用于怠速-停止后发动机起动的方法和系统与流程

本说明书总体上涉及用于在发动机怠速-停止之后重新起动发动机的方法和系统。

背景技术：

在中途车辆停止期间(诸如在交通信号灯处)，发动机可能怠速一段时间。为了提高燃料效率和改善排放质量，车辆发动机可以配备起动-停止功能(在本文中也称为怠速停止)以通过暂时关闭发动机然后在满足重新起动条件时重新起动发动机来减少延长的怠速。在混合动力车辆中，在满足经由马达扭矩推进车辆的条件时，发动机可以怠速-停止。在每次怠速-停止之后，在满足发动机重新起动的条件时，可以经由起动机马达或带传动起动发电机(bisg)来转动起动发动机。

提供了用于在怠速-停止之后重新起动发动机的各种方法。在一个示例中，如us7,011,063所示，condemine等人教导了：在指示发动机怠速-停止时，调整燃料供应和火花以使所述发动机停止在预定位置处。在发动机关闭之前，将燃料喷射到气缸以使其停止在压缩位置。在接收到发动机重新起动请求时，在接合起动机马达的同时，在喷射有燃料的气缸中执行点火以燃烧燃料并促进发动机旋转。

然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，接合起动机马达连同气缸中的燃烧一起可以致使发动机的活塞顶部在燃烧事件达到其峰值之前移动，并且因此从燃烧产生的能量可能不会被完全利用来提高起动事件的效率。此外，在某些工况期间，将发动机停止在期望位置处可能是不可行的，并且在没有点火的情况下向其喷射燃料的气缸可能不会停放在期望位置，从而减少所述气缸中的燃烧对发动机起动的影响。混合动力车辆在其寿命期间可以起动多达一百万次，这可能不利地影响用于起动发动机的硬件(诸如起动机马达或bisg)。

技术实现要素：

在一个示例中，可以通过一种方法来解决上述问题，所述方法包括：用于发动机的方法，所述方法包括：在怠速-停止之后的第一发动机重新起动之前，在选定气缸中发起燃烧；以及在所述选定气缸中的阈值压力下接合起动机装置以转动起动所述发动机。以这种方式，通过协调起动机装置的接合与达到气缸中的峰值压力，可以提高起动事件的效率。

作为一个示例，响应于满足怠速-停止条件(诸如响应于比发动机怠速的阈值持续时间更长)，可以发起发动机怠速-停止并且可以暂停发动机燃烧。可以识别停止在膨胀(做功)冲程中的气缸，并且可以估计所述气缸的容积。在指示随后的发动机重新起动时，可以将燃料喷射到所识别的气缸并且可以发起火花。可以根据气缸位置、发动机温度、大气压力等来估计气缸中的空燃比(afr)。可以基于气缸位置，发动机温度，大气压力，afr等来估计指示在燃烧期间将燃料转换成能量的所花费的时间量的基于时间的燃烧分数。可以基于基于时间的燃烧分数来估计达到对应于来自燃烧的最高能量释放的峰值压力的时间。诸如起动机马达或bisg的起动机装置的接合可以与达到峰值压力的时间协调。在即将获得峰值压力之前传输来自控制器的用于启用起动机装置的命令。在起动机装置接合之后，可以在所有发动机气缸中发起燃烧，并且可以继续经由起动机装置进行发动机转动起动，直到达到阈值发动机转速。

以这种方式，通过使来自在一个气缸中执行的燃烧的最高能量释放与起动机装置的接合同步，可以利用来自燃烧的最大扭矩辅助。通过协调多个扭矩源，可以提高发动机起动效率。通过在即将达到峰值压力之前发送用于启用起动机装置的命令，可以使经由起动机装置和由于燃烧引起的活塞移动同步。在即将转动起动发动机之前在一个选定气缸中进行燃烧的技术效果是可以减少由起动机装置完成的转动起动发动机的功，从而减少起动机装置硬件的磨损。总之，通过提高发动机起动事件的效率，可以改善排放质量、操作者满意度和硬件健康状况。

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。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示出联接到混合动力车辆的示例性发动机系统。

图2是示出可以被实施用于在发动机怠速-停止之后重新起动发动机的示例性方法的流程图。

图3示出在发动机重新起动期间起动机装置接合的第一示例性时间线。

图4示出发动机怠速-起动然后发动机重新起动的示例。

图5a示出在发动机重新起动期间燃料喷射和起动机装置接合的第二示例性时间线。

图5b示出在发动机重新起动期间燃料喷射和起动机装置接合的第三示例性时间线。

图6是示出可以被实施来选择在怠速-停止之后的发动机重新起动的模式以提供驾驶员需求扭矩同时达到发动机起动紧迫性等级的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下描述涉及用于发动机怠速-停止之后重新起动发动机的方法和系统。图1中示出包括起动机装置的混合动力车辆的示例性发动机系统。发动机控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图2和图6的示例性程序)，以在怠速-停止之后的发动机重新起动期间协调起动机装置的操作和选定气缸中的燃烧。图3和图5a中示出在发动机重新起动期间燃料喷射和合时宜的起动机装置接合的示例。图4中示出发动机怠速-停止之后重新起动的示例性时间线。

图1是示出包括车辆101和发动机系统103的车辆系统100的示意图。图1示出了发动机系统103中的多缸发动机10的一个气缸。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过来自车辆操作者132经由输入装置130的输入来控制。在此示例中，输入装置130包括加速踏板和踏板位置传感器134，所述踏板位置传感器134用于产生比例踏板位置信号pp。发动机10的燃烧室(气缸)30可以包括燃烧室壁32，其中活塞36定位在所述燃烧室壁中。燃烧室30内的压力可以经由联接到燃烧室30的气缸压力传感器115来确定。活塞36可以联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。曲轴的位置可以经由联接到曲轴40的霍尔效应传感器(曲轴信号传感器)118来确定。在一个示例中，还用作发动机转速传感器的传感器118每当曲轴旋转一周可以产生预定数量的等距脉冲。

起动机马达171可以经由飞轮161联接到曲轴40，以实现发动机10的转动起动(例如，经由起动机旋转发动机)，这通常用于起动发动机。起动机马达171可以经由车载电池供电。当起动发动机时，在发生燃烧之后，停止起动机的致动，因为燃烧促进发动机的旋转。在一个示例中，起动机马达171可以是常规的起动机马达。在其他示例中，起动机马达171可以是集成式起动机马达，诸如通常在混合动力车辆上会设有的那些。

起动机马达可以包括在带传动起动发电机(bisg)中，其中电动马达/发电机(以马达运行模式起作用)提供扭矩以在发动机重新起动条件期间经由带传动装置转动起动发动机。在其他条件期间，马达/发电机可以在发电模式下操作以使用过量的发动机扭矩对系统电池充电。

燃烧室30可以经由进气通道42从进气岐管44接收进气并且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由相应的进气门72和排气门74选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

在此示例中，进气门72和排气门74可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括一个或多个凸轮并可以利用凸轮廓线变换(cps)、可变凸轮正时(vct)、可变气门正时(vvt)和/或可变气门升程(vvl)系统中的一者或多者，这些系统可以由控制器12操作以改变气门操作。进气门72和排气门74的位置可以分别由位置传感器75和77来确定。在替代实施例中，进气门72和/或排气门74可以通过电动气门致动来控制。例如，燃烧室30替代地可以包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动(包括cps和/或vct系统)控制的排气门。

燃料喷射器66被示为直接地联接到燃烧室30以用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号fpw的脉冲宽度成比例地直接在其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66向燃烧室30中提供所谓的燃料直接喷射。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部(如图所示)。燃料可以通过燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。在一些实施例中，燃烧室30替代地或另外地可以包括按以下配置布置在进气歧管44中的燃料喷射器：向燃烧室30上游的进气道中提供所谓的燃料进气道喷射。

进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，可以由控制器12经由提供给与节气门62一起包括的电动马达或致动器的信号来改变节流板64的位置，这是通常称为电子节气门控制(etc)的配置。以这种方式，可以操作节气门62以改变提供给燃烧室30以及其他发动机气缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号tp提供给控制器12。进气通道42可以包括进气温度(iat)传感器125和大气压力(bp)传感器128。iat传感器125估计将在发动机操作中使用的进气温度并向控制器12提供信号。类似地，bp传感器128估计用于发动机操作的环境压力并向控制器12提供信号。进气通道42还可以包括用于向控制器12提供相应的信号maf和map的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。

排气传感器126被示为在排放控制装置70上游联接到排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比(afr)的指示的任何合适传感器，诸如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或ego、hego(加热型ego)、氮氧化物(nox)、碳氢化合物(hc)或一氧化碳(co)传感器。

排放控制装置70被示为沿着排气通道48布置在排气传感器126的下游。装置70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。在一些实施例中，在发动机10的操作期间，可以通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个气缸来周期性地重置排放控制装置70。

此外，排气再循环(egr)系统140可以经由egr通道142将排气的期望部分从排气通道48引导至进气歧管44。可以由控制器12经由egr阀144来改变提供给进气岐管44的egr的量。此外，egr传感器146可布置在egr通道142内，并且可提供对排气的压力、温度和成分浓度中的一个或多个的指示。线性氧传感器172可以定位在进气节气门下游的进气通道处以促进egr调节。在一些状况下，egr系统140可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，因此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。此外，在一些状况期间，通过控制排气门正时(诸如通过控制可变气门正时机构)，可以将燃烧气体的一部分保留或捕集在燃烧室中。

在操作者扭矩需求降低到阈值以下的状况期间，诸如当车辆在交通信号处停止时，发动机可以怠速直到扭矩需求增加。长时间怠速可能会不利地影响燃料经济性和排放质量。响应于满足发动机怠速-停止条件，可以执行自动起动-停止操作以减少发动机怠速的持续时间。例如，如果确定发动机已经怠速超过阈值持续时间，则可以暂停燃烧，并且可以停止发动机操作(怠速-停止)。响应于满足发动机怠速-起动条件，发动机可以重新起动(怠速-起动)并且可恢复燃烧。在发动机重新起动之前，气缸是基于发动机的停止位置选择的，并且可以通过将燃料喷射到选定气缸然后在选定气缸中发起火花来在选定气缸中发起燃烧。选定气缸可以是在做功冲程停止的气缸，其中选定气缸内的活塞位置相对于气缸盖接近上止点(tdc)位置。待喷射的燃料的量可以基于活塞位置、发动机温度以及大气压力中的一者或多者。作为一个示例，在发动机重新起动之前喷射到选定气缸的燃料的量低于在经由起动机马达171完成发动机转动起动之后喷射到选定气缸的另一燃料的量。可以基于活塞位置、喷射的燃料的量、发动机温度以及大气压力中的一者或多者来估计/建模用于在燃烧期间达到峰值压力的时间。在估计用于达到峰值压力的时间(这是当最高量的能量从燃烧释放时的时间)时，控制器可以发送在气缸中的压力达到即将达到峰值压力之前启动起动机马达171的命令，以使起动机马达171的启动与峰值压力的达到同步。紧接在启用起动机马达171之后，每个发动机气缸中的燃烧也可以通过在每个发动机气缸中喷射燃料并发起火花来发起。起动机马达171可以操作直到发动机转速增加到阈值转速，然后可以停用起动机马达171。

控制器12在图1中被示为微计算机，所述微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定示例中，被示出为只读存储器芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12还可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括分别来自氧传感器126和172的排气afr和进气afr的测量值；来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(maf)；来自气缸压力传感器115的气缸压力(cp)；来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ect)；来自联接到气缸盖的温度传感器的发动机缸盖温度(eht)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(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)；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号map。控制器12可以从信号pip产生发动机转速信号rpm。来自歧管压力传感器的歧管压力信号map可以用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。应当注意，可以使用上述传感器的各种组合，诸如使用maf传感器而不使用map传感器，反之亦然。在化学计量操作期间，所述map传感器可以给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器连同检测到的发动机转速一起可以提供对引入气缸中的充气(包括空气)的估计。

存储介质只读存储器106可以被编程有计算机可读数据，所述计算机可读数据表示可由处理器102执行以用于执行在下文描述的方法以及预期但未具体列出的其他变体的非暂时性指令。如上文描述，图1示出了多缸发动机的一个气缸，并且每个气缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器以基于接收到的信号和存储在控制器12的存储器上的指令来调整发动机操作。在一个示例中，响应于低于阈值的发动机负载持续超过阈值持续时间，控制器可以通过向燃料喷射器66发送信号以暂停发动机气缸燃料喷射来发起发动机怠速-停止。在另一个示例中，在发动机重新起动期间，控制器可以向起动机马达171的致动器发送信号以在对应于执行燃烧的气缸的最高缸内压力时启用起动机马达171以帮助发动机重新起动。

在一些示例中，车辆101可以是混合动力车辆，其具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源。在其他示例中，车辆101是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆101包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴40和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间，而第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴40与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以各种方式配置，包括被配置为并联、串联或混联式混合动力车辆。

电机52从牵引电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52也可以作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力以对电池58充电。

以这种方式，图1实现了一种用于发动机的系统，所述系统包括：控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：响应于在发动机怠速-停止之后的发动机重新起动请求，向在活塞处于气缸内的上止点(tdc)的位置的情况下停止的气缸喷射燃料，在所述气缸中发起火花以开始燃烧，并且在从所述燃烧释放最高能量时启用起动机马达以移动所述活塞。

图2示出了用于在发动机怠速-停止之后重新起动发动机的示例性方法200。用于执行方法200和本文所包括的其余方法的指令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(诸如上文参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据下文描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。

在202处，可以估计和/或测量当前车辆和发动机工况。这些可以例如包括操作者扭矩需求、发动机转速、车辆速度、发动机冷却剂温度(ect)、发动机缸盖温度(eht)、发动机负载、环境状况(诸如环境湿度、温度和大气压力)、排气温度、歧管压力、歧管气流、电池荷电状态等。

在204处，程序包括确定是否满足发动机怠速-停止条件以及是否可以发起发动机自旋减慢。用于发动机怠速-停止的条件可以包括发动机怠速持续超过阈值持续时间。例如，在车辆处于交通中断的情况下，当发动机负载低于阈值时(诸如当车辆静止时)，可能发生发动机怠速。发动机在怠速转速下操作超过阈值持续时间可能导致燃料使用量增加和排气排放水平增加。而且，阈值持续时间可以基于燃料箱中的燃料水平。在一个示例中，如果燃料箱中的燃料水平低于阈值水平，则可以减少阈值持续时间，使得不能因发动机怠速而消耗另外的燃料。

发动机怠速-停止条件还可以包括大于电池荷电状态(soc)。控制器可以对照预设最小阈值来检查电池soc，并且如果确定电池soc至少充电了30％以上，则可以启用自动发动机停止。确认发动机怠速-停止条件还可以包括起动机/发电机的马达准备就绪的指示。可以检查空调的状态，并且在发起发动机怠速-停止之前，可以验证空调没有发出对重新起动发动机的请求(如果期望空气调节，则可以请求重新起动发动机)。可以估计和/或测量进气温度以确定它是否在选定温度范围内。在一个示例中，可经由位于进气歧管中的温度传感器来估计进气温度，并且可在进气温度高于阈值温度时发起发动机怠速-停止。而且，可估计和/或测量发动机温度以确定它是否在选定的温度范围内。在一个示例中，可从发动机冷却剂温度推断发动机温度，并且当发动机冷却剂温度高于阈值发动机温度时可发起发动机怠速-停止。可以估计驾驶员请求的扭矩并且可以响应于驾驶员请求的扭矩低于阈值而发起对发动机怠速-停止的确认。可以估计车速并评估它是否低于预定阈值。例如，如果车速低于阈值(例如，3mph)，那么即使车辆不处于静止，也可以请求发动机怠速-停止。此外，可以分析联接到发动机的排气歧管的排放控制装置，以确定没有做出针对发动机重新起动的请求。

如果确定不满足发动机怠速-停止条件，则在206处，可以继续当前发动机操作而不发起发动机起动-停止操作，诸如可以在气缸燃烧燃料的情况下保持发动机运转。如果确认满足发动机怠速-停止条件，则在208处，可以暂停燃烧以使发动机怠速-停止，直到扭矩需求增加为止。为了暂停燃烧，可以暂停对发动机气缸的燃料供应。控制器可向联接到发动机气缸的一个或多个燃料喷射器发送信号以停止向每个气缸进行燃料喷射。此外，控制器可向联接到每个气缸的火花塞发送信号以禁用火花。一旦燃烧暂停，发动机就可以自旋减慢并且发动机转速可以逐渐降低到零。发动机可以保持静止直到满足重新起动的条件为止。

在210处，可以确定发动机停止位置以识别在做功(膨胀)冲程中停止的气缸。当发动机停止旋转时，每个气缸可以停止(停放)在不同的位置。作为一个示例，在四缸发动机中，第一气缸可以在进气冲程停止，第二气缸可以在压缩冲程停止，第三气缸可以在做功冲程停止，并且第四气缸可以在排气冲程停止。基于发动机的停止位置，控制器可以识别在做功冲程停止的气缸(诸如气缸a)。作为一个示例，气缸a可以停止在接近或处于其上止点(tdc)位置的位置，其中活塞靠近气缸盖。选择停止在做功冲程中的气缸，因为在所述位置，每个气缸气门都关闭，从而致使气缸中的压力被容纳并在所述气缸中发生燃烧事件时增加。

在212处，可以估计所识别的气缸(气缸a)的容积。可以基于气缸的停止位置(诸如活塞在气缸的膛内的相对位置)和气缸几何形状来估计气缸的容积。在一个示例中，控制器可以使用查找表来基于活塞在气缸内的位置来估计气缸容积。活塞位置可以用作查找表的输入，并且气缸容积可以是输出。

在214处，程序包括确定是否满足发动机重新起动条件。在一个示例中，发动机怠速-停止之后的发动机重新起动条件可以包括发动机负载的增加。在一个示例中，控制器可以确定制动踏板是否被释放。加速踏板位置也可以例如经由踏板位置传感器来确定以便除了释放制动踏板之外还确定加速踏板是否已经接合。可以检查空调的状态以验证是否已经发出重新起动的请求，如在期望空气调节时可发出重新起动的请求。可以估计电池的soc以估计它是否低于预定阈值。在一个示例中，可能期望电池充电至少30％。因此，可以请求发动机起动以将电池充电到期望的值。

发动机重新起动条件还可以包括已经做出来自排放控制装置的重新起动发动机的请求。在一个示例中，可以通过温度传感器来估计和/或测量排放控制装置温度，并且如果温度低于预定阈值，则可以请求发动机重新起动。可以估计车速并评估它是否高于预定阈值。例如，如果车速大于阈值(例如，3mph)，则可以请求发动机起动。可以确定发动机的电负载是否高于预定阈值，响应于此而请求发动机起动(例如，以减少电池的消耗)。在一个示例中，电气负载可以包括用户操作的附件装置，电动空调等。

如果确定尚未满足发动机起动条件，则在216处，发动机可以保持在停止状态，并且可以不恢复燃烧。如果确定满足发动机重新起动条件，则在218处，可以估计所识别的气缸中的即将到来的燃烧事件的空燃比(afr)。afr可以由控制器根据气缸中的活塞位置、发动机温度(诸如发动机冷却剂温度或发动机缸盖温度)以及大气压力中的一者或多者来估计。afr可以确定从燃烧产生的能量的量。

在220处，可以将燃料喷射到所识别的气缸，而到其他发动机气缸的燃料喷射可以保持不活动。可以基于所确定的afr来估计待选择性地喷射到所识别的气缸的燃料的量。喷射的燃料的量可以进一步基于活塞位置、发动机温度以及大气压力中的一者或多者。作为一个示例，在发动机转动起动之前在所识别的气缸中喷射用于燃烧的燃料的量可以低于在发动机转动起动完成之后(诸如当发动机通过燃烧操作时)喷射到所识别的气缸(和其他发动机气缸)的燃料的量。以这种方式，可以使用较低量的燃料来促进发动机起动。控制器可以仅向联接到所识别的气缸的燃料喷射器的致动器发送信号，以在气缸处于或接近其tdc时将燃料喷射到所识别的气缸中。还可以基于afr来调整节气门开度以允许期望的空气燃料混合物进入所识别的气缸。

在222处，在燃料喷射之后，可以在所识别的气缸中发起火花，而到其他发动机气缸的火花可以保持不活动。可以基于活塞在所识别的气缸中的位置、发动机温度、大气压力以及所确定的afr来估计燃料喷射与火花之间的时间延迟。控制器可以向联接到气缸的火花塞的致动器发送信号以发起火花。火花可以点燃所识别的气缸中的空气燃料混合物并且在所识别的气缸中发起燃烧，同时所有其他发动机气缸保持不燃烧。

在224处，可以估计(诸如预测)燃烧期间在所识别的气缸中达到阈值压力的时间。在一个示例中，阈值压力可以是在燃烧期间在气缸中达到的峰值压力。气缸中基于时间的燃烧分数可以由控制器根据afr、活塞位置、发动机温度以及大气压力中的一者或多者来估计。基于时间的燃烧分数指示来自燃烧的热量释放速率以及在燃烧期间将燃料转换成能量所花费的时间量。基于估计的基于时间的燃烧分数，控制器可以估计达到对应于来自燃烧的最高能量释放的阈值压力的时间。由于燃烧，在燃烧导致气缸压力增加时活塞可能向下移动。如果发动机转动起动与能量释放同步，则活塞可以通过两个扭矩源(气缸内的燃烧和起动机马达)同时移动以有效地转动起动发动机。

在226处，可以接合发动机转动起动系统(诸如起动机装置)以与在所识别的气缸处达到阈值压力(诸如峰值压力)同步。作为一个示例，基于对达到气缸中的阈值压力的时间的估计，控制器可以在即将达到阈值压力之前将信号(命令)发送到起动机装置的致动器，使得起动机装置可以在达到阈值气缸压力的同时启用。通过稍稍在达到阈值压力之前命令起动机装置的致动，由于软件或机械原因(诸如用于命令硬件驱动器的软件延迟，继电器/晶体管的通电时间，和在起动机马达中建立励磁电流的时间)而引起的起动机装置启用中的任何通信延迟可以被考虑在内，并且起动机装置的实际起动可以对应于达到阈值压力的时间。在一个示例中，可以在所识别气缸中达到阈值压力的估计时间之前2至10秒发送致动起动机马达的命令。以这种方式，起动机装置可以与活塞由于气缸中的燃烧而移动时同时移动活塞顶部。作为一个示例，如关于图5a至图5b详细描述的，基于起动机装置启用中的通信延迟，可以在将燃料喷射到选定气缸中之前将用于起动机装置的致动器的命令发送到起动机装置。

替代地，可以经由气缸压力传感器监测所识别的气缸中的缸内压力，并且可以在压力传感器输出记录阈值压力时启用起动机装置。起动机装置可以是起动机马达、带传动起动发电机(bisg)、p2马达(p2是马达在发动机与变速器系统之间的位置)等中的一者。在接合起动机装置之后，可在每个发动机气缸中发起燃料供应和火花以在所有气缸中开始燃烧。

图3示出在发动机怠速-停止之后的发动机重新起动期间起动机装置接合的第一示例性时间线300。水平线(x轴)表示时间，并且竖直标记t1至t3表示重新起动过程中的重要时间。竖直轴线(y轴)表示选定的发动机气缸中的压力，其中在发动机重新起动期间在起动机马达接合之前执行燃烧。线302示出选定气缸内的压力变化。

在满足发动机重新起动的条件时，在时间t1处，当气缸接近或处于上止点(tdc)位置时，将燃料喷射到气缸。在燃料喷射之后，在时间t2处发起火花。火花点燃气缸内的空气燃料混合物，从而引起燃烧。随着燃烧的进行，能量被释放并且气缸内的压力增加。在时间t3处，在气缸内达到峰值压力。在不存在燃烧的情况下，因为气缸处于做功冲程，所以气缸中的峰值压力可能已经逐渐减小，如虚线304所示。

起动机马达也在时间t3处接合，使得由燃烧引起的活塞运动和由起动机马达引起的活塞运动得到协调。通过协调两个单独的扭矩源，可以提高发动机起动效率。

在一个示例中，可以基于起动机装置与发动机控制器之间的通信延迟来估计起动机装置的接合时间。通信延迟可以基于诸如所使用的起动机装置的系统以及将起动机装置的致动器连接到控制器的通信网络而变化。可以针对每个系统预先校准通信延迟，并且可以基于从控制器存储器检索的预先校准的通信延迟来估计起动机装置的接合时间。还可以基于起动机马达接合的通信延迟来调整燃料喷射正时。

图5a示出在发动机怠速-停止之后的发动机重新起动期间燃料喷射和起动机装置接合的第二示例性时间线500。水平线(x轴)表示时间，并且竖直标记t0至t4表示重新起动过程中的重要时间。第一曲线(线504)表示选定的发动机气缸中的压力，其中在发动机重新起动期间在起动机马达接合之前执行燃烧。第二曲线(线506)表示起动机装置的操作。

在满足发动机重新起动的条件时，在时间t0处，控制器可以确定起动机装置的通信延迟。作为一个示例，控制器可以检索控制器向联接到起动机装置的致动器发送命令的时间与起动机装置的实际启动之间的通信延迟的预校准值(以秒为单位)。基于通信延迟，控制器可以相对于满足发动机重新起动条件的时间t0来确定燃料喷射的时间和将命令发送到联接到起动机装置的致动器的时间。

在此示例中，在t0处，控制器确定起动机装置致动的通信延迟为d1，并且在时间t1处，控制器向联接到起动机装置的致动器发送命令以启用起动机装置。在命令已经发送到起动机装置之后，在时间t2处，当气缸在做功冲程停止时，将燃料喷射到所述气缸。在燃料喷射之后，在时间t3处发起火花。火花点燃气缸内的空气燃料混合物，从而引起燃烧。随着燃烧的进行，能量被释放并且气缸内的压力增加。在时间t4处，在气缸内达到峰值压力。

发送到起动机装置致动器的命令致使起动机装置在时间t4处被启动，使得由燃烧引起的活塞运动和由起动机马达引起的活塞运动得到协调。通过协调两个单独的扭矩源，可以提高发动机起动效率。在另一个实施例中，起动机马达的实际启动时间可以在达到峰值压力之后，诸如在时间t4之后。

图5b示出在发动机怠速-停止之后的发动机重新起动期间燃料喷射和起动机装置接合的第三示例性时间线550。水平线(x轴)表示时间，并且竖直标记t0至t4表示重新起动过程中的重要时间。第一曲线(线524)表示选定的发动机气缸中的压力，其中在发动机重新起动期间在起动机马达接合之前执行燃烧。第二曲线(线526)表示起动机装置的操作。

在满足发动机重新起动的条件时，在时间t0处，控制器可以确定起动机装置的通信延迟。作为一个示例，控制器可以检索控制器向联接到起动机装置的致动器发送命令的时间与起动机装置的实际启动之间的通信延迟的预校准值(以秒为单位)。

在此示例中，在t0处，控制器确定起动机装置致动的通信延迟为d2(d2小于示例500的d1)，并且在时间t1处，在发送致动起动机装置的命令之前，当气缸在做功冲程停止时，将燃料喷射气缸。在燃料喷射之后，在时间t2处，控制器向联接到起动机装置的致动器发送命令以启用起动机装置。在命令已发送到起动机装置之后，在时间t3处发起火花。火花点燃气缸内的空气燃料混合物，从而引起燃烧。随着燃烧的进行，能量被释放并且气缸内的压力增加。在时间t4处，在气缸内达到峰值压力。

发送到起动机装置致动器的命令致使起动机装置在时间t4处被启动，使得由燃烧引起的活塞运动和由起动机马达引起的活塞运动得到协调。在另一个实施例中，起动机马达的实际启动时间可以在达到峰值压力之后，诸如在时间t4之后。以这种方式，基于起动机装置的通信延迟，可以调整燃料喷射正时并且可以在将命令发送到起动机装置致动器以接合起动机装置之前或之后喷射燃料。

返回到图2，在228处，所述程序包括确定转动起动是否完成。当发动机转速达到阈值转速时，可以完成转动起动。在一个示例中，阈值转速可以是发动机怠速转速。如果确定转动起动尚未完成，则在230处，可以通过操作起动机装置连同发动机气缸中的燃烧一起来继续发动机转动起动。

如果确定转动起动完成，则在232处，可以禁用转动起动系统(起动机装置)，并且可以基于燃烧来操作发动机。控制器可以向起动机装置的致动器发送信号以禁用起动机装置。

以这种方式，在发动机怠速-停止期间，响应于发动机扭矩需求的增加，可以识别停在做功冲程中的气缸，可以在所识别的气缸中发起燃烧，可以预测在所识别的气缸中达到峰值压力的时间，并且可以启用起动机马达以协调发动机的转动起动与达到峰值压力时间。

图6示出用于选择发动机怠速-停止之后的发动机重新起动的模式的示例性方法600。发动机重新起动的模式可以包括响应于满足发动机重新起动的一个或多个条件而发起燃烧和起动机装置接合以转动起动发动机的顺序。发动机可以在按照根据车辆工况确定的发动机起动的紧迫性等级选择的模式下自动起动。对于低紧迫性发动机起动，可以起动发动机，使得与确定为中等或高紧迫性的发动机起动相比，可以减少起动发动机的能量。对于高紧迫性发动机起动，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。所述车辆系统包括：其中所述多个起动紧迫性等级包括高紧迫性、中等紧迫性和低紧迫性。可以响应于在满足发动机怠速-停止之后发动机重新起动的条件(如在图2中的步骤214中详细描述的)来执行方法600。

在601处，可以估计发动机起动请求的紧迫性等级。可以基于驾驶员扭矩需求的函数来估计发动机起动的紧迫性，其中紧迫性等级随着驾驶员扭矩需求的增加而增加(从低紧迫性到中等紧迫性然后再到高紧迫性)。作为一个示例，基于响应于驾驶员需求超过阈值(诸如基于踩加速踏板(高加速踏板位置))而请求发动机起动，发动机起动紧迫性被估计为高等级。如果确定起动机装置没有足够的扭矩来起动发动机并且在未来的预定时间(例如，在发动机重新起动请求之后0.5秒)提供所请求的驾驶员需求扭矩，则紧迫性也可以被估计为高。作为另一个示例，如果诸如车载气候控制系统的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迫性确定为较低紧迫性。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迫性调整到中等等级的基础。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成为低发动机起动紧迫性等级的根据。相反，在短时间段内电池荷电状态的显著变化可以被认为成为中等发动机起动紧迫性等级的根据。作为另一个示例，如果作为发动机起动请求的基础的信号的发起者是其中驾驶员需求不超过阈值的人类操作者，则发动机起动紧迫性被认为是中等紧迫性。发动机起动紧迫性等级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)的变化率来进行选择。

在602处，所述程序包括确定是否已经针对发动机起动估计了低紧迫性等级。

如果确定在发动机怠速-停止之后的发动机起动是低紧迫性，则在604处，可以以第一模式重新起动发动机。在第一模式下重新起动可以包括在606处在接合起动机马达之前在选定发动机气缸中开始燃烧。可以基于发动机的停止位置来选择选定气缸，选定气缸停止在做功冲程中，其中联接到气缸的进气门和排气门中的每一者处于关闭位置。燃烧包括经由联接到气缸的一个或多个燃料喷射器将燃料喷射到选定气缸，以及经由火花点燃燃料。在选定气缸中达到阈值燃烧压力后，可以接合起动机装置。参考图2、图3和图5a至图5b详细描述第一模式下的发动机重新起动。通过在经由起动机装置进行的发动机转动起动之前执行膨胀燃烧，可以减小起动机装置中的峰值电流，可以减小小齿轮界面上的峰值扭矩，从而减少起动机装置的扭矩需求。可以利用来自燃烧的最大扭矩辅助，并且可以改善发动机重新起动，同时减少起动机装置的磨损。可以继续经由起动机装置进行的发动机转动起动，直到发动机转速达到阈值转速(诸如发动机怠速转速)，然后可以停用起动机马达并且可以仅经由燃烧来旋转发动机。

如果确定发动机重新起动请求的紧迫性等级不低，则所述程序包括在608处确定发动机重新起动的紧迫性等级是否高。如果确定发动机重新起动请求的紧迫性等级不高或不低，则在610处可以推断出发动机重新起动请求的紧迫性等级为中等。响应于中等紧迫性的发动机起动请求，可在第二模式下重新起动发动机。在第二模式下重新起动发动机可以包括在612处在接合起动机装置的同时在一个或多个发动机气缸中开始燃烧。在燃料喷射之后，可以调整火花正时，使得燃烧和经由起动机装置进行的发动机转动起动可以同时发生。可以继续经由起动机装置进行的发动机转动起动，直到发动机转速达到阈值转速(诸如发动机怠速转速)。在这种模式下，可以向起动机马达提供一些辅助以用于发动机转动起动，同时促进发动机起动。

如果在608处确定发动机起动的紧迫性等级为高，则在614处，可以在第三模式下重新起动发动机。在第三模式下重新起动发动机可以包括在616处在接合起动机装置之后在一个或多个发动机气缸中开始燃烧。可以首先接合起动机装置以转动起动发动机，然后在发动机转动起动阈值持续时间之后，可以在发动机气缸中发起燃料供应和火花以开始燃烧。通过仅经由起动机装置发起发动机转动起动，可以加速发动机起动。起动机马达的较高峰值电流可以用于在没有来自燃烧产生的扭矩的支持的情况下转动起动发动机，并且要克服较高的静摩擦。

图4示出示例性操作序列400，其说明发动机怠速-停止和随后重新起动。水平线(x轴)表示时间，并且竖直标记t1至t5表示发动机操作中的重要时间。

第一曲线(线402)示出经由曲轴位置传感器估计的发动机转速。虚线403表示发动机怠速转速，高于所述发动机怠速转速，发动机可以不再经由起动机马达的操作而转动起动。第二曲线(线404)表示发动机怠速-停止而不燃烧的持续时间。第三曲线(线406)表示向第一选定气缸的燃料喷射。基于发动机在怠速-停止时的停止位置来选择所述第一气缸，所述第一气缸停止在膨胀位置。第四曲线(线408)表示选定气缸中的火花。第五曲线(线410)表示如基于来自气缸压力传感器的输入所估计或建模的第一气缸内的压力。第六曲线(线412)表示起动机马达使发动机从静止转动起动的操作。

在时间t1之前，发动机操作并且经由发动机扭矩推进车辆。燃料被喷射到第一气缸，并且在燃料喷射之后气缸内的空气燃料混合物被火花点燃。气缸中的压力基于气缸冲程而变化。当在燃烧期间(诸如在做功冲程中)释放最高量的能量时，缸内压力达到峰值。由于发动机由燃烧驱动，因此起动机马达保持在非活动状态并且不用于发动机转动起动。

在时间t1处，响应于发动机以其怠速操作的长于阈值的持续时间(满足发起怠速-停止的条件)，发动机怠速-停止。控制器将信号发送到相应的燃料喷射器和联接到每个发动机气缸的火花塞，以暂停燃料供应和火花。在时间t1与t2之间，在发动机气缸中燃烧的情况下发动机怠速-停止。

在时间t2处，响应于增加的扭矩请求(满足发动机重新起动的条件)，将燃料喷射到已经在做功冲程中停止的气缸(第一气缸)。喷射的燃料的量基于活塞在气缸内的位置、发动机温度以及大气压力来确定。喷射的燃料的量低于在转动起动之后的后续发动机操作期间喷射的燃料的量。在燃料喷射之后，在时间t3处，发起火花以点燃气缸中的空气燃料混合物。一旦燃烧开始，缸内压力增加并且基于喷射的燃料的量、活塞位置、发动机温度以及大气压力来建模达到峰值气缸压力的时间。基于所述模型，预测在时间t4处将达到峰值气缸压力。

在时间t4处，起动机马达被启用以使发动机转动起动的启动与峰值气缸压力同步。当达到峰值压力时，活塞移动并被向下推动。由于燃烧和转动起动而使活塞同时移动加速了发动机旋转。同样在时间t4处，当发动机经由起动机马达转动起动时，在所有发动机气缸处发起燃料供应和火花。在时间t5处，响应于发动机转速增加到其阈值转速(怠速转速)403，起动机马达被停用。

以这种方式，通过协调在选定气缸中的燃烧期间的峰值气缸压力和经由起动机装置进行的发动机转动起动，可以加速发动机起动。通过选择停止在膨胀位置的气缸，可以在气缸中有效地执行燃烧，以利用在发动机转动起动期间从燃烧产生的扭矩来移动活塞。总之，通过使用两个扭矩源来重新起动发动机，可以提高重新起动效率并且可以阻止起动机装置的劣化。

以这种方式，通过使来自在一个气缸中执行的燃烧的最高能量释放与起动机装置的接合同步，可以利用来自燃烧的最大扭矩辅助。通过协调多个扭矩源，可以提高发动机起动效率。通过在即将达到峰值压力之前发送用于启用起动机装置的命令，可以使经由起动机装置和由于燃烧引起的活塞移动同步。在即将转动起动发动机之前在一个选定气缸中进行燃烧的技术效果是可以减少由起动机装置完成的转动起动发动机的功，从而减少起动机装置硬件的磨损。总之，通过提高发动机起动事件的效率，可以改善排放质量、操作者满意度和硬件健康状况。

在一个示例中，一种用于发动机的方法包括：在怠速-停止之后的第一发动机重新起动之前，在选定气缸中发起燃烧；以及在所述选定气缸中的阈值压力下接合起动机装置以转动起动所述发动机。在前述示例中，另外地或任选地，所述选定气缸是基于所述发动机的停止位置选择的，所述选定气缸停止在做功冲程中，其中联接到所述气缸的进气门和排气门中的每一者处于关闭位置，并且其中所述燃烧是在所述转动起动所述发动机之前发起的。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，发起燃烧包括将燃料喷射到所述选定气缸，然后在所述选定气缸中发起火花，所述方法还包括基于活塞位置、发动机温度以及大气压力中的一者或多者来估计喷射的燃料的量。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述方法还包括基于所述活塞位置、所述喷射的燃料的量、火花正时、将所述燃料喷射到所述选定气缸中时间、所述发动机温度以及所述大气压力中的一者或多者来预测达到所述阈值压力的时间。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述方法还包括在所述气缸中的压力达到所述阈值压力之前的阈值持续时间发送启动所述起动机装置的命令，以使所述起动机装置的所述启动与所述阈值压力的所述达到同步，所述阈值持续时间基于发送所述命令与启动所述起动机装置之间的通信延迟。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述将所述燃料喷射到所述选定气缸的时间是基于所述通信延迟的，所述燃料是在发送所述命令以启动所述起动机装置之前或之后喷射的。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述阈值压力等于或低于在所述燃烧期间在所述选定气缸中达到的峰值燃烧压力，所述方法还包括基于联接到所述选定气缸的气缸压力传感器的输入来估计达到所述阈值压力的所述时间。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，在所述第一发动机重新起动期间，所述燃烧是在所述接合所述起动机装置之前发起的。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述方法还包括在不同于所述第一发动机重新起动的第二重新起动中，在所述接合所述起动机装置的同时发起燃烧，并且在不同于所述第二重新起动和所述第一发动机重新起动中的每一者的第三重新起动中，在所述接合所述起动机装置之后发起燃烧。任何或所有前述示例，另外地或任选地，其还包括基于发动机重新起动的紧迫性等级来选择所述第一发动机重新起动、所述第二发动机重新起动和所述第三发动机重新起动中的一者，所述紧迫性等级根据驾驶员扭矩需求来估计。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述起动机装置是起动机马达、带传动起动发电机(bisg)和p2马达中的一者。

用于发动机的另一示例性方法包括：在发动机怠速-停止期间，响应于发动机扭矩需求的增加，识别停在做功冲程的气缸；在所识别的气缸中发起燃烧；预测在所识别的气缸中达到阈值压力的时间；并且接合起动机马达以协调所述发动机的转动起动与达到所述阈值压力的所述时间。在前述示例中，另外地或任选地，发起燃烧包括向所识别的气缸喷射燃料，然后发起火花。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述方法还包括基于活塞在所识别的气缸中的位置、发动机温度以及大气压力中的一者或多者来估计所识别的气缸中的所述燃烧的空燃比，并且基于所估计的空燃比来调整喷射到所识别的气缸的燃料的量。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述方法还包括根据所述活塞在所识别的气缸中的所述位置、所述发动机温度、所述大气压力以及所估计的空燃比来估计燃料喷射与火花之间的时间延迟。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，对达到所述阈值压力的所述时间的预测是基于所述活塞的所述位置、所述喷射的燃料的量、所述发动机温度以及所述大气压力中的至少一者。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，所述起动机马达通过在达到所述阈值压力的所预测的时间之前向所述起动机马达的致动器发送命令以在达到所述阈值压力时启用所述起动机马达来启用，发送所述命令的时间是基于发送所述命令的所述时间与启用所述起动机装置之间的通信延迟。

在又一示例中，一种用于发动机的系统包括：控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述指令用于：响应于发动机怠速-停止之后的发动机重新起动请求，向在活塞处于气缸内的上止点(tdc)的位置的情况下停止的所述气缸喷射燃料；在气缸中发起火花以开始燃烧，并且启用起动机马达以与来自燃烧的压力协调地转动起动发动机。在前述示例中，另外地或任选地，根据发动机温度、大气压力以及喷射到所述气缸的燃料的量来估计来自所述燃烧的所述压力。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，在达到来自燃烧的最高压力的时间之前，将用于启用所述起动机马达的命令传输到所述起动机马达。

应注意，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目的处理策略(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。因此，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。可以根据所使用的特定策略来反复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地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，其中所描述的动作通过结合电子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。

应当明白，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且不应以限制意义看待这些特定实施例，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。

如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5％。

所附权利要求特别地指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过修正本权利要求或通过在本申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。