CN113250835A - 用于改善燃料经济性并减少排放的系统和方法 - Google Patents

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约翰·罗林杰
朱莉娅·巴克兰西兹
约瑟夫·莱尔·托马斯
约书亚·休梅克
亚当·理查兹
约翰·埃里克·米卡埃尔·赫尔斯特伦
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Abstract

本公开提供了“用于改善燃料经济性并减少排放的系统和方法”。提供了用于改善燃料经济性并减少非期望的排放的方法和系统。在一个示例中,一种方法可以包括:响应于在不对发动机气缸加燃料时的减速请求期间发动机转速在发动机怠速的第一阈值转速内,维持不对所述气缸加燃料;以及响应于所述发动机转速大于低于所述怠速的第二阈值转速而将所述发动机控制到期望的停止位置。通过这种方式,可以减少燃料使用和排放,并且可以至少部分地经由车辆惯性来进行发动机重新起动请求。

Description

用于改善燃料经济性并减少排放的系统和方法
技术领域
本说明书总体上涉及用于控制发动机进气门和排气门操作以改善燃料经济性并减少排放的方法和系统。
背景技术
具有起动/停止功能性的车辆可以通过在车辆完全停止时在怠速停止状况期间使发动机停止并且在满足重新起动发动机的条件时重新起动发动机(例如,释放制动器)来减少燃料消耗。此外,在车辆减速事件期间停止之前,可以在被称为减速燃料切断的操作中停止向一个或多个气缸进行对发动机的燃料喷射。在一些示例中,在其中发动机的加燃料被切断的车辆减速事件期间,可以响应于发动机转速达到发动机怠速而向发动机重新供应加燃料。然而,在发动机转速达到发动机怠速时向发动机提供加燃料可能通过在其中可以避免加燃料的状况下依赖于发动机的加燃料而不必要地降低燃料经济性。
发明内容
发明人在本文已认识到上文提及的问题,并且已开发出系统和方法来至少部分地解决这些问题。在一个示例中,一种方法包括:响应于在不对发动机的一组气缸加燃料时的减速请求期间发动机转速在所述发动机的怠速的第一阈值转速内,维持不对所述一组气缸加燃料;以及响应于所述发动机转速大于低于所述怠速的第二阈值转速而将所述发动机控制到期望的停止位置。所述一组气缸可以包括所述发动机的全部气缸。通过这种方式,可以改善燃料经济性。
作为一个示例,将所述发动机控制到所述期望的停止位置可以发生在所述车辆停止之前。
作为另一个示例,将所述发动机控制到所述期望的停止位置还可以包括将所述发动机与所述车辆的变速器分离。在一些示例中,可以在所述发动机与所述变速器分离的情况下根据车辆速度调整所述变速器的齿轮传动。
作为另一个示例,将所述发动机控制到所述期望的停止位置可以包括命令或维持关闭所述发动机的所述一组气缸中的每个气缸的进气门。所述方法可以包括控制所述一组气缸中的至少一个气缸的至少一个排气门以产生所述发动机的制动扭矩以将所述发动机控制到所述期望的停止位置。例如,控制所述至少一个排气门可以包括在所述至少一个气缸的循环期间多次打开和关闭所述至少一个排气门。此外,所述一组气缸可以响应于所述发动机转速在所述怠速的所述第一阈值转速内而被密封(例如,进气门和排气门关闭)。
当单独地或结合附图来理解时,根据以下具体实施方式,本说明书的以上优点和其他优点以及特征将显而易见。
应当理解,提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这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唯一地由在详细描述之后的权利要求限定。另外,所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了示例性发动机系统;
图2示出了包括图1的发动机的示例性传动系;
图3A描绘了用于在车辆减速请求期间控制发动机操作的预示性示例性时间线;
图3B描绘了根据另一个实施例的用于在车辆减速请求期间控制发动机操作的另一个预示性示例性时间线;
图4描绘了用于响应于车辆减速请求而控制发动机操作的高级示例性方法;
图5描绘了用于从发动机燃烧状态控制发动机停机程序的高级示例性方法;
图6描绘了用于从非燃烧状态控制发动机停机程序并且随后在车辆停止之前重新起动发动机的高级示例性方法;并且
图7描绘了用于根据图4和图6的方法控制发动机停机程序的预示性示例时间线。
图8描绘了用于在发动机停机程序期间控制进气门和排气门的预示性示例性时间线。
具体实施方式
以下描述涉及用于减少车辆排放并改善燃料经济性的系统和方法。所述系统和方法可以适用于具有发动机(诸如图1中描绘的发动机)并且可以选择性地控制其进气门和排气门操作的车辆。作为一个示例,进气门可以包括其升程和/或正时可以连续可变的气门,并且排气门可以包括可电子致动的气门。作为另一个示例,进气门和排气门都可以包括其升程和/或正时可以连续可变的气门。用于气门控制的其他实施例也在本公开的范围内。所述系统和方法可以进一步适用于至少包括选择性地联接到图1的发动机的变速器的车辆,如图2所示。如本文所讨论的,通过在可能的情况下避免在车辆减速和发动机停止程序期间引导空气通过发动机并到达催化剂,可以减少排放并改善燃料经济性。此外,通过在可能和/或有利的情况下避免在车辆处于运动时加燃料的发动机怠速以及通过在满足使发动机停止的条件时替代地使发动机停止并在车辆处于运动时至少部分地依赖于车辆惯性进行重新起动发动机,可以改善燃料经济性。在图3A至图3B中示出了可以如何根据车辆操作参数来控制发动机的加燃料的预示性示例性时间线。具体地,图3A描绘了其中在车辆减速事件期间响应于发动机转速变为在发动机怠速的第一阈值内而从不加燃料状态对发动机加燃料的场景。图3B描绘了其中在车辆减速事件期间不加燃料的发动机响应于发动机转速变为在发动机怠速的第一阈值内而维持不加燃料并且替代地在发动机转速下降到低于发动机怠速的第二阈值转速时停机而车辆仍然处于运动的替代场景。图4描绘了用于选择是经由图3A所规定的方法还是经由图3B的方法来控制发动机操作的示例性方法。图5描绘了从图4继续并且包括用于将发动机从燃烧状态控制到期望的停止位置的步骤的方法,并且图6描绘了从图4继续并且包括用于将发动机从非燃烧状态控制到期望的停止位置的步骤的方法。图7描绘了用于经由图4和图6的方法控制发动机停止程序的预示性示例时间线。
现在转到图1,描绘了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和来自车辆操作员130经由输入装置132的输入控制。在该示例中,输入装置132包括加速踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(在本文中也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136,活塞138定位在燃烧室壁136中。气缸14被气缸盖157盖住。活塞138可以联接到曲轴140,使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由变速器系统联接到乘用车辆的至少一个驱动轮。此外,起动机马达(未示出)可以经由飞轮联接到曲轴140以实现发动机10的起动操作。
气缸14可经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了气缸14之外,进气通道146还可与发动机10的其他气缸连通。在一些示例中,进气通道中的一个或多个可包括增压装置,诸如涡轮增压器或机械增压器。例如,图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10,所述涡轮增压器包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174和沿着排气通道148布置的排气涡轮176。在增压装置被配置为涡轮增压器的情况下,压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力。然而,在其他示例中,诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下,可以任选地省略排气涡轮176,其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162可沿着发动机的进气通道设置,以用于改变提供给发动机气缸的进气的流量和/或压力。例如,节气门162可位于压缩机174的下游,如图1所示,或者替代地,可设置在压缩机174的上游。
除了气缸14之外,排气通道148还可从发动机10的其他气缸接收排气。排气传感器128被示出为在排放控制装置178的上游联接到排气通道148。例如,传感器128可从各种合适的传感器中选择以便提供对排气空燃比的指示,所述各种合适的传感器诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
发动机10的每个气缸包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如,气缸14被示为包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中,包括气缸14的发动机10的每个气缸都可以包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
在图1的示例中,进气门150和排气门156经由相应的凸轮致动系统153和154被致动(例如,打开和关闭)。凸轮致动系统153和154各自包括安装在一个或多个凸轮轴上的一个或多个凸轮,并可以利用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统(例如,连续可变气门升程或CVVL)中的一者或多者。在一个示例中,可变气门正时和可变气门升程的致动可以通过第一电动液压配气机构152来实现,所述电动液压配气机构利用由液压介质提供的压力来连续地调节进气门150的提升。第一电动液压配气机构152可以定位在凸轮和进气门150之间,并且与凸轮同步地或者独立于凸轮操作。第一电动液压配气机构152可以包括较高压力回路103和较低压力回路105,所述较高压力回路和所述较低压力回路在图1中示出为联接到凸轮致动系统153并用于控制第一电动液压配气机构152中的液压压力。可以通过类似方式依赖于类似的第二电动液压配气机构159来控制排气门156的可变气门正时和可变气门升程的致动。尽管被描绘为凸轮致动的,但在其他示例中,一个或多个进气门和/或排气门可以是电子致动的。
进气凸轮轴和排气凸轮轴的角位置可以分别由位置传感器173和175来确定。在替代实施例中,气缸14的一个或多个附加的进气门和/或排气门可以经由电动气门致动来控制。例如,气缸14可以包括经由电动气门致动控制的一个或多个附加的进气门和经由电动气门致动控制的一个或多个附加的排气门。
气缸14可以具有一定压缩比,所述压缩比是活塞138处于下止点(BDC)时的体积与处于上止点(TDC)时的体积的比率。在一个示例中,压缩比在9:1至10:1的范围内。然而,在使用不同燃料的一些示例中,可以增大压缩比。例如,当使用较高辛烷值燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时可能会出现这种情况。如果使用直接喷射,由于直接喷射对发动机爆震的影响,则压缩比也可以增加。
在一些示例中,发动机10的每个气缸可以包括容纳在气缸盖157中的用于发起燃烧的火花塞192。在选择操作模式下,点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而,在一些实施例中,诸如在发动机10可以通过自动点火或通过喷射燃料来引发燃烧的情况下,可以省略火花塞192,就如同一些柴油发动机的情况那样。
在一些示例中,发动机10的每个气缸可配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为一个非限制性示例,气缸14被示为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可以被配置为输送从燃料系统8所接收的燃料,所述燃料系统可以包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料喷射器166被示出为直接联接到气缸14,以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地直接向气缸中喷射燃料。通过这种方式,燃料喷射器166向燃烧气缸14中提供所谓的燃料直接喷射(在下文中称为“DI”)。尽管图1示出了喷射器166被定位到气缸14的一侧,但是喷射器166替代地可位于活塞的顶部上方,诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性,因此当使用醇基燃料操作发动机时,此类位置可以改善混合和燃烧。替代地,喷射器可位于进气门的顶部上方并且靠近进气门以改善混合。燃料可经由高压燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送到燃料喷射器166。此外,燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。
燃料喷射器170被示出为以一定配置布置在进气通道146中而不是在气缸14中,所述配置向气缸14上游的进气道中提供所谓的燃料进气道喷射(在下文中称为“PFI”)。燃料喷射器170可与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。注意,单个驱动器168或171可以用于两个燃料喷射系统,或者如所描绘的,可以使用多个驱动器,例如用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171。
在替代示例中,燃料喷射器166和170中的每一者可被配置为直接燃料喷射器以用于将燃料直接喷射到气缸14中。在又另一个示例中,燃料喷射器166和170中的每一者可以被配置为用于在进气门150的上游喷射燃料的进气道燃料喷射器。在其他示例中,气缸14可仅包括单个燃料喷射器,所述单个燃料喷射器被配置为以不同的相对量从燃料系统接收不同的燃料作为燃料混合物,并且还被配置为作为直接燃料喷射器将此燃料混合物直接喷射到气缸中或者作为进气道燃料喷射器在进气门的上游喷射此燃料混合物。因而,应当理解,本文所描述的燃料系统不应受本文以举例方式描述的特定燃料喷射器配置的限制。
在气缸的单个循环期间,燃料可通过两个喷射器输送到气缸。例如,每个喷射器可以输送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外,从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随着工况而变化,所述工况诸如是诸如在下文描述的发动机负荷、爆震和排气温度。可在打开进气门事件、关闭进气门事件(例如,基本上在进气冲程之前)期间以及在打开和关闭进气门操作期间输送进气道喷射的燃料。类似地,例如,可在进气冲程期间以及部分在先前的排气冲程期间、在进气冲程期间并且部分在压缩冲程期间输送直接喷射的燃料。因此,即使对于单个燃烧事件,也可以在不同正时从进气道和直接喷射器喷射所喷射的燃料。此外,对于单个燃烧事件,每个循环可以对所输送的燃料执行多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或者它们的任何适当组合期间执行多次喷射。
燃料喷射器166和170可以具有不同的特性,诸如大小差异。例如,一个喷射器可以具有比另一个喷射器更大的喷射孔。其他差异包括但不限于不同喷雾角、不同操作温度、不同靶向、不同喷射正时、不同喷雾特性、不同位置等。此外,取决于喷射器170与166当中的所喷射燃料的分布比率,可以实现不同效果。
在一些示例中,车辆5可以是具有对一个或多个车轮55可用的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中,车辆5是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中,车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器接合时,发动机10的曲轴140和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中,第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间,而第二离合器97设置在电机52与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器(例如,第一离合器56和/或第二离合器97)的致动器发送接合或脱离离合器的信号,以便将曲轴140与电机52和连接到电机52的部件连接或断开,和/或将电机52与变速器54和连接到变速器54的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置,包括被配置为并联、串联或混联式混合动力车辆。
电机52从牵引电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52也可作为发电机操作,以例如在制动操作期间提供电力以便给电池58充电。
如上所述,图1仅示出多缸发动机10的一个气缸。因而,每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、一个或多个燃料喷射器、火花塞等。应当理解,发动机10可以包括任何合适数量的气缸,包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个气缸。此外,这些气缸中的每一者可以包括由图1参考气缸14所描述和描绘的各种部件中的一些或全部部件。
控制器12从图1的各种传感器接收信号,并采用图1的各种致动器以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如,调整进气门150维持在提升位置的持续时间,从而允许进气流入气缸14,可以包括基于从输入装置132的踏板位置传感器134所接收的数据来调整联接到进气门150的第一电动液压配气机构152的致动器中的液压压力。当被配置为加速踏板时,压下输入装置132可以指示对增压的需求,并且可以相应地调整气门升程和升程正时。
控制器12在图1中被示为微计算机,其包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示为用于存储可执行指令的非瞬态只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。除先前讨论的那些信号之外,控制器12还可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号,所述各种信号包括:来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量值;来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT);来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号(RPM)可以由控制器12根据信号PIP来生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12可以基于发动机冷却剂温度来推断发动机温度。
如上所述,VVL和VVT两者都可以通过电动液压配气机构来实现,所述电动液压配气机构包括维持在不同压力水平的两个或更多个液压腔室或贮存器。电动液压配气机构中的液压压力的变化可能会致动气缸提升阀(例如,进气门)的打开和关闭。液压压力的变化通过使用电动电磁阀将液压腔室与提升阀流体地联接或分离来调节。
液压腔室可以包括:较高压力贮存器,所述较高压力贮存器可以被包括在图1的较高压力回路103中;以及较低压力贮存器,所述较低压力贮存器可以被包括在图1的较低压力回路105中。为了在常规配置中维持较高压力贮存器靠近提升阀的定位,可以将较高压力贮存器的腔体部分地设置在电动液压配气机构的壳体中并且部分地设置在发动机的气缸盖中,从而将较高压力贮存器沿着水平面邻近于提升阀定位。较低压力贮存器可以在壳体的底板中,沿着水平面邻近于较高压力贮存器形成腔体。
转到图2,示例性图示200描绘了经由曲轴140联接到变矩器202的发动机10。变矩器202还经由涡轮轴217联接到变速器54。变矩器202具有可以接合、脱离或部分接合的旁通离合器(未示出)。当离合器脱离或被脱离时,变矩器被称为处于解锁状态。涡轮轴217也被称为变速器输入轴。在一个实施例中,变速器54包括具有多个可选离散齿轮比的电子控制变速器。变速器54还可以包括各种其他挡位,诸如例如主减速比(未示出)。替代地,变速器54可以是无级变速器(CVT)。
变速器54还可以经由车桥210联接到车轮55,所述车轮可以包括轮胎256(如图1所示联接到车轮55)。轮胎256将车辆(未示出)与道路223对接。注意,在一个示例性实施例中,该动力传动系统联接于在道路上行驶的乘用车辆中。尽管可以使用各种车辆配置,但是在一个示例中,发动机是唯一的动力源,并且因此车辆不是混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆等。在其他实施例中,车辆可以是包括电机(例如,图1中的电机52)的混合动力车辆。
现在转到图3A,描绘了预示性示例时间线300,其示出了车辆减速事件期间的发动机控制的一个示例。时间线300包括随时间变化的曲线图305,其指示发动机转速(例如,RPM)。时间线300还包括随时间变化的曲线图310,其指示车辆速度。车辆可以是停止的,或者可以大于(+)停止的速度行进。时间线300还包括随时间变化的曲线图315,其指示加燃料状态(例如,到发动机气缸的燃料喷射是开启的还是关闭的)。
在时间t0处,当车辆处于操作中,其中发动机被加燃料。在时间t1处,尽管未明确示出,但是可以理解,车辆减速由车辆的操作员(例如,人类或自主系统)请求。响应于减速请求,停止对发动机的气缸加燃料(曲线图315)。在停止加燃料的情况下,控制器(例如,图1中的控制器12)可以通过辅助车辆减速同时还尽可能避免氧气流到催化剂(例如,图1中的排放控制装置178)的方式控制进气门和/或排气门操作。避免氧气流到催化剂可以改善燃料经济性并减少排放。具体地,在整个催化剂中或其一部分内存储有过量氧的催化剂可能会在重新起动期间增加燃料消耗,因为可能需要附加的燃料来重置催化剂的状态,使得催化剂内可能发生氧化和还原。通过避免氧气流到催化剂,可以在随后的发动机重新起动请求时消耗更少燃料。作为一个示例,已经停用(例如,燃料喷射停止并且进气门和排气门关闭)的任何气缸都可以维持停用。在关闭那些特定气缸的进气门和排气门的情况下,可以理解,可以避免空气流到催化剂,然而停用的气缸可以不用于发动机制动。对于尚未停用的气缸,可以调整进气门和/或排气门打开/关闭正时和持续时间,和/或进气门或排气门可以保持关闭。作为一个示例,特定气缸的进气门可以保持关闭,而排气门维持打开。作为另一个示例,特定气缸的排气门可以保持关闭,而进气门维持打开。
可以理解,单独的发动机气缸的进气门或排气门中的一者保持关闭可以用于减少未加燃料的空气流到催化剂。如所讨论的,在一些示例中,未保持关闭的另一个气门可以维持打开。维持打开另一个气门(例如,当进气门保持关闭时打开排气门)可以减少发动机泵气功。然而,在一些示例中,可能期望利用压缩或膨胀制动来辅助车辆减速。例如,可以调整气门正时,其中排气门保持关闭并且进气门在上止点(TDC)附近打开而在下止点(BDC)附近关闭,然后在TDC附近再次打开以产生压缩制动。在另一个示例中,可以调整气门正时,其中排气门保持关闭并且进气门在BDC附近打开而在TDC附近关闭,并且在BDC附近再次打开以产生膨胀制动。
在一些示例中,代替维持停用的气缸停用的是,也可以替代地以避免未加燃料的空气流到催化剂并且任选地还以上文讨论的方式辅助车辆减速的方式控制此类气缸。
如图3A所描绘,发动机转速(曲线图305)和车辆速度(曲线图310)在时间t1至t2之间减小。因此,可以理解,在时间t1至t2之间,操作员尚未采取可能导致恢复对发动机加燃料的动作。这种动作可以包括但不限于释放制动踏板和/或踩下加速踏板。
在时间t2处,确定发动机转速在发动机怠速(由虚线306表示)的阈值(由线307指示)内。在该示例性时间线中,一旦发动机转速在发动机怠速的阈值内,就恢复向发动机加燃料。因此,在时间t2处,响应于发动机转速在发动机怠速的阈值内,恢复对发动机气缸加燃料(曲线图315)。在一些示例中,对发动机加燃料可以被理解为包括对未停用的气缸(例如,进气门和排气门都关闭)加燃料。在其他示例中,可以重新激活被停用的气缸,使得进气门和排气门操作,并且其中向气缸提供加燃料。
在时间t2至t3之间,发动机转速维持在发动机怠速(曲线图306)。在发动机转速维持在发动机怠速的情况下,车辆速度继续降低(曲线图310)。在时间t3处,车辆停止。响应于车辆停止,通过停止对发动机加燃料来使发动机停机。因此,可以理解,在时间t3处停止包括怠速-停止事件,其中发动机停机以节省燃料并由此改善燃料经济性。
可能期望在怠速停止时将发动机的定位控制到期望的停止位置。可以理解,这种动作可以包括将发动机从发动机怠速控制到其中发动机转速为0RPM的期望停止位置,所述发动机怠速可以是例如约600RPM至800RPM。将发动机的停止位置控制到期望的停止位置可以用于以各种方式改善随后的重新起动。例如,当发动机首先由起动机转动起动时,在一些情况下,可能在整个发动机循环中都不知道发动机的位置。这可能是由于曲柄位置传感器在给定发动机转速以下(这可能取决于环境因素,包括但不限于温度等)引起的不可操作性(或劣化的操作)。作为一个示例,给定的发动机转速可以是100RPM或更低。然而,如果可以可靠地且准确地控制停止位置(至少在一些状况下),则可以使用所述停止位置来快速地对发动机加燃料并起动发动机。此外,可能期望使发动机尽可能快地完全停止在期望的停止位置处,使得在操作员请求来自发动机的扭矩增加的情况下,可以快速地重新起动发动机以满足增加扭矩的请求。
因为发动机从发动机怠速(例如,600RPM至800RPM)被控制到期望的停止位置,所以可以使用以下策略。首先,可以基于发动机工况来确定期望的停止位置,所述发动机工况包括但不限于冷却剂温度、环境温度、环境压力或各种其他操作参数。通过这种方式,可以获得改善的重新起动,因为发动机起动位置将在针对车辆的环境状况给出改善的性能的范围内。
接下来,在确定了期望的停止位置的情况下,所述策略可以包括确定到达期望的停止位置的转速轨迹。该确定可以考虑各种因素,包括但不限于冷却剂温度、发动机转速、挡位位置等。此外,期望的轨迹可以基于用于产生制动扭矩的可用模式,所述制动扭矩可能受到发动机气缸的数量和各种其他参数的影响。
在确定转速轨迹以便到达期望的停止位置的情况下,可以确定发动机的实际位置和转速。在确定实际位置和转速的情况下,可以命令关闭与发动机气缸中的每一者相对应的排气门。然后,可以控制与选定的发动机气缸相对应的进气门,以便将发动机的转速降低到与期望的停止位置相对应的0RPM。具体地,对于选定的发动机气缸,可以命令进气门在TDC附近打开并且在BDC附近关闭,然后在TDC附近再次打开来以将控制发动机位置控制到期望的停止位置的方式产生压缩制动。替代地,可以命令进气门在BDC附近打开,并且在TDC附近关闭并且在BDC附近再次打开以产生膨胀制动。
通过依赖于上述策略,可以减少排放,因为可以减少在发动机停止期间泵送到催化剂的氧气量,这可以改善发动机重新起动。此外,通过控制膨胀和/或压缩功,可以更好地控制发动机停止位置。
如图3A的时间t4处所示,在车辆在时间t3处停止之后,发动机转速在时间t4前降低到零RPM。
图3A的预示性示例性时间线示出了其中响应于发动机转速在发动机怠速的阈值内而对发动机加燃料的情况。然而,本文认识到,在一些示例中,可能希望在发动机转速在发动机怠速的阈值内时避免对发动机补充燃料,并且替代地因为发动机转速继续降低并且车辆速度降低而允许发动机保持不加燃料。这种动作可以通过减少用于车辆停止事件的燃料量来改善燃料经济性,如将在下面更详细地阐述的。
转到图3B,示出了另一个预示性示例性时间线350,其示出了车辆减速场景,其中在发动机转速降低到发动机怠速的阈值内时不对发动机补充燃料,并且替代地维持不加燃料直到发动机转速下降到低于发动机怠速的阈值量。在发动机转速达到低于发动机怠速的阈值量时,如图3B阐述的,即使车辆可能尚未停止,也可以将发动机控制到期望的停止位置。期望的停止位置可以是可以响应于在车辆停止之前或者在车辆停止之后针对请求增加发动机扭矩的突然请求以及在车辆停止时请求增加发动机扭矩的情况下实现发动机起动的停止位置,如将在下面更详细地阐述的。因为发动机正在从不加燃料状况停止,所以与上面在图3A处的其中发动机从加燃料状况停止的示例相比,将发动机控制到期望的停止位置的方式可能不同。
时间线350包括随时间变化的曲线图355,其指示发动机转速。发动机转速可以为0RPM或者可以以大于(+)0RPM的转速旋转。时间线350还包括随时间变化的曲线图360,其指示车辆速度。车辆可以是停止的,或者可以大于(+)停止的速度行进。时间线350还包括随时间变化的曲线图365,其指示对发动机气缸的加燃料是开启的还是关闭的。
在时间t0处,车辆经由发动机推进装置(曲线图355)行进(曲线图360),其中对发动机加燃料(曲线图365)。在时间t1处,尽管未明确示出,但是可以理解,车辆操作员(例如,人类或自主系统)请求车辆减速。例如,车辆操作员可以释放加速踏板(例如,松加速器踏板)和/或可以踩下制动踏板以请求制动车辆。
响应于减速请求,停止向发动机气缸加燃料(曲线图365)。响应于停止加燃料,车辆速度开始降低(曲线图360),并且发动机转速在时间t1至t2之间相应地开始降低(曲线图355)。
在时间t1至t2之间,类似于上文所讨论的,控制器可以通过辅助车辆减速同时还尽可能避免氧气流到催化剂(例如,图1中的排放控制装置178)的方式控制进气门和/或排气门操作。例如,已经停用(例如,燃料喷射停止并且进气门和排气门关闭)的任何气缸都可以维持停用。在关闭那些特定气缸的进气门和排气门的情况下,可以理解,可以如上文所讨论避免空气流向催化剂,然而停用的气缸可以不用于发动机制动。对于尚未停用的气缸,可以调整进气门和/或排气门打开/关闭正时和持续时间,和/或进气门或排气门可以保持关闭。作为一个示例,特定气缸的进气门可以保持关闭,而排气门维持打开。作为另一个示例,特定气缸的排气门可以保持关闭,而进气门维持打开。
可以理解,单独的发动机气缸的进气门或排气门中的一者保持关闭可以用于减少未加燃料的空气流到催化剂。如所讨论的,在一些示例中,未保持关闭的另一个气门可以维持打开。维持打开另一个气门(例如,当进气门保持关闭时打开排气门)可以减少发动机泵气功。然而,在一些示例中,可能期望利用压缩或膨胀制动来辅助车辆减速。例如,如上文所讨论的,可以调整气门正时,其中排气门保持关闭并且进气门在上止点(TDC)附近打开而在下止点(BDC)附近关闭,然后在TDC附近再次打开以产生压缩制动。在又如上文所讨论的另一个示例中,可以调整气门正时,其中排气门保持关闭并且进气门在BDC附近打开而在TDC附近关闭,然后在BDC附近再次打开以产生膨胀制动。
在时间t2处,发动机转速在发动机怠速(由虚线356表示)的阈值(由线357指示)内。可以理解,由线357表示的阈值可以包括与由图3A中的线307表示的阈值相同的阈值,并且由虚线356表示的发动机怠速可以与由图3A中的虚线306表示的发动机怠速相同。然而,在该示例中,代替响应于发动机转速进入发动机怠速的阈值内而恢复对发动机加燃料的是,对发动机的加燃料维持关闭。如上面所讨论的,通过在发动机转速在发动机怠速的阈值内时不对发动机加燃料,可以改善燃料经济性。
尽管未明确示出,但是将在下面进一步详细阐述,在一些示例中,可能期望命令或控制关闭进气门和排气门尚未被控制为关闭的任何气缸的进气门和排气门关闭。这可以减少发动机泵气损失,这在其中车辆操作员请求增加发动机扭矩来推进车辆的改变主意的事件的情况下可能是期望的。换句话说,代替响应于发动机转速下降到发动机怠速以下而利用压缩和/或膨胀制动的是,可以密封发动机气缸,由此减少发动机泵气损失,使得在其中操作员请求增加发动机扭矩的情况下,例如,发动机可以一定转速旋转以在无需来自起动机马达的辅助的情况下轻易地实现加燃料和火花以将发动机驱动到燃烧操作模式。因此,可以理解,在时间t2至t3之间,发动机气缸可以被密封,其中发动机气缸充当空气弹簧。通过这种方式操作发动机可以通过避免发动机制动来提高车辆滑行的能力。
在时间t3处,发动机转速已经下降到低于发动机怠速的阈值量(由线358表示)。由线358表示的阈值量可以被理解为在发动机怠速以下为比由线357表示的阈值所限定的量更高的量。在一些示例中,阈值量可以是可调量。在一个示例中,阈值量可以基于经由车辆的控制器随时间学习的操作员驾驶习惯来调整。作为另一个示例,可以根据车辆速度来调整阈值量。例如,阈值可以随着车辆速度的增加而增加,并且可以随着车辆速度的减小而减小。替代地,阈值可以随着车辆速度的增加而减小,并且可以随着车辆速度的减小而增加。作为另一个示例,可以基于车辆的燃料箱中的燃料水平来调整阈值量。例如,阈值量可以随着燃料箱中的燃料水平减小而增加,并且随着燃料箱中的燃料水平增加而减小。作为另一个示例,可以基于电池的荷电状态来调整阈值量。例如,阈值量可以随着电池SOC的减小而增加,并且随着电池SOC的增加而减小。替代地,阈值量可以随着电池SOC的减小而减小,并且随着电池SOC的增加而增加。
在一些示例中,可以响应于发动机转速在发动机怠速的阈值内而经由控制器进行调整阈值(参考上文在图3B中的时间t2)。
在时间t3处,在车辆停止之前,发动机转速已经下降到低于发动机怠速的阈值量。响应于发动机转速下降到低于发动机怠速的阈值量,控制器可以命令发动机停机程序。然而,发动机停机程序可以不同于上面在图3A中讨论的发动机停机程序(参考在时间t3至t4之间的时间帧),如下文更详细地阐述的。
具体地,所述程序可以首先操作变速器和/或变矩器以将发动机与车轮的驱动扭矩分离。作为一个示例,可以脱离变速器的前进离合器以将变速器维持在挡位中,但是将发动机与车轮分离以使得发动机能够被控制到期望的停止位置。作为另一个示例,变速器可以换挡到空挡或具有超越离合器(over-running clutch)的挡位,以将发动机与车轮的驱动扭矩分离,以使得能够在车辆仍在行驶时将发动机控制到期望的停止位置。
在发动机与车轮的驱动扭矩分离的情况下,可以将发动机从比发动机怠速低的阈值量的发动机转速控制到期望的停止位置。类似于上文所讨论的,可以首先基于发动机工况来确定期望的停止位置,所述发动机工况包括但不限于冷却剂温度、环境温度、环境压力或各种其他操作参数。然后,可以确定用于到达期望的停止位置的转速轨迹。所述确定可以考虑各种因素,包括但不限于冷却剂温度、发动机转速、挡位位置等,并且可以基于产生制动扭矩的可用模式,所述制动扭矩可能受到发动机的气缸的数量和各种其他参数的影响。
接下来,可以确定发动机的实际位置和转速。如上面所讨论的,所有发动机气缸可以被密封,并且因此用于将发动机控制到停止位置的程序可以包括维持(或在其他示例中命令)关闭所有气缸的进气门。然后,可以控制与选定的气缸相对应的排气门,以便将发动机的转速降低到与期望位置相对应的0RPM。因为发动机在车辆运动时停止,所以可能期望将发动机尽可能快地停止在期望位置处。因此,可以选择多个气缸以将发动机的转速降低到0RPM,更具体地,可以选择全部气缸以将发动机的转速降低到0RPM。对于选定的气缸,可以命令排气门在TDC附近打开,在BDC附近关闭,在TDC附近再次打开来以将控制发动机位置控制到期望的停止位置的方式产生压缩制动。替代地,可以命令排气门在BDC附近打开,在TDC附近关闭,然后在BDC附近再次打开以产生膨胀制动。通过命令或维持进气门关闭,可以防止空气流到催化剂,这可以改善排放。在又其他示例中,当发动机循环时,可以快速命令排气门打开,然后在TDC和BDC附近关闭。
在另一个实施例中,在本文中认识到,因为当针对关于图3B描述的程序被命令停止时发动机正在以较低转速旋转,所以与关于图3A描述的程序相比,由于当依赖于图3B的程序时可以被引导到催化剂的氧气总量更少(与当依赖于图3A的程序相比),阻止氧气流到催化剂可能不是必须的。具体地,当在燃烧模式下从发动机怠速使发动机停止(参考图3A)时可能发生的发动机旋转的总量可以大于当从大于低于发动机怠速的阈值量(参考图3B中的线358)的速度使发动机停止时并且是在发动机已经处于非燃烧模式(参考图3B)的情况下发生的发动机旋转的总量。因此,可以理解,在一些示例中,将发动机控制到期望的停止位置可以优先于减少流向催化剂的空气。换句话说,控制器可以基于针对到达期望的停止位置而确定的转速轨迹来确认是否可以通过以不优先考虑减少流向催化剂的空气的方式控制发动机进气门和/或排气门来更有利地实现期望的停止位置。在这种示例中,进气门和排气门都可以通过导致实现期望的停止的方式来控制,即使所述结果允许少量空气流向催化剂也是如此。
图3B的发动机停止程序可以包括另外的步骤。具体地,发动机停止程序可以包括对变速器的调整以将变速器置于可以改善发动机重新起动的状态。作为其中可以在发动机停止时(例如,经由通过电驱动泵产生的液压压力)换挡的示例,可以在车辆减速期间控制变速器的挡位,使得在请求发动机重新起动的情况下(在车辆停止之前),变速器可以处于期望挡位中以使得能够通过变速器将扭矩从车轮传递到发动机,由此提供起动发动机所需的发动机旋转。例如,在发动机停止的情况下,变速器可以首先在车辆速度下降到第一转速时换挡到第四挡位,然后在车辆速度进一步下降到第二较低速度时换挡到第三挡位,然后在车辆速度进一步下降到第三更低的速度时换挡到第二挡位,然后在车辆速度下降到第四更低的速度时换挡到第一挡位。通过这种方式,响应于针对增加发动机扭矩以推进车辆的请求,可以接合前进离合器并且恢复加燃料和火花以依赖于车辆惯性来重新起动发动机。在其中车辆速度低于重新起动阈值的一些示例中,可以依赖于起动机马达来辅助发动机的起动。
在不同的示例中,如果在发动机停止时变速器未换挡,则可以在发动机停机期间或之前将变速器换挡到期望的挡位以便进行重新起动。作为一个示例,响应于从DFSO状况转变到发动机停机,诸如在图3B的时间t3处发生的情况,可以禁用前进离合器以将发动机与车轮分离(使得发动机可以被控制到期望的停止位置),同时变速器可以通过上文描述的方式换挡到期望的一个或多个挡位。然后,响应于针对增加发动机扭矩的请求,可以接合前进离合器以利用车辆惯性来至少部分地使发动机加速转动,使得可以通过恢复对发动机气缸的加燃料和火花来重新起动发动机。
因此,图3B的时间线示出了在时间t3至t4之间发生的发动机停止程序。如图所示,发动机在时间t4处停止在期望的停止位置(曲线图355),而车辆仍处于运动中(曲线图360)。在时间t5处,车辆停止,而在控制器处没有接收到重新起动发动机的请求。因此,图3B的时间线未具体示出发动机的重新起动,但是可以理解,在时间t4至t5之间,响应于针对增加发动机扭矩的请求,发动机可以如上文所讨论的那样重新连接到变速器,使得车辆惯性可以来至少部分地用于重新起动发动机。通过依赖车辆惯性来至少部分地重新起动发动机,可以通过减少或避免使用电池电力重新起动发动机来进一步改善燃料经济性。
因此,上文图3A和图3B的时间线描绘了用于将车辆的发动机控制到期望的停止位置的两种不同的场景。图3A的策略可以在一些示例中使用,而图3B的策略可以在其他示例中使用。具体地,在一个示例中,如果车辆的燃料箱中的燃料水平大于预定阈值燃料水平,则可以依赖于图3A的策略,而如果燃料箱中的燃料水平低于预定阈值燃料水平,则可以依赖于图3B的燃料箱。另外或替代地,所述选择可以取决于电池荷电状态(SOC)以及是否正在使用附件负载(例如,空调等)。例如,在其中附件负载对于发动机有需求并且确定不希望依赖于电池(例如,出于燃料经济性考虑)来为附件负载供电和/或如果确定电池由于电池的当前SOC而不能可靠地为附件负载供电的情况中,则响应于发动机转速变为在发动机怠速的阈值内,可以在恢复发动机加燃料的情况下使用图3A的策略。替代地,在其中确定电池可以可靠地满足附件负载的需求(例如,电池SOC高于预定阈值)而不损害可能必须依赖于电池的未来发动机重新起动的情况或可能需要电池的其他状况中,可以依赖于图3B的策略。
另外或替代地,在可能的情况下,图3B的策略图可以优先于图3A的策略,前提是车辆的操作员例如经由车辆中所包括的(例如,与车辆仪表板相关联的)人机界面(HMI)或经由个人计算装置(例如,智能电话、膝上型计算机、平板计算机等)选择环境友好操作模式,所述个人计算装置(例如,可以经由无线传输)与车辆的控制器进行通信。例如,响应于车辆操作员选择环境友好模式,则在可能的情况下,控制器可以使图3B的策略优先于图3A的策略,使得可以改善燃料经济性并减少排放。
因此,基于上文,可以理解,在一些示例中,可以在车辆的控制器的控制下采用图3A的策略,而在其他示例中,可以采用图3B的策略。
现在转到图4,高级示例性方法400描绘了用于选择是经由关于图3A讨论的程序还是关于图3B讨论的程序来控制发动机停止的控制策略。将参考在本文描述并且在图1至图2中示出的系统来描述方法400,但是应当理解,可以在不脱离本公开的范围的情况下将类似方法应用于其他系统。方法400可以由控制器(诸如图1中的控制器12)执行,并且可以在控制器处作为可执行指令存储在非暂时性存储器中。可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从车辆系统的传感器(诸如上文参考图1描述的传感器)接收的信号来执行用于执行方法400和本文包括的其余方法的指令。控制器可以采用车辆系统致动器,诸如第一电动液压配气机构(例如,图1中的第一电动液压配气机构152)、第二电动液压配气机构(例如,图1中的第二电动液压配气机构159)、高压回路(例如,图1中的高压回路103)、低压回路(例如,图1中的低压回路105)、一个或多个燃料喷射器(例如,图1中的燃料喷射器166和/或燃料喷射器170)、一个或多个火花塞(例如,图1中的火花塞192)等,以根据下面描绘的方法改变物理世界中的装置的状态。
方法400开始于402,并且包括评估车辆工况。可以估计、测量和/或推断工况,并且所述工况可包括:一个或多个车辆状况,诸如车辆速度、车辆位置等;各种发动机状况,诸如发动机状态、发动机负荷、发动机转速、A/F比率、歧管空气压力等;各种燃料系统状况,诸如燃料水平、燃料类型、燃料温度等;各种蒸发排放系统状况,诸如燃料蒸气滤罐负载、燃料箱压力等;各种电机相关状况,诸如电池荷电状态(SOC)、电池温度、电机温度等;以及各种环境状况,诸如环境温度、湿度、大气压力等。
前进到405,方法400包括指示车辆的操作员是否正在请求车辆减速。所述请求可以包括操作员释放加速踏板、踩下制动踏板等。如果在405处未请求车辆减速,则方法400前进到408。在408处,方法400包括维持当前工况。例如,发动机可以继续操作,其中燃料和火花被提供给发动机气缸。然后,方法400可以结束。尽管被描绘为结束,但是可以理解,控制器可以连续地评估在驾驶循环期间是否请求车辆减速。
返回到405,响应于在控制器处接收到车辆减速请求,方法400前进到411。在411处,方法400包括停止对发动机气缸进行燃料喷射。在一些示例中,发动机的一个或多个气缸可能已经停止加燃料以便改善燃料经济性,其中进气门和排气门被控制为关闭,并且在这种情况下,可以将这些气缸的状态维持为停用。在411处可以停止向剩余气缸(或所有气缸,如果没有一个气缸已经被停用)加燃料。
前进到414,方法400包括控制发动机进气门和/或排气门以辅助车辆减速(在适用的情况下),同时还防止在发动机不加燃料旋转时空气流到催化剂,如上面关于图3A至图3B详细讨论的。
继续到417,方法400判断发动机转速是否在发动机怠速的阈值内,如关于图3A至图3B所讨论的。如果发动机转速尚未降低到发动机怠速的阈值内,则方法400前进到420。在420处,方法400包括指示是否满足用于恢复发动机的补充燃料的条件。满足用于恢复补充燃料的条件可以包括针对增加发动机扭矩以推进车辆的请求、释放制动踏板等。如果不满足用于恢复补充燃料的此类条件,则方法400返回到414,其中发动机进气门和/或排气门被继续控制以减少空气流向排气催化剂并辅助车辆制动(如果适用的话)。替代地,响应于满足用于对发动机补充燃料的条件,然后方法400前进到423。在423处,方法400包括恢复发动机的补充燃料,并且基于驾驶员需求来控制发动机操作。在其中一个或多个气缸被停用(例如,进气门和排气门关闭)的一些示例中,在一些示例中,这些气缸可以维持停用,或者在其他示例中,可以恢复加燃料和进气门/排气门操作。然后,方法400可以结束。
返回到417,响应于发动机转速降低到发动机怠速的阈值内,方法400前进到426。在426处,方法400包括指示是否满足用于将发动机转速维持在发动机怠速的条件。如上面关于图3A至图3B所讨论的,在一些示例中,响应于燃料水平大于预定阈值燃料水平而可以满足用于将发动机转速维持在发动机怠速的条件。另外或替代地,响应于车辆操作员没有请求以环境友好模式操作而可以满足用于将发动机转速维持在发动机怠速的条件。另外或替代地,响应于针对附件负载供电的请求而可以满足用于将发动机转速维持在发动机怠速的条件,其中确定不期望仅经由电池电力为附件负载供电。可以理解,当确定是否满足用于将发动机转速维持在发动机怠速时的条件时,可以另外或替代地考虑车辆操作的其他方面。例如,如果冷却剂温度低于冷却剂温度阈值,则可以满足用于将发动机转速维持在发动机怠速的条件。
如果在426处确定满足用于将发动机转速维持在发动机怠速的条件,则方法400前进到429。在429处,方法400包括恢复对发动机气缸加燃料以及将发动机转速控制为发动机怠速。可以理解,将发动机转速控制到发动机怠速可以控制燃料喷射脉冲宽度、燃料喷射正时、进气门/排气门正时和/或升程等,以将发动机转速维持在发动机怠速的阈值内。可以理解,在其中一个或多个发动机气缸被停用(例如,进气门和排气门关闭,停止加燃料)的情况下,在一些示例中,可以将发动机转速控制到发动机怠速,同时维持这些气缸停用。然而,在其他示例中,可以在429处重新激活任何停用的气缸(例如,恢复加燃料,恢复进气门/排气门操作),以将发动机转速控制到发动机怠速。
前进到432,方法400包括指示在发动机被控制到发动机怠速时车辆是否已经停止。如果否,则方法400前进到435。在435处,方法400包括指示是否存在加速请求,或者换句话说,是否存在针对增加发动机扭矩的请求。如果否,则方法400返回到429,其中继续将发动机控制到发动机怠速。替代地,响应于控制器接收到针对增加发动机扭矩的请求,则方法400前进到438。在438处,方法400包括基于驾驶员需求来控制发动机操作。换句话说,因为发动机已经被加燃料,所以可以简单地基于操作员对增加发动机扭矩的需求来控制发动机。在其中任何气缸被停用的一些示例中,这些气缸可以被重新激活,或者可以不被重新激活,这取决于操作员需求的扭矩请求。然后,方法400结束。尽管被描绘为结束,但是可以理解,方法400可以再次响应于驾驶循环期间的另外的减速请求而使用。
返回到432,响应于对在发动机被控制到发动机怠速时车辆停止的指示,方法400前进到441。在441处,方法400包括停止对发动机加燃料(并且停止提供火花),以及根据图5的如下文讨论的并且如上文关于图3A讨论的方法控制发动机停止位置。然后,方法400可以结束。
返回到426,响应于发动机转速变为在发动机怠速的阈值内,并且进一步响应于不满足用于将发动机转速维持在发动机怠速的条件,方法400包括维持发动机气缸不加燃料。尽管未明确示出,但是如上文关于图3B所讨论的,在一些示例中,响应于发动机转速变为在发动机怠速的阈值内,可以停用发动机的所有气缸。例如,因为发动机气缸尚未加燃料,所以停用气缸可以包括命令关闭进气门和排气门,使得发动机气缸充当空气弹簧。这可以降低发动机泵气功,同时另外防止空气流到催化剂。降低泵气功可以使得发动机能够以如下方式旋转:可以使得发动机能够通过响应于针对增加发动机扭矩的请求而简单地提供加燃料而不另外控制变速器齿轮传动、响应于针对增加发动机扭矩的请求而依赖于起动机马达使发动机旋转等来进入燃烧操作模式。换句话说,当发动机转速降低到发动机怠速的阈值内时降低泵气功可能是有利的,因为发动机可以通过如下方式转动:使得能够响应于针对增加发动机扭矩的请求而平稳地重新起动。此外,降低泵气功可以改善滑行。
在444处,方法400判断发动机转速是否已降低到低于发动机怠速的阈值量。如果否,则方法400前进到447,其中确定操作员是否请求车辆加速,或者换句话说,是否增加发动机扭矩。如果否,则方法400包括继续维持发动机不加燃料,并且在一些示例中,所有气缸都停用(例如,进气门和排气门关闭)。在其他示例中,控制器可以推断出可以请求附加的发动机制动,并且在这种示例中,控制器可以通过如下方式控制进气门和/或排气门:使得能够增加发动机制动同时还避免空气流到催化剂。作为一个示例,被选择来提供制动的一个或多个发动机气缸的排气门可以被关闭,而一个或多个进气门可以如上面关于图3A至图3B所讨论的那样被控制。
如果在447处确定请求增加发动机扭矩,则方法400前进到450。在450处,方法400包括对发动机加燃料,并且基于驾驶员需求来控制发动机操作。具体地,可以理解,在其中发动机转速尚未降低到低于发动机怠速的阈值量的情况下,发动机转速可以使得可以简单地通过恢复向发动机气缸加燃料来恢复燃烧操作模式。当然,可以理解,在其中发动机气缸(例如,所有发动机气缸或所有发动机气缸中的一部分)关闭进气门/排气门的情况下,可以至少恢复停用的气缸中的一部分的进气门/排气门操作,使得发动机可以恢复燃烧操作模式。然后,方法400可以结束。
返回到444,响应于发动机转速降低到低于发动机怠速的阈值量,方法400前进到453。在453处,方法400包括以根据图6的方法的并且如上文关于图3B讨论的方式来控制发动机停止位置。
现在转到图5,示出了高级示例性方法500,其示出了可以如何从燃烧操作状态控制发动机的停止位置。方法500从图4继续,并且因此可以理解,方法500参考本文描述的并且在图1至图2中示出的系统进行描述,并且方法500由控制器(例如,图1中的控制器12)执行,并且可以在控制器处作为可执行指令存储在非暂时性存储器中。可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从车辆系统的传感器(例如,图1的传感器)接收的信号来执行用于执行方法500的指令。控制器可以根据下文描述的方法500来采用致动器以更改物理世界中的装置的状态。
方法500开始于510,并且包括确定期望的发动机停止位置。期望的停止位置可以基于发动机工况(例如,冷却剂温度、环境温度、环境压力等)。在一些示例中,期望的停止位置可以是如下位置:在随后的重新起动时,预期发动机恰好在曲轴上的缺失齿之前恰好达到用于可靠的发动机转速传感器操作的最小转速,使得控制器可以快速确认随后的发动机起动时的发动机位置。在一些示例中,可以基于车辆参数和/或环境状况经由一个或多个查找表来确定期望的停止位置。例如,期望的停止位置可以是燃料水平、燃料类型、燃料RVP、发动机温度、冷却剂温度、环境温度等的函数。
继续到515,方法500包括确定发动机到达期望的停止位置的转速轨迹。确定转速轨迹可以包括考虑各种因素,包括但不限于冷却剂温度、发动机转速、挡位位置等。转速轨迹可以基于用于产生发动机制动扭矩的可用模式。在该示例性方法中,如上面关于图3A所讨论的,用于产生发动机制动扭矩的可用模式可以包括控制选定气缸的进气门升程,同时维持所有发动机气缸上的排气门关闭以避免在使发动机停止的过程期间将空气引导到催化剂。因此,确定转速轨迹可以考虑控制发动机制动的优选方法,所述方法在该示例中包括控制选定气缸的进气门升程,同时维持所有气缸上的排气门关闭。
前进到520,确定发动机的实际位置和转速。例如,可以基于联接到曲轴的传感器(例如,图1中的霍尔效应传感器120)来确定实际转速和位置。在确定发动机位置和转速的情况下,在525处控制关闭尚未关闭的所有气缸的排气门。在其中排气门包括电动液压配气机构(例如,图1中的第二电动液压配气机构159)以改变排气门升程的示例中,排气门可以被控制到零升程(例如,关闭)。在其他示例中,可以理解,排气门可以是可电子致动的,并且在这种情况下,排气门可以被致动关闭。气门控制的其他示例在本公开的范围内。
前进到530,方法500包括基于在方法500的步骤515处确定的转速轨迹来选择发动机气缸以提供制动扭矩以将发动机控制到期望的停止位置。在一个示例中,可以选择多个发动机气缸而不是选择全部发动机气缸来提供制动扭矩,以使发动机快速停止在期望的停止位置处。继续到535,方法500包括通过如下方式控制一个或多个选定气缸的一个或多个进气门:将发动机位置控制到期望的停止位置。作为一个示例,可以控制一个或多个选定气缸的一个或多个进气门以产生压缩制动。作为另一个示例,可以控制一个或多个进气门以产生膨胀制动。在其中选择至少两个气缸的又一个示例中,可以依赖于压缩制动和膨胀制动的某种组合,使得将发动机控制到期望的停止位置。例如,一个气缸可以被控制进行压缩制动,而另一个气缸可以被控制进行膨胀制动。在这样做时,可以通过比仅依赖于压缩制动或仅依赖于膨胀制动更快的方式将发动机控制到期望的停止位置。在一些示例中,可以在进气门被控制为至少部分地打开时控制进气门升程量,以控制压缩制动或膨胀制动的量。例如,关于其中进气门在TDC附近被命令打开,在BDC附近被关闭并且在TDC附近被再次打开的压缩制动,当气门被命令打开时改变气门升程一定量可以实现不同的压缩制动量,而不是其中简单地命令进气门完全打开的情况。例如,与其中再生更多压缩压力的较大气门升程相比,较小的气门升程可以再生较小的压缩压力,由此减少发动机减速的量。在一些示例中,气门升程量的变化可以用于根据期望的转速轨迹将发动机控制到期望的停止位置。类似地,控制进气门升程量可以实现对膨胀制动的精确控制,这可以使得能够将发动机控制到期望的停止位置,同时满足对期望的转速轨迹的要求。方法500可以响应于发动机停止在期望位置而结束。
现在转到图6,示出了高级示例性方法600,其示出了可以如何从发动机操作的非燃烧状态控制发动机的停止位置,并且其中发动机以作为阈值量(参考图3B中的线358)或更低于发动机怠速的速度旋转。方法600从图4继续,并且因此可以理解,方法600参考本文描述的并且在图1至图2中示出的系统进行描述,并且方法600由控制器(例如,图1中的控制器12)执行,并且可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中。可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从车辆系统的传感器(例如,图1的传感器)接收的信号来执行用于执行方法600的指令。控制器可以根据下文描述的方法600来采用致动器以更改物理世界中的装置的状态。
方法600开始于605,并且包括将发动机与车辆的车轮分离。具体地,在605处,方法600可以包括通过将发动机与车轮的驱动扭矩分离的方式操作变速器和/或变矩器。如上文所讨论的,可以脱离变速器的前进离合器以将变速器维持在挡位中,但是将发动机与车轮分离。在另一个示例中,变速器可以换挡到空挡或具有超越离合器的挡位,以将发动机与车轮的驱动扭矩分离。
所述方法然后前进到610,其中基于发动机工况(例如,冷却剂温度、燃料水平、燃料类型、燃料RVP、环境温度、环境压力等)、使得控制器可以快速地确认随后的发动机起动时的发动机位置的定位以及可以容易地实现在其中发动机停止但是在车辆停止之前请求发动机重新起动的情况下依赖于车辆惯性的发动机起动事件的定位中的一者或多者来确定期望的停止位置。在一些示例中,可以基于上述车辆参数和/或环境状况中的一者或多者经由一个或多个查找表来确定期望的停止位置。在610处,方法600进一步确定用于将发动机控制到期望的停止位置的期望的转速轨迹。
然后在615处确定实际发动机转速和发动机位置。在确定了期望的停止位置、期望的转速轨迹以及发动机的实际位置和转速的情况下,在620处,方法600包括命令或维持关闭所有发动机气缸上的进气门。维持关闭进气门可以用于减少流到排气催化剂的空气,这可以减少随后的发动机起动时的排放,如上面所讨论的。
继续到625,方法600包括选择发动机气缸以提供发动机制动。可以选择气缸以使发动机尽可能快地停止在期望位置处,使得在其中车辆的操作员请求增加发动机扭矩的情况下,发动机可能已经停止并且车辆惯性可以用于重新起动发动机,如将在下面更详细阐述的。例如,可以依赖于所有发动机气缸来使发动机尽可能快速地停止在期望的停止位置处。在该方法中,在进气门关闭的情况下,可以使用对排气门的控制来通过压缩制动或膨胀制动来控制发动机制动。
在625处选择一个或多个气缸的情况下,方法600前进到630,其中控制选定气缸的一个或多个排气门以提供压缩或膨胀制动。在一些示例中,所有选定气缸都可以依赖于压缩或膨胀制动,或者控制器可以依赖于压缩和膨胀制动的某种组合,以便将发动机控制到与期望的转速轨迹一致的期望的停止位置。
继续到635,当发动机被控制到期望的停止位置时并且在发动机已经停止之后,方法600包括根据车辆速度调整变速器齿轮传动,以便在车辆停止之前请求增加发动机扭矩的事件中将变速器置于期望的齿轮传动。在635处调整变速器齿轮传动可以包括在车辆速度下降到第一转速时换挡到第四挡位,然后在车辆速度进一步下降到第二较低速度时换挡到第三挡位,然后在车辆速度进一步下降到第三更低的速度时换挡到第二挡位,然后在车辆速度下降到第四更低的速度时换挡到第一挡位,如上面关于图3B所讨论的。其他变型也在本公开的范围内。例如,通过在车辆速度下降到第一转速时将齿轮传动控制到第三挡位、在车辆速度进一步下降到第二转速时将齿轮传动控制到第二挡位以及当车辆速度进一步下降到第三速度时将齿轮传动控制到第一挡位,可以调整变速器齿轮传动,而不是在第四挡位处起动。在又其他示例中,通过在车辆速度下降到第一转速时将齿轮传动控制到第二挡位、然后在车辆速度进一步下降到第二转速时控制到第一挡位,可以调整变速器齿轮传动,而不是在第三挡位处起动。可以理解,为了在发动机停止时(或在发动机静止时)实现变速器换挡,变速器可以例如经由通过电驱动泵产生的液压压力来换挡。在一些示例中,变速器的齿轮传动可以基于齿轮传动可以从车辆的轮胎传递回发动机的可用扭矩来选择。
前进到640,方法600包括指示车辆是否已经停止。如果是,则方法600前进到645,其中发动机维持停机直到自车辆停止状况起的下一个发动机重新起动请求为止。然后,方法600可以结束。
返回到640,响应于车辆未停止,方法600继续到650。在650处,方法600包括指示是否正在请求发动机重新起动。可以理解,响应于操作员请求增加发动机扭矩以推进车辆而请求发动机重新起动。在未请求发动机重新起动的情况下,方法600继续询问车辆是否停止,并且如果否,则询问是否请求发动机重新起动。
在650处请求发动机重新起动的情况下,方法600前进到655。在655处,方法600包括将发动机重新联接到车轮以及使用车辆惯性来使发动机旋转。尽管在图6中未明确示出,但是在655处,可以理解,可以调整发动机控制以重新起动发动机。例如,可以调整一个或多个参数以重新起动发动机,所述参数包括但不限于火花正时、燃料喷射量和/或压力和/或正时、节气门位置、气门正时和/或气门升程量等。当请求发动机重新起动时,可以根据当前车辆速度来调整上述参数。在一些示例中,可以控制进气门和排气门以减少用于起动发动机的发动机泵气功,以减少用于重新起动发动机的扭矩扰动并更容易地使发动机旋转。在其中车辆包括直接燃料喷射选项的一个示例中,可以在发动机重新联接到车轮之前将燃料喷射到发动机气缸中,这可以在提供加燃料和火花并且发动机重新连接到车轮时辅助起动发动机。可以将节气门控制到基于当前发动机转速的期望位置,以控制在发动机重新起动事件时进入发动机气缸的空气量。
在一些示例中,尽管在图6中未明确示出,但是控制器可以确定除了通过将变速器重新联接到车轮使用车辆惯性来重新起动发动机之外是否还可能经由使用起动机马达来改善重新起动事件。所述确定可以是重新起动请求时的车辆速度的函数。例如,如果车辆速度低于下限阈值车辆速度,则可以采用起动机来辅助发动机的重新起动。
因此,基于以上内容,可以理解,响应于针对重新起动发动机的请求,发动机可以重新连接到车轮,并且可以向发动机气缸提供加燃料和火花以便恢复燃烧操作模式。通过将车轮重新连接到发动机,在一些示例中,车辆惯性可以用于在不依赖于起动机马达进行辅助的情况下使发动机旋转。在其中可以在不依赖于起动机马达进行辅助的情况下重新起动发动机的情况中,可以通过避免使用存储在电池中的能量来以改善燃料经济性的方式进行重新起动。
响应于在655处重新起动发动机,方法600前进到660。在660处,方法600包括基于驾驶员需求来控制发动机。然后,方法600结束。
现在转到图7,描绘了预示性示例性时间线700,其详细示出了可以如何根据本文特别是关于图6的方法讨论的方法来控制进气门和排气门。时间线700包括:随时间变化的曲线图705,其指示发动机的第一气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图710,其指示第一气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线700还包括:随时间变化的曲线图715,其指示发动机的第二气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图720,其指示第二气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线700还包括:随时间变化的曲线图725,其指示发动机的第三气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图730,其指示第四气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线700还包括:随时间变化的曲线图735,其指示发动机的第四气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图740,其指示发动机的第四气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线700还包括随时间变化的曲线图745,其指示车辆速度。对于所描绘的每个发动机气缸,示出了以相应气缸的上止点(TDC)为参考的曲柄转角(例如,0是压缩的TDC)。车辆可以是停止的,或者以大于(+)停止的速度行进。时间线700还包括随时间变化的曲线图750,其指示对发动机气缸的燃料喷射是开启的还是关闭的。在该示例性时间线中,如将在下面进一步详细阐述的,燃料没有被喷射到任何发动机气缸,因此仅描绘了用于燃料喷射的一个曲线图。时间线700还包括随时间变化的曲线图755,其指示发动机转速。发动机可以是停止的或者以大于(+)停止的转速旋转。时间线700还包括随时间变化的曲线图760,其指示发动机是否与车轮分离(是或否)。时间线700还包括随时间变化的曲线图765,其指示发动机的燃料箱中的燃料水平。
在时间t0处,可以理解,车辆的操作员先前已经请求车辆减速,并且因此发动机在减速燃料切断(DFSO)状况下操作,其中停止向发动机气缸加燃料(曲线图750)。在停止加燃料的情况下,命令关闭每个气缸的排气门(参考曲线图710、720、730和740)。通过命令关闭排气门,可以避免将氧气泵送到催化剂。在时间t0至t1之间,发动机气缸中的每一者的进气门(参考曲线图705、715、725和735)被示出为在活塞冲程的顶部和底部附近打开和关闭。凭借通过这种方式打开和关闭进气门,压缩和膨胀功可以增加发动机减速,并且因为发动机仍然联接到车轮(曲线图760),所以发动机减速的增加可以用于辅助车辆减速。因此,在发动机在时间t0至t1之间以减速燃料切断模式操作的情况下,车辆速度随着发动机转速(曲线图755)降低(曲线图745)。
在时间t1处,发动机转速在发动机怠速(在此由线756表示)的阈值(参考线757)内。可以理解,由线757表示的阈值可以与图3B中由线357表示的阈值相同,并且由线756表示的发动机怠速可以与图3B中由线356表示的发动机怠速相同。如上面关于图3A至图3B所讨论的,在一些示例中,当发动机转速在发动机怠速的阈值内时,可以对发动机加燃料。然而,在其他示例中,当发动机转速在发动机怠速的阈值内时(参考图3B),可能不对发动机加燃料。在该示例性时间线中,可以理解,车辆的操作员已经经由HMI选择了环境友好操作模式。因此,因为已经选择了环境友好操作模式,所以在其中车辆正在减速并且发动机转速在发动机怠速的阈值内的情况下,可以维持不对发动机加燃料,前提是满足这样做的条件。如上面所讨论的,一个这样的条件可以是燃料箱中的燃料水平低于阈值燃料水平。
在该示例性时间线700中,燃料箱中的燃料水平低于阈值燃料水平(由线766表示)。因此,维持不对发动机加燃料(曲线图750),而不是向发动机气缸提供加燃料以便将发动机转速维持在发动机怠速。
响应于发动机转速进入发动机怠速的阈值内,用于进气门和排气门的控制策略改变。具体地,代替以降低发动机转速的方式继续控制进气门的是,进气门全部被命令关闭,同时维持关闭排气门。在进气门和排气门关闭的情况下,可以减少发动机泵气功,这与其中继续依赖于发动机制动的情况相比可以使得车辆滑行更长时间,这可以有利于通过改善车辆滑行能力来改善燃料经济性。
因此,在时间t1至t2之间,在发动机气缸被密封并充当空气弹簧的情况下,发动机转速和车辆速度下降。可以理解,在车辆操作员请求摩擦制动的情况下,发动机转速可以结合车辆转速而降低,前提是发动机联接到车轮。
在时间t2处,发动机转速已经下降到低于发动机怠速(756)的阈值量(参考线758)。可以理解,在图7中低于发动机怠速的阈值量(线758)可以与上面在图3B中讨论的低于发动机怠速的阈值量(参考图3B中的线358)相同。在发动机转速为低于发动机怠速的阈值量的情况下,启动发动机停止程序。发动机停止程序包括将发动机与车轮分离,如上面关于图6的方法所讨论的。控制器确定发动机的期望的停止位置,并且继而确定用于使发动机停止在期望的停止位置处的转速轨迹。基于转速轨迹,控制器以使得发动机能够停止在期望的停止位置处的方式选择发动机气缸以控制发动机转速。在该示例性时间线700中,控制器确定可以使用所有气缸来经由所确定的转速轨迹来控制发动机转速,以将发动机停止在期望的停止位置处。在时间t2至t3之间,所有气缸的进气门维持关闭。然而,每个气缸的排气门在所述气缸的活塞冲程的顶部和底部附近打开/关闭,并且通过这种方式控制气门用于以使发动机停止在期望的停止位置的方式增加发动机制动。通过维持关闭所有气缸的进气门,可以理解,氧气不可以被泵送通过到催化剂,这可以改善燃料经济性并减少随后的重新起动时的不期望的排放。
可以理解,可以取决于所确定的转速轨迹和期望的停止位置来调整每个发动机气缸的排气门打开和关闭事件的数量。此外,在一些示例中,可以控制排气门的气门升程量。在一些示例中,可以针对排气门的每次打开事件将排气门的气门升程控制为最大气门升程。在另一个示例中,排气门中的某一部分可以被控制到最大升程,而排气门中的另一部分可以被控制到小于最大升程(例如,最大升程的某个百分比)。可以理解,控制每个排气门的气门升程量可以实现对排气门的打开/关闭施加在发动机上的制动量的精细控制。在一些示例中,基于所确定的转速轨迹和期望的停止位置,可以经由控制器查询一个或多个查找表,以便推断用于选定气缸的每个排气门的气门升程量,以便基于用于使发动机停止的所确定的转速轨迹将发动机控制到期望的停止位置。
在该示例性时间线700中,发动机在时间t3处停止在期望的停止位置处。然而,车辆仍然没有停止。在发动机停止并与车轮分离的情况下,如上文所讨论(但未在图7中明确示出),可以理解,变速器齿轮传动可以根据车辆速度进行调整,以使得变速器能够处于期望的齿轮传动中以便于发动机重新起动,前提是在车辆完全停止之前请求发动机重新起动。如上面所讨论的,在车辆停止之前请求发动机重新起动的情况下,变速器可以重新联接到变速器并且因此重新联接到车轮,并且车辆惯性可以用于使发动机旋转,并且加燃料和火花可以开始以便重新起动发动机。
现在转到图8,描绘了预示性示例性时间线800,其详细示出了可以如何根据本文特别是关于图5的方法讨论的方法来控制进气门和排气门。时间线800包括:随时间变化的曲线图805,其指示发动机的第一气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图810,其指示第一气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线800还包括:随时间变化的曲线图815,其指示发动机的第二气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图820,其指示第二气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线800还包括:随时间变化的曲线图825,其指示发动机的第三气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图830,其指示第四气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线800还包括:随时间变化的曲线图835,其指示发动机的第四气缸的进气门是打开的还是关闭的;以及随时间变化的曲线图840,其指示发动机的第四气缸的排气门是打开的还是关闭的。时间线800还包括随时间变化的曲线845,其指示车辆速度。对于所描绘的每个发动机气缸,示出了以相应气缸的上止点(TDC)为参考的曲柄转角(例如,0是压缩的TDC)。车辆可以是停止的,或者以大于(+)停止的速度行进。时间线800还包括随时间变化的曲线图850,其指示对发动机气缸的燃料喷射是开启的还是关闭的。在该示例性时间线中,如将在下面进一步详细阐述的,燃料没有被喷射到气缸或者被喷射到所有发动机气缸,并且因此仅描绘了用于燃料喷射的一个曲线图。时间线800还包括随时间变化的曲线图855,其指示发动机转速。发动机可以是停止的或者以大于(+)停止的转速旋转。时间线800还包括随时间变化的曲线图860,其指示燃料箱中的燃料水平。
在时间t0处,可以理解,车辆的操作员先前已经请求车辆减速,并且因此发动机在减速燃料切断(DFSO)状况下操作,其中停止向发动机气缸加燃料(曲线图850)。在停止加燃料的情况下,命令关闭每个气缸的排气门(参考曲线图810、820、830和840)。通过命令关闭排气门,可以避免将氧气泵送到催化剂。在时间t0至t1之间,发动机气缸中的每一者的进气门(参考曲线图805、815、825和835)被示出为在活塞冲程的顶部和底部附近打开和关闭。凭借通过这种方式打开和关闭进气门,压缩和膨胀功可以增加发动机减速,这可以进一步辅助车辆减速。因此,在发动机在时间t0至t1之间以减速燃料切断模式操作的情况下,车辆速度随着发动机转速(曲线图855)降低(曲线图845)。
在时间t1处,发动机转速在发动机怠速(在此由线856表示)的阈值(参考线857)内。可以理解,由线857表示的阈值可以与图3A中由线307表示的阈值相同,并且由线856表示的发动机怠速可以与图3A中由线306表示的发动机怠速相同。在该示例性时间线中,燃料箱中的燃料水平高于阈值燃料水平(由线866表示)。因此,对发动机气缸提供加燃料(曲线图850)以便将发动机转速维持在发动机怠速。
响应于对发动机加燃料,用于进气门和排气门的控制策略改变。具体地,恢复所有发动机气缸的进气门和排气门操作。在该示例性时间线中,发动机的点火顺序为4-2-1-3。在发动机加燃料的情况下,控制器控制燃料喷射参数以将发动机维持在怠速。尽管所有气缸都被描绘为正在加燃料,但是在其他示例中,可以理解,仅气缸中的一部分(例如,2个气缸)可以被加燃料,而其他气缸可以通过阻止氧气流到催化剂的方式来控制。例如,对于剩余的不加燃料的气缸,进气门可以关闭,而排气门保持打开。替代地,排气门可以关闭,而进气门可以保持打开。在又一个示例中,进气门和排气门都可以关闭。在时间t2处,车辆停止,并且因此停止向发动机加燃料(曲线图850)。响应于车辆停止,控制器确定发动机的期望的停止位置,并且继而确定用于使发动机停止在期望的停止位置处的转速轨迹。因为发动机的转速从发动机怠速而不是从低于发动机怠速的阈值量被控制到期望的停止位置(参考图3B和图7),并且因为在车辆停止时发动机被控制到期望的停止位置,所以当车辆仍处于运动时使发动机尽快停止可能不是必须的(参考图7)。基于转速轨迹,控制器以使得发动机能够停止在期望的停止位置处的方式选择发动机气缸以控制发动机转速。在该示例性时间线800中,控制器确定在给出所确定的转速轨迹的情况下,可以使用第二气缸和第四气缸将发动机停止在期望的停止位置处。换句话说,控制器确定可以使用全部发动机气缸中的仅一部分来将发动机控制到期望的停止位置。此外,因为发动机正在从燃烧操作模式停止,所以使用进气门进行发动机制动,而不是当发动机从非燃烧状态停止时使用上面讨论的策略(使用排气门进行发动机制动)。
因此,在时间t2至t3之间,以经由控制器确定的方式(例如,基于查找表)控制用于选定气缸的进气门,以将发动机停止在期望的停止位置处。具体地,对于第二气缸和第四气缸中的每一者,进气门在下止点(而不是上止点)附近打开和关闭。凭借通过这种方式控制进气门,发动机在时间t3处停止在期望的停止位置。发动机气缸中的每一者的排气门维持关闭,以减少将氧气引导到催化剂的机会。
通过这种方式,可以改善燃料经济性并减少排放。具体地,通过在车辆减速程序和/或发动机停止程序期间避免空气流到催化剂,可以减少随后的发动机起动时的燃料消耗,因为可能不需要附加的燃料来重置催化剂的状态。此外,通过控制在减速请求期间如何向发动机加燃料,可以减少燃料消耗,这在其中燃料箱中的燃料水平低的情况下可能特别有利。
使得车辆控制器能够在车辆减速状况期间在发动机转速变为在发动机怠速的阈值内时选择对发动机加燃料还是避免对发动机加燃料并且替代地在车辆处于运动时并且在其中发动机转速已经降低到超过比发动机怠速低的另一个阈值的情况下使发动机停止的技术效果是可以改善燃料经济性并且可以减少排放。使得车辆操作员能够经由HMI选择是否以环境友好模式操作的技术效果是可以提高客户满意度。例如,当发动机转速变为在发动机怠速的阈值内时,一些客户可能更喜欢在车辆减速期间对发动机加燃料,而其他客户可能出于环境和燃料经济性的原因而更喜欢维持发动机关闭。当以环境友好模式操作车辆时响应于发动机转速变为在发动机怠速的阈值内而关闭所有进气门和排气门的情况下操作发动机的技术效果是改善车辆滑行,这可以进一步改善燃料经济性。响应于发动机转速降低的幅度超过比发动机怠速低的阈值而依赖于使用排气门操作同时维持关闭进气门以将发动机控制到期望的停止位置的技术效果是可以维持关闭进气门,由此避免在发动机停机程序期间将任何附加的空气充气引入发动机中。依赖于连续可变气门升程来对用于发动机制动的进气门和/或排气门操作施加控制的技术效果是可以更准确地控制期望的停止位置。
在另一个实施例中,一种用于车辆的方法包括:响应于在发动机不加燃料时发动机转速变为在发动机怠速的第一阈值内,维持所述发动机不加燃料并调整第二阈值,所述第二阈值在所述发动机怠速以下扩展而不在所述发动机怠速以上扩展;以及响应于所述发动机转速下降到所述第二阈值以下而将所述发动机控制到期望的停止位置。在所述方法的第一示例中,根据车辆速度来调整所述第二阈值。在所述方法的第二示例中,根据所述车辆的燃料箱中的燃料水平来调整所述第二阈值。在所述方法的第三示例中,根据所述车辆的电池的荷电状态来调整所述第二阈值。
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作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可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。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、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、并行执行,或者在一些情况下被省略。同样地,处理次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的。可以根据所使用的特定策略来反复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外,所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将被编程到发动机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,其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应当理解,本文中公开的配置和程序本质上是示例性的,并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义,因为众多变化是可能的。例如,以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。
如本文所使用,除非另有指定,否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5%。
所附权利要求特别地指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的结合,既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (14)

1.一种方法,其包括:
响应于在不对发动机的一组气缸加燃料时的车辆的减速请求期间发动机转速在所述发动机的怠速的第一阈值转速内,维持不对所述一组气缸加燃料;以及响应于所述发动机转速大于低于所述怠速的第二阈值转速而将所述发动机控制到期望的停止位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其中将所述发动机控制到所述期望的停止位置发生在车辆停止之前;其中所述第一阈值在所述怠速以上和以下扩展,所述第二阈值在所述怠速以下扩展而不在所述怠速以上扩展;并且其中所述第二阈值在所述怠速以下扩展比所述第一阈值更大的量。
3.根据权利要求1所述的方法,其中将所述发动机控制到所述期望的停止位置还包括将所述发动机与所述车辆的变速器分离。
4.根据权利要求3所述的方法,其还包括在所述发动机与所述变速器分离的情况下根据车辆速度调整所述变速器的齿轮传动。
5.根据权利要求1所述的方法,其中将所述发动机控制到所述期望的停止位置包括命令或维持关闭所述发动机的所述一组气缸中的每个气缸的进气门。
6.根据权利要求1所述的方法,其还包括控制所述一组气缸的全部排气门以产生所述发动机的制动扭矩以将所述发动机控制到所述期望的停止位置。
7.根据权利要求6所述的方法,其中控制所述全部排气门包括在至少一个气缸的循环期间多次打开和关闭所述全部排气门。
8.根据权利要求1所述的方法,其还包括响应于所述发动机转速在所述怠速的所述第一阈值转速内而密封所述一组气缸。
9.一种用于车辆的系统,其包括:
发动机,所述发动机具有多个气缸,每个气缸具有用于向其输送燃料的燃料喷射器;用于所述多个气缸中的每个气缸的进气门和排气门,所述进气门和所述排气门具有可变气门升程;以及控制器,所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令,所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器:接收车辆速度降低请求,并且作为响应,命令用于每个气缸的所述燃料喷射器停止喷射燃料;命令用于每个气缸的所述排气门达到零气门升程,并且操作一个或多个气缸的所述进气门以降低所述发动机的转速;通过响应于所述发动机的所述转速达到在发动机怠速的第一阈值转速内的第一转速,在维持不对所述发动机加燃料的同时将用于每个气缸的所述进气门和所述排气门控制为零气门升程来密封所述多个气缸;以及响应于在所述车辆处于运动时所述发动机的所述转速达到第二转速而将所述发动机停止在期望的停止位置,所述第二转速是低于所述发动机怠速的第二阈值转速。
10.根据权利要求9所述的系统,其还包括具有燃料水平指示器的燃料箱;并且其中所述控制器存储另外的指令以响应于对所述燃料箱中的燃料水平低于阈值燃料水平的指示,在维持所述发动机不加燃料的同时密封所述多个气缸。
11.根据权利要求9所述的系统,其还包括人机界面,所述人机界面包括在所述车辆的车厢中;并且其中所述控制器存储另外的指令以响应于对所述车辆的操作员已经经由所述人机界面选择环境友好操作模式的指示,在维持所述发动机不加燃料的同时密封所述多个气缸。
12.根据权利要求9所述的系统,其中所述控制器存储另外的指令以:通过将用于每个气缸的所述进气门维持到零气门升程来将所述发动机停止在所述期望的停止位置;并且控制所述多个气缸中的每个气缸的所述排气门的气门升程以响应于所述发动机的所述转速达到所述第二转速而产生发动机制动扭矩,所述发动机制动扭矩使所述发动机停止在所述期望的停止位置。
13.根据权利要求9所述的系统,其还包括变速器,所述变速器选择性地联接到所述发动机;并且其中所述控制器存储另外的指令以在所述发动机的所述转速达到所述第二转速时将所述变速器与所述发动机机械地分离。
14.根据权利要求9所述的系统,其中所述控制器存储另外的指令以在所述车辆处于运动时在使所述发动机停止在所述期望的停止位置期间和之后根据车辆速度来使所述变速器换挡。
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