CN100510387C - 发动机起动方法及发动机起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机起动方法，包括将由马达转动的发动机曲轴的转速维持在第一转速下；在所述曲轴由所述马达以所述第一转速转动时向所述发动机提供燃料并对所述燃料进行点火；判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃；以及当判定所述燃料已经被点燃时，将至少由所述马达转动的所述曲轴的转速维持在高于所述第一转速的第二转速下。

Description

发动机起动方法及发动机起动装置

技术领域

本发明涉及一种发动机起动装置，用于起动具有连接于其输出轴的电动机的内燃机。

背景技术

日本专利公开第2001-263209号公开了一种传统的发动机起动装置，该装置在发动机怠速时将发动机停机以提高燃料经济性。在重新起动发动机时，当接收到在马达中产生预定起动扭矩的指令时，该传统的发动机起动装置起动该马达，并对提供给该马达的动力执行反馈控制，使得当马达的转速达到目标转速附近的预定转速时，马达的实际转速与目标转速相匹配。

存在有安装在怠速停止车辆上的发动机，其中当发动机被重起时，进气门关闭位置或正时被朝向压缩上死点延迟以改善燃料消耗并减少震动。采用这种发动机，由于在这种类型的发动机中每单元气缸的填充效率低(即，气缸中被压缩的空气的量少)，因此活塞的压缩温度低。从而，发动机难以起动燃烧(例如，难于点燃空气-燃料混合物)，除非压缩过程被重复执行多次，尤其是当车辆工作在低温环境中时。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种发动机起动方法，包括：将由马达转动的发动机曲轴的转速维持在第一转速下；在所述曲轴由所述马达以所述第一转速转动时向所述发动机提供燃料并对所述燃料进行点火；判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃；以及当判定所述燃料已经被点燃时，将至少由所述马达转动的所述曲轴的转速维持在高于所述第一转速的第二转速下。

优选地，所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速包括将所述第一转速设定为点火下限转速，当燃料已经供给和点火时在所述点火下限转速可以实现燃料的点燃。

优选地，所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速和第二转速包括对提供给所述马达的动力进行反馈控制，使得所述曲轴的实际转速与所述第一转速和第二转速中的相应一个相吻合。

优选地，所述判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃包括将所述曲轴的实际转速与阈值进行比较，所述阈值通过将由于燃料被点燃而导致的转速增量与所述第一转速相加获得。

优选地，所述发动机起动方法还包括：当在所述发动机的起动开始时发动机冷却剂温度低于参考值时，执行所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速的操作。

优选地，所述发动机起动方法还包括：当在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值小于参考值时，执行所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速的操作。

优选地，所述发动机起动方法还包括：设定所述第一转速和所述第二转速，使得在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值越小，则所述第一转速和所述第二转速越低。

优选地，所述发动机起动方法还包括：至少在所述发动机重新起动时，将所述发动机的进气门关闭正时向压缩上死点延迟。

根据本发明另一方面，提供了一种发动机起动装置，包括：

用以向发动机供给燃料的燃料供给装置；

用以点燃从所述燃料供给装置供给的燃料的点火装置；

用以在起动发动机时转动发动机曲轴的马达；以及

与所述燃料供给装置、点火装置和马达操作连接的控制单元，并且该控制单元用以：

控制所述马达以将由所述马达转动的所述曲轴的转速维持于第一转速，

在所述曲轴由所述马达以所述第一转速转动时向发动机供给燃料

并点燃所述燃料，

判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃，以及

当判定所述燃料已经被点燃时，控制所述马达以将至少由所述马达转动的所述曲轴的转速维持在高于所述第一转速的第二转速。

优选地，所述控制单元还用以将所述第一转速设定为点火下限转速，当燃料已经供给和点火时在所述点火下限转速可以实现燃料的点燃。

优选地，所述控制单元还用以对提供给所述马达的动力进行反馈控制，以将所述曲轴的转速维持于所述第一转速和所述第二转速，使得所述曲轴的实际转速与所述第一转速和第二转速中的相应一个相吻合。

优选地，所述控制单元还用以通过将所述曲轴的实际转速与阈值进行比较来判定燃料是否已经在所述发动机中点燃，所述阈值通过将由于燃料被点燃而导致的转速增量与所述第一转速相加获得

优选地，所述控制单元用以控制所述马达，以便当在所述发动机的起动开始时发动机冷却剂温度低于参考值时将所述曲轴的转速维持在所述第一转速。

优选地，所述控制单元用以控制所述马达，以便当在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值小于参考值时，将所述曲轴的转速维持在所述第一转速。

优选地，所述控制单元用以设定所述第一转速和所述第二转速，使得在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值越小，则所述第一转速和所述第二转速越低。

优选地，所述发动机起动装置还包括：进气门正时控制装置，该进气门正时控制装置与所述控制单元操作连接，并且用以改变进气门的关闭正时，所述控制单元还用以控制所述进气门正时控制装置，以至少在所述发动机重新起动时将所述进气门的关闭正时向压缩上死点延迟。

根据本发明另一方面，提供了一种发动机起动装置，包括：

用于向发动机的曲轴提供旋转作用力的起动装置；

第一转速维持装置，用于将由所述起动装置转动的所述曲轴的转速维持在第一转速；

燃料供给和点火装置，用于在所述曲轴由所述起动装置以所述第一转速转动时向所述发动机提供燃料并且点燃所述燃料；

点火判定装置，用于判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃；以及

第二转速维持装置，用于在判定出所述燃料已被点燃时将至少由所述起动装置转动的所述曲轴的转速维持在高于所述第一转速的第二转速。

此外，根据本发明的另一方面，提供了一种发动机，包括燃料供给装置、点火装置、马达和控制单元。该燃料供给装置用以向发动机提供燃料。点火装置用以点燃由燃料供给装置提供的燃料。马达用以当起动发动机时转动发动机的曲轴。控制单元连接于燃料供给装置、点火装置和马达。该控制单元用以控制所述马达以便将由该马达转动的曲轴的转速维持在第一转速下、当曲轴由马达以第一转速转动时向发动机提供燃料并且点燃所述燃料、判定燃料是否已在发动机中被点燃、以及在确定所述燃料已被点燃时控制所述马达以将至少由该马达转动的曲轴的转速维持在大于所述第一转速的第二转速下。

本发明的目的、特征、方面和优点通过下文的详细描述对于本领域的技术人员来说将会变得显而易见，下文的详细连同附图公开了本发明的优选实施例。

附图说明

现在参照构成原始公开内容一部分的附图：

图1是根据本发明实施例的用于怠速停止车辆的发动机起动装置的示意图；

图2是图示根据本发明实施例的发动机起动过程的流程图；

图3是根据本发明实施例的起动开始后发动机转速变化的波形图；

图4是显示根据本发明实施例的马达输出和发动转速随时间变化的波形图；

图5是图示根据本发明实施例的相对于起动转速的压缩温度特性的示意图；

图6是图示根据本发明实施例的点燃发生之前过去的时间、起动转速和压缩温度之间关系的示意图；

图7是图示根据本发明实施例如何设定第一目标转速A的示意图；

图8是图示根据本发明实施例如何设定第二目标转速B的示意图；

图9是根据本发明实施例的目标转速相对于电池充电状态的特性的示意图；

图10是根据本发明实施例的目标转速相对于冷却剂温度的特性的示意图；

图11是图示根据本发明实施例如何判定燃烧发生的示意图；

图12是图示根据本发明实施例点燃发生之后输出扭矩相对于发动机转速的示意图；以及

图13是图示根据本发明实施例点燃发生之后扭矩相对于时间的平衡的示意图。

具体实施方式

本发明所选取的实施例将参照附图加以说明。对于本领域的技术人员来说，很显然下文对于本发明实施例的说明只是用于描述而非用于限制本发明。

图1描绘了发动机起动装置应用于怠速停止车辆时的发动机起动方法和使用该发动机起动方法的发动机起动装置的整个系统。

在该系统中，电动机(电动发电机(motor generator))2的转动轴直接连接于发动机1的输出轴。从而，带有变矩器3的自动变速器4通过马达2直接连接在发动机1的输出侧，以便经由所述变速器4的输出轴5和差速器6驱动一对驱动轮7和8。

马达2通过变流器(inverter)10连接到高压电池9。在起动发动机1时(在怠速停止之后起动，以及在发动机钥匙开关(engine key switch)接通之后起动)，马达2通过由高压电池9提供的能量开始操作。在发动机起动以外的时间，马达2用作为电池9充电的发电机。因此，由于马达2主要用于起动带有怠速停止装置的发动机1，因此电池9可以更小一些。

发动机1设置有进气门正时控制装置(下文中称为“VTC装置”)11，用于连续地控制处于固定操作角度的进气门凸轮的相位，其设置于凸轮链轮1d和进气门凸轮轴1e中间。正时链1c套绕于凸轮链轮1d和曲轴链轮1a，从而曲轴1a的动力被传递到进气门凸轮轴1e。

集成控制单元31除了控制发动机1(具体而言，燃料供给装置25、点火装置26和节流装置27)、马达2和自动变送器4的操作之外，还用以控制VTC装置11的操作。所述集成控制单元3用以接收来自发动机钥匙开关34、曲轴位置传感器32、凸轮轴位置传感器33、用于探测油门踏板下压量的油门踏板传感器35、用于探测节气门(节流装置27的一部分)的开度的节气门传感器36、当节气门完全关闭或油门踏板未踩下时接通的怠速开关37、当制动踏板踩下时接通的制动开关38、用于探测车速的车速传感器39和用于探测发动机冷却剂温度的冷却剂温度传感器40的信号。发动机转速(马达转速)Ne基于来自曲轴位置传感器32和凸轮轴位置传感器33的信号进行计算。

集成控制单元31优选地包括具有发动机起动控制程序的、控制发动机起动装置的微型计算机，如下文所述。该集成控制单元31还可包括其它传统部件，例如输入接口电路、输出接口电路和诸如ROM(只读存储器)装置和RAM(随机存取存储器)装置等存储装置。所述集成控制单元31的微型计算机进行编程以控制所述车辆的各种部件。存储电路储存处理结果和控制程序，诸如由处理器电路运行的用于发动机起动操作的控制程序。该集成控制单元31以常规方式操作连接于VTC装置11、燃料供给装置25、点火装置26、节流装置27、马达2和自动变速器4。集成控制单元31的内部RAM存储操作标记的各种状态和各种控制数据。集成控制单元31可以根据控制程序选择性地控制所述控制系统中的任何部件。本领域的技术人员通过本公开很显然地会意识到，用于该集成控制单元31的具体结构和算法可以是可实现本发明功能的硬件和软件的任意组合。换句话说，用在本申请文件中的“装置加功能”语句应当包括可用于实现该“装置加功能”语句的功能的任意结构或硬件和/或算法或软件。

在发动机1中，当起发动机1时，利用VTC装置11使进气门关闭位置或正时朝向压缩上死点延迟以便改善燃料消耗和减少震动。由于发动机1中每单元气缸的低填充效率(即，在气缸中压缩的空气的量小)，活塞的压缩温度低。因此，该发动机难于起动燃烧(即，难于起动点火)，除非压缩过程被重复若干次，尤其是当车辆工作于低温环境中时。

如果在高目标转速下执行起动以快速起动发动机，电池9的寿命或使用时间会被降低。从而，存在一种可能，即发动机1将不会再起动。因此，优选地是将目标转速维持在能够起动发动机1的范围内的最低转速下直到燃烧开始。其原因在于，维持能够起动发动机1的范围内的最低目标转速直至燃烧开始，可以降低电池9的总的能量消耗并增加电池9的寿命。

在燃烧开始之后(初始燃烧)，有必要增加目标转速，因为在起动时当燃烧通过供给的燃料以及点燃开始时，由发动机1产生的扭矩导致的发动机转速增加而高于起动开始时设定的目标转速。此外，在发动机1起动燃烧之后当目标转速增加时，发动机摩擦扭矩的减小时间(reduction time)变短。换句话说，当发动机1的实际转速更高时，发动机摩擦扭矩快速降低。从而，发动机1起动所需的时间(即，直到发动机1能够自主转动而无论是否有来自电动发动机的辅助的时间)减少。因此，在燃烧开始之后有必要切换到比起动开始时的初始目标转速高的目标转速。

在本发明的实施例中，在起动开始时，能够燃烧的下限转速最初被设定为第一目标转速A(第一转速)。起动在第一目标转速A下进行(用于初始燃烧支持)，并且通过将实际起动转速与阈值相比较判定是否实际起动转速已经提高到大于预定转速(也就是，燃烧是否已经发生)。当实际起动转速提高到大于该预定转速(即，燃烧已经发生)时，转速被切换到大于所述第一目标转速的第二目标转速B(第二转速)。并且起动在该第二目标转速B下继续(用于完全燃烧支持)，随后完全燃烧产生而发动机起动。

由集成控制单元31执行的控制将在下文中参照附图2的流程图加以说明。图2是用于执行发动机起动控制的流程图，并且显示了控制随时间的进程。图2中示出的控制不是周期性执行的控制。

在图2的步骤S1中，集成控制单元31用以判定起动请求标记是否为1(即，起动请求：YES)。在发动机1通过发动机钥匙开关34(起动开关)正常起动时，以及在怠速停止条件期间发动机1已经自动停止后出现怠速停止取消条件而发动机1自动起动时，起动请求标记由另一程序设定。

怠速停止条件例如当车辆处于怠速开关37接通的怠速操作状态下，发动机转速Ne接近怠速转速并且车辆速度为零，并且当制动开关38也接通时，出现。怠速停止取消条件例如在怠速停止之后当怠速开关37断开(油门踏板被踩下)并且制动开关38也断开时出现。

当起动请求标记是1时(即，起动请求：YES)，程序继续至步骤S2，并且由冷却剂温度传感器40探测的冷却剂温度Tw(发动机冷却剂)与参考值作比较。该参考值是用于确定是否执行本实施例的发动机起动控制的值。例如，该参考值可以被设定在-10C°至-20C°之间的范围。当冷却剂温度Tw小于参考值时，程序进入步骤S3以执行本发明实施例的发动机起动控制。

步骤S3和S4的操作同时执行。首先，在步骤S3中，经由变流器10执行马达2的转速控制。马达2的转速控制是一种用于通过向马达2施加与马达转速(＝发动机转速)Ne和第一目标转速A之间的差值相对应的转矩而使实际发动机转速Ne与第一目标转速A相匹配的反馈控制。如图3中所示，例如，当目标转速(由虚线指示)在起动开始时刻t0朝向第一目标转速A同步增加时，实际发动机转速(由实线指示)以第一次序延时(first order delay)跟随所述第一目标转速A。

在步骤S4中，发动机起动操作被执行。具体而言，通过燃料供给装置25开始向发动机1提供燃料，并且通过点火装置26开始点火。燃料供给和点火的控制与传统技术相同。发动机1的燃料供给装置25，例如，被构造并设置为使燃料喷射阀将燃料喷于进气口。在发动机起动过程中，通过燃料喷射阀提供的燃料喷射量如此设定使得目标空/燃比设定为理论空/燃比。

在步骤S5中，集成控制单元31用以判定在发动机1中是否已经发生点火(燃烧开始)。当燃烧开始时，通过燃烧能量产生发动机扭矩并且实际发动机转速增大而高于转速(A)，达到如图3中所示的那一点。通过将预定量值ΔN1与步骤S3中确定的第一目标转速A相加获得的值被设定为阈值。实际发动机转速与该阈值(＝A+ΔN1)相比较，并且当实际发动机转速超出该阈值时确定燃烧已经开始(点火已经发生)。

该集成控制单元31用以在步骤S5中等待，直到点火发生。当点火发生时，程序进入步骤S6，并且通过变流器10执行马达2的转速控制。该马达2的转速控制是一种用于通过向马达2提供与马达转速(＝发动机转速)Ne和大于所述第一目标转速A的第二目标转速B之间的差值相对应的转矩指令使实际发动机转速Ne与第二目标转速B相匹配的反馈控制。如图3所示，例如，当目标转速在点火确定时刻t1处从第一目标转速A同步提高到第二目标转速B时，实际发动机转速(以实线指示)以第一次序延时跟随所述第二目标转速B。

设定第一和第二目标转速A和B的方法和点火确定方法将在下文中参照附图4至13加以详细说明。

图4显示了点火发生之前(燃烧开始时刻之前)的马达输出和发动机转速的变化。虚线表示一传统装置。在该传统装置中，起动转速升高到点火下限转速-在该点火下限转速下可实现燃料的点火并且当燃料已经供给并点火时可以造成相应于点火燃烧的转速升高-之上的时间较长，电池功率被不必要地消耗。换句话说，在图4上面部分中所示的传统装置中，在起动开始时刻t00至t02时刻之间的规定时段期间已经施加了大量马达功率P1之后，马达输出逐步减小，直到马达输出在t03时刻变为零。在该操作过程中，如图4下面部分所示，在自马达从t00时刻启动直到t03时刻的所有区段中发动机转速大大超过点火下限转速。这样，如果发动机在直到t03时刻的各区段内(传统装置的起动持续时间)没能起动，则该传统装置不能起动发动机。

另一方面，图4中的实线表示本发明的实施例。如图4上面部分所示，大的马达功率P1只施加一较短时间(从t00时刻到t01时刻)并且点火下限转速被设定为第一目标转速A。由于在t1时刻开始进行反馈控制以使实际发动机转速与第一目标转速A匹配，发动机转速被维持接近第一目标转速A，并且因此，在本发明的实施例中起动持续时间延续直到t04时刻，如图4的下面部分所示。因此，在本发明的实施例中，电池9可供使用的时间与传统装置相比从t03时刻延长到了t04时刻，并且发动机1可以在直到t04时刻的各区段内起动(本发明实施例的起动持续时间)。

图5以与图4不同的方面显示了本发明实施例与传统装置之间的差异。图5中所示的特征曲线表明，随着发动机转速(起动转速)变高，在燃烧室内由活塞执行的气体的压缩温度增加并且点火(可点火性)变得优良。因此，本发明的实施例在点火下限发动机转速(也就是，目标转速A)下开始起动。相比之下，传统装置在高于点火下限发动机转速的发动机转速C下执行起动。从而，本发明的实施例以图5中所示的发动机转速的差值(＝C-A)降低了电池9的能量消耗。

图6显示了在起动期间进气门关闭正时的差异对发动机转速的影响。由于发动机1被安装在图1的怠速停止车辆中，VTC装置11设置用来在重新起动发动机1时工作，并且与正常的发动机控制(单点划线)相比进气门关闭正时朝向压缩上死点延迟(实线)。在正常发动机控制中，进气门关闭正时位于下死点的附近。至于用于怠速停止车辆的发动机，通过设定重起发动机1时朝向压缩上死点延迟的进气门关闭正时，以便将进气门关闭正时朝向压缩上死点延时，降低每单元气缸的填充效率(即，气缸内压缩的空气的量小)。因此，在重起发动机1时，燃料消耗被降低，振动被抑制，而且实现了静起动。

当在起动期间进气门关闭正时朝向压缩上死点延迟以便获得与正常发动机相同的压缩温度，发动机转速必须高于正常发动机控制的发动机转速。进气门关闭正时朝向压缩上死点延迟的发动机1具有的压缩温度比发动机1正常控制时的低。当进气门关闭正时朝向压缩上死点延迟时，压缩热通过活塞逃逸，而且压缩室中的空气返回到进气口，从而压缩温度比发动机正常控制时的低。因此，为了消除这两个原因，起动期间发动机转速必须提高以获得与正常发动机控制相同的压缩温度。

尽管本发明的实施例集中于进气门关闭正时朝向压缩上死点延迟的发动机，但本发明不仅仅限于这样一种发动机，并且也可以应用于不带有这种进气门关闭正时控制的发动机。例如，当应用到正常发动机控制时，图6中的A’可以被设定为第一目标转速A，因为图6中示出了正常发动机控制与进气门关闭正时朝压缩上死点延迟的发动机控制之间的起动转速(图6的左侧)方面的差异。

为了实现如图3中所示的两阶段的第一和第二目标转速A和B(单点划线)，第一目标转速A在包括(均衡)点火可实现时间(在持续转动情况下其间具有高的燃烧可能性的时间)和电池持续时间(battery duration time)两者的范围内设定。此外，第二目标转速B在包括(均衡)摩擦扭矩减小时间(在持续转动情况下摩擦扭矩在其间充分减小的时间)和电池持续时间两者的范围内设定。换句话说，如图7所示，随着起动转速的增大电池持续时间呈反比例地线性减少且点火可实现时间呈反比例地减少。因此，目标转速A被设定在图7中所示的阴影区域内。此外，如图8所示，随着起动转速的增大电池持续时间呈反比例地线性减少且摩擦减小时间呈反比例减少。从而，目标转速B被设定在图8中所示的阴影区域内。因此，对电池9、马达2和发动机1的规格特性进行确定，以便产生图7和图8中所示的阴影区域(第一和第二目标转速A和B的区域)。

假设冷却剂温度条件相同，第一和第二目标转速A和B根据表征电池电量(具体而言，剩余的电池电量)的SOC(充电状态值)进行设定，如图9中所示。如果冷却剂温度条件相同，当SOC高时，第一和第二目标转速A和B增加以便在短时间内起动发动机1。如果冷却剂温度条件相同，当SOC低时，第一和第二目标转速A和B降低以确保发动机1起动。

如图10所示，如果SOC条件相同，第一和第二目标转速A和B根据冷却剂温度Tw设定。如图10所示，当冷却剂温度Tw低并且SOC条件相同，第一和第二目标转速A和B也低，因为当冷却剂温度Tw低时摩擦扭矩高。

图2步骤S5的燃烧确定过程是通过确定在起动期间实际发动机转速是否由于燃烧的开始已经增加来完成的。在图11中，虚线表示马达扭矩相对于发动机转速的特性。当起动转速标示为图11中操作点a处的目标转速A，并且产生发动机扭矩以开始燃烧时，操作点由a水平移动到b(目标转速B)。也就是说，在燃烧开始之后，发动机转速从A以一个转速增量ΔN2增大，尽管总的扭矩在燃烧开始之前和之后没有变化。

图11中的数值A和B分别表示第一和第二目标转速。由于起动开始时摩擦扭矩取决于冷却剂温度(或油温)，当冷却剂温度Tw降低并且摩擦扭矩增加时，操作点a和b分别沿着虚线和实线特性曲线向上移动。相反地，当冷却剂温度Tw上升并且摩擦扭矩下降时，操作点a和b分别沿着虚线和实线特征曲线向下移动。因此，操作点a和b处的目标转速A和B取决于冷却剂温度Tw并且在设定时必须考虑它。因此，第一和第二目标转速A和B依据冷却剂温度Tw设定。这就是如图10中所示第一和第二目标转速A和B根据冷却剂温度Tw进行设定的原因。

相应地，通过将把伴随开始燃烧的转速增量ΔN2与在步骤3中获得的第一目标转速A相加获得的值设定为阈值SL，实际发动机转速Ne可以与该阈值SL相比较，从而当实际发动机转速Ne超过阈值SL时可以判定燃烧已经开始，当实际发动机转速没有超过该阈值SL时可以判定燃烧还没有开始。另外，由于A+ΔN2＝B，因此实际发动机转速Ne可以与第二目标转速B做比较，从而，当实际发动机转速Ne超过第二目标转速B时可以判定燃烧已经开始，而当实际发动机转速Ne没有超过该第二目标转速B时可以判定燃烧还没有开始。尽管第一目标转速A和第二目标转速B的差值是图11中的转速增量ΔN2，小于第一目标转速A和第二目标转速B之间的差值的数值可以用作图3中所示的转速增量ΔN1。可以选择转速增量ΔN1和ΔN2中的任一个用于这一判定。

执行步骤S5中的燃烧判定是用于判定起动期间初始燃烧是否已经发生，而不是用于判定完全燃烧是否已经发生。是否已经发生完全燃烧的判定在步骤S7中执行，这将在下文中说明。

图12显示了发生点火之后的扭矩的平衡。在图12中，向右指向的箭头表示由于伴随点火产生的发动机扭矩，发动机1的操作点从燃烧前操作点朝增加侧移动。尽管指望操作点由于燃烧之后随着时间的流逝摩擦扭矩的降低会从c移动到d，但实际上这并没有发生，随着燃烧之后摩擦扭矩随着时间流逝而降低，操作点移向降低发动机旋转侧，如向左指向的箭头所示。在实施例中，在燃烧之后操作点沿图12中所示的a→c→b顺序移动，并最终驻留在操作点b。

图13在垂直轴上标示了马达扭矩和发动机扭矩之和。实线表示传统装置，而粗虚线表示本发明的实施例。在传统装置(也示于图4中)中，当起动开始时，马达扭矩在最初增加之后快速降低，并且在t12时刻变为“0”。之后，由于只是发动机扭矩起作用，传统装置的扭矩特性可以由图13中的折线表示。在这种情况下，由于发动机摩擦扭矩在起动开始时从t0时刻逐渐降低，摩擦扭矩具有图13中以点划线表示的特性。由于传统装置的实折线和摩擦扭矩点划线交叉，因而从t11时刻到t13时刻的区段中发动机扭矩和马达扭矩的总扭矩小于摩擦扭矩，这导致一直持续到此时的发动机转动停止。

在本发明的实施例中，发动机扭矩和马达扭矩的总扭矩沿着大于摩擦扭矩的预定数值的路线降低，并且在t14时刻，马达转矩变为零。此后，如传统装置中那样，由于只是发动机扭矩起作用，因此，从该点起的折线也代表本发明的实施例，如图13中所示。

如图13中所示，代表本发明实施例的粗虚线并不与代表摩擦扭矩的点划线相交。因此，在本发明的实施例中，由于所产生的马达扭矩在从起动开始时的t0时刻直到马达转矩变为零时的t14时刻的所有各区段(即，马达扭矩起作用的所有区段)内都高于摩擦扭矩，因此只要马达扭矩起作用的各区段内的任意时刻发生点火这，发动机1就可以被起动。此外，由于在点火发生之前没有发动机扭矩产生，图13中的粗虚线是表示可以发生燃烧的假想线。因此，点火发生时发动机扭矩加上马达扭矩实际上大于摩擦扭矩，从而燃烧可以开始。

到此图4至图13的详细说明结束。

现在返回到图2的流程图，当在步骤S2中冷却剂温度Tw大于参考值时，步骤S3、S4和S5被跳过，并执行步骤S6中的操作。更具体地，由于在起动开始时当冷却剂温度Tw(发动机温度)高于参考值时，电池9处于良好状态下，起动期间马达转速通过在起动开始时将起动转速的目标值设定为高于第一目标转速A的第二目标转速B来进行控制。至此结束图2的步骤S6的说明。

接下来，在步骤S7中，集成控制单元31用以判定是否发动机1已经产生扭矩。该判定是基于作为完全燃烧判定方法的通过马达2的扭矩再生导致的电力再生来完成的。也就是说，完全燃烧的产生基于马达2扭矩的由正到反的颠倒进行判定。简单地说，将实际发动机转速与完全燃烧转速(参照图2)进行比较，当实际发动机转速高于完全燃烧转速时，则可判定完全燃烧。

当已经在步骤S7中判定发动机1已经产生扭矩时，程序进入步骤S8，并且马达2的转速控制被取消。因此，通过在判定发动机1已经产生扭矩之后取消马达2的转速控制，在发动机自身出现变动调整时可以防止转动波动。此外，取消马达2的转速控制的时刻不必紧接着发动机1完全燃烧判定之后，也可以设定在图3中的t3时刻之后。

最后，在步骤S9中，集成控制单元31用以将起动请求标记重置为0，并且结束图2中的控制流程。

本发明的实施例提供了一种发动机起动方法和发动机起动装置，利用马达2起动发动机1的曲轴1a来起动发动机。由于在起动时供给燃料和执行点火(图2的步骤S4)，从而判定通过燃料供给和进行点火是否已经发生燃烧(图2的步骤S5)，并且起动时马达转速是基于燃烧判定结果进行控制的(图2中的步骤S3，S5和S6)，实现燃烧所需的起动转速可以设定得尽可能的低，从而将电池放电维持到最小。起动持续时间可以延长并且起动失败的可能性可被降低，尤其是在重起发动机1时进气门关闭正时向压缩上死点附近延迟的发动机1中。

此外，根据本发明的实施例相应于点火发生之前和之后的起动转速的目标值可以最佳地设置，因为点火发生之前起动转速的目标值设定为第一目标转速A(第一转速)，该目标转速为可进行点火的下限转速；而基于燃烧判定结果，该目标值在燃烧发生之后切换为另一起动转速目标值，该另一起动转速目标值是高于第一目标转速A的第二目标转速B(第二转速)。

根据本发明的实施例，发动机1伴随燃烧开始产生的扭矩可以通过利用将伴随燃烧产生的转速增量ΔN1与第一目标转速A(第一转速)相加所得的值作为阈值、以便通过将该阈值(A+ΔN1)与实际起动转速进行比较来判定燃烧是否已经发生(图2中的步骤S5)而方便地判定。

根据本发明的实施例，当起动开始时冷却剂温度Tw(发动机冷却剂温度)小于参考值时，起动期间马达转速控制基于燃烧判定结果进行(图2中的步骤S2，S3至S6)。当起动开始时冷却剂温度Tw高于参考值时，由于电池9处于良好状态下，起动期间马达的转速通过将起动转速的目标值切换到高于在最初开始起动时使用的第一目标转速A的第二目标转速B来进行控制(图2中的步骤S2和S6)。因此，当在起动开始时冷却剂温度Tw高于参考值时，起动的发生比在起动开始时冷却剂温度Tw小于参考值时的要早，并且不管冷却剂温度Tw如何，起动性能和走入运转(takeoff)都会得到改善。

根据本发明的实施例，由于起动期间的目标值(第一和第二目标转速A和B)根据起动开始时的电池SOC而改变，当SOC大时目标值高，而当SOC小时可以起动的范围小(图9)，因此当电池电量(电池SOC)大时，起动时间可以缩短，并且当电池电量小时，起动时间可以在允许起动而不推迟进入到不良起动范围的范围内缩短。

尽管本发明的实施例按照在起动期间提供燃料和执行火花点火、判定燃烧是否已经通过提供燃料和火花点火而发生、以及基于燃烧判定结果控制起动时的马达转速加以说明的，但应当指出的是，起动期间马达提供的动力也可以基于燃烧判定结果进行控制。

尽管本发明的实施例按照当在起动时发动机冷却剂温度Tw低于考值时根据燃烧判定结果控制起动时的马达转速加以描述的，但当在起动时发动机冷却剂温度Tw低于考值时起动期间马达提供的动力也可以根据燃烧判定结果来控制。此外，当在起动时电池SOC小于参考值时，起动期间马达提供的动力或马达转速也可以基于燃烧判定结果进行控制。

尽管本发明的实施例按照本发明应用于怠速停止车辆加以说明的，但本发明并不仅限于这种应用，因为起动机可以包括于马达中。因此，本发明也可以应用于通过利用起动机起动发动机曲轴来起动车辆。

本发明的燃料供给和点火执行过程次序对应图2的步骤S4，燃烧判定过程对应图2的步骤S5，而马达转速和马达提供的动力控制过程对应图2的步骤S3，S5，和S6。

燃料供给和点火装置的功能对应图2的步骤S4，点火判定装置的功能对应图2的步骤S5，而第一和第二转速维持装置的功能对应图2中的步骤S3，S5和S6。

术语的通用注释

为了有助于理解本发明的范围，此处所用的术语“包括”和其派生词意指开放式术语，说明了存在有所陈述的特征、元素、组件、组合、整体和/或步骤，但是并不排除存在有那些没有陈述的特征、元素、组件、组合、整体和/或步骤。上述内容也适用于具有类似含义的词，诸如术语“包含”、“具有”和它们的派生词。同样，以单数形式使用的术语“组成部分”、“区段”、“部分”、“部件”或“元件”可以具有单一部分或多个部分的双重含义。同样，此处用于描述上述实施例的下述方位术语“前，后，上方，向下，垂直，水平，下方和横向”以及其他类似的方位性术语指的是配备有本发明的车辆的那些方向。因此，这些用于描述本发明的术语应当相对于配备有本发明的车辆进行解释。

此处用用以描述元件、部分、装置或类似物所实现的操作或功能的术语“探测”，包括那些不需要物理探测的元件、部分、装置或类似物，而且还包括包括判定、测量、模拟、预测或计算等以实现所述操作或功能。此处用以描述元件、部段、装置的一部分的术语“用以”包括被构建或编程用于执行预期功能的硬件和/或软件。此外，申请文件中以“装置加功能”形式表述的术语应当包括可以用于实现本发明该部件功能的任意结构。

此处使用的表示程度的术语“基本上”、“大约”和“近似”意味着被修饰项目的一个合理的偏差量，从而最终结果并未显著改变。例如，这些术语可以解释未包括一个被修饰项目的至少±5％的偏差，只要该偏差不会否定其修饰的用语的含义。

虽然只是选取了选定的实施例用于描述本发明，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不背离本发明的范围的前提下，在此可以做出各种变化和修改。例如，各种元件的尺寸、形状、位置或取向可以按需要和/或所需予以改变。所示直接连接或彼此接触的元件之间可以设置中间结构。一个元件的功能可以由两个元件实现，反之亦然。一个实施例的结构和功能可适用于另一实施例。并不需要所有的优点都同时出现在某个特定的实施例中。每个与现有技术不同的特征自身或与其它特征的组合都应当认为是申请人进一步发明的单独说明，包括这些特征所具体化的结构上的和/或功能上的概念。因此，根据本发明的对实施例的前述说明只是用于描述，并非用于限定本发明。

Claims (17)

1、一种发动机起动方法，包括：

将由马达转动的发动机曲轴的转速维持在第一转速；

在所述曲轴由所述马达以所述第一转速转动时向所述发动机提供燃料并对所述燃料进行点火；

判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃；以及

当判定所述燃料已经被点燃时，将至少由所述马达转动的所述曲轴的转速维持在高于所述第一转速的第二转速。

2、根据权利要求1所述的发动机起动方法，其中：

所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速包括将所述第一转速设定为点火下限转速，当燃料已经供给和点火时在所述点火下限转速可以实现燃料的点燃。

3、根据权利要求2所述的发动机起动方法，其中：

所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速和第二转速包括对提供给所述马达的动力进行反馈控制，使得所述曲轴的实际转速与所述第一转速和第二转速中的相应一个相吻合。

4、根据权利要求1所述的发动机起动方法，其中：

所述判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃包括将所述曲轴的实际转速与阈值进行比较，所述阈值通过将由于燃料被点燃而导致的转速增量与所述第一转速相加获得。

5、根据权利要求1所述的发动机起动方法，其中，还包括：

当在所述发动机的起动开始时发动机冷却剂温度低于参考值时，执行所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速的操作。

6、根据权利要求1所述的发动机起动方法，其中，还包括：

当在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值小于参考值时，执行所述将所述曲轴的转速维持在所述第一转速的操作。

7、根据权利要求1所述的发动机起动方法，其中，还包括：

设定所述第一转速和所述第二转速，使得在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值越小，则所述第一转速和所述第二转速越低。

8、根据权利要求1所述的发动机起动方法，其中，还包括：

至少在所述发动机重新起动时，将所述发动机的进气门关闭正时向压缩上死点延迟。

9、一种发动机起动装置，包括：

用以向发动机供给燃料的燃料供给装置；

用以点燃从所述燃料供给装置供给的燃料的点火装置；

用以在起动发动机时转动发动机曲轴的马达；以及

与所述燃料供给装置、点火装置和马达操作连接的控制单元，并且该控制单元用以：

控制所述马达以将由所述马达转动的所述曲轴的转速维持于第一转速，

在所述曲轴由所述马达以所述第一转速转动时向发动机供给燃料并点燃所述燃料，

判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃，以及

当判定所述燃料已经被点燃时，控制所述马达以将至少由所述马达转动的所述曲轴的转速维持在高于所述第一转速的第二转速。

10、根据权利要求9所述的发动机起动装置，其中：

所述控制单元还用以将所述第一转速设定为点火下限转速，当燃料已经供给和点火时在所述点火下限转速可以实现燃料的点燃。

11、根据权利要求10所述的发动机起动装置，其中：

所述控制单元还用以对提供给所述马达的动力进行反馈控制，以将所述曲轴的转速维持于所述第一转速和所述第二转速，使得所述曲轴的实际转速与所述第一转速和第二转速中的相应一个相吻合。

12、根据权利要求9所述的发动机起动装置，其中：

所述控制单元还用以通过将所述曲轴的实际转速与阈值进行比较来判定燃料是否已经在所述发动机中点燃，所述阈值通过将由于燃料被点燃而导致的转速增量与所述第一转速相加获得

13、根据权利要求9所述的发动机起动装置，其中：

所述控制单元用以控制所述马达，以便当在所述发动机的起动开始时发动机冷却剂温度低于参考值时将所述曲轴的转速维持在所述第一转速。

14、根据权利要求9所述的发动机起动装置，其中：

所述控制单元用以控制所述马达，以便当在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值小于参考值时，将所述曲轴的转速维持在所述第一转速。

15、根据权利要求9所述的发动机起动装置，其中：

所述控制单元用以设定所述第一转速和所述第二转速，使得在所述发动机的起动开始时电池的充电状态值越小，则所述第一转速和所述第二转速越低。

16、根据权利要求9所述的发动机起动装置，其中，还包括：

进气门正时控制装置，该进气门正时控制装置与所述控制单元操作连接，并且用以改变进气门的关闭正时，

所述控制单元还用以控制所述进气门正时控制装置，以至少在所述发动机重新起动时将所述进气门的关闭正时向压缩上死点延迟。

17、一种发动机起动装置，包括：

用于向发动机的曲轴提供旋转作用力的起动装置；

第一转速维持装置，用于将由所述起动装置转动的所述曲轴的转速维持在第一转速；

燃料供给和点火装置，用于在所述曲轴由所述起动装置以所述第一转速转动时向所述发动机提供燃料并且点燃所述燃料；

点火判定装置，用于判定所述燃料是否已经在所述发动机中点燃；以及

第二转速维持装置，用于在判定出所述燃料已被点燃时将至少由所述起动装置转动的所述曲轴的转速维持在高于所述第一转速的第二转速。

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