CN103291467B

CN103291467B - 控制发动机的方法

Info

Publication number: CN103291467B
Application number: CN201310056667.9A
Authority: CN
Inventors: S·哈希米
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2017-12-05
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: CN103291467A; US9303576B2; DE102013202693B4; US20130226439A1; DE102013202693A1; RU2632315C2; RU2013107963A

Abstract

本发明公开了控制可自动停止和起动的发动机的方法和系统。在一个示例中，调整流入施加扭矩到发动机的电力装置的电流量，以调整通过该发动机被泵送到催化剂的空气量。所述方法和系统可减少发动机排放。

Description

控制发动机的方法

技术领域

本说明书涉及控制可自动停止和起动的发动机的方法和系统。所述方法和系统可特别用于降低与再起动自动停止的发动机相关的发动机排放。

背景技术

当车辆在拥挤的交通中行驶时，期望停止车辆的发动机以节省燃料。然而，停止发动机可以导致空气被泵送通过设置在发动机下游的催化剂。催化剂中的空气可允许车辆的排气系统释放更高水平的NOx的。另一方面，期望泵送一些氧气到催化剂中，以便当发动机再起动时可利用氧气来氧化碳氢化合物。因此，关于是否期望在发动机停止期间通过发动机泵送空气存在相互矛盾的要求。

发明内容

在此，本发明人已经认识到上述与频繁的发动机自动停止和起动关联的缺点，并已开发了一种运行发动机的方法，其包括：关闭发动机；以及响应关闭发动机时催化剂的储氧能力，调整供给至施加扭矩到发动机曲轴的电力装置的电流。

通过调整供给到施加扭矩至发动机曲轴的电力装置的电流，可更好地控制发动机停止时被泵送到催化剂中的空气量。例如，如果催化剂具有高的储氧能力并且当请求发动机停止时存储在该催化剂中的氧气是少量的，发动机可被允许从发动机停止的开始到发动机转速为零时旋转预定的第一次数。可替换地，如果催化剂具有高的储氧能力并且大部分的可用储氧能力在请求发动机停止时被利用，发动机可被允许从发动机停止的开始到发动机转速为零时旋转预定的第二次数。在一个示例中，所述第二次数小于所述第一次数，以便当大部分的催化剂储氧能力被利用时，可由发动机泵送较少空气通过催化剂。以这种方式，发动机停止可以被控制从而调整催化剂的运作状态，为发动机再起动做准备。

在另一实施例中，该方法包括：关闭发动机；以及响应在关闭发动机时存储在催化剂内的氧气量，调整供给至施加扭矩到发动机曲轴的电能转换装置的电流。

在另一实施例中，该方法还包括：响应催化剂的储氧能力，在请求停止该发动机后，延迟关闭发动机。

在另一实施例中，发动机关闭被延迟，直到催化剂在期望的状态下运行。

在另一实施例中，该方法进一步包括：在请求停止发动机后，响应存储在催化剂内的氧气量，延迟关闭该发动机。

在另一实施例中，发动机关闭被延迟，直到该催化剂在期望的状态下运行。

在另一实施例中，供给到该发动机的空气或燃料量被调整从而引导催化剂到期望的状态。

在另一实施例中，系统包括：包括曲轴的发动机；联接至发动机的排气系统，其中所述排气系统包括排放控制装置；供给扭矩至曲轴的电能转换装置；以及控制器，其包括存储在非暂时性介质中的可执行指令，其响应在发动机自动停止期间所述排放控制装置的状态，延迟发动机的关闭。

在另一实施例中，该控制器包括响应在发动机停止请求时所述排放控制装置的状态，调整供给至电能转换装置的电流的进一步指令。

在另一实施例中，该控制器包括提供所述发动机停止请求的进一步指令。

在另一实施例中，该控制器包括响应所述排放控制装置的状态，调整进气口节气门位置的进一步指令。

在另一实施例中，该控制器包括在发动机自动停止期间调整所述排放控制装置的状态到期望状态的进一步指令，并且其中所述发动机自动停止包括从请求停止该发动机到该发动机停止旋转的时间。

本说明书可提供若干优点。具体地，该方法可在发动机起动过程中降低发动机排放。此外，该方法可适用于各种与发动机工作的电机。例如，该方法可通过经由小齿轮接合的起动器执行。另外，该方法可通过经由带联接到发动机曲轴的一体的起动器/交流发电机执行。此外，该方法可适用于电机被机械地直接联接至所述发动机曲轴的系统。

当被单独采用或连同附图时，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将从以下具体实施方式中轻易地显现。

应当理解的是，上面的发明内容被提供以简化形式介绍在具体实施方式中被进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，其中所述主题的范围由随附具体实施方式的权利要求唯一定义。此外，所要求保护的主题并不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式。

附图说明

当本文中所描述的优点被单独采用或参照附图时，通过阅读示例（在本文中被称为具体实施方式），将更充分地理解这些优点，其中：

图1是发动机的示意图；

图2示出了示例性动力传动系统布局；

图3-4是在发动机停止过程中发动机转速的示例性图表；以及

图5和图6是示例性发动机停止方法的流程图。

具体实施方式

本说明书涉及控制可自动停止和起动的发动机。在一个非限制性示例中，发动机可如图1所示被配置。此外，发动机可以是如图2中所示的部分的车辆动力传动系统。发动机停止可以根据图5和图6所描述的方法被执行。图5和图6的方法可用于控制如图3和图4中所示的发动机。

参照图1，包括多个气缸（其中一个气缸在图1中示出）的内燃发动机10是由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，活塞36被设置在其中并连接到曲轴40。燃烧室30示出通过各自进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替换地，所述进气门和排气门中的一个或更多个可由机电控制气门线圈和衔铁组件操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。

燃料喷射器66被示出定位直接喷射燃料到气缸30中，这作为直接喷射是在本领域的技术人员所熟知的。可替换地，燃料可以被喷射到进气口，这作为进气道喷射是在本领域的技术人员所熟知的。燃料喷射器66传递与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例的液体燃料。燃料是由包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨（未示出）的燃料系统（未示出）传递到燃料喷射器66。燃料喷射器66从响应控制器12的驱动器68被供给操作电流。此外，进气歧管44是示出与可选的电子进气节气门62连通，该电子节气门62调整进气节流板64的位置，以控制从进气口42到进气歧管44的空气流。在一个示例中，高压、双级、燃料系统可用于产生较高的燃料压力。

点火线圈88响应来自控制器12的信号，通过火花塞92提供点火火花至燃烧室30。通用排气氧（UEGO）传感器126被示出联接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可替代UEGO传感器126。

发动机起动器96可以选择性地接合飞轮98，该飞轮被联接至曲轴40以旋转曲轴40。发动机起动器96可通过来自控制器12的信号被接合。在一些示例中，发动机起动器96可被接合，而无需来自驾驶员专用发动机停止/起动命令输入（例如，键开关或按钮）的输入。此外，当驾驶员松开制动踏板或者踩下加速器踏板130（例如，不具有停止和/或起动该发动机的唯一目的的输入装置）时，发动机起动器96可通过小齿轮91接合。以这种方式，发动机10可通过发动机起动器96自动起动，以节省燃料。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，多个排放控制装置都可以被使用，其中每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元催化器。

控制器12是作为常规微型计算机在图1中示出的，其包括：微处理器单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、只读存储器（ROM）106、随机存取存储器（RAM）108、保活存储器（KAM）110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除了前面讨论过的那些信号，其包括：来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度（ECT）；联接到用于感测由脚132施加的力的加速器踏板130的位置传感器134；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力（MAP）的测量；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；从传感器120进入所述发动机的空气质量的测量；来自传感器124的大气压；以及从传感器58的进气节气门位置的测量。在本说明中的一个优选方面，所述曲轴每旋转一次，发动机位置传感器118产生预定数量的相等间隔脉冲，从中可确定发动机转速（RPM）。控制器12还调整到场线圈97的电流，以控制由起动器96施加到曲轴40的扭矩。

在一些示例中，所述发动机可以联接至混合动力车辆中的电动机/电池系统。所述混合物动力车辆可以具有并联配置、串联配置，或变型或其组合。另外，在一些示例中，可以采用其他的发动机配置，例如，柴油发动机。

在操作过程中，具有发动机10的每个气缸通常经历了一个四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般地，在所述进气冲程过程中，排气门54关闭，进气门52打开。空气通过进气歧管44被引入燃烧室30，且活塞36移动至所述气缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。在活塞36接近所述气缸的底部并在其冲程末端（例如，当燃烧室30是在其最大体积）通常被在本领域中的技术人员称为下止点（BDC）。在所述压缩冲程过程中，进气门52和排气门54是关闭的。活塞36向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36是在其冲程末端并最接近气缸盖（例如，当燃烧室30是在其最小容积时）的点通常被在本领域中的技术人员称为上止点（TDC）。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入所述燃烧室。在下文中被称为点火的过程中，所喷射的燃料是由已知的点火装置（如火花塞92）点火，导致燃烧。在膨胀冲程过程中，膨胀气体将活塞36推回BDC。曲轴40将活塞运动转化成所述旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程过程中，排气门54打开以释放所燃烧的空气-燃料混合物至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。请注意，上述仅仅作为示例示出，以及进气门和排气门打开和/或关闭定时可能会有所不同，例如正或负气门重叠、延迟进气门关闭或者各种其他示例。

图2是车辆传动系统200的方框图。传动系统200可由发动机10提供动力。发动机10可以通过如图1中所示的发动机起动系统起动或通过带驱动起动器/交流发电机277或电动机/发电机279起动。此外，发动机10可通过扭矩致动器204，如燃料喷射器、进气节气门等产生或调整扭矩。

发动机输出扭矩可被传输至扭矩转换器206，以通过变速器输入轴236驱动自动变速器208。此外，包括前进离合器210和档位离合器230的一个或多个离合器可被接合，从而驱动车辆。在一个示例中，扭矩转换器可被称为变速器的组件。另外，变速器208可包括多个齿轮离合器230，这些离合器可根据需要被接合，以启动变速器的多个固定传动比。扭矩转换器的输出可依顺序由扭矩转换器锁止离合器212控制。例如，当扭矩转换器锁止离合器212被完全脱开时，扭矩转换器206通过扭矩转换器涡轮和扭矩转换器叶轮之间的液体传递将发动机扭矩传输至自动变速器208，从而使扭矩增加。相反，当扭矩转换器锁止离合器212完全接合时，发动机输出扭矩通过扭矩转换器离合器被直接传递至变速器208的输入轴236。可替换地，扭矩转换器锁止离合器212可被部分接合，从而使扭矩量被传递至变速器以进行调整。通过响应各种发动机操作条件，基于以驾驶员为基础的发动机操作请求来调整扭矩转换器锁止离合器，控制器12可经配置调整由扭矩转换器212传输的扭矩量。

从自动变速器208的扭矩输出可依顺序被传递至车轮216，以通过变速器输出轴234驱动车辆。具体地，在传输输出驱动扭矩至车轮前，自动变速器208可响应车辆行驶状况，传送在输入轴236处的输入驱动扭矩。

此外，摩擦力可通过接合车轮制动器218被施加至车轮216。在一个示例中，车轮制动器218可响应驾驶员用脚踩在制动踏板（未示出）上而被接合。以同样的方式，至车轮216的摩擦力可通过响应驾驶员将其脚从制动踏板松开而脱开车轮制动器218被减少。此外，车辆制动器可施加摩擦力至车轮216作为自动化发动机停止程序的一部分。

机械油泵214可与自动变速器208流体连通，以提供液压来接合各种离合器，如前进离合器210和/或扭矩转换器锁止离合器212。例如，机械油泵214可根据扭矩转换器212进行操作，并且可例如由发动机或变速器输入轴的旋转被驱动。因此，在机械油泵214中产生的液压可随发动机转速的增加而增加，并且可随发动机转速的降低而降低。电动油泵220也与自动变速器流体连通，但独立于发动机10或变速器208的驱动力被操作，它可提供补充机械油泵214的液压。电动油泵220可由电动机（未示出）驱动，其中电力可被由例如电池（未示出）供给。

变速器输入速度可通过变速器输入轴转速传感器240监控。变速器输出速度可通过变速器输出轴转速传感器244监控。在一些示例中，加速计250可将车辆加速度数据提供至控制器12，以便档位离合器210和230可在发动机起动和车辆起动过程中通过阀门/气门280-286被控制。

控制器12可经配置接收来自发动机10的输入，如图1中更详细地所示，并且相应地控制发动机的扭矩输出和/或扭矩转换器、变速器、离合器和/或制动器的运行。作为一个示例，扭矩输出可通过调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或充气的组合，通过控制进气节气门打开和/或气门正时、气门升程以及涡轮增压或机械增压发动机来控制。在柴油发动机的情况下，控制器12可通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和充气的组合来控制发动机扭矩输出。在所有情况下，发动机控制可以在逐缸基础上进行，以控制发动机扭矩输出。

当怠速停止条件被满足时，控制器12可通过切断燃料和火花至所述发动机来启动发动机关闭。根据离合器压力，车轮制动压力还可在发动机关闭期间被调整，以协助限制车辆运行。

当发动机再起动条件被满足时，和/或车辆操作者想要起动车辆时，控制器12可通过恢复气缸燃烧重新启用发动机。为了发动车辆，变速器208可被解锁，并且车轮制动器218可以被释放，以将扭矩返回至驱动车轮216。离合器压力可通过阀门280-286调整，以解锁变速器，而车轮制动压力可被调整，以协调制动器的释放与变速器的解锁和车辆的起动。

因此，图1和图2的系统提供了控制发动机的系统，其包括：包括曲轴的发动机；联接到发动机的排气系统，该排气系统包括排放控制装置；将扭矩供给至曲轴的电能转换装置；和控制器，该控制器包括存储在非暂时性介质中响应于在发动机自动停止过程中排放控制装置的状态而延迟发动机关闭的可执行指令。

在一个示例中，该系统包括，其中控制器包括响应在发动机停止请求时排放控制装置的状态而调整供给至电能转换装置的电流的进一步指令。该系统还包括，其中控制器包括提供发动机停止请求的进一步指令。该系统包括，其中该控制器包括响应所述排放控制装置的状态而调整进气节气门的位置的进一步指令。该系统还包括，其中该控制器包括在发动机自动停止过程中调整排放控制装置的状态至期望状态，并且其中发动机自动停止包括从停止发动机的请求到发动机停止旋转的时间的进一步指令。

现参照图3，示出了响应于停止发动机的请求，不同发动机转速曲线的模拟示例绘图。图3还包括供给至电能转换装置的模拟电流曲线，该电能转换装置提供扭矩来停止发动机。图3的发动机转速曲线可由图1的执行图5和图6所示方法的指令的控制器12提供。

该绘图在Y轴方向上显示发动机转速，且发动机转速在Y轴箭头的方向增加。该绘图包括表示电能转换装置的场电流的第二Y轴。场电流在Y轴箭头方向上增加。X轴表示时间，且时间从该图的左侧向该图的右侧增加。垂直标记在时间T₁-T₃表示感兴趣。第一发动机转速轨迹由曲线302表示。第二发动机转速轨迹由曲线304表示。对于发动机转速轨迹曲线302，供给到电能转换装置的场电流由曲线306表示。第二发动机转速轨迹由曲线304表示。对于发动机转速轨迹曲线304，供给至电能转换装置的场电流由曲线308表示。

在时间T₀处，该发动机以稳定速度（例如，怠速）运行，并且已判定无发动机停止请求。另外，场电流处于低水平。发动机停止请求在时间T₁处产生。如果存储在催化剂中的氧气量大于阈值，发动机转速在发动机停止过程中沿由曲线302表示的轨迹被控制。因此，与曲线304相比，发动机转速以更大速率降低。相应地，随着该发动机停止，较少空气可以通过该发动机被泵送至催化剂。当所述催化剂具有小于阈值水平的储氧能力时（例如，当催化剂温度小于阈值温度时），曲线302的相同轨迹可由该发动机采取。请注意，催化剂储氧能力可随催化剂温度变化而改变。另一方面，如果所述催化剂具有大于阈值的储氧能力，并且小于阈值的氧气量由催化剂存储，发动机转速可采取曲线304的轨迹。因此，当催化剂具有高的储氧能力而小于阈值的氧气量被存储在所述催化剂内时，额外的氧可由发动机被泵送至催化剂。

可以观察到，从时间T₁到时间T₂的持续时间（对于曲线302，当发动机转速为零时）比从时间T₁到时间T₃的持续时间（对于曲线304，当发动机转速为零时）短。通过缩短发动机旋转时间，可降低由发动机泵送至催化剂的氧气量。相反地，增加发动机旋转的时间量可以增加由发动机泵送至催化剂的氧气量。此外，被泵送至催化剂的空气量可通过改变节气门的位置或进气和排气门打开和关闭正时被进一步控制。例如，额外的氧气可通过打开节气门被泵送至催化剂。较少的氧可通过关闭节气门被泵送至催化剂。还可以观察，在时间T₁后，曲线302和304的发动机转速同时开始减少，但是发动机达到两条曲线之间的零的时间是不同的。

通过控制经由电机施加到该发动机的扭矩，调整曲线302和304的发动机转速。在一个示例中，起动器被接合，并且场电流被调整，如由曲线306和308表示的，以改变通过起动器提供至发动机的扭矩。电流被示出以低位开始并且随时间升高。在其他示例中，电流可开始于高位，并随时间降低。同样地，起动器/交流发电机或者电动机/发电机的场电流可被调整增加或减小发动机停止时间（例如，从发动机停止请求到发动机转速为零的时间量）。

现参照图4，示出了响应停止发动机请求的可替代发动机停止轨迹。图4的发动机转速曲线可由图1的执行图5和图6所示的方法的指令的控制器12提供。

该绘图在Y轴方向上显示发动机转速，且发动机转速在Y轴箭头方向上增大。第二Y轴被提供显示提供至电能转换装置的场电流量。场电流在Y轴箭头方向增大。X轴表示时间，且时间从该图的左侧向该图的右侧增加。垂直标记在时间T₁-T₃表示感兴趣。发动机转速轨迹由曲线402表示。

在时间T₀处，该发动机以期望速度（例如，怠速）运行，并且没有停止发动机的请求。另外，供给至电能转换装置的场电流处于低位。在时间T₁处，作出停止该发动机的请求。所述发动机停止请求可以基于车辆状况，如发动机转速、车辆速度和制动踏板是否被踩下。然而，在该示例中，所述发动机停止被延迟，以便在催化剂的状态通过改变燃料喷射被调整的同时操作发动机。例如，如果大于阈值的氧气量存储在催化剂中，可以增加喷射至发动机的燃料量，以富化发动机的空气-燃料混合物。可替换地，如果小于阈值的氧气量存储在所述催化剂中，可以减少喷射至发动机的燃料量，以稀化发动机的空气-燃料混合物。以这种方式，催化剂的状态可在燃料和/或火花被停用前被调整。在该示例中，时间T₁和时间T₂之间的时间是响应发动机停止请求调整所述催化剂的状态的时间。所述延迟时间可以是预定时间量，或者可以是如氧传感器所示，催化剂达到期望状态所用时间量。例如，该发动机可在富或稀的情况下运行，直到氧传感器的输出达到阈值水平。

在时间T₂处，催化剂已经达到期望状态。结果是，火花和燃料被停用，且发动机被停止。另外，由曲线404表示的供给到电能转换装置的场电流增加，以增加施加至发动机曲轴的扭矩。因此，发动机转速的轨迹是通过调整经由电能转换装置（例如，发电机）施加至发动机曲轴的扭矩来控制。以这种方式，发电机停止可以被延迟，直到催化剂达到期望状态，并且然后发动机转速可以在延迟后和在发动机停止过程中被控制，以确保当发动机转速达到零转速时，催化剂保持在期望状态下。

应注意的是，期望催化剂状态和在发动机停止过程中发动机转速轨迹可以根据工作调整。例如，当催化剂温度大于阈值时，发动机可以被允许旋转较长一段时间。同样地，当发动机温度大于阈值温度时，该发动机可以被允许旋转较长一段时间。

现参照图5，示出了示例发动机停止方法的流程图。图5的方法可通过存储在如图1和图2中所述的控制器的非暂时性存储器中的指令来执行。图5的方法可以提供如图3和图4中所述的发动机停止顺序。

在502，方法500判断发动机自动停止请求是否存在。在其他示例中，在发动机停止请求不依赖于发动机停止请求是否由驾驶员生成或由控制器自动生成而产生的任何时候，方法500都可以前进到504。当选定的操作条件都存在时，发动机自动停止请求可以被判定。例如，当车辆速度为零时，当达到发动机怠速时，以及当制动踏板被踩下时，发动机自动停止请求可出现。如果方法500判断发动机自动停止请求出现，回答为“是”，且方法500前进到504。否则，回答为“否”，且方法500前进到退出。

在504，方法500在发动机停止请求时，确定催化剂的储氧能力。在一个示例中，根据为所有意图和目的包括在此以供参考的美国专利No.6,453,662中所描述的方法，确定催化剂储氧能力。因此，在一个示例中，催化剂储氧能力是基于催化剂温度和涂层性质来估计的。特别地，催化剂砖的温度被用于索引响应催化剂温度而输出催化剂储氧能力的表或函数。所述表或函数的输出可以因为催化剂降级进行调整。每个催化剂砖的储氧能力与所述发动机排气系统中的其他催化剂砖的储氧能力求和，以提供所述发动机排气系统的总储氧能力。在所述排气系统的储氧能力被确定后，方法500前进到506。

在506，方法500确定存储在所述发动机排气系统中的氧气量。在一个示例中，存储在所述发动机排气系统中的氧气量是根据美国专利No.6,453,662中所描述的方法确定的。具体地，流入所述排气系统的氧气量是根据下列方程式估算的：

O₂=A[1-Ψ)·(1+y/4)]·32

其中O₂是流入所述排气系统的氧气量，Ψ是燃烧的空气-燃料混合物比，并且其中y是依赖于所燃烧的燃料的性质的一个变量。对于汽油Y的值是1.85。A表示排气歧管48中空气的摩尔流速，并根据下列方程式估算：

其中MWO₂是氧气的分子量（32），MWN₂是氮气的分子量（28），并且y是随所燃烧的燃料的性质变化的值。因为氧气被吸收，催化剂中氧气存储的变化表示为：

因为氧气被吸收，催化剂中氧气存储的变化表示为：

其中C₁-C₃是取决于催化剂特性的变量，C₄是提供反馈调整到所估计的氧气水平的适应参数，K_d和K_a是催化剂解吸和吸附率，ΔT是催化剂温度的变化，max O₂是催化剂的最大储氧能力，stored O₂是目前存储的氧气量，Catvol是催化剂体积，以及N₁、N₂、Z₁和Z₂是实验确定的指数，其表示吸附和解吸的概率。催化剂的初始氧气储存量是在发动机起动时根据催化剂操作条件估算的，然后氧气的变化被添加到该估算，以提供存储在排气系统的催化剂中的氧气量。在存储在催化剂中的估计氧气量被确定后，方法500前进到508。

在508，方法500判断催化剂是否处于期望操作状态。在一个示例中，期望操作状态可包括期望催化剂的储氧能力和存储在催化剂中的期望氧气量。期望催化剂储氧能力可被调整用于发动机和车辆操作条件。例如，期望储氧能力可随着发动机温度和操作时间的增大而增大。同样地，所存储氧气的期望量可随操作条件变化而改变。例如，所存储氧气的期望量可随发动机温度的增大而减小。如果方法500确定催化剂处于期望的操作状态，回答为“是”，且方法500前进到516。否则，回答为“否”，且方法500前进到510。

在510，方法500判断催化剂是否距离期望催化剂状态超过阈值量。例如，如果催化剂处于小于阈值的储氧能力，回答为“是”，且方法500前进到514。在另一示例中，如果催化剂大于阈值量的氧气，回答为“是”，且方法500前进到514。在另一示例中，如果催化剂的氧气储存量小于期望氧气量，回答为“是”，且方法500前进到514。如果方法500判断催化剂距离从期望状态超过阈值量，回答为“是”，且方法500前进到514。否则，回答为“否”，且方法500前进到512。

在514，方法500延迟发动机关闭（例如，燃料和/或火花的停用）。延迟量可能会有所不同，这取决于催化剂的状态需要多长时间达到期望状态。例如，如果催化剂的储氧能力低于期望值，发动机可被操作，直到达到催化剂期望的储氧能力。同样地，如果超过期望氧气量被存储在催化剂中，该发动机可以被操作，直到存储在催化剂中的氧气量减少到期望的水平。换句话说，该发动机的操作可以继续，直到该催化剂达到期望的操作条件。

催化剂的状态可通过若干方式进行调整。例如，存储在催化剂中的氧气量可以通过稀化供给至发动机的空气-燃料混合物或通过喷射空气至排气系统中来增大。存储在催化剂中的氧气量可以通过富化供给至发动机的空气-燃料混合物来减小。催化剂的储氧能力可以通过增大催化剂的温度来增加。在一个示例中，催化剂温度通过延迟火花正时和增加发动机空气流量而增大。催化剂储氧能力可以通过提前火花正时和减少发动机控制流量而降低。在作出调整改变催化剂状态后，方法500前进到508。

在512，当该发动机关闭时，方法500调整燃料量和空气量。在一个示例中，响应发动机停止请求，气缸中用于燃烧的喷射至发动机气缸的燃料喷射被停用。然而，额外的燃料可以被延迟喷射（例如，在点火后气缸的排气冲程期间）从而调整在发动机关闭过程中存储在催化剂中的空气量。在其他示例中，在发动机关闭过程中进入发动机气缸的空气量可以增加或减少，这取决于存储在催化剂中的氧气量。例如，如果存储在催化剂中的氧气量小于期望的氧气量，节气门可被打开以增加通过发动机的空气流。如果存储在催化剂中氧气量大于期望的氧气量，节气门可被关闭以进一步减少通过发动机的空气流。以这些方式，催化剂的状态可响应在发动机关闭过程中发动机停止请求被调整。在512处，对于在气缸中燃烧的供给至气缸的火花和/或燃料被停用之前或之后，可作出调整。在改变催化剂状态的调整被执行后，方法500前进到518。

在516，方法500停用供给到该发动机的火花和/或燃料，以停止发动机。例如，在进行喷射或在火花事件的中期，响应停止该发动机的请求，火花和燃料可以被立即停用。可替换地，在正在进行的任何燃料喷射事件完成后，可以停用火花和燃料。在火花和/燃料对于气缸被停用后，方法500前进到520。

在520，方法500判断在火花和/或燃料被停用后，操作员想法是否存在变化。当传递到发动机的火花和燃料被停用后驾驶员释放制动踏板时，可能想法改变。释放制动器可以是驾驶员打算重新驱动车辆的指示。如果想法改变由方法500确定，回答为“是”，且方法500前进到522。如果想法改变未由方法500确定，回答为“否”，且方法500前进到528。

在522，方法500判断发动机转速是否小于期望阈值。期望阈值可以是这样的发动机转速，其中不期望不通过电动机或起动器帮助的情况下再起动该动机。例如，如果发动机转速低于350RPM，不期望不通过电动机协助的情况下再起动发动机。因此，在该示例中，350RPM是所述阈值速度。如果发动机转速低于阈值速度，回答为“是”，且方法500前进到530。否则，回答为“否”，且方法500前进到524。

在524，方法500重新启用供给至发动机的火花和燃料，并且发动机被再起动。另外，节气门位置可以被调整增大进入发动机的空气量，以便额外的扭矩可以由发动机提供。在这样的示例中，即其中催化剂的状态是存储在催化剂中的氧气量小于阈值量，燃料和火花重新启用可能被延迟，直到发动机转速小于阈值速度，或期望空气量被泵送通过该发动机。因此，通过延迟发动机重新启用，催化剂的状态可以更快速地被调整至期望状态。在准备泵送空气通过发动机的过程中，当响应发动机停止请求发动机空气-燃料混合物被富化时，这种操作可能特别有用。结果是，在发动机通过重新启用火花和燃料而被再起动前，在发动机关闭过程中空气-燃料混合物的富化可以通过流动空气至催化剂来抵消。在发动机再起动后，方法500前进到退出。

在528，方法500判断发动机转速是否小于阈值。所述阈值发动机转速可能有所不同，这取决于发动机操作条件并基于可施加扭矩至该发动机曲轴的电动机/交流发电机的配置。例如，当通过小齿轮接合到发动机的电动机/交流发电机可施加扭矩至发动机曲轴时，如果发动机转速小于300RPM，方法500可前进到530。可替换地，如果电动机/交流发电机直接地或通过带联接至曲轴，电动机/交流发电机可以以较高发动机转速阈值（例如，800RPM）开始施加扭矩至发动机曲轴。因此，在一些示例中，在528阈值发动机转速可以是800RPM或更高。如果方法500判断发动机转速小于阈值发动机转速，回答为“是”，且方法500前进到530。否则，回答为“否”，且方法500返回到520。

在530，方法500接合电能转换装置（例如，电动机/交流发电机）至发动机，以施加扭矩至发动机。如果电能转换装置通过带或直接地联接至发动机，可以省略步骤530。在一个示例中，小齿轮将所述电能转换装置接合至发动机。在电能转换装置与发电机接合后，方法500前进到532。

在532，方法500响应催化剂状态调整供给至电能转换装置的电流。在一个示例中，当催化剂的储氧能力小于第一阈值量时，电流可以第一速率被供给至电能转换装置。当催化剂的储氧能力大于第二阈值量时，电流可以第二速率被供给至电能转换装置。而且，所述第一电流速度可高于所述第二电流速度。因此，当催化剂的储氧能力大于第一阈值时，电流可以第一速率被供给至交流发电机的场线圈，以第一速率减小发动机转速。当催化剂的储氧能力小于第二阈值时，其中第二阈值小于第一阈值，电流可以第二速率被供给至交流发电机的场线圈，其中第二电流速度大于第一电流速度。以这种方式，当催化剂储氧能力低时，发动机转速以第二速率被减小，其中第二发动机减速率比大于第一发动机减速率。图6提供用于调整供给到协助发动机停止的电能转换装置的电流的额外细节。在供给至电能转换装置的电流被调整后，方法500前进到534。

在534，通过电动机/交流发电机施加扭矩至发动机曲轴，发动机被带到停止状态。在一些示例中，当请求发动机再起动时，相同电动机/交流发电机可以通过施加扭矩至发动机来协助再起动发动机。在该发动机停止后，方法500前进到退出。

现参照图6，示出了用于电能转换装置的示例性控制方法的流程图。图6的方法可以通过存储在如图1和图2中所示的控制器的非暂时性存储器中的指令来执行。图6的方法可提供图3和图4中所述的发动机停止顺序，并且可以结合图5的方法操作。

在602，方法600判断催化剂储氧能力是否大于阈值能力。根据发动机工况，所述阈值能力可有所不同。例如，所述阈值能力可以随发动机操作温度增加而增大。如果方法600判断在发动机停止请求时的催化剂储氧能力大于所述阈值，回答为“是”，且方法600前进到604。否则，回答为“否”，且方法600前进到606。

在606，方法600调整供给至电能转换装置的电流至第一速率，以第一速率减速发动机。在一些示例中，所述第一电流速度可以是恒定的。在其他示例中，第一电流速度可以随所述电流被施加至电能转换装置的时间量增加而变化，直到该发动机停止旋转。例如，供给至电能转换装置的电流量可以随电流被施加至电能转换装置的时间量增加而增加。在一个示例中，以第一速率被供给至电能转换装置的电流量高于以供给的电流的第二和第三速率被供给至电能转换装置的电流量。当较高的电流量被供给至电能转换装置（例如，更高的场电流）时，电能转换装置可以更快（例如，在发动机停止请求和零发动机转速之间的时间更短）停止发动机。因此，当较高电流被应用于电能转换装置时，发动机可以更高速率减速。在电流以第一速率被供给至电能转换装置后，方法600前进到退出。

在604，方法600判断存储在催化剂中的氧气量是否大于阈值量。如果如此，回答为“是”，且方法600前进到606。否则，回答为“否”，且方法600前进到608。

在608，方法600判断存储在催化剂中的氧气量是否小于阈值量。如果如此，回答为“是”，且方法600前进到612。否则，回答为“否”，且方法600前进到614。

在614，方法600调整供给至电能转换装置的电流至第二速率，以便以第二速率减速发动机。在一些示例中，在606，第二电流速度可以是恒定的且小于所述第一速率。在其他示例中，第二电流速度可以随电流被施加至电能转换装置的时间量增加而增大，直到发动机停止旋转。例如，供给至电能转换装置的电流量可随电流被施加至电能转换装置的时间量增加而增大。在一个示例中，以第二速率被供给至电能转换装置的电流量高于以供给的电流的第三速率被供给至电能转换装置的电流量。在其他示例中，供给至电能转换装置的电流量可以遵循比在606所述第一速率更低的水平供给电流的预定曲线。因此，当中间水平的电流被施加至电能转换装置时，发动机可在较低速率的速度减速。在电流以第二速率被供给至电能转换装置后，方法600前进到退出。

在612，方法600调整供给至电能转换装置的电流至第三速率，以便以第三速率降低发动机转速。在一些示例中，在614，第三电流速率可以是恒定的且小于所述第二速率。在其他示例中，第三电流速率可以随所述电流被施加至电能转换装置的时间量增加而变化，直到发动机停止旋转。在一个示例中，以第三速率被供给至电能转换装置的电流量低于以所供给电流的第一和第二速率被供给至电能转换装置的电流量。在其他示例中，供给至电能转换装置的电流量可以遵循比在614处第二速率更低的水平供给电流的预定曲线。因此，当较低水平的电流被施加至电能转换装置时，发动机可在较低速率的速度减速。在电流以第三速率被供给至电能转换装置后，方法600前进到退出。

以这种方式，被供给到施加扭矩到发动机曲轴的电能转换装置的电流可以根据催化剂的操作状态调整。另外，至电能转换装置的电流可以响应催化剂的储氧能力和存储在催化剂中的氧气量被调整。

因此，图5和图6的方法提供了操作发动机的方法，其包括：关闭发动机；以及响应在关闭该发动机时催化剂的储氧能力，调整供给到施加扭矩至发动机曲轴的电能转换装置的电流。关闭发动机的时间可以从火花和燃料被停用的时间开始或可替换地在发动机停止请求开始被请求时的时间开始。在其他示例中，在请求停止发动机后，发动机关闭的时间可以在最后燃烧事件后开始。该方法包括，其中电能转换装置是起动器，其包括当发动机转速小于阈值速度时接合的小齿轮。该方法还包括，其中所述电能转换装置是机械联接至曲轴的电动机。以这种方式，在发动机停止请求后使该发动机停止旋转期望的持续时间可以响应所述催化剂的状态被调整。

该方法包括，其中当催化剂的储氧能力大于第一储氧能力时，供给至电能转换装置的电流别调整至第一电流量，其中当催化剂的储氧能力小于第二储氧能力时，供给至电能转换装置的电流被调整至第二电流量，其中第一电流量小于第二电流量，并且其中第二储氧能力小于第一储氧能力。因此，在一个示例中，供给至电能转换装置的电流随催化剂的储氧能力降低而增大。

该方法包括，其中该发动机通过停用至发动机的火花或燃料流来关闭。该方法还包括在发动机关闭后和发动机停止前响应想法改变的请求和所述催化剂的状态重新启用发动机。该方法包括，其中调整供给至电能转换装置的电流包括随着催化剂储氧能力降低而增加供给至电能转换装置的电流量。

图5和图6的方法还提供操作发动机的方法，其包括：关闭发动机；以及响应在关闭该发动机时存储在催化剂内的氧气量调整供给到施加扭矩至发动机曲轴的电能转换装置的电流。该方法还包括响应关闭该发动机和存储在所述催化剂内的氧气量调整进气节气门的位置。该方法包括，其中调整供给至电能转换装置的电流包括随着存储在所述电能转换装置中的氧气量增加而增加供给至电能转换装置的电流量。该方法还包括在停止该发动机请求后响应所述催化剂的储氧能力延迟关闭该发动机。

在一些示例中，该方法包括，其中发动机关闭被延迟，直至催化剂在期望状态下运行。该方法还包括在停止该发动就请求后响应存储在所述催化剂中氧气量延迟关闭该发动机。该方法包括，其中发动机关闭被延迟，直至催化剂在期望状态下运行。该方法包括，其中供给到该发动机的空气或燃料量被调整以引导催化剂至期望状态。

如在本领域中的普通技术人员理解，图5和图6中描述的程序可表示任意数量的策略中的一个或更多个策略，如事件驱动型、中断驱动型、多任务型、多线程型等等。因此，说明的各步骤或功能可以所说明的顺序、并列或在某些情况下被省略地执行。同样地，不一定需要处理顺序才能实现本文所描述的目的、特征和优点，仅为便于说明和描述被提供。虽然未明确示出，但是在本领域的普通技术人员将认识到：根据所使用的特定策略，可以重复执行所示步骤或功能中的一个或多个步骤或功能。

这总结了本说明书。本领域的技术人员通过阅读本说明书将在不背离本说明书的精神和范围的情况下想到许多修改和变型。例如，用天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运行的I3、I4、I5、V6、V8、V10、和V12发动机可使用本说明书以获益。

Claims

1.一种用于发动机的方法，其包括：

响应存储在催化剂内的氧气量，在请求停止所述发动机后，延迟关闭所述发动机；

将所述催化剂调整到期望的状态；

关闭所述发动机；以及

响应在关闭所述发动机时催化剂的储氧能力，调整供给至电能转换装置的电流，所述电能转换装置将扭矩施加至所述发动机的曲轴，其中调整供给至所述电能转换装置的电流包括，随着所述催化剂的储氧能力降低，增加供给至所述电能转换装置的电流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电能转换装置是起动器，所述起动器包括当发动机转速小于阈值转速时接合的小齿轮。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电能转换装置是机械联接至所述曲轴的电动机。

4.根据权利要求1所述的方法，其中当所述催化剂的所述储氧能力大于第一储氧能力时，供给至所述电能转换装置的电流被调整成第一电流量，其中当所述催化剂的所述储氧能力小于第二储氧能力时，供给至所述电能转换装置的电流被调整成第二电流量，其中所述第一电流量小于所述第二电流量，以及其中所述第二储氧能力小于所述第一储氧能力。

5.根据权利要求1所述的方法，其中通过停用至所述发动机的火花或燃料流而关闭所述发动机。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：在发动机关闭后并且在发动机停止前的时间，响应想法改变的请求和所述催化剂的状态，再起动所述发动机。

7.一种用于发动机的方法，其包括：

响应催化剂的储氧能力，在请求停止所述发动机后，延迟关闭所述发动机；

将所述催化剂调整到期望的状态；以及

响应在关闭所述发动机时存储在催化剂内的氧气量，调整供给至电能转换装置的电流，所述电能转换装置将扭矩施加至所述发动机的曲轴，其中调整供给至所述电能转换装置的电流包括，随着存储在所述催化剂内的氧气量增加，增加供给至所述电能转换装置的电流量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述催化剂调整到期望的状态包括响应关闭所述发动机以及存储在所述催化剂内的氧气量，调整进气口节气门的位置。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述期望的催化剂状态包括催化剂储氧能力的期望大小和存储在催化剂内的期望的氧气量。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述发动机关闭被延迟，直到所述催化剂在所述期望的状态下运行。