辆和/或发动机操作模式可以通过人类驾驶员经由人/机界面8来选择。人/机界面可以包括开关、触摸屏或其他输入装置。车辆操作模式(例如，运动或旅行)可以经由人/机界面8来致动。

控制器12在图1中示出为常规微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108(例如，暂时性存储器)、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示出为除了接收先前讨论的那些信号之外还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板130以感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150以感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；从传感器120进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每一转中产生预定数目的等距脉冲，根据所述预定数目的等距脉冲可以确定发动机转速(每分钟转数(RPM))。

在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部，以便增大燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸底部并且处于其冲程终点(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域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关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程终点并且最靠近气缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃喷射的燃料，从而导致燃烧。

在所述膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在所述排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。

图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括图1所示的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、变速器控制器254和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一者可以向其他控制器提供信息，诸如扭矩输出极限(例如，装置或部件的被控制为不被超过的扭矩输出)、扭矩输入极限(例如，装置或部件的被控制为不被超过的扭矩输入)、被控制的装置的扭矩输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可以向发动机控制器12、变速器控制器254和制动器控制器250提供命令，以实现基于车辆工况的驾驶员输入请求和其他请求。

例如，响应于驾驶员释放加速踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮扭矩或车轮动力水平，以提供期望的车辆减速速率。期望的车轮扭矩可以通过车辆系统控制器255从制动器控制器250请求制动扭矩来提供。

在其他示例中，控制动力传动系统装置的划分可以不同于图2所示的划分。例如，单个控制器可以代替车辆系统控制器255、发动机控制器12、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。

在这个示例中，动力传动系统200可以由发动机10提供动力。发动机10可以用图1中所示的发动机起动系统来起动。此外，发动机10的扭矩可以通过扭矩致动器204诸如燃料喷射器、节气门等进行调节。发动机输出扭矩可以传输到变矩器206。变矩器206包括用于向输入轴270输出扭矩的涡轮286。变速器输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC被锁定时，扭矩从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC由控制器254电操作。替代地，TCC可以被液压锁定。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的部件。

当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286与变矩器泵轮285之间的流体传输将发动机扭矩传输到自动变速器208，由此实现扭矩倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出扭矩经由变矩器离合器直接传输到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，由此使得能够调节直接传递到变速器的扭矩的量。变速器控制器254可以被配置为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请求调节变矩器锁止离合器而调节由变矩器212传输的扭矩的量。变矩器206还包括泵283，该泵对流体加压以操作挡位离合器211。泵283经由泵轮285进行驱动，该泵轮以与发动机10相同的转速旋转。

自动变速器208包括挡位离合器(例如，挡位1至10)211和前进离合器210。自动变速器208是固定阶梯传动比变速器。替代地，变速器208可以是无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比。通过经由换挡控制电磁阀209调节被供应给离合器的流体，可以使挡位离合器211接合或脱离。来自自动变速器208的扭矩输出也可以经由输出轴260传递到车轮216以推进车辆。驻车棘爪261可以选择性地接合输出轴260以将输出轴260锁定在固定位置，从而限制车辆运动。具体地，自动变速器208可以响应于在将输出驱动扭矩传输到车轮216之前的车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动扭矩。变速器控制器254选择性地激活或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器254还选择性地停用或脱离TCC212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器254从挡位或范围选择器233接收输入。变速器挡位或范围选择器可以置于驻车挡(P)、倒车挡(R)、空挡(N)、前进挡(D)或低速挡(L)，并且变速器控制器254可以响应于挡位或范围选择器233的位置来接合一个或多个挡位。

此外，可以通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以响应于驾驶员将他/她的脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。此外，制动器控制器250可以响应于由车辆系统控制器255发出的信息和/或请求而施加制动器218。以相同的方式，通过响应于驾驶员将他/她的脚从制动踏板释放、制动器控制器指令、和/或车辆系统控制器指令和/或信息而使车轮制动器218脱开，可以减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器250向车轮216施加摩擦力。

响应于使车辆225加速的请求，车辆系统控制器可以从加速踏板或其他装置获得驾驶员需求扭矩或动力请求。然后，车辆系统控制器255响应于驾驶员需求扭矩而命令发动机10。车辆系统控制器255从发动机控制器12请求发动机扭矩。如果发动机扭矩小于变速器输入扭矩极限(例如，不得被超过的阈值)，则将扭矩递送到变矩器206，然后变矩器将所请求的扭矩的至少一部分传递到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴扭矩和车辆速度的换挡规律和TCC锁止规律而选择性地锁定变矩器离合器212并且经由挡位离合器211接合挡位。

因此，对各种动力传动系统部件的扭矩控制可以由车辆系统控制器255监控，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250提供针对发动机10、变速器208和制动器218的局部扭矩控制。车辆系统控制器还可以经由测斜仪293确定道路坡度，并经由车辆悬架高度传感器294确定车辆质量。

作为一个示例，可以通过调节点火正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合，通过控制涡轮或机械增压发动机的节气门打开和/或气门正时、气门升程和增压，来控制发动机扭矩输出。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、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机扭矩输出。在所有情况下，可以逐缸地执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。

变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可以经由对来自位置传感器271的信号进行微分或在预定时间间隔内对已知角距离脉冲的数量进行计数来将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可以在预定时间间隔内对轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴速度。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速进行微分以确定变速器输出轴加速度。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收附加变速器信息，所述传感器277可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)和环境温度传感器。

制动器控制器250经由车轮转速传感器223接收车轮转速信息并从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以响应于来自车辆系统控制器255的车轮扭矩命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防滑和车辆稳定性制动以改进车辆制动和稳定性。如此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮扭矩极限(例如，不超过阈值负车轮扭矩)。

现在参考图3，示出了图2的变矩器206和阶梯传动比变速器208的符号图。在这个示例中，变速器208是八速变速器；然而，应理解，本公开不限于该变速器配置。发动机转速ω_e是变矩器206的输入，并且变矩器的输出转速或变速器输入轴转速被示出为ω_输入。变速器输出轴转速被指示为ω_输出。图2的变速器离合器211被个别示出为离合器A-E。示出了多个行星齿轮组，如在β₁-β4处所指示的那样。行星齿轮组中的每一者都具有齿轮比。例如，β₁＝2.0，β₂＝2.0，β3＝1.61，以及β4＝3.696。离合器A和B在它们完全关闭时将行星齿轮组接地到车辆底盘上。图2所示的变速器可以根据以下离合器表来操作：

挡位	A	B	C	D	E
						1	X	X	X
2	X	X			X
						3		X	X		X
4		X		X	X
						5		X	X	X
6			X	X	X
						7	X		X	X
8	X			X	X
						R	X	X		X

表1

字母A-E指示变速器的离合器，并且挡位数沿最左列用数字指示。X指示关闭了哪些离合器以接合相应的挡位1-8。

现在参考图4，示出了离合器A和B被锁定的图2的变矩器206和阶梯传动比变速器208的符号图。如图3的描述中所讨论的，发动机转速ω_e是变矩器206的输入，并且变矩器的输出转速或变速器输入轴转速被示出为ω_输入。粗线404示出了在仅离合器A和B完全锁定时发动机扭矩的路径。当仅离合器A和B完全锁定(例如，离合器上的滑差为零或小于阈值量)时，与路径404相关联的轴和齿轮自由旋转。因此，可以观察到，锁定离合器A和B允许变速器部件的一部分自由旋转。此外，如果施加离合器C，则离合器C经由将离合器C的一侧接地到底盘而将扭矩直接施加到变速器输入轴270。注意，在这个示例中，在离合器C和变速器输入轴270之间没有机械优势。换句话说，如果变矩器离合器被锁定，则离合器C的扭矩容量(例如，离合器可以从离合器的一侧传递到离合器的另一侧的扭矩量)被施加到变速器和发动机。例如，如果变矩器离合器被锁定并且离合器C的扭矩容量被调节为100牛顿米，则100牛顿米的扭矩将抵抗发动机10。如果施加离合器E，离合器E的离合器容量乘以(β₂+1)/β₂的比经由行星齿轮组β₂被施加到变速器输入轴和发动机。如果施加离合器D，离合器D的离合器容量乘以((β₂+1)·(β₃+1))/β₂的比经由行星齿轮组β₂和β₃被施加到变速器输入轴和发动机。

因此，图1至图4的系统提供了一种系统，该系统包括：发动机；联接到发动机的自动变速器；和控制器，该控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，以响应于加热自动变速器的流体的请求来接合自动变速器的驻车棘爪、完全关闭自动变速器的两个离合器并调节第三离合器的扭矩容量。该系统包括其中第三离合器对于每次发动机起动都是不同的离合器。该系统还包括附加的可执行指令，以响应于离合器劣化度量来选择第三离合器。该系统还包括附加的可执行指令，以响应于温度来选择第三离合器。该系统包括其中温度是发动机温度或变速器温度。该系统还包括附加的可执行指令，以从多个离合器中选择第三离合器。

现在参考图5，示出了根据图6的方法的预言的三个发动机冷起动。图5的序列可以根据图6的方法结合图1至图4的系统来提供。图5所示的曲线图同时发生且在时间上对准。在时间t0至t5的竖直线表示序列中感兴趣的时间。沿着水平轴线的SS标记表示序列中的时间间隔，并且该时间间隔可长可短。

从图5顶部开始的第一曲线图是发动机冷起动操作状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示发动机冷起动操作状态，并且当迹线502处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，请求发动机冷起动。当迹线502处于水平轴线附近的较低水平时，不请求发动机冷起动。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线502表示发动机冷起动状态。

从图5顶部开始的第二曲线图是向发动机施加负荷的变速器离合器相对于时间的曲线图。竖直轴线表示向发动机施加负荷的离合器，并且离合器由字母C-D-E标识。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线504代表向发动机施加负荷的离合器。

从图5顶部开始的第三曲线图是变速器驻车棘爪状态相对于时间的曲线图。当迹线506处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，接合驻车棘爪以停止变速器输出轴的旋转。当迹线506处于水平轴线附近的较低水平时，脱离驻车棘爪以允许变速器输出轴的自由旋转。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线506表示驻车棘爪的操作状态。

从图5顶部开始的第四曲线图是向被接合的变速器挡位离合器施加的压力相对于时间的曲线图。竖直轴线表示被施加以调节离合器扭矩容量的压力，并且该压力在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线508指示被施加到向发动机施加负荷的离合器的压力。

从图5顶部开始的第五曲线图是发动机功率输出相对于时间的曲线图。竖直轴线表示发动机功率输出，并且发动机功率输出沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线510代表发动机功率输出量。

从图5顶部开始的第六曲线图是发动机运转状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示发动机运转状态，并且当迹线512处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，发动机正在运转(例如，旋转并燃烧燃料)。当迹线512靠近水平轴线时，发动机不运转。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线512表示发动机运转状态。

在时间t0，发动机停止，并且不请求发动机冷起动。没有变速器离合器向发动机施加负荷，并且变速器驻车棘爪未接合(例如，变速器处于空挡)。向变速器离合器施加的压力为零，并且发动机功率输出为零。

在时间t1，请求冷发动机起动并且起动发动机。在时间t1起动发动机后不久，变速器离合器C开始向发动机施加负荷。向离合器C施加的压力是较高的中等水平压力，因为该压力提供了被请求向发动机施加的负荷，并且因为在离合器C和发动机之间没有机械优势。变矩器离合器完全锁定(未示出)，并且发动机在转速控制模式下运转(例如，在允许发动机扭矩变化的同时将发动机转速控制到期望的发动机转速)(未示出)，其中发动机功率输出处于中等水平。

在时间t1和时间t2之间，发动机以从最小点火提前正时延迟的点火正时来运转，以得到最佳发动机扭矩，并且将能量递送到催化剂以减少催化剂起燃时间(未示出)。发动机序列在时间t2之前停止。

在时间t2，发动机停止，并且不请求发动机冷起动。没有变速器离合器向发动机施加负荷，并且变速器驻车棘爪未接合(例如，变速器处于空挡)。向变速器离合器施加的压力为零，并且发动机功率输出为零。

在时间t3，请求冷发动机起动并且起动发动机。在时间t3起动发动机后不久，变速器离合器D开始向发动机施加负荷。向离合器D施加的压力是较低水平的压力，因为该压力提供了被请求向发动机施加的负荷(与在时间t1相同的负荷)，并且因为在离合器D和发动机之间有机械优势。变矩器离合器完全锁定(未示出)，并且发动机在转速控制模式下运转(例如，在允许发动机扭矩变化的同时将发动机转速控制到期望的发动机转速)(未示出)，其中发动机功率输出处于中等水平。

在时间t3和时间t4之间，发动机以从最小点火提前正时延迟的点火正时来运转，以得到最佳发动机扭矩，并且将能量递送到催化剂以减少催化剂起燃时间(未示出)。发动机序列在时间t4之前停止。

在时间t4，发动机停止，并且不请求发动机冷起动。没有变速器离合器向发动机施加负荷，并且变速器驻车棘爪未接合(例如，变速器处于空挡)。向变速器离合器施加的压力为零，并且发动机功率输出为零。

在时间t5，请求冷发动机起动并且起动发动机。在时间t5起动发动机后不久，变速器离合器E开始向发动机施加负荷。向离合器E施加的压力是中等水平的压力，因为该压力提供了被请求向发动机施加的负荷(与在时间t1相同的负荷)，并且因为在离合器E和发动机之间有机械优势。变矩器离合器完全锁定(未示出)，并且发动机在转速控制模式下运转(例如，在允许发动机扭矩变化的同时将发动机转速控制到期望的发动机转速)(未示出)，其中发动机功率输出处于中等水平。

在时间t4之后，发动机以从最小点火提前正时延迟的点火正时来运转，以得到最佳发动机扭矩，并且将能量递送到催化剂以减少催化剂起燃时间(未示出)。

以这种方式，可以应用由变速器行星齿轮组提供的机械优势，使得一个离合器可以向发动机施加更高的负荷，或者使得一个离合器可以在离合器以较低扭矩容量操作时向发动机施加相等的负载。此外，如在方法600的描述中进一步详细描述的，离合器的操作可以部分地基于离合器劣化度量在发动机冷起动之间改变，该离合器劣化度量可以是发动机冷起动期间的离合器扭矩容量的函数。

现在参考图6，示出了用于操作车辆的方法。方法600的至少部分可以被实施为存储在非暂时性存储器中的可执行控制器指令。另外，方法600的部分可以是在物理世界中采取以转变致动器或装置的操作状态的动作。图6的方法可以作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令被包括到图1和图2的系统中。

在602处，方法600确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于变速器温度、发动机温度、发动机运转状态、驾驶员需求扭矩、变速器挡位选择器位置、发动机转速、发动机负荷和环境温度。方法600可以经由车辆传感器的输出来确定这些参数的值。方法600进行到604。

在604处，方法600判断是否请求发动机冷起动或是否请求变速器加热。当发动机温度(例如，发动机冷却剂温度)小于阈值温度(例如，20℃)时，响应于人类驾驶员按下一键起动按钮、移动点火钥匙或带有遥控钥匙进入车辆附近，可以请求发动机冷起动。如果变速器流体温度低于阈值温度(例如，20℃)，可以请求变速器加热。如果方法600判断请求了发动机冷起动或发动机冷起动正在进行或请求了变速器加热，则答案为是，并且方法600进行到608。否则，答案为否并且方法600进行到640。

在640处，方法600根据车辆工况来操作发动机。例如，在不冷起动发动机或不请求变速器加热的状况期间，发动机可以以等于或接近最小点火提前正时的点火正时运转以得到最佳发动机扭矩，并且以化学计量的空燃比运转。此外，变速器的变矩器离合器可以响应于车辆工况而打开或锁定。如果发动机在怠速状况下运转，则可以施加一些点火延迟，以允许扭矩储备来补偿当向发动机施加的扭矩量意外增加时的状况。方法600进行到退出。

在608处，方法600判断变速器是否接合在空挡或驻车状态。如果是的话，则答案为是，并且方法600进行到610。否则，答案为否，并且方法600进行到630。

在630处，方法600根据发动机温度、催化剂温度和自从发动机停止后的最近的发动机起动以来发动机燃烧事件的实际数量(例如，发动机气缸中的空气和燃料的燃烧)来延迟发动机点火正时。因此，方法600可以在车辆的变速器接合在倒车挡或行驶挡时将点火正时从最小点火提前正时延迟以得到最佳发动机扭矩，以在冷起动发动机并且变速器接合在前进挡或倒车挡时增加催化剂加热。点火正时也可以根据发动机负荷和转速而提前，使得即使在发动机较冷时也可以提供期望的车辆性能水平。方法600返回到604。

在610处，如果驻车棘爪尚未接合，则方法600接合变速器驻车棘爪以锁定变速器输出轴。此外，方法600可以锁定变矩器离合器，使得可以将发动机扭矩直接递送到变速器输入轴，并且使得发动机扭矩在传递到变速器输入轴之前不会倍增。如果车辆在水平地面上，则变矩器离合器可能会被锁定。替代地，如果期望发动机扭矩倍增，则可以允许变矩器离合器完全打开。例如，如果车辆在坡度大于阈值坡度的地面上，则变矩器离合器可以完全打开，以防在较冷条件下起动发动机后变速器换挡到行驶挡或倒车挡。方法600进行到612。

在612处，方法600任选地确定每个变速器离合器的劣化度量。在一个示例中，劣化度量可以被表达为：

ClutchA_deg_met＝f(Pow_app，Clutch_close_for，Clutch_area)

其中ClutchA_deg_met例如是表示离合器A的离合器劣化度量值的参数；f是返回发动机冷起动程序期间发生的离合器磨损的估计的函数；Pow_app是表示在发动机冷起动程序期间向离合器A施加的功率量的参数；Clutch_close_for是表示被施加以关闭离合器A的关闭力的量的参数；并且Clutch_area是表示离合器A的表面积的参数。函数f可以参考表或方程式中根据经验确定的值。在其他示例中，离合器劣化度量可以经由替代方法来确定。表示对于每次发动机冷起动在发动机冷起动期间的离合器劣化的劣化度量可以被加在一起，以生成每个变速器离合器的整体或最终劣化估计。方法600进行到614。

在614处，方法600确定在冷发动机起动期间和之后或在变速器加热期间要向发动机施加的期望负荷。在一个示例中，期望负荷可以经由以下方程式中的任一者来确定：

CS_des_eng_load＝g(eng_t，eng_c_evts)

TH_des_eng_load＝h(trans_t，eng_c_evts)

其中CS_des_eng_load是发动机冷起动的期望或请求的发动机负荷，g是返回发动机负荷的函数，eng_t表示被施加以引用函数g的发动机温度，eng_c_events表示被施加以引用函数g的自从最近的发动机起动以来发动机燃烧事件的实际总数。函数g可以参考表或方程式中根据经验确定的值。其中TH_des_eng_load是变速器加热的期望或请求的发动机负荷，h是返回发动机负荷的函数，trans_t表示被施加以引用函数h的变速器温度，eng_c_events表示被施加以引用函数g的自从最近的发动机起动以来发动机燃烧事件的实际总数。函数h可以参考表或方程式中根据经验确定的值。方法600进行到616。

在616处，方法600选择具有最低值的整体或最终劣化度量的离合器，以向发动机施加负荷。通过选择具有最低劣化水平的离合器，每个离合器的劣化量可以与其他离合器的劣化水平相等。替代地，方法600可以在每个发动机冷起动或每个变速器加热事件随机地选择新的离合器，以在冷发动机起动期间和之后向发动机施加负荷。通过在变速器离合器之间随机地选择离合器，每个离合器的劣化量可以与其他离合器的劣化水平相等。在又一个示例中，方法600可以响应于路况来选择变速器离合器，以在冷发动机起动期间和之后向发动机施加负荷，使得如果变速器从驻车挡脱离而进入到行驶挡，则变速器可以将车辆保持在坡道上。例如，如果车辆停在坡度大于阈值坡度的道路上，则变速器的离合器A和B可以被锁定并且离合器C可以被调节以向发动机提供期望的负荷。通过使离合器C作为向发动机提供负荷的离合器，可能使车辆准备好接合到第一挡，并减少车辆处于坡度大于预定坡度的道路上时车辆移动的可能性。在车辆不处于坡度大于阈值坡度的道路上的状况期间，则可以施加离合器E或另一个离合器以调节在发动机冷起动期间和之后向发动机施加的负荷。

方法600还选择变速器的一个或多个离合器，使得沿着在发动机和被选择以向发动机施加负荷的离合器之间的扭矩路径产生期望的机械优势或增益。例如，图3所示的变速器的离合器A和B可以完全关闭，而离合器C、D或E部分关闭(例如，离合器上发生打滑，并且离合器扭矩容量被调节到期望水平)，以调节要在发动机冷起动期间和之后经由变速器施加到发动机的负荷。方法600进行到618。

在618处，方法600以用于冷起动的期望空转速度在速度控制模式(例如，调节并允许改变发动机扭矩改变以使发动机转速遵循所请求或期望的发动机转速)下起动发动机并操作发动机。此外，发动机以期望的空燃比和点火正时运转，该点火正时从最小点火正时提前而延迟以得到最佳发动机扭矩。例如，发动机可以稀(例如，15:1)空燃比来运转，并且点火正时可以延迟15曲轴度。稀空燃比可以减少发动机碳氢化合物的排放，并且经延迟的点火正时可以增加递送到催化剂的热量，使得可以减少催化剂的起燃时间。方法600进行到620。

在620处，方法600完全关闭所选定的一个或多个变速器离合器，以在被选择以向发动机施加负荷的离合器和发动机之间产生期望的机械优势。例如，方法600可以完全关闭图3所示的变速器的离合器A和B。方法600还经由在616处选择的离合器来施加在614处确定的所请求或期望的负荷，以向发动机施加所期望的负荷。例如，图3所示的变速器的离合器C、D或E的扭矩容量被调节以向发动机施加在614处确定的负荷，包括对于可以经由变速器中的一个或多个行星齿轮组提供的机械优势的补偿。通过向发动机施加负荷，可以改善发动机的燃烧稳定性，并且可以将更大的排气质量流率递送到催化剂，以减少催化剂起燃时间并减少车辆排放。在这个示例中，离合器C、D或E通过将发动机联接到车辆底盘来向发动机施加负荷。方法600返回到604。

图6的方法提供了一种车辆操作方法，该方法包括：响应于发动机冷起动请求，经由控制器锁定两个变速器离合器并调节第三离合器的扭矩容量；以及响应于发动机冷起动请求，经由控制器起动发动机并使发动机的点火正时从最小点火正时延迟，以得到最佳发动机扭矩点火正时。该方法还包括响应于发动机冷起动请求而接合驻车棘爪。该方法包括其中第三离合器对于每次发动机起动都是不同的离合器。该方法还包括响应于发动机冷起动请求而从多个离合器中选择第三离合器。该方法包括其中基于离合器劣化度量来选择第三离合器。该方法包括其中响应于温度来选择第三离合器。该方法包括其中温度是发动机温度或变速器温度。

图6的方法提供了一种车辆操作方法，该方法包括：响应于发动机冷起动请求，经由控制器锁定两个变速器离合器并将第三离合器的扭矩容量调节到根据行星齿轮组的齿轮比和向发动机施加的期望负荷的值；以及响应于发动机冷起动请求，经由控制器起动发动机。该方法包括其中向发动机施加的期望负荷是发动机温度的函数。该方法包括其中向发动机施加的期望负荷是变速器温度的函数。该方法包括其中向发动机施加的期望负荷是自从最近的发动机起动以来发动机燃烧事件的实际总数的函数。该方法包括其中第三离合器对于每次发动机起动都是不同的离合器。该方法还包括响应于发动机冷起动请求而从多个离合器中选择第三离合器。该方法还包括使发动机的点火正时从最小点火正时延迟以得到最佳发动机扭矩。

在另一个表示中，图6的方法提供了一种车辆操作方法，该方法包括：响应于发动机冷起动请求，经由控制器锁定至少一个变速器离合器并调节第三变速器离合器的扭矩容量，该第三变速器离合器从多个变速器离合器中来选择；以及响应于发动机冷起动请求，经由控制器起动发动机并使发动机的点火正时从最小点火正时延迟，以得到最佳发动机扭矩点火正时。该方法可以包括其中响应于道路坡度来选择第三变速器离合器。该方法可以包括其中基于多个离合器的劣化来选择第三变速器离合器。此外，向发动机施加的负荷可以根据发动机温度而变化。在一个示例中，发动机负荷可以是在预定温度(例如，20℃)的阈值负荷，并且随着发动机冷起动时的发动机温度减小，发动机负荷可以减小。

应注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的特定程序可以表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行地执行或者在某些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所用的特定策略重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可以图形地表示要被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过结合一个或多个控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来执行所描述的动作时，控制动作还可变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。

这是对本说明书进行的总结。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本说明书之后，将想到许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以使用本说明书来获益。

根据本发明，一种车辆操作方法包括：响应于发动机冷起动请求，经由控制器锁定两个变速器离合器并调节第三变速器离合器的扭矩容量；以及响应于所述发动机冷起动请求，经由所述控制器起动发动机并使所述发动机的点火正时从最小点火正时延迟，以得到最佳发动机扭矩点火正时。

在本发明的一个方面，本发明的特征还在于响应于所述发动机冷起动请求而接合驻车棘爪。

在本发明的一个方面，所述第三变速器离合器对于每次发动机起动都是不同的离合器。

在本发明的一个方面，本发明的特征还在于响应于所述发动机冷起动请求而从多个离合器中选择所述第三变速器离合器。

在本发明的一个方面，基于离合器劣化度量来选择所述第三变速器离合器。

在本发明的一个方面，响应于温度来选择所述第三变速器离合器。

在本发明的一个方面，所述温度是所述发动机的温度或变速器的温度。

根据本发明，一种车辆操作方法包括：响应于发动机冷起动请求，经由控制器锁定两个变速器离合器并将第三变速器离合器的扭矩容量调节到根据行星齿轮组的齿轮比和向发动机施加的期望负荷的值；以及响应于所述发动机冷起动请求，经由所述控制器起动所述发动机。

在本发明的一个方面，向所述发动机施加的所述期望负荷是发动机温度的函数。

在本发明的一个方面，向所述发动机施加的所述期望负荷是变速器温度的函数。

在本发明的一个方面，向所述发动机施加的所述期望负荷是自从最近的发动机起动以来发动机燃烧事件的实际总数的函数。

在本发明的一个方面，本发明的特征还在于使所述发动机的点火正时从最小点火正时延迟以得到最佳发动机扭矩。

根据本发明，提供了一种系统，其具有：发动机；联接到所述发动机的自动变速器；和控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，以响应于加热所述自动变速器的流体的请求而接合所述自动变速器的驻车棘爪、完全关闭所述自动变速器的两个离合器并调节第三变速器离合器的扭矩容量。

根据一个实施例，所述第三变速器离合器对于每次发动机起动都是不同的离合器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于附加的可执行指令，以响应于离合器劣化量度来选择所述第三变速器离合器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于附加的可执行指令，以响应于温度来选择所述第三变速器离合器。

根据一个实施例，所述温度是发动机温度或变速器温度。

根据一个实施例，本发明的特征还在于附加的可执行指令，以从多个离合器中选择所述第三变速器离合器。

Claims

1.一种车辆操作方法，其包括：

响应于发动机冷起动请求，经由控制器锁定两个变速器离合器并调节第三变速器离合器的扭矩容量；以及

响应于所述发动机冷起动请求，经由所述控制器起动发动机并使所述发动机的点火正时从最小点火正时延迟，以得到最佳发动机扭矩点火正时。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述发动机冷起动请求而接合驻车棘爪。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述第三变速器离合器对于每次发动机起动都是不同的离合器。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述发动机冷起动请求而从多个离合器中选择所述第三变速器离合器。

5.如权利要求4所述的方法，其中基于离合器劣化度量来选择所述第三变速器离合器。

6.如权利要求4所述的方法，其中响应于温度来选择所述第三变速器离合器。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述温度是所述发动机的温度或变速器的温度。

8.一种系统，其包括：

发动机；

联接到所述发动机的自动变速器；和

控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，以响应于加热所述自动变速器的流体的请求而接合所述自动变速器的驻车棘爪、完全关闭所述自动变速器的两个离合器并调节第三变速器离合器的扭矩容量。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述第三变速器离合器对于每次发动机起动都是不同的离合器。

10.如权利要求8所述的系统，其还包括附加的可执行指令，以响应于离合器劣化量度来选择所述第三变速器离合器。

11.如权利要求8所述的系统，其还包括附加的可执行指令，以响应于温度来选择所述第三变速器离合器。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述温度是发动机温度或变速器温度。

13.如权利要求12所述的系统，其还包括附加的可执行指令，以从多个离合器中选择所述第三变速器离合器。