CN112431704A - 用于起动发动机的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于起动发动机的方法。所述方法可在自最近发动机停止以来的发动机的第一循环期间调整一个或多个气缸的排气门打开正时以减少发动机转动起动工。如果所述发动机直接起动或经由电机起动，则所述方法可调整排气门正时。

Description

用于起动发动机的方法

技术领域

本说明书涉及用于起动发动机的方法和系统。所述方法和系统可降低系统成本并减少应用于转动起动发动机的能量的量。

背景技术

车辆的内燃发动机可经由电机转动起动以促进发动机起动。转动起动可包括在向发动机供应火花和燃料时使发动机以小于发动机怠速的速度旋转。一旦在发动机中发起燃烧并且发动机加速到发动机怠速，就可撤回供应到电机的电功率。然而，被应用来使发动机旋转的能量的量可在发动机起动与发动机起动之间变化。特别地，被应用来起动发动机的能量的量可取决于发动机停止的位置、发动机温度以及在发动机中的燃烧开始使发动机加速之前发动机经由电机转动起动的时间量以及其他发动机和车辆状况。然而，如果发动机可在更短的时间量内起动并且通过递送更少的能量来经由电机使发动机旋转，则可以减小电机的容量以及由电机消耗的用于起动发动机的能量的量。

发明内容

本文的发明人已经意识到了上述问题并且已经开发了一种发动机操作方法，其包括：将发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，所述气缸中的压力在发动机响应于发动机起动请求而经由控制器转动起动期间的所述发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内；以及响应于所述发动机起动请求而转动起动发动机。

通过在最近发动机停止之后的气缸的第一循环内调整排气门打开时间，可以提供减少使发动机旋转以供起动的能量的量的技术效果。在一个示例中，可将气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，所述气缸中的压力基本上等于(例如，在发动机曲轴箱压力的百分之十以内)发动机曲轴箱中的压力。以所述气缸中的压力基本上等于所述曲轴箱中的压力时的曲轴角度打开气缸的排气门允许所述发动机旋转而无需将能量投入所述发动机中来克服在所述排气门保持闭合的情况下在所述气缸中可能产生的真空或压力。

本说明书可提供若干优点。具体地，所述方法可减少被施加来起动发动机的能量的量。所述方法可应用于当发动机直接起动时以及当电机使所述发动机旋转以供起动时的状况。另外，所述方法可在没有另外成本的情况下应用于许多系统中。更进一步地，所述方法可使得能够利用较低扭矩容量的发动机起动机和较低容量的电能存储装置起动发动机。

根据以下当单独地或结合附图时的具体实施方式，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将容易显而易见。

应理解，提供以上概要来以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的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文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出内燃发动机的示意图；

图2示出包括图1所示的内燃发动机的车辆传动系或动力传动系统的示意图；

图3A至图4B示出在膨胀燃烧期间的气缸压力增量和扭矩增量的曲线图；

图5示出预示性发动机起动的曲线图；并且

图6示出用于操作发动机的示例性方法。

具体实施方式

本说明书涉及起动发动机并减少用于起动发动机的能量。发动机可以是图1所示的类型。发动机可包括在如图2所示的传动系或动力传动系统中。可直接起动发动机，或者可经由发起膨胀冲程燃烧来评估转动起动过程。发动机气缸中的压力和由气缸产生的扭矩可遵循图3A至图4B所示的轨迹。在图5中示出两个发动机起动序列，并且图5的序列可经由图6的方法产生。在一个示例中，图6的方法调整气缸的排气门正时，使得排气门以一定曲轴角度打开，在所述曲轴角度下，气缸中的压力基本上等于曲轴箱中的压力，使得可减小发动机转动起动扭矩并且可更充分地利用发动机膨胀功。

参考图1，内燃发动机10(包括多个气缸，图1示出所述多个气缸中的一个气缸)由电子发动机控制器12控制。发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述缸体33包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接来进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99耦接到曲轴40。起动机96(例如，低电压(以小于30伏操作的)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可选择性地经由带或链条向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。

燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。可通过进气凸轮51和排气凸轮53来操作每个进气门和排气门。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的位置可通过排气凸轮传感器57确定。进气门52的相位或位置可经由气门相位改变装置59相对于曲轴40的位置来调整。排气门54的相位或位置可经由气门相位改变装置58相对于曲轴40的位置来调整。气门相位改变装置58和59可以是机电装置、液压装置或机械装置。

发动机10包括容纳曲轴40的曲轴箱39。油盘37可形成曲轴箱39的下边界，并且发动机缸体33和活塞36可构成曲轴箱39的上边界。曲轴箱39可包括可经由进气歧管44将气体排放到燃烧室30的曲轴箱通风阀(未示出)。曲轴箱39中的压力可经由压力传感器38来感测。替代地，可估计曲轴箱39中的压力。

燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域的技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器66。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。

另外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地耦接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的空气流动。因为节气门62的入口在增压室45内，所以可将增压室45中的压力称为节气门入口压力。节气门出口位于进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可选择性地调整到完全打开与完全闭合之间的多个位置。废气门163可经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕过涡轮164来控制压缩机162的速度。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。

无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游耦接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可包括多个催化剂砖。在另一示例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化器。

控制器12在图1中被示出为常规微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示出为从耦接到发动机10的传感器接收除先前讨论的那些信号之外的各种信号，包括：来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦接到加速踏板130的位置传感器134，用于感测由脚132施加的力；耦接到制动踏板150的位置传感器154，用于感测由脚152施加的力；来自耦接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器，感测曲轴40的位置；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；来自压力传感器79的气缸压力；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的一个优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每旋转一圈产生预定数目的等距脉冲，根据所述预定数目的等距脉冲可确定发动机转速(RPM)。

控制器12还可接收来自人/机接口77的输入。在一个示例中，人/机接口77可以是显示面板。替代地，人/机接口77可以是按键开关或其他已知类型的人/机接口。人/机接口77可接收来自用户的请求。例如，用户可经由人/机接口77请求发动机停止或起动。另外，人/机接口77可显示可从控制器77接收的状态消息和发动机数据。

在操作期间，发动机10内的每个气缸典型地经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54闭合并且进气门52打开。经由进气歧管44将空气引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸底部以便增大燃烧室30内的容积。活塞36在气缸底部附近并且在其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。

在压缩冲程期间，进气门52和排气门54闭合。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束时且最靠近气缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在于下文称为喷射的过程中，将燃料引入到燃烧室中。在于下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。

图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括在图1中示出的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254、能量存储装置控制器253和制动控制器250。控制器可通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一者可向其他控制器提供信息，诸如功率输出极限(例如，被控制为不被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入极限(例如，被控制为不被超过的装置或部件的功率输入)、被控制的装置的功率输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可将命令提供给发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动控制器250以实现驾驶员输入请求和基于车辆工况的其他请求。

例如，响应于驾驶员释放加速踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆减速率。所请求的期望的车轮功率可通过车辆系统控制器255从电机控制器252请求第一制动功率和从发动机控制器212请求第二制动功率来提供，第一功率和第二功率提供车轮216处的期望的传动系制动功率。车辆系统控制器255还可经由制动控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可称为负功率，因为它们使传动系和车轮旋转减慢。正功率可保持或加速传动系和车轮旋转。

在其他示例中，控制动力传动系统装置的划分可以与图2所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可取代车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可为单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动控制器250是独立的控制器。

在此示例中，动力传动系统200可由发动机10和电机240提供功率。在其他示例中，可省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统、经由BISG 219或者经由也称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(ISG)240起动。可经由任选的BISG速度传感器203来确定BISG 219的速度。传动系ISG 240(例如，高电压(以大于30伏的电压操作)电机)也可被称为电机、马达和/或发电机。另外，发动机10的功率可经由诸如燃料喷射器、节气门等功率致动器204来调整。

BISG经由带231机械地耦接到发动机10。BISG可耦接到曲轴40或凸轮轴(例如，图1的51或53)。当经由电能存储装置275或低电压电池280供应电功率时，BISG可作为马达操作。BISG可作为向电能存储装置275或低电压电池280供应电功率的发电机进行操作。双向DC/DC转换器281可将电能从高电压母线274传递到低电压母线273，反之亦然。低电压电池280电耦接到低电压母线273。电能存储装置275电耦接到高电压母线274。低电压电池280选择性地向起动机马达96供应电能。

发动机输出功率可通过双质量飞轮215传输到动力传动系统分离式离合器235的输入侧或第一侧。分离式离合器236可以是电致动或液压致动的。分离式离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地耦接到ISG输入轴237。

可操作ISG 240以向动力传动系统200提供功率，或者在再生模式中将动力传动系统功率转换成电能，所述电能将存储在电能存储装置275中。ISG 240与能量存储装置275电连通。ISG 240具有比在图1所示的起动机96或BISG 219更高的输出功率容量。另外，ISG240直接驱动动力传动系统200或由动力传动系统200直接驱动。不存在将ISG 240耦接到动力传动系统200的带、齿轮或链条。而是，ISG 240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置275(例如，高电压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。ISG 240的下游侧经由轴241机械地耦接到变矩器206的泵轮285。ISG 240的上游侧机械地耦接到分离式离合器236。ISG 240可经由如电机控制器252所指示作为马达或发电机进行操作来向动力传动系统200提供正功率或负功率。

变矩器206包括涡轮286以将功率输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地耦接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当锁定TCC时，将功率从泵轮285直接传递到涡轮286。通过控制器254来电操作TCC。替代地，可液压锁定TCC。在一个示例中，变矩器可被称为变速器的部件。

当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮机286与变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机功率传输到自动变速器208，从而实现功率倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出功率经由变矩器离合器直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可部分地接合，从而使得能够调整直接传送到变速器的功率的量。变速器控制器254可被配置为通过响应于各种发动机工况或根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的功率的量。

变矩器206还包括泵283，所述泵283对流体加压以操作分离式离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，所述泵轮285以与ISG 240相同的速度旋转。

自动变速器208包括挡位离合器(例如，挡位1-10)211和前进离合器210。自动变速器208是固定传动比变速器。替代地，变速器208可以是具有模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的能力的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比。通过经由换挡控制电磁阀209调整供应到离合器的流体，可以使挡位离合器211接合或脱离。来自自动变速器208的功率输出也可经由输出轴260传送到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可在将输出行驶功率传输到车轮216之前，响应于车辆行进状况而在输入轴270处传递输入驱动功率。变速器控制器254选择性地启用或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱离TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。

另外，可通过接合摩擦车轮制动器218来将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可响应于人类驾驶员将他们的脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。另外，制动器控制器250可响应于由车辆系统控制器255做出的信息和/或请求而应用制动器218。以相同方式，通过响应于人类驾驶员从制动踏板释放他们的脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而脱离车轮制动器218，可减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动发动机停止程序的一部分，车辆制动器可经由控制器250向车轮216施加摩擦力。

响应于使车辆225加速的请求，车辆系统控制器可从加速踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。车辆系统控制器255然后将所请求的驾驶员需求功率的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给ISG或BISG。车辆系统控制器255向发动机控制器12请求发动机功率并且向电机控制器252请求ISG功率。如果ISG功率加上发动机功率小于变速器输入功率极限(例如，不超过阈值)，那么将功率递送到变矩器206，所述变矩器随后将所请求的功率的至少一部分传送到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可基于输入轴功率和车辆速度的换挡规律和TCC锁止规律而选择性地锁定变矩器离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些条件下，当可能期望对电能存储装置275充电时，可在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负ISG功率)。车辆系统控制器255可请求增加的发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。

响应于使车辆225减速并提供再生制动的请求，车辆系统控制器可基于车辆速度和制动踏板位置来提供负的期望的车轮功率(例如，期望的或请求的动力传动系统车轮功率)。然后，车辆系统控制器255将负的期望的车轮功率的一部分分配给ISG 240和发动机10。车辆系统控制器还可将请求的制动功率的一部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动车轮功率)。另外，车辆系统控制器可向变速器控制器254通知车辆处于再生制动模式，使得变速器控制器254基于唯一换挡规律来变换挡位211，以提高再生效率。发动机10和ISG 240可向变速器输入轴270供应负功率，但由ISG 240和发动机10提供的负功率可由变速器控制器254限制，所述变速器控制器输出变速器输入轴负功率极限(例如，不应超过阈值)。另外，ISG 240的负功率可基于电能存储装置275的工况而由车辆系统控制器255或电机控制器252限制(例如，被约束为小于阈值负阈值功率)。ISG 240由于变速器或ISG限制而不可提供的期望的负车轮功率的任何部分可被分配给发动机10和/或摩擦制动器218，使得期望的车轮功率通过经由摩擦制动器218、发动机10和ISG 240的负功率(例如，吸收的功率)组合来提供。

因此，对各种动力传动系统部件的功率控制可以由车辆系统控制器255来监视，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和制动器218的本地功率控制。

作为一个示例，通过控制涡轮增压或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压来调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合，可控制发动机扭矩输出。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、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机功率输出。可通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可经由在燃烧燃料时以及在一个或多个气缸被停用的情况下(例如，不燃烧燃料)或者在全部气缸被停用的情况下以及在使发动机旋转时以低功率进行操作来产生制动功率。可经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率的量。可调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。另外，可调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可逐气缸地执行发动机控制以控制发动机功率输出。

如本领域中已知的，电机控制器252可通过调整流入和流出ISG的场和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的功率输出和电能产生。

变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可通过区分来自位置传感器271的信号或者对预定时间间隔内的多个已知的角距离脉冲进行计数来将变速器输入轴位置转化成输入轴速度。变速器控制器254可从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，那么控制器254可对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴速度。变速器控制器254还可区分变速器输出轴速度以确定变速器输出轴加速度。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可从传感器277接收另外的变速器信息，所述传感器可包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压压力传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器以及BISG温度传感器、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可从换挡选择器290(例如，人/机接口装置)接收所请求的挡位输入。换挡选择器290可包括用于挡位1-N(其中N是高挡位数)、D(前进挡)和P(驻车挡)的位置。

制动控制器250经由车轮速度传感器221接收车轮速度信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动控制器250还可从在图1中示出的制动踏板传感器154直接接收制动踏板位置信息或者在CAN 299上接收制动踏板位置信息。制动控制器250可响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动控制器250还可提供防抱死和车辆稳定性制动以改进车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不应超过的阈值负车轮功率)，使得负ISG功率不会导致超过车轮功率极限。例如，如果控制器250发出50N-m的负车轮功率极限，则调整ISG功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负功率，包括考虑变速器齿轮传动。

因此，图1和图2提供了一种车辆系统，其包括：发动机；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令用于将发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，预期气缸中的压力在最近发动机停止之后的气缸的第一排气冲程之前在气缸中未发生燃烧时的发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内。车辆系统还包括用于经由电机转动起动发动机的另外的指令。车辆系统还包括用于测量曲轴箱中的压力的另外的指令。车辆系统还包括用于估计曲轴箱中的所述压力的另外的指令。

现在参考图3A，示出气缸压力增量对曲轴角度的曲线图。竖直轴线表示当膨胀燃烧存在时气缸中的压力与膨胀燃烧不存在时气缸中的压力之间的压力差。水平轴线表示在增量压力的情况下相对于气缸的上止点压缩冲程(例如，0曲轴度)和下止点排气冲程(例如，180曲轴度)的曲轴角度。迹线302表示气缸压力增量，其可表示为：

delta_p(θ)＝Cyl_p_expan(θ)-Cyl_p(θ)

其中delta_p是气缸压力差，Cyl_p_expan是当气缸中存在膨胀燃烧时的气缸压力，θ是曲轴角度，并且Cyl_p是当气缸中不存在燃烧时的气缸压力。

在上止点压缩冲程之后的六十曲轴度处，当首先发起膨胀燃烧并且气缸容积较小时，压力增量处于其最高水平。应当注意，在上止点压缩冲程之后的六十曲轴度仅仅是示例性起始位置，并且其他曲轴角度可以被称为初始位置。当发动机由于膨胀燃烧而开始旋转时，压力增量下降，直到排气门在气缸的上止点压缩冲程之后的120曲轴度下打开。当排气门打开时，增量压力下降到零。在此序列中，在上止点压缩冲程之后的60曲轴处的膨胀燃烧处开始并且在上止点压缩冲程之后的120曲轴度处结束，与气缸中不存在膨胀燃烧时相比，通过由膨胀燃烧产生的扭矩将68.5焦耳的功输入到发动机曲轴。

现在参考图3B，示出气缸扭矩增量对曲轴角度的曲线图。竖直轴线表示当膨胀燃烧存在时经由气缸产生的扭矩与膨胀燃烧不存在时经由气缸产生的扭矩之间的扭矩差。水平轴线表示在增量压力的情况下相对于气缸的上止点压缩冲程(例如，0曲轴度)和下止点排气冲程(例如，180曲轴度)的曲轴角度。迹线304表示气缸扭矩增量，其可表示为：

delta_t(θ)＝Cyl_t_expan(θ)-Cyl_t(θ)

其中delta_t是气缸扭矩差，Cyl_t_expan是当气缸中存在膨胀燃烧时产生的气缸扭矩，θ是曲轴角度，并且Cyl_t是当气缸中不存在燃烧时产生的气缸扭矩。在图3B中显示的扭矩对应于在图3A中描述的气缸，并且其与图3A中所显示的增量压力相关。

在上止点压缩冲程之后的60曲轴度处，当首先发起膨胀燃烧并且气缸容积较小时，扭矩增量处于其最高水平。当发动机由于膨胀燃烧而开始旋转时，扭矩增量下降，直到排气门在气缸的上止点压缩冲程之后的120曲轴度下打开。当排气门打开时，增量扭矩下降到零。因此，对于早期排气门打开正时，增量气缸压力和增量气缸扭矩遵循类似的轨迹。

现在参考图4A，示出气缸压力增量对曲轴角度的第二曲线图。竖直轴线表示当膨胀燃烧存在时气缸中的压力与膨胀燃烧不存在时气缸中的压力之间的压力差。水平轴线表示在增量压力的情况下相对于气缸的上止点压缩冲程(例如，0曲轴度)和下止点排气冲程(例如，180曲轴度)的曲轴角度。迹线402表示气缸压力增量。然而，在此示例中，排气门打开正时被延迟，并且它比图3A和图3B所示的排气门打开正时更晚发生。

在上止点压缩冲程之后的60曲轴度处，当首先发起膨胀燃烧并且气缸容积较小时，压力增量处于其最高水平。当发动机由于膨胀燃烧而开始旋转时，压力增量下降，直到排气门在气缸的上止点压缩冲程之后的180曲轴度下打开。当排气门打开时，增量压力下降到零。在此序列中，在上止点压缩冲程之后的60曲轴处的膨胀燃烧处开始并且在上止点压缩冲程之后的180曲轴度处结束，与气缸中不存在膨胀燃烧时相比，通过由膨胀燃烧产生的扭矩将83.5焦耳的功输入到发动机曲轴。因此，通过延迟排气门打开，与图3A和图3B所示的排气门正时相比，气缸中的压力可执行另外的功。

现在参考图4B，示出气缸扭矩增量对曲轴角度的曲线图。竖直轴线表示当膨胀燃烧存在时经由气缸产生的扭矩与膨胀燃烧不存在时经由气缸产生的扭矩之间的扭矩差。水平轴线表示在增量压力的情况下相对于气缸的上止点压缩冲程(例如，0曲轴度)和下止点排气冲程(例如，180曲轴度)的曲轴角度。迹线404表示气缸扭矩增量。

在上止点压缩冲程之后的六十曲轴度处，当首先发起膨胀燃烧并且气缸容积较小时，扭矩增量处于其最高水平。当发动机由于膨胀燃烧而开始旋转时，扭矩增量下降，直到排气门在气缸的上止点压缩冲程之后的180曲轴度下打开。增量扭矩在达到180曲轴度之前几乎为零。因此，如果排气门在180曲轴度下未打开，则增量扭矩在180曲轴度之后可能变为负。因此，投入使发动机旋转的功(无论是经由化学能还是电能产生的功)可经由调整在最近发动机停止之后(没有燃烧并且没有发动机旋转)的预定数量的发动机燃烧事件内的排气门打开正时来减少。

现在参考图5，示出两个示例性预示性发动机起动序列。起动序列可根据图6的方法由图1和图2的系统提供。第一发动机起动序列在时间t0处开始，并且第二发动机起动序列在时间t2处开始。沿着曲线图的水平轴线的SS标记是时间间隔，并且间隔的持续时间可以是长的或短的。竖直线表示序列中感兴趣的时间。在此示例中，发动机是点火顺序为1-3-4-2的四冲程四缸发动机。感兴趣的时间由时间t0至t3处的竖直线指示。序列从左向右移动。

来自图5顶部的第一曲线图是一号气缸的冲程的曲线图。竖直条表示一号气缸的上止点位置和下止点位置。进气冲程由“I”指示，并且压缩冲程由“C”指示。做功或膨胀冲程由“P”指示，并且排气冲程由“E”指示。排气门正时由实心条指示，如554处所示。排气门在由实心条(例如，554)指示的正时处打开，并且在未示出实心条的发动机位置处闭合。火花正时由“*”指示，如552处所示，并且燃料喷射正时由阴影线条指示，如550处所示。在由“*”指示的曲轴角度处存在火花，并且在未示出“*”的曲轴角度处不存在火花。在存在阴影线条(例如，550)的曲轴角度处发生燃料喷射，并且在不存在阴影线条的曲轴角度处不发生燃料喷射。在来自图5顶部的第一四个曲线图中使用火花、燃料喷射和排气门正时的相同符号。

来自图5顶部的第二曲线图是三号气缸的冲程的曲线图。火花正时、排气门正时和燃料喷射正时以与其在来自图5顶部的第一曲线图中所指示的方式类似的方式指示。

来自图5的顶部的第三曲线图是四号气缸的冲程的曲线图。火花正时、排气门正时和燃料喷射正时以与其在来自图5顶部的第一曲线图中所指示的方式类似的方式指示。

来自图5顶部的第四曲线图是二号气缸的冲程的曲线图。火花正时、排气门正时和燃料喷射正时以与其在来自图5顶部的第一曲线图中所指示的方式类似的方式指示。

来自图5顶部的第五曲线图是四号气缸中的压力对四号气缸的气缸位置的曲线图。竖直轴线表示四号气缸中的气缸压力，并且气缸压力在竖直轴线箭头的方向上增大。水平轴线表示四号气缸开启的当前冲程。迹线514表示四号气缸中的压力。

来自图5顶部的第六曲线图是发动机转动起动状态对四号气缸的气缸冲程的曲线图。竖直轴线表示发动机转动起动状态，并且当迹线516处于水平轴线附近的较低水平时，发动机在电机的功率下不转动起动或旋转。当迹线516处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，发动机在电机的功率下转动起动。迹线516表示发动机转动起动状态。

发动机在时间t0处完全停止(例如，不旋转)，并且发动机可停止达很长或很短的持续时间。在发动机完全停止达短时间量(约1秒)之后，气缸中的压力将减小到等于发动机曲轴箱压力。在此示例中，当发动机停止时，四号气缸处于其做功或膨胀冲程。由控制器确定膨胀燃烧对于起动发动机可能是有用的。在发动机不旋转时将燃料喷射到四号气缸，如502处所指示，然后经由火花燃烧燃料，如504处所指示。在时间t0与时间t1之间，燃烧的燃料增大四号气缸中的压力。气缸中增大的压力致使发动机开始旋转。在此示例中，发动机起动机使起动机小齿轮前进以在火花被递送到四号气缸之前的预定时间量内接合发动机。接合起动机以辅助发动机起动。由于在四号气缸中发起膨胀燃烧，因此可将减少量的电功率递送到起动机马达以使发动机旋转，从而节省递送到起动机马达的电能。替代地，BISG或起动机/发电机或分离式离合器可在火花开始被递送到四号气缸时开始施加扭矩以使发动机旋转。

如由条506所指示的排气门打开正时从下止点排气冲程提前到一定正时和曲轴角度，在所述正时和曲轴角度处预期或确定四号气缸中的压力基本上等于发动机的曲轴箱中的压力(例如，气缸中的压力在发动机曲轴箱中的压力的10％以内)。由于时间t0处气缸中的空气量是当时四号气缸的容积的函数，因此在时间t0处喷射到四号气缸中以在四号气缸中产生贫空燃比、富空燃比(优选)或化学计量空燃比的燃料量是基于在时间t0处估计的四号气缸中的截留空气质量。在气缸中燃烧的空气和燃料的量可能影响气缸中的压力基本上等于发动机曲轴箱中的压力时的曲轴角度。在此示例中，四号气缸中的气缸压力等于四号气缸中的膨胀燃烧之后的发动机曲轴箱压力时的曲轴角度在排气门打开正时正时条506处(例如，条506的左侧)出现。在此示例中，四号气缸是在发动机在时间t0处停止之后发起膨胀冲程燃烧的第一气缸。此正时从四号气缸的下止点排气冲程提前。

一旦发动机旋转开始，就开始向二号气缸进行燃料喷射。二号气缸是在时间t0之后的燃烧顺序中的下一个气缸。阴影线条508指示自最近发动机在时间t0处停止以来的第二燃烧事件(例如，空气和燃料的燃烧)的燃料喷射。当发动机旋转时，火花被递送到二号气缸，如510处所指示。二号气缸的排气门打开正时比二号气缸的下止点排气冲程提前，使得当二号气缸中的压力基本上等于发动机中的曲轴箱压力时，二号气缸的排气门打开。在此示例中，二号气缸中的压力基本上等于从二号气缸的排气冲程的下止点提前的曲轴角度处的曲轴箱压力，如条512所指示。

当在二号气缸中发生燃烧时，燃料被喷射到一号气缸中，如阴影线条514所指示。如阴影线条514所指示喷射的燃料在一号气缸的压缩冲程中开始燃烧，如516处所指示。在516处发起的燃烧是自最近发动机在时间t0处停止以来的第三燃烧事件。由于燃烧和经由起动机马达施加到曲轴的扭矩，发动机继续加速。

在时间t1处，停止递送到起动机马达的电功率。可响应于发动机转速超过阈值转速而停止递送到起动机马达的电功率。响应于从起动机马达撤回电功率而将一号气缸中的排气门正时调整到基础排气门正时，所述基础排气门正时可以是发动机转速和发动机负荷的函数。由于起动机不再转动起动发动机，因此可调整排气门正时以减少发动机排放并改进燃烧稳定性。基础排气门正时由518处的条指示。另外，响应于从起动机撤回电功率而将每个气缸的排气门正时调整到它们相应的基础正时，因为调整气门正时可减少发动机排放并且因为不再可节省用于使起动机旋转的电功率。发动机继续运行，然后最终停止。

发动机在与发动机先前在时间t2处停止的相同位置处停止，不同的是此发动机起动膨胀燃烧未被确定为可行的。因此，在时间t2处，起动机接合并且不发起膨胀燃烧。由于二号气缸中的压力在时间t2处基本上等于发动机曲轴箱压力，因此二号气缸的排气门打开，这允许发动机旋转而不在二号气缸中产生真空。因此，不需要使用电能来在二号气缸中产生可能不提供有用益处的真空。二号气缸的排气门正时由条520指示，并且其持续时间延长，使得可减少转动起动发动机的功。在发动机开始旋转之后不久开始向二号气缸中进行燃料喷射，如阴影线条522所指示。然而，由于如果当发动机停止时空气通过活塞，二号气缸中的压力可减小，因此喷射到二号气缸中的燃料量小于二号气缸在气缸的最大容积时已经完全充满空气的情况下的燃料量。二号气缸中的空气燃料混合物经由递送的火花而燃烧，如524处所示。二号气缸的排气门正时提前到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，预期气缸压力等于发动机曲轴箱压力，如实心条526所指示。

当发动机经由起动机旋转时，燃料也被喷射到一号气缸，如阴影线条528所指示。喷射到一号气缸中的燃料燃烧，如530处所指示。一号气缸的排气门打开正时从下止点排气冲程提前，如实心条532所示。一号气缸的排气门在一定曲轴角度下打开，在所述曲轴角度下，预期气缸压力基本上等于曲轴箱压力。

自最近发动机在时间t2处停止(例如，发动机不旋转)以来，燃料第三次喷射到发动机到三号气缸中，如阴影线条534所指示。发起自最近发动机停止以来的三号气缸中的第一燃烧事件，如536处所指示。燃烧致使发动机加速，然后在时间t3处从起动机移除电功率以节省电功率。由于起动机不再使发动机旋转，因此将气缸的排气门正时调整(例如，延迟)到基于时间t3之后的发动机转速和发动机负荷的基础排气门正时。

以这种方式，可调整排气门正时以减少用于在发动机起动期间转动起动发动机的电能的量。此外，可响应于从起动机撤回电功率而调整排气门正时，使得可改进发动机排放和燃烧稳定性。

现在参考图6，示出用于操作发动机的方法。方法600的至少部分可以被实现为存储在非暂时性存储器中的可执行控制器指令。方法600可与图1和图2的系统协作操作。另外，方法600的部分可以是在物理世界中采取以变换致动器或装置的操作状态的动作。图6的方法可作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令被包括到图1和图2的系统中。

在602处，方法600判断是否请求了发动机起动。可经由对人/机接口(例如，按键开关或显示面板)的输入来请求发动机起动。如果方法600判断请求了发动机起动，则答案为是并且方法600进行到604。否则，答案为否并且方法600可进行到650。

在650处，方法600根据发动机操作状态来保持或调整发动机操作。例如，方法600可将燃料喷射、进气门正时和排气门正时以及火花正时调整到响应于发动机转速和发动机负荷的基础正时。此外，方法600可根据驾驶员需求扭矩来调整发动机操作。特别地，发动机火花正时、发动机进气门正时和排气门正时以及发动机燃料喷射正时可响应于驾驶员需求扭矩或加速踏板位置而调整。方法600进行到退出。

在604处，方法600确定当发动机完全停止(例如，不旋转)时发动机的位置。可经由发动机位置传感器确定发动机位置，并且可在发动机停止旋转时将发动机位置存储到存储器。另外，方法600可确定其他发动机工况，诸如发动机温度、环境温度、燃料压力等。方法600在确定发动机位置之后进行到606。

在606处，方法600确定是否膨胀燃烧(例如，在处于气缸的膨胀冲程的气缸中经由向气缸喷射燃料并且在发动机不旋转时燃烧处于其膨胀冲程上的气缸中的空气燃料混合物来发起的燃烧)。在一个示例中，方法600可将发动机工况输入逻辑中，所述逻辑确定膨胀燃烧是否可在不经由电机(例如，起动机马达、ISG、BISG或集成式起动机/发电机)使发动机旋转的情况下起动发动机。相同逻辑还可确定是否在没有膨胀燃烧的情况下起动发动机。在膨胀燃烧增加发动机排放的状况期间或者在膨胀燃烧可能提供较少益处的状况期间，可抑制膨胀燃烧。例如，可将发动机温度、环境温度、燃料温度和发动机停止位置输入到逻辑，并且逻辑可输出所请求的发动机起动程序，所述发动机起动程序包括在没有膨胀燃烧的情况下经由电机转动起动发动机、在没有经由电机转动起动发动机的情况下并且在膨胀燃烧的情况下起动发动机，或者经由膨胀燃烧来起动发动机并且经由电机使发动机旋转。在一个示例中，方法600可根据以下表达式确定膨胀燃烧是否可起动发动机：

Exp_com＝fn_exp(eng_pos，eng_t，bp，fp，crk_meth)

其中Exp_com是指示膨胀燃烧是否可起动发动机的变量，fn_exp是返回值的函数，eng_pos是表示发动机当前发动机位置的变量，eng_t是表示当前发动机温度的变量，bp是当前大气压力，fp是当前燃料压力，并且crk_meth是表示发动机转动起动方法(例如，起动机、ISG、BISG、集成式起动机发电机或膨胀燃烧)的变量。函数fn_exp可以是经由先前提及的变量引用的表或函数，并且所述表或函数输出指示在当前发动机工况下膨胀燃烧是否可起动发动机的变量。可以经验确定表和/或函数中的值并将其存储在控制器存储器中。在确定膨胀燃烧是否可起动发动机之后，方法600进行到610。

在610处，如果在步骤608处发动机将经由电机转动起动(例如，旋转)，则方法600确定发动机转动起动方法。方法600可基于电池荷电状态、电机状态和发动机工况(包括发动机停止位置)来选择发动机转动起动方法。在一个示例中，将电池荷电状态、电机状态和发动机工况(包括发动机停止位置)输入逻辑中，并且所述逻辑输出期望的发动机转动起动方法(例如，ISG、起动机、BISG、集成式起动机/发电机)。方法600进行到612。

在612处，方法600估计发动机气缸中的压力将基本上等于发动机曲轴箱压力的发动机位置。在一个示例中，方法600估计发动机气缸中的压力将等于发动机曲轴箱压力的发动机位置。方法可经由以下公式估计发动机气缸中的位置压力将等于发动机曲轴箱压力的位置：

Eq_pr_loc＝fn_loc(eng_st_pos，bp，Ex_com，PP_exp，CR_atm)

PP_exp＝fn_exp(bp，rot_com，Comb_qual，eng_st_pos，spk_tm)

其中Eq_pr_loc是预期或估计气缸中的压力等于发动机曲轴箱压力的曲轴角度位置，fn_loc是返回发动机曲轴角度的函数，eng_st_pos是发动机停止且不旋转的位置，bp是大气压力，Ex_com是表示是否使用膨胀燃烧来起动发动机的变量，PP_exp是在使用膨胀燃烧来起动发动机的情况下峰值气缸压力的位置，并且CR_atm是预期气缸压力是大气压力的发动机曲轴角度。发动机停止位置可以是根据发动机停止位置处的气缸容积或活塞位置来调整排气门打开正时的基础。另外，fn_exp是返回所估计或所预期峰值气缸压力的曲轴角度的函数，rot_com是指示发动机在发起膨胀燃烧之前是否旋转的变量，Comb_qual是表示燃烧质量的变量，并且spk_tm是火花正时相对于其中发起膨胀燃烧的气缸的燃料喷射结束正时。方法600进行到614。

在614处，方法600确定期望的排气门开度(EVO)经受排气门致动器限制。例如，如果排气门致动器是快速作用的并且可独立于发动机位置打开和闭合排气门(例如，电致动阀或液压致动阀)，则方法600可在曲轴角度Eq_pr_loc下打开排气门。然而，如果排气门是机械致动的并且可在Eq_pr_loc的10曲轴度内打开，则方法600可将排气门开度安排在Eq_pr_loc的10曲轴度内。在一个示例中，基于排气门致动器类型的可用排气门打开正时可存储在控制器存储器位置中，并且控制器可选择最接近Eq_pr_loc的值的可用排气门开度。在确定期望的排气门开度位置之后，方法600进行到616。

在616处，方法600在当发动机不旋转时当前处于其膨胀冲程中的一个或多个气缸中发起膨胀燃烧。特别地，选择一个气缸作为自其中发生燃烧并且燃烧是膨胀燃烧的自最近发动机停止以来的第一气缸。膨胀燃烧过程包括将燃料喷射到气缸并且在开始向气缸递送燃料之后的预定时间量内将火花递送到气缸中。喷射的燃料量是基于截留在气缸中的估计空气量，并且空气燃料混合物可以是化学计量的或贫化学计量的。可以基于气缸的容积和气缸中的压力来估计气缸中的空气量。在燃料喷射正时结束时或者在正在经历膨胀燃烧的气缸的燃料喷射正时结束之后的预定时间量内，当燃料被喷射到气缸时(例如，在喷射正时接近结束时)，火花被递送到气缸。膨胀燃烧可使活塞在其中发起膨胀燃烧的气缸中移动，或者膨胀燃烧可在电机向曲轴施加扭矩以移动活塞时辅助活塞在气缸中移动。一旦在具有在膨胀燃烧开始时不移动的活塞的一个或多个气缸中发起膨胀燃烧，则活塞正在移动的后续气缸可接收喷射的燃料和火花以保持发动机中的燃烧并使发动机加速。在图5中示出相同的示例。

在一些示例中，在电机辅助曲轴旋转的情况下，电机可在与火花被递送到正在经历膨胀燃烧的气缸基本上相同的时间处开始向发动机曲轴施加扭矩。此外，如果电机是起动机马达，则可命令起动机小齿轮在火花被递送到正在经历膨胀燃烧的气缸之前的预定时间量内接合飞轮和环形齿轮，使得电机可及时地辅助旋转曲轴，以努力提供平滑的发动机起动和起动机接合。预定时间可随发动机温度、大气压力、燃料轨压力、发动机位置或燃料轨温度而变化。例如，如果花费100毫秒来使起动机小齿轮轴前进，使得小齿轮接合环形齿轮，则方法600可在火花被递送到正在经历膨胀燃烧的气缸之前的100毫秒使起动机小齿轮轴前进。在发起膨胀燃烧并且发动机曲轴开始移动之后，方法600进行到618。

另外，在发动机的其中在最近发动机停止之后发生燃烧的第一气缸中发起膨胀燃烧之后，在发动机的其他气缸中发起燃烧。然而，除非发动机在两个气缸处于其相应的膨胀冲程的情况下停止，否则其他气缸中的燃烧不是膨胀燃烧。而是，在其他气缸的压缩冲程期间经由在其相应压缩冲程中向这些气缸供应火花，其他气缸中的燃烧开始。

在618处，方法600打开在如在614处经由排气门致动器确定的期望的排气门打开正时或曲轴角度处正在经历膨胀燃烧的一个或多个气缸的排气门。替代地，方法600可在气缸中所测量的压力基本上等于(例如，在10％以内)在发动机曲轴箱中所测量的压力时打开排气门。在一些示例中，当气缸中的压力在发动机的曲轴箱中的预定压力内时，方法600可打开气缸的排气门。另外，方法600可打开在气缸中的压力基本上等于发动机曲轴箱中的压力的曲轴位置处未经历膨胀压缩的气缸的排气门，以减少使发动机旋转的功的量，从而提高能量利用率。排气门可以这种正时打开，直到电机不施加扭矩来使发动机旋转或者直到发动机转速等于阈值转速，这可以指示发动机起动并且可能期望基础气门正时。方法600进行到退出。

以这种方式，可调整排气门打开正时以减少在发动机起动期间用于转动起动发动机的功。此外，排气门可以一定曲轴角度打开，在所述曲轴角度下，气缸中的压力基本上等于曲轴箱中的压力，使得可通过不在发动机气缸中产生过量真空或压力来节省使发动机旋转的功率。

因此，图6的方法提供了一种发动机操作方法，其包括：将发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，气缸中的压力在发动机响应于发动机起动请求而经由控制器转动起动期间的发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内；以及响应于发动机起动请求而转动起动发动机。所述方法包括预定压力是曲轴箱中的压力的百分之十以内的压力的情况。所述方法包括发动机经由起动机马达转动起动的情况。所述方法包括发动机经由集成式起动机/发电机转动起动的情况。所述方法还包括测量气缸中的压力并且基于气缸中的压力打开排气门。所述方法包括调整气缸的排气门打开正时在自最近发动机停止以来的气缸的第一循环期间发生的情况。所述方法还包括在自最近发动机停止以来的气缸的第二循环期间调整气缸的排气门打开正时，与气缸的第一循环相比，气缸的排气门打开正时在气缸的第二循环期间延迟。

在一些示例中，图6的方法提供了一种发动机操作方法，其包括：响应于对起动发动机的请求，经由控制器在自最近发动机停止以来的气缸的第一循环内发起发动机的气缸中的膨胀冲程燃烧；将气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，气缸中的估计压力在发动机经由控制器转动起动期间的发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内；以及响应于发动机起动请求而转动起动发动机。所述方法包括发起气缸中的膨胀冲程燃烧包括直接向气缸喷射燃料并且在发动机不旋转时点燃燃料的情况。所述方法还包括在点燃燃料之前的预定时间量内接合起动机，其中预定时间随发动机温度、大气压力、燃料轨压力、发动机位置、燃料轨温度而变化。所述方法包括预定时间量是基于起动机螺线管从小齿轮与飞轮未接合的位置行进到小齿轮与飞轮接合的位置所花费的时间量的情况。所述方法还包括响应于点燃燃料而经由起动机向发动机施加扭矩。所述方法包括经由火花点燃燃料的情况。所述方法包括调整排气门打开正时包括响应于发动机停止时的气缸容积而调整所述排气门打开正时的情况。所述方法包括调整排气门打开正时包括响应于燃料喷射在气缸的第一循环中停止时与火花在气缸的所述第一循环期间被递送到气缸时之间的时间量而调整排气门打开正时的情况。

在另一示表示中，图6的方法提供了一种发动机操作方法，其包括：将发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，预期气缸中的压力基本上等于在发动机响应于发动机起动请求而经由控制器转动起动期间的发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内，气缸中的压力是基于向气缸递送的火花正时来确定；以及响应于发动机起动请求而转动起动发动机。所述方法包括在发动机开始旋转之前将火花递送到气缸的情况。所述方法包括在停止向气缸喷射燃料之后递送火花的情况。所述方法包括在气缸的膨胀冲程期间将火花递送到气缸的情况。

应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所描述的具体例程可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，可按照所说明的序列、并行地或者在一些情况下省略所说明的各种动作、操作和/或功能。同样，处理顺序不一定是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可依据所使用的特定策略来反复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可图形地表示要被编程到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。当通过在包括各种发动机硬件部件与一个或多个控制器的组合的系统中执行指令来执行所描述的动作时，控制动作还可变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。

这总结了本说明书。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本说明书之后，将想到许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可使用本说明书来获益。

根据本发明，一种发动机操作方法包括：将发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，所述气缸中的压力在发动机响应于发动机起动请求而经由控制器转动起动期间的所述发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内；以及响应于所述发动机起动请求而转动起动发动机。

在本发明的一个方面，所述预定压力是所述曲轴箱中的所述压力的百分之十以内的压力。

在本发明的一个方面，所述发动机经由起动机马达转动起动。

在本发明的一个方面，所述起动机马达在自最近发动机停止以来向所述气缸递送第一火花的预定时间量内接合所述发动机。

在本发明的一个方面，所述发动机经由集成式起动机/发电机或传动系离合器转动起动。

在本发明的一个方面，所述方法包括测量所述气缸中的所述压力并且基于所述气缸中的所述压力打开所述排气门。

在本发明的一个方面，调整所述气缸的所述排气门打开正时在自最近发动机停止以来的所述气缸的第一循环期间发生。

在本发明的一个方面，所述方法包括在自最近发动机停止以来的所述气缸的第二循环期间调整所述气缸的所述排气门打开正时，与所述气缸的所述第一循环相比，所述气缸的所述排气门打开正时在所述气缸的所述第二循环期间延迟。

根据本发明，一种发动机操作方法包括：响应于对起动发动机的请求，经由控制器在自最近发动机停止以来的气缸的第一循环内发起发动机的气缸中的膨胀冲程燃烧；将气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，所述气缸中的估计压力在发动机经由所述控制器转动起动期间的所述发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内；以及响应于发动机起动请求而转动起动发动机。

在本发明的一个方面，发起所述气缸中的膨胀冲程燃烧包括直接向所述气缸喷射燃料并且在所述发动机不旋转时点燃所述燃料。

在本发明的一个方面，所述方法包括在点燃所述燃料之前或之后的预定时间量内接合起动机或其他转动起动装置。

在本发明的一个方面，所述预定时间量是基于起动机螺线管从小齿轮与飞轮未接合的位置行进到所述小齿轮与所述飞轮接合的位置所花费的时间量。

在本发明的一个方面，所述方法包括响应于点燃所述燃料而经由所述起动机向所述发动机施加扭矩。

在本发明的一个方面，所述燃料经由火花点燃。

在本发明的一个方面，调整所述排气门打开正时包括响应于所述发动机停止时的气缸容积或活塞位置而调整所述排气门打开正时。

在本发明的一个方面，调整所述排气门打开正时包括响应于燃料喷射在所述气缸的第一循环中停止时与火花在所述气缸的所述第一循环期间被递送到所述气缸时之间的时间量而调整所述排气门打开正时。

根据本发明，提供了一种车辆系统，其具有：发动机；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令用于将所述发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，预期所述气缸中的压力在最近发动机停止之后的所述气缸的第一排气冲程之前在所述气缸中未发生燃烧时的所述发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内。

根据一个实施例，本发明的进一步特征在于用于经由电机转动起动所述发动机的另外的指令。

根据一个实施例，本发明的进一步特征在于用于测量所述曲轴箱中的压力的另外的指令。

根据一个实施例，本发明的进一步特征在于用于估计所述曲轴箱中的压力的另外的指令。

Claims (12)

1.一种发动机操作方法，其包括：

将发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，所述气缸中的压力在发动机响应于发动机起动请求而经由控制器转动起动期间的所述发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内；以及

响应于所述发动机起动请求而转动起动发动机。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述预定压力是所述曲轴箱中的所述压力的百分之十以内的压力。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机经由起动机马达转动起动。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述起动机马达在自最近发动机停止以来向所述气缸递送第一火花的预定时间量内接合所述发动机。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机经由集成式起动机/发电机或传动系离合器转动起动。

6.如权利要求1所述的方法，其还包括：测量所述气缸中的所述压力并且基于所述气缸中的所述压力打开所述排气门。

7.如权利要求1所述的方法，其中调整所述气缸的所述排气门打开正时在自最近发动机停止以来的所述气缸的第一循环期间发生。

8.如权利要求7所述的方法，其还包括：在自最近发动机停止以来的所述气缸的第二循环期间调整所述气缸的所述排气门打开正时，与所述气缸的所述第一循环相比，所述气缸的所述排气门打开正时在所述气缸的所述第二循环期间延迟。

9.一种车辆系统，其包括：

发动机；以及

控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令用于将所述发动机的气缸的排气门打开正时调整到一定曲轴角度，在所述曲轴角度下，预期所述气缸中的压力在最近发动机停止之后的所述气缸的第一排气冲程之前在所述气缸中未发生燃烧时的所述发动机的曲轴箱中的压力的预定压力内。

10.如权利要求9所述的车辆系统，其还包括用于经由电机转动起动所述发动机的另外的指令。

11.如权利要求10所述的车辆系统，其还包括用于测量所述曲轴箱中的压力的另外的指令。

12.如权利要求9所述的车辆系统，其还包括用于估计所述曲轴箱中的所述压力的另外的指令。

Images