[发明专利]用于发动机位置控制的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2012年11月29日提交的美国专利申请号13/689,601的部分继续申请，其整个内容被并入本文用于所有目的。

技术领域

本申请涉及用于利用激光点火系统准确确定发动机位置的方法和系统。

背景技术

特别是在混合动力电动车辆(HEV)和停止启动车辆上，内燃发动机(ICE)可以在所选状况期间(诸如在怠速停止状况期间)被关闭或被停用。关闭发动机提供了燃料经济性和排放减少的益处。然而，在关闭或停用期间，发动机的曲轴和凸轮轴会停止在发动机循环的未知位置。在随后的发动机重新启动期间，为了实现快速的发动机起转，需要精确且及时地了解发动机活塞位置，以便使火花正时能与至发动机的燃料输送相协调。

活塞或发动机位置确定的方法通常依赖于具有提供与凸轮轴测量相协调的同步的有限数量的齿与间隙的曲轴正时轮。US7,765,980示出了这种方法的一个示例，其中通过曲轴角度传感器来识别曲轴位置。

然而，本发明人在此已经认识到这种方法的问题。作为一个示例，取决于发动机温度，识别相对于凸轮轴位置的曲轴位置所花费的时间量会发生改变。确定凸轮轴与曲轴之间的相对定位(为了识别发动机和活塞位置)的改变会导致实现并维持快速同步、可靠燃烧和排放减少的能力降低。另外，识别发动机位置导致的延迟于是会延迟发动机启动，使车辆响应性退化。作为另一示例，用于活塞位置确定的上述方法可能具有有限的分辨率，这会进一步导致发动机位置的改变。

发明内容

在一种示例方法中，可以通过一种方法来解决一些上述问题，该方法包含：使激光点火装置运转以将激光脉冲输送到汽缸内；以及基于检测激光脉冲所花费的时间推测汽缸的活塞的位置，花费的时间基于第一更粗(coarser)正时电路和第二更精(finer)正时电路中的每一个。以此方式，现有的激光点火系统能够有利地用来准确和可靠地确定发动机和活塞位置。

作为一个示例，发动机系统可以被配置为具有激光点火系统。在非燃烧状况期间，激光点火系统可以被运转以将低功率激光脉冲发射到发动机汽缸的内部。激光脉冲可以自汽缸活塞的顶面反射，并且反射的激光脉冲可以由激光点火系统的光检测器进行检测。激光点火系统可以包括两个正时电路，用于估计在激光脉冲的发射与反射的激光脉冲的检测之间经过的时间。两个正时电路可以具有不同数量的电路元件和不同的分辨率。例如，系统可以包括具有较少电路元件和较低分辨率(例如，在纳秒范围内)的第一正时电路以及具有较多电路元件和较高分辨率(例如，在皮秒范围内)的第二正时电路。这两个正时电路可以在激光脉冲被发射时启动，并且这两个电路可以在反射的脉冲被检测到时停止。两个电路的输出之和然后可以被用来准确确定经过的时间。例如，更粗的第一正时电路输出与更精的第二正时电路输出的组合可以被用来获悉检测到激光脉冲所花费的时间的更准确的估计。算法然后可以将时间值转换为距离值，以更精确地确定活塞位置。活塞位置信息(例如，汽缸冲程信息)可以在随后的发动机重新启动期间被用来选择开始第一燃烧事件的汽缸。

以此方式，多个正时电路可以被耦接至激光点火系统，以提供更快速且更准确的发动机/活塞位置、速度等的信息。通过在发动机起动(cranking)期间(或甚至在起动之前)更早地且以更高程度的分辨率识别这类信息，能够更准确地且以更高可靠性确定活塞位置。通过利用较高分辨率的活塞位置信息来选择用于最初燃烧事件的汽缸，能够改善发动机重新启动。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍构思的选择，这些构思在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在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示出了示例混合动力车辆的示意图。

图2示出了示例内燃发动机的示意图。

图3示出了发动机的示例汽缸的示意图。

图4示出了行驶周期中停止在随机位置的示例四缸发动机。

图5示出了直接喷射发动机的示例发动机循环期间气门正时和相对于发动机位置的活塞位置的示例映射图。

图6示出了进气口燃料喷射发动机的示例发动机循环期间气门正时和相对于发动机位置的活塞位置的示例映射图。

图7示出了用于基于车辆运转模式和怠速停止状况调整发动机运转的示例方法。