CN106662032B - 用于内燃机的控制设备和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于四冲程内燃机的控制设备，所述内燃机包括多个气缸，燃料被直接喷射到所述多个气缸中，所述控制设备包括电子控制单元。所述电子控制单元被构造成：(i)当满足预定停止条件时，执行停止控制，所述停止控制通过停止内燃机中的燃料喷射和点火来使内燃机的曲轴停止旋转；和(ii)当执行停止控制时，当所述多个气缸中的第一气缸的活塞被估计停止在上止点处时，执行所述多个气缸中的第二气缸中的燃料喷射和点火，当内燃机停止时所述第二气缸处于排气冲程。

Description

用于内燃机的控制设备和控制方法
技术领域
本发明涉及用于内燃机的控制设备和控制方法。
背景技术
日本专利申请公开No.2010-43534(JP 2010-43534 A)公开了用于四冲程内燃机的自动停止控制设备，所述内燃机具有燃料直接喷射到其内的两个气缸。根据日本专利申请公开No.2010-43534(JP 2010-43534 A)，控制发电机的转矩使得在发动机停止旋转时活塞的位置与从发动机开始停止旋转的预定位置的目标轨迹重合，而非与发动机自动停止控制期间的上止点(TDC)重合。因此，在发动机停止时活塞的位置被控制，使得活塞可停止在目标停止位置处。
发明内容
通过以上所述的用于发动机的自动停止控制设备，当任一个气缸中的活塞在发动机停止时停止在上止点(TDC)处时，可能难于通过在随后的起动控制期间的点火起动发动机，因此发动机的可再起动性可能恶化。因此，存在当发动机停止时防止活塞停止在发动机的气缸中的任一个气缸内的上止点处的需求。根据日本专利申请公开No.2010-43534(JP2010-43534 A)，通过控制发电机的转矩来控制发动机停止时活塞的位置。然而，当发动机马上停止前发动机转速低时，发电机的输出转矩可能是小转矩，因此可能难于精确地控制前述目标停止位置。作为结果，活塞可能停止在上止点处。
本发明提供了用于内燃机的控制设备和控制方法，所述控制设备和控制方法保持活塞不停止在上止点处而与发电机的输出转矩的幅值无关。
本发明的第一方面提供了用于四冲程内燃机的控制设备，所述内燃机包括多个气缸，燃料被直接喷射到所述多个气缸中。控制设备包括电子控制单元。电子控制单元被构造成(i)当满足预定停止条件时，执行停止控制，所述停止控制通过停止内燃机中的燃料喷射和点火来使内燃机的曲轴停止旋转，和(ii)当执行停止控制且所述多个气缸中的第一气缸的活塞被估计停止在上止点处时，执行所述多个气缸中的第二气缸中的燃料喷射和点火，当内燃机停止时所述第二气缸处于排气行程。
根据前述构造，当第一气缸的活塞被估计停止在上止点处时，对经历排气行程的第二气缸执行燃料喷射和点火。因此，第二气缸内的压力由于燃烧气体而升高，且通过第二气缸内的活塞在曲轴上生成了反转矩。反转矩使第一气缸的活塞不停止在上止点处。
在控制设备中，电子控制单元可被构造成：当执行停止控制时，在第二气缸的排气行程的后半行程中执行第二气缸内中的燃料喷射和点火。根据前述构造，对经历排气行程的气缸在排气行程的其中排气门关闭的后半行程中执行燃料喷射和点火。因此，可约束燃烧气体从排气门泄漏，且提高了在曲轴上生成的反转矩。
在控制设备中，电子控制单元可被构造成：当执行停止控制时，在执行第二气缸中的燃料喷射和点火中，将用于关闭第二气缸的排气门的正时提前。根据前述构造，可约束燃烧气体从排气门泄漏，且提高了在曲轴上生成的反转矩。
在控制设备中，电子控制单元可被构造成：(i)获得内燃机的转速和曲柄角之间的预定关系，所述预定关系包括当曲轴停止旋转时当活塞停止在上止点时内燃机的转速和曲柄角之间的关系，且包括当曲轴停止旋转时当活塞不停止在上止点时内燃机的转速和曲柄角之间的关系，(ii)基于预定关系在每个实际曲柄角处测量内燃机的转速，和(iii)基于测量出的转速来估计第一气缸的活塞停止在上止点处。因此，通过在每个实际曲柄角处测量内燃机的实际转速，可有利地估计第一气缸的活塞停止在上止点处。
本发明的第二方面提供了用于四冲程内燃机的控制方法，所述内燃机包括多个气缸，燃料被直接喷射到所述多个气缸中。控制方法包括：(i)当满足预定停止条件时，执行停止控制，所述停止控制通过停止内燃机中的燃料喷射和点火来使内燃机的曲轴停止旋转，和(ii)当执行停止控制且所述多个气缸中的第一气缸的活塞被估计停止在上止点处时，执行所述多个气缸中的第二气缸中的燃料喷射和点火，当内燃机停止时所述第二气缸处于排气行程。
附图说明
本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义将在下文中参考附图描述，其中相同的附图标记指示了相同的元件，且其中：
图1是结合控制系统的关键部分示出了根据本发明的实施例的混合动力车辆的骨架的示意性方框图；
图2是图示了根据本发明的实施例的混合动力车辆的直喷发动机的横截面图；
图3是图示了根据本发明的实施例的在直喷发动机是四缸发动机的情况中在每个气缸的中执行的四冲程行程的次序的图；
图4是图示了根据本发明的实施例的用于打开直喷发动机的进气门和排气门的正时的图；
图5是示出了根据本发明的实施例的在直喷发动机停止旋转时每个气缸的活塞的位置的示例的图；
图6是图示了根据本发明的实施例的在电子控制单元估计活塞是否停止在上止点处时的判定转速Vs的图；
图7是图示了根据本发明的实施例的曲轴停止位置调整控制的图；
图8是示出了根据本发明的实施例的在执行曲轴停止位置调整控制之后的1号气缸至4号气缸的活塞的位置的图；并且
图9是图示了根据本发明的实施例的发动机停止控制的控制操作的示例的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图详细描述本发明的实施例。在本发明的如下实施例中，附图合适地被简化或修改，且各部件的尺寸比例、形状等不必精确地绘制。
图1是包括根据本发明的实施例的混合动力车辆10的驱动系统的骨架图的示意性方框图。混合动力车辆10装配有直喷发动机12，所述发动机12将燃料直接喷射到气缸内，且混合动力车辆10装配有电动发电机MG，所述电动发电机MG作为电动马达和发电机工作以作为用于行驶的驱动力源。直喷发动机12和电动发电机MG的输出从作为流体类型的变速器装置的变矩器14经由涡轮轴16和C1离合器18传递到自动变速器20，且进一步经由输出轴22和差速器齿轮机构24传递到左右驱动轮26。变矩器14装配有锁止离合器(L/U离合器)30，所述锁止离合器30将泵轮14a和涡轮14b彼此直接联接。油泵32一体地连接到泵轮14a且通过直喷发动机12和电动发电机MG机械地且旋转地驱动。直喷发动机12是内燃机，且电动发电机MG等价于旋转器。
前述直喷发动机12例如是四缸四冲程汽油机。如在图2中特别地示出，高压雾化的汽油微粒通过燃料喷射装置46被直接喷射到气缸100中。直喷发动机12设计为使得空气从进气通路102经由进气门104流动到气缸100中，且使得排气从排气通路106经由排气门108排出。通过在预定正时由点火装置47点燃，气缸100内的混合物爆炸且燃烧，且通过燃烧气体将活塞110向下压。进气通路102经由稳压箱103连接到作为进气量调整阀的电子节气门45。从进气通路102流入到气缸100内的进气量即发动机输出被根据电子节气门45的开度(节气门开度)控制。排气门108经由排气门VVT装置60打开/关闭。排气门VVT装置60是使得用于关闭排气门108的正时可变的可变气门正时装置，且所述排气门VVT装置60根据来自电子控制单元70(见图1)的信号改变用于关闭排气门108的正时，这将在后文中描述。
前述活塞110轴向可滑动地配合在气缸100中且经由连杆112相对可旋转地联接到曲轴114的曲柄销116。当活塞110进行直线往复移动时，曲轴114如箭头R所示被旋转驱动。曲轴114通过轴承在轴颈部118处可旋转地被支承，且一体地装配有将轴颈部118与曲柄销116彼此连接的曲柄臂120。
在直喷发动机12中，在曲轴114旋转两次(720°)期间对一个气缸执行四个行程，即进气行程、压缩行程、膨胀(爆炸)行程和排气行程。曲轴114通过重复此过程连续旋转。四个气缸100的活塞110被构造成使其曲柄角
Figure BDA0001182492180000051
彼此偏置180°。换言之，曲轴114的曲柄销116的位置在彼此偏置180°的方向上突出。曲轴114每次旋转180°时四个气缸100以预设的点火次序受到爆炸和燃烧，如例如在图3中所示，且连续地生成旋转转矩。图3是图示了在直喷发动机12是以四个冲程运转的四缸发动机的情况中的1号气缸至4号气缸的每个内的对于曲柄角
Figure BDA0001182492180000052
的运转行程的图。相应的1号气缸至4号气缸机械地布置到位，但1号气缸、3号气缸、4号气缸和2号气缸以此次序相对于0°曲柄角
Figure BDA0001182492180000053
被点火。图4是图示了用于打开和关闭单独的气缸100内的进气门和排气门的正时的示例的图。在曲轴114的第一转期间在曲柄角
Figure BDA0001182492180000054
处在TDC和61ABCD之间时打开进气门104，即在从排气行程和进气行程之间的边界到压缩行程的区域内打开进气门104。在曲轴114的第二转期间在曲柄角
Figure BDA0001182492180000055
为60BBDC时打开排气门108，即在膨胀行程的最终阶段中打开排气门108。排气门108在随后的冲程中在曲轴114的第一转期间在3ATDC处关闭，即在排气行程和进气行程之间的边界处关闭。用于打开此排气门108的正时和用于关闭此排气门108的正时通过排气门VVT装置60变化。
在直喷发动机12中，当气缸100的任一个的活塞110在膨胀行程的预定角度范围内停止时，汽油通过燃料喷射装置46喷射到气缸100内且通过点火装置47点火，在膨胀行程中进气门104和排气门108都关闭。因此，气缸100内的混合物通过爆炸燃烧以起动直喷发动机12。直喷发动机12可因此通过点火被起动。图5示出了气缸100的任一个的活塞110停止在膨胀行程的中间位置处且进气门104和排气门108都关闭的状态。因此，直喷发动机12可通过执行对气缸100的燃料喷射和点火造成的大的旋转转矩的生成而起动。在四缸直喷发动机12的情况中，当燃料喷射和点火停止时，曲轴114自然停止旋转，使得由于泵作用导致的势能和旋转惯性力之间的关系引起气缸100即1号气缸至4号气缸的任一个的活塞110通常停止在膨胀行程的中间位置处(例如，90至100ATDC附近)。因此，直喷发动机12可通过点火起动。在一些情况中，直喷发动机12可仅通过点火起动。然而，在其他情况中，直喷发动机12在通过使用电动发电机MG辅助曲轴114的旋转(摇动)的同时通过点火来起动。在通过使用电动发电机MG辅助曲轴114旋转时，辅助转矩可通过如前所述通过点火起动直喷发动机12而降低。因此，降低了电动发电机MG的最大转矩，且可实现尺寸降低和燃料经济性。
参考回到图1，将前述直喷发动机12和前述电动发电机MG直接彼此联接的K0离合器34经由阻尼器38设置在直喷发动机12和电动发电机MG之间。K0离合器34是单盘摩擦离合器或多盘摩擦离合器，所述K0离合器34通过液压缸摩擦地接合且被油压控制装置28控制以接合/释放。K0离合器34是液压摩擦接合装置，且作为将直喷发动机12连接到传动路径/从传动路径分离的连接/分离装置工作。电动发电机MG经由逆变器42连接到电池44。自动变速器20是行星齿轮型的分级自动变速器等，其中根据多个液压摩擦接合装置(离合器和制动器)的接合/释放状态建立了带有不同的速比的多个档位级。自动变速器20通过设置在油压控制装置28内的电磁油压控制阀、切换阀等而受到变速控制。C1离合器18作为自动变速器20的输入离合器工作。C1离合器18受到油压控制装置28的接合/释放控制。
混合动力车辆10通过图1中所示的电子控制单元70控制。电子控制单元70被构造成包括所谓的微型计算机，所述微型计算机包括CPU、ROM、RAM、输入/输出接口等。电子控制单元70根据事先存储在ROM内的程序同时利用RAM的临时存储功能执行信号处理。指示加速器踏板(未示出)的操作量的信号(加速器操作量)Acc从加速器操作量传感器48供给到电子控制单元70。关于直喷发动机12的转速(发动机转速)NE、电动发电机MG的转速(电动马达转速)NMG、涡轮机轴16的转速(涡轮机转速)NT、输出轴22的转速(对应于车速V的输出轴转速)NOUT、距四个气缸100即1号气缸至4号气缸的每个的上止点(TDC)的转角(曲柄角)
Figure BDA0001182492180000071
的信号分别从发动机转速传感器50、电动马达转速传感器52、涡轮机转速传感器54、车速传感器56和曲柄角传感器58供给到电子控制单元70。此外，多种控制所要求的多条信息被供给到电子控制单元70。
如在图1中所示，通向控制直喷发动机12的发动机输出控制装置的控制信号从电子控制单元70输出。控制信号例如包括驱动信号、燃料供给量信号、点火信号、指令信号、气门指令信号等。驱动信号用于驱动节气门促动器，所述节气门促动器操作电子节气门45的节气门开度。燃料供给量信号用于控制通过燃料喷射装置46喷射到直喷发动机12的气缸100内的燃料的量。点火信号用于发出通过点火装置47对直喷发动机12点火的正时的指示。指令信号用于指令电动发电机MG运转。气门指令信号用于操作包括在油压控制装置28中的电磁阀(螺线管阀)，以控制用于自动变速器20等的液压摩擦接合装置(离合器和制动器)的液压促动器。
在图1中所示的电子控制单元70中，混合动力控制单元72根据行驶状态，例如根据加速器操作量Acc、车速V等在多个预定运行模式中进行切换，且控制直喷发动机12和电动发电机MG的运转，使得混合动力车辆10以对应于所述多个运行模式的方式运行。所述多个运行模式例如是：车辆仅使用直喷发动机12作为驱动力源来运行的发动机运行模式，车辆仅使用电动发电机MG作为驱动力源来运行的马达运行模式，以及车辆使用直喷发动机12和电动发电机MG来运行的发动机加马达运行模式等。在混合动力控制单元72中，例如当进行从前述发动机运行模式到前述马达运行模式的切换时，或当进行从前述发动机加马达运行模式到前述马达运行模式的切换时，作为要求停止发动机的发动机停止信号被供给到后文中将描述的发动机停止控制单元78。
变速控制单元74作为变速控制装置工作以进行自动变速器20的换档。例如，变速控制单元74基于车辆状态判定是否应对自动变速器20进行换档，即进行自动变速器20应换档到的换档速度的判定，所述车辆状态通过与来自变速映射的实际车速V、实际加速器开度Acc等对应的自动变速器20要求的输出转矩指示。变速映射具有升档线和降档线，所述变速映射例如使用车速V和输出转矩TOUT(或加速器开度Acc等)作为变量被事先存储。变速控制单元74控制自动变速器20的液压摩擦接合装置(离合器和制动器)，使得获得确定的换档速度。
经济运行控制单元76执行经济运行控制，即在一定的条件下通过释放K0离合器34将直喷发动机12从传动路径分离，且停止直喷发动机12的运转以改进燃料经济性，例如当在混合动力控制单元72中选择了发动机加马达运行模式或发动机运行模式以使车辆例如以加速器OFF滑行或在减速时运行时。在经济运行控制单元76中，例如当在混合动力控制单元72中选择了发动机加马达运行模式或发动机运行模式以使车辆例如以加速器OFF滑行或在减速时运行时，作为要求停止发动机的发动机停止信号被供给到后文中将描述的发动机停止控制单元78。
发动机停止控制单元78执行发动机停止控制，使得例如在作为要求停止发动机的发动机停止信号从混合动力控制单元72供给到发动机停止控制单元78时，或在作为要求停止发动机的发动机停止信号从经济运行控制单元76供给到发动机停止控制单元78时，直喷发动机12的曲轴114停止在气缸100即1号气缸至4号气缸的任一个的活塞110的膨胀行程的中间位置附近。
例如当发动机停止信号从混合动力控制单元72或经济运行控制单元76供给到发动机停止单元80时，发动机停止单元80例如通过释放K0离合器34将直喷发动机12从传动路径分离，停止通过燃料喷射装置46的燃料喷射(中止燃料供给)，并且停止用于点火装置47的点火控制。
当K0离合器34通过发动机停止单元80释放、停止通过燃料喷射装置46的燃料喷射且停止用于点火装置47的点火控制时，TDC停止判定单元82估计在直喷发动机12停止旋转时曲轴114的停止位置。TDC停止判定单元82从曲轴114的估计出的停止位置判定是否存在活塞110停止在1号气缸至4号气缸的任一个的上止点(TDC)处的可能性。即如在图6中所示，在曲轴114停止为使得活塞110停止在1号气缸至4号气缸的任一个的上止点(TDC)处的TDC停止的情况中，或在通过停止用于直喷发动机12的燃料喷射和点火而停止曲轴旋转时曲轴114不停止在前述TDC处的情况中，TDC停止判定单元82通过实验、仿真等事先获得曲柄角
Figure BDA0001182492180000091
和发动机转速NE之间的关系。TDC停止判定单元82在每个检测到的曲柄角
Figure BDA0001182492180000092
下例如基于如在图6中所示的关系测量发动机转速NE。TDC停止判定单元82基于每个测量到的实际曲柄角
Figure BDA0001182492180000093
下的发动机转速NE估计曲轴114是否停止在前述TDC处，且估计前述曲轴114的停止位置。TDC停止判定单元82如上所述估计曲轴114的停止位置，且在曲轴114被估计停止在前述TDC时判定存在曲轴114停止在前述TDC处的可能性。在曲轴114未被估计停止在前述TDC时，TDC停止判定单元82判定不存在曲轴114停止在前述TDC处的可能性。
前述图6是通过研究在曲轴114停止前的360°范围内曲柄角
Figure BDA0001182492180000104
和发动机转速NE之间的关系所获得的结果。在图6中，虚线曲线指示了曲轴停止在前述TDC处的情况(其中在右端处在BTDC＝0处曲轴停止旋转的情况)，且实线曲线指示了曲轴不停止在前述TDC处的情况。作为此结果，当发动机转速NE处在转速范围Vs内时，例如在90BTDC处(在TDC前方90°处)时，曲轴相对高可能地停止在前述TDC处，因此转速范围Vs被设定为判定转速。如果在曲柄角
Figure BDA0001182492180000101
为90BTDC时发动机转速NE处在判定转速Vs的范围内，则可判定(估计)存在曲轴停止在前述TDC处的高可能性。如果在曲柄角
Figure BDA0001182492180000102
为90BTDC时发动机转速NE低于判定转速Vs，则可判定曲轴停止在前述TDC处的可能性低。取决于直喷发动机12内的单独的差异，曲轴停止在前述TDC处随着时间散布或变化。因此，希望连续地学习(存储)它们之间的相关性且在每次执行停止控制时修正(更新)判定速度Vs。如通过图6的实线曲线所指示，曲轴在15BTDC至45BTDC处停止，但由于泵作用所导致的反弹，实际停止位置为大约70BTDC至115BTDC。例如，曲轴停止旋转使得活塞110位于如在图5中所示位置处。例如，对1号气缸至4号气缸的每个提供了如在前述图6中所示的关系的映射。TDC停止判定单元82判定在1号气缸至4号气缸的每个中是否存在活塞110停止在气缸100的上止点处的可能性。
如果TDC停止判定单元82判定在直喷发动机12停止旋转时存在曲轴114停止在TDC处的可能性，则曲轴停止位置调整单元84判定在经历排气行程的气缸100中活塞110处于排气行程的后半行程的情况下，曲轴114的位置即曲柄角
Figure BDA0001182492180000103
是否已变成90ABDC至180ABDC的预定设定值A。如果判定曲轴114的位置在如前所述的排气行程的后半行程中已变成设定值A，则曲轴停止位置调整单元84执行曲轴停止位置调整控制，即执行对经历排气行程的气缸100的燃料喷射和点火，且在曲轴114上生成反转矩F，使得曲轴114不停止在前述TDC处，因此调整了曲轴114的停止位置。前述设定值A是曲轴114的预定位置，经历排气行程的气缸100内的排气门108在所述预定位置处关闭或大体上关闭。如果判定曲轴114的位置已变成如上所述的排气行程的后半行程中的设定值A，则曲轴停止位置调整单元84借助于排气门VVT装置60将经历排气行程的气缸100的排气门108的关闭正时提前。
图7是特别地图示了通过前述曲轴停止位置调整单元84的前述曲轴停止位置调整控制的图。如在前述图7中所示，如果TDC停止判定单元82估计例如在经历压缩行程的3号气缸(第一气缸)内活塞110停止在上止点(TDC)处，则前述曲轴停止位置调整单元84允许燃料喷射装置46将燃料喷射到经历排气行程的2号气缸(第二气缸)内，所述2号气缸是与经历压缩行程的3号气缸分开360°的相对的气缸，且在曲轴114的位置进入前述排气行程的后半行程时允许点火装置47将燃料点燃。因此，2号气缸内的压力由于燃烧气体升高且在曲轴114上经由活塞110生成反转矩F(见图8)。因此，如在图8中所示，曲轴114由于前述反转矩F反向旋转且停止。因此，防止3号气缸的活塞110停止在上止点(TDC)处，且先前气缸即经历膨胀行程的1号气缸的活塞停止在膨胀行程的中心附近。图8是示出了在通过前述曲轴停止位置调整单元84执行了前述曲轴停止位置调整控制之后1号气缸至4号气缸的活塞110的位置的图。前述反转矩F是使曲轴114与直喷发动机12被驱动时曲轴114的旋转方向即图2中箭头R所指示的方向反向旋转的力。
图9是图示了发动机停止控制的控制操作的示例的流程图，其中电子控制单元70停止直喷发动机12的曲轴114的旋转，使得在作为要求停止发动机的发动机停止信号从混合动力控制单元72或经济运行控制单元76输出时，1号气缸至4号气缸的任一个内的活塞110停止在膨胀行程的中间位置处。此控制以预定控制周期重复地执行。顺便提及地，前述电子控制单元70作为自动停止直喷发动机12的自动停止控制设备工作。
首先，在对应于混合动力控制单元72和经济运行控制单元76的步骤(此术语将在后文中省略)S1中，判定是否已从混合动力控制单元72或经济运行控制单元76对发动机停止控制单元78进行了发动机停止要求，即是否已向发动机停止控制单元78提供了发动机停止信号。如果此S1中的判定的结果为否定，则本例程结束。然而，如果S1中的判定的结果为肯定，则执行对应于发动机停止单元80的S2。在前述S2中，K0离合器34被释放，直喷发动机12从传动路径分离，停止通过燃料喷射装置46的燃料喷射(中止燃料供给)，且停止点火装置47的点火控制。
然后，执行对应于TDC停止判定单元82的S3。在前述S3中，在直喷发动机12停止旋转时曲轴114停止在TDC处或曲轴114不停止在TDC处的情况中，通过实验、仿真等事先获得曲柄角
Figure BDA0001182492180000123
和发动机转速NE之间的关系。在每个实际曲柄角
Figure BDA0001182492180000122
处的发动机转速NE例如从图6中所示的关系测量，且估计曲轴114是否停止在TDC处。然后，估计前述曲轴114的停止位置。
然后，执行对应于TDC停止判定单元82的S4。在S4中，根据在S3中估计出的曲轴114的停止位置进行判定。如果估计曲轴114停止在TDC处，则判定存在曲轴114停止在TDC处的可能性。如果估计曲轴114不停止在TDC处，则判定不存在曲轴114停止在TDC处的可能性。如果此S4中的判定的结果为否定，则本例程结束。然而，如果S4中的判定的结果为肯定，例如如果存在活塞110停止在如在图7中所示的经历压缩行程的3号气缸内的TDC处的可能性，则执行对应于曲轴停止位置调整单元84的S5。
在前述S5中，判定曲轴114的位置即曲柄角
Figure BDA0001182492180000121
是否已变成经历排气行程的2号气缸(例如在图7中所示的经历排气行程的气缸100)内的排气行程的后半行程内或之后的预定设定值A。如果此S5中的判定的结果为否定，则本例程结束。然而，如果S5中的判定的结果为肯定，则执行对应于曲轴停止位置调整单元84的S6。在前述S6中，通过排气门VVT装置60将经历排气行程的2号气缸的排气门108的关闭正时提前，且通过燃料喷射装置46将燃料喷射到经历排气行程的2号气缸内且然后通过点火装置47将燃料点燃。因此，经历前述排气行程的2号气缸内的压力升高且在曲轴114上经由活塞110生成反转矩F。因此，曲轴114由于反转矩F反向旋转且停止。如在图8中所示，防止经历压缩行程的3号气缸的活塞110停止在上止点(TDC)处，且先前的气缸即经历膨胀行程的1号气缸的活塞110停止在膨胀行程的中心附近。
在本发明的本实施例中，当通过前述S2停止通过燃料喷射装置46的燃料喷射且停止用于点火装置47的点火控制时，曲轴114自然停止旋转，而一般地以例如大约90％至95％的可能性停止在其处气缸100的任一个的活塞110停止在膨胀行程的中间位置的位置处，如在图5中所示。在做出发动机再起动要求时，发动机可直接通过点火起动。然而，气缸100的任一个的活塞110以例如大约5％至10％的可能性停止在TDC(上止点)的位置处。然而，在本发明的本实施例中，如果在前述S4中判定存在气缸100的任一个内的活塞110停止在上止点(TDC)处的可能性，则在前述S5和S6中在排气行程的后半行程中执行对经历排气行程的气缸100的燃料喷射和点火。因此，经历前述排气行程的气缸100内的压力升高，且生成反转矩F，因此曲轴114由于反转矩F反向旋转且停止，且经历膨胀行程的气缸100的活塞110停止在膨胀行程的中间位置处。
顺便提及地，与本发明的本实施例不同，可构思在估计曲轴114停止为使得气缸100的任一个中的活塞110处于上止点(TDC)处时用于防止活塞110停止在上止点(TDC)处的避免方法。例如，根据此避免方法，当气缸100的任一个中的活塞110被估计停止在上止点(TDC)处时，将电子节气门45完全关闭以降低压缩反作用力且使活塞110移动经过上止点(TDC)，因此防止活塞110停止在上止点处。替代地，根据此避免方法，电子节气门45从其完全关闭状态完全打开以增加压缩反作用力且将活塞110在上止点(TDC)之前停止，因此防止活塞110停止在上止点处。然而，根据此避免方法，虽然如在本实施例的情况中将新的控制功能简单地添加到电子控制单元70且因此不存在成本增加，但可能发生对应于进气管的体积的对压力的响应的延迟。可构思另一个避免方法，例如提供用于开启/关闭起动马达的通电的开关元件。当气缸100的任一个中的活塞110停止在上止点(TDC)处时，通过开关元件调整起动机驱动电流，且小量地旋转曲轴114。因此，防止活塞110停止在上止点处。根据此避免方法，起动机马达被用于旋转曲轴114且将气缸100的活塞110的停止位置从上止点移开，因此可靠地防止活塞110停止在上止点处。然而，需要提供调整前述起动机驱动电流的开关元件，这导致成本增加。此外，当起动机马达的运转次数升高时，起动机马达需要被设计为耐受升高的运转次数，因此成本升高。相比之下，与以上所述的避免方向相比，本发明的本实施例使得能够可靠地防止活塞110停止在上止点(TDC)处而不使成本增加。
如上所述，使用根据本发明的本实施例的用于直喷发动机12的自动停止控制设备(电子控制单元70)，当作为3号气缸的气缸100的活塞110被估计停止在上止点(TDC)处时，对经历排气行程的作为2号气缸的气缸100执行燃料喷射和点火。因此，2号气缸内的压力由于燃烧气体而升高，在曲轴114上经由2号气缸内的活塞110生成反转矩F。反转矩F可靠地防止3号气缸的活塞110停止。
利用根据本发明的本实施例的用于直喷发动机12的自动停止控制装置，对经历排气行程的2号气缸在所述2号气缸的排气行程的后半行程中执行燃料喷射和点火。因此，对经历排气行程的2号气缸在排气门108关闭的排气行程的后半行程中执行燃料喷射和点火。因此，燃烧气体可被约束从排气门108漏出，且提高了在曲轴114上生成的反转矩F。
利用根据本发明的本实施例的用于直喷发动机12的自动停止控制设备，在执行对经历排气行程的2号气缸的燃料喷射和点火时，将用于关闭2号气缸的排气门108的正时提前。因此，燃烧气体可被约束从排气门108漏出，且提高了在曲轴114上生成的反转矩F。
利用根据本发明的本实施例的用于直喷发动机12的自动停止控制设备，在当曲轴114停止旋转时活塞110停止在上止点处或活塞110不停止在上止点处的情况中，通过提前获得直喷发动机12的转速NE和曲柄角
Figure BDA0001182492180000153
之间的关系，且通过在每个实际曲柄角
Figure BDA0001182492180000151
处从所述关系测量直喷发动机12的转速NE，估计经历压缩行程的3号气缸的活塞110停止在上止点处。因此，通过在每个实际曲柄角
Figure BDA0001182492180000152
处测量直喷发动机12的转速NE，可有利地估计经历压缩行程的3号气缸的活塞110停止在上止点处。
虽然本发明的实施例已在上文中基于附图详细描述，但本发明也可应用于其他方面。
例如，在本发明的前述实施例中，直喷发动机12是具有四个气缸100，即具有1号气缸至4号气缸的四缸汽油机。然而，应用了本发明的直喷发动机12不限制于四缸发动机，而是可以是任何其他类型的发动机，例如六缸发动机、八缸发动机等。
在本发明的前述实施例中，发动机停止信号从混合动力控制单元72或经济运行控制单元76供给到发动机停止控制单元78，以此通过发动机停止控制单元78执行发动机停止控制。然而，发动机停止控制可通过前述发动机停止控制单元78例如在怠速停止时执行，即在发动机在车辆停车期间停止时执行。
前文仅是本发明的实施例。本发明可在进行基于本领域一般技术人员的知识的多种修改和改进之后执行。

Claims (4)

1.一种用于四冲程内燃机的控制设备，所述四冲程内燃机包括曲轴和多个气缸，燃料被直接喷射到所述多个气缸中，所述控制设备的特征在于包括：
电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：
(i)当满足预定停止条件时，执行停止控制，所述停止控制通过停止所述四冲程内燃机中的燃料喷射和点火来使所述曲轴的旋转停止；并且
(ii)当执行所述停止控制并且所述多个气缸中的第一气缸的活塞被估计停止在上止点处时，执行所述多个气缸中的第二气缸中的燃料喷射和点火，当所述四冲程内燃机停止时所述第二气缸处于排气行程，
其中，所述电子控制单元被构造成：当执行所述停止控制时，在所述第二气缸的所述排气行程的后半行程中执行所述第二气缸中的燃料喷射和点火。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述电子控制单元被构造成：当执行所述停止控制时，在执行所述第二气缸中的燃料喷射和点火中，将用于关闭所述第二气缸的排气门的正时提前。
3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于：
所述电子控制单元被构造成：
(i)获得所述四冲程内燃机的转速和曲柄角之间的预定关系，所述预定关系包括当所述曲轴停止旋转并且所述活塞停止在所述上止点处时的所述四冲程内燃机的所述转速和所述曲柄角之间的关系，并且所述预定关系包括当所述曲轴停止旋转并且所述活塞未停止在所述上止点处时的所述四冲程内燃机的所述转速和所述曲柄角之间的关系；
(ii)基于所述预定关系来测量在每个实际曲柄角处的所述四冲程内燃机的转速；并且
(iii)基于测量出的转速来估计所述第一气缸的所述活塞停止在所述上止点处。
4.一种用于四冲程内燃机的控制方法，所述四冲程内燃机包括曲轴和多个气缸，燃料被直接喷射到所述多个气缸中，所述控制方法的特征在于包括：
(i)当满足预定停止条件时，执行停止控制，所述停止控制通过停止所述四冲程内燃机中的燃料喷射和点火来使所述曲轴的旋转停止，并且
(ii)当执行所述停止控制并且所述多个气缸中的第一气缸的活塞被估计停止在上止点处时，执行所述多个气缸中的第二气缸中的燃料喷射和点火，当所述四冲程内燃机停止时所述第二气缸处于排气行程，
所述控制方法还包括：
当执行所述停止控制时，在所述第二气缸的排气行程的后半行程中执行所述第二气缸中的燃料喷射和点火。
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