CN114320698A - 用于选择发动机起动装置的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“用于选择发动机起动装置的方法和系统”。描述了一种用于操作包括可以自动地停止和起动的内燃发动机的车辆的方法。在一个示例中，对发动机起动装置的选择是基于发动机起动扭矩储备的值。可以动态地调整发动机起动扭矩储备，使得发动机起动装置的寿命可以满足预期。

Description

用于选择发动机起动装置的方法和系统

技术领域

本说明书涉及用于起动内燃发动机的方法和系统。所述方法和系统为用于传动系分离离合器和用于起动内燃发动机的电机提供动态变化的扭矩储备，并且动态地调整触发发动机起动的扭矩需求水平。

背景技术

车辆可以包括内燃发动机和可以向传动系提供扭矩的一个或多个电机。所述一个或多个电机可以被配置为提供推进力以推进车辆。另外，在发动机自动地停止或经由人类驾驶员发出的特定请求使其停止之后，可以不时地请求一个或多个电机起动发动机。由于一个或多个电机具有有限的输出扭矩容量，因此可能期望提供一种方式来管理电机扭矩以确保当发动机处于停止状态时，电机具有用于起动发动机的扭矩容量。

发明内容

发明人已经开发了一种用于操作包括可以自动地停止和起动的内燃发动机的车辆的方法。在一个示例中，对发动机起动装置的选择是基于发动机起动扭矩储备的值。可以动态地调整发动机起动扭矩储备，使得发动机起动装置的寿命可以满足预期。

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由随附于具体实施方式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示出了内燃发动机的示意图；

图2示出了包括图1中所示的内燃发动机的示例性车辆传动系或动力传动系统的示意图；

图3A示出了返回传动系分离离合器扭矩缓冲区(torque buffer)阈值的示例性函数；

图3B示出了用于确定哪个电气装置将辅助发动机起动的示例性阈值水平；

图4A和图4B示出了用于确定用于发动机起动的扭矩储备的示例性方法的流程图；

图5A和图5B示出了用于起动发动机的示例性方法的流程图；并且

图6示出了其中执行发动机起动装置选择的示例性序列。

具体实施方式

本说明书涉及确定用于经由电机起动内燃发动机的发动机起动扭矩储备。可以根据车辆工况(诸如其中飞轮起动机转动起动发动机的实际累积总发动机起动次数和其他车辆工况)来动态地调整发动机起动扭矩储备。例如，随着车辆老化，发动机起动扭矩储备可以随着实际累积总发动机起动次数从零值增加到值一千而增加。另外，发动机可以根据从车辆工况确定的发动机起动紧急性水平而自动地起动。对于低紧急性发动机起动，可以起动发动机，使得与确定为中等或高紧急性的发动机起动相比，可以减少用于起动发动机的能量。对于高紧急性发动机起动，可以请求电机和发动机的最大扭矩容量，使得可以及时地满足驾驶员需求扭矩。发动机和传动系可以是图1和图2所示的类型。发动机起动扭矩储备可以是如图3A所示的函数。另外，发动机起动扭矩储备可以基于飞轮和分离离合器扭矩阈值，如图3B所示。传动系可以根据图4A至图5B的方法进行操作。图6示出了示出对用于起动发动机的电气装置的选择的序列。

车辆可以包括内燃发动机，所述内燃发动机可以经由两个不同的电机转动起动和起动。电机中的一者可以是飞轮起动机，而另一电机可以是传动系集成式起动机发电机(ISG)。可能不期望在所有车辆工况期间使一个发动机起动装置转动起动并起动发动机，但是在特定车辆工况期间可能不清楚飞轮起动机或ISG是否最适合发动机起动。因此，可能期望提供一种从一组发动机起动装置中选择和应用发动机起动装置的方式。

本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种用于操作车辆的方法，所述方法包括：响应于其中飞轮起动机转动起动发动机的实际总累积发动机起动次数而经由控制器调整发动机起动扭矩储备；以及响应于所述发动机起动扭矩储备而经由飞轮起动机或经由集成式起动机/发电机和传动系分离离合器起动所述发动机。

通过动态地调整发动机起动扭矩储备，可以提供影响在一组特定的车辆工况期间选择哪个发动机起动装置来起动发动机的技术结果。在已经频繁地应用飞轮起动机以起动发动机之后的状况期间，可以选择ISG来起动发动机。此外，可以根据当前接合的变速器挡位和车辆速度来调整发动机起动扭矩储备，使得选定的发动机起动装置具有在不产生传动系扭矩孔(例如，传动系扭矩减小，这可能导致车辆速度减小和/或传动系扭矩干扰)的情况下起动发动机的扭矩或功率输出容量。

本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以帮助确保电机和传动系分离离合器具有足够的扭矩容量来满足驾驶员需求并起动发动机。此外，所述方法可以平衡发动机起动装置的磨损。另外，所述方法可以基于发动机停止位置来选择发动机起动装置，使得选定的发动机起动装置可以使发动机以预期方式旋转。

当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。

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，所述缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。飞轮起动机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可以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来操作。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的位置进行调整。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的位置进行调整。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。控制器12可以在发动机起动期间经由打开减压阀79来减小气缸30中的压缩，以减小发动机转动起动扭矩。

发动机10包括容纳曲轴40的曲轴箱39。油底壳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将涡轮增压器涡轮机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。由于节气门62的入口在增压室45内，因此增压室45中的压力可以称为节气门入口压力。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门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可以选择性地调整到介于完全打开与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机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取代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。在另一个示例中，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可以是三元催化器。

控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括：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和常规的数据总线。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；联接到推进踏板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152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；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中，曲轴每旋转一圈，发动机位置传感器118产生预定数量的等距脉冲，据此可以确定发动机转速(RPM)。

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，通常，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内的容积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)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处于其冲程末端并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。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图1所示的发动机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和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一个都可以向其他控制器提供信息，诸如功率输出限制(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入限制(例如，经控制不得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可以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和制动器控制器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，响应于驾驶员释放推进踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆速度减小率。所请求的期望车轮功率可以通过车辆系统控制器255向电机控制器252请求第一制动功率和向发动机控制器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还可以经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可以称为负功率，因为它们减慢传动系和车轮旋转。正功率可以维持或增加传动系和车轮旋转的速度。

车辆控制器255和/或发动机控制器12还可以从人/机界面256接收输入以及从传感器257(例如，相机、激光雷达、雷达等)接收交通状况(例如，交通信号状态、到物体的距离等)。在一个示例中，人/机界面256可以是触摸输入显示面板。替代地，人/机界面256可以是按键开关或其他已知类型的人/机界面。人/机界面256可以接收来自用户的请求。例如，用户可以经由人/机界面256请求发动机停止或起动。此外，当外部电力消耗器297联接到车辆255时，用户可以超驰对车轮216的运动的禁止。另外，人/机界面256可以显示可以从控制器255接收的状态消息和发动机数据。

在其他示例中，对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，单个控制器可以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可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。

在该示例中，动力传动系统200可以由发动机10和电机240提供动力。在其他示例中，可以省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统经由带传动起动机/发电机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来起动。可以经由BISG绕组温度传感器203确定BISG绕组的温度。传动系ISG 240(例如，高压(以大于30伏的电压操作的)电机)也可以称为电机、马达和/或发电机。此外，发动机10的功率可以经由诸如燃料喷射器、节气门等扭矩致动器204来调整。

BISG 219经由皮带231机械地联接到发动机10，并且BISG 219可以被称为电机、马达或发电机。BISG 219可以联接到曲轴40或凸轮轴(例如，图1的51或53)。BISG 219在经由低压总线273和/或低压电池280供应电力时可以充当马达。BISG 219可以充当向低压电池280和/或低压总线273供应电力的发电机。双向DC/DC转换器281可以将电能从高压总线274传递到低压总线273，反之亦然。低电压电池280直接电联接到低压总线273。低压总线273可以由一个或多个电导体组成。电能存储装置275电联接到高压总线274。低压电池280可以选择性地向起动机马达96和/或BISG 219供应电能。

发动机输出动力可以通过双质量飞轮215传输到动力传动系统分离离合器的第一侧或上游侧235。分离离合器236可以以液压方式致动，并且传动系分离离合器236内的液压压力(传动系分离离合器压力)可以经由电动阀233来调整。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到ISG输入轴237。

ISG 240可以操作以向动力传动系统200提供动力，或者在再生模式中将动力传动系统动力转换成电能以便存储在电能存储装置275中。ISG 240经由逆变器279与能量存储装置275电通信。逆变器279可以将来自电能存储装置275的直流(DC)电力转换成交流(AC)电力以操作ISG 240。替代地，逆变器279可以将来自ISG 240的AC电力转换成DC电力以存储在电能存储装置275中。逆变器279可以经由电机控制器252来控制。ISG 240具有比图1所示的起动机马达96或BISG 219更高的输出功率容量。此外，ISG 240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联接到动力传动系统200的皮带、齿轮或链条。相反，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机械地联接到变矩器206的泵轮285。ISG 240的上游侧机械地联接到分离离合器236。ISG 240可以经由如电机控制器252所指示充当马达或发电机而向动力传动系统200提供正功率或负功率。

逆变器278被示出为电联接到电能存储装置275和电输出插座295。逆变器278可以将DC电力转换成AC电力以用于操作外部电力消耗器297(例如，手动工具、娱乐系统、照明装置、泵等)。逆变器278可以将来自低压电池280的电力、来自电能存储装置275的电力或来自ISG 240或BISG 219的电力转换成被输送到电输出插座295的电力。外部电力消耗器297可以位于车辆225之外，或者它们可以被添加到车辆225。外部电力消耗器297可以经由电源线296电联接到电输出插座295。外部电力消耗器传感器298可以检测外部电力消耗器297的存在或不存在。电力消耗器传感器298可以经由开关输入物理地感测电源线296的存在，或者替代地，传感器298可以是电流传感器并检测流出电输出插座295的电流以确定外部电力消耗器297的存在或不存在。

变矩器206包括涡轮286以将动力输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC 212被锁定时，动力从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC 212由控制器254电操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器206可以被称为变速器的部件。

当变矩器锁止离合器212完全脱离接合时，变矩器206经由变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的流体传送将发动机动力传输到自动变速器208，由此实现功率倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出动力直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，由此使得能够调整直接输送到变速器的动力量。变速器控制器254可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者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传输的动力量。

变矩器206还包括泵283，所述泵对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，所述泵轮以与ISG 240相同的转速旋转。

自动变速器208包括挡位离合器211和前进离合器210以用于选择性地接合和脱离接合前进挡213(例如，挡位1-10)和倒挡214。自动变速器208是固定传动比变速器。替代地，变速器208可以是能够模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。通过经由换挡控制电磁阀209调整被供应到离合器的流体，可以使挡位离合器211接合或脱离接合。来自自动变速器208的动力输出也可以经由输出轴260中继到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以在将输出驱动动力传递到车轮216之前，响应于车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动动力。变速器控制器254选择性地激活或接合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接合TCC212、挡位离合器211和前进离合器210。

此外，可以通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以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。此外，制动器控制器250可以响应于由车辆系统控制器255发出的信息和/或请求而施加制动器218。通过相同的方式，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/或信息而使车轮制动器218脱离接合，可以减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动化发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器250向车轮216施加摩擦力。

响应于增加车辆225的速度的请求，车辆系统控制器可以从推进踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。然后，车辆系统控制器255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，不得被超过的阈值)，则将动力输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的动力的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴功率和车辆速度的换挡计划和TCC锁止计划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。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置275充电时，可以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可以请求增加发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。

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来监测，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的局部功率控制。

作为一个示例，可以通过控制涡轮增压发动机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/或空气充气的组合来控制发动机功率输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以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。可以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，发动机可以经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且在使发动机旋转时)来产生制动功率。可以经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可以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，可以逐缸地执行发动机控制以控制发动机功率输出。

电机控制器252可以通过调整流入和流出ISG 240的磁场绕组和/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，如本领域中已知的。

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可以经由对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数而将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器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，则控制器254可以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转速。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴转速变化率。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收另外的变速器信息，所述传感器可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器和BISG温度、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可以从换挡选择器290(例如，人/机界面装置)接收所请求的挡位输入。换挡选择器290可以包括用于挡位1-X(其中X是高挡位数)、D(行驶挡)、空挡(N)和P(驻车挡)的位置。可以经由螺线管致动器291阻止换挡选择器290的换挡杆293移动，所述螺线管致动器选择性地阻止换挡杆293从驻车挡或空挡移动到倒挡或前进挡位置(例如，行驶挡)。

制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以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。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动以提高车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不得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，这包括考虑变速器齿轮传动。

图1和图2的系统提供了一种车辆系统，其包括：内燃发动机；电机；飞轮起动机；传动系分离离合器，所述传动系分离离合器被配置为将所述内燃发动机选择性地联接到所述电机；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，所述可执行指令使所述控制器响应于飞轮起动机的工况而调整发动机起动扭矩储备，其中所述发动机起动扭矩储备是用于经由所述飞轮起动机和所述电机起动所述内燃发动机的基础。所述车辆系统还包括用于进行以下操作的附加可执行指令：响应于驾驶员需求不小于电气系统的扭矩或功率容量减去用于所述电机和用于所述传动系分离离合器的扭矩储备而经由所述飞轮起动机起动所述内燃发动机。所述车辆系统还包括用于进行以下操作的附加可执行指令：响应于驾驶员需求小于电气系统的扭矩或功率容量减去用于所述电机和用于所述传动系分离离合器的扭矩储备而经由所述电机和所述传动系分离离合器起动所述内燃发动机。所述车辆系统包括其中所述发动机起动扭矩储备被调整到用于使所述内燃发动机转动起动和加速的最大分离离合器扭矩容量。所述车辆系统包括其中所述发动机起动扭矩储备被调整到最大分离离合器扭矩容量以便于高紧急性发动机起动。所述车辆系统还包括用于进行以下操作的附加指令：基于预测的驾驶员需求来确定所述高紧急性发动机起动。所述车辆系统还包括用于进行以下操作的附加指令：响应于所述发动机起动扭矩储备而起动所述内燃发动机。

现在参考图3A，示出了返回传动系分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值的示例性函数的曲线图。控制器可以包括与函数300类似的多个函数，每个变速器挡位和车辆驾驶模式使用一个函数。

曲线图300示出了分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值与自从飞轮起动机最近安装在车辆中以来经由飞轮起动机执行发动机转动起动的累积实际总发动机起动次数除以自从飞轮起动机最近安装在车辆中以来车辆已经行驶的距离。竖直轴线表示分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值，并且分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示自从飞轮起动机最近安装在车辆中以来经由飞轮起动机执行发动机转动起动的累积实际总发动机起动次数除以自从飞轮起动机最近安装在车辆中以来车辆已经行驶的距离，并且经由飞轮起动机执行发动机转动起动的累积实际总发动机起动次数除以自从飞轮起动机最近安装在车辆中以来车辆已经行驶的距离沿水平轴线箭头的方向增加。水平线350表示保留足够的扭矩以补偿在一组给定的状况(停止位置、发动机温度等)下用于转动起动发动机的分离离合器容量所需的扭矩缓冲区阈值。迹线302表示期望的分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值与飞轮起动机的起动/距离度量(自从飞轮起动机最近安装在车辆中以来经由飞轮起动机执行发动机转动起动的累积实际总发动机起动次数除以自从飞轮起动机最近安装在车辆中以来车辆已经行驶的距离)之间的关系。

可以观察到，随着经由飞轮进行的累积总发动机起动次数的增加，分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值增加。当扭矩缓冲区阈值增加到高于水平线350时，它增加了经由ISG和传动系分离离合器起动发动机同时利用ISG提供补偿的可能性。

现在参考图3B，示出了用于确定哪个电气装置将辅助起动发动机的示例性阈值水平的曲线图。曲线图310包括表示ISG扭矩的竖直轴线，并且ISG扭矩沿竖直轴线箭头的方向增大。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。水平线360是表示ISG可以基于针对可以经由车辆的电气系统(例如，电池、ISG、逆变器等)输送的扭矩或功率的扭矩或功率极限输送的最大扭矩量的阈值。

由箭头370指示的ISG扭矩差表示可以保留以为飞轮起动机提供平稳补偿起动的ISG扭矩量。在一些情况下，它可以保护一定量的分离离合器容量，所述分离离合器容量将用于在用飞轮起动机转动起动之后帮助发动机加速。结果，如果飞轮起动机是期望的起动装置，则线362表示用于触发发动机起动的扭矩需求阈值；它表示可以通过ISG和车辆的电气系统输送的最大扭矩或功率量减去当使用飞轮起动机时起动发动机所需的ISG扭矩。因此，在请求经由飞轮起动机起动内燃发动机之前，可以输送最大量的驾驶员需求扭矩来推进车辆。(注意：371指示线362的水平)

由箭头375指示的ISG扭矩差表示可以保留以为分离离合器提供平稳补偿起动的ISG扭矩量。结果，如果分离离合器是期望的起动装置，则线364表示用于触发发动机起动的扭矩需求阈值；它表示可以通过ISG和车辆的电气系统输送的最大扭矩或功率量减去使用分离离合器起动发动机所需的ISG扭矩。因此，在请求经由分离离合器起动内燃发动机之前，可以输送最大量的驾驶员需求扭矩来推进车辆。(注意：376指示线364的水平)

曲线310表示示例性驾驶员需求扭矩。在该示例中，驾驶员需求扭矩随着时间的增加而增加。如果在驾驶员需求达到点312时保护经由ISG和传动系分离离合器起动发动机，则可以请求经由传动系分离离合器和ISG起动发动机。如果在驾驶员需求达到点314时保护仅经由飞轮起动机起动发动机，则可以请求经由飞轮起动机起动发动机。曲线310可以通过将需求外推到未来来表示预期需求。

通过这种方式，可以保留车辆的电气系统的扭矩或功率容量以仅经由飞轮起动机或经由传动系分离离合器和ISG起动发动机。车辆的电气系统的剩余扭矩或功率量可以用于推进车辆或用于其他车辆功能。

现在参考图4A和图4B，示出了一种用于确定电机的扭矩储备的方法。扭矩储备是可以预期来起动内燃发动机的扭矩量。方法400的至少一些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和图2的系统以及方法500协同操作。另外，方法400的各部分可以是在物理世界中采取以转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被并入图1和图2的系统中。

在402处，方法400判断发动机是否停止(例如，不旋转)。方法400可以在没有从发动机位置传感器输出脉冲串时判断发动机停止。如果方法400判断发动机停止，则答案为是，并且方法400前进到404、408、410和440。否则，答案为否，并且方法400前进到450。

在450处，方法400经由发动机和ISG输送驾驶员需求扭矩。在一个示例中，方法400根据推进踏板的位置来确定驾驶员需求扭矩。方法400命令发动机提供一定百分比的驾驶员需求扭矩。方法400还命令ISG输出一定百分比的驾驶员需求扭矩。替代地，可以命令ISG消耗来自传动系的扭矩并为电池或其他电能存储装置充电。方法400前进到退出。

在404处，方法400确定当发动机停止时处于膨胀冲程的发动机气缸是否可能进行膨胀燃烧。膨胀燃烧是当发动机不旋转时在处于膨胀冲程的气缸中发起的燃烧。可以经由向处于其膨胀冲程的气缸喷射燃料并通过经由火花塞产生的火花来燃烧形成在气缸中的空气-燃料混合物，来发起燃烧。膨胀燃烧可以帮助产生扭矩以使发动机曲轴旋转，由此减小发动机转动起动扭矩并缩短转动起动时间(例如，在电机的功率下经由电机使发动机曲轴旋转的时间量)。

在一个示例中，方法400引用在当前发动机工况下可能进行膨胀燃烧的情况下输出大于零的值的表或函数。如果在当前发动机工况下不可能进行膨胀燃烧，则所述表或函数输出零值。所述表或函数可以通过发动机停止位置(例如，曲轴角度)、当前发动机燃料轨压力、当前发动机温度和当前大气压力来引用。膨胀燃烧的可能性可以经由以下等式确定：

Exp_comb＝f(eng_p，eng_t，bp，Frp)

其中Exp_comb是表示由于发动机内的膨胀燃烧引起的转动起动扭矩需求降低的变量，f是返回转动起动扭矩需求降低的值的函数，eng_p是以曲轴度为单位的发动机停止位置，eng_t是当前发动机温度，bp是当前大气压力，并且Frp是当前燃料轨压力。Exp_comb的零值指示没有受到膨胀燃烧的影响。换句话说，如果Exp_comb的值为零，则不应执行膨胀燃烧。

可以经由测量发动机扭矩并尝试在各种发动机停止位置、在各种大气压力下、在各种燃料轨压力下和在各种发动机温度下进行膨胀燃烧来以经验确定表或函数中的值。当然，在尝试经由膨胀燃烧来起动发动机的同时，可以调整发动机在这些变化条件下的燃料喷射正时和火花正时。方法400前进到406。

在406处，方法400确定气缸处于膨胀冲程时可以提供的有效的扭矩或运动阻力量。在一个示例中，可以记录在各种发动机起动条件期间在404处产生的扭矩并将其存储到存储器中。方法400可以使用在404处应用的发动机位置、燃料喷射正时、点火正时、大气压力、燃料轨压力和发动机温度来查找存储在控制器存储器中的扭矩值，以确定可以预期经由膨胀冲程燃烧产生的有效的扭矩或阻力量。

在一个示例中，方法400引用输出可以从膨胀燃烧预期的扭矩或阻力的值的表或函数。所述表或函数可以通过发动机停止位置(例如，曲轴角度)、当前发动机燃料轨压力、当前发动机温度和当前大气压力来引用。可以经由以下等式来确定膨胀燃烧扭矩或阻力：

Exp_c_tor＝fn(eng_p，eng_t，bp，Frp，spk_t))

其中Exp_c_tor是表示由于实现在膨胀冲程中停止的气缸的有用膨胀燃烧扭矩的能力引起的所需转动起动扭矩的减小的变量，fn是返回可以经由来自在其膨胀冲程中停止的发动机气缸的膨胀燃烧产生的发动机扭矩的实数值的函数，并且spk_t是发动机火花正时。如果基于发动机状况不可能进行膨胀燃烧，则Exp_c_tor的这个值可以为零。函数fn中的值可以经由起动和尝试起动发动机同时在起动期间测量发动机扭矩以及从发动机已经停止时的各种曲轴位置起动发动机、以一定范围的大气压力起动发动机、以一定范围的燃料轨压力起动发动机和以一定范围的发动机温度和火花正时起动发动机来确定。方法400前进到420。

在408处，方法400确定当发动机停止时处于膨胀冲程的发动机气缸是否可能进行压缩燃烧。压缩燃烧是在发动机已经在其压缩冲程停止旋转之后，在发动机旋转时在气缸中发起的燃烧，可能是从进气门关闭之后的位置开始。可以经由向处于其压缩冲程的气缸喷射燃料并在发动机已经开始旋转之后通过经由火花塞产生的火花来燃烧在气缸中形成的空气-燃料混合物来发起燃烧，使得由气缸压力产生的扭矩帮助发动机向前旋转。压缩燃烧帮助产生扭矩以使发动机曲轴旋转，从而减小所需的外部发动机转动起动扭矩和/或缩短转动起动时间(例如，在电机的功率下经由电机使发动机曲轴旋转的时间量)以满足相同的发动机起动性能。

在一个示例中，方法400引用在当前发动机工况下可能进行压缩燃烧的情况下输出大于零的值的表或函数。如果在当前发动机工况下不可能进行压缩燃烧，则所述表或函数输出值零。所述表或函数可以通过发动机停止位置(例如，曲轴角度)、当前发动机燃料轨压力、当前发动机温度和当前大气压力来引用。压缩燃烧的可能性可以经由以下等式确定：

Comp_c_tor＝fx(eng_p，eng_t，bp，Frp)

其中Comp_c_tor是表示由于实现燃烧的能力以及由于在其压缩冲程中停止的气缸是否可能进行压缩燃烧引起的所需转动起动扭矩的减小的变量，fx是返回指示发动机气缸的压缩燃烧的可能性的值的函数，eng_p是以曲轴度为单位的发动机停止位置，eng_t是当前发动机温度，bp是当前大气压力，并且Frp是当前燃料轨压力。当开始时不可能进行压缩燃烧时，函数fx返回零值。

可以经由在尝试在各种发动机停止位置、在各种大气压力下、在各种燃料轨压力下和在各种发动机温度下进行压缩燃烧的同时测量发动机扭矩来以经验确定表或函数中的值。当然，在尝试经由压缩燃烧来起动发动机的同时，可以调整发动机在这些变化条件下的燃料喷射正时和火花正时。方法400前进到420。

在410处，方法400估计经由ISG和传动系分离离合器使发动机曲轴以高紧急性发动机起动的转速旋转将所需的扭矩量。在一个示例中，方法400可以经由表或函数来估计使发动机曲轴旋转的扭矩量。所述表或函数可以保存用于使发动机以高紧急性发动机起动的转速旋转的以经验确定的ISG扭矩值或传动系分离离合器扭矩容量值(例如，当向传动系分离离合器应用特定压力时传动系分离离合器可以传递的扭矩量)。可以经由以下方等式确定使发动机曲轴以高紧急性发动机起动的转速旋转的扭矩量：

Eng_crk_T_high＝fa(eng_p，eng_t，bp，Frp，crp)

其中eng_crk_T_high是针对高发动机起动紧急性水平的发动机转动起动扭矩，fa是返回非常紧急的发动机起动的发动机转动起动扭矩的函数，eng_p是以曲轴度为单位的发动机停止位置，eng_t是当前发动机温度，bp是当前大气压力，Frp是当前燃料轨压力，并且crp是减压阀(如果存在)的操作状态。函数fa中的值可以经由驾驶车辆、在驾驶员需求增加时起动车辆的发动机以及调整通过传动系分离离合器传递的扭矩量和由ISG(例如，240)提供的扭矩量直到在起动发动机时提供期望水平的车辆速度变化来以经验确定。方法400前进到420。

在420处，方法400基于发动机位置、温度、大气压力使用减压装置的能力来确定在高紧急性发动机起动期间使发动机旋转的传动系分离离合器的最大扭矩容量和最大ISG扭矩。在一个示例中，方法400可以根据以下等式来确定使ISG在高紧急性发动机起动期间起动发动机的最大扭矩：

Em_tr_high＝Eng_crk_T_high(eng_p，eng_t，bp，Frp，crp)-Exp_c_tor(eng_p，eng_t，bp，Frp，spk_t)-Comp_c_tor(eng_p，eng_t，bp，Frp)

其中Em_tr_high是用于对于即将到来的高紧急性发动机起动可用于使发动机转动起动的最大电机扭矩和最大传动系分离离合器扭矩容量，Eng_crk_T_high是在在膨胀和压缩冲程中停止的气缸中不存在燃烧的情况下用于高发动机起动紧急性的发动机转动起动扭矩(例如，在不到250ms内使发动机旋转200曲柄度所需的扭矩)，Exp_comb_Tor是基于实现膨胀燃烧的能力输出所需的起动起动扭矩减小的函数，crk_pos是发动机曲轴位置，afr是压缩或膨胀燃烧的空燃比，spk_t是膨胀或压缩燃烧的火花正时，并且C_comb_Tor是输出经由压缩燃烧产生的扭矩的函数。方法400前进到422。

在440处，方法400确定在发动机中已经发起燃烧之后高紧急性发动机起动所期望的最大ISG扭矩量和最大传动系分离离合器扭矩容量。可以在发动机加速(例如，在从最近的发动机停止以来发动机中发生预定总数的燃烧事件之后开始直到当发动机达到预定转速(诸如与ISG同步的转速)时的时间)期间应用高紧急性发动机起动所期望的最大ISG扭矩量和最大传动系分离离合器扭矩容量。在一个示例中，用于使发动机加速的最大ISG扭矩和使发动机加速所需的最大传动系分离离合器扭矩容量可以经由以下等式来确定：

Run_hi_Tor＝fc(ISG_n，Drv_mod，Gear)

其中Run_hi_torque是在发动机加速到预定转速期间可获得的最大ISG扭矩和最大传动系分离离合器扭矩容量，fc是返回在发动机加速到预定转速期间可获得的最大ISG扭矩的函数，ISG_n是当前ISG转速，Drv_mod是当前驾驶员选定的传动系模式，并且Gear是当前接合的变速器挡位。函数fc中的值可以经由在ISG在一定范围的转速内旋转时起动发动机来以经验确定，其中变速器接合在一定范围的挡位中并且传动系处于各种模式。例如，当ISG转速为400RPM并且车辆的变速器接合在二挡时，可以测量发动机加速扭矩。当ISG转速为600RPM并且车辆的变速器接合在三挡时，也可以测量发动机加速扭矩。在这些状况下的发动机加速扭矩可以是存储在fc函数中的值的基础。方法400前进到422。

在422处，方法400确定可以应用以转动起动发动机并使发动机加速到ISG的转速的最大ISG扭矩和传动系分离离合器的最大扭矩容量。方法400可以经由以下等式确定发动机转动起动和发动机加速期间的最大ISG扭矩：

Max_crk_run＝max(Run_hi_Tor，Em_tr_high)

其中Max_crk_run是可用于发动机转动起动(例如，经由电机使发动机以用于起动发动机的转速旋转)和加速的最大ISG扭矩和最大传动系分离离合器扭矩容量，max是返回自变量1和自变量2中的较大者的函数(例如，max(自变量1，自变量2))，Run_hi_Tor是在加速期间的最大ISG扭矩，并且Em_tr_high是发动机转动起动期间的最大ISG扭矩。可用于发动机转动起动和加速的最大ISG和最大传动系分离离合器扭矩容量也可以被称为传动系分离离合器转动起动和加速缓冲区扭矩。方法400前进到424。

在424处，方法400确定ISG和传动系分离离合器的扭矩储备。方法400将预定扭矩量(例如，偏移)添加到在422处确定的Max_crk_run扭矩以确定ISG扭矩储备和传动系分离离合器扭矩容量储备。ISG扭矩储备和传动系分离离合器扭矩容量储备可以经由以下等式来描述：

ISG_T_res＝Max_crk_run+offset_crk_run

其中ISG_T_res是用于起动发动机的ISG扭矩储备和传动系分离离合器扭矩容量储备，Max_crk_run是如在422处确定的最大ISG扭矩，并且offset_crk_run是用于确保在发动机转动起动和加速期间发动机转速可以以期望的速率增加的预定偏移扭矩值(例如，30牛顿-米)。ISG扭矩储备是不可以应用来产生推进力(例如，车轮扭矩)并且可以仅用于起动发动机的ISG扭矩。

另外，变量ISG_T_res中的扭矩量可以是包括在ISG的总扭矩容量或额定扭矩中并且在保护经由电机和传动系分离离合器起动发动机时可以用作发动机起动阈值的扭矩量。例如，如果ISG具有200牛顿-米的总扭矩输出容量并且发动机转动起动和加速需要50牛顿-米的扭矩，则当ISG扭矩输出超过150牛顿-米时，可以经由ISG起动发动机。在确定ISG扭矩储备之后，方法400前进到图4B的426。

在426处，方法400确定最大传动系分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值。分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值是发动机起动系统可以保留来使用传动系分离离合器和ISG起动发动机的最大扭矩量。分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值可以取决于飞轮起动机的使用。例如，应用飞轮起动机起动发动机的次数越多，可以分配给分离离合器转动起动扭矩缓冲区的扭矩就越大。并且，传动系分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值的值越大，在方法500中的506处可以选择传动系分离离合器以起动发动机的可能性就越大。

在一个示例中，方法400可以经由表或函数来确定最大分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值。所述表或函数可以保存以经验确定的分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值。分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值可以经由以下等式来确定：

DIS_crk_T_buff_thresh＝fdis_crk(Cm_FW_st，Cm_dis_FW，Gear，Vs，Drv_mod)

其中DIS_crk_T_buff_thresh是分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值，fdis_crk是返回传动系分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值的函数，Cm_FW_st是自从飞轮起动机安装在车辆中的时间以来由发动机的飞轮起动机(例如，96)提供的实际累积总发动机起动次数，Cm_dis_FW是自从新的飞轮起动机安装在车辆中以来包括正在起动的发动机的车辆行驶的实际累积总距离，Gear是当前接合的变速器挡位，Vs是车辆速度，并且Drv_mod是当前驾驶员选择的传动系模式。函数fdis_drk中的值可以经由在车辆驾驶过程中执行发动机起动并调整所述值使得最大传动系分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值随着经由飞轮起动机提供的累积总发动机起动次数的增加而增加来以经验确定。所述函数可以具有图3A所示的形状，并且函数fdis_crk可以基于Cm_FW_st/Cm_dis_FW的比率来输出值。方法400前进到428。

在428处，方法400确定ISG和传动系分离离合器的扭矩储备(424的输出(ISG_T_res))是否大于最大传动系分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值(426的输出(DIS_crk_T_buff_thresh))。如果是，则答案为是，并且方法400前进到430。否则，答案为否，并且方法400前进到432。

在430处，方法400通过设定需求阈值以触发发动机起动(如图3B中的线362所表示)来仅保护经由发动机飞轮起动机(例如，图1的96)起动发动机。换句话说，车辆的电气系统的被保留用于发动机起动的功率输出(例如，来自电能存储装置/电池、电能功率转换装置(例如，逆变器)和电机(例如，ISG 240)的功率输出)可能足以经由飞轮起动机转动起动发动机，但不足以经由传动系分离离合器和ISG转动起动和起动发动机。当方法400在430处时，可以仅经由飞轮起动机而不是经由ISG来起动发动机。方法400将发动机起动扭矩储备调整为从步骤424输出的值(例如，经由飞轮起动机进行高紧急性发动机起动所期望的最大ISG扭矩量和最大传动系分离离合器扭矩容量)。方法400前进到退出。

在432处，方法400保护经由ISG和分离离合器起动发动机。方法400还通过设定需求阈值以触发发动机起动(如图3B中的线364所表示)来保护经由发动机飞轮起动机起动发动机。换句话说，车辆的电气系统的被保留用于发动机起动的功率输出(例如，来自电能存储装置/电池、电能功率转换装置(例如，逆变器)和电机(例如，ISG 240)的功率输出)可能足以通过补偿分离离合器所需的较高扭矩经由任一起动装置转动起动发动机。方法400将发动机起动扭矩储备调整为从步骤440输出的值(例如，经由分离离合器进行高紧急性发动机起动所期望的最大ISG扭矩量和最大传动系分离离合器扭矩容量)。方法400前进到退出。

通过这种方式，方法400可以动态地调整发动机起动缓冲区阈值。可以调整发动机起动缓冲区阈值以增加或降低经由传动系分离离合器和ISG起动发动机的可能性。在一个示例中，可以经由增大发动机起动缓冲区阈值的值来增加或降低经由传动系分离离合器和ISG起动发动机的可能性。

现在参考图5A和图5B，示出了用于经由应用电机(例如，ISG 240)和传动系分离离合器的发动机起动缓冲区阈值来起动发动机的方法。方法500的至少一些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500可以与图1和图2的系统以及方法400协同操作。另外，方法500的各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5A和图5B的方法可以作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令被并入到图1和图2的系统中。

在502处，方法500判断是否请求与驾驶员需求无关的发动机起动，或者驾驶员需求扭矩是否等于或超过车辆电气系统的最大扭矩或功率输出(例如，从电能存储装置/电池、电能功率转换装置(例如，逆变器)和电机(例如，ISG 240)输出的功率)减去在430或432处确定的发动机起动缓冲区扭矩阈值。例如，可以经由电池控制器请求增加电池SOC来请求发动机起动。如果方法500判断发动机起动与驾驶员需求无关，或者如果驾驶员需求扭矩等于或超过车辆电气系统的最大扭矩或功率输出(例如，从电能存储装置/电池、电能功率转换装置(例如，逆变器)和电机(例如，ISG 240)输出的功率)减去在430或432处确定的发动机起动缓冲区扭矩阈值(例如，发动机起动扭矩储备)，则答案为是并且方法500前进到504。否则，答案为否并且方法500前进到505。

在505处，方法500根据车辆的当前状态继续车辆操作。例如，如果车辆仅经由ISG推进，则ISG继续推进车辆。如果车辆被停用，则车辆可以继续被停用。方法500前进到退出。

在504处，方法500判断是否有足够的扭矩储备可用于经由传动系分离离合器和ISG起动发动机。在一个示例中，方法500可以经由以下逻辑确定是否存在足够的扭矩储备可用于使发动机起动：如果DD＜Ele_max_T-ISG_T_res，其中ISG_T_res是在424处确定的ISG扭矩储备，Ele_max是可以在ISG的当前转速下经由车辆电气系统输送的最大扭矩或功率，并且DD是驾驶员需求。在该示例中，所描述的所有扭矩均就变速器总成输入或ISG扭矩而言。如果方法500判断有足够的扭矩储备可用于经由传动系分离离合器和ISG起动发动机，则答案为是并且方法500前进到520。否则，答案为否并且方法500前进到506。

在506处，方法500经由飞轮起动机(例如，图1的96)起动发动机。发动机经由起动机转动起动，并且在发动机起动之后发动机转速增加到ISG的转速。在发动机转速达到ISG的转速之后，传动系分离离合器关闭，使得发动机扭矩可以输送到车辆的车轮。方法500前进到508。

在508处，方法500通过将ISG扭矩储备调整为零来减小ISG扭矩储备。类似地，方法500将传动系分离离合器扭矩储备减小到零。这些动作允许ISG以其全扭矩/功率容量辅助发动机。方法500前进到572。

在520处，方法500基于属性权衡(attribute trade-off)来判断是否期望基于传动系分离离合器的发动机起动(例如，其中经由关闭传动系分离离合器并经由ISG旋转发动机来起动发动机)。属性权衡可以包括但不限于车辆噪声和振动小于阈值。例如，在当前ISG转速下，预期发动机起动振动小于阈值振动水平，答案为是并且方法500前进到522。如果方法500基于属性权衡判断期望基于传动系分离离合器的发动机起动，则答案为是并且方法500前进到522。否则，答案为否并且方法500前进到506。

在522处，方法500判断在使发动机转动起动和加速时，ISG是否可以在从当前时间起的未来预定量时间处满足预测的驾驶员需求扭矩。在一个示例中，方法经由外推当前驾驶员需求扭矩和过去的驾驶员需求扭矩来预测未来预定量时间的驾驶员需求。例如，方法500经由以下等式来确定驾驶员需求扭矩的变化率：

DD_slope＝(DDt2-DDt1)/(t2-t1)

其中DD_slope是驾驶员需求扭矩斜率或变化率，DDt2是当前时间的驾驶员需求扭矩，DDt1是最后一个先前驾驶员需求采样时间的驾驶员需求扭矩，t2是当前驾驶员需求采样时间，并且t1是最后一个先前驾驶员需求采样时间。在确定驾驶员需求斜率之后，可以经由以下等式将驾驶员需求外推到未来的预定时间(例如，从当前时间开始的0.5秒)：

DD_pre＝DD_present+DD_slope·DD_ex_t

其中DD_pre是预测的驾驶员需求扭矩，DD_present是当前驾驶员需求扭矩，DD_slope是驾驶员需求扭矩的变化率，并且DD_ex_t是外推驾驶员需求扭矩的未来时间量。例如，如果当前驾驶员需求扭矩为150牛顿-米，驾驶员需求斜率为5牛顿-米/秒，并且外推未来驾驶员需求的时间量为0.5秒，则预测的驾驶员需求扭矩＝150+(5*0.5)＝152.5。

可以将预测的驾驶员需求扭矩添加到ISG扭矩储备或添加到将由ISG提供以进行转动起动和加速的扭矩量，以确定在使发动机转动起动和加速时ISG是否可以在从当前时间起的未来预定量时间处满足预测的驾驶员需求扭矩。例如，如果DD_pre+ISG_T_res＜Ele_max_T，则方法500可以判断ISG可以提供预测的驾驶员需求扭矩和用于使发动机转动起动和加速的扭矩，其中Ele_max_T是当前ISG转速下的最大电气系统扭矩或功率输出。如果方法500判断在使发动机转动起动和加速时，ISG可以在从当前时间起的未来预定量时间处满足预测的驾驶员需求扭矩，则答案为是并且方法500前进到550和560。否则，答案为否并且方法500前进到524。方法500可以判断在使发动机转动起动时，当ISG可以在未来预定量时间处满足预测的驾驶员需求扭矩时，发动机起动紧急性不是高紧急性。方法500可以判断在使发动机转动起动时，当ISG无法在未来预定量时间处满足预测的驾驶员需求扭矩时，发动机起动紧急性为高紧急性。

在524处，方法500经由闭合传动系分离离合器、应用膨胀燃烧、压缩燃烧以及提升阀升程和正时来使发动机转动起动(例如，使发动机以预定的转动起动转速(诸如250RPM或ISG转速)旋转)以获得最大的发动机性能。方法500还调整传动系分离离合器的扭矩容量(例如，传动系分离离合器可以传递的扭矩量)以等于ISG扭矩容量。因此，可以响应于经由膨胀燃烧产生的功量、在发动机转动起动期间的减压阀和提升阀的行为(例如，操作/未操作)、发动机停止旋转的位置、发动机冷却剂温度、发动机油温和大气压力(所有这些都可以指示发动机转动起动扭矩)来调整传动系分离离合器的扭矩容量。这些调整允许ISG和发动机响应高紧急性发动机起动状况。较高紧急性的发动机起动可能是增加传动系噪声和振动的发动机起动，但可能在发动机起动请求之后不久就输送了较大的扭矩量。方法500前进到572。

在550处，方法500确定所请求的发动机起动的紧急性水平。高紧急性的发动机起动从524前进到522，因此到达550和560的发动机起动请求可能是低紧急性或中等紧急性的发动机起动。在一个示例中，如果作为发动机起动请求的基础的信号的发起者是人类操作员，则发动机起动紧急性是中等紧急性。然而，如果系统部件是作为发动机起动请求的基础的信号的发起者，则可以将发动机起动紧急性确定为较低紧急性。然而，作为发动机起动请求的基础的一些车辆装置可以是用于将发动机起动紧急性调整为中等水平的基础。例如，作为发动机起动请求的基础的发动机排气系统温度监测器可以被认为是低发动机起动紧急性水平的根据。相反，在短时间段内电池荷电状态的显著变化可以被认为是中等发动机起动紧急性水平的根据。方法500可以根据发动机起动请求的发起者以及车辆操作参数(例如，电池荷电状态)的变化率来调整发动机起动紧急性水平。方法500确定发动机起动紧急性水平并且前进到552。

在552处，方法500确定期望的发动机转动起动性能。期望的发动机起动起动性能可以基于发动机起动紧急性。例如，如果发动机起动紧急性低，则可以将发动机转动起动性能设置为低水平，使得可以允许更长的发动机转动起动时间。另外，发动机转动起动转速可以是发动机转动起动性能水平的函数。如果发动机转动起动性能水平低，则发动机可以经由ISG以较低的转速(例如，250RPM)旋转。如果发动机转动起动性能为中等，则例如可以将发动机转动起动直到发动机怠速。例如，如果发动机起动紧急性为中等，则可以将发动机转动起动性能设置为中等水平，使得可以提供更短的发动机转动起动时间。方法500前进到564和568。

在560处，方法500确定一个或多个气缸减压阀是可用还是不可用。如果气缸减压阀在发出命令时不会改变状态，则减压阀可能不可用。此外，如果发动机不包括减压阀，则减压阀不可用。如果需要，则可以在发动机转动起动期间选择性地打开减压阀以减小发动机转动起动扭矩。打开减压阀可以允许一些空气在发动机转动起动期间从发动机气缸逸出，使得与保持减压阀关闭时的情况相比，可以使用较小的扭矩来使发动机转动起动或旋转。在确定减压阀的可用性之后，方法500前进到562。

在562处，方法500确定减压阀状态和膨胀燃烧的每种组合的进气和排气提升阀正时和升程。在一个示例中，控制器包括针对在存在减压阀且减压阀可用时以及在可能进行膨胀燃烧时的条件的预定的进气和排气提升阀的打开和关闭正时以及升程量。针对这些条件的对应发动机转动起动扭矩也存储在控制器存储器中。

方法500还包括针对在不存在减压阀和减压阀不可用时以及在可能进行膨胀燃烧时的条件的预定的进气和排气提升阀的打开和关闭正时以及升程量。针对这些条件的对应发动机转动起动扭矩也存储在控制器存储器中。

方法500还包括针对在存在减压阀且减压阀可用时以及在不可能进行膨胀燃烧时的条件的预定的进气和排气提升阀的打开和关闭正时以及升程量。针对这些条件的对应发动机转动起动扭矩也存储在控制器存储器中。

方法500还包括针对在不存在减压阀和减压阀不可用时以及在不可能进行膨胀燃烧时的条件的预定的进气和排气提升阀的打开和关闭正时以及升程量。针对这些条件的对应发动机转动起动扭矩也存储在控制器存储器中。方法500前进到564。

在564处，方法500选择减压阀激活/停用、膨胀燃烧激活/停用和提升阀正时/升程的最优组合以最小化发动机转动起动扭矩能量。在一个示例中，方法选择具有满足当前发动机转动起动紧急性、膨胀燃烧可能性确定(例如，可能/不可能)和减压阀的可用性(例如，可用/不可用)的最低发动机转动起动扭矩的进气/排气提升阀正时/升程。例如，如果已经确定膨胀燃烧是可能的，发动机起动紧急性为中等，并且减压阀不可用，则方法500选择提供这些工况的最低发动机转动起动扭矩的进气和排气提升阀正时/升程值。同样地，如果已经确定膨胀燃烧是不可能的，发动机起动紧急性为低，并且减压阀可用，则方法500选择提供这些工况的最低发动机转动起动扭矩的进气和排气提升阀正时/升程值。方法500前进到566。

在566处，方法500估计发动机对当前发动机转动起动事件的扭矩贡献和/或阻力。在一个示例中，方法500根据处于其膨胀冲程的气缸的当前容积、发动机温度和进气/排气提升阀正时/升程来估计发动机对发动机起动的扭矩贡献。在一个示例中，处于其膨胀冲程的气缸的当前容积、发动机温度和进气/排气提升阀正时/升程引用输出当前发动机转动起动事件的扭矩贡献值的表或函数。所述表或函数中的值可以经由在不同工况下起动发动机并监测发动机扭矩来以经验确定。方法500前进到568。

在568处，方法500确定用于使发动机转动起动的ISG扭矩。在一个示例中，方法500可以根据当前发动机起动紧急性水平来确定ISG扭矩。当发动机起动紧急性为中等水平时，方法400可以根据以下等式来确定ISG的最大扭矩：

ISG_T＝DD_present+Eng_crk_T_med(eng_p，eng_t，bp，Frp，crp)-Exp_c_tor(eng_p，eng_t，bp，Frp，spk_t)-Comp_c_tor(eng_p，eng_t，bp，Frp)

其中Eng_crk_t_med是用于使发动机以适合中等发动机起动紧急性水平的转速转动起动的扭矩(例如，在不到300ms内使发动机旋转200曲柄度)，DD_present是当前驾驶员需求，ISG_T是用于使发动机曲轴以适合中等发动机起动紧急性水平的转速旋转并提供驾驶员需求扭矩的ISG扭矩。当发动机起动紧急性为低水平时，方法400可以根据以下等式来确定ISG的最大扭矩：

ISG_T＝DD_present+Eng_crk_T_low(eng_p，eng_t，bp，Frp，crp)-Exp_c_tor(eng_p，eng_t，bp，Frp，spk_t)-Comp_(c_tor(eng_p，eng_t，bp，Frp))

其中Eng_crk_T_low是用于使发动机以适合低发动机起动紧急性水平的转速(例如，250RPM)转动起动的扭矩，ISG_T是用于使发动机曲轴以适合低发动机起动紧急性水平的转速旋转并提供驾驶员需求扭矩的ISG扭矩。方法500前进到570。

在570处，方法500根据在568处确定的ISG扭矩经由ISG使发动机转动起动并闭合传动系分离离合器。方法500还调整进气和排气提升阀正时、减压阀状态和膨胀燃烧激活/停用以最小化发动机转动起动扭矩能量，并以确定的紧急性提供发动机起动。例如，如果方法500判断已经确定膨胀燃烧是可能的，发动机起动紧急性为中等，并且减压阀不可用，则方法500选择在使发动机以在568处确定的ISG扭矩旋转时提供针对这些工况的最低发动机转动起动扭矩的进气和排气提升阀正时/升程值。方法500可以将传动系分离离合器扭矩容量调整为在424处确定的ISG_T_res的值。替代地，方法500可以经由调整施加到传动系分离离合器的压力来将传动系分离离合器的扭矩容量调整为ISG的扭矩输出减去驾驶员需求扭矩。因此，可以响应于经由膨胀燃烧产生的功量、在发动机转动起动期间的减压阀和提升阀的行为(例如，操作/未操作)、发动机停止旋转的位置、发动机冷却剂温度、发动机油温和大气压力(所有这些都可以指示发动机转动起动扭矩)来调整传动系分离离合器的扭矩容量。方法500前进到572。

在572处，方法500根据发动机转动起动紧急性水平来执行发动机起动和加速的其余部分。例如，方法500可以根据发动机起动紧急性来调整发动机转速从转动起动转速到ISG转速的增加速率。在一个示例中，方法500可以在发动机起动紧急性高时将发动机转速以X RPM/s的速率从转动起动转速增加到ISG转速。方法500可以在发动机起动紧急性为中等时将发动机以Y RPM/s的速率从转动起动转速增加到ISG转速。方法500可以以Z RPM/s的速率将发动机从转动起动转速增加到ISG转速，其中X＞Y＞Z。方法500前进到退出。

通过这种方式，方法500可以根据发动机起动紧急性水平来起动发动机。另外，方法500根据动态变化的阈值来起动或不起动发动机。

因此，图4A至图5B的方法提供了一种用于操作车辆的方法，所述方法包括：调整作为用于命令发动机起动的基础的扭矩或功率需求(例如，和发动机起动扭矩储备)的水平并从两个或更多个发动机起动装置中选择发动机起动装置；以及响应于所述发动机起动扭矩储备而经由飞轮起动机或经由集成式起动机/发电机和传动系分离离合器起动所述发动机。所述方法还包括进一步响应于自从最近安装所述飞轮起动机以来所述车辆行驶的实际总累积距离来调整所述扭矩或功率需求的所述水平。所述方法包括其中所述扭矩或功率需求的所述水平是进一步基于经由膨胀燃烧产生的扭矩。所述方法包括其中所述扭矩或功率需求的所述水平是进一步基于经由压缩燃烧产生的扭矩。所述方法包括其中所述扭矩或功率需求的所述水平随着所述飞轮起动机转动起动所述发动机的所述实际总累积发动机起动次数的增加而增加。所述方法还包括响应于驾驶员需求不小于电气系统扭矩或功率容量减去所述扭矩或功率需求的所述水平而经由所述飞轮起动机起动所述发动机。所述方法还包括响应于驾驶员需求小于电气系统扭矩或功率容量减去所述扭矩或功率需求的所述水平而经由所述传动系分离离合器或所述飞轮起动机起动所述发动机。

图4A至图5B的方法还提供了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于用于经由传动系分离离合器起动发动机的扭矩储备的充足性而从包括飞轮起动机和集成式起动机/发电机的一组起动装置中选择发动机起动装置，其中响应于所述扭矩储备不足以经由所述集成式起动机/发电机起动所述发动机而选择所述飞轮起动机，并且其中响应于所述扭矩储备足以经由所述集成式起动机/发电机起动所述发动机而选择所述集成式起动机/发电机；以及经由所选定的发动机起动装置起动所述发动机。所述方法还包括预测从当前时间到预定未来时间的驾驶员需求扭矩。所述方法还包括响应于飞轮起动机的工况而动态地调整所述扭矩储备。所述方法包括其中所述工况包括通过经由飞轮起动机转动起动所述发动机执行的实际总累积发动机起动次数。所述方法包括其中所述工况包括自从最近安装所述飞轮起动机以来车辆行驶的实际总累积距离。所述方法还包括响应于变速器的当前接合的挡位而动态地调整所述扭矩储备。

现在参考图6，示出了示出可以如何经由动态地调整的最大传动系分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值来影响对发动机起动装置的选择的预示性序列。可以经由图1和图2的系统与图4A至图5B的方法协作来提供图6的序列。曲线图在时间上对齐。在该示例中，为了简化说明和概念说明，发动机起动的扭矩阈值被示出为恒定值。

第一曲线图是ISG和传动系分离离合器的扭矩储备(例如，步骤424的ISG_T_res)与时间的曲线图。竖直轴线表示ISG和传动系分离离合器的扭矩储备，并且扭矩储备沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线602表示ISG和传动系分离离合器的扭矩储备。

第二曲线图是分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值(例如，步骤426的DIS_crk_T_buff_thresh)与时间的曲线图。竖直轴线表示分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值，并且分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线604表示分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值。

第三曲线图示出了用于起动发动机的扭矩储备或发动机起动扭矩储备。竖直轴线表示扭矩储备量，并且扭矩储备量沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线606表示用于发动机起动的扭矩储备量。

第四曲线图是指示可以选择并应用哪个发动机起动装置来起动发动机的曲线图。竖直轴线指示可以选择并应用哪个发动机起动装置来起动发动机和传动系分离离合器。当迹线608在标签“分离离合器和飞轮”附近的较高水平处时，可以应用传动系分离离合器和ISG或飞轮起动机来起动发动机。当迹线608在标签“飞轮”附近的较低水平处时，可以仅应用飞轮起动机来起动发动机。

在时间t0处，ISG和传动系分离离合器的扭矩储备处于较高水平，并且分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值处于较低水平。由于分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值小于ISG和传动系分离离合器的扭矩储备，因此传动系分离离合器和飞轮起动机可用于起动发动机。用于起动发动机的扭矩储备处于较低水平，这适合于经由飞轮起动机起动发动机。

在时间t0至时间t1之间，分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值随着飞轮起动机的状况改变而增加。在t1之前，对于扭矩需求的逐渐增加，仅飞轮起动机可用于起动发动机。当图4的框428产生“是”时可能发生这种状况，并且方法400前进到框430。

在时间t1处，分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值超过ISG和传动系分离离合器的扭矩储备。当图4的框428产生“否”答案时，可能发生其中分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值超过ISG分离离合器的扭矩储备的状况，并且方法400前进到432。这导致用于发动机起动的扭矩储备增加，使得可以应用ISG和分离离合器来起动发动机，或者替代地可以使用飞轮起动机来起动发动机。

通过这种方式，动态地改变分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值可能会影响对发动机起动装置的选择。分离离合器转动起动扭矩缓冲区阈值可以根据飞轮起动机工况而改变，使得可以增加或降低经由传动系分离离合器和ISG起动发动机的可能性。

应当注意，本文所包括的示例性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、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体例程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、多线程等)中的一者或多者。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中所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的。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据所使用的特定策略来反复地执行。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执行所描述的动作时，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发动机可以使用本说明书来获益。

Claims (14)

1.一种用于操作车辆的方法，其包括：

调整作为用于命令发动机起动的基础的扭矩或功率需求的水平并从两个或更多个发动机起动装置中选择发动机起动装置；以及

响应于发动机起动扭矩储备而经由飞轮起动机或经由集成式起动机/发电机和传动系分离离合器起动所述发动机。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括进一步响应于其中所述飞轮起动机转动起动所述发动机的实际总累积发动机起动次数与自从最近安装所述飞轮起动机以来所述车辆行驶的实际总累积距离的比率来调整所述扭矩或功率需求的所述水平。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述扭矩或功率需求的所述水平是进一步基于经由膨胀燃烧产生的扭矩。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述扭矩或功率需求的所述水平是进一步基于经由压缩燃烧产生的扭矩。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述扭矩或功率需求的所述水平随着所述飞轮起动机转动起动所述发动机的实际总累积发动机起动次数的增加而增加。

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于驾驶员需求不小于电气系统扭矩或功率容量减去所述扭矩或功率需求的所述水平而经由所述飞轮起动机起动所述发动机。

7.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于驾驶员需求小于电气系统扭矩或功率容量减去所述扭矩或功率需求的所述水平而经由所述传动系分离离合器或所述飞轮起动机起动所述发动机。

8.一种车辆系统，其包括：

内燃发动机；

电机；

飞轮起动机；

传动系分离离合器，所述传动系分离离合器被配置为将所述内燃发动机选择性地联接到所述电机；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，所述可执行指令使所述控制器响应于所述飞轮起动机的工况而调整发动机起动扭矩储备，其中所述发动机起动扭矩储备是用于经由所述飞轮起动机和所述电机起动所述内燃发动机的基础。

9.根据权利要求8所述的车辆系统，其还包括用于进行以下操作的附加可执行指令：响应于驾驶员需求不小于电气系统的扭矩或功率容量减去用于所述电机和用于所述传动系分离离合器的扭矩储备而经由所述飞轮起动机起动所述内燃发动机。

10.根据权利要求8所述的车辆系统，其还包括用于进行以下操作的附加可执行指令：响应于驾驶员需求小于电气系统的扭矩或功率容量减去用于所述电机和用于所述传动系分离离合器的扭矩储备而经由所述电机和所述传动系分离离合器起动所述内燃发动机。

11.根据权利要求8所述的车辆系统，其中所述发动机起动扭矩储备被调整到用于使所述内燃发动机转动起动和加速的最大分离离合器扭矩容量。

12.根据权利要求8所述的车辆系统，其中所述发动机起动扭矩储备被调整到最大分离离合器扭矩容量以便于高紧急性发动机起动。

13.根据权利要求12所述的车辆系统，其还包括用于进行以下操作的附加指令：基于预测的驾驶员需求来确定所述高紧急性发动机起动。

14.根据权利要求8所述的车辆系统，其还包括用于进行以下操作的附加指令：响应于所述发动机起动扭矩储备而起动所述内燃发动机。

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