CN110422159B - 用于内燃机的受控停止的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种控制停止配备有停止‑起动模式和起动器组件的内燃机的方法包括检测何时该停止‑起动模式是激活的。该方法还包括监控发动机的当前旋转速度和当前旋转位置。该方法另外包括确定何时当前旋转位置在目标停止旋转位置的预定范围内并且当前旋转速度小于阈值旋转速度，并在之后使起动器组件通电以接合发动机。该方法还包括在起动器组件通电之后产生时间延迟，以确保起动器组件与发动机的接合。此外，该方法包括通过起动器组件施加扭矩以使发动机停止在目标停止位置。还提供了一种车辆动力系，其采用配备有停止‑起动模式、起动器组件以及配置为执行该方法的电子控制器的发动机。

Description

用于内燃机的受控停止的方法和装置
引言
本公开涉及用于内燃机的受控停止的方法和装置，所述内燃机诸如车辆动力系中所采用的内燃机。
典型的内燃机经常使用电起动器来转动发动机的曲轴直至起动事件以启动发动机的燃烧起动。典型的起动器包括小齿轮，其由电动机驱动，并且被推出以与附接到发动机的曲轴飞轮或柔性板的环形齿轮接合，以便起动发动机。
在一些车辆应用中，采用了停止-起动系统，其中当不需要车辆推进时发动机自动停止或关闭以节省燃料，并且当再次请求驱动扭矩时，由这种起动器自动重新起动。这种停止-起动系统可以用在具有单个动力装置的车辆中，或者用在包括用于为车辆提供动力的内燃机和电动机/发电机这两者的混合动力车辆应用中。有时，这种自动发动机重新起动可能在主车辆中产生噪声振动和不平顺性(NVH)问题。
发明内容
一种控制停止配备有停止-起动模式和起动器组件的内燃机的方法包括经由电子控制器检测何时发动机停止-起动模式是激活的。该方法还包括经由控制器监控发动机的当前旋转速度和当前旋转位置。该方法另外包括经由控制器确定发动机的当前旋转位置是否在目标停止旋转位置的预定范围内，并确定发动机的当前旋转速度是否小于阈值旋转速度。该方法还包括当当前旋转位置在目标停止旋转位置的预定范围内并且当前旋转速度小于阈值旋转速度时，使起动器组件通电以接合发动机。该方法还包括经由控制器在使起动器组件通电之后产生时间延迟，以确保起动器组件与发动机的接合。该方法另外包括通过起动器组件施加扭矩以使发动机停止在目标停止位置。
该方法还可以包括经由控制器评估或确定是否到达发动机的目标停止位置。在这种实施例中，该方法可进一步包括当到达目标停止位置时使起动器组件与发动机分离，从而完成发动机的受控停止。
该方法可以另外包括经由传感器检测已经到达的发动机的目标位置，并且经由传感器向控制器通信指示已经到达的发动机的检测到的目标位置的信号。
起动器组件可包括无刷电动机、螺线管和小齿轮。无刷电动机可以配置为旋转小齿轮，并且螺线管可以配置成使小齿轮移位。在这种实施例中，该方法可以进一步包括在使起动器组件通电以接合发动机之前检测供应到发动机的燃料并将小齿轮旋转到预定速度并且以预定速度旋转。
起动器组件的特征在于不存在布置在螺线管和小齿轮之间的单向离合器。在这种实施例中，当螺线管被激活(即接合或通电时)，小齿轮可以可操作地连接到无刷电动机。
发动机可包括连接到环形齿轮的曲轴。在这种实施例中，通电起动器组件以接合发动机可以包括通电螺线管以使小齿轮移位以与环形齿轮啮合。
起动器组件可另外包括壳体和布置在小齿轮和壳体之间的弹簧。在这种实施例中，弹簧可以配置为在螺线管断电时从环形齿轮释放小齿轮。
时间延迟可以是50毫秒，以确保小齿轮与发动机的曲轴的接合。
发动机的当前旋转位置和当前旋转速度中的每一个可以是发动机曲轴的当前旋转位置和当前旋转速度。
发动机的目标停止位置可以是曲轴相对于上止点(TDC)的停止位置。在这种实施例中，曲轴的目标停止位置可以相对于TDC在+/-30度的范围内。
通过起动器组件施加扭矩以使发动机停止在目标停止位置可包括经由控制器确定发动机的当前旋转位置与发动机的目标停止位置之间的差。在这种实施例中，可以使用所确定的发动机的当前旋转位置和目标停止位置之间的差来根据数学关系确定通过起动器组件将发动机停止在目标停止位置的扭矩。
还公开了一种车辆动力系，其采用配备有停止-起动模式的内燃机，并且包括起动器组件以及配置为执行发动机的受控制停止的方法的电子控制器。
本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点，在结合附图和所附权利要求时，将从以下对用于执行所描述的公开内容的实施例和最佳模式的详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1是包括具有内燃机的推进系统和用于其的无刷电起动器的车辆的系统示意图。
图2是图1中所示的电起动器的横截面视图。
图3是图2中所示的电起动器的分解透视后视图。
图4是图2和图3中所示的电起动器的分解透视前视图。
图5是用于经由图1-图4中所示的无刷电起动器控制内燃机停止的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了具有动力系11的车辆10的系统示意图。车辆10可以具有推进系统，该推进系统仅采用配备有停止-起动模式的内燃机12。替代地，车辆10可以是混合动力电动车辆(HEV)，其中动力系11采用内燃机12和电动推进源。在车辆10的HEV实施例的情况下，可以选择性地激活发动机12和电动推进源中的任一个或两者以基于车辆操作条件提供推进。
内燃机12将扭矩输出到轴14，该轴诸如发动机的曲轴。沿轴14可以包括一个或多个分离机构，以将发动机12的输出与车辆传动系的其余部分分离。提供离合器16以使得可以选择发动机12的部分或完全扭矩分离。离合器16可以是摩擦离合器，其具有多个摩擦板，当离合器闭合时至少部分地接合以传递扭矩，并且当离合器打开时分离，以隔离传动系的下游部分和发动机12之间的扭矩流。还可以包括变矩器18，以在发动机12的输出部分和车辆传动系的下游部分之间提供流体耦接。扭矩转换器18操作以平稳地提升从发动机12到传动系的其余部分的扭矩传递。而且，变矩器18允许发动机12的分离，使得发动机可以继续以低旋转速度运行而不对车辆10产生推进，例如在静止的空转状态下。
在车辆10的HEV实施例的情况下，电动推进源可以是由包括高压牵引电池的高压外部电源和能量存储系统22供电的第一电机20。通常，高压牵引电池是具有大于约36伏但小于60伏的工作电压的电池。例如，牵引电池可以是额定电压为48伏的锂离子高压电池。在车辆10的HEV实施例中，在输送到第一电机20之前，由逆变器24调节高压直流电。逆变器24包括多个固态开关和用于将直流电转换成三相交流电以驱动第一电机20的控制电路。
另外，在HEV动力系的情况下，取决于动力流的方向，第一电机20可具有多种操作模式。在电动机模式中，从高压牵引电池输送的电力使得第一电机20能够产生到轴26的输出扭矩。然后，第一电机20的输出扭矩可以通过可变比率变速器28传递，以便于在将输出扭矩输送到最终驱动机构30之前选择期望的齿轮比。最终驱动机构30可以是多齿轮差速器，其配置为将扭矩分配到耦接到车轮32的一个或多个侧轴或半轴31。第一电机20可以设置在变速器28的上游、变速器28的下游，或者集成在变速器28的壳体内。
第一电机20还可以配置为以发电模式操作，以将各种传动系部件的旋转运动转换成电能，以存储在牵引电池22中。当车辆10移动时，无论是由发动机12推进还是由其自身的惯性滑行，轴26的旋转都使第一电机20的电枢或转子(未示出)转动。这种旋转运动导致电磁场产生交流电，其通过逆变器24转换成直流电。然后可以将直流电提供给高压牵引电池以补充存储在电池中的电荷。单向或双向DC-DC转换器33可用于对低压(例如12伏)电池34充电并为低压负载35供电，诸如12伏负载。当使用双向DC-DC转换器33时，可用低压电池34跳跃起动高压牵引电池22。
本文讨论的各种推进系统部件可具有一个或多个相关联的控制器以控制和监控操作。动力系11还包括电子控制器36。尽管控制器36示意性地描绘为单个控制器，但该主题控制器也可以实施为协作控制器系统以共同管理推进系统。多个控制器可以经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由分立导线进行通信。控制器36包括一个或多个数字计算机，每个数字计算机具有微处理器或中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模数(A/D)和数模(D/A)电路、输入/输出电路和设备(I/O)，以及适当的信号调整和缓冲电路。控制器36还可以存储为了发布命令以执行根据本公开的动作所需的多个算法或计算机可执行指令。
控制器36编程为监控和协调本文讨论的各种推进系统部件的操作。控制器36与发动机12通信并且接收指示至少发动机速度、温度以及其他发动机操作条件的信号。控制器36还可以与第一电机20通信并且接收指示电动机速度、扭矩和第一电机的电流消耗的信号。控制器36还可以与高压牵引电池22通信，并且接收指示诸如电池充电状态(SOC)、温度和由电池供应或吸收的电流的状态指示器的信号。控制器36还可以接收指示高压总线两端的电路电压的信号。控制器36可以进一步与布置在驾驶员输入踏板38处的一个或多个传感器通信，以接收指示特定踏板位置的信号，该信号可以反映驾驶员的加速要求。驾驶员输入踏板38可包括加速器踏板和/或制动器踏板。在诸如自动驾驶自主车辆的替代实施例中，可以通过车辆10上或车辆外部的计算机确定加速要求而无驾驶员交互。
如上所述，在车辆10的HEV实施例的情况下，发动机12和第一电机20中的任一个或两者可以至少基于主题车辆的推进需求在特定时间操作。在高扭矩要求条件期间，控制器36可以使发动机12和第一电机20两者都激活，使得每个推进源提供相应的输出扭矩，用于车辆10的同时或组合推进。在某些适度的扭矩要求条件下，通常发动机12有效地操作并且可以用作唯一的推进源。例如，在以大致恒定的速度在高速公路驾驶HEV期间，可以停用第一电机20，使得仅用发动机12提供输出扭矩。
在HEV的其他操作条件下，发动机12可以被停用或停止，使得仅用第一电机20提供输出扭矩。可以打开离合器16以使轴14与动力系的下游部分分离。具体地，在HEV驾驶员允许车辆10在传动系和道路摩擦以及空气阻力下减速的滑行条件期间，发动机12可以停用并且第一电机20以发电机模式操作以恢复能量。另外，即使在仅使用发动机12进行推进的车辆10中，在临时车辆停止期间，诸如在交通灯处，也可能需要停用发动机12。代替允许发动机12空转，可以通过在车辆10静止时停用发动机来减少燃料消耗。在两个示例中，响应于随后的推进要求恢复或增加而快速重新起动发动机12可能是有益的。发动机12的迅速起动可以避免车辆10的驾驶员感知到动力传递的不平稳和/或延迟。然而偶尔地，这种发动机12重新起动可能在车辆10中产生噪声、振动和不平顺性(NVH)问题，主要是因为如果发动机从曲轴14的位置重新起动时，发动机首先将点火的气缸12B(如图1中所示，其可以是发动机气缸中的任何一个)在重新起动时需要在实际点火之前旋转相对大的弧线。
车辆10还包括第二电机40。第二电机40耦接到发动机12。第二电机40用作发动机起动器，并且其整个组件在本文经由标号40表示。当起动器组件40与发动机12接合直到燃烧循环时，起动器转动发动机的曲轴以促进其冷起动或重新起动。具体地，起动器组件40配置为与输入扭矩接合并且选择性地将输入扭矩施加到通常在外部的环形齿轮12A(图2中示出)，其附接到发动机12的曲轴飞轮或柔性板(未示出)，以便起动发动机。根据本公开的方面，控制器36编程为响应于加速要求(诸如经由驾驶员输入踏板38处的传感器(未示出)检测到)在加速要求减少一段时间之后使用起动器组件40发出起动发动机12的命令。
如图2-图4中所示，起动器组件40配置为轴上电机。如本文所定义的，“轴上”表示起动器组件40设计和配置为使得起动器的齿轮系部件、电动机和电子换向器组件电子器件(将在下面详细描述)全部基本上布置在共同的第一轴X1上。起动器组件40包括可操作地连接到起动器小齿轮44的部分行星齿轮组42，该起动器小齿轮配置为沿第一轴X1滑动。部分行星齿轮组42提供所需的减速，诸如在25∶1到55∶1之间，以输出适当量的发动机起动扭矩。如图2-图4中所示，起动器组件40包括齿轮组壳体46，其配置为容纳部分行星齿轮组42并且具有安装凸缘46A，用于经由适当的紧固件附接到发动机12。
部分行星齿轮组42包括固定到齿轮组壳体46的内环形齿轮42-1。部分行星齿轮组42还包括与内环形齿轮42-1啮合的多个小齿轮42-2，以及配置为保持小齿轮的行星架42-3。具体地，部分行星齿轮组42可以经由轴48直接连接到起动器小齿轮44。为此目的，轴48可包括外花键48A，而小齿轮44包括匹配的内花键44A，使得当小齿轮44被推出来与环形齿轮12A啮合时小齿轮能够沿小齿轮轴48滑动。如图所示，齿轮组壳体46配置为经由支承表面46B支撑轴48的鼻部。
起动器组件40还包括电动机壳体50。齿轮组壳体46可以固定到电动机壳体50，诸如经由合适的紧固件(未示出)。电动机壳体50包括第一轴承52并且配置为容纳无刷电动机54。无刷电动机54可以是例如多种电动机类型中的任何一种，诸如感应电机、表面安装永磁(PM)电机、内PM电机、同步磁阻电机、PM辅助同步磁阻电机、拖杯感应电机或开关磁阻电机。无刷电动机54也可以是径向或轴向磁通电机。无刷电动机54上的电线的选择可以例如包括单个导线导体，其可以具有圆形、方形或矩形横截面，其可以用于集中或分布式绕组。
与有刷电动机相比，无刷电动机通常受益于由于消除了换向器处的电刷接触引起的物理磨损而增加了使用寿命。进一步地，与有刷电动机相比，电子换向电机能够更精确地控制电动机速度。在一些示例中，可以使用弱磁控制策略来操作第二电机，以进一步改善功率输出的控制并扩展电动机速度。根据本公开的方面，起动器组件40输出的旋转与环形齿轮12A的旋转同步，以减少在发动机12重新起动事件期间同时小齿轮44啮合环形齿轮12A时可能出现的NVH。
参考图2，描绘了起动器组件40的横截面，以及其在图3中的分解视图，电动机54包括多相定子组件56，其具有定子芯56A，定子芯相对于第一轴X1同心地布置在电动机壳体50内。如图3中所示，定子组件56还包括三个等间隔的电连接器57A。多个绕组56B设置在定子芯56A上以产生旋转磁场。电动机54还包括转子组件58，其布置成在定子组件56内部旋转。转子组件58包括转子58A。当绕组56B被顺序地供电以产生旋转电磁场时，电动机54被驱动，并且当定子56A因此通电时，使得转子组件58旋转。如图3-图4中所示，定子组件56可以经由一个或多个键56C固定到电动机壳体50，以使定子引线相对于电动机壳体50定位在预定位置。
定子芯56A通常为圆柱形，并且限定中空中央部分以接收转子58A。根据至少一个示例，定子芯56A的外径可以限制为不大于80毫米。转子58A配置为相对于定子芯56A绕第一轴X1旋转。转子58A可以形成为层或叠片，其沿着第一轴X1在轴向方向上堆叠，其中叠片堆叠限定了起动器组件40的有效长度。根据一个示例，叠片堆叠长度被限制为不大于40毫米。起动器组件40的总尺寸可取决于发动机12的封装约束，使得定子芯56A的外径与叠片堆叠长度的比率在约1.5到3.5之间。
转子58A可以限定设置在转子的外周边部分附近的多个开口59，并且每个开口可以配置为容纳永磁体59A。开口59的尺寸设计成增强可制造性，例如具有至少约2毫米的开口宽度。多个永磁体59A可以由诸如钕的铁基合金形成，并且配合以产生磁场，其在通电时与定子相互作用以引起转子58A的移动。例如，每个永磁体59A可以是矩形形状，以增强简单性并降低制造成本。然而，根据本公开，其他磁体形状可适用于无刷电动机54的特定应用。
永磁体59A布置成围绕转子58A产生多个磁极。每个永磁体59A固定在转子58A的一个开口59内，并用作旋转电机的磁极。在垂直于磁体59A主体的方向上产生磁通量。转子58A的开口59可以成形为在每个永磁体59A的两侧包括气隙(未示出)。每个极之间的这种气隙的尺寸可以设定成减小转子58A的磁极之间的磁通泄漏。每个永磁体59A定向成相对于相邻磁体具有相反的极性方向，以便在相反方向上产生磁通量。可以根据电动机54的性能需求来选择极数。
转子组件58还包括轴58B。轴58B布置在第一轴X1上，由第一轴承52支撑，并且直接连接到太阳齿轮60，其配置为接合部分行星齿轮组42。如图所示，太阳齿轮60可以与轴58B一体地形成。轴58B的鼻部62可以经由配置在轴48内的支承表面64引导，使得轴48和轴58B各自绕第一轴X1旋转。转子组件58还包括转子位置和速度传感器目标66。如图2中所示，转子位置传感器目标66可以配置为一个或多个固定到转子轴58B的径向磁化(如图2和图3中所示)或放射状磁化(未示出)的磁体。
电动机54还包括电动机端盖68，其配置为与电动机壳体50配合并封闭电动机壳体50。如图3和图4中所示，电动机端盖68可以经由多个螺栓69固定在齿轮组壳体46上，从而将电动机54和电动机壳体50保持在它们之间。电动机端盖68包括第二轴承70，其配置为支撑轴58B以相对于第一轴X1旋转。如图3和图4中所示，可以采用卡环71将第二轴承70保持在电动机端盖68内。电动机54另外包括电子器件盖72，其具有电源连接器孔73(如图3和图4中所示)，用于接收来自高压外部电源和能量存储系统22的电力。
电动机54可另外包括控制信号连接器(未示出)，用于与控制器36通信以接收起动/停止命令。如图3和图4中所示，电子器件盖72配置为与电动机端盖68配合并容纳或封闭电子换向器组件74。电子换向器组件74包括控制处理器电子组件76和电力电子组件78。控制处理器电子组件76布置在电动机端盖68和电力电子组件78之间。因此，如图所示，电动机54布置成或夹在部分行星齿轮组42和电子换向器组件74之间，而部分行星齿轮组42布置在起动器小齿轮44和电动机54之间。电子器件盖72可以经由适当的紧固件附接到电力电子组件78，诸如图3中所示的螺钉79。
如图3和图4中进一步所示，电力电子组件78包括电端子78A，其配置为与电源连接器孔73对准并且从高压外部电源和能量存储系统22或低电压电池34接收电力。为了便于电子换向器组件74与电动机54的组装，电动机端盖68限定三个孔57C，它们配置为允许三个电连接器57A穿过其中以与电力电子组件78上的电端子57B接合(示出在图4中)。如图所示，电力电子组件78还可以包括支座或间隔件57D，用于沿第一轴X1相对于电动机54设置电子换向器组件74的适当相对定位。
如图2-图4中所示，起动器组件40另外包括螺线管组件80。螺线管组件80包括布置在第二轴X2上的小齿轮移位螺线管82，第二轴X2平行于第一轴X1布置。小齿轮移位螺线管82配置为由来自高压外部电源和能量存储系统22的电力通电，例如，在线圈端子80A处接收。螺线管组件80配置为诸如经由卡环或其他合适的紧固件安装并固定到齿轮组壳体46。螺线管组件80进一步配置为使起动器小齿轮44沿第一轴X1位移或滑动，如箭头84所示，用于与环形齿轮12A啮合，以在来自控制器36的命令下重新起动发动机12。小齿轮移位螺线管82可以例如经由单向离合器85A以及杆和支承装置85B(图2中所示)使起动器小齿轮44位移。然而在一个具体实施例中，起动器组件40的特征在于没有这种单向离合器85A，如下文具体所述。
控制处理器电子组件76可包括基本垂直于第一轴X1布置的处理器电路板86，以及一个或多个转子位置和速度传感器88(如图2和图4中所示)(诸如霍尔效应传感器)，其配置为与转子位置和速度传感器目标66配合。位置和速度传感器88布置成与转子轴58B的端部处的目标磁体66保持预定距离，例如0.5mm-1.5mm。电力电子组件78可包括基本上平行于处理器电路板86布置的电源电路板90、电流波纹滤波器92，以及配置为从电源电路板90吸收热能的散热器94。电力电子组件78可以另外包括布置在电源电路板90和散热器94之间的导热电绝缘体96。电流波纹滤波器92可以包括多个滤波电容器98，它们布置在以第一轴X1为中心并且基本垂直于第一轴X1的节圆Cp(图4中示出)上。如图2-图4中所示，多个滤波电容器98中的每一个大致平行于电源电路板90沿第一轴X1布置在电源电路板和处理器电路板86之间。
根据本公开，电子控制器36另外配置或编程为检测何时发动机12的停止-起动模式是激活的。这种模式可以由控制器36本身自动激活，或者经由位于车辆10中的开关100(图1中示出)激活，其可以由车辆的操作者致动。控制器36配置为监控发动机12的当前旋转速度ωE和当前旋转或角位置θ。发动机12的当前旋转位置θ和当前旋转速度ωE中的每一个可以具体地经由适当的传感器(未示出)来检测，并且表示发动机曲轴14的相应旋转位置和速度。控制器36另外配置为确定发动机10的当前旋转位置是否在阈值或目标停止旋转位置θT的预定范围Rθ内。预定范围Rθ可以是距目标停止旋转位置θT的+/-30度。控制器36还配置为确定发动机10的当前旋转速度ωE是否小于阈值旋转速度ωT。控制器36另外配置为当当前旋转位置θ在目标停止旋转位置θT的预定范围Rθ内并且当前旋转速度ωE小于阈值旋转速度ωT时，使起动器组件40通电以接合发动机12，诸如在环形齿轮12A处。使起动器组件40通电可以包括经由无刷电动机54将小齿轮44旋转到预定速度，诸如大约200RPM。
控制器36还配置为在使起动器组件40通电后产生时间延迟Δt以确保起动器组件与发动机10的接合。具体地，时间延迟Δt可以是大约50毫秒，以确保小齿轮与环形齿轮12A的啮合。控制器36另外配置为通过使起动器组件40通电来施加扭矩T以使发动机12停止在目标停止位置θT。具体地，可以经由施加扭矩的无刷电动机54产生扭矩T，并且在小齿轮44与环形齿轮12A啮合的同时，使小齿轮逆发动机12的旋转方向旋转，从而以受控速率减慢发动机。这样使用产生的扭矩T以受控速率减慢发动机12的速度允许更精确地实现目标停止位置θT。此外，这种目标停止位置θT将发动机首先将点火的气缸12B放置为靠近TDC来准备点火，这随后使发动机12能够减少NVH来重新起动。
目标停止位置θT可以是曲轴14相对于发动机气缸12B的上止点(TDC)的停止位置，发动机气缸12B特别地识别为在下一次发动机12重新起动时首先点火的气缸。具体地，目标停止位置θT可以设置在上止点之前(BTDC)的10度内。控制器36还可以配置为评估是否已经到达发动机12的目标停止位置θT。此外，控制器36可以配置为使得起动器组件40与发动机12分离，诸如当已经到达目标停止位置θT时，通过使小齿轮44位移与环形齿轮12A分离。
控制器36还可以配置为通过起动器组件40施加扭矩T，以经由确定发动机的当前旋转位置θ与目标停止位置θT之间的差来将发动机12停止在目标停止位置PT。可以使用所确定的发动机的当前旋转位置θ和目标停止位置θT之间的差来根据数学关系102确定由起动器组件40将发动机12停止在目标停止位置θT的扭矩T。主题数学关系102可以表达如下：
T＝Kp*θerr+ki∫θerr dt
在关系102中，θerr是θT和θ之间的差，换言之根据数学关系″θerr＝θT-θ″。另外，Kp表示比例控制增益，并且ki表示积分控制增益。旋转目标停止位置θT、阈值旋转速度ωT、时间延迟Δt和数学关系102中的每一个可以编程在控制器36中。
作为控制发动机12的操作的一部分，控制器36通常经由专门配置的燃料喷射器(未示出)调节燃料供应以运行发动机。因此，控制器36可以另外配置为检测供应给发动机10的这种燃料。另外，控制器36可以配置为在使起动器组件通电以接合发动机12之前调节起动器组件40以使小齿轮44旋转到预定速度ωp。为了使起动器组件40能够施加扭矩T以停止发动机12，起动器组件的特征在于不存在布置在小齿轮移位螺线管82和小齿轮44之间的单向离合器85A。因此，每当螺线管82被激活(即接合或通电时)，小齿轮44可以可操作地耦接到无刷电动机54。起动器组件40可另外包括布置在小齿轮44和齿轮组壳体46之间的弹簧104。弹簧104可以配置为从环形齿轮12A释放小齿轮44，并且当螺线管82断电时使小齿轮返回到其静止位置。
动力系11可另外包括传感器106，诸如曲轴14位置传感器。这种曲轴位置传感器(可以是霍尔效应传感器)可以用于检测发动机12的当前旋转速度ωE和当前旋转位置θ。传感器106配置为检测对于为了在到达发动机曲轴14的目标停止位置θT之后自动重新起动发动机已定位和设定好(即，准备好)发动机12，并产生指示其的信号108。控制器36另外配置为从传感器106接收信号108，作为已经到达发动机曲轴14的目标停止位置θT的指示，并从而指示对于后续的自动重新起动已定位好并准备好(即，使得能够进行)发动机12。
图5描绘了控制停止内燃机12的方法200，该内燃机配备有停止-起动模式和起动器组件40，如上面参考图1-图4所述的。方法200在框202中开始，经由控制器36确定发动机12停止-起动模式何时是激活的。然后，方法200从框202进行到框204，其中该方法包括经由控制器36监控发动机12的当前旋转速度ωE和当前旋转位置θ。在框204之后，方法200前进到框206。在框206中，方法200包括经由控制器36确定发动机12的当前旋转位置θ是否在阈值旋转位置θT的预定范围Rθ内，诸如在相对于TDC在+/-30度的范围内。在框206之后，方法200进行到框208。在框208中，方法200包括经由控制器36确定发动机10的当前旋转速度ωE是否小于阈值旋转速度ωT。
在框208之后，方法200前进到框210。在框210中，方法200包括使起动器组件40通电以接合发动机12，例如在环形齿轮12A处，如上面参考图2所述的。当当前旋转位置θ在阈值旋转位置θT的预定范围Rθ内并且当前旋转速度ωE小于阈值旋转速度ωT时，完成将起动器组件40通电以接合发动机12。如上面关于图1-图4所述，使起动器组件40通电可以包括经由无刷电动机54将小齿轮44旋转到预定速度，诸如大约200RPM。方法200还可以包括在框210中使起动器组件40通电以接合发动机12之前，在框209中检测燃料正被供应到发动机12并且将小齿轮44旋转到的预定速度。
在框210之后，方法200移动到框212，其中该方法包括在使起动器组件40通电之后经由控制器36产生时间延迟Δt以确保起动器组件与发动机12的接合。如上面关于图1-图4所述，时间延迟Δt可以是大约50毫秒。从框212，方法200进行到框214。在框214中，方法200包括由起动器组件40施加扭矩T以使发动机停止在目标停止位置θT。如上面关于图1-图4所述，目标停止位置θT可以设定在BTDC的10度以内。另外，也如关于图1-图4描述的，施加扭矩T可以包括经由控制器36确定发动机的当前旋转位置θ和目标停止位置θT之间的差。此外，在这种实施例中，通过使用所确定的当前旋转位置θ和目标停止位置θT之间的差来根据数学关系102确定扭矩T，可以实现扭矩T的施加，如上所述。
在框214之后，方法200可前进到框216。在框216中，方法200包括经由控制器36评估是否已到达发动机12的目标停止位置θT。然后，方法200可以从框216进行到框218，其中该方法包括当已经到达目标停止位置θT时使起动器组件40与发动机12分离，从而完成发动机12的受控停止。在框218之后，方法200可前进到框220。在框220中，该方法可以包括经由传感器106检测已经到达的发动机曲轴14的目标停止位置θT。另外，在框220中，该方法可以包括经由传感器106向控制器36通信指示已经到达发动机曲轴14的检测到的目标停止位置θT的信号108。因此，方法200可以在框220处完成，从而使得能够自动重新起动发动机12。此后，方法200可以返回到框202。
具体实施方式和附图或图示对本公开是支持性和描述性的，而本公开的范围仅由权利要求书限定。虽然已经详细描述了用于执行所要求保护的公开内容的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种替代设计和实施例。此外，附图中示出的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特征不必被理解为彼此独立的实施例。相反地，可以将实施例的一个示例中描述的每个特征与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征组合，从而产生未以文字或通过参考附图描述的其他实施例。因此，这样的其他实施例落入所附权利要求书范围的框架内。

Claims (9)

1.一种配备有停止-起动模式和起动器组件的发动机的受控停止方法，包含：
经由电子控制器检测何时发动机停止-起动模式是激活的；
经由所述控制器监控所述发动机的当前旋转速度和当前旋转位置；
经由所述控制器确定所述发动机的所述当前旋转位置是否在目标停止位置的预定范围内；
经由所述控制器确定所述发动机的所述当前旋转速度是否小于阈值旋转速度；
当所述当前旋转位置在所述目标停止位置的所述预定范围内并且所述当前旋转速度小于所述阈值旋转速度时，使所述起动器组件通电以接合所述发动机；
经由所述控制器在所述起动器组件通电后产生时间延迟，以确保所述起动器组件与所述发动机的接合；并且
经由所述起动器组件施加扭矩以使所述发动机停止在所述目标停止位置；
其中所述起动器组件包括无刷电动机、螺线管和小齿轮，其中所述无刷电动机配置为使所述小齿轮旋转，并且所述螺线管配置为使所述小齿轮位移，并且所述方法进一步包含在使所述起动器组件通电以接合所述发动机之前检测供应给所述发动机的燃料并以预定速度旋转所述小齿轮。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：
经由所述控制器评估是否到达所述发动机的所述目标停止位置；并且
当到达所述目标停止位置时，将所述起动器组件从所述发动机上分离。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包含经由传感器检测已经到达的所述发动机的所述目标停止位置，并且经由所述传感器向所述控制器通信指示已经到达所述发动机的所述检测到的目标停止位置的信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述起动器组件的特征在于没有设置在所述螺线管和所述小齿轮之间的单向离合器，使得当所述螺线管激活时所述小齿轮能够操作地连接到所述无刷电动机。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机包括连接到环形齿轮的曲轴，并且其中使所述起动器组件通电以接合所述发动机包括使所述螺线管通电以使所述小齿轮位移以与所述环形齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述起动器组件另外包括壳体和布置在所述小齿轮和所述壳体之间的弹簧，并且其中所述弹簧配置为在所述螺线管断电时从所述环形齿轮释放所述小齿轮。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述发动机的所述当前旋转位置和所述当前旋转速度中的每一个是所述发动机曲轴的当前旋转位置和当前旋转速度中相应的那一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机的所述目标停止位置是所述发动机曲轴相对于上止点TDC的停止位置，并且其中所述发动机曲轴的所述目标停止位置在相对于上止点TDC的+/-30度的范围内。
9.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述起动器组件施加所述扭矩以使所述发动机停在所述目标停止位置包括经由所述控制器确定所述发动机的所述当前旋转位置与所述发动机的所述目标停止位置之间的差，并且使用所述发动机的所述当前旋转位置与所述目标停止位置之间的所确定的差，根据数学关系确定由所述起动器组件使所述发动机停止在所述目标停止位置的所述扭矩。
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