專利名稱：發(fā)動機(jī)速度控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，更具體地涉及發(fā)動機(jī)速度控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此提供的背景描述用于總體上展示本公開的來龍去脈。本發(fā)明的發(fā)明人的工作在一定程度上被描述在該背景部分中，這部分內(nèi)容以及該描述在遞交時可能不另構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的方面，既不明確也不暗示地被認(rèn)為是破壞本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)?？諝馔ㄟ^進(jìn)氣歧管被引入發(fā)動機(jī)。節(jié)氣門閥控制進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流?？諝馀c來自一個或多個燃料噴射器的燃料混合以形成空氣/燃料混合物?？諝?燃料混合物在發(fā)動機(jī)的一個或多個氣缸內(nèi)燃燒?？諝?燃料混合物的燃燒可例如通過燃料的噴射或由火花塞提供的火花引發(fā)。發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。在一些情況下，ECM可在車輛起動(例如，鑰匙接通(key ON))和車輛關(guān)閉(例如，鑰匙關(guān)停(key OFF))之間關(guān)閉發(fā)動機(jī)。例如，ECM可選擇性地關(guān)閉發(fā)動機(jī)，以便增大燃料效率(即，減少燃料消耗)。ECM可在稍后的時間起動發(fā)動機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于自動停止/起動車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，包括致動器控制模塊、校正確定模塊和火花調(diào)節(jié)模塊。所述致動器控制模塊確定用于第一時間的目標(biāo)火花正時，該第一時間處于當(dāng)發(fā)動機(jī)曲柄起動開始時的第二時間與在所述第二時間之后的當(dāng)測量的發(fā)動機(jī)速度變得大于預(yù)定發(fā)動機(jī)速度時的第三時間之間。所述校正確定模塊基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度和測量的發(fā)動機(jī)速度確定用于所述第一時間的火花正時校正。所述火花調(diào)節(jié)模塊基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正來設(shè)定用于所述第一時間的火花正時。一種用于自動停止/起動車輛的發(fā)動機(jī)控制方法，包括確定用于第一時間的目標(biāo)火花正時，該第一時間處于當(dāng)發(fā)動機(jī)曲柄起動開始時的第二時間與在所述第二時間之后的當(dāng)測量的發(fā)動機(jī)速度變得大于預(yù)定發(fā)動機(jī)速度時的第三時間之間；基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度和測量的發(fā)動機(jī)速度確定用于所述第一時間的火花正時校正；以及基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正來設(shè)定用于所述第一時間的火花正時。
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在其他特征中，上述系統(tǒng)和方法通過由一個或多個處理器執(zhí)行的計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。所述計算機(jī)程序可儲存于有形的計算機(jī)可讀介質(zhì)上，例如但不限于存儲器、非易失性數(shù)據(jù)存儲器、和/或其他合適的有形存儲介質(zhì)。本發(fā)明還包括以下方案
方案1. 一種用于自動停止/起動車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，包括 致動器控制模塊，所述致動器控制模塊確定用于第一時間的目標(biāo)火花正時，所述第一時間處于發(fā)動機(jī)曲柄起動開始時的第二時間與在所述第二時間之后的當(dāng)測量的發(fā)動機(jī)速度變得大于預(yù)定發(fā)動機(jī)速度時的第三時間之間；
校正確定模塊，所述校正確定模塊基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度和測量的發(fā)動機(jī)速度來確定用于所述第一時間的火花正時校正；以及
火花調(diào)節(jié)模塊，所述火花調(diào)節(jié)模塊基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正來設(shè)定用于所述第一時間的火花正時。方案2.如方案1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述校正確定模塊基于所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度與所述測量的發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定所述火花正時校正。方案3.如方案2所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述校正確定模塊基于比例增益和所述差的乘積來確定所述火花正時校正。方案4.如方案1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述火花調(diào)節(jié)模塊基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正之和來設(shè)定所述火花正時。方案5.如方案1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述致動器控制模塊基于所述目標(biāo)火花正時和轉(zhuǎn)矩之間的反演關(guān)系來選擇性地設(shè)定所述目標(biāo)火花正時。方案6.如方案1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括模式控制模塊，所述模式控制模塊在點火系統(tǒng)被激活時的第四時間與所述點火系統(tǒng)被停用時的第五時間之間開始所述發(fā)動機(jī)曲柄起動。方案7.如方案1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊，所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊根據(jù)具有零發(fā)動機(jī)過沖的預(yù)定曲線樣式來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。方案8.如方案1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊，所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊根據(jù)多個預(yù)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度曲線樣式來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。方案9.如方案7所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊基于發(fā)動機(jī)油溫來選擇所述預(yù)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度曲線樣式之一。方案10.如方案7所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊基于加速器踏板位置和至少一個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)來選擇所述預(yù)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度曲線樣式之一。方案11. 一種用于自動停止/起動車輛的發(fā)動機(jī)控制方法，包括
確定用于第一時間的目標(biāo)火花正時，所述第一時間處于發(fā)動機(jī)曲柄起動開始時的第二時間與在所述第二時間之后的當(dāng)測量的發(fā)動機(jī)速度變得大于預(yù)定發(fā)動機(jī)速度時的第三時間之間；
基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度和測量的發(fā)動機(jī)速度來確定用于所述第一時間的火花正時校正；
以及
基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正來設(shè)定用于所述第一時間的火花正時。方案12.如方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括基于所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度與所述測量的發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定所述火花正時校正。方案13.如方案12所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括基于比例增益和所述差的乘積來確定所述火花正時校正。方案14.如方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正之和來設(shè)定所述火花正時。方案15.如方案14所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括基于所述目標(biāo)火花正時和轉(zhuǎn)矩之間的反演關(guān)系來選擇性地設(shè)定所述目標(biāo)火花正時。方案16.如方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括在點火系統(tǒng)被激活時的第四時間與所述點火系統(tǒng)被停用時的第五時間之間開始發(fā)動機(jī)曲柄起動。方案17.如方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括根據(jù)具有零發(fā)動機(jī)過沖的預(yù)定曲線樣式來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。方案18.如方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括根據(jù)多個預(yù)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度曲線樣式來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。方案19.如方案18所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括基于發(fā)動機(jī)油溫來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。方案20.如方案18所述的發(fā)動機(jī)控制方法，進(jìn)一步包括基于加速器踏板位置和至少一個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。本公開內(nèi)容的其他應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)下文提供的詳細(xì)描述將變得明顯。應(yīng)該理解的是，詳細(xì)的描述和特定示例僅出于例示的目的，并不意圖限制本公開內(nèi)容的范圍。


根據(jù)詳細(xì)的描述和附圖將能夠更充分地理解本公開，其中 圖1為根據(jù)本公開原理的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的功能框圖2包括了根據(jù)本公開原理的、發(fā)動機(jī)速度和歧管絕對壓力(MAP)相對于時間的示例性圖線；
圖3為根據(jù)本公開原理的示例性發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的功能框圖； 圖4為根據(jù)本公開原理的示例性模式流程圖；以及
圖5為描繪了根據(jù)本公開原理的、控制發(fā)動機(jī)速度以最小化發(fā)動機(jī)起動事件期間的發(fā)動機(jī)突變(engine flare)的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式以下描述本質(zhì)上僅僅為示例性的，并不意欲限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。為了清晰的目的，相同的附圖標(biāo)記將在附圖中用于標(biāo)識相似的元件。如本文所用，短語“A、B和C中的至少一個”應(yīng)被解釋為是指使用了非排他性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應(yīng)該理解的是，方法內(nèi)的步驟能夠以不同順序執(zhí)行，而不改變本公開的原理。如本文所用，術(shù)語“模塊”指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的(共用、專用或組)處理器和存儲器、組合邏輯電路、和/或其他提供所述功能的合適部件。發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)可選擇性地起動和關(guān)閉車輛的發(fā)動機(jī)。僅僅是示例，ECM可在得到使用者的命令(例如經(jīng)由鑰匙或按鈕)時起動和關(guān)閉發(fā)動機(jī)。鑰匙周期(key cycle) 可指當(dāng)使用者命令車輛起動時的第一時間與當(dāng)使用者命令車輛關(guān)閉時的第二時間之間的時間段。ECM可在一些情況下在鑰匙周期期間選擇性地關(guān)閉和起動發(fā)動機(jī)。自動停止事件指在鑰匙周期期間執(zhí)行的發(fā)動機(jī)關(guān)閉。例如，ECM可選擇性地開始自動停止事件，以便減少燃料消耗。自動起動事件指在鑰匙周期期間在自動停止事件之后執(zhí)行的發(fā)動機(jī)起動。當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉時，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力接近大氣壓力并可達(dá)到大氣壓力。 利用當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時處于或接近大氣壓力的壓力，每缸空氣量(APC)可處于或接近當(dāng)節(jié)氣門閥處于全開節(jié)氣門(WOT)位置時所獲得的APC。在發(fā)動機(jī)起動期間，ECM可將火花正時設(shè)定到最大制動轉(zhuǎn)矩(MBT)火花正時，以防止發(fā)動機(jī)停轉(zhuǎn)。處于或接近大氣壓力的壓力與設(shè)定到MBT火花正時的火花正時的組合導(dǎo)致發(fā)動機(jī)速度過沖超過預(yù)定發(fā)動機(jī)速度。在發(fā)動機(jī)起動期間過沖超過預(yù)定發(fā)動機(jī)速度可被稱為發(fā)動機(jī)突變。使用者可以預(yù)料到在發(fā)動機(jī)起動期間的發(fā)動機(jī)突變。ECM確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度，以在發(fā)動機(jī)起動期間將發(fā)動機(jī)速度增大到預(yù)定發(fā)動機(jī)速度。ECM監(jiān)測發(fā)動機(jī)速度并確定火花正時校正，以將發(fā)動機(jī)速度調(diào)節(jié)到目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。 更具體地，ECM基于發(fā)動機(jī)速度與目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定火花正時校正。ECM確定在發(fā)動機(jī)起動期間的目標(biāo)火花正時，并基于火花正時校正來調(diào)節(jié)目標(biāo)火花正時?；诨鸹ㄕ龝r校正來調(diào)節(jié)目標(biāo)火花正時可最小化過沖和發(fā)動機(jī)突變?；诨鸹ㄕ龝r校正來調(diào)節(jié)目標(biāo)火花正時甚至可以防止過沖和發(fā)動機(jī)突變?，F(xiàn)在參照圖1，其示出了示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。盡管發(fā)動機(jī)102被示出并將被論述為火花燃燒式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(ICE)JfiS 動機(jī)102可包括其他合適類型的發(fā)動機(jī)，例如壓燃式ICE。一個或多個電動馬達(dá)(或電動發(fā)電機(jī))可另外產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩?？諝馔ㄟ^進(jìn)氣歧管104被吸入發(fā)動機(jī)102。進(jìn)入發(fā)動機(jī)102的氣流可使用節(jié)氣門閥106來改變。一個或多個燃料噴射器(例如燃料噴射器108)將燃料與空氣混合以形成空氣/燃料混合物?？諝?燃料混合物在發(fā)動機(jī)102的氣缸(例如氣缸110)內(nèi)燃燒。盡管發(fā)動機(jī)102被描述為包括一個氣缸，但發(fā)動機(jī)102可包括多于一個的氣缸。氣缸110包括活塞(未示出)，其機(jī)械地聯(lián)結(jié)到曲軸112。氣缸110內(nèi)的一個燃燒循環(huán)可包括四個階段進(jìn)氣階段、壓縮階段、燃燒(或膨脹)階段和排放階段。在進(jìn)氣階段期間，活塞朝向最底部位置移動并將空氣吸入氣缸110。在壓縮階段期間，活塞朝向最頂部位置移動并壓縮氣缸110內(nèi)的空氣或空氣/燃料混合物。在燃燒階段期間，來自火花塞114的火花點燃空氣/燃料混合物?？諝?燃料混合物的燃燒將活塞朝向最底部位置往回驅(qū)動，并且活塞驅(qū)動曲軸112旋轉(zhuǎn)。所形成的排放氣體從氣缸110排出以完成排放階段和燃燒事件。飛輪116附接到曲軸112并與曲軸112 一起旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)102經(jīng)由曲軸112將轉(zhuǎn)矩輸出到傳動裝置(未示出)。發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM) 120控制發(fā)動機(jī)102的轉(zhuǎn)矩輸出。ECM 120分別經(jīng)由節(jié)氣門致動器模塊122、燃料致動器模塊124和火花致動器模塊126來控制節(jié)氣門閥106、燃料噴射器108和火花塞114。更具體地，ECM 120控制節(jié)氣門閥106的打開量、燃料噴射量和正時、以及火花正時。盡管未示出，但ECM 120也可控制其他發(fā)動機(jī)致動器，例如一個或多個凸輪軸相位器、排放氣體再循環(huán)(EGR)閥、增壓裝置(例如，渦輪增壓器或增壓器)、和/或其他合適的發(fā)動機(jī)致動器。曲軸位置傳感器130監(jiān)測曲軸112的旋轉(zhuǎn)并基于曲軸112的旋轉(zhuǎn)輸出曲軸位置信號。曲軸位置傳感器130也可測量曲軸112的旋轉(zhuǎn)方向。曲軸位置傳感器130可輸出指示旋轉(zhuǎn)方向的方向信號，或者曲軸位置傳感器130可經(jīng)由曲軸位置信號指示旋轉(zhuǎn)方向。例如， 曲軸位置可用于確定曲軸112的旋轉(zhuǎn)速度(例如，以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或RPM為單位)。曲軸112 的旋轉(zhuǎn)速度可被稱為發(fā)動機(jī)速度。歧管絕對壓力傳感器132測量進(jìn)氣歧管104內(nèi)的壓力， 并基于該壓力產(chǎn)生歧管絕對壓力(MAP)信號。ECM 120可基于一個或多個駕駛員輸入(例如，加速器踏板位置(APP)、制動器踏板位置(BPP)JP /或其他合適的駕駛員輸入)控制發(fā)動機(jī)102的轉(zhuǎn)矩輸出。APP傳感器134 測量加速器踏板(未示出)的位置，并基于加速器踏板的位置產(chǎn)生APP信號。BPP傳感器136 測量制動器踏板(未示出)的位置，并基于制動器踏板的位置產(chǎn)生BPP信號。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可包括一個或多個其他傳感器138，例如質(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器、進(jìn)氣溫度(IAT)傳感器、發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度傳感器、發(fā)動機(jī)油溫傳感器、和/或其他合適的傳感器。ECM 120可基于一個或多個測量的參數(shù)來控制發(fā)動機(jī)102的轉(zhuǎn)矩輸出。ECM 120 可與一個或多個其他模塊(例如傳動裝置控制模塊(TCM) 141)連通(或通信)。使用者可經(jīng)由點火系統(tǒng)140輸入車輛起動和車輛關(guān)閉命令(被共同示出為“點火”)。僅僅是示例，使用者可通過轉(zhuǎn)動鑰匙、壓下按鈕或以另一合適的方式來輸入車輛起動和車輛關(guān)閉命令。接收到車輛起動命令時的時間與稍后接收到車輛關(guān)閉命令時的時間之間的時間段可被稱為鑰匙周期。當(dāng)接收到車輛起動命令時，ECM 120可起動發(fā)動機(jī)102。更具體地，當(dāng)接收到車輛起動命令時，ECM 120可經(jīng)由起動器致動器模塊144激活并接合起動器142。起動器142驅(qū)動曲軸112旋轉(zhuǎn)。起動器142可例如接合飛輪116。ECM 120選擇性地開始將燃料供應(yīng)到發(fā)動機(jī)102，并在起動器142使曲軸112旋轉(zhuǎn)時開始燃燒。當(dāng)接收到車輛關(guān)閉命令時，ECM 120使燃料和火花對發(fā)動機(jī)102禁用。ECM 120可在鑰匙周期期間(即，在接收到車輛關(guān)閉命令之前)在一些情況下選擇性地關(guān)閉發(fā)動機(jī)102。自動停止事件是指在鑰匙周期期間關(guān)閉發(fā)動機(jī)102。僅僅是舉例，當(dāng)使用者將壓力施加到制動器踏板時和/或當(dāng)滿足一個或多個其他合適的條件時，ECM 120 可在鑰匙周期期間選擇性地執(zhí)行自動停止事件。在這種條件下關(guān)閉發(fā)動機(jī)102可減小燃料消耗。ECM 120可稍后選擇性地終止自動停止事件并重新起動發(fā)動機(jī)102。自動起動事件是指在鑰匙周期期間在自動停止事件之后起動發(fā)動機(jī)102。僅僅是舉例，當(dāng)使用者從制動器踏板釋放壓力時，當(dāng)使用者將壓力施加到加速器踏板時，和/或當(dāng)滿足一個或多個其他合適的條件時，ECM 120可執(zhí)行自動起動事件。當(dāng)發(fā)動機(jī)102關(guān)閉時，MAP可接近大氣壓力。當(dāng)開始發(fā)動機(jī)起動(例如，用于自動起動事件或用于車輛起動命令)時，MAP可因此約等于當(dāng)節(jié)氣門閥106處于全開節(jié)氣門(WOT) 位置時可能存在的MAP。在發(fā)動機(jī)起動期間，ECM 120可將火花正時設(shè)定為近似于在操作條件下將產(chǎn)生最大制動轉(zhuǎn)矩(MBT)的火花正時。該火花正時可被稱為MBT火花正時。在發(fā)動機(jī)起動期間將
7火花正時設(shè)定到MBT火花正時可確保產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩量，并且發(fā)動機(jī)102不會爆響(sputter )或停轉(zhuǎn)。現(xiàn)在參照圖2，其示出了發(fā)動機(jī)速度和MAP作為時間函數(shù)的示意圖線。示例性跡線 202追蹤發(fā)動機(jī)速度。示例性跡線206追蹤MAP。發(fā)動機(jī)起動事件大約在時間Tl處開始。 起動器142驅(qū)動曲軸112旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)102內(nèi)的第一燃燒事件大約在時間T2處發(fā)生，發(fā)動機(jī)速度202隨著轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生而朝向預(yù)定速度增大。示例性的線210示出了預(yù)定發(fā)動機(jī)速度。僅僅是舉例，預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210可為預(yù)定空轉(zhuǎn)速度，例如約700 RPM 900 RPM。在發(fā)動機(jī)起動期間處于或接近大氣壓力的MAP 與處于近似MBT火花正時的火花正時的組合可導(dǎo)致發(fā)動機(jī)速度202過沖超過預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210。發(fā)動機(jī)速度202大約在時間T3處超過預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210，且發(fā)動機(jī)速度202增大直到大約時間T4。發(fā)動機(jī)速度202大約在時間T4開始減小，并可在一些情況下減小到大約預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210。發(fā)動機(jī)速度202可大約在時間T5達(dá)到預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210。因此，發(fā)動機(jī)速度202從大約時間T3到大約時間T5都過沖超過預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210。在發(fā)動機(jī)起動期間過沖超過預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210可被稱為發(fā)動機(jī)突變。在一些車輛中，當(dāng)發(fā)動機(jī)102根據(jù)自動起動事件被起動時，傳動裝置(和轉(zhuǎn)矩傳遞裝置，例如轉(zhuǎn)矩變換器)可被接合，以在發(fā)動機(jī)102與傳動系(未示出)之間傳遞轉(zhuǎn)矩。在這種情況下的發(fā)動機(jī)突變可導(dǎo)致車輛加速或減速，并且可導(dǎo)致在車輛的客艙內(nèi)經(jīng)受加速或減速。發(fā)動機(jī)突變也可能由于發(fā)動機(jī)速度202過沖超過預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210而導(dǎo)致MAP 206 減小。本公開的ECM 120最小化了當(dāng)發(fā)動機(jī)102被起動時的發(fā)動機(jī)突變。示例性跡線 214追蹤由ECM 120控制的發(fā)動機(jī)速度，以防止發(fā)動機(jī)突變和過沖。本公開的ECM 120可在發(fā)動機(jī)起動期間將發(fā)動機(jī)速度214平滑地增大到預(yù)定發(fā)動機(jī)速度210，以在發(fā)動機(jī)起動期間最小化發(fā)動機(jī)突變并最小化過沖。再次參照圖1，ECM 120在發(fā)動機(jī)起動期間確定用于節(jié)氣門閥106的開度(例如，節(jié)氣門位置或節(jié)氣門開度面積)、空氣燃料比(AFR)和火花正時的目標(biāo)。ECM 120還在發(fā)動機(jī)起動期間基于要遵循的預(yù)定曲線樣式(profile)來確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。預(yù)定曲線樣式可類似于圖2的發(fā)動機(jī)速度214的曲線樣式，或可在發(fā)動機(jī)起動期間使發(fā)動機(jī)速度平滑轉(zhuǎn)變到預(yù)定發(fā)動機(jī)速度的另一合適的曲線樣式。ECM 120基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度確定火花校正。更具體地，ECM 120基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度與測量的發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定火花校正。ECM 120基于火花校正來調(diào)節(jié)目標(biāo)火花正時，并將火花正時設(shè)定到經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時。通過該方式，ECM 120在發(fā)動機(jī)起動期間控制發(fā)動機(jī)速度以追蹤預(yù)定曲線樣式并最小化過沖?，F(xiàn)在參照圖3，其示出了示例性發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)300的功能框圖。ECM 120可包括發(fā)動機(jī)速度確定模塊302、目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊306、致動器控制模塊310、發(fā)動機(jī)負(fù)載估計模塊314、模式控制模塊318和自動停止/起動模塊320。ECM 120還可包括校正禁用模塊 322、校正確定模塊326和火花正時調(diào)節(jié)模塊330。發(fā)動機(jī)速度確定模塊302確定發(fā)動機(jī)速度。發(fā)動機(jī)速度確定模塊302可基于曲軸位置信號確定發(fā)動機(jī)速度。僅僅是舉例，當(dāng)N個齒的輪(例如，飛輪116)的齒通過曲軸位置傳感器130時，曲軸位置傳感器130可在曲軸位置信號中產(chǎn)生脈沖。發(fā)動機(jī)速度確定模塊 302可基于兩個或更多個脈沖之間的時間段來確定發(fā)動機(jī)速度。目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊306基于控制模式確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊306可進(jìn)一步基于駕駛員轉(zhuǎn)矩請求、發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度、油溫、和/或一個或多個其他合適的參數(shù)來確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。駕駛員轉(zhuǎn)矩請求可基于APP、BPP、巡航控制輸入、和/或一個或多個其他駕駛員輸入來確定。致動器控制模塊310確定目標(biāo)火花正時、目標(biāo)節(jié)氣門開度和目標(biāo)燃料加注。致動器控制模塊310可基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度、發(fā)動機(jī)速度和控制模式來確定目標(biāo)火花正時、目標(biāo)節(jié)氣門開度和/或目標(biāo)燃料加注。致動器控制模塊310可進(jìn)一步基于發(fā)動機(jī)負(fù)載、MAP和 /或一個或多個其他參數(shù)來確定目標(biāo)火花正時、目標(biāo)節(jié)氣門開度和/或目標(biāo)燃料燃料。僅僅是舉例，對于給定燃燒事件的每缸空氣質(zhì)量(APC)可基于MAP確定。致動器控制模塊310 可基于APC設(shè)定用于燃燒事件的目標(biāo)燃料加注，以獲得化學(xué)計量的空氣/燃料混合物。發(fā)動機(jī)負(fù)載估計模塊314可基于發(fā)動機(jī)速度和/或一個或多個合適的參數(shù)(例如傳動裝置負(fù)載)來估計發(fā)動機(jī)負(fù)載。傳動裝置負(fù)載可指經(jīng)由傳動裝置施加于發(fā)動機(jī)102的負(fù)載(例如， 轉(zhuǎn)矩)。模式控制模塊318可將控制模式提供到致動器控制模塊310。圖4包括示例性模式流程圖。僅僅是舉例，如圖4的示例所示，控制模式可包括節(jié)氣門保持模式402、歧管再填充模式406、MAP保持模式410、阻塞模式(choking mode)414,曲柄起動氣流模式418、和速度控制模式422。模式控制模塊318可基于發(fā)動機(jī)速度、MAP、自動停止/起動命令和一個或多個其他合適的參數(shù)來設(shè)定控制模式。自動停止/起動模塊320可在鑰匙周期期間選擇性地產(chǎn)生自動停止命令。僅僅是舉例，當(dāng)APP近似等于預(yù)定的零APP和BPP大于預(yù)定的零BPP、同時車輛速度小于預(yù)定速度時，自動停止/起動模塊320可產(chǎn)生自動停止命令。預(yù)定的零APP可以對應(yīng)于當(dāng)壓力沒有施加到加速器踏板時的APP。預(yù)定的零BPP對應(yīng)于當(dāng)壓力沒有施加到制動踏板時的BPP。當(dāng)產(chǎn)生自動停止命令時，模式控制模塊318開始自動停止事件。模式控制模塊318 可通過將控制模式設(shè)定到節(jié)氣門保持模式402從而開始自動停止事件。當(dāng)控制模式被設(shè)定到節(jié)氣門保持模式402時，致動器控制模塊310禁止向發(fā)動機(jī)102提供燃料和火花。當(dāng)控制模式被設(shè)定到節(jié)氣門保持模式402時，致動器控制模塊310可將目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定到第一預(yù)定節(jié)氣門開度。僅僅是舉例，第一預(yù)定節(jié)氣門開度可包括預(yù)定空轉(zhuǎn)節(jié)氣門開度或另一合適的節(jié)氣門開度。禁止向發(fā)動機(jī)102提供燃料和火花使得發(fā)動機(jī)速度減小到零，這是因為發(fā)動機(jī)102不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。模式控制模塊318可將控制模式保持為節(jié)氣門保持模式402，直到發(fā)動機(jī)速度達(dá)到零。當(dāng)發(fā)動機(jī)速度等于零時，發(fā)動機(jī)102可被視為關(guān)閉。當(dāng)發(fā)動機(jī)速度小于預(yù)定的零速度時，發(fā)動機(jī)速度可被視為等于零。僅僅是舉例，預(yù)定的零速度可為約30 50 RPM。在節(jié)氣門保持模式402期間(S卩，在發(fā)動機(jī)速度達(dá)到零之前)，模式控制模塊318可選擇性地將控制模式轉(zhuǎn)變到速度控制模式422。這種從節(jié)氣門保持模式402到速度控制模式422的轉(zhuǎn)變通過線430被例示在圖4的示例中。僅僅是舉例，當(dāng)自動停止/起動模塊320 產(chǎn)生自動起動命令時，模式控制模塊318可將控制模式轉(zhuǎn)變到速度控制模式422。例如，在節(jié)氣門保持模式402期間，當(dāng)BPP接近或達(dá)到預(yù)定的零BPP時和/或當(dāng)APP大于預(yù)定的零APP時，自動停止/起動模塊320可產(chǎn)生自動起動命令。當(dāng)控制模式被設(shè)定到速度控制模式422時，目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊306可將目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度設(shè)定到預(yù)定發(fā)動機(jī)速度或設(shè)定到另一速度。當(dāng)發(fā)動機(jī)速度在節(jié)氣門保持模式402期間達(dá)到零時，模式控制模塊318可選擇性地將控制模式轉(zhuǎn)變到歧管再填充模式406。當(dāng)控制模式被設(shè)定到歧管再填充模式406時，致動器控制模塊310可將目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定到第二預(yù)定節(jié)氣門開度。僅僅是舉例，第二預(yù)定節(jié)氣門開度可包括WOT開度，或者包括允許MAP朝向大氣壓力增大的另一合適的節(jié)氣門開度。第二預(yù)定節(jié)氣門開度大于第一預(yù)定節(jié)氣門開度。當(dāng)模式控制模塊318將控制模式從節(jié)氣門保持模式402轉(zhuǎn)變到歧管再填充模式 406時，模式控制模塊318在計時器模塊334中起動計時器。計時器追蹤從控制模式被設(shè)定到歧管再填充模式406起所經(jīng)過的時間段。在歧管再填充模式406期間，當(dāng)計時器小于預(yù)定時間段時，模式控制模塊318可將控制模式選擇性地轉(zhuǎn)變到阻塞模式414。僅僅是舉例， 當(dāng)自動停止/起動模塊220產(chǎn)生自動起動命令時，模式控制模塊318可將控制模式轉(zhuǎn)變到阻塞模式414。通過該方式，如果發(fā)動機(jī)102應(yīng)當(dāng)在控制模式已經(jīng)被設(shè)定到歧管再填充模式 406小于預(yù)定時間段時自動起動，則MAP保持模式410可被跳過以利于阻塞模式414。這種從歧管再填充模式406到阻塞模式414的轉(zhuǎn)變通過線434被例示在圖4的示例中。阻塞模式414在下文進(jìn)一步論述。僅僅是舉例，所述時間段可為約6秒。如果MAP在歧管再填充模式406期間超過第一預(yù)定壓力，則模式控制模塊318可將控制模式轉(zhuǎn)變到MAP保持模式410。僅僅是舉例，第一預(yù)定壓力可以是小于大氣壓力的預(yù)定量或百分比。當(dāng)控制模式被設(shè)定到MAP保持模式410時，致動器控制模塊310可將目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定到全閉節(jié)氣門開度。在對自動起動發(fā)動機(jī)102的預(yù)期中，將目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定到全閉節(jié)氣門開度可被執(zhí)行以將MAP保持在近似第一預(yù)定壓力并低于大氣壓力。盡管節(jié)氣門閥106被全閉，但MAP可朝向大氣壓力增大。僅僅是舉例，MAP增大可歸因于通過打開的進(jìn)氣閥和排放閥、和/或通過節(jié)氣門閥106的進(jìn)入流。因此，MAP可在MAP 保持模式410期間朝向大氣壓力增大。當(dāng)自動起動命令通過自動停止/起動模塊320產(chǎn)生時，模式控制模塊318開始自動起動事件。模式控制模塊318可通過將控制模式設(shè)定到阻塞模式414來起動發(fā)動機(jī)(例如，針對自動起動事件或車輛起動命令)。當(dāng)控制模式被設(shè)定到阻塞模式414時，致動器控制模塊310將目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定到全閉節(jié)氣門開度。當(dāng)控制模式被設(shè)定到阻塞模式時， 致動器控制模塊310也可經(jīng)由起動器142來曲柄起動發(fā)動機(jī)102。在節(jié)氣門閥106全閉時曲柄起動發(fā)動機(jī)102致使MAP減小。致動器控制模塊310 在阻塞模式414期間開始將燃料供應(yīng)到發(fā)動機(jī)102。致動器控制模塊310針對在控制模式轉(zhuǎn)變到阻塞模式414之后發(fā)生的每個燃燒事件設(shè)定目標(biāo)火花正時。當(dāng)MAP在阻塞模式414期間下降到低于第二預(yù)定壓力時，模式控制模塊318可將控制模式轉(zhuǎn)變到曲柄起動氣流模式418。第二預(yù)定壓力可小于第一預(yù)定壓力。致動器控制模塊310可在曲柄起動氣流模式418期間繼續(xù)曲柄起動發(fā)動機(jī)102。致動器控制模塊310可在曲柄起動氣流模式418期間基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度設(shè)定目標(biāo)節(jié)氣門開度。換言之，致動器控制模塊310在曲柄起動氣流模式418期間選擇性地打開節(jié)氣門閥106，并在曲柄起動氣流模式418期間允許氣流進(jìn)入進(jìn)氣歧管104。模式控制模塊 318可在曲柄起動氣流模式418之后將控制模式設(shè)定到速度控制模式422。校正禁用模塊322基于控制模式選擇性地啟用和禁用校正確定模塊326。更具體地，當(dāng)控制模式被設(shè)定到阻塞模式414或曲柄起動氣流模式418時，校正禁用模塊322啟用校正確定模塊326。反之，當(dāng)控制模式被設(shè)定到節(jié)氣門保持模式402、歧管再填充模式406 或MAP保持模式410時，校正禁用模塊322可禁用校正確定模塊326。通過該方式，當(dāng)發(fā)動機(jī)102根據(jù)車輛起動命令或自動起動事件被起動時，校正禁用模塊322啟用校正確定模塊 326。致動器控制模塊310針對在控制模式轉(zhuǎn)變到阻塞模式414之后發(fā)生的每個燃燒事件來設(shè)定目標(biāo)火花正時。致動器控制模塊310可基于轉(zhuǎn)矩與目標(biāo)火花正時之間的關(guān)系的反演來確定目標(biāo)火花正時。僅僅是舉例，致動器控制模塊310可確定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩量，并基于如下關(guān)系來確定針對預(yù)定著火順序中的氣缸之一的目標(biāo)火花正時
St = T1CTt, APC, I，E, AF, 0T, #) ’
其中St為目標(biāo)火花正時，Γ1為反演的轉(zhuǎn)矩模型，Tt為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，APC為每缸空氣量 (APC)，I和E分別為進(jìn)氣相位器位置和排氣相位器位置，AF對應(yīng)于空氣/燃料混合物，OT 為油溫，#為當(dāng)目標(biāo)火花正時針對所述氣缸之一執(zhí)行時將能夠產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩(即，供應(yīng)燃料)的氣缸數(shù)量。該關(guān)系可被實施為方程式和/或查找表。致動器控制模塊310可基于例如發(fā)動機(jī)速度、目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度、駕駛員轉(zhuǎn)矩請求、一個或多個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)、和/或其他合適的參數(shù)來確定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)被啟用時，校正確定模塊326基于發(fā)動機(jī)速度和目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度確定火花正時校正。更具體地，校正確定模塊326基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定火花正時校正。校正確定模塊326可基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)速度之間的差，使用比例控制機(jī)制來確定火花正時校正。僅僅是舉例，校正確定模塊326可使用如下方程式確定火花正時校正
Correction = k* (Target _ Actual),
其中Correction為火花正時校正，k為比例增益，Target為目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度，Actual 為發(fā)動機(jī)速度?；鸹ㄕ龝r調(diào)節(jié)模塊330接收目標(biāo)火花正時和火花正時校正?；鸹ㄕ龝r調(diào)節(jié)模塊 330基于火花正時校正來調(diào)節(jié)目標(biāo)火花正時，并輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時。僅僅是舉例，火花正時調(diào)節(jié)模塊330可基于火花正時校正和目標(biāo)火花正時之和來確定經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時?；鸹ㄕ龝r調(diào)節(jié)模塊330可將經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時提供給火花致動器模塊126?；鸹ㄖ聞悠髂K126以經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時來提供火花。通過該方式，火花正時被調(diào)節(jié)為使發(fā)動機(jī)速度向目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度形成，并最小化發(fā)動機(jī)起動期間的過沖和發(fā)動機(jī)突變。盡管本公開的原理被論述為關(guān)于調(diào)節(jié)火花正時，但本公開的原理也可用于在壓燃式發(fā)動機(jī)中調(diào)節(jié)燃料噴射正時。僅僅是舉例，燃料噴射正時可基于噴射正時校正被調(diào)節(jié)，所述噴射正時校正在壓燃式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定?，F(xiàn)在參照圖5，其示出了描繪控制發(fā)動機(jī)速度以最小化發(fā)動機(jī)起動事件期間的發(fā)
11動機(jī)突變的示例性方法500的流程圖?？刂瓶砷_始于502，在502處，控制確定發(fā)動機(jī)起動是否應(yīng)開始。如果為真，則控制可繼續(xù)至506;如果為假，則控制可結(jié)束。例如，當(dāng)控制模式轉(zhuǎn)變到阻塞模式時，或當(dāng)車輛起動命令被接收到時，控制可以確定發(fā)動機(jī)起動應(yīng)開始。在506，控制可確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。在506，控制可經(jīng)由起動器142來曲柄起動發(fā)動機(jī)102。在510，控制確定目標(biāo)節(jié)氣門開度、目標(biāo)燃料加注和目標(biāo)火花正時。控制可基于控制模式和/或一個或多個合適的參數(shù)來確定目標(biāo)節(jié)氣門開度?？刂瓶纱_定目標(biāo)燃料加注，以獲得化學(xué)計量的空氣/燃料混合物?？刂瓶墒褂蒙鲜鲫P(guān)系來設(shè)定目標(biāo)火花正時。在514，控制確定火花正時校正?？刂苹谀繕?biāo)發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定火花正時校正。僅僅是舉例，控制可使用如下方程式來確定火花正時校正
Correction = k氺(Target - Actual),
其中Correction為火花正時校正，k為比例增益，Target為目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度，Actual 為發(fā)動機(jī)速度。在518，控制確定經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時。控制基于目標(biāo)火花正時和火花正時校正來確定經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時。僅舉例而言，控制可基于目標(biāo)火花正時和火花正時校正之和來確定經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時。在522，控制基于經(jīng)調(diào)節(jié)的火花正時開始針對燃燒事件的燃燒?？刂迫缓罂山Y(jié)束。本公開的廣泛教導(dǎo)可以各種形式實施。因此，盡管本公開包括特定示例，但本公開的真正范圍不應(yīng)限制于此，這是因為基于對附圖、說明書和所附權(quán)利要求的研究，其他修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得明顯。
權(quán)利要求
1.一種用于自動停止/起動車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，包括致動器控制模塊，所述致動器控制模塊確定用于第一時間的目標(biāo)火花正時，所述第一時間處于發(fā)動機(jī)曲柄起動開始時的第二時間與在所述第二時間之后的當(dāng)測量的發(fā)動機(jī)速度變得大于預(yù)定發(fā)動機(jī)速度時的第三時間之間；校正確定模塊，所述校正確定模塊基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度和測量的發(fā)動機(jī)速度來確定用于所述第一時間的火花正時校正；以及火花調(diào)節(jié)模塊，所述火花調(diào)節(jié)模塊基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正來設(shè)定用于所述第一時間的火花正時。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述校正確定模塊基于所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度與所述測量的發(fā)動機(jī)速度之間的差來確定所述火花正時校正。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述校正確定模塊基于比例增益和所述差的乘積來確定所述火花正時校正。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述火花調(diào)節(jié)模塊基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正之和來設(shè)定所述火花正時。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述致動器控制模塊基于所述目標(biāo)火花正時和轉(zhuǎn)矩之間的反演關(guān)系來選擇性地設(shè)定所述目標(biāo)火花正時。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括模式控制模塊，所述模式控制模塊在點火系統(tǒng)被激活時的第四時間與所述點火系統(tǒng)被停用時的第五時間之間開始所述發(fā)動機(jī)曲柄起動。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊，所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊根據(jù)具有零發(fā)動機(jī)過沖的預(yù)定曲線樣式來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊，所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊根據(jù)多個預(yù)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度曲線樣式來確定所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度模塊基于發(fā)動機(jī)油溫來選擇所述預(yù)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度曲線樣式之一。
10.一種用于自動停止/起動車輛的發(fā)動機(jī)控制方法，包括確定用于第一時間的目標(biāo)火花正時，所述第一時間處于發(fā)動機(jī)曲柄起動開始時的第二時間與在所述第二時間之后的當(dāng)測量的發(fā)動機(jī)速度變得大于預(yù)定發(fā)動機(jī)速度時的第三時間之間；基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度和測量的發(fā)動機(jī)速度來確定用于所述第一時間的火花正時校正；以及基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正來設(shè)定用于所述第一時間的火花正時。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)速度控制系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種用于自動停止/起動車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其包括致動器控制模塊、校正確定模塊和火花調(diào)節(jié)模塊。所述致動器控制模塊確定用于第一時間的目標(biāo)火花正時，該第一時間處于當(dāng)發(fā)動機(jī)曲柄起動開始時的第二時間與在所述第二時間之后的當(dāng)測量的發(fā)動機(jī)速度變得大于預(yù)定發(fā)動機(jī)速度時的第三時間之間。所述校正確定模塊基于目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度和測量的發(fā)動機(jī)速度確定用于所述第一時間的火花正時校正。所述火花調(diào)節(jié)模塊基于所述目標(biāo)火花正時和所述火花正時校正來設(shè)定用于所述第一時間的火花正時。
文檔編號F02P5/15GK102269092SQ201110145988
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者馬 Q., D. 沙夫托 R., F. 小羅喬基 R. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司