行之知识产权综合服务平台

技术领域

本公开涉及内燃发动机，更具体地涉及用于控制配备有启-停系统的发动机的冷却系统的系统和方法。

背景技术

本文提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前署名发明人的工作（在背景技术部分描述的程度上）以及本描述中否则不足以作为申请时现有技术的各方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本公开相抵触的现有技术。

发动机水泵通常是使冷却剂循环通过发动机以冷却发动机的带驱动式离心泵。通过靠近泵的中心定位的入口接收冷却剂，并且泵中的叶轮将冷却剂促动到泵外。从散热器接收冷却剂，并且离开泵的冷却剂在返回散热器之前流过发动机缸体和汽缸盖。

在常规水泵中，叶轮总是与带驱动的带轮接合。因此，只要发动机运转，泵就使冷却剂循环通过发动机。对比而言，电动水泵不是由发动机驱动的。因此，无论发动机是否运转，都可以接通或关闭电动水泵。可以关闭电动水泵以提高燃料经济性，并且可以接通电动水泵以冷却发动机。

发明内容

根据本公开的原理的系统包括启-停模块、预点火风险模块和冷却控制模块。启-停模块与从点火系统接收的输入独立地停止以及重启发动机。预点火风险模块监控当所述发动机重启时的预点火风险并且基于所述预点火风险产生信号。冷却控制模块响应于所述预点火风险来控制冷却系统，以在所述发动机停止时使冷却剂循环通过所述发动机。

本发明还包括下列方案。

1. 一种系统，包括：

启-停模块，所述启-停模块与从点火系统接收的输入独立地停止以及重启发动机；

预点火风险模块，所述预点火风险模块：

       监控当所述发动机重启时的预点火风险；并且

       基于所述预点火风险产生信号；以及

冷却控制模块，所述冷却控制模块响应于所述预点火风险来控制冷却系统，以在所述发动机停止时使冷却剂循环通过所述发动机。

2. 根据方案1所述的系统，其中，所述预点火风险模块基于发动机操作状况来确定预点火风险。

3. 根据方案1所述的系统，其中，当所述预点火风险大于阈值时，所述冷却控制模块使冷却剂循环通过所述发动机。

4. 根据方案3所述的系统，其中，当进气空气温度大于第一温度时，所述冷却控制模块确定所述预点火风险大于所述阈值。

5. 根据方案3所述的系统，其中，当活塞温度大于第一温度时，所述冷却控制模块确定所述预点火风险大于所述阈值。

6. 根据方案3所述的系统，其中，当活塞位置对应于在上死点之前的大于第一量的曲轴旋转量时，所述冷却控制模块确定所述预点火风险大于所述阈值。

7. 根据方案3所述的系统，其中，当发动机冷却剂温度大于第一温度时，所述冷却控制模块确定所述预点火风险大于所述阈值。

8. 根据方案7所述的系统，其中，所述冷却控制模块基于发动机冷却剂温度、发动机冷却剂温度和预点火风险之间的预定关系来确定所述第一温度。

9. 根据方案3所述的系统，其中，所述冷却系统包括：水泵，所述水泵将冷却剂泵送通过所述发动机和散热器；控制阀，所述控制阀调节通过所述发动机的冷却剂流；以及百叶窗，所述百叶窗调节通过所述散热器的空气流。

10. 根据方案9所述的系统，其中，当所述预点火风险大于所述阈值时，所述冷却控制模块接通所述水泵、打开所述控制阀并打开所述百叶窗。

11. 一种方法，包括：

与从点火系统接收的输入独立地停止以及重启发动机；

监控当所述发动机重启时的预点火风险；

基于所述预点火风险产生信号；以及

响应于所述预点火风险来控制冷却系统，以在所述发动机停止时使冷却剂循环通过所述发动机。

12. 根据方案11所述的方法，还包括：基于发动机操作状况来确定预点火风险。

13. 根据方案11所述的方法，还包括：当所述预点火风险大于所述阈值时，使冷却剂循环通过所述发动机。

14. 根据方案13所述的方法，还包括：当进气空气温度大于第一温度时，确定所述预点火风险大于所述阈值。

15. 根据方案13所述的方法，还包括：当活塞温度大于第一温度时，确定所述预点火风险大于所述阈值。

16. 根据方案13所述的方法，还包括：当活塞位置对应于在上死点之前的大于第一量的曲轴旋转量时，确定所述预点火风险大于所述阈值。

17. 根据方案13所述的方法，还包括：当发动机冷却剂温度大于第一温度时，确定所述预点火风险大于所述阈值。

18. 根据方案17所述的方法，还包括：基于发动机冷却剂温度、发动机冷却剂温度和预点火风险之间的预定关系来确定所述第一温度。

19. 根据方案13所述的方法，其中，所述冷却系统包括：水泵，所述水泵将冷却剂泵送通过所述发动机和散热器；控制阀，所述控制阀调节通过所述发动机的冷却剂流；以及百叶窗，所述百叶窗调节通过所述散热器的空气流。

20. 根据方案19所述的方法，还包括：当所述预点火风险大于所述阈值时，接通所述水泵、打开所述控制阀并打开所述百叶窗。

通过下文提供的详细描述，本公开的其它应用领域将变得显而易见。应该理解，该详细描述和具体例子仅意在说明起见，而并非意在限制本公开的范围。

附图说明

通过详细描述和附图将更全面地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；

图2是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；

图3是图示根据本公开的原理的示例性控制方法的流程图；以及

图4是图示根据本公开的原理的预点火和发动机操作状况之间的示例性关系的图表。

具体实施方式

当发动机空转时，启-停系统自动地停止和重启发动机，以减少发动机空转的时间量并由此减少发动机的燃料消耗和排放物。可以由包括电动水泵的冷却系统来冷却配备有启-停系统的发动机。当发动机停止时，控制系统可以关闭水泵，以提高燃料经济性。当发动机重启时，控制系统可以接通水泵，以使发动机冷却剂温度保持处于期望温度。

控制系统可以升高保持发动机冷却剂温度所在的期望温度，以便提高发动机的燃料经济性。升高所述期望温度降低了发动机中的油的粘度，这减少了发动机的部件之间的摩擦。此外，升高所述期望温度减少了从发动机的燃烧室至发动机中的冷却剂的热量损失的量，这提高了发动机的效率。然而，当在发动机停止之后重启发动机时，升高所述期望温度可能导致发动机的预点火，这是因为发动机汽缸内的空气温度在发动机停止时升高。因此，预点火的风险可能会限制期望温度的升高以及燃料经济性的相关提高。

根据本公开的系统和方法控制了冷却系统，以在发动机停止时使冷却剂循环通过散热器和发动机，从而降低在发动机重启时的预点火风险。所述系统和方法监控某些发动机操作状况并且当发动机操作状况表明预点火风险大于阈值时使冷却剂循环通过发动机。继而，发动机可以在较高的冷却剂温度下操作，而不会增加在发动机重启时的预点火风险。在一个例子中，所述系统和方法接通电动水泵，以在发动机停止时使冷却剂循环通过散热器和发动机。

参照图1，发动机系统100的示例性实施方式包括发动机102。发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来燃烧空气/燃料混合物，以产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过进气系统108被吸入发动机102。进气系统108包括进气歧管110和节流阀112。在一个例子中，节流阀112包括具有可旋转叶片的蝶阀。发动机控制模块（ECM）114控制节流阀致动器模块116，其调节节流阀112的开度，以控制被吸入进气歧管110的空气的量。

来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的汽缸中。尽管发动机102可以包括多个汽缸，但是为了说明起见，仅示出单个典型汽缸118。仅作为示例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。ECM 114可以停用一些汽缸，这在某些发动机操作状况下可以提高燃料经济性。

发动机102可以利用四冲程循环进行操作。如下文描述的，四个冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）的每圈回转期间，在汽缸118内发生四个冲程中的两个。因此，汽缸118需要曲轴的两圈回转以经历全部四个冲程。

在进气冲程期间，空气从进气歧管110通过进气阀122被吸入汽缸118。ECM 114控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射以达到期望的空气/燃料比。燃料可以在中心位置处或在多个位置处（诸如靠近每个汽缸的进气阀122处）被喷射到进气歧管110中。在各个实施方式中，燃料可以被直接喷射汽缸中或与汽缸相关的混合室中。燃料致动器模块124可以中止向停用的汽缸喷射燃料。

所喷射的燃料与空气混合并且在汽缸118中产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在此情形中，汽缸118中的压缩点火该空气/燃料混合物。替代性地，发动机102可以是火花点火发动机，在此情形中，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号来激活汽缸118中的火花塞128。继而，火花塞128产生点燃空气/燃料混合物的火花。火花正时可以针对活塞到达其最上位置（被称作上死点（TDC））的时刻被规定。

可以通过正时信号来控制火花致动器模块126，所述正时信号规定在TDC之前或之后多远处产生火花。由于活塞位置与曲轴旋转直接相关，因此火花致动器模块126的操作可以与曲轴角同步。在各个实施方式中，火花致动器模块126可以中止向停用的汽缸提供火花。

产生火花可以被称作点火事件。火花致动器模块126可以具有改变用于每个点火事件的火花正时的能力。当火花正时信号在上一次点火事件和下一次点火事件之间改变时，火花致动器模块126甚至能够改变用于下一次点火事件的火花正时。在各个实施方式中，发动机102可以包括多个汽缸，并且火花致动器模块126可以使得火花正时对于发动机102中的所有汽缸来说相对于TDC改变以相同的量。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以被限定为活塞达到TDC处的时刻和活塞返回至下死点（BDC）处的时刻之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排放出。

发动机102的冷却系统136包括散热器138、冷却风扇140、水泵142、入口软管144、出口软管146、控制阀148和百叶窗（shutter）150。冷却剂从散热器138通过入口软管144流到发动机102。冷却剂从发动机102通过出口软管146流到散热器138。当车辆移动时，空气流过散热器138并冷却流过散热器138的冷却剂。此外，当接通冷却风扇140时，冷却风扇140使空气吹过散热器138。冷却风扇140可以是与发动机102独立地操作的电风扇。风扇致动器模块152基于从ECM 114接收的指令来接通或关闭冷却风扇140。

当接通水泵142时，水泵142使冷却剂循环通过发动机102和散热器138。水泵142可以是与发动机102独立地操作的电动水泵。泵致动器模块154基于从ECM 114接收的指令接通或关闭水泵142。当控制阀148打开时，控制阀148允许冷却剂流过出口软管146；并且当控制阀148关闭时，控制阀148阻止冷却剂流过出口软管146。阀致动器模块156基于从ECM 114接收的指令来打开和关闭控制阀148。

当百叶窗150打开时，百叶窗150允许空气流通过散热器138；并且当百叶窗150关闭时，百叶窗150阻止空气流通过散热器138。百叶窗致动器模块158基于从ECM 114接收的指令来打开和关闭百叶窗150。ECM 114可以关闭百叶窗150以减少车辆的空气动力学阻力并由此提高燃料经济性。ECM 114可以打开百叶窗150，以冷却流过散热器138的冷却剂并由此冷却发动机102。

ECM 114可以基于从点火系统160接收的输入来启动发动机102以及停止发动机102。点火系统160可以包括钥匙或按钮。当驾驶员将钥匙从关闭位置转动到接通位置时或者当驾驶员按下按钮时，ECM 114可以启动发动机102。当驾驶员将钥匙从接通位置转动到关闭位置时或者当驾驶员在发动机102运转的情况下按下按钮时，ECM 114可以停止发动机102。

驾驶员可以踩下制动踏板162以减速和/或停止车辆。发动机系统100可以利用制动踏板位置（BPP）传感器164测量制动踏板162的位置。ECM 114可以基于从BPP传感器164接收的输入和/或基于从制动管路压力传感器（未示出）接收的输入确定何时踩下或释放制动踏板162。

发动机系统100可以利用车辆速度传感器（VSS）178测量车辆的速度。发动机系统100可以利用曲轴位置（CKP）传感器180测量曲轴的位置。可以利用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以位于发动机102内或者位于冷却剂循环所处的其它位置处，诸如散热器（未示出）处。

可以利用歧管绝对压力（MAP）传感器184测量进气歧管110内的压力。在各个实施方式中，可以测量发动机真空度，其是环境空气压力和进气歧管110内的压力之差。可以利用空气质量流率（MAF）传感器186测量流入进气歧管110的空气质量流率。在各个实施方式中，MAF传感器186可以位于还包括节流阀112的外壳中。

节流阀致动器模块116可以利用一个或多个节流阀位置传感器（TPS）190监控节流阀112的位置。可以利用进气空气温度（IAT）传感器192测量被吸入发动机102中的空气的环境温度。ECM 114可以利用来自传感器的信号来为发动机系统100作出控制决定。

ECM 114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器（未示出）中的换档。例如，ECM 114可以减小换档期间的发动机扭矩。ECM 114可以与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动马达198的操作。电动马达198可以用作发电机，并且可以用于产生供车辆电气系统使用和/或用于存储在蓄电池中的电能。在各个实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194和混合控制模块196可以集成为一个或多个模块。

参照图2，ECM 114可以包括活塞位置模块202、活塞温度模块204、启-停模块206、预点火风险模块208、冷却控制模块210、燃料控制模块212和火花控制模块214。活塞位置模块202确定活塞在汽缸118内的位置。活塞位置模块202可以基于来自CKP传感器180的曲轴位置来确定活塞位置。例如，活塞位置模块202可以基于曲轴位置和活塞位置之间的预定关系来确定活塞位置。活塞位置模块202输出活塞位置。活塞位置模块202可以按照在达到TDC之前的曲轴旋转量来规定活塞位置。

活塞温度模块204估计汽缸118内活塞的温度。活塞温度模块204可以基于发动机操作状况来估计活塞温度，所述发动机操作状况例如是来自ECT传感器182的发动机冷却剂温度、发动机速度、发动机负荷和/或发动机操作周期。活塞温度模块204输出活塞温度。

活塞温度模块204可以基于来自CKP传感器180的曲轴位置来确定发动机速度。活塞温度模块204可以基于齿探测之间的曲轴旋转量和相应周期来确定发动机速度。活塞温度模块204可以基于来自MAP传感器184的歧管压力来确定发动机负荷。在各个实施方式中，ECM 114可以包括分别以上述方式确定发动机速度和发动机负荷的发动机速度模块和发动机负荷模块。

当发动机102空转时，启-停模块206自动地停止和重启发动机102。当车辆速度小于或等于预定速度（例如零）且驾驶员踩下制动踏板162时，启-停模块206可以自动停止发动机102。当驾驶员释放制动踏板162时和/或当驾驶员踩下加速踏板（未示出）时，启-停模块206可以自动重启发动机102。启-停模块206可以从VSS传感器178接收车辆速度。启-停模块206可以基于从BPP传感器164接收的输入来确定驾驶员何时踩下或释放制动踏板162。

启-停模块206通过将信号发送到燃料控制模块212和/或火花控制模块214可以自动地停止和重启发动机102。燃料控制模块212可以通过命令燃料致动器模块212停止或开始向汽缸118提供燃料而停止或启动发动机102。火花控制模块214可以通过命令火花致动器模块126停止或开始向汽缸118提供火花而停止或启动发动机102。

当发动机102停止时，预点火风险模块208监控当发动机重启时的预点火风险。预点火风险模块208可以基于一个或多个发动机操作状况来确定预点火风险。发动机操作状况可以包括来自IAT传感器192的进气空气温度、活塞位置和/或活塞温度。发动机操作状况还可以包括发动机停机之前的节流阀位置。预点火风险模块208可以从TPS传感器190接收节流阀位置。预点火风险模块208输出预点火风险。

冷却控制模块210可以确定预点火风险是否大于阈值并且在预点火风险大于阈值时使制冷剂循环通过发动机102和散热器138。例如，当预点火风险大于阈值时，冷却控制模块210可以命令泵致动器模块154接通水泵142并命令阀致动器模块156打开控制阀148。此外，水泵142可以是可变容量泵，并且，当预点火风险大于阈值时，冷却控制模块210可以命令泵致动器模块154以全容量操作水泵142。

当预点火风险大于阈值时，冷却控制模块210还可以有助于空气流通过散热器138。例如，当预点火风险大于阈值时，冷却控制模块210可以命令风扇致动器模块152接通冷却风扇140和/或命令百叶窗致动器模块158打开百叶窗150。阈值可以是预定百分比。

当进气空气温度大于第一温度（例如，10摄氏度（℃））时，冷却控制模块210可以确定预点火风险大于阈值。当活塞温度大于第二温度（例如，100℃）时，冷却控制模块210可以确定预点火风险大于阈值。当活塞位置对应于在TDC之前的大于第一量（例如，从60度到100度）的曲轴旋转量时，冷却控制模块210可以确定预点火风险大于阈值。

当发动机冷却剂温度大于第三温度时，冷却控制模块210可以确定预点火风险大于阈值。第三温度可以是预定的或基于发动机冷却剂温度、一个或多个其它发动机操作状况和预点火风险之间的预定关系被确定。所述预定关系可以被具体化在查询表和/或图表（诸如图4的图表）中。用于确定第三温度的其它发动机操作状况可以包括进气空气温度、活塞温度、活塞位置和/或节流阀位置。第一温度、第二温度和/或第一量可以是预定的或基于一个或多个发动机操作状况以与确定上述第三温度相类似的方式被确定。

参照图3，用于控制配备有启-停系统的发动机的冷却系统的方法开始于302。在304，所述方法确定发动机是否停止。如果发动机停止，则所述方法在306继续。否则，所述方法在308继续。

在306至314，所述方法可以监控当发动机重启时的预点火风险并确定预点火风险是否大于阈值。例如，当在306至314做出的决定中的一个或多个结果为肯定的时，所述方法可以确定预点火风险大于阈值。如果预点火风险大于阈值，则所述方法可以在316继续。否则，所述方法可以在308继续。

在306，所述方法确定进入发动机的进气空气的温度是否大于第一温度（例如，10℃）。如果进气空气的温度大于第一温度，则所述方法在310继续。否则，所述方法在308继续。

在310，所述方法确定发动机中活塞的温度是否大于第二温度（例如，100℃）。所述方法可以基于发动机操作状况来估计活塞温度，所述发动机操作状况例如是发动机冷却剂温度、发动机速度、发动机负荷和/或发动机操作周期。如果活塞温度大于第二温度，则所述方法在312继续。否则，所述方法在308继续。

在312，所述方法确定发动机中活塞的位置是否对应于在TDC之前的大于第一量（例如，从60度到100度）的曲轴旋转量。如果活塞位置对应于大于第一量的曲轴旋转量，则所述方法在314继续。否则，所述方法在308继续。

在314，所述方法确定循环通过发动机的冷却剂的温度是否大于第三温度。如果发动机冷却剂温度大于第三温度，则所述方法在316继续。否则，所述方法在308继续。

第一温度、第二温度和/或第一量和/或第三温度可以是预定的。额外地或替代地，可以基于发动机冷却剂温度、一个或多个其它发动机操作状况和预点火风险之间的预定关系来确定第三温度。该预定关系可以被具体化在查询表和/或图表（诸如图4的图表）中。

在316，所述方法在发动机停止时使冷却剂循环通过散热器和发动机。例如，所述方法可以打开控制阀以允许冷却剂在散热器和发动机之间流动，并且接通电动水泵以泵送冷却剂通过散热器和发动机。在各个实施方式中，水泵可以是可变容量泵，并且当在发动机关闭的情况下使冷却剂循环通过发动机时，所述方法可以以全容量操作水泵。当发动机停止时，所述方法还可以有助于空气流通过散热器。例如，所述方法可以接通冷却风扇以使空气吹过散热器和/或打开百叶窗以允许空气流通过散热器。

在308，所述方法正常地操作冷却系统。例如，当发动机关闭时，所述方法可关闭控制阀以阻止冷却剂在散热器和发动机之间流动，并且关闭电动水泵。此外，当发动机停止时，所述方法可以不有助于空气流通过散热器。例如，所述方法可以关闭冷却风扇和/或关闭百叶窗。

参照图4，图表图示了发动机冷却剂温度402、进气空气温度404和预点火事件406之间的关系。预点火事件406对应于在发动机自动停止之后发动机自动重启所处的时段。通过偏移预点火事件406的线性回归模型408可以预先确定阈值。根据本公开的系统和方法在发动机关闭时使冷却剂循环通过发动机和散热器，并且发动机操作状况402、404对应于阈值410以上的操作点。操作点和模型408之间的距离表示在发动机重启时的预点火风险。

以上描述在本质上仅是说明性的，并且决不意在限制本公开、其应用或用途。本公开的宽泛教导可以以多种方式实现。因此，尽管本公开包括特定的例子，但是本公开的真实范围不应该受限于此，这是因为其它修改通过研究附图、说明书和所附权利要求将变得显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记来表示相似的元件。如本文使用的，短语A、B和C中的至少一个应该被解释为意味着使用非排他性逻辑或（OR）的逻辑（A或B或C）。应该理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序（或并行地）执行方法中的一个或多个步骤。

如本文所使用的，术语模块可以指代以下器件、是以下器件的一部分或包含以下器件：专用集成电路（ASIC）；离散电路；集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或成组）；提供描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述器件的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或成组）。

如上文所使用的，术语代码可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、函数、类和/或对象。如上文所使用的，术语“共享的”意味着可以利用单个（共享的）处理器执行来自多个模块的一些或全部代码。此外，来自多个模块的一些或全部代码可由单个（共享的）处理器存储。如上文所使用的，术语“成组的”意味着可以利用一组处理器执行来自单个模块的一些或全部代码。此外，可以利用一组存储器存储来自单个模块的一些或全部代码。

本文描述的设备和方法可以部分地或全部地由一个或多个处理器所执行的一个或多个计算机程序来实现。所述计算机程序包括存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。所述计算机程序还可以包括和/或依赖所存储的数据。非瞬态有形计算机可读介质的非限制性例子包括非易失性存储器、易失性存储器、磁性存储器和光学存储器。