CN113294257A - 用于使内燃发动机停止的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“用于使内燃发动机停止的方法和系统”。公开了一种用于使发动机在期望的曲轴角度范围内停止的方法。在一个示例中，如果确定发动机将停止在期望的曲轴角度范围内，则所述方法可以不采取控制动作。然而，如果确定发动机可能停止在期望的曲轴角度范围之外，则可以在气缸中发起膨胀燃烧，使得发动机停止在期望的曲轴角度范围内。

Description

用于使内燃发动机停止的方法和系统

技术领域

本说明书涉及用于使内燃发动机停止在可以改进发动机起动的曲轴位置处的方法和系统。所述方法和系统提供在发动机停止请求之后选择性地在气缸中执行膨胀燃烧。

背景技术

可以经由中止向发动机气缸输送燃料来阻止内燃发动机旋转。一旦燃料输送停止，发动机就可以燃烧发动机内的燃料和空气混合物。在气缸内剩余的空气-燃料混合物已经燃烧之后，发动机可以继续短暂地旋转。随着发动机内燃烧空气-燃料混合物引起的扭矩中止产生，发动机转速可能下降。发动机停止时的曲轴角度可以是许多变量的函数，所述许多变量包括但不限于发动机停止请求时的发动机转速、发动机温度、气门正时和节气门开度。发动机可能具有在如下两个位置处停止的自然趋势：

1)在一定曲轴角度处，在所述曲轴角度附近，处于压缩冲程的一个气缸的体积几乎等于处于膨胀冲程的一个气缸的体积，或者

2)当一个气缸处于上止点时。

某些发动机停止位置更有利于发动机起动；这些位置随发动机的细节(气缸数量、气门正时……)而变化。当发动机以特定的曲轴角度停止时，来自起动机马达或离合器的所需转动起动扭矩将较低。在膨胀冲程(例如，“膨胀燃烧”)时在气缸中喷射燃料和点火在提供有意义的转动起动功的可靠性和能力方面在发动机在一些气缸处于其排气冲程中的某个位置范围内的情况下停止时是不同的。然而，不时地，发动机也可能停止在其中可能更难以转动起动发动机或从膨胀燃烧提供有用功的曲轴角度处。尤其是对于4缸和6缸发动机，第一停止位置是更优选的并且避免第二停止位置。如果发动机始终停止在更容易转动起动的曲轴角度处，则起动机马达的扭矩容量可能会减小，同时保持转动起动发动机的能力。结果，可以降低发动机系统成本，同时可以保持发动机转动起动功能性。

发明内容

本文的发明人已经认识到发动机有时会停止在不期望的位置处的趋势，并且已经开发了一种用于操作发动机的方法，所述方法包括：将燃料喷射到处于膨胀冲程的气缸，响应于发动机停止请求、发动机转速大于第一阈值转速且小于第二阈值转速以及中止对所述发动机的燃料喷射而喷射所述燃料。

通过将燃料喷射到处于膨胀冲程并且是进入其膨胀冲程的最新的或最近的气缸的气缸，可以提供减小发动机转动起动扭矩的技术结果，使得发动机可以可靠地以具有较低扭矩容量的起动机马达而起动。具体地，发动机可以旋转到可能更容易转动起动的曲轴角度。此外，可以经由恰好在发动机停止旋转之前在其膨胀冲程中接收燃料的气缸相邻的气缸中的膨胀燃烧来重新起动发动机，以减少发动机转动起动时间。

本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以允许较小的起动机马达起动发动机。另外，所述方法可以使发动机起动更可靠或更一致。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这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唯一地由在详细描述之后的权利要求限定。另外，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示出了内燃发动机的示意图；

图2示出了根据本说明书的示例性发动机停止序列，其中在不执行膨胀燃烧的情况下发动机停止在期望的曲轴窗口内；

图3示出了根据本说明书的示例性发动机停止序列，其中发动机经由膨胀燃烧停止在期望的曲轴窗口内；并且

图4示出了用于使发动机停止的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本说明书涉及使内燃发动机停止在期望的曲轴角度窗口内。如果没有附加的扭矩施加到发动机来延长发动机旋转，则当预期发动机将以不太理想的曲轴角度停止时，可以通过在气缸中执行膨胀燃烧来使发动机停止在期望的曲轴窗口中。发动机可以是图1中所示的类型。当发动机转速指示发动机将停止在期望的曲轴角度窗口内时，在如图2所示的气缸中没有膨胀燃烧的情况下根据图4的方法可以使发动机在一定曲轴角度处停止旋转。当发动机转速指示发动机最初将不会停止在期望的曲轴角度窗口内时，在膨胀燃烧的情况下根据图4的方法可以使发动机在一定曲轴角度处停止旋转。图4示出了用于使发动机在期望的曲轴角度窗口内停止旋转的方法。

参考图1，内燃发动机10(包括多个气缸，图1中示出了其中一个气缸)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，所述气缸盖和所述缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于20伏操作)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可以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可以通过皮带或链条选择性地向曲轴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提升阀52和排气提升阀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以通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52的升程量和/或相位或位置可以经由气门调整装置59相对于曲轴40的位置来调整。排气门54的升程量和/或相位或位置可以经由气门调整装置58相对于曲轴40的位置来调整。气门调整装置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可以形成曲轴箱39和发动机缸体33的下边界，并且活塞36可以构成曲轴箱39的上边界。曲轴箱39可以包括曲轴箱通风阀(未示出)，所述曲轴箱通风阀可以经由进气歧管44将气体排放到燃烧室30。可以经由温度传感器38来感测曲轴箱39中的油的温度。

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输送液体燃料。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)输送到燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以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机械地联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的气流。因为节气门62的入口在增压室45内，增压室45中的压力可称为节气门入口压力。节气门出口是在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以位于进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环气门47可选择性地调整到介于完全打开和完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。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上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以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可以是三元型催化剂。

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被示出为除了先前讨论的那些信号之外还接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自联接到气缸盖35的温度传感器112的气缸盖温度；联接到加速踏板130的位置传感器134，用于感测由人类的脚132施加的力；联接到制动踏板150的位置传感器154，用于感测由脚132施加的力；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)的测量值；来自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器，用于感测曲轴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；来自传感器121的燃料轨压力的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每旋转一圈时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还可以经由人/机接口125接收输入。人/机接口可以是触摸屏面板、钥匙开关、按钮或其他已知的输入装置。人/机接口125还可以向车辆乘客显示消息。

在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：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关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以便增加燃烧室30内的体积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程结束时(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)的位置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关闭。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处于其冲程结束时并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小体积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在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。应当注意，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1的系统提供了一种车辆系统，所述车辆系统包括：内燃发动机；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，所述可执行指令使所述控制器响应于针对使所述内燃发动机停止的请求并且在中止对所述内燃发动机的气缸的燃料流之后，响应于所述内燃发动机的转速高于第一转速阈值且低于第二转速阈值而将燃料喷射到所述内燃发动机的处于膨胀冲程的气缸、在所述膨胀冲程期间燃烧所述燃料。所述车辆系统还包括附加的可执行指令以确定将所述燃料喷射到所述气缸的结束时与在所述气缸中产生火花时之间的延迟时间。所述车辆系统还包括附加的可执行指令以确定从产生所述火花的时间到在所述膨胀冲程期间所述气缸中的峰值压力的时间的延迟时间。所述车辆系统还包括附加的可执行指令以确定在所述膨胀冲程中所述峰值压力从在产生所述峰值压力之后所述气缸的第一后续排气门打开时间开始的提前量。所述车辆系统还包括附加的可执行指令以响应于所述内燃发动机的所述转速低于所述第一转速阈值而不喷射所述燃料。所述车辆系统包括其中确定在所述膨胀冲程的预定曲轴角度窗口内所述发动机的所述转速。所述系统还包括附加的指令以估计在所述发动机停止请求之后所述气缸中的气缸空气充气。

现在参考图2，示出了根据图4的方法的预示性示例性发动机停止序列的曲线图。图2中所示的发动机停止序列可以经由图1的系统结合图4的方法而提供。发动机位置p0至p2处的竖直线表示在发动机停止序列期间感兴趣的发动机位置。图2中示出的四个曲线图根据发动机位置对准。在该示例中，发动机是四冲程V6发动机，其在发动机气缸的上止点压缩冲程之间具有120曲轴度。发动机的点火顺序为1-4-3-6-2-5。

自图2的顶部起的第一曲线图是发动机停止请求状态与发动机位置的曲线图。竖直轴线表示发动机停止请求状态，并且当迹线202在竖直轴线箭头的水平附近时发动机停止请求状态生效(例如，请求发动机停止)。迹线202表示发动机停止请求状态。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

自图2的顶部起的第二曲线图是发动机转速与时间的曲线图。竖直轴线表示发动机转速，并且发动机转速沿垂直轴线箭头的方向增加。迹线204表示发动机转速。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。线222表示最大阈值发动机转速，高于所述最大阈值发动机转速，不施加膨胀燃烧来改变发动机停止位置。线220表示最小阈值发动机转速，低于所述最小阈值发动机转速，不施加膨胀燃烧来改变发动机停止位置。

自图2的顶部起的第三曲线图是当发动机转速自从最近发动机停止请求以来第一次小于阈值转速时发动机的处于膨胀冲程的第一气缸中的压力的曲线图。竖直轴线表示气缸中的压力。该示例中的气缸是一号气缸，因为当在最近发动机停止请求之后发动机转速小于阈值转速时，一号气缸是处于膨胀冲程的第一气缸。迹线206表示一号气缸中的压力。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

自图2的顶部起的第四曲线图是当发动机转速自从最近发动机停止请求以来第一次小于阈值转速时发动机的处于膨胀冲程的第二气缸中的压力的曲线图。竖直轴线表示气缸中的压力。该示例中的气缸是四号气缸，因为当在最近发动机停止请求之后发动机转速小于阈值转速时，四号气缸是处于膨胀冲程的第二气缸。迹线208表示四号气缸中的压力。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

在发动机位置p0处，发动机正在旋转，但是因为发动机停止请求生效，所以发动机不燃烧燃料。发动机转速升高，但正在减速。一号气缸中的压力正在增加，并且一号气缸处于压缩冲程。四号气缸中的压力低，并且四号气缸处于进气冲程。

在发动机位置p0和发动机位置p1之间，发动机继续减速，并且一号气缸旋转通过一个发动机循环(例如，四个冲程)。在发动机到达发动机位置p1之前，发动机转速下降到阈值220以下，使得当预测发动机停止位置时，确定发动机将停止在预定曲轴角度范围内。阈值220可以根据发动机位置而变化。在该示例中，一号气缸在发动机到达发动机位置p1之前不久进入其膨胀冲程，因此基于一号气缸的膨胀冲程期间的发动机转速来评估发动机停止位置。四号气缸也旋转通过发动机循环，并且它恰好在发动机旋转到发动机位置p1之前进入压缩冲程。

在发动机位置p1处，发动机曲轴进入第一气缸(所述第一气缸进入其膨胀冲程)的预定曲轴窗口间隔。方法400可以在发动机旋转的任何窗口(例如，曲柄位置轮(crankposition wheel)上的一个或多个齿的周期)中或每当发动机旋转通过处于其膨胀冲程的气缸的曲轴角度范围时评估发动机转速。在一个示例中，曲轴窗口可以在从处于其膨胀冲程的气缸的上止点膨胀冲程之后十五曲轴度至上止点膨胀冲程之后165曲轴度的范围内。然而，在其他示例中，预定曲轴角度窗口间隔可以在1至3个曲轴轮齿的持续时间的范围内，并且可以评估若干发动机位置处的预定曲轴角度窗口。所述方法确定处于其膨胀冲程的气缸的预定曲轴窗口期间的发动机转速。在该示例中，当一号气缸在处于膨胀冲程开始时，发动机转速204小于最小阈值发动机转速220，因此估计发动机将在一号气缸的膨胀冲程期间停止在期望的曲轴角度范围内。因此，不采取控制动作(例如，不执行膨胀燃烧)并且发动机继续减速。在发动机位置离开预定曲轴角度窗口之后不久，发动机停止，所述预定曲轴角度窗口针对一号气缸在发动机位置p2处结束。四号气缸在其整个压缩冲程的大约一半处停止，使得四号气缸中的压缩空气的压力抵消了一号气缸中的压缩空气的力，由此产生使发动机停止的力平衡。由于第一气缸中的空气充气引起的力与由于第二气缸中的空气充气引起的力平衡(例如，几乎相等且相反)时的曲轴位置可以是期望的发动机停止位置，因为它可以允许起动机马达在气缸中实现峰值压力之前将发动机加速。因此，与发动机在气缸接近上止点压缩冲程时停止的情况相比，发动机可以经由起动机以较小的扭矩转动起动或旋转。

通过这种方式，如果当气缸进入其膨胀冲程时发动机转速小于阈值转速，则发动机可以停止而不在发动机气缸中执行膨胀燃烧来在发动机停止期间控制发动机位置。如果发动机转速大于阈值222，则发动机可能具有足够的动能以旋转经过下一个压缩TDC(在该示例中为气缸4)，并且在气缸1的膨胀冲程上不需要膨胀燃烧。

现在参考图3，示出了根据图4的方法的第二预示性示例性发动机停止序列的曲线图。图3中所示的发动机停止序列可以经由图1的系统结合图4的方法而提供。发动机位置p10至p13处的竖直线表示在发动机停止序列期间感兴趣的发动机位置。图3中示出的四个曲线图根据发动机位置对准。在该示例中，发动机是四冲程V6发动机，其在发动机气缸的上止点压缩冲程之间具有120曲轴度。发动机的点火顺序为1-4-3-6-2-5。

自图3的顶部起的第一曲线图是发动机停止请求状态与发动机位置的曲线图。竖直轴线表示发动机停止请求状态，并且当迹线302在竖直轴线箭头的水平附近时发动机停止请求状态生效(例如，请求发动机停止)。迹线302表示发动机停止请求状态。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

自图3的顶部起的第二曲线图是发动机转速与时间的曲线图。竖直轴线表示发动机转速，并且发动机转速沿垂直轴线箭头的方向增加。迹线304表示发动机转速。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。线330表示最大阈值发动机转速，高于所述最大阈值发动机转速，不施加膨胀燃烧来改变发动机停止位置。线332表示最小阈值发动机转速，低于所述最大阈值发动机转速，不施加膨胀燃烧来改变发动机停止位置。

自图3的顶部起的第三曲线图是当发动机转速自从最近发动机停止请求以来第一次小于阈值转速时发动机的处于膨胀冲程的第一气缸中的压力的曲线图。竖直轴线表示气缸中的压力。该示例中的气缸是一号气缸，因为当在最近发动机停止请求之后发动机转速小于阈值转速时，一号气缸是处于膨胀冲程的第一气缸。迹线306表示一号气缸中的压力。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

自图3的顶部起的第四曲线图是当发动机转速自从最近发动机停止请求以来第一次小于阈值转速时发动机的处于膨胀冲程的第二气缸中的压力的曲线图。竖直轴线表示气缸中的压力。该示例中的气缸是四号气缸，因为当在最近发动机停止请求之后发动机转速小于阈值转速时，四号气缸是处于膨胀冲程的第二气缸。迹线308表示四号气缸中的压力。水平轴线表示发动机位置，并且发动机位置从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

在发动机位置p10处，发动机正在旋转，但是因为发动机停止请求生效，所以发动机不燃烧燃料。发动机转速升高，但正在减速。一号气缸中的压力正在增加，并且一号气缸处于压缩冲程。四号气缸中的压力低，并且四号气缸处于进气冲程。

在发动机位置p10至发动机位置p11之间，发动机继续减速，并且一号气缸旋转通过一个发动机循环(例如，四个冲程)。在发动机到达发动机位置p11之前，发动机转速下降到阈值330以下但其保持高于阈值332，使得当预测发动机停止位置时，确定发动机将不会停止在预定期望的曲轴角度范围内。在该示例中，一号气缸在发动机到达发动机位置p11之前不久进入其膨胀冲程，因此基于一号气缸的膨胀冲程期间的发动机转速来评估发动机停止位置。四号气缸也旋转通过发动机循环，并且它恰好在发动机旋转到发动机位置p11之前进入压缩冲程。

在发动机位置p11处，发动机曲轴进入第一气缸(所述第一气缸进入其膨胀冲程)的预定曲轴窗口间隔。方法400可以在每当发动机旋转通过处于其膨胀冲程的气缸的曲轴角度范围时评估发动机转速。所述方法确定处于其膨胀冲程的气缸的预定曲轴窗口期间的发动机转速。在该示例中，当一号气缸处于其膨胀冲程时，发动机转速304小于最大阈值发动机转速330且大于最小阈值发动机转速332，因此估计发动机在一号气缸的膨胀冲程期间将不会停止在期望的曲轴角度范围内，并且将不会继续旋转远到能够到达下一个气缸膨胀冲程上的期望角位置。因此，在314处喷射燃料，并且此后不久，在316处在一号气缸中产生燃烧。在一号气缸的膨胀冲程期间喷射并燃烧燃料。一号气缸中的燃烧增加了发动机的动能，并且它允许发动机旋转通过一号气缸的上止点压缩冲程。通过增加发动机的旋转，发动机可以停止在期望的曲轴角度范围内，其中在气缸的压缩冲程期间一个气缸的体积几乎等于处于其膨胀冲程的另一个气缸的体积。这种发动机停止曲轴角度可以允许具有较低扭矩容量的起动机旋转并可靠地起动发动机。在该示例中，膨胀燃烧在发动机位置p12之后发生；然而，在一些示例中，膨胀燃烧可以在其中可以评估发动机停止位置的曲轴窗口内(例如，在发动机位置p11与发动机位置p12之间)发起。

在发动机位置p12与发动机位置p13之间，一号气缸中的压力由于膨胀燃烧而增加。膨胀燃烧使发动机旋转，使得四号气缸进入其膨胀冲程。一号气缸旋转通过其膨胀冲程并进入其排气冲程。压力也在四号气缸中增加，但是在四号气缸中不会发生燃烧并且燃料不会喷射到四号气缸中。

在发动机位置p13处，发动机中止旋转，并且四号气缸处于其膨胀冲程。一号气缸处于其排气冲程，并且发动机停止请求保持生效。

通过这种方式，如果当气缸进入其膨胀冲程时发动机转速小于第一阈值转速且大于第二阈值转速，则可以在发动机停止请求已经生效之后在发动机中发起膨胀燃烧。膨胀燃烧提供能量以使发动机旋转通过不期望的发动机曲轴停止位置并进入期望的发动机曲轴停止位置。

现在参考图4，示出了用于使发动机以可能对于重新起动发动机是理想的曲轴角度停止的方法。可能期望将发动机停止在其中一个气缸的膨胀冲程体积(例如，气缸的活塞与气缸盖之间的气缸体积)几乎等于(例如，相差在20％以内)处于其压缩冲程的不同气缸的体积的曲轴角度处，使得两个气缸内的空气充气量是类似的。这种发动机停止曲轴角度范围可以允许发动机经由具有较低扭矩容量的起动机马达转动起动和/或经由膨胀燃烧起动。方法400的至少部分可以被实施为存储在非暂时性存储器中的可执行控制器指令。方法400可以与图1的系统协作地操作。另外，方法400的部分可以是在物理世界中采取的用以改变致动器或装置的操作状态的动作。图4的方法可以作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令结合到图1的系统中。

在402处，方法400判断是否请求发动机停止(例如，发动机旋转停止)。方法400可以经由评估人类用户输入或人/机接口的状态来判断请求发动机停止。此外，方法400可以判断经由控件通过控制器输入的状态或存储在控制器存储器中的变量的值来请求发动机停止。如果方法400判断请求了发动机停止，则答案为是，并且方法400前进至404。否则，答案为否，并且方法400前进至450。

在450处，如果发动机已经在操作，则方法400继续操作发动机(例如，使发动机旋转并燃烧发动机内的燃料)。如果发动机未操作(例如，不旋转且不燃烧燃料)，则发动机保持不操作。

如果发动机停止并且请求发动机重新起动，则可以通过自从最近发动机停止以来执行到气缸中的第一次燃料喷射来重新起动发动机。第一次燃料喷射可以进入处于其膨胀冲程中的气缸中，使得可以缩短发动机起动时间。当发动机停止(例如，不旋转)时处于其膨胀冲程的气缸可以在发动机的点火顺序中与第二气缸相邻，所述第二气缸在最近发动机停止序列期间的第二气缸的膨胀冲程期间接收燃料。方法400前进至退出。

在404处，方法400中止向发动机气缸喷射燃料，使得发动机旋转和发动机内的燃烧可以中止。方法400可以经由关闭燃料喷射器来中止将燃料喷射到发动机。方法400前进至406。

在406处，方法400确定发动机转速。可以以高分辨率确定发动机转速，使得可以快速确定发动机转速的变化。例如，方法400可以在每当观察到曲轴轮的齿时计算发动机转速。因此，对于60齿的曲轴轮，可以每6个曲轴度确定发动机位置。可以在每当根据发动机旋转通过一个曲轴齿所需要的时间确定发动机位置时来确定发动机转速。在确定发动机转速之后，方法400前进至408。

在408处，方法400确定发动机是否停止。如果发动机转速小于阈值转速(例如，5RPM)，则方法400可以确定发动机停止。如果方法400判断发动机停止，则答案为是，并且方法400前进至退出。否则，答案为否，并且方法400前进至410。

在410处，方法400确定相对于当前处于其膨胀冲程并且是进入其膨胀冲程的最新气缸的气缸而言发动机按燃烧顺序将不会旋转通过下一个气缸的上止点压缩冲程下的最小发动机转速(例如，在下文中称为“最小发动机转速”)。例如，如果发动机是点火顺序为1-4-3-6-2-5的六缸四冲程发动机并且一号气缸当前处于其膨胀冲程并且是进入其膨胀冲程的最新气缸，则最小发动机转速是发动机将不会旋转到四号气缸的膨胀冲程中下的发动机转速。换句话说，对于低于最小发动机转速的发动机转速，发动机将不会旋转到四号气缸的膨胀冲程中。

方法400还确定相对于当前处于其膨胀冲程并且是进入其膨胀冲程的最新气缸的气缸而言发动机按燃烧顺序将旋转通过下一个气缸的上止点压缩冲程下的最大发动机转速(例如，在下文中称为“最大发动机转速”)。例如，如果发动机是点火顺序为1-4-3-6-2-5的六缸四冲程发动机并且一号气缸处于其膨胀冲程并且是进入其膨胀冲程的最新气缸，则最大发动机转速是发动机将旋转到四号气缸的膨胀冲程中下的发动机转速。换句话说，对于高于最大发动机转速的发动机转速，发动机将会在没有膨胀燃烧的辅助下旋转到四号气缸的膨胀冲程中。

在一个示例中，方法400经由参考最小发动机转速表或函数和最大发动机转速表或函数来确定最小和最大发动机转速。可以经由发动机工况来参考或索引所述表或函数，所述发动机工况可以包括但不限于大气压力、发动机位置、发动机油温度和发动机冷却剂温度。可以经由使发动机在不同的发动机工况下停止并观察发动机转速和发动机的最终停止曲轴角度来以经验确定存储在表或函数中的值。在确定最小和最大发动机转速之后，方法400前进至412。

在412处，方法400确定当前发动机转速是否大于最大发动机转速。方法400可以确定当前发动机转速，并且确定当前发动机转速在最近进入其膨胀冲程的气缸的预定曲轴角度内(例如，在最近进入其膨胀冲程的气缸的上止点压缩冲程之后15曲轴角度和165曲轴角度之间的曲轴窗口中)是否大于最大发动机转速。如果方法400判断当前发动机转速大于最大发动机转速，则答案为是，并且方法400返回至406。否则，答案为否并且方法400前进至414。如果方法400判断答案为是，则方法400已经判断出发动机预期在最近进入其膨胀冲程的气缸的膨胀冲程期间不会停止旋转，因此不需要在所述气缸中进行膨胀燃烧来确保发动机以期望的曲轴角度停止。

在414处，方法400确定当前发动机转速是否小于最小发动机转速。方法400可以确定当前发动机转速，并且确定当前发动机转速在最近进入其膨胀冲程的气缸的预定曲轴角度内是否小于最小发动机转速。如果方法400判断当前发动机转速小于最小发动机转速，则答案为是，并且方法400返回至406。否则，答案为否，并且方法400前进至416。如果方法400判断答案为是，则方法400已经判断出发动机预期在最近进入其膨胀冲程的气缸的膨胀冲程期间以期望的曲轴角度范围停止旋转，因此不需要在气缸中进行膨胀燃烧来确保发动机以期望的曲轴角度停止。

在416处，方法400确定处于其膨胀冲程并且最近进入其膨胀冲程的发动机气缸内包含的空气量。例如，如果一号气缸刚刚旋转通过其上止点压缩冲程并且它刚刚进入其膨胀冲程，则方法400确定一号气缸中的空气量。在一个示例中，方法400经由函数来估计处于其膨胀冲程并且最近进入其膨胀冲程的气缸中的空气量，所述函数经由进气歧管压力、进气门关闭曲轴角度、进气歧管温度、环境空气温度和发动机温度进行参考。在一个示例中，可以经由理想气体定律(例如，pV＝NRT)确定存储在函数内的值，可以根据发动机温度和环境空气温度来调整函数中的值。例如，气缸空气充气可以被表达为：

Cyl_air_chg＝f(Ta,Te,IVC,MAP,Tm)

其中Cyl_air_chg是气缸空气充气，f是返回气缸空气充气的值的函数，Ta是环境空气温度，Te是发动机温度，Tm是进气歧管温度，IVC是进气门关闭时的曲轴角度，并且MAP是进气歧管压力。方法400前进至418。

在418处，方法400确定要喷射到处于其膨胀冲程并且是进入其膨胀冲程的最新气缸的气缸的燃料的质量。在一个示例中，方法400基于在416处确定的空气量和期望的λ(例如，标准化空燃比)值来确定要喷射的燃料量。期望的λ值可以是发动机温度的函数。例如，可以经由将期望的λ值乘以化学计量空燃比来确定期望的气缸空燃比。然后可以通过将在416处确定的空气质量除以期望的气缸空燃比来确定燃料质量。方法400在确定要喷射到处于其膨胀冲程并且是最近进入其膨胀冲程的气缸的气缸的燃料的质量之后前进至420。

在420处，方法400确定由于处于其膨胀冲程并且是最近进入其膨胀冲程的发动机气缸的气缸中的膨胀燃烧引起的发动机动能的期望增加。在一个示例中，方法400参考包含发动机转速增加量的以经验确定的值的函数。可以经由当前发动机转速、发动机位置、发动机油温度、发动机冷却剂温度和大气压力来参考或索引所述函数。所述函数中的值可以经由在发动机气缸中执行膨胀燃烧并监测发动机转速的增加来以经验确定。方法400前进至422。

在422处，方法400确定从燃料喷射结束曲轴角度到点火或火花角度(例如，Ign_dly)的期望延迟(例如，以曲轴度为单位)。在一个示例中，方法400参考包含期望的点火延迟时间的以经验确定的值的函数。可以经由当前发动机转速、发动机油温度和燃料轨压力来参考或索引所述函数。所述函数中的值可以经由在发动机气缸中执行膨胀燃烧并相对于燃料喷射结束曲轴正时调整火花曲轴正时来以经验确定。输入到函数的值可以是产生期望的发动机转速增加的值。方法400前进至424。

在424处，方法400确定在膨胀冲程期间从点火曲轴角度(例如，在接收燃料的气缸中发起曲轴角度火花)到当接收燃料的气缸中的压力达到峰值气缸压力时的曲轴角度的延迟(例如，comb_dly，以曲轴度为单位的)。在一个示例中，方法400参考包含峰值气缸压力延迟的以经验确定的值的函数。可以经由当前发动机转速和发动机温度来参考或索引所述函数。所述函数中的值可以经由在发动机气缸中执行膨胀燃烧并监测位置和在接收燃料的气缸的膨胀冲程期间点火与峰值气缸压力之间的延迟时间来以经验确定。方法400前进至426。

在426处，方法400确定接收燃料的气缸中的峰值气缸压力相对于接收燃料的气缸的排气门打开曲轴角度的期望提前量。在一个示例中，可以经由以下等式确定接收燃料的气缸中的峰值气缸压力的提前量：

Peak_pres_adv＝f(delta_Ne,N,Cyl_air_chg,Lam,Te)

其中Peak_pres_adv是峰值气缸压力从接收燃料的气缸的排气门打开曲轴角度的提前量，f是返回峰值气缸压力从接收燃料的气缸的排气门打开曲轴角度的提前量的值的函数，delta_Ne是在420处确定的发动机转速的期望增加，N是当前发动机转速，Cyl_air_chg是接收燃料的发动机气缸中的空气量，Lam是气缸的λ值(例如，空燃比/化学计量空燃比)，并且Te是发动机温度。可以经由在发动机停止期间在发动机气缸中执行膨胀燃烧并记录产生期望的发动机转速增加的峰值压力提前位置来确定存储在函数f中的值。方法400前进至428。

在428处，方法400确定火花被输送到接收燃料的气缸时的点火曲轴角度。在一个示例中，方法400经由以下等式确定点火角度：

Ign_ang＝EVO-Peak_pres_adv-comb_dly

其中lgn_ang是点火曲轴角度，EVO是排气门打开曲轴角度，Peak_pres_adv是在426处确定的相对于EVO的峰值压力提前量，并且comb_dly是从点火(例如，火花输送)到接收燃料的气缸中的峰值气缸压力的曲轴角度的燃烧延迟(如在424处确定的)。方法400前进至430。

在430处，方法400确定燃料喷射结束曲轴角度。方法400可以经由以下等式确定燃料喷射结束曲轴角度：

EOI＝Ign_ang-Ign_dly

其中EOI是燃料喷射结束曲轴角度，lgn_ang是如在428处确定的点火角度，并且lgn_dly是如在422处确定的从燃料喷射结束到点火的延迟。方法400前进至432。

在432处，方法400将燃料输送到当前处于其膨胀冲程并且是进入其膨胀冲程的最新气缸的气缸。燃料以在418处确定的量输送，并且使得燃料喷射在430处确定的正时处结束。另外，火花在428处确定的点火角度输送到气缸。方法400返回至404。

通过这种方式，方法400可以在已经请求发动机停止之后并且在中止对发动机气缸的燃料喷射之后将燃料喷射到处于膨胀冲程的气缸。通过将燃料喷射到排气冲程中而不是压缩冲程中，接收燃料的气缸可以仅旋转少量并且排出排气的至少一部分，使得发动机不会在排气被捕集在处于膨胀冲程的气缸中的情况下以不期望的曲轴角度停止。这可以允许经由将燃料喷射到包含空气而不是排气的气缸的膨胀冲程中来重新起动发动机。因此，发动机可以在发动机停止时重新定位，而不会牺牲在随后的发动机重新起动期间利用膨胀燃烧来起动发动机的能力。

因此，图4的方法提供了一种用于操作车辆的方法，所述方法包括：将燃料喷射到处于膨胀冲程的气缸，响应于发动机停止请求、发动机转速大于第一阈值转速且小于第二阈值转速以及中止对所述发动机的燃料喷射而喷射所述燃料。所述方法包括其中所述第一阈值转速和所述第二阈值转速随发动机位置而变化，并且还包括响应于所述发动机停止请求并且发动机转速小于所述第一阈值转速且小于所述第二阈值转速而不向处于所述膨胀冲程的所述气缸喷射所述燃料。所述方法还包括在所述膨胀冲程期间燃烧所述气缸中的所述燃料。所述方法包括确定所述气缸中的空气量以及确定要喷射到所述气缸的所述燃料的量。所述方法包括确定由于所述气缸中的膨胀燃烧而导致的期望的发动机转速增加。所述方法包括其中所述期望的发动机转速增加是发动机转速、大气压力、发动机金属温度和发动机油温度的函数。所述方法还包括经由火花燃烧所述燃料，所述火花在一定曲轴角度下产生，所述曲轴角度是排气门打开角度、期望的发动机转速增加和角度以及被捕集在所述气缸中的空气的估计值的函数。所述方法包括其中所述曲轴角度也是所述膨胀冲程期间的峰值气缸压力的位置的函数。

图4的方法提供了一种用于操作车辆的方法，所述方法包括：将燃料喷射到处于膨胀冲程的气缸，响应于发动机停止请求、发动机转速大于第一阈值转速且小于第二阈值转速以及中止对所述发动机的燃料喷射而喷射所述燃料，其中以基于从燃料喷射结束正时到所述燃料的点火正时的期望的曲轴角度延迟的曲轴角度来喷射所述燃料。所述方法还包括燃烧所述喷射的燃料并使所述气缸旋转通过所述膨胀冲程的下止点。所述方法还包括经由将燃料根据所述发动机的燃烧顺序喷射到与所述气缸相邻的气缸中来起动所述发动机，当将燃料喷射到与所述气缸相邻的所述气缸中时，与所述气缸相邻的所述气缸处于膨胀冲程。所述方法包括其中当将燃料喷射到与所述气缸相邻的气缸时，所述发动机不旋转。所述方法包括其中从燃料喷射结束正时到所述燃料的点火正时的所述期望的曲轴角度延迟是基于燃料轨压力。

应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序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程序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、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因而，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性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的。可以依据所使用的特定策略而反复地执行示出的动作、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以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。当通过结合一个或多个控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施所描述的动作时，控制动作还可以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。

说明书到此结束。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，将想到许多变化形式和修改。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。

Claims (15)

1.一种用于操作发动机的方法，其包括：

将燃料喷射到处于膨胀冲程的气缸，响应于发动机停止请求、发动机转速大于第一阈值转速且小于第二阈值转速以及中止对所述发动机的燃料喷射而喷射所述燃料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一阈值转速和所述第二阈值转速随发动机位置而变化，并且所述方法还包括：

响应于所述发动机停止请求并且发动机转速小于所述第一阈值转速且小于所述第二阈值转速而不向处于所述膨胀冲程的所述气缸喷射所述燃料。

3.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述膨胀冲程期间燃烧所述气缸中的所述燃料。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包括确定所述气缸中的空气量以及确定要喷射到所述气缸的所述燃料的量。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包括确定由于所述气缸中的膨胀燃烧而导致的期望的发动机转速增加。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述期望的发动机转速增加是发动机转速、大气压力、发动机金属温度和发动机油温度的函数。

7.根据权利要求1所述的方法，其还包括经由火花燃烧所述燃料，所述火花在一定曲轴角度下产生，所述曲轴角度是排气门打开角度、期望的发动机转速增加和角度以及被捕集在所述气缸中的空气的估计值的函数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述曲轴角度也是所述膨胀冲程期间的峰值气缸压力的位置的函数。

9.一种车辆系统，其包括：

内燃发动机；

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，所述可执行指令使所述控制器响应于针对使所述内燃发动机停止的请求并且在中止对所述内燃发动机的气缸的燃料流之后，响应于所述内燃发动机的转速高于第一转速阈值且低于第二转速阈值而将燃料喷射到所述内燃发动机的处于膨胀冲程的气缸、在所述膨胀冲程期间燃烧所述燃料。

10.根据权利要求9所述的车辆系统，其还包括附加的可执行指令以确定将所述燃料喷射到所述气缸的结束时与在所述气缸中产生火花时之间的延迟时间。

11.根据权利要求10所述的车辆系统，其还包括附加的可执行指令以确定从产生所述火花的时间到在所述膨胀冲程期间所述气缸中的峰值压力的时间的延迟时间。

12.根据权利要求11所述的车辆系统，其还包括附加的可执行指令以确定在所述膨胀冲程中所述峰值压力从在产生所述峰值压力之后所述气缸的第一后续排气门打开时间开始的提前量。

13.根据权利要求9所述的车辆系统，其还包括附加的可执行指令以响应于所述内燃发动机的所述转速低于所述第一转速阈值而不喷射所述燃料。

14.根据权利要求9所述的车辆系统，其中确定在所述膨胀冲程的预定曲轴角度窗口内所述发动机的所述转速。

15.根据权利要求9所述的车辆系统，其还包括附加的指令以估计在所述发动机停止请求之后所述气缸中的气缸空气充气。

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