CN101806256A - 起动发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种起动车辆发动机的方法，包括基于节气门调节参数确定节气门开启角度指令输出；可基于已知的修正加法系数并可基于车辆发动机起动数量进一步调节节气门开启角度指令输出；提供相应于节气门开启角度指令输出的节气门开启角度。本发明所公开的方法可在发动机起动失败的情况下调整起动设置，防止发动机多次起动失败。

Description

起动发动机的方法
技术领域
本发明涉及在车辆中控制发动机起动的方法。
背景技术
混合动力电动车辆(HEV)利用内燃发动机和电动马达的组合提供推动车辆所需的动力。此设置相对于仅具有内燃发动机的车辆提供了改进的燃料经济性。在HEV中改进燃料经济性的一个方法是在发动机低效运转以及不需要其推动车辆时关闭发动机。在这些情况下，使用电动马达提供推动车辆所需的所有动力。当驾驶员的动力需求增加使得电动马达无法继续提供足够的动力以满足需求时，或者如果电池电荷状态下降至低于某一级别时，发动机必须以对驾驶员很明显的方式迅速并平滑地起动。
在HEV中发动机的起动可在车辆在多种不同状况的任一种下运转时发生。一个这种运转状况包括当HEV在电动马达驱动下移动时在HEV中起动发动机。对于车辆运转的不同状况，对发动机起动的控制可以有所不同。
老化和其它因素可能导致发动机在第一次尝试起动时失败。这些因素包括较低的燃料质量、火花塞积碳、以及由于节气门淤积而引起的穿过进气***的气流减少。通过在相同的驱动器指令设置下简单地尝试发动机再起动，可能无法克服这些因素，导致多次起动失败，且车辆进入不工作状态。
尽管上面的描述集中在HEV应用上，发明人认识到所公开的策略可应用至传统(非HEV)发动机起动。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种起动车辆发动机的方法。基于预定节气门调节参数确定节气门开启角度指令输出。基于修正系数调节节气门开启角度指令输出。提供相应于节气门开启角度指令输出的节气门开启角度以起动车辆发动机。
在一个实施例中，修正系数为加法系数和乘法系数的至少一种。
在另一实施例中，基于修正乘法系数调节修正系数。
在再一实施例中，基于先前的气流测量值计算修正系数。
在又一实施例中，将修正系数存储为已知的修正系数。
在又一实施例中，采用预定修正系数作为修正系数。
在又一实施例中，通过对点火重置或发动机成功起动之前的车辆发动机起动尝试计数来确定点火尝试数量。
在又一实施例中，基于点火尝试数量调节修正系数使得随着点火尝试数量的增加调整节气门开启角度。
在又一实施例中，确定催化剂温度。基于催化剂温度和点火尝试数量进一步调节节气门开启角度指令输出。
在又一实施例中，电机与车辆发动机相连接。
在又一实施例中，预定节气门调节参数为气流指令输入、大气压力、加速踏板位置和发动机冷却剂温度中的至少一个。
在又一实施例中，在车辆速度不为零时要求发动机起动。
在又一实施例中，提供了一种起动车辆发动机的方法。基于气流指令输入、大气压力、加速踏板位置和发动机冷却剂温度中的至少一个确定节气门开启角度指令输出。通过对点火重置或发动机成功起动之前的车辆发动机起动尝试数量计数来确定点火尝试数量。基于点火尝试数量调节节气门开启角度。提供相应于节气门开启角度指令输出的节气门开启角度以起动车辆发动机。
在又一实施例中，基于点火尝试数量调节节气门开启角度包括随着点火尝试数量增加而增加节气门开启角度。
在又一实施例中，确定催化剂温度。基于催化剂温度和点火尝试数量进一步调节节气门开启角度指令输出。
在又一实施例中，基于预定加法系数进一步调节节气门开启角度指令输出。基于先前的气流测量值计算计算的修正系数。将计算的修正系数存储为已知修正系数。
在又一实施例中，公开了一种起动车辆发动机的方法。基于气流指令输入、大气压力、加速踏板位置和发动机冷却剂温度中的至少一个确定节气门开启角度指令输出。通过对点火重置或发动机成功起动之前的车辆发动机起动尝试数量计数来确定点火尝试数量。基于点火尝试数量调节节气门开启角度指令输出。提供相应于节气门开启角度指令输出的节气门开启角度。
在又一实施例中，确定催化剂温度。基于催化剂温度和点火尝试数量进一步调节节气门开启角度指令输出。
在又一实施例中，基于加法系数进一步调节节气门开启角度指令输出。
在又一实施例中，基于先前的气流测量值计算新的加法系数。将新的加法系数存储为加法系数。
附图说明
图1为根据本发明至少一个实施例的车辆的示意图。
图2为说明了根据本发明至少一个实施例的起动车辆发动机的方法的流程图。
图3为说明了节气门开启角度值和节气门加法系数的效率之间的关系的图表。
图4为说明了图2中起动车辆发动机的方法的另一实施例的一部分的流程图。
图5为说明了图2中起动车辆发动机的方法的实施例的另一部分的流程图。
具体实施方式
根据需要，本发明书中公开了本发明的详细实施例；然而，应理解所公开的实施例仅为本发明的示例，其可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定组件的细节。因此，本说明书中所公开的具体结构性和功能性细节不应被解释为限制，而仅是权利要求的代表性基础和/或教导本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。
图1显示了根据本发明至少一个实施例的车辆10的示意图。车辆10为HEV。尽管车辆10图示为HEV，本说明书所公开的多个实施例可在仅具有内燃发动机的车辆上实施。
如图所示，车辆10包括发动机11和电机或发电机12。发动机11和发电机12通过动力传输单元连接，其在本实施例中为行星齿轮组13。当然，也可使用其它类型的动力传输单元(包括其它齿轮组和变速器)将发动机11连接至发电机12。行星齿轮组13包括齿圈14、行星齿轮架15、行星齿轮16、以及中心齿轮17。然而，在其它实施例中，车辆10可包括具有数个合适配置中任意一种的动力系。例如，车辆10可仅由内燃发动机驱动等。
发电机12可用作向连接至中心齿轮17的轴18输出扭矩的马达。同样，发动机11可向连接至行星齿轮架15的轴19输出扭矩。制动器20被设置为用于停止轴18的旋转，从而将中心齿轮17锁定在适当位置。
齿圈14连接至轴21，轴21通过第二齿轮组23连接至车辆驱动轮22。车辆10可包括第二电机或马达24，其可用于向轴25输出扭矩。然而，其它车辆可具有不同的电机设置，例如数量更多或更少的电机。在图1的实施例中，马达24和发电机12均可用作马达以输出扭矩。可选地，其均可用作向高压总线26和能量存储装置或电池27输出电能的发电机。
图1的电池27为能够在发电机运转为马达时输出电能以运转马达24和发电机12的高压电池。车辆10也可使用其它类型的能量存储装置和/或能量输出装置。例如，可使用电容器，其与高压电池一样能够存储及输出电能。可选地，可将燃料电池与电池和/或电容器结合使用以向车辆10提供电能。
马达24、发电机12、行星齿轮组13和第二齿轮组23的一部分可总体上称为驱动桥28。控制器或驱动桥控制模块(TCM)29控制驱动桥28的组件，例如发电机12和马达24。除了TCM 29之外，车辆10也可包括第二控制器，其在图1的实施例中为车辆***控制器和动力系控制模块组合(VSC/PCM)30。VSC/PCM 30与TCM 29和发动机11通信，并且还通过控制器局域网(CAN)31与驱动桥28和电池27通信。尽管VSC/PCM 30显示为单个集成控制器，VSC和PCM可处于单独的控制器中。另外，其它的控制器(例如TCM 29)可集成到VSC/PCM 30，这样图1中所示的各个控制器的功能均可通过单个硬件装置执行。
由VSC/PCM 30控制的多个装置可包括它们自己的控制器。例如，发动机控制单元(ECU)可与VSC/PCM 30通信并可执行对发动机11的控制功能。该ECU可确定实现指令发动机气流或所需扭矩目标所需的发动机气流、点火提前及所需的空燃比。如本领域技术人员已知的，可通过多种动力***需求确定所需的空燃比，多种动力***需求可包括冷起动、冷起动排放、发动机暖机运转等。然而，在发动机冷起动运转期间，实际空燃比可基于燃料粘性而改变。
电池27可具有向VSC/PCM 30和电池27发送并从其接受信号的电池控制模块(BCM)。驱动桥28还可包括一个或多个配置为控制驱动桥28内部具体组件(例如发电机12和/或马达24)的控制器。这些控制器可通过CAN31与TCM 29和VSC/PCM 30通信。
如上所述，发电机12被配置为用于控制发动机11的转速，即以速度控制模式运转发动机11。当发动机11运转时，其转速可由一个或多个转速传感器监测，这样发电机12可通过行星齿轮组13提供正向扭矩或反向扭矩以维持发动机11的转速大致稳定。发电机12和发动机11之间的关系提供了一种调节供应给发动机11的燃料量的机制。
随着车辆10运转，可通过例如VSC/PCM 30(或任何其它合适的控制器)接受多个输入(包括驾驶员输入)。例如，可以以已知方式监测加速踏板位置和/或制动踏板位置，并将信号发送至VSC/PCM 30以确定所需车辆输出。又例如，可以以已知方式(例如通过电流传感器)监测发电机14产生或存储的能量，并将信号发送至VSC/PCM 30以确定测量的发动机11输出的制动扭矩。在这种确定中可使用例如存储在VSC/PCM 30中的发电机电流对发动机制动扭矩的映射图。可替代地，可以以已知方式(例如应变仪)监测与发动机11的曲轴相关联的应变，并将信号发送至VSC/PCM 30以确定测量的发动机11输出的制动扭矩。在这种确定中可使用例如存储在VSC/PCM 30中的曲轴应变对发动机制动扭矩的映射图。(可通过在实验室条件下进行测试和/或计算机模拟来生成这些映射图)。当然，可使用任何合适的技术来测量发动机11输出的制动扭矩。再例如，可以以已知方式(例如通过传感器)监测提供给发动机11的空气质量和燃料质量，并将信号发送至VSC/PCM 30以确定由所希望的发动机11输出的制动扭矩。
如本领域技术人员已知的，提供至发动机11的空气质量流量可以由气流传感器直接测量或从其它传感器的测量值计算得到；当然，其它发动机运转参数(例如点火提前和指令的空燃比)也可被VSC/PCM 30利用，因为其可能对发动机11的基础控制是所需的。这样，VSC/PCM 30(或任何其它合适的传感器)可基于例如空气质量流量、点火提前和指令的空燃比对发动机转速的映射图来确定所希望的制动并指示的发动机11输出的制动扭矩。可通过例如测试和/或计算机模拟生成该映射图。然而，可使用任何合适的发动机运转参数。
VSC/PCM 30可将所需的车辆输出分解为可用于指令多个装置和/或与其它控制器通信的具体装置信号。例如，基于所需的车辆输出扭矩，VSC/PCM30可计算所需发动机扭矩，其可直接发送至发动机11或中间控制器(例如ECU)。同样，VSC/PCM 30可基于至少部分驾驶员输入计算所需的发动机转速，并可将其提供给TCM 29。TCM 29可随后向发电机12提供指令以控制发动机11的转速。
已知在停止的发动机中通过开始燃烧来起动内燃发动机。这在带有火花点火和直接点火的内燃发动机中是可能的。电子节气门体(ETB)用于调节燃料、空气或空气/燃料混合物的传输。通常，ETB具有处于0度(完全闭合)和大约72度(打开)之间的节气门开启角度。当ETB位于适当的节气门开启角度时，随着燃料被直接喷射入燃烧室，将适当量的空气移动进入燃烧室并通过火花点火。空气/燃料混合物的后续燃烧移动活塞并使发动机开始旋转而无须通过起动机装置旋转曲轴。
当发动机未能在起动尝试时起动时，可调整节气门开启角度以增加成功起动的机会，而非简单地以相同的驱动器指令设置再次尝试起动发动机。具体地，在每个后续再起动尝试中，节气门开启角度可打开至更大位置，直至达到被认为是最大的位置。这提供了更多的空气以在起动中产生更大的扭矩。另外，可获知用于发动机运转的所需节气门开启角度增加并永久存储，允许在所有后续起动中使用最佳调节。这样，由于已知调节将在首次尝试时给出成功的起动尝试，将不需要再起动。
参考图2，说明了流程图以显示控制进入车辆发动机的气流的方法的实施例。在一个实施例中，在如图1所示的具有连接至电机或发达/发电机(M/G)的发动机的车辆上采用本方法。在另一实施例中，在仅具有内燃发动机的车辆上采用本方法。
为了起动车辆发动机，提供了节气门调节参数(例如气流指令输入34)以便在步骤36中确定未修正的节气门开启角度。可通过驾驶员踩压踏板或驱动点火钥匙确定气流指令输入34。如现有技术中已知的，还提供真空测量值38、大气压力测量值40、和进气温度测量值42以在步骤36中将未修正的节气门开启角度确定为未修正节气门开启角度指令输出44。可在发动机歧管中得到真空测量值38。可通过周围空气或节气门进气上游的得到大气压力测量值40，它们可总体上相等或可总体上不相等。进气温度测量值由穿过节气门提供的空气得到。
提供测量的气流输出50、真空测量值38、测量的大气压力40和测量的进气温度测量值42用于在步骤54中确定标准化节气门开启角度，其可使用类似于确定节气门开启角度36的计算。标准化节气门开启角度55表示了对于标准化ETB产生测量的气流50的期望的节气门开启角度应当是多少。提供标准化节气门开启角度55和节气门开启角度指令输出44以在步骤56中计算其差值。向步骤58提供作为节气门开启角度误差的差值，在该步骤中确定状况是否适合获知节气门指令修正加法系数并计算所述加法系数。对加法系数的计算可包括通过逐步变化或过滤来缓慢地获知步骤56中提供的节气门开启角度误差。在另一实施例中，加法系数可为从先前计算存储的已知加法系数。
可在步骤60中提供修正乘法系数以调整步骤58中确定的加法系数。在一个实施例中，可根据图3中所示关系确定修正乘法系数，在图3中x轴为节气门开启角度(单位为度)而y轴为加法系数的修正乘法系数。当节气门开启角度在0度与9度之间时，提供大小为1的修正乘法系数，这样在步骤66中将步骤58中所确定的加法系数的完全值加至节气门开启角度。当节气门开启角度在9度和20度之间时，修正乘法系数可如图所示按比例变化，这样在步骤66中将小于加法系数完全值的值加至节气门开启角度。
在步骤66中，可利用来自步骤58确定的加法系数和步骤60提供的修正乘法系数确定有效节气门指令修正加法系数。在一个非限定实施例中，修正乘法系数等于0.75而加法系数等于3。修正的节气门开启角度指令为2.25，其为0.75乘上3(加法系数)的乘积。在另一个非限定示例中，乘法系数等于0.0而加法系数等于2。修正的节气门开启角度指令为0.0，其为0.0乘上2(加法系数)的乘积。
可将步骤60中确定的修正乘法系数的值提供给步骤58作为使得能够获知节气门指令修正加法系数所需条件中的一个。
步骤58中确定的误差和/或步骤60的修正乘法系数的输出可在步骤62中作为诊断输出，这样在运行车辆诊断时提供修正的误差。
可将步骤66中计算的有效节气门指令修正加法系数加至节气门开启角度指令输出44以在步骤69中计算修正的节气门开启角度指令输出。提供在步骤68中计算的修正的节气门开启角度指令输出以在步骤70中调节ETB的节气门开启角度。步骤72的ETB噪音因素(例如淤积或任何其它的噪音因素)可改变节气门开启角度与气流的关系。在步骤74中确定穿过ETB的实际气流。如上所述，提供步骤74中确定的测量的气流输出50以在步骤54中确定标准化节气门开启角度。
在至少一个实施例中，步骤36-68设置在设于图1的车辆10中的动力系控制模块76内部。
步骤78中提供步骤66的有效节气门指令修正加法系数的输出。如图2所示，采用步骤78中提供的输出确定节气门开启角度指令的另一实施例。此节气门开启角度指令可在某些条件下在步骤70中代替来自步骤68的修正的节气门开启角度指令输出使用。这些条件可包括发动机起动模式，其中驾驶员可选择不使用基于修正逻辑的气流指令。
如前所述，如果发动机在首次要求起动时起动失败，需要在再起动尝试期间进一步调节节气门开启角度指令。图4说明了一种确定再起动时所需额外节气门修正的方法。在步骤82中，该方法开始。在步骤84中，确定发动机是否处于起动状态。如果发动机未处于起动状态，则步骤84返回步骤82以再起动。如果发动机处于起动状态，则步骤84移动至步骤86。在步骤86中，确定催化剂温度是否较高。如果催化剂温度较高，步骤86移动至步骤88。如果催化剂温度不高，则步骤86继续移动至步骤90。在步骤88中，基于热催化剂和起动尝试数量确定所需的节气门开启角度修正。当催化剂较热时，最小化催化剂过热并永久损坏发动机之前的发动机再起动数量，因此应当增加节气门开启角度修正。随着起动尝试数量的增加，节气门开启角度修正应当增加。在步骤90中，基于冷催化剂和起动尝试数确定所需的节气门开启角度修正。当催化剂较冷时，应当随着起动尝试数的增加而增加节气门开启角度修正。
在步骤92，将节气门开启角度修正输出78加至步骤88或90的计算。步骤92中计算的节气门开启角度提供给步骤70以调节节气门开启角度以打开至步骤92中计算的节气门开启角度。在步骤94种确定起动是否成功。
再参考图2，在步骤80中提供了步骤66的有效节气门指令修正加法系数的另一输出。如图5中进一步所示，采用步骤66中提供的输出以确定基于节气门位置的负载估算。在步骤100中，测量并提供ETB的节气门开启角度。在步骤102中，从步骤100中计算的节气门开启角度减去步骤66的输出以确定有效实际节气门位置。在步骤104，利用步骤102的输出确定基于节气门开启角度的负载估计106。
尽管已经说明并描述了本发明的实施例，其并非意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。应当理解为，本说明书中所使用的词语为描述性词语而非限定，且应理解可不脱离本发明的实质与范围作出多种改变。

Claims (12)

1.一种起动车辆发动机的方法，包含：
基于节气门调节参数确定节气门开启角度指令输出；
基于修正系数调节所述节气门开启角度指令输出；以及
提供相应于所述节气门开启角度指令输出的节气门开启角度以起动所述车辆发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正系数为加法系数和乘法系数中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含基于修正乘法系数调节所述修正系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含基于先前的气流测量值计算所述修正系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含将所述修正系数存储为已知修正系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包含提供预定修正系数作为所述修正系数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含通过对点火重置或发动机成功起动之前的车辆发动机起动尝试的数量计数确定点火尝试数量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包含基于所述点火尝试数量来计算所述修正系数，使得随着所述点火尝试数量的增加调整所述节气门开启角度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包含：
确定催化剂温度；以及
进一步基于所述催化剂温度和所述点火尝试数调节所述节气门开启角度指令输出。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节气门调节参数为气流指令输入、大气压力、加速踏板位置以及进气温度中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含提供与所述车辆发动机连接的电机。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含在车辆速度不为零时要求发动机起动。
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