CN108626015B - 用于发动机冷起动的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发动机冷起动的方法和系统。提供用于在冷起动状况期间调节发动机起动转动转速、燃料供应和火花启动以增加燃料汽化的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括：在发动机冷起动期间，以相对于标称起动转动转速的较低转速起动转动发动机，同时喷射燃料和禁用火花持续多个发动机循环，并且在完成多个发动机循环之后，增加起动转动转速并启动火花。

Description

用于发动机冷起动的方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及用于减少冷起动排放的方法和系统。
背景技术
已经开发了替代燃料，以缓解传统燃料价格的上涨，减少对进口燃料的依赖，并减少诸如CO2的污染物的产生。例如，醇和醇基燃料共混物已经被认为是具有吸引力的替代燃料，特别是对于汽车应用。然而，醇、醇基燃料和汽油比柴油的挥发性低，并且因此在冷起动状况下的发动机起动转动(cranking)期间不能有效汽化。在冷起动期间可以供应较大量的燃料，以提供用于燃烧的期望空燃比。醇和醇基燃料的不完全汽化可降低燃料经济性并且劣化排放。
提供各种方法来增加冷起动期间的燃料汽化。在一个示例中，如Samejima在JP2009002314A中所示，调节发动机起动转动转速。特别地，当所喷射的燃料的醇浓度高且环境温度低时，应用较高的发动机起动转动转速。在Kuroki于JP 2008232007中所示的另一示例方法中，当存在燃料汽化问题时，起动器马达转速增加。在另一示例中，Ulrey等人在US9,346,451中公开了一种以低于正常的转速起动转动未被供应燃料的发动机的方法，使得在汽缸的压缩冲程中生成的热可以传递到汽缸壁，从而加速发动机的预热。
然而，本发明人已经认识到这种方法的潜在问题。在Samejima和Kuroki所示的方法中，由于较低的压力有助于燃料汽化，所以起动器转速增加以迅速降低进气歧管压力。然而，经由增加起动器转速来迅速降低歧管压力也减少了可用于汽化燃料的时间。因此，可难以针对歧管压力和燃料醇含量两者优化起动器转速。另外，在发动机起动期间增加的起动转动转速可导致发动机爆燃。为维持燃烧稳定性，可需要最优量的汽化燃料。不完全的燃料汽化可进一步导致汽缸失火事件。在由Ulrey等人所示的方法中，由于未被供应燃料的发动机以较低的起动转动转速而被起动转动，所以一旦开始供应燃料，具有较高醇含量的燃料共混物在燃烧启动之前可没有足够的时间汽化。如果喷射较大量的燃料以确保燃烧期间期望的汽化燃料量的可用性，则一部分未汽化的燃料可在燃烧室中形成壁膜。这种未汽化的燃料可以与排气一起排放到大气，从而增加未燃烧的碳氢化合物(UHC)和颗粒物质(PM)的排放。在冷起动状况期间，排气催化剂可并未实现最优功能，并且因此可不能有效地减少UHC和NOx排放。此外，增加的燃料供应量可不利地影响燃料效率。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种发动机方法来解决，该方法包括：在冷起动期间，对于低于阈值的燃料沸点，经由起动器马达以第一起动转动转速起动转动发动机，同时自第一发动机循环以来喷射燃料持续多个发动机循环；以及对于高于阈值的燃料沸点，以第二起动转动转速起动转动发动机，同时自第一发动机循环以来喷射燃料并禁用火花持续多个发动机循环。以这种方式，通过经由起动器马达以较低的起动转动转速起动转动发动机而不增加燃料供应量可以提供足够的时间来汽化燃料并提供均匀的空气燃料混合物。
作为一个示例，在冷起动状况期间，可以致动起动器马达以起动转动发动机。当燃料被喷射到发动机中时，起动转动转速可以相对于标称起动转动转速降低。可以基于燃料的沸点来调节起动转动转速的降低，起动转动转速随着燃料沸点的升高而降低。对于具有高于阈值的沸点的燃料，除了降低起动转动转速和喷射燃料外，还可禁用火花持续多个发动机循环。发动机循环的数量和起动转动转速可基于所喷射的燃料的沸点和环境温度来选择，以便使燃料的较大部分能够在启用火花时汽化。作为示例，起动转动转速可以降低到150rpm，并且发动机可以在没有火花的情况下被供应燃料持续多个发动机循环(例如，自发动机起动开始以来的前两个发动机循环)。在随后的发动机循环(例如，自发动机起动以来的第三发动机循环)中，起动转动转速可以升高，例如升高到250rpm，并且可以恢复火花。此外，对于具有高于阈值的沸点的燃料，为进一步改善燃料的汽化，可以调节燃料喷射正时以延长到火花事件。例如，燃料喷射正时的结束可从进气冲程的下止点(BDC)变换(shift)到压缩冲程的上止点(TDC)。
以这种方式，通过将起动转动转速降低到标称转速以下，为燃料汽化提供了更大的时间窗口。此外，通过使用较低的发动机起动转动转速，可以减少发动机转速的波动。通过将起动转动转速降低到低于标称转速来增加燃料汽化的技术效果是可以喷射较低的总燃料量以获得期望的汽化燃料量，从而减少被释放到大气的未汽化燃料量并改善排放质量。通过减少燃料喷射量，可以提高燃料效率。对于较高沸点的燃料，通过停用火花直到已过去限定数量的燃料发动机起动转动循环，可以用汽化燃料调节每个汽缸，并且一旦在累积最优量的预汽化燃料之后激活火花可以改善燃烧稳定性。通过改善燃烧稳定性，可以减少在发动机起动期间失火事件发生和进一步未燃烧的碳氢化合物排放。通过在多个发动机循环已过去之后增加起动转动转速，可以获得期望的进气歧管压力，从而促进燃烧。通过基于燃料的沸点调节起动转动转速、燃料喷射廓线以及非点火循环的数量，可以优化各种汽油或醇基燃料的汽化。总的来说，通过提高燃料醇汽化的程度，可以提高发动机性能、燃料经济性和排放质量。
应当理解，提供上面的发明内容是为以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出包括起动器马达的发动机系统的示例实施例。
图2示出说明可以在冷起动状况期间实施以用于增加燃料汽化的示例方法的流程图。
图3示出充气温度和燃料沸点随着起动转动转速的变化的示例变化。
图4示出对于给定发动机汽缸在起动转动期间的活塞位置相对于发动机位置的示例映射图。
图5示出用于增加燃料汽化的给定发动机汽缸在起动转动期间的喷射正时、火花正时和起动转动转速的示例映射图。
图6A示出在第一起动转动转速下的第一点火事件燃烧稳定性的第一统计示例。
图6B示出在第二起动转动转速下的第一点火事件燃烧稳定性的第二统计示例。
图6C示出在第三起动转动转速下的第一点火事件燃烧稳定性的第三统计示例。
图7示出说明可以在冷起动状况期间实施以用于改善排放标准的示例方法的流程图。
图8示出说明对于较高沸点燃料可以在冷起动状况期间实施以用于改善排放标准的示例方法的流程图。
图9示出用于改善排放质量的给定发动机汽缸的喷射正时、火花正时和起动转动转速的示例映射图。
具体实施方式
以下描述涉及用于增加在冷起动状况下的发动机起动转动期间的燃料汽化的系统和方法。在图1处示出包括起动器马达、点火系统和燃料系统的发动机系统的示例实施例。发动机控制器可以被配置为执行控制例程诸如图2、图7和图8的示例例程，以在冷起动状况期间调节起动转动转速、燃料喷射和火花启动，从而增加燃料汽化并改善排放质量。在冷起动状况下由于起动转动转速的变化而引起的充气温度和燃料沸点的变化在图3中示出。图4、图5和图9示出了在冷起动状况期间对燃料供应计划、火花正时和起动转动转速的调节，以改善燃料汽化和排放质量。对燃料供应计划、火花正时和起动转动转速中的每个的调节可以基于燃料的醇(例如，乙醇)含量，以改善燃烧稳定性和排放质量中的每个，同时减少发动机起动失火的发生。图6A至图6C示出了在不同的起动转动转速下的第一点火事件燃烧稳定性和失火发生的统计示例。
图1是示出可包括在汽车的推进系统中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入来控制。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即汽缸)30可以包括燃烧室壁136，其中活塞138位于燃烧室壁136中。活塞138可以耦接到曲轴140，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由中间变速器系统耦接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动器马达190可以经由飞轮耦接到曲轴140，以实现发动机10的起动操作(起动转动)。
汽缸30可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146还可以与发动机10的除汽缸30之外的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可以包括诸如涡轮增压器或机械增压器的增压装置。例如，图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以经由轴180至少部分地通过排气涡轮176供能，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下，可以可选地省略排气涡轮176，其中压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输入来供能。包括节流板164的节气门20可以沿发动机的进气通道设置，用于改变提供给发动机汽缸的进气的流率和/或压力。例如，如图1所示，节气门20可以设置在压缩机174的下游，或者替代地可以设置在压缩机174的上游。
排气通道148可以接收来自发动机10的除汽缸30之外的其他汽缸的排气。在一个示例中，排气通道148可以接收来自发动机10的所有汽缸的排气。然而，在一些实施例中，如图2所详示，来自一个或多个汽缸的排气可以被传送至第一排气通道，而来自一个或多个其他(剩余的)汽缸的排气可以被传送至不同的第二排气通道，然后不同的排气通道进一步向下游会聚到排气排放控制装置处或越过排气排放控制装置。所示排气传感器128耦接到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以从用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器中选择，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEGO(热EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
排气温度可以通过位于排气通道148中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计。替代地，排气温度可以基于诸如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等的发动机工况来推断。此外，可以通过一个或多个排气传感器128来计算排气温度。可以理解的是，排气温度可以替代地通过本文列出的温度估计方法的任何组合来估计。
发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示汽缸30包括位于汽缸30的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸30)可以包括位于汽缸上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门150可以由控制器12经由凸轮致动系统151通过凸轮致动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由凸轮致动系统153来控制。凸轮致动系统151和153可以各自包括一个或多个凸轮并且可以利用可由控制器12操作的凸轮轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器155和157来确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可以由电动气门致动来控制。例如，汽缸30可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统来控制。
发动机10可进一步包括排气再循环(EGR)系统以将排气的一部分从排气通道148传送到进气歧管144。图1示出了低压EGR(LP-EGR)系统，但是替代实施例可以仅包括高压EGR(HP-EGR)系统或者LP-EGR和HP-EGR系统的组合。LP-EGR通过LP-EGR通道149从涡轮176的下游被传送到压缩机174的上游。提供给进气歧管144的LP-EGR的量可以由控制器12经由LP-EGR阀152改变。例如，LP-EGR系统可包括LP-EGR冷却器158，以将来自EGR气体的热排出到发动机冷却剂。例如，一个或多个传感器159可定位在LP-EGR通道149内，以提供通过LP-EGR通道再循环的排气的压力、温度和空燃比中的一个或多个的指示。当被包括时，HP-EGR系统可以经由HP-EGR冷却器将HP-EGR从涡轮176的上游通过专用HP-EGR通道(未示出)传送至压缩机174的下游(以及进气节气门20的上游)。提供给进气歧管144的HP-EGR的量可以由控制器12经由HP-EGR阀(未示出)改变。
发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞192。点火系统192可响应于来自控制器12的火花提前信号SA在选择的操作模式下经由火花塞192向燃烧室30提供点火火花。具体地，响应于来自控制器的火花信号，点火系统192可以在火花塞192两端施加高压偏压以实现电离感测。高压偏压可以施加在火花隙两端，并且可以在点火线圈驻留之前被施加。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或多个燃料喷射器以向汽缸提供燃料。作为非限制性示例，所示汽缸30包括一个燃料喷射器166。所示燃料喷射器166直接耦接至汽缸30，用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接在汽缸30中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸30提供所谓的燃料的直接喷射(以下也称为“DI”)。虽然图1示出了作为侧喷射器的喷射器166，但喷射器166也可以位于活塞的顶部，诸如火花塞192的位置附近。当用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，所以此位置可以改善混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门以改善混合。应该理解的是，在替代实施例中，喷射器166可以是将燃料提供到汽缸30上游的进气道中的进气道喷射器。
应该理解的是，在另外的实施例中，发动机可以通过经由两个喷射器(直接喷射器166和进气道喷射器)喷射可变的燃料共混物或爆震/预点火抑制流体并且通过改变来自每个喷射器的相对喷射量来操作。
燃料可以经由高压燃料系统80递送到燃料喷射器166，高压燃料系统80包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。替代地，燃料可以通过单级燃料泵以较低的压力递送，在这种情况下，直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间可以比在使用高压燃料系统时更受限制。此外，虽然未示出，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。
燃料可以在汽缸的单个发动机循环期间由(一个或多个)喷射器递送到汽缸。此外，从(一个或多个)喷射器递送的燃料的分配和/或相对量可以随着工况而变化。例如，分配可随着汽缸充气的变化率、异常汽缸燃烧事件的性质(诸如，是否存在汽缸失火事件、爆震事件或预点火事件)而变化。此外，对于单次燃烧事件，可以在每个循环执行所递送的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。
燃料系统80中的燃料箱可容纳具有不同质量(诸如不同成分)的燃料或爆震/预点火抑制流体。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的含水量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料共混物和/或其组合等。在一个示例中，具有不同醇含量的燃料或爆震/预点火抑制流体可以包括是汽油的一种燃料，以及是乙醇或甲醇的另一种燃料。在另一个示例中，发动机可以使用汽油作为第一物质以及诸如E10(其为约10％乙醇和90％汽油)或E100(其为大约100％乙醇)的含醇燃料共混物作为第二物质。其他含醇的燃料可以是醇和水的混合物，醇、水和汽油的混合物等。在又一个示例中，其中一种流体可以包括水，而另一种流体是汽油或醇共混物。另外，第一燃料和第二燃料还可以在其他燃料质量方面不同，诸如温度、粘度、辛烷值、潜在汽化焓等方面的差异。燃料醇水平(level)可以基于来自耦接到燃料系统80的醇水平传感器的输入来估计。
汽油、醇和醇基燃料共混物可具有较高的沸点，并且因此在冷起动状况下的发动机起动期间可不能有效地汽化。这种醇和醇基燃料共混物的不完全汽化可增加未燃烧的碳氢化合物的尾管排放并降低燃料经济性。另外，减少的燃料汽化可损害燃烧稳定性并在发动机起动期间导致失火。如在本文详述的，发动机控制器可以通过降低起动转动转速并且调节燃料和火花计划自发动机起动起的第一发动机循环以来持续自定义数量的发动机循环来改善燃料汽化、排放质量以及汽油和醇燃料的发动机起动能力。
在一个示例中，在汽油或醇燃料发动机的第一发动机冷起动期间，发动机可经由起动器马达190以相对于标称起动转动转速降低的起动转动转速来起动转动，其中在进气冲程期间火花启用并且汽缸能够被供应燃料。在第一冷起动期间，燃料喷射可以在发动机循环的进气冲程的下止点(BDC)之后和进气门关闭之后启动，并且在进气冲程的下止点(BDC)处终止。通过以较低的起动转动转速起动转动发动机，期间充气温度高于燃料沸点的可用于燃料汽化的时间(汽化时间)延长。
在另一示例中，在醇燃料发动机的第二发动机冷起动期间，发动机可以经由起动器马达190以降低的起动转动转速起动转动，其中从进气冲程延长到压缩冲程火花启用并且汽缸供应燃料。在另一示例中，在醇燃料发动机的第三发动机冷起动期间，发动机可以经由起动器马达190以降低的起动转动转速起动转动，其中火花禁用并且所喷射的燃料被压缩并膨胀持续多个发动机循环，并且然后在完成多个发动机循环之后，可以启动火花。在第二和第三冷起动的每个期间，燃料喷射可以在进气冲程的BDC之后开始，并且在压缩冲程的TDC处结束。通过将燃料供应延长到压缩冲程，在火花启动之前可以喷射较大量的燃料并使其汽化。禁用火花的发动机循环数量可以基于所喷射的燃料的醇含量和充气温度。随着醇含量增加和充气温度降低，发动机循环的数量可增加。这允许更多的醇燃料在冷状况期间汽化。随着醇含量降低和充气温度升高，发动机循环的数量可减少。一旦发动机达到怠速，则起动器马达190的操作可中断。
在第一、第二和第三冷起动期间，所喷射的燃料的醇含量和/或充气温度可存在差异。因此，在第三冷起动期间喷射的燃料的醇含量可以高于在第二冷起动期间喷射的燃料的醇含量，并且在第二冷起动期间喷射的燃料的醇含量可以低于在第一冷起动期间喷射的燃料的醇含量。类似地，第三冷起动期间的充气温度可以低于第二冷起动期间的充气温度，并且第二冷起动期间的充气温度可以低于第一冷起动期间的充气温度。由于在第三冷起动期间喷射的燃料的醇含量较高和/或充气温度较低，所以除了降低起动转动转速并延长燃料供应(增加燃料供应量)之外，还可以禁用火花持续多个发动机循环以促进增加的燃料汽化(燃烧之前)和燃烧稳定性。关于图2讨论在冷起动状况期间调节发动机起动转动转速、燃料供应和火花启动的方法的细节。
发动机10可进一步包括一个或多个爆震传感器、加速度计、振动传感器或缸内压力传感器以感测发动机缸体振动，诸如与爆震或预点火有关的那些振动。此外，加速度计、振动传感器、缸内压力传感器和曲轴加速度传感器120可以用于指示汽缸失火事件，诸如在火花之前由不完全燃料汽化触发的汽缸失火事件。
控制器12在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在该特定示例中示为只读存储器芯片(ROM)110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器12可以接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除之前讨论的那些信号之外，还包括：来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)，来自温度传感器145的歧管充气温度(MCT)；来自EGO传感器128的汽缸AFR，来自爆震传感器和曲轴加速度传感器的异常燃烧；以及来自耦接到燃料系统的醇液位传感器的燃料醇液位。发动机转速信号RPM可由控制器12从信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。诸如汽缸压力传感器、爆震传感器和/或预点火传感器的其他传感器可以耦接到发动机10(例如，耦接到发动机的主体)，以帮助识别异常燃烧事件。控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且利用图1的各种致动器以基于接收到的信号(存储在控制器存储器中的指令)调节发动机操作。在一个示例中，在发动机起动期间，基于来自发动机冷却剂温度传感器和歧管充气温度传感器145中的一个或多个的输入，控制器12可以推断冷起动状况并致动起动器马达190以低于标称转速来起动转动发动机。在冷起动状况期间，控制器12还可以向点火系统192和燃料系统80发送信号以暂停火花直到完成多个发动机循环同时保持燃料供应。存储介质只读存储器(ROM)110可以用表示由处理器106可执行的指令的计算机可读数据编程，以用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其他变体。
以这种方式，图1提供了一种车辆系统，其包括：起动器马达；发动机，其包括进气歧管、多个汽缸和排气歧管；耦接到排气歧管的排气温度传感器；耦接到进气歧管的充气温度传感器；耦接到曲轴的曲轴位置传感器；燃料系统，其包括耦接到多个汽缸的一个或多个燃料喷射器；点火系统，其包括耦接到多个汽缸的一个或多个火花塞；以及具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令的控制器，所述指令用于：响应于发动机冷起动状况，致动起动器马达以低于标称起动转动转速起动转动发动机，致动燃料喷射器以从进气冲程的下止点(BDC)之后到压缩冲程的TDC喷射燃料，并且在发动机起动之后停用火花持续多个发动机循环；并且在完成多个发动机循环之后，致动起动器马达以标称起动转动转速起动转动发动机，从进气冲程的TDC到压缩冲程的TDC保持燃料供应，致动火花塞以在压缩冲程的TDC处启动火花直到达到发动机怠速。
图2示出可以在冷起动状况下的发动机起动期间实施以用于增加燃料汽化的示例方法200。本文包括的用于执行方法200的指令和其余方法可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1描述的传感器)接收到的信号来执行。控制器可以利用发动机系统的发动机致动器来根据下面描述的方法调节发动机操作。
在202处，例程包括估计和/或测量发动机工况。评估的状况可以包括例如驾驶员需求，发动机温度，发动机负荷，发动机转速，排气温度，充气温度，包括环境温度、压力和湿度的环境状况，歧管压力和温度，增压压力，排气/燃料比等。此外，控制器可以确定在发动机起动转动时要喷射到汽缸中的燃料的辛烷值或醇等级。作为示例，可以使用醇燃料共混物，并且可以确定燃料的醇(例如乙醇)含量，因为燃料共混物中醇的百分比确定了燃料的沸点。作为示例，E10(10％乙醇，90％汽油)、E85(85％乙醇，15％汽油)、E100(100％乙醇)可用作燃料共混物。替代地，可以在车辆燃料系统中使用纯汽油(不含任何添加的醇)。燃料的沸点可以根据燃料的醇含量来确定。由于汽油和醇基燃料共混物的挥发性低于柴油，因此在冷起动状况期间，在发动机以标称转速起动转动期间，整个体积的所喷射燃料可不会汽化。燃料沸点可以进一步基于燃料的辛烷含量。在一个示例中，当燃料辛烷含量或醇含量增加时，燃料沸点可以相对于具有标称辛烷值的燃料(例如，基于不添加醇的汽油燃料)的沸点升高。当充气温度(或缸内温度)升高到燃料沸点以上时，全部或部分的燃料可汽化。当缸内(充气)温度高于燃料的沸点时，燃料可在汽化时间窗内口汽化。
在204处，例程包括确认发动机冷起动状况。发动机冷起动状况可以在发动机不活动的延长时段之后起动发动机时，并且在发动机温度低于阈值(诸如低于排气催化剂起燃温度)以及环境温度低于阈值时确认。
如果确认发动机冷起动状况，则在206处，控制器可以向耦接到起动器马达(诸如图1中的起动器马达190)的致动器发送信号，以使用来自起动器马达的能量来起动转动发动机。在208处，自发动机起动以来的第一发动机循环以及之后的多个循环中的发动机的起动转动转速可降低至低于发动机的标称起动转动转速。在一个示例中，标称起动转动转速可以是250rpm，并且在冷起动状况期间使用的降低的起动转动转速可以是150rpm。由于较低的起动转动转速，与压缩冲程的上止点(TDC)和下止点(BDC)对应的活塞位置之间的时间可增加。因此，充气温度高于燃料沸点时的汽化时间可增加，从而增加了在TDC处(在压缩冲程结束时)发出火花之前燃料可用于汽化的时间窗口。由于汽化时间窗口较长，发出火花前的燃料汽化程度可增加。可以基于充气温度和燃料沸点或燃料醇含量中的每个来调节起动转动转速相对于标称转速的降低程度。燃料沸点可与燃料醇含量成比例，沸点随着醇含量的增加而增加。在一个示例中，随着充气温度增加和燃料醇含量降低中的一个或二者，起动转动转速的降低程度可以减小(起动转动转速移动更接近标称转速)。在另一个示例中，随着充气温度降低和燃料醇含量增加中的一个或二者，降低的程度可以增加(起动转动转速移动进一步低于标称转速)。基于燃料醇含量的起动转动转速的降低程度可以以与基于充气温度的起动转动转速的降低程度不同的速率发生。在一个示例中，与充气温度的下降相比，响应于燃料醇含量的增加，起动转动转速可以降低更大的量。
例如，控制器可以确定要发送到起动器马达致动器的控制信号，诸如与期望起动器马达转速对应的信号，该信号基于充气温度和燃料醇含量中的每个确定。控制器可以通过直接考虑所确定的充气温度和燃料醇含量中的每个的确定来确定起动转动转速。控制器可以替代地基于使用查找表的计算来确定起动转动转速，其中输入是充气温度和燃料醇含量中的每个，并且输出是期望起动转动转速(起动器马达转速)或起动转动转速相对于默认/标称起动转动转速的期望下降。作为另一个示例，控制器可以基于作为充气温度的第一函数和燃料醇含量的第二不同函数的逻辑规则来进行逻辑确定(例如，关于起动转动转速)。然后，控制器可以生成发送到起动器马达致动器的控制信号。
在210处，当发动机以低于标称转速起动转动时，可以开始供应燃料。在发动机冷起动期间，当发动机正在起动转动时，发动机控制器可以被配置成调节递送到汽缸的燃料的喷射轮廓线。在以标称转速进行的发动机起动转动期间，喷射正时的结束可在进气冲程的下止点(BDC)处。当起动转动转速从标称转速下降并且以相同的速率喷射相等量的燃料时(如在以标称转速起动转动期间喷射时)，喷射正时结束和进气冲程的BDC之间可存在时间间隙。在这个时间间隙期间以及在压缩冲程期间可以继续供应燃料。因此，燃料喷射正时的结束可以被调节成与压缩冲程的上止点(TDC)处的火花相一致。因此，可以在发动机循环的进气冲程的下止点(BDC)之后和进气门关闭之后开始供应燃料，使得进气充气加热已经由于压缩而开始，并且在压缩冲程的TDC处终止。
通过继续喷射燃料直到压缩冲程的TDC，可以喷射和汽化更多的燃料。在继续供应燃料的情况下，可禁用火花持续多个发动机循环。通过在多个发动机起动转动循环之后启动火花，一定量的预汽化燃料可用于燃烧，由此改善燃烧稳定性。此外，由于燃料在没有火花的情况下在发动机冲程期间被压缩和膨胀，所以较大量的燃料可汽化并且汽缸壁可被加热。在汽缸压缩冲程期间生成的热可直接加热汽缸壁，从而改善即将到来的燃烧事件的稳定性和排放质量。
在212处，例程包括确定自发动机起动(包括自发动机起动以来的第一发动机循环)以来被供应燃料但未点火的发动机循环的数量是否高于阈值数量。可以基于所喷射的燃料的醇含量和充气温度中的每个来选择非点火发动机循环的阈值数量，以便能够使更大部分的燃料在启用火花时汽化。作为示例，随着燃料的醇含量增加和充气温度降低中的至少一个，非点火循环的阈值数量可以增加，并且随着燃料的醇含量降低和充气温度升高中的至少一个，非点火循环的阈值数量可以减少。因此，基于燃料醇含量的循环数量(当禁用火花并且启用燃料供应时)可以与基于充气温度的非点火循环的数量不同。在一个示例中，与充气温度的下降相比，非点火循环的数量可以通过响应于燃料醇含量的增加而增加。
例如，控制器可以确定发送到火花塞的控制信号，诸如与恢复火花的期望时间对应的信号，该信号基于充气温度和燃料醇含量中的每个来确定。控制器可以通过直接考虑确定的充气温度和燃料醇含量中的每个的确定来确定火花启用的时间。控制器可以替代地基于使用查找表的计算来确定火花启用的时间，其中输入是充气温度和燃料醇含量中的每个，并且输出是用于恢复火花的期望时间。作为另一个示例，控制器可以基于作为充气温度的第一函数和燃料醇含量的第二不同函数的逻辑规则来做出逻辑确定(例如关于恢复火花)。然后，控制器可以生成发送到火花塞致动器的控制信号。
如果确定完成的非点火循环的数量低于阈值数量，则在214处可以继续以较低的转速起动转动，同时继续供应燃料(燃料供应延长到压缩冲程)并且保持禁用火花。
如果确定自发动机起动的第一发动机循环以来已经完成了阈值数量的非点火循环，则在216处，可以启用火花。例如，火花可以在压缩冲程的TDC处恢复。在一个示例中，在完成多个发动机循环之后，发动机可以经由起动器马达以较高的起动转动转速起动转动，其中启用燃料喷射并启用火花。较高的起动转动转速可以等于或低于在热起动状况期间可用于发动机起动的标称起动转动转速。通过在多个发动机循环已经完成之后升高起动转动转速，可以降低进气歧管压力，并且可以在启动火花之前以较高程度的燃料汽化来执行汽缸燃烧。在另一个示例中，在完成多个发动机循环之后，发动机可以继续经由起动器马达以低于标称起动转动转速起动转动，其中启用燃料喷射并启用火花。
在218处，可以调节燃料喷射正时以继续直到火花正时。例如，燃料喷射正时的结束可从进气冲程的下止点(BDC)变换到压缩冲程的上止点(TDC)。以这种方式，可以在发出火花之前将较大量的燃料喷射到汽缸，从而允许燃料汽化的增加。在增加起动转动转速并启动火花之后，在恢复火花之后的至少第一发动机循环内，可基于在先前多个非点火发动机循环期间燃料的平均汽化时间(其支配汽化的燃料量)来调节燃料脉冲宽度。在一个示例中，随着在先前多个发动机循环期间汽化的燃料量增加，在其中火花恢复的第一循环中燃料脉冲宽度可以减小。因此，如果在启动火花时存在较大量的预汽化燃料，则可以调节未来的燃料供应计划，以减少在随后的喷射事件期间喷射的总燃料量。作为示例，汽化时间可以基于发动机转速和燃料醇含量来估计，并且喷射开始和燃料脉冲宽度可以基于汽化时间来调节，使得最优量的燃料被汽化用于燃烧。
因此，在禁用火花的多个发动机循环内，在发动机被供应燃料的情况下以降低的起动转动转速进行的发动机起动转动用于改善醇燃料汽化，这减少了失火事件的发生。然而，如果发生失火，则发动机起动转动可被进一步调节。失火事件可以基于来自曲轴位置(加速度)传感器的输入来检测。
图6A示出了在250rpm的第一起动转动转速下的第一点火事件燃烧稳定性的第一统计示例602。在这个示例中，示出了在冷起动状况下使用250rpm作为起动转动转速的26次模拟的发动机起动。x轴示出对于给定汽缸的发动机起动次数(第一点火事件)的计数器。y轴示出表示每次发动机起动时的平均汽缸压力的指示的平均有效压力(IMEP)。低于阈值的IMEP可导致燃烧不稳定性和发动机失火。考虑到26次模拟发动机起动中的每次起动期间的IMEP计算IMEP的标准偏差(IMEP_SD)。IMEP_SD是燃烧稳定性的指标并且标准偏差的值越高，发动机失火的可能性越高。在这个示例中，IMEP_SD是1.24，指示失火事件的可能性较高。
图6B示出在200rpm的第二起动转动转速下的第一点火事件燃烧稳定性的第二统计示例604。在这个示例中，示出了在冷起动状况下使用200rpm作为起动转动转速的26次模拟的发动机起动。x轴示出对于给定汽缸的发动机起动次数(第一点火事件)的计数器，并且y轴示出在每次发动机起动时的指示的平均有效压力(IMEP)。在这个示例中，燃烧稳定性指标IMEP_SD是0.77。与示例602相比，示例604中的较低IMEP_SD示出在冷起动期间以较低的起动转动转速操作发动机改善了燃烧稳定性并降低了失火事件的可能性。
图6C示出在150rpm的第三起动转动转速下的第一点火事件燃烧稳定性的第二统计示例606。类似于示例602和604，在该示例中，示出了在冷起动状况下使用150rpm作为起动转动转速的26次模拟的发动机起动。x轴示出对于给定汽缸的发动机起动次数(第一点火事件)的计数器，并且y轴示出在每次发动机起动时的指示的平均有效压力(IMEP)。在该示例606中，如在示例602和604中所见，燃烧稳定性指标IMEP_SD为0.43，指示与IMEP_SD值相比失火事件的可能性较低。以这种方式，通过在冷起动状况期间以较低的起动转动转速操作发动机，燃烧稳定性可增加，并且失火事件发生的可能性可降低。在较低的起动转动转速下的燃烧稳定性的改善可由于燃烧之前燃料汽化的较长时间窗口。另外，通过降低在冷起动状况期间失火事件发生的可能性，可以降低相对于在较高的起动转动转速下的发动机起动的未燃烧碳氢化合物排放(UHC)。在一个示例中，对于给定的燃料醇含量和充气温度，在冷起动状况期间，控制器可以经由起动器马达以相对于标称起动转动转速下降的起动转动转速起动转动发动机，其中在进气冲程期间启用火花和汽缸燃料供应。然而，如果发动机遇到由于燃料不完全汽化而引起的失火事件，则在基本上类似的燃料醇含量和充气温度的随后发动机起动诸如在相同的驱动循环中的随后的发动机起动中，控制器可以经由起动器马达以相对于标称起动转动转速降低的起动转动转速起动转动发动机，其中从进气冲程延长到压缩冲程火花启用和汽缸燃料供应。如果燃烧稳定性未得到改善并且失火事件仍然持续发生，则对于具有基本上类似的燃料醇含量和充气温度的随后发动机起动，除了以较低的转速起动转动发动机并且继续供应燃料到压缩冲程中，控制器还可以禁用火花持续多个发动机循环，以在第一燃烧事件之前增加燃料汽化，由此增加燃烧稳定性。
在220处，例程包括确定发动机起动转动是否完成。因此，一旦发动机达到怠速，则可不再需要经由起动器马达起动转动。如果确认发动机起动转动没有完成，则可以继续操作起动器马达，并且发动机可以以低于或等于标称起动转动转速的转速起动转动。而且，在每个循环期间，燃料喷射可以持续到发出火花。如果确定经由起动器马达的发动机起动转动完成，则在224处，燃烧可以驱动发动机，并且可以通过暂停起动器马达操作来停止起动转动。
如果在204处确认冷起动状况不存在，则在226处，可以推断发动机在热起动状况下起动。在热起动下，发动机温度可高于阈值温度并且充气温度可高于所喷射的燃料的沸点。因此，在热起动期间可不期望延长汽化时间。在228处，一旦确认发动机热起动，控制器可以向起动器马达发送信号从而以标称起动转动转速起动转动发动机。此外，在发动机起动期间可以启用燃料喷射和火花。燃料可以从进气冲程的TDC开始到进气冲程的BDC被喷射到汽缸中，并且在压缩冲程的TDC处可以启用火花。
以这种方式，在冷起动期间，发动机可以经由起动器马达以较低的起动转动转速起动转动，其中启用燃料喷射并且禁用火花持续第一数量的发动机循环，并且然后启用火花；并且在热起动期间，发动机可以经由起动器马达以较高的起动转动转速起动转动，同时启用燃料喷射和火花。
图3示出充气温度和燃料沸点随着起动转动转速的变化而变化的示例曲线图300。火花可被设定为发生在压缩冲程结束时的上止点(TDC)处。在这个示例中，x轴是TDC的时间(发出火花的时间)(以微秒(ms)为单位)，并且y轴表示温度(以开氏温度(K)为单位)。曲线图302示出当发动机起动转动转速为250rpm时，第一燃料A的沸点随时间推移的变化。曲线图304示出当发动机起动转动转速为150rpm时，相同燃料A的沸点随时间推移的变化。在所描绘的示例中，在发动机冷起动状况期间，250rpm可以对应于标称起动转动转速并且150rpm可以比标称起动转动转速低。燃料的沸点可与燃料醇含量成正比，沸点随着燃料醇含量的增加而增加。燃料的醇含量可以经由耦接到燃料系统的传感器来估计。在一个示例中，燃料A可以是E10、E85、E100等。曲线图306示出在250rpm下发动机起动转动期间的充气温度，并且曲线图308示出在150rpm下发动机起动转动期间的充气温度。充气温度可基于歧管空气温度传感器的输入来估计。
在冷起动状况期间，充气温度可低于燃料沸点温度。在压缩冲程期间，汽缸压力增加并且燃料沸点以及充气温度相应地增加。当发动机以150rpm起动转动时，在时间T1之前，燃料沸点高于充气温度。点T1对应于充气温度升高到等于燃料A的沸点的TDC的时间。在汽化时间窗口W1中，在T1和在BDC处发出火花的时间之间，燃料沸点持续高于充气温度。类似地，当发动机以250rpm起动转动时，点T2对应于充气温度增加到等于燃料A的沸点的(到TDC的)时间。在T1和在BDC处发出火花的时间之间的汽化时间窗W2中，燃料沸点继续高于充气温度。在分别以150rpm和250rpm进行的发动机的操作期间，燃料可以在时间窗口W1和W2中汽化。从这个示例可以看出，由于W1是与W2相比更长的时间窗口，所以在相对于以250rpm进行的发动机操作以较低的150rpm进行的发动机操作期间，可以汽化增加的燃料量(发出火花前)。由于较大的汽化燃料量，燃烧稳定性可以在较低的起动转动转速下改善。
图4示出给定发动机汽缸在发动机起动转动期间的活塞位置相对于发动机位置的映射图400。第一示例曲线图402示出在热起动状况下的发动机起动转动期间将汽油用作燃料时相对于发动机位置的活塞位置。第二示例曲线图404示出在冷起动状况下的发动机起动转动期间将汽油用作燃料时相对于发动机位置的活塞位置。第三示例曲线图406示出在冷起动状况下的发动机起动转动期间将E10(10％乙醇，90％汽油)用作燃料时相对于发动机位置的活塞位置。第四示例曲线图408示出在冷起动状况下的发动机起动期间将E100(100％乙醇)用作燃料时相对于发动机位置的活塞位置。
映射图400沿x轴以曲柄角度(CAD)示出了发动机位置。(曲线图402的)曲线403、(曲线图404的)405、(曲线图406的)407和(曲线图408)的409参考它们从上止点(TDC)和/或下止点(BDC)的位置并进一步参考在发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的位置描绘了活塞位置(沿y轴)。如正弦曲线403、405、407和409所示，活塞逐渐从TDC向下移动，在动力冲程结束时在BDC处达到最低点。然后，活塞在排气冲程结束时返回到TDC处。在进气冲程期间，活塞再次向下移回BDC，从而在压缩冲程结束时返回到其在TDC处的原始顶部位置。
在热起动状况期间，发动机可以以标称转速起动转动。第一示例曲线图402的曲线403示出在该标称起动转动转速下发动机操作期间的活塞位置。燃料喷射可以在进气冲程的TDC和BDC之间的时间窗口F1中执行。可以调节火花正时以对应于压缩冲程结束时的TDC。由于热起动状况，充气温度可高于燃料的沸点，并且预期的燃料量可在发出火花之前汽化。燃料的沸点基于燃料乙醇含量，醇的百分比越高，沸点越高。在示例曲线图402中，使用汽油作为燃料，并且汽油(没有任何乙醇添加剂)的沸点高于包含乙醇的燃料共混物的沸点。
在冷起动状况期间，充气温度可低于燃料沸点直至压缩冲程。可用于燃料汽化的时间窗口(充气温度高于燃料沸点时发出火花之前的时间段)可较小，从而导致燃料不完全汽化，这可导致燃烧不稳定性。为增加燃料的汽化量，起动转动转速可以降低，使得压缩冲程的持续时间增加，并且汽化时间窗口增加。起动转动转速降低的程度可以基于燃料的乙醇含量。此外，在冷起动状况期间，为增加所喷射的燃料的总量，燃料喷射可以从进气冲程延长到压缩冲程(从进气冲程的TDC到压缩冲程的TDC)。换句话说，可以在进气冲程中开始燃料供应并持续到在压缩冲程TDC处发出火花。在热起动状况下，燃料供应计划的脉冲宽度可以保持在发动机起动转动期间所使用的相同水平。以这种方式，通过以恒定的速率供应燃料直到发出火花，较大量的燃料可用于燃烧。
在示例曲线图404中，曲线405示出在冷起动状况下的发动机起动转动期间的活塞位置。由于冷起动状况，起动转动转速可以相对于标称转速降低。在该示例曲线图404中，使用汽油作为燃料，并且可以在进气冲程的TDC和压缩冲程的TDC之间的时间窗口F2中供应燃料。时间窗口F2比时间窗口F1长。因此，通过在两个状况期间保持相同的燃料供应脉冲宽度，与第一示例402相比，在第二示例404中可以在发出火花之前喷射较大量的燃料。通过增加所喷射的燃料量并延长汽化的时间窗口，较大量的汽化燃料可用于燃烧。
在示例曲线图406中，曲线407示出当将E10用作燃料时在冷起动状况下的发动机起动转动期间的活塞位置。由于E10共混物的乙醇含量较高，所以燃料的沸点可高于汽油。因此，为进一步增加发出火花之前燃料汽化的时间窗口，起动转动转速可以相对于标称转速进一步降低。在进气冲程的TDC和压缩冲程的TDC之间的时间窗口F3中可以执行燃料供应。时间窗口F3比时间窗口F1和F2中的每个都长。因此，通过保持相同的燃料供应脉冲宽度，与第一示例402和第二示例404相比，在第三示例406中可以在发出火花之前喷射较大量的燃料。最优水平的E10可在由于较低的起动转动转速而产生的延长的时间窗口中汽化。
在示例曲线图408中，曲线409示出了使用E100作为燃料时在冷起动状况下的发动机起动转动期间的活塞位置。由于这种燃料完全由乙醇组成，所以它的沸点可比汽油和E10的沸点显著高。因此，为进一步增加发出火花前燃料汽化的时间窗口，相对于冷起动期间用于汽油和E10的起动转动转速，起动转动转速可以进一步降低。可以在进气冲程的TDC和压缩冲程的TDC之间的时间窗口F4中执行燃料供应。时间窗口F4比时间窗口FI、F2和F3中的每个都长。因此，通过保持相同的燃料供应脉冲宽度，与前面的示例(曲线图402、404和406)相比，在第四示例406中可以在发出火花之前喷射较大量的燃料。由于较低的起动转动转速而增加的时间窗口确保了E100燃料的最优汽化水平。以这种方式，在冷起动状况期间，基于燃料的乙醇含量，可以调节发动机的起动转动转速，并且可以延长燃料供应直至发出火花，以促进用于稳定燃烧的最优的燃料汽化量。
图5示出了具有调节后的起动转动转速的示例发动机起动。映射图500描绘了发动机起动转动期间的喷射正时、火花正时和起动转动转速。第一曲线图的线502示出当汽油用作燃料时在发动机热起动期间的发动机起动转动转速。第二曲线图的线504示出当汽油用作燃料时在发动机冷起动期间的发动机起动转动转速。第三曲线图的线506示出当使用E10燃料共混物(10％乙醇和90％汽油)时在发动机冷起动期间的发动机起动转动转速。第四曲线图的线508示出当使用E100燃料(100％乙醇)时在发动机冷起动期间的发动机起动转动转速。x轴表示发动机起动后的发动机循环(数量)。在这个示例中，示出了四个发动机循环，每个循环包括进气、压缩、动力和排气冲程。
在热起动状况期间(如第一曲线图所示)，控制器可以向耦接到起动器马达的致动器发送信号，从而以标称起动转动转速S1起动转动发动机。在第一曲线图中，汽油用作燃料，并且L1表示在每个发动机循环期间所喷射的汽油量。在该曲线图中，示出了四个发动机循环，并且在每个循环中，在进气冲程期间可以喷射相等量的燃料。火花可以在每个发动机循环的压缩冲程结束时开始，如由S所示。发动机转速在每个发动机循环期间可以保持在标称转速。缺少“S”标签意味着该循环没有火花事件。
在冷起动状况期间，控制器可以向耦接到起动机马达的致动器发送信号，从而以低于标称的起动转动转速S2起动转动发动机。在第二曲线图中，汽油用作燃料，并且L2表示当发动机在冷起动下起动转动时，在每个发动机循环期间所喷射的汽油量。由于较低的起动转动转速，可用于燃料汽化的时间窗口增加。在该曲线图中，示出了四个发动机循环，并且在每个循环中，在进气冲程和压缩冲程的每个期间可以喷射相等量的燃料。通过在进气冲程和压缩冲程两者期间喷射燃料并且通过降低起动转动转速，可以喷射较大量的燃料并且可以汽化增加量的燃料。因此，燃料可以在发动机循环的进气冲程的下止点(BDC)之后以及进气门关闭之后喷射，使得进气充气的加热已经由于压缩而开始，直到每个发动机循环的压缩冲程的上止点。
从这个示例可以看出，在冷起动期间所喷射的汽油量L2高于在热起动期间所喷射的汽油量L1。为增加可用于燃烧的汽化燃料的量，可以禁用火花持续多个发动机循环。可以基于所喷射的燃料的醇含量和环境温度来选择非点火发动机循环(没有火花)的数量，以便使更大部分的燃料能够在启用火花时汽化。对于作为燃料的汽油(无乙醇)，火花可禁用持续一个发动机循环，并且在第二循环的压缩冲程结束时，可启动火花。此外，在第二发动机循环结束时，起动转动转速可以增加到标称起动转动转速S1。通过在多个发动机循环已经过去之后升高起动转动转速并恢复火花可以降低进气歧管压力，并且可以在燃烧开始之前以更高的燃料汽化程度来执行汽缸燃烧。
在第三曲线图中，E10(10％乙醇和90％汽油)用作具有比汽油高的沸点的燃料。因此，可以增加发出火花前所喷射的燃料量和汽化时间窗口，以促进最优量的燃料的汽化。L3表示当发动机在冷起动下起动转动时，在每个发动机循环的进气冲程和压缩冲程期间所喷射的E10的量。起动转动转速可以进一步降低到S3(S3低于S2和S1中的每个)，以增加可用于燃料汽化的时间窗口。从这个示例可以看出，冷起动期间所喷射的E10的量L3高于冷起动期间所喷射的汽油量L2。为增加可用于燃烧的汽化的E10燃料的量，可以禁用火花持续两个发动机循环，并且在第三循环的压缩冲程结束时可以启动火花。在第三发动机循环结束时，起动转动转速可增加到标称转速S1，以降低进气歧管压力。
在第四曲线图中，使用E100(100％乙醇)作为沸点比E10高的燃料。因此，可以进一步增加发出火花前所喷射的燃料量和汽化时间窗口，以促进最优量的燃料的汽化。L4表示当发动机在冷起动下起动转动时，在每个发动机循环的进气冲程和压缩冲程期间所喷射的E100的量。起动转动转速可进一步降低至S4(S4低于S3)以增加汽化时间窗口。为进一步增加可用于燃烧的汽化的E100燃料的量，可以禁用火花持续三个发动机循环，并且在第四循环的压缩冲程结束时可以启动火花。在第三发动机循环结束时，起动转动转速可增加到标称转速S1，以降低进气歧管压力。以这种方式，通过基于燃料中的乙醇含量来调节起动转动转速和燃料供应量，并且通过在没有火花的情况下操作发动机持续多个循环，可以在冷起动状况下汽化更大量的燃料用于实现最优的发动机性能。
图7示出可以在发动机冷起动状况期间实施以用于增加燃料汽化从而改善排放质量的示例方法700。在702处，例程包括估计和/或测量发动机工况。评估的状况可以包括例如驾驶员需求，发动机温度，发动机负荷，发动机转速，排气温度，充气温度，包括环境温度、压力和湿度的环境状况，歧管压力和温度，增压压力，排气/燃料比等。此外，控制器可以确定在发动机起动转动时要喷射到汽缸中的燃料的类型。作为示例，可以使用醇燃料共混物。由于燃料共混物中的醇的百分比确定了燃料的沸点，因此可以确定燃料的醇(例如乙醇)含量。作为示例，可以使用E10(10％乙醇，90％汽油)、E85(85％乙醇，15％汽油)、E100(100％乙醇)作为燃料共混物。替代地，可以在车辆燃料系统中使用纯汽油(不含任何添加的醇)。燃料的沸点可以根据燃料的醇含量来确定。由于汽油和醇基燃料共混物的挥发性低于柴油，因此在冷起动状况期间，在发动机以标称转速起动转动期间，整个体积的所喷射燃料可不会汽化，并且这可导致不期望的UHC排放。燃料沸点可以进一步基于燃料的辛烷含量。在一个示例中，当燃料辛烷含量或醇含量增加时，燃料沸点可以相对于具有标称辛烷值的燃料(例如，基于不添加醇的汽油燃料)的沸点升高。当充气温度(或缸内温度)升高到燃料沸点以上时，全部或部分燃料可汽化。当缸内(充气)温度高于燃料的沸点时，燃料可在汽化时间窗口内汽化。
在704处，例程包括确认发动机冷起动状况。发动机冷起动状况可以在发动机不活动的延长时段之后起动发动机时，并且在发动机温度低于阈值(诸如低于排气催化剂起燃温度)以及环境温度低于阈值时确认。
如果确认冷起动状况不存在，则在706处，可以推断发动机在热起动状况下被起动。在热起动下，发动机温度可高于阈值温度并且充气温度可高于喷射燃料的沸点。因此，汽化时间的延长可不期望达到用于燃烧的最优汽化燃料量。由于燃料汽化的有利状况，发动机排气中的未汽化燃料的量可较低，从而降低了UHC尾管排放的可能性。在708处，一旦确认发动机热起动，则控制器可以向起动器马达发送信号，从而以标称起动转动转速起动转动发动机。在一个示例中，标称起动转动转速可以是250rpm。此外，在发动机起动转动期间可以启用燃料喷射和火花。燃料可以从进气冲程的上止点(TDC)开始到进气冲程的下止点(BDC)被喷射到汽缸中，并且可以在压缩冲程的TDC处启用火花。以这种方式，在热起动期间，不管燃料的沸点如何，发动机都可以经由起动器马达以标称的起动转动转速起动转动。
如果确认冷起动状况，则在710处，例程包括确定所使用的燃料的沸点是否低于第一阈值温度。第一阈值温度可以对应于燃料沸点，由于在冷起动状况期间较低的增压空气温度，燃料的汽化在燃料沸点以下可不会显著地受到影响。
如果确认所使用的燃料的沸点低于第一阈值，则在712处，控制器可以向耦接到起动器马达(诸如图1中的起动器马达190)的致动器发送信号，以使用来自起动器马达的能量起动转动发动机。自发动机起动之后的第一发动机循环以及之后的多个循环中，发动机的起动转动转速可以降低到低于发动机标称起动转动转速的第一起动转动转速。在一个示例中，标称起动转动转速可以是250rpm，并且使用沸点低于第一阈值的燃料的发动机在冷起动状况期间所使用的第一较低的起动转动转速可以是200rpm。由于较低的起动转动转速，与压缩冲程的BDC和TDC之间的时间对应的活塞位置可增加。因此，充气温度高于燃料沸点时的汽化时间可增加，从而增加了在TDC处(在压缩冲程结束时)发出火花之前燃料可汽化的时间窗口。由于汽化时间窗口较长，在火花发出之前燃料汽化的程度可增加，并且可无法执行过量的燃料供应以获得用于燃烧的期望的汽化燃料量。可以基于充气温度来调节相对于标称转速的第一较低的起动转动转速。在一个示例中，随着充气温度的升高，起动转动转速的降低程度可以减小(起动转动转速移动更接近标称转速)。在另一个示例中，随着充气温度降低，降低的程度可以增加(起动转动转速移动进一步低于标称转速)。
例如，控制器可以确定要发送到起动器马达致动器的控制信号，诸如与期望的起动机马达转速对应的信号，该信号基于充气温度确定。控制器可以通过直接考虑所确定的充气温度的确定来确定起动转动转速。控制器可以替代地基于使用查找表的计算来确定起动转动转速，其中输入是充气温度并且输出是期望的起动转动转速(起动器马达转速)或者起动转动转速相对于默认/标称的起动转动转速的期望下降。作为另一个示例，控制器可以基于作为充气温度的函数的逻辑规则进行逻辑确定(例如，关于起动转动转速)。然后，控制器可以生成发送到起动器马达致动器的控制信号。
在714处，可以开始供应燃料，并且可以从发动机起动后的第一发动机循环开始，每个发动机循环从进气冲程的上止点(TDC)到进气冲程的BDC执行燃料喷射。可以在从发动机起动之后的第一发动机循环开始的每个发动机循环的压缩冲程结束(TDC)时启用火花。由于低于标称的起动转动转速，可用于燃料汽化的时间窗口(当充气温度高于燃料沸点时发出火花之前的时间段)可增加，从而导致燃料的汽化增加。增加的燃料汽化可以导致稳定的燃烧并减少未汽化的剩余燃料量，由此增加排放质量。
在以低于阈值的起动转动转速起动转动发动机时，在716处，例程包括确定是否检测到失火事件。因此，通过以降低的起动转动转速起动转动发动机，燃料汽化增加并且失火事件的发生减少。然而，即使在降低起动转动转速操作期间，由于燃烧的不稳定性也会发生失火。失火事件可以基于来自曲轴位置(加速度)传感器的输入来检测。
如果在718处确定未检测到失火，则可以在压缩冲程结束时在具有火花的进气冲程期间继续燃料喷射，直到完成起动转动。因此，一旦发动机达到怠速，起动器马达操作就可以暂停。
如果在704处确定燃料的沸点高于第一阈值，则在720处，例程包括确定燃料的沸点是否高于第一阈值但低于第二阈值温度。第二阈值温度可以对应于燃料沸点，由于在冷起动状况期间较低的增压空气温度，燃料的汽化在该燃料沸点以下可受到显着影响，并且可期望起动转动转速进一步降低。
如果确认燃料的沸点高于第一阈值但低于第二阈值，则在722处，可致动起动器马达以第二(较低)起动转动转速起动转动发动机，第二起动转动转速低于标称起动转动转速和第一起动转动转速中的每个。基于燃料醇含量的起动转动转速的降低程度可以以与基于充气温度的起动转动转速的降低程度不同的速率发生。在一个示例中，与充气温度的下降相比，响应于燃料醇含量的增加，起动转动转速可以降低更大的量。
例如，控制器可以确定要发送到起动器马达致动器的控制信号，诸如与期望的起动器马达转速对应的信号，该信号基于充气温度和燃料醇含量中的每个确定。在一个示例中，第二起动转动转速可以是175rpm。控制器可以通过直接考虑所确定的充气温度和燃料沸点中的每个的确定来确定第二起动转动转速。控制器可以替代地基于使用查找表的计算来确定起动转动转速，其中输入是充气温度和燃料沸点中的每个，并且输出是期望的起动转动转速(起动器马达转速)或相对于默认/标称起动转动转速的起动转动转速的期望下降。作为另一个示例，控制器可以基于作为充气温度的第一函数和燃料沸点的第二不同函数的逻辑规则进行逻辑确定(例如，关于起动转动转速)。然后，控制器可以生成发送到起动器马达致动器的控制信号。以这种方式，第一起动转动转速和第二起动转动转速基于所喷射的燃料的沸点，随着所喷射的燃料的沸点升高，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个相对于标称转速进一步降低。此外，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个进一步基于充气温度，随着充气温度降低，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个相对于标称转速进一步降低。
一旦起动转动转速已经降低到第二起动转动转速，例程就可以进行到步骤714，其中如前所述，可以开始供应燃料和启动火花。
如果在720处确定燃料供应沸点不在第一和第二阈值温度之间，则在708处，可以推断燃料的沸点可以高于第二阈值温度。由于沸点较高，在冷起动状况期间期望量的燃料的汽化可明显更具挑战性。
在716处，自发动机起动以来的第一发动机循环以及之后的多个循环中，发动机的起动转动转速可以降低到第三起动转动转速，第三起动转动转速低于标称起动转动转速、第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个。在一个示例中，在冷起动状况期间所使用的第三起动转动转速可以是150rpm。可以基于充气温度和燃料沸点中的每个来调节起动转动转速相对于标称转速的降低程度。燃料沸点可与燃料醇含量成比例，沸点随着醇含量的增加而增加。在一个示例中，随着充气温度升高和燃料沸点降低中的一个或二者，可以减少起动转动转速的降低程度(起动转动转速移动更接近标称转速)。在另一个示例中，随着充气温度降低和燃料沸点增加中的一个或二者，降低的程度可以增加(起动转动转速移动进一步低于标称转速)。基于燃料沸点的起动转动转速的降低程度可以以与基于充气温度的起动转动转速的降低程度不同的速率发生。在一个示例中，与充气温度的下降相比，响应于燃料沸点的升高，起动转动转速可以降低更大的量。
在728处，当发动机以第三低于标称的转速起动转动时，可以开始供应燃料。当燃料沸点高于第二阈值温度时，发动机控制器可以被配置成调节递送到汽缸的燃料的喷射廓线。当起动转动转速从标称转速下降并且以相同的速率喷射相等量的燃料时(如在以标称转速起动转动期间喷射时)，喷射正时结束和进气冲程的BDC之间可存在时间间隙。在这个时间间隙期间以及在压缩冲程期间可以继续供应燃料。因此，燃料喷射正时的结束可以被调节成与压缩冲程的上止点(TDC)处的火花相一致。在一个示例中，可以在发动机循环的进气冲程的下止点(BDC)之后和进气门关闭之后开始供应燃料，使得进气充气的加热已经由于压缩而开始并且在压缩冲程的TDC处终止。通过继续向压缩冲程的TDC喷射燃料，可以喷射和汽化更多的燃料。以这种方式，对于低于第二阈值的燃料沸点，喷射燃料包括：在发动机循环的进气冲程的TDC处开始供应燃料并且在发动机循环的进气冲程的BDC处终止供应燃料；并且对于高于第二阈值的燃料沸点，喷射燃料包括在发动机循环的进气冲程的TDC处开始供应燃料，并在发动机循环的压缩冲程的TDC处终止供应燃料。
此外，在继续供应燃料时，可禁用火花持续多个发动机循环。通过在多个发动机起动转动循环之后启动火花，一定量的预汽化燃料可用于燃烧，从而改善燃烧稳定性。此外，由于燃料在没有火花的情况下在发动机冲程内被压缩和膨胀，所以较大量的燃料可被汽化并且汽缸壁可被加热。在汽缸压缩冲程期间生成的热可直接加热汽缸壁，从而改善即将到来的燃烧事件的稳定性和排放质量。在非点火循环的膨胀冲程期间，汽化的燃料可以被吸入汽缸中，从而降低由未燃烧的燃料蒸气引起的尾管排放增加的可能性。方法700在图8中继续，如方法800。
在716处，如果检测到失火事件，则例程也可以进行到步骤728以增加所喷射的燃料的量，同时禁用火花持续多个发动机循环。通过增加燃料喷射，可以汽化更多量的燃料，从而增加燃烧稳定性并降低未来失火事件的可能性。以这种方式，对于低于第二阈值的燃料沸点，一旦检测到失火事件，就可禁用火花持续多个发动机循环并且可以延长喷射正时的结束，喷射正时的结束朝向压缩冲程的TDC延长。
以这种方式，响应于高于阈值的燃料醇液位，可以致动起动器马达以第一低于标称的起动转动转速起动转动发动机，从而致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到压缩冲程的TDC喷射燃料，并且在发动机起动之后停用火花持续多个发动机循环；并且在完成多个发动机循环之后，可以致动起动器马达以标称曲轴起动转动转速下起动转动发动机，从而致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到进气冲程的BDC喷射燃料，从而致动火花塞以在压缩冲程的TDC处启动火花，直到达到发动机怠速。
图8示出对于较高沸点燃料可以在冷起动状况期间实施以用于改善排放标准的示例方法800。方法800可以是图7中的方法700的延续，并且可以在方法700的步骤728处执行。
在802处，例程包括确定自发动机起动(包括自发动机起动以来的第一发动机循环)以来被供应燃料但未点火的发动机循环的数量是否高于阈值数量。可以基于燃料的沸点和充气温度中的每个来选择非点火发动机循环的阈值数量，以便使更大部分的燃料能够在启用火花时汽化。作为示例，非点火循环的阈值数量可以随着燃料沸点增加和充气温度降低中的至少一个而增加，并且非点火循环的阈值数量可以随着燃料沸点降低和充气温度升高中的至少一个而减少。如果确定完成的非点火循环的数量低于阈值数量，则在804处，继续以第三(较低)转速进行起动转动，同时继续供应燃料(其中燃料供应延长到压缩冲程)并保持火花禁用。
如果确定自发动机起动以来完成的非起动循环的数量高于阈值，则在806处，可以启用火花。例如，控制器可以向火花塞发送信号以恢复压缩冲程的上止点(TDC)处的火花。此外，在完成多个发动机循环之后，发动机可以经由起动器马达以更高的起动转动转速起动转动，同时启用燃料喷射并启用火花。较高的起动转动转速可以等于或低于在热起动状况期间可用于发动机起动的标称起动转动转速。以这种方式，通过在燃烧之前汽化较大量的燃料，可以减少未燃烧的碳氢化合物的排放。
在808处，可以继续燃料喷射直到发出火花。例如，燃料可以从进气冲程的TDC喷射到压缩冲程的TDC。以这种方式，对于每个发动机循环，可以在火花发生之前将较大量的燃料喷射到汽缸，从而允许燃料汽化增加。
在810处，例程包括确定发动机起动转动是否完成。因此，一旦发动机达到怠速，则可不再需要经由起动器马达起动转动。如果确认发动机起动转动没有完成，则在812处，起动器马达可以继续操作，并且发动机可以以小于或等于标称起动转动转速的转速起动转动。此外，在每个循环期间，燃料喷射可以持续到发出火花。如果确定经由起动器马达的发动机起动转动完成，则在814处，可以通过暂停起动器马达操作来停止起动转动，并且燃烧可以驱动发动机。
以这种方式，在第一发动机起动期间，对于紧接发动机起动之后的第一数量的发动机循环，发动机可以经由起动器马达以相对于标称起动转动转速降低的第一起动转动转速起动转动，同时在第一冲程期间启用火花并且向汽缸供应燃料，在第二发动机起动期间，对于紧接发动机起动之后的第二数量的发动机循环，发动机可以经由起动器马达以相对于标称起动转动转速降低的第二起动转动转速起动转动，同时在进气冲程和压缩冲程中的每个期间禁用火花并且向汽缸供应燃料，并且在第三发动机起动期间，发动机可以经由起动器马达以标称起动转动转速起动转动，同时在进气冲程期间启用火花并且向汽缸供应燃料。第一发动机起动和第二发动机起动中的每个是冷起动，并且第三发动机起动是热起动，并且在第一发动机起动期间所喷射的燃料的沸点低于在第二发动机起动期间所喷射的燃料的沸点。
图9示出具有调节后的起动转动转速、燃料供应和火花正时以减少冷起动排放的发动机起动的示例映射图900。第一曲线图的线902示出当汽油用作燃料时在发动机热起动期间的发动机起动转动转速。第二曲线图的线904示出当汽油用作燃料时在发动机冷起动期间的第一示例发动机起动转动转速。第三曲线图的线905示出当汽油用作燃料时在发动机冷起动期间的第二示例发动机起动转动转速。第四曲线图的线906示出当使用E10燃料共混物(10％乙醇和90％汽油)时在发动机冷起动期间的发动机起动转动转速。第五曲线图的线908示出当使用E100燃料(100％乙醇)时在发动机冷起动期间的发动机起动转动转速。x轴表示发动机起动后的发动机循环(数量)。在这个示例中，示出了四个发动机循环，每个循环包括进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程。
在热起动状况期间(如第一曲线图所示)，控制器可以向耦接到起动器马达的致动器发送信号，从而以标称起动转动转速C1起动转动发动机。在第一曲线图中，汽油用作燃料，并且F1表示在每个发动机循环期间所喷射的汽油量。在该曲线图中，示出了四个发动机循环，并且在每个循环中，在进气冲程期间可以喷射相等量的燃料。火花可以在每个发动机循环的压缩冲程结束时开始。发动机转速可以在每个发动机循环期间保持在标称转速。
在第二曲线图904中，汽油用作燃料，并且在冷起动状况期间，控制器可以向耦接到燃料喷射器的致动器发送信号，以在每个发动机循环期间供应较大量的燃料。发动机可以以标称转速C1起动转动。F2表示当发动机在冷起动下起动转动时，在每个发动机循环期间所喷射的汽油量。在冷起动期间所喷射的汽油量F2可以大于在热起动期间所喷射的汽油量F1。因此，燃料可以在发动机循环的进气冲程的下止点(BDC)之后被喷射到每个发动机循环的压缩冲程的上止点(TDC)。由于喷所射的燃料量较大，所以较大量的燃料可汽化并可用于燃烧，然而，一部分燃料可保持未汽化，并且未燃烧的碳氢化合物(UHC)可释放到大气。因此，由于过度供应燃料，排放质量和燃油效率可降低。火花可以在每个发动机循环的压缩冲程结束时开始，如由S所示。
在第三曲线图905中，汽油用作燃料，并且在冷起动状况期间，控制器可以向耦接到起动器马达的致动器发送信号，从而以低于标称的起动转动转速C2起动转动发动机。F3表示发动机在冷起动下起动转动时，在每个发动机循环期间所喷射的汽油量。起动转动转速降低情况下所喷射的汽油量(F3)可以低于在起动转动转速未降低情况下所喷射的汽油量(F2)，但F3可以高于在热起动期间所喷射的汽油量F1。由于较低的起动转动转速，可用于增加燃料汽化的时间窗口增加。以这种方式，通过增加可用于燃料汽化的时间窗口，在冷起动期间可以喷射较少量的汽油以降低UHC排放并改善燃料效率。较大量的汽化燃料改善了燃烧稳定性并减少了失火事件的发生。在第二发动机循环结束时，起动转动转速可增加到标称起动转动转速C1。通过在多个发动机循环已经过去之后提高起动转动转速，可以降低进气歧管压力，并且可以在燃烧开始之前以较高的燃料汽化程度来执行汽缸燃烧。一旦起动转动转速增加到标称起动转动转速C1，则在每个后续发动机循环期间所喷射的汽油量可增加到F2。通过增加所喷射的汽油量，大量汽化的燃料可用于燃烧，从而降低由燃烧不稳定性引起的失火事件的可能性。此外，可以在每个发动机循环的压缩冲程结束时启动火花。
在第四曲线图中，E10(10％乙醇和90％汽油)用作具有比汽油高的沸点的燃料。因此，可以增加发出火花前所喷射的E10的量和汽化时间窗口，以促进最优量的燃料的汽化。F4表示当发动机在冷起动下起动转动时，在每个发动机循环的进气冲程和压缩冲程期间所喷射的E10的量。起动转动转速可以进一步降低到转速C3(C3低于C2和C1中的每个)，以增加可用于燃料汽化的时间窗口。从这个示例可以看出，即使在降低起动转动转速之后，在冷起动期间(相对于在冷起动期间所喷射的汽油量F3)仍可以喷射较大量的E10(F4)，使得最优量的汽化燃料可用于燃烧。此外，为增加可用于燃烧的汽化的E10燃料的量，可以禁用火花持续两个发动机循环，并且可以在第三循环的压缩冲程结束时启动火花。因此，可以基于所喷射的燃料的沸点和环境温度来选择非点火发动机循环(没有火花)的数量，以便使更大部分的燃料能够在启用火花时汽化。在第三发动机循环结束时，起动转动转速可以增加到标称起动转动转速C1，以降低进气歧管压力。缺少“S”标签意味着该循环没有火花事件。
在第五曲线图中，E100(100％乙醇)用作具有比E10高的沸点的燃料。因此，可以进一步增加发出火花前所喷射的燃料量和汽化时间窗口，以促进最优量的燃料的汽化。F5表示当发动机在冷起动下起动转动时，在每个发动机循环的进气冲程和压缩冲程期间所喷射的E100的量。起动转动转速可以进一步降低到转速C4(C4低于C3)，以增加汽化时间窗口。为进一步增加可用于燃烧的汽化E100燃料的量，可以禁用火花持续三个发动机循环，并且可以在第四循环的压缩冲程结束时启动火花。在第三发动机循环结束时，起动转动转速可以增加到标称起动转动转速C1，以降低进气歧管压力。以这种方式，通过基于燃料沸点来调节起动转动转速和燃料供应量，并且通过使发动机在没有火花的情况下操作持续多个循环，可以在冷起动状况下汽化较大量的燃料用于实现最优的发动机性能和排放质量。
以这种方式，在冷起动状况期间，响应于低于阈值的燃料醇液位，可致动起动器马达以第二低于标称的起动转动转速起动转动发动机，可致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到进气冲程的BDC喷射燃料，并且在发动机起动之后的每个发动机循环期间启用火花；并且在热起动状况期间，无论燃料醇含量如何，均可致动起动器马达以在标称起动转动转速下起动转动发动机，可致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到进气冲程的BDC喷射燃料，并在发动机起动后的每个发动机循环期间启用火花。
一种示例发动机方法包括：在冷起动期间，对于低于阈值的燃料沸点，经由起动器马达以第一起动转动转速起动转动发动机，同时自第一发动机循环以来喷射燃料持续多个发动机循环，以及对于高于阈值的燃料沸点，以第二起动转动转速起动转动发动机，同时自第一发动机循环以来喷射燃料并禁用火花持续多个发动机循环。在任何前述示例中，另外地或可选地，对于低于阈值的燃料沸点，喷射燃料包括：在发动机循环的进气冲程的上止点(TDC)处开始供应燃料并且在发动机循环的进气冲程的下止点(BDC)处终止供应燃料，并且其中对于高于阈值的燃料沸点，喷射燃料包括：在发动机循环的进气冲程的TDC处开始供应燃料并且在发动机循环的压缩冲程的TDC处终止供应燃料。任何或全部前述实施例进一步包括，另外地或可选地，对于低于阈值的燃料沸点，在检测到失火事件时，禁用火花持续多个发动机循环并且延长喷射正时的结束，喷射正时的结束朝向压缩冲程的TDC延长。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个相对于标称起动转动转速较低，第二起动转动转速低于第一起动转动转速。任何或所有前述示例进一步另外地或可选地包括，在热起动期间，对于低于阈值的燃料沸点和高于阈值的燃料沸点中的每个，经由起动器马达以标称起动转动转速起动转动发动机。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，发动机循环的数量基于所喷射的燃料的沸点，发动机循环的数量随着所喷射的燃料的沸点的升高而增加。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个基于所喷射的燃料的沸点，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个随着所喷射的燃料的沸点升高相对于标称转速被进一步降低。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个进一步基于充气温度，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个随着充气温度降低相对于标称转速被进一步降低。任何或所有前述示例另外地或可选地进一步包括，对于低于阈值的燃料沸点，在多个发动机循环之后，将起动转动转速提高到标称起动转动转速。任何或所有前述示例另外地或可选地进一步包括，对于高于阈值的燃料沸点，在所喷射的燃料被压缩和膨胀的多个发动机循环之后，将起动转动转速提高到标称起动转动转速并启动火花。
另一示例性方法包括：在第一发动机起动期间，对于紧接发动机起动之后的第一数量的发动机循环，经由起动器马达以相对于标称起动转动转速降低的第一起动转动转速起动转动发动机，同时在进气冲程期间启用火花并且向汽缸供应燃料；在第二发动机起动期间，对于紧接发动机起动之后的第二数量的发动机循环，经由起动器马达以相对于标称起动转动转速降低的第二起动转动转速起动转动发动机，同时在进气冲程和压缩冲程中的每个冲程期间禁用火花并且向汽缸供应燃料；以及在第三发动机起动期间，以标称起动转动转速起动转动发动机，同时在进气冲程期间启用火花并且向汽缸供应燃料。在任何前述示例中，另外地或可选地，第一发动机起动和第二发动机起动中的每个是冷起动，并且第三发动机起动是热起动。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，在第一发动机起动期间所喷射的燃料的沸点低于在第二发动机起动期间所喷射的燃料的沸点。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，在第一发动机起动期间的充气温度高于在第二发动机起动期间的充气温度，并且在第三发动机起动期间的充气温度高于在第一和第二发动机起动中的每个期间的充气温度。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个基于所喷射的燃料的沸点和充气温度中的每个，第一起动转动转速和第二起动转动转速中的每个随着沸点的升高和充气温度的降低中的至少一个而降低。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，第二起动转动转速低于第一起动转动转速和标称起动转动转速中的每个。任何或所有前述示例进一步另外地或可选地包括，在完成第一数量的发动机循环之后，以标称起动转动转速起动转动发动机，并且在完成第二数量的发动机循环之后，以标称起动转动转速起动转动发动机，同时在进气冲程期间启用火花并且向汽缸供应燃料，第一数量的发动机循环高于第二数量的发动机循环。
另一方面，车辆系统包括：起动器马达；发动机，其包括进气歧管、多个汽缸和排气歧管；耦接到排气歧管的排气温度传感器；耦接到进气歧管的充气温度传感器；耦接到曲轴的曲轴位置传感器；燃料系统，其包括燃料箱和耦接到多个汽缸的一个或多个燃料喷射器，耦接到燃料箱的燃料醇液位传感器；点火系统，其包括耦接到多个汽缸的一个或多个火花塞；以及控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：在冷起动期间，响应于高于阈值的燃料醇液位，致动起动器马达以第一低于标称的起动转动转速起动转动发动机，致动燃料喷射器以从进气冲程的上止点(TDC)到压缩冲程的TDC喷射燃料，并且在发动机起动之后停用火花持续多个发动机循环；并且在完成多个发动机循环之后，致动起动器马达以标称起动转动转速起动转动发动机，致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到进气冲程的下止点(BDC)喷射燃料，致动火花塞以在压缩冲程的TDC处启动火花，直到达到发动机怠速。在任何前述示例中，另外地或可选地，控制器进一步包括用于以下各项的指令：在冷起动状况期间，响应于低于阈值的燃料醇液位，致动起动器马达以第二低于标称的起动转动转速起动转动发动机，致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到进气冲程的BDC喷射燃料，并且在发动机起动之后的每个发动机循环期间启用火花；并且在热起动状况期间，无论燃料醇含量如何，均致动起动器马达以标称起动转动转速起动转动发动机，致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到进气冲程的BDC喷射燃料，以及在发动机起动后的每个发动机循环期间启用火花。在任何或全部前述示例中，另外地或可选地，控制器进一步包括用于以下各项的指令：在冷起动期间，响应于失火事件，无论燃料醇含量如何，均致动起动器马达以第一低于标称的起动转动转速起动转动发动机，致动燃料喷射器以从进气冲程的TDC到压缩冲程的TDC喷射燃料，并且在发动机起动之后停用发动机持续多个数量的循环，其中第一低于标称的起动转动转速低于第二低于标称的起动转动转速，并且其中发动机循环的数量基于燃料醇液位，发动机循环的数量随着燃料醇液位的增加而增加。
以这种方式，通过将起动转动转速降低到标称转速以下，为燃料汽化提供了更大的时间窗口。通过增加汽化时间窗口，可以在不增加所喷射的燃料量的情况下汽化较大量的燃料，从而增加燃烧稳定性、提高燃料效率以及降低原料气碳氢化合物排放。在使用具有较高沸点的燃料的同时禁用火花持续多个发动机循环的技术效果在于：可以喷射较大量的燃料，从而导致燃烧开始之前可用的汽化燃料量的增加。通过基于燃料的沸点调节起动转动转速、燃料喷射以及非点火循环数量，即使使用更高醇含量的燃料，期望量的汽化燃料也可用于燃烧。总体而言，通过增加燃料汽化的程度，可以提高发动机性能、燃料经济性和排放质量。
注意，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器以及其他发动机硬件来实施。本文描述的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种行为、操作和/或功能可以所说明的顺序执行、同时执行或在一些情况下省略。同样地，处理的次序并非是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的特定策略，可以重复执行所说明的行为、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所描述的行为、操作和/或功能可以用图形表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的行为通过在包括各种发动机硬件组件的系统中结合电子控制器执行指令来实施。
应该清楚，因为可能有许多变化，所以在本文公开的配置和例程实际上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他的发动机类型。本公开的主题包括在本文公开的不同系统和配置，以及其他特征、功能、和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (13)

1.一种发动机方法，其包括：
在冷起动期间，
对于燃料的沸点低于阈值燃料沸点的情况，经由起动器马达以第一起动转动转速起动转动所述发动机，同时自第一发动机循环以来喷射燃料并启用火花持续一定数量的发动机循环，并且
对于燃料的沸点高于所述阈值燃料沸点的情况，以第二起动转动转速起动转动所述发动机，同时自所述第一发动机循环以来喷射燃料并禁用火花持续所述一定数量的发动机循环；
其中，对于燃料的沸点低于所述阈值燃料沸点的情况，喷射燃料包括：在发动机循环的进气冲程的上止点即TDC处开始供应燃料，并且在所述发动机循环的所述进气冲程的下止点即BDC处终止供应燃料；并且其中对于燃料的沸点高于所述阈值燃料沸点的情况，喷射燃料包括：在所述发动机循环的所述进气冲程的TDC处开始供应燃料并且在所述发动机循环的压缩冲程的TDC处终止供应燃料。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：对于燃料的沸点低于所述阈值燃料沸点的情况，在检测到失火事件时，禁用火花持续所述一定数量的发动机循环并且延长喷射正时的结束，喷射正时的所述结束朝向所述压缩冲程的所述TDC延长。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一起动转动转速和所述第二起动转动转速中的每个低于标称起动转动转速，所述第二起动转动转速低于所述第一起动转动转速。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：在热起动期间，对于燃料的沸点低于所述阈值燃料沸点和燃料的沸点高于所述阈值燃料沸点中的每个情况，经由所述起动器马达以所述标称起动转动转速起动转动所述发动机。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述发动机循环的数量基于喷射的燃料的沸点，所述发动机循环的数量随着所述喷射的燃料的所述沸点的升高而增加。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一起动转动转速和所述第二起动转动转速中的每个基于喷射的燃料的沸点，所述第一起动转动转速和所述第二起动转动转速中的每个随着所述喷射的燃料的所述沸点升高相对于标称起动转动转速被进一步降低。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一起动转动转速和所述第二起动转动转速中的每个随着充气温度降低相对于标称起动转动转速被进一步降低。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，对于燃料的沸点低于所述阈值燃料沸点的情况，在所述一定数量的发动机循环之后，将所述第一起动转动转速提高到标称起动转动转速。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，对于燃料的沸点高于所述阈值燃料沸点的情况，在喷射的燃料被压缩和膨胀的所述一定数量的发动机循环之后，将所述第二起动转动转速提高到标称起动转动转速并启动火花。
10.一种车辆系统，其包括：
起动器马达；
发动机，其包括进气歧管、多个汽缸和排气歧管；
排气温度传感器，其耦接到所述排气歧管；
充气温度传感器，其耦接到所述进气歧管；
曲轴位置传感器，其耦接到曲轴；
燃料系统，其包括燃料箱和耦接到所述多个汽缸的一个或多个燃料喷射器，耦接到所述燃料箱的燃料醇浓度传感器；
点火系统，其包括耦接到所述多个汽缸的一个或多个火花塞；以及
控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：
对于燃料的沸点低于阈值燃料沸点的情况，在第一发动机起动期间，对于紧接发动机起动之后的第一数量的发动机循环，经由起动器马达以相对于标称起动转动转速降低的第一起动转动转速起动转动所述发动机，同时启用火花并且在发动机循环的进气冲程的上止点处开始向汽缸供应燃料，并且在所述发动机循环的所述进气冲程的下止点处终止向汽缸供应燃料；
对于燃料的沸点高于所述阈值燃料沸点的情况，在第二发动机起动期间，对于紧接发动机起动之后的第二数量的发动机循环，经由所述起动器马达以相对于所述标称起动转动转速降低的第二起动转动转速起动转动所述发动机，同时禁用火花并且在所述发动机循环的所述进气冲程的上止点处开始向汽缸供应燃料，并且在所述发动机循环的压缩冲程的上止点处终止向汽缸供应燃料；并且
在第三发动机起动期间，经由所述起动器马达以所述标称起动转动转速起动转动所述发动机，同时启用火花并且在进气冲程期间向汽缸供应燃料，其中所述第一发动机起动和所述第二发动机起动中的每个是冷起动，并且所述第三发动机起动是热起动。
11.根据权利要求10所述的系统，其中在所述第一发动机起动期间的充气温度高于在所述第二发动机起动期间的充气温度，并且在所述第三发动机起动期间的充气温度高于在所述第一发动机起动和所述第二发动机起动中的每个期间的所述充气温度。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一起动转动转速和所述第二起动转动转速中的每个随着所述沸点的升高和充气温度的降低中的至少一个而降低，所述第二起动转动转速低于所述第一起动转动转速和所述标称起动转动转速中的每个。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于以下的指令：在完成所述第一数量的发动机循环之后，以所述标称起动转动转速起动转动所述发动机，并且在完成所述第二数量的发动机循环之后，以所述标称起动转动转速起动转动所述发动机，以及启用火花并且在所述进气冲程期间向汽缸供应燃料，所述第一数量的发动机循环高于所述第二数量的发动机循环。
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