用于发动机位置控制的方法和系统的制作方法

用于发动机位置控制的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于增加混合动力车辆的发动机启动效率的系统和方法。利用与发动机的激光点火装置的运转相协调地触发的正时电路以较高分辨率确定发动机位置。更准确地确定的活塞位置信息使用于在发动机重新启动期间开始燃烧的汽缸能够被更好地识别。
【专利说明】用于发动机位置控制的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2012年11月29日提交的美国专利申请号13/689，601的部分继续申请，其整个内容被并入本文用于所有目的。

【技术领域】
[0003]本申请涉及用于利用激光点火系统准确确定发动机位置的方法和系统。

【背景技术】
[0004]特别是在混合动力电动车辆(HEV)和停止启动车辆上，内燃发动机(ICE)可以在所选状况期间(诸如在怠速停止状况期间)被关闭或被停用。关闭发动机提供了燃料经济性和排放减少的益处。然而，在关闭或停用期间，发动机的曲轴和凸轮轴会停止在发动机循环的未知位置。在随后的发动机重新启动期间，为了实现快速的发动机起转，需要精确且及时地了解发动机活塞位置，以便使火花正时能与至发动机的燃料输送相协调。
[0005]活塞或发动机位置确定的方法通常依赖于具有提供与凸轮轴测量相协调的同步的有限数量的齿与间隙的曲轴正时轮。US7，765，980示出了这种方法的一个示例，其中通过曲轴角度传感器来识别曲轴位置。
[0006]然而，本发明人在此已经认识到这种方法的问题。作为一个示例，取决于发动机温度，识别相对于凸轮轴位置的曲轴位置所花费的时间量会发生改变。确定凸轮轴与曲轴之间的相对定位(为了识别发动机和活塞位置)的改变会导致实现并维持快速同步、可靠燃烧和排放减少的能力降低。另外，识别发动机位置导致的延迟于是会延迟发动机启动，使车辆响应性退化。作为另一示例，用于活塞位置确定的上述方法可能具有有限的分辨率，这会进一步导致发动机位置的改变。


【发明内容】

[0007]在一种示例方法中，可以通过一种方法来解决一些上述问题，该方法包含:使激光点火装置运转以将激光脉冲输送到汽缸内；以及基于检测激光脉冲所花费的时间推测汽缸的活塞的位置，花费的时间基于第一更粗(coarser)正时电路和第二更精(finer)正时电路中的每一个。以此方式，现有的激光点火系统能够有利地用来准确和可靠地确定发动机和活塞位置。
[0008]作为一个示例，发动机系统可以被配置为具有激光点火系统。在非燃烧状况期间，激光点火系统可以被运转以将低功率激光脉冲发射到发动机汽缸的内部。激光脉冲可以自汽缸活塞的顶面反射，并且反射的激光脉冲可以由激光点火系统的光检测器进行检测。激光点火系统可以包括两个正时电路，用于估计在激光脉冲的发射与反射的激光脉冲的检测之间经过的时间。两个正时电路可以具有不同数量的电路元件和不同的分辨率。例如，系统可以包括具有较少电路元件和较低分辨率(例如，在纳秒范围内)的第一正时电路以及具有较多电路元件和较高分辨率(例如，在皮秒范围内)的第二正时电路。这两个正时电路可以在激光脉冲被发射时启动，并且这两个电路可以在反射的脉冲被检测到时停止。两个电路的输出之和然后可以被用来准确确定经过的时间。例如，更粗的第一正时电路输出与更精的第二正时电路输出的组合可以被用来获悉检测到激光脉冲所花费的时间的更准确的估计。算法然后可以将时间值转换为距离值，以更精确地确定活塞位置。活塞位置信息(例如，汽缸冲程信息)可以在随后的发动机重新启动期间被用来选择开始第一燃烧事件的汽缸。
[0009]以此方式，多个正时电路可以被耦接至激光点火系统，以提供更快速且更准确的发动机/活塞位置、速度等的信息。通过在发动机起动(cranking)期间(或甚至在起动之前)更早地且以更高程度的分辨率识别这类信息，能够更准确地且以更高可靠性确定活塞位置。通过利用较高分辨率的活塞位置信息来选择用于最初燃烧事件的汽缸，能够改善发动机重新启动。
[0010]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍构思的选择，这些构思在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1示出了示例混合动力车辆的示意图。
[0012]图2示出了示例内燃发动机的示意图。
[0013]图3示出了发动机的示例汽缸的示意图。
[0014]图4示出了行驶周期中停止在随机位置的示例四缸发动机。
[0015]图5示出了直接喷射发动机的示例发动机循环期间气门正时和相对于发动机位置的活塞位置的示例映射图。
[0016]图6示出了进气口燃料喷射发动机的示例发动机循环期间气门正时和相对于发动机位置的活塞位置的示例映射图。
[0017]图7示出了用于基于车辆运转模式和怠速停止状况调整发动机运转的示例方法。
[0018]图8示出了用于在示例车辆行驶周期的运转期间启动或重新启动发动机的示例方法。
[0019]图9示出了用于使发动机的激光点火系统运转以确定发动机位置的示例方法。
[0020]图10示出了用于基于不同分辨率的多个正时电路的输出推测活塞位置的示例方法。
[0021]图1lA-B和12示出了可以被耦接至图2_3的激光点火系统的时间检测系统的正时电路的示例实施例。
[0022]图13-14示出了利用图1lA-B的多个正时电路来确定活塞位置的方法的实施例的示例框图。

【具体实施方式】
[0023]提供了用于增加活塞位置确定的准确性由此改善混合动力车辆(诸如图1的车辆)的发动机启动效率的方法和系统。具体地，可以利用发动机激光点火系统(诸如图2-4的系统)，按发动机启动顺序更早地且以较高分辨率实现活塞位置的确定。控制器可以执行控制程序(诸如图7至10的示例程序)，以当需要汽缸燃烧时使激光点火系统以用于点燃汽缸空气-燃料混合气的较高功率模式运转，而当不需要汽缸燃烧时使激光点火系统以用于确定汽缸活塞位置的较低功率模式运转。推测的活塞位置可以被控制器用来选择在发动机重新启动期间开始第一燃烧事件的汽缸。图5-6分别示出了直接和进气口燃料喷射发动机的活塞位置与气门正时的映射图。图1lA-B和12描述了可以被耦接至用于确定活塞位置的激光点火系统的不同分辨率的示例正时电路。如图10和13-14所示，可以组合正时电路的输出，并且可以利用适当的算法将组合的输出值转换为距离值，以精确地且可靠地确定汽缸活塞的位置。通过增加活塞位置确定准确性来改善发动机重新启动能力。
[0024]参照图1，该图示意地描述了具有混合动力推进系统10的车辆。混合动力推进系统10包括耦接至变速器16的内燃发动机20。变速器16可以是手动变速器、自动变速器或其组合。进一步，可以包括各种另外的部件(诸如变矩器)和/或其他齿轮(诸如最终传动装置)等。变速器16被示为耦接至驱动轮14，驱动轮14可以接触道路表面。
[0025]发动机20可以被配置用于如在图2处所详述的激光点火。具体地，发动机20可以包括具有激光发射器的激光点火系统，所述激光发射器被配置为在燃烧状况期间将高功率激光脉冲发射到发动机汽缸的内部，由此点燃汽缸空气-燃料混合气。激光发射器还可以被用来在非燃烧状况期间(例如，当发动机被停用时)将较低功率激光脉冲发射到发动机汽缸的内部。较低功率激光脉冲随后可以被激光点火系统的检测器检测到。在激光脉冲的发射与检测之间经过的时间可以被用来准确确定每个汽缸中的活塞位置(例如，汽缸冲程)。活塞位置信息然后可以被用来为在发动机随后被重新启用时开始燃烧选择发动机汽缸。发动机20可以包括时间检测系统14，用于精确确定检测到激光脉冲所花费的时间。如关于图3和11所详述的，时间检测系统14可以包括多个正时电路，各正时电路包括不同数量的电路元件，并且因此包括不同的分辨率。通过组合第一更粗正时电路的时间输出与第二更精正时电路的时间输出，可以更准确地(例如，到皮秒范围内)确定在激光脉冲的发射与检测之间经过的时间。
[0026]在图1的示例实施例中，混合动力推进系统还包括能量转换装置18，其可以包括马达、发电机以及其他和其组合。能量转换装置18被进一步示为耦接至能量存储装置22，能量存储装置22可以包括电池、电容、飞轮、压力容器等。能量转换装置可以被运转以从车辆运动和/或发动机吸收能量，并将吸收的能量转换为适合于被能量存储装置存储的能量形式(换句话说，提供发电机运转)。能量转换装置还可以被运转以向驱动轮14和/或发动机20供应输出(动力、功、扭矩、速度等)(换句话说，提供马达运转)。应当认识到，在一些实施例中，能量转换装置可以包括马达、发电机、或马达和发电机两者、以及用于提供能量存储装置与车辆驱动轮和/或发动机之间的适当的能量转换的各种其他部件。
[0027]所描述的发动机20、能量转换装置18、变速器16与驱动轮14之间的连接可以指示机械能从一个部件到另一部件的传递，而能量转换装置18与能量存储装置22之间的连接可以指示各种能量形式(诸如电能、机械能等)的传递。例如，可以从发动机20传递扭矩，以经由变速器16驱动车辆驱动轮14。如上所述，能量存储装置22可以被配置为以发电机模式和/或马达模式运转。在发电机模式中，系统10可以吸收发动机20和/或变速器16的一些或全部输出，这会减少输送至驱动轮14的输出量。另外，由能量转换装置接收的输出可以被用来给能量存储装置22充电。可选地，能量存储装置22可以从外部能量源24接收电荷，诸如插入主电源(a plug-1n to a main elcectrical supply)。在马达模式中，能量转换装置可以例如通过利用电池中存储的电能向发动机20和/或变速器16供应机械输出。
[0028]混合动力推进实施例可以包括全混合动力系统，其中车辆能够仅以发动机、仅以能量转换装置(例如马达)、或以两者的组合运行。还可以采用辅助或轻度混合动力配置，其中发动机是主要的扭矩源，混合动力推进系统用于例如在踩加速器踏板或其他状况期间选择性地输送额外的扭矩。此外，还可以使用启动器/发电机和/或智能交流发电机系统。
[0029]根据上文，应当理解，示例性混合动力推进系统能够进行各种运转模式。例如，在第一模式中，发动机20开启，并用作为驱动轮14提供动力的扭矩源。在这种情况下，车辆以“发动机开启(engine-on) ”模式运转，并且燃料从燃料系统100供应至发动机20 (在图2中更详细地进行描述)。燃料系统100包括燃料蒸汽回收系统110，以存储燃料蒸汽，并减少来自混合动力车辆推进系统10的排放。
[0030]在另一模式中，推进系统可以使用能量转换装置18(例如，电动马达)作为推进车辆的扭矩源进行运转。可以在制动、低速期间、在红绿灯等处停止时采用这种“发动机关闭(engine-off)”运转模式。在可以被称为“辅助”模式的另一模式中，替代的扭矩源可以增补由发动机20提供的扭矩并与其协同起作用。如上所述，能量转换装置18也可以以发电机模式运转，其中从发动机20和/或变速器16吸收扭矩。此外，能量转换装置18可以用于在发动机20于不同燃烧模式之间转变期间(例如，在火花点火模式与压缩点火模式之间转变期间)增大或吸收扭矩。
[0031]在上文中参照图1描述的各种部件可以由车辆控制系统41控制，车辆控制系统41包括具有计算机可读指令的控制器12，所述指令用于实施调节车辆系统、多个传感器42和多个致动器44的程序和子程序。在下文中讨论各种程序和子程序。
[0032]图2示出了多缸内燃发动机20的示例汽缸的示意图。发动机20可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。
[0033]发动机20的燃烧汽缸30可以包括燃烧汽缸壁32，活塞36被设置在其中。活塞36可以被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦接至车辆的至少一个驱动轮。燃烧汽缸30可以经由进气道43从进气歧管45接收进气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管45和排气道48可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧汽缸30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧汽缸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。
[0034]在这个示例中，可以通过经由各自的凸轮致动系统51和53的凸轮致动控制进气门52和排气门54。凸轮驱动系统51和53均可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用由控制器12运转的凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(WL)系统中的一个或更多个，以改变气门运转。为了能够检测凸轮位置，凸轮驱动系统51和53应当具有齿轮。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可选的实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门致动控制。例如，汽缸30可以可选地包括通过电动气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0035]燃料喷射器66被示为直接耦接至燃烧汽缸30，经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地将燃料直接喷射进其中。以此方式，燃料喷射器66提供到燃烧汽缸30内的所谓的燃料直接喷射。例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧汽缸的侧部或燃烧汽缸的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料管路的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以可选地或另外地包括以如下构造布置在进气道42中的燃料喷射器，所述构造提供到燃烧汽缸30上游的进气口的所谓的燃料进气口喷射。
[0036]进气道43可以包括充气运动控制阀(CMCV) 74和CMCV板72，并且还可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的示例中，控制器12可以经由提供给被包括在节气门62内的电动马达或致动器的信号改变节流板64的位置，这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被运转以改变提供给燃烧汽缸30以及其他发动机汽缸的进气。进气道43可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。
[0037]排气传感器126被示为耦接至催化转化器70上游的排气道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，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EG0、HEG0(加热型EGO) >NOx,HC或CO传感器。排气系统可以包括起动催化剂(catalysts)和车身底部催化剂、以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个示例中，催化转化器70可以包括多块催化剂砖。在另一示例中，可以使用每个均具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，催化转化器70可以是三元型催化剂。
[0038]控制器12在图2中被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在这个具体示例中作为只读存储器片106示出的用于可执冲程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存取器109和数据总线。控制器12可以接收来自耦接至发动机20的传感器的各种信号和信息，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);在一些示例中，来自耦接至曲轴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)可以被任选地包括；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。霍尔效应传感器118可以被任选地包括在发动机20中，因为它以类似于本文中所描述的发动机激光系统的能力起作用。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据代表可由处理器102执行的指令，用于实施以下所述方法以及其变型。
[0039]发动机20还包括激光点火系统92。激光点火系统92包括激光激发器88和激光控制单元(IXU)90。IXU90引起激光激发器88产生激光能量。IXU90可以接收来自控制器12的运转指令。激光激发器88包括激光振荡部分86和光转换部分84。光转换部分84将由激光振荡部分86产生的激光集中于燃烧汽缸30的激光焦点82。
[0040]激光点火系统92被配置为以不只一种具有每次运转基于四冲程燃烧循环的发动机位置进行正时的能力运转。例如，激光能量可以用于在发动机的做功冲程期间(包括在发动机起动、发动机暖机运转、已暖机的发动机运转期间)点燃空气/燃料混合气。当用于点燃汽缸空气-燃料混合气时，激光点火系统可以以发射较高能量强度的激光脉冲的较高功率模式运转。由燃料喷射器66喷射的燃料可以在至少一部分进气冲程期间形成空气/燃料混合气，其中通过由激光激发器88产生的激光能量点燃空气/燃料混合气开始其他不可燃空气/燃料混合气的燃烧，并向下驱动活塞36。
[0041]作为另一示例，激光点火系统92可被运转以在发动机被停用并且没有汽缸燃烧正在发生时的状况期间确定汽缸活塞的位置。当用于活塞位置确定时，激光点火系统可以以发射较低能量强度激光脉冲的较低功率模式运转。至少包括具有较低分辨率的第一正时电路和具有较高分辨率的第二正时电路的时间检测系统14可以被耦接至激光点火系统，并且可以被用来准确估计自激光脉冲被激光发射器发射以后与激光脉冲在自汽缸活塞的顶面反射后被检测器94检测到之间经过的时间。正时电路的输出可以被转换为距离值，以精确识别活塞位置。
[0042]IXU90可以依据工况引导激光激发器88将激光能量聚焦在不同位置处。例如，激光能量可以聚焦在汽缸30的内部内远离汽缸壁32的第一位置，以便点燃空气/燃料混合气。在一个实施例中，第一位置可以靠近做功冲程的上止点(TDC)。另外，LCU90可以引导激光激发器88产生被引导至第一位置的第一组(a first plurality of)激光脉冲，并且自静止后的第一燃烧可以接受来自激光激发器88的大于输送至稍后燃烧的第一位置的激光能量的激光能量。
[0043]控制器12控制IXU90，并且具有包括基于温度(例如ECT)调整激光能量输送的位置的代码的非临时性计算机可读存储介质。激光能量可以被引导至汽缸30内的不同位置处。控制器12还可以包含用于确定发动机20的运转模式的额外或可选的传感器，包括额外的温度传感器、压力传感器、扭矩传感器以及检测发动机旋转速度、空气量和燃料喷射量的传感器。额外地或可选地，为了确定发动机20的运转模式，LCU90可以与各种传感器(诸如用于检测ECT的温度传感器)直接通信。
[0044]如上所述，图2仅示出了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括它自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、激光点火系统等。
[0045]图3图示了激光系统92如何沿在上文中参照图2描述的汽缸30中的活塞36的方向发射脉冲。可以朝向活塞306的顶面313引导由激光系统92发射的脉冲(例如，图3所示的脉冲302)。脉冲302可以自活塞的顶面313反射，并且返回脉冲(例如，脉冲304)可以由激光系统92接收，该返回脉冲然后可以被用来确定活塞36在汽缸30内的位置。由激光系统92发射的脉冲可以具有由激光的不同功率模式产生的不同能量。例如，激光装置以较高功率模式或点火模式运转时发射的激光脉冲可以具有较高的能量，而激光装置以较低功率模式或位置确定模式运转时发射的激光脉冲可以具有较低的能量。具有多种运转模式的激光点火系统提供明显优点，因为激光可以以高功率模式运转以点燃空气/燃料混合气，或以低功率模式运转以监测活塞的位置、速度等。
[0046]图3示出了包括激光激发器88、检测系统94和IXU90的激光系统92的示例运转。IXU90引起激光激发器88产生激光能量，如302处所示，然后可以朝向活塞36的顶面313引导该激光能量。LCU90可以接收来自控制器12的运转指令，诸如功率模式。当不以高功率点燃空气/燃料混合气时，激光系统92可以发射低功率脉冲，以精确测量从汽缸的顶部到活塞的距离。例如，在点火期间，可以以高能量强度快速地脉冲出所使用的激光脉冲，以点燃空气/燃料混合气。相反，在活塞位置的确定期间，所使用的激光脉冲可以以低能量强度扫描频率，以确定活塞位置。例如，具有重复线性频率斜坡(ramp)的频率调制的激光可以被用来确定发动机中的一个或更多个活塞的位置。检测传感器94可以位于汽缸的顶部中作为激光器的一部分，并且可以接收自活塞36的顶面313反射的返回脉冲304。在激光反射之后，从活塞反射的光能可以由传感器检测。
[0047]激光脉冲的发射与反射的脉冲被检测器检测到之间的时间差能够由耦接至LCU的时间检测系统14确定。时间检测系统可以包括正时电路，该正时电路在激光脉冲发射时启动，而在激光脉冲被检测到时停止。多个正时电路可以被配置为具有不同数量的电路元件，由此影响电路的分辨率。例如，具有较多数量的电路元件和较高分辨率的正时电路可以提供皮秒时间范围内的时间估计，而具有较少数量的电路元件和较低分辨率的正时电路可以提供纳秒时间范围内的时间估计。通过组合这两个电路的输出，可以获得更精确的时间输出，然后能够利用一个或更多个时间到距离的算法将该更精确的时间输出转换为更精确的距离值。
[0048]在替代示例中，可以通过利用具有重复线性频率斜坡的频率调制的激光束的频率调制方法确定活塞的位置。可选地，相位偏移方法可以被用来确定距离。例如，通过观察多普勒频移或通过在两个不同时间比较采样位置，能够推测活塞位置、速度和发动机转速信息(RPM测量)。进气门52和排气门54的位置然后可以分别由位置传感器55和57确定，以便识别发动机的实际位置。一旦发动机中的每个活塞的位置和/或速度已经被确定，控制器(例如，控制器12)就可以处理信息，以确定发动机的位置状态或运转模式。这种基于经由激光确定的活塞位置的发动机的位置状态可以进一步基于发动机的几何形状。例如，发动机的位置状态会依据发动机是否为V-型发动机或直列式发动机。发动机相对位置信号指示发动机已经同步。另外，系统信息还可以被用来确定曲柄(crank)角度和凸轮位置，以便发现发动机中的每个活塞的TDC和下止点(BDC)的信息。
[0049]例如，控制器12可以控制IXU90，并且可以包括基于工况(例如基于活塞36相对于TDC的位置)调整激光能量输送的位置的代码的非临时性计算机可读存储介质。如在下文中关于图4所描述的，激光能量可以被引导至汽缸30内的不同位置处。如在上文中关于图2所描述的，控制器12还可以包含用于确定发动机20的运转模式的额外或可选的传感器，包括额外的温度传感器、压力传感器、扭矩传感器以及检测发动机旋转速度、空气量和燃料喷射量的传感器。额外地或可选地，为了确定发动机20的运转模式，LCU90可以与各种传感器(诸如用于确定发动机20的运转模式的霍尔效应传感器)直接通信。。
[0050]在一些示例中，发动机系统20可以被包括在这样的车辆中，该车辆被开发为当怠速停止状况满足时执行怠速停止，而当重新启动状况满足时自动重新启动发动机。这类怠速停止系统可以增加燃料节省，降低排气排放、噪声等。在这类发动机中，发动机运转可以在行驶周期内终止在随机位置处。一旦开始重新启用发动机的过程，激光系统就可以被用来确定发动机的具体位置。基于此评估，激光系统可以关于首先为哪个汽缸供给燃料进行确定，以便自静止开始发动机重新启用过程。在被配置为执行怠速停止运转的车辆中，其中发动机停止与重新启动在行驶运转期间被反复多次，将发动机停止在期望的位置处可以提供更多可重复的启动，并且因此激光系统可以被用来在发动机正减慢至静止时的关闭期间(在燃料喷射、火花点火等停用之后)测量发动机位置，因此响应于测量的活塞/发动机位置，马达扭矩或另一阻力(drag)扭矩可以可变地应用于发动机，以便将发动机停止位置控制到期望的停止位置。
[0051]在其他实施例中，当车辆关闭其发动机时，因为马达关闭或因为车辆决定以电动模式运转，发动机的汽缸最后可以相对于燃烧汽缸30中的活塞的位置36与进气门52和排气门54的位置以不受控的方式停止。
[0052]对于四个或更多个汽缸的发动机而言，会始终存在当曲轴处于静止时位于排气门关闭(EVC)与进气门关闭(IVC)之间的汽缸。
[0053]现在转向图11A-B，示出了图1-3的时间检测系统(14)的示例实施例。系统采用了多个正时电路，每个电路均利用电路元件的链(chain)。通过利用具有被启动脉冲启动且被返回的脉冲停止的时钟的时间到距离的测量的脉冲方法，能够实现高分辨率时间输出。然后，通过利用包括光速的公式或算法将时间测量转换为距离测量，充分提高正时系统的分辨率，例如，从纳秒范围内的粗输出提高至皮秒范围内的精输出。在图1lA的实施例中，时间检测系统1100包括第一粗正时电路1120和第二精正时电路1121。第一和第二正时电路可以具有不同的分辨率。在所描述的示例中，第一正时电路1120是更粗正时电路(具有较低分辨率)，而第二正时电路1121是更精正时电路(具有较高分辨率)。粗正时电路被用来测量长时间段(例如，多于I纳秒)，而更精正时电路被用来进行单个时钟周期内(例如在I纳秒内，诸如在皮秒范围内)的精时间测量。
[0054]第一和第二正时电路1120、1121中的每一个均可以与控制器12通信，控制器12可以是CPU。在一个示例中，第一正时电路1120可以在控制器(或CPU) 12的内部，而第二正时电路1121被通信地耦接至控制器。
[0055]第一和第二正时电路中的每一个均可以包含多个电路元件。在一些实施例中，第一和第二正时电路可以具有不同数量的电路元件。例如，较高分辨率正时电路可以具有比较低分辨率正时电路较多数量的电路元件。具体地，第二正时电路的分辨率可以基于第二正时电路中的电路元件的数量。例如，随着第二正时电路中的电路元件的数量增加，第二正时电路的分辨率会增加。例如，具有16个电路元件的第二正时电路可以具有0.001皮秒的分辨率，而具有13个电路元件的第二正时电路可以具有I皮秒的分辨率。另外，电路元件的数量可以被调整为使得第二正时电路的范围(即，上限阈值或最大输出)与第一正时电路的分辨率(即，第一电路的下限阈值或最小输出)基本上相同。例如，第二正时电路的最大输出可以是I纳秒，而第一正时电路的最小输出可以是I纳秒。
[0056]如下所述，第二正时电路1122的多个电路元件可以被耦接至各自的锁存器(latch)。通过采样锁存器的输出，可以进行高分辨率位置确定。如在图10和图14处详述的，控制器最初可以仅运转第一正时电路，并利用第一正时电路的输出确定何时启动第二正时电路。例如，如果第一正时电路提供表示10纳秒与11纳秒之间的时间值的最初粗时间输出，那么在随后的路径(pass)上，第一和第二正时电路中的每一个均可以运转，其中第二正时电路以相应10纳秒的延迟启动(例如，当第一正时电路已经到达10纳秒标记时)。然后可以组合这两个电路的输出，以获悉高分辨率时间值。
[0057]图1lB示出了包括第一粗正时电路1120和第二精正时电路1122的时间检测系统1150的替代实施例。在本文中，第二较高分辨率正时电路包括两个半周期精正时电路1124a和1124b。这两个半周期正时电路一起覆盖第一正时电路1120的单个时钟周期的持续期间。如下所述，第二正时电路的这两个半周期部件中的每一个均包括耦接至各自锁存器的多个电路元件。通过采样锁存器的输出，可以进行高分辨率位置确定。如果测量信号没有在给半时钟正时电路的电路元件的整个链完全充电所花费的时间内被测量到，则需要通过耗尽电容来清零该链。由于正时电路的电流限制器会引起清零运转同样花费大量时间，因此提供第二半时钟周期正时电路。这允许在正清零第一半时钟周期正时电路时使用第二半时钟周期正时电路。因此，这两个半时钟周期正时电路交替地或相互排他地使用。
[0058]如同图1lA的实施例，在图1lB的实施例中，第一和第二正时电路可以具有不同的分辨率，其中第一正时电路1120被配置为更粗正时电路(具有较低分辨率)，而第二正时电路1122(包括第一和第二半时钟周期正时电路中的每一个)被配置为更精正时电路(具有较高分辨率)。粗正时电路被用来测量长时间段(例如，多于I纳秒)，而每个半时钟周期正时电路被用来进行单个时钟周期内(例如，在I纳秒内)的精时间测量。
[0059]第一和第二正时电路1120、1122中的每一个均可以与控制器12通信，控制器12可以是CPU。在一个示例中，第一正时电路1120可以在控制器(或CPU) 12的内部，而第二正时电路1121被通信地耦接至控制器。
[0060]因此，第二正时电路的每个实施例均能进行精分辨率正时测量，同时均能提供另外的优点。例如，图1lA的第二正时电路由单个部件制成的实施例可以提供部件与成本降低益处。此外，当采样速率较快时以及当粗正时电路的输出中存在较少移动时，可以使用该实施例。与之相比，当采样速率较慢时以及当粗正时电路的输出中存在较多移动时，可以使用图1lB的第二正时电路由两个半时钟周期部件制成的实施例。
[0061]因此，粗计时器可以被用来确定返回发生的大约时间，在随后的测量脉冲上，快速计时器在返回脉冲被预期的时钟时段期间启动。作为一个示例，如果返回脉冲在不同时钟时段发生(例如，比预期的早3个脉冲)，那么该信息能够被用来更准确地预期下一个时钟周期的到达(例如，早3个粗时钟脉冲)。对于相对于粗计时器缓慢移动(即，运动使得能够在正确的粗计时器时钟时段内预期返回脉冲)的物体，在快速计时器中使用单个部件或电路的方法是足够的。否则，在高比例的脉冲上存在错过精分辨率读数的可能性。两个(半时钟周期)电路快速计时器的优点是，通过每个测量脉冲实现精分辨率，并且在相邻粗时钟脉冲之间物体移动量不存在限制。由于一些盲区时段会在燃烧之后立即发生并且激光会转为执行其他任务(诸如汽缸壁升温或燃料汽化)，这会是有利的。
[0062]如在图10和图13处详述的，控制器可以使第一正时电路和第二正时电路中的每一个一起运转，每个半时钟周期计时器在每I纳秒交替运转。例如，在第一纳秒期间，控制器可以使粗计时器和第一半时钟周期计时器运转，然后在第二纳秒期间，当第一半时钟周期计时器正被清零时，控制器可以使粗计时器和第二半时钟周期计时器运转。然后，在第三纳秒期间，当第二半时钟周期被清零时，可以通过(现在已清零的)第一半时钟周期计时器使粗计时器运转。当正时电路停止(通过返回脉冲)时，可以组合两个电路的输出，以获悉高分辨率时间值。
[0063]在图12处提供了图1lA-B的高分辨率正时电路的详细实施例。因此，图12的电路1200描述了图1lA的第二精分辨率正时电路1121以及图1lB的每个半时钟周期精分辨率计时器(1124a和1124b)。应认识到，两个这样的电路可应用于图1lB所示的时间检测系统的实施例中。如参照图1lA-B所论述的，所图示的电路1200控制为利用CPU和基于时钟的计时器的更大时间检测系统的一部分的精分辨率计时器。
[0064]第二正时电路的电路元件1210a_1210n包括通过启动脉冲的上升沿充电的电容的链(CMOS输入Ca至Cn)。电流限制器(或电阻器Ra至Rn)被放置在每个电容的中间，其中电阻值被选择为使该链中的最后一个电容在I纳秒到达正阈值电压(即，第一粗正时电路的分辨率)。
[0065]如参照图10所详述的，控制器可以基于激光脉冲被激光点火装置发射到发动机汽缸的内部与激光脉冲在自汽缸活塞的顶面反射后被检测到之间经过的时间确定活塞位置。花费的时间可以基于第一更粗正时电路1120和第二更精正时电路正时电路(1121或1122)中的每一个的输出。具体地，花费的时间可以基于第一正时电路的输出与第二正时电路的输出之和。
[0066]启动信号1202(例如激光脉冲)由控制器测量或估计。例如，启动信号可以包括低功率激光脉冲已经被激光点火装置发射到汽缸内部的确认。启动信号1202开始电路的运转，具体地，引起电容的链(CMOS输入Ca至Cn)经由上启动脉冲的上升沿而充电。电路元件1210a至1210η的每个CMOS输入被耦接至各自的锁存器1208a至1208η。锁存器在使元件表现类似锁存器的行为的数据采集电路上主要为“禁用输入(disable input)”。锁存器允许数据线被读取以及被处理。
[0067]电流限制器(Rl至Rn)被放置在每个电容之间，其中电阻值被选择为使该链中的最后一个电容(Cn)在I纳秒到达正阈值电压水平。例如，如果该链具有1000个电容(其中Cn = C1000)，在I纳秒时间点处，该链中的最后一个电容(C1000)将会在I纳秒到达正电压水平。
[0068]返回信号(在本文中也被称为测量信号1203)触发CMOS锁存器的链(1208a至1208η)的输出(Dl至Dn)被采样。例如，测量信号可以包括低功率激光脉冲在自汽缸活塞的表面反射后已经被耦接至激光点火装置的检测器检测到的确认。因此，如果锁存器立即运转，锁存器的链将会示出激光脉冲已经在该链中行进多远，由此将在启动与测量的脉冲之间经过的时间表示为由该链的长度确定的分辨率。例如，使用I纳秒时钟脉冲，1000个元件的链(C1000)将提供I皮秒(psec)的分辨率。作为另一示例，1，000，000个元件的链将提供0.001皮秒的分辨率。由于锁存器需要有限时间(例如，X皮秒)来锁存其输入，因此启动脉冲被延迟(延迟1204)相同的时间量(例如，X皮秒)。因此，延迟1204被设定为匹配禁用数据采集电路上的输入所需的时间。这使链中的充电电容的位置与对应锁存器的运转同步。
[0069]如果测量信号1203没有在I纳秒时段内出现，则需要通过耗尽电容来清零正被完全充电的链(同样在1203处)，以准备另一启动脉冲。电流限制器(电阻器Rl至Rn)被调整为使得它们引起同样花费?I纳秒的清零运转。具体地，电路元件的RC值被设定为在该链中的第一元件与该链中的最后一个元件之间提供I纳秒时间差，以越过正阈值。鉴于链清零所花费的时间，提供第二链(或半周期计时器)，以在第一链被清零时执行时间测量。以此方式，这两个链每I纳秒交替使用。
[0070]应注意，如果电阻被设定为零(S卩，如果R = 0)，时间差也将会是零。因此，R被设定为非常小，以给出每个元件的电压上升之间非常小的时间差。考虑到这一点，电路元件的链将会被扩展至I百万个，以提供0.0Ol皮秒的分辨率。
[0071]如关于图10和13所详述的，响应于激光点火装置的运转，控制器可以启动第一正时电路和第二正时电路中的每一个。在第一正时电路启动后的延迟之后启动第二正时电路，延迟基于之前估计的第一正时电路的输出。激光点火装置被运转以在发动机静止期间且在发动机重新启动的第一燃烧事件之前将低功率激光脉冲输送到发动机汽缸的内部。具体地，正时电路被具有比输送至汽缸的激光脉冲更低的功率的激光脉冲的发射触发，以在燃烧状况期间点燃汽缸空气-燃料混合气。
[0072]图4示出了作为能够将燃料直接喷射到燃烧室内、在其行驶周期中停止在随机位置的直列式四缸发动机和激光点火系统如何可以提供能够与其他汽缸比较以识别潜在退化的测量的示例。应认识到，图4所示的示例发动机位置本质上是示例性的,并且其他发动机位置是可能的。
[0073]该图中413处的插图是示例直列式发动机汽缸体402的示意图。汽缸体内是四个单独的汽缸，其中汽缸1-4被分别标注为404、406、408和410。汽缸的截面图被示为按照其在示例行驶周期中的415处所示的点火顺序进行布置。在这个示例中，发动机位置为使得汽缸404处于行驶周期的排气冲程。因此，排气门412处于打开位置，而进气门414关闭。因为汽缸408在该循环中下一个点火，汽缸408处于其做功冲程，因此排气门416和进气门418都处于关闭位置。汽缸408中的活塞位于BDC附近。汽缸410处于压缩冲程，因此排气门420和进气门422都处于关闭位置。在这个示例中，汽缸406最后点火，因此处于进气冲程位置。因此，排气门424关闭，而进气门426打开。
[0074]如在上文中描述的图2所示，发动机中的各个汽缸可以包括耦接至其上的激光点火系统，其中激光点火系统92被耦接至汽缸30。如在本文中所描述的，这些激光系统可以用于汽缸中的点火和确定汽缸内的活塞位置。例如，图4示出了耦接至汽缸404的激光系统451、耦接至汽缸408的激光系统453、耦接至汽缸410的激光系统457和耦接至汽缸406的激光系统461。
[0075]如上所述，激光系统可以被用来测量活塞的位置。活塞在汽缸中的位置可以相对于任何合适的参考点进行测量，并且可以使用任何合适的比例系数。例如，汽缸的位置可以相对于汽缸的TDC位置和/或汽缸的BDC位置进行测量。例如，图4示出了通过处于TDC位置的汽缸的截面的线428和通过处于BDC位置的汽缸的截面的线430。尽管在活塞位置的确定过程中多个参考点和比例是可能的，但在此示出的示例基于活塞在室内的位置。例如，可以使用基于与室内已知位置相比的测量的偏移的比例。换句话说，图4中432处所示的活塞顶面相对于428处所示的TDC位置和430处所示的BDC位置的距离可以被用来确定活塞在汽缸中的相对位置。为了简便起见，示出了为从激光系统到活塞的距离校准的采样比例。在这个比例下，原点428被表示为X(其中X = O对应于TDC)，而最远离激光系统、对应于活塞行进的最大线性距离的活塞位置430被表示为xmax (其中X = xmax对应于BDC)。例如，在图4中，从TDC428(其可以被认为是原点)到汽缸404中的活塞顶面423的距离471可以与从TDC428到汽缸410中的活塞顶面432的距离432基本上相同。距离471和432可以分别小于(相对于TDC428)从TDC428到汽缸408和406中的活塞顶面的距离473和477。
[0076]活塞可以周期地运转，因此可以通过相对于TDC和/或BDC的单个度量来关联其在室内的位置。一般而言，这个距离(该图中的432)可以被表示为ΛΧ。激光系统可以为其汽缸内的每个活塞测量这个变量，然后利用该信息来确定是否需要进一步的动作。例如，如果该变量相差两个或更多个汽缸中的阈值量，则激光系统能够将指示发动机性能的退化越过可允许阈值的信号发送至控制器。在这个示例中，控制器可以将代码译为诊断信号，并产生指示退化已经发生的讯息。变量X被理解为表示可以由系统测量的多个度量，在上文中描述了其一个示例。给出的示例基于由激光系统测量的距离，该距离可以被用来识别活塞在其汽缸内的的位置。
[0077]图5针对具有点火顺序1-3-4-2的四缸发动机示出了在发动机循环的四个冲程(进气、压缩、做功和排气)内的示例气门正时和相对于发动机位置(曲柄角度)的活塞位置的曲线图500。基于选择第一点火汽缸的准则，发动机控制器可以被配置为识别可以基于通过如在本文中所描述的经由活塞反射激光脉冲而测量的发动机位置布置第一点火汽缸的区域。活塞从TDC逐渐向下移动，在进气冲程结束的时候在BDC处降至最低点。活塞然后在压缩冲程结束的时候在TDC处返回顶部。活塞然后在做功冲程期间再次朝向BDC反向移动，在排气冲程结束的时候在TDC处返回到其原始的顶部位置。如所描述的，映射图沿X-轴以曲柄角度(CAD)的形式图示了发动机位置。
[0078]曲线502和504分别针对排气门和进气门描述了正常发动机运转期间的气门升程分布图(profile)。排气门可以正当活塞在做功冲程的时候降至最低点时打开。排气门然后可以在活塞完成排气冲程时关闭，保持打开至少直至随后的下一循环的进气冲程已经开始为止。以相同的方式，进气门可以在进气冲程的时候或之前打开，并且可以保持打开，至少直至随后的压缩冲程已经开始为止。
[0079]如在上文中参照图2-4所描述的，发动机控制器12可以被配置为识别在自怠速停止状况后的发动机重新启动期间开始燃烧的第一点火汽缸。例如，在图4中，可以利用耦接至激光点火系统以测量检测到反射的激光脉冲所花费的时间并且因此测量活塞在汽缸中的位置、作为确定发动机的位置的手段的一个或更多个正时电路来确定第一点火汽缸。确定的发动机的位置可以被用来确定第一点火汽缸的位置。图5所示的示例涉及直接喷射发动机(DI),其中第一点火汽缸可以被选择为设置在EVC之后,但在随后的EVO之前(一旦发动机位置被识别，并且与曲轴同步的活塞位置被识别)。为了比较，图6示出了进气口燃料喷射发动机(PFI)的第一点火汽缸,其中第一点火汽缸可以被选择为设置在IVC之前。
[0080]图5在此参照图4，以进一步详述如何关于一旦发动机重新启用哪个汽缸首先点火进行确定，以及激光如何可以在行驶周期的四个冲程内与不同功率模式的正时相协调。对于图4所示的示例配置而言，发动机的位置可以由激光系统在图5所示的线Pl处检测至IJ。在这个示例中，在Pl处，汽缸404处于排气冲程中。因此，对于这个示例发动机系统而言,汽缸408处于做功冲程中，汽缸410处于压缩冲程中，而汽缸406处于进气冲程中。一般而言，在发动机开始重新启用过程之前，一个或更多个激光系统可以发射低功率脉冲(在图5中的510处示出)，以确定发动机的位置。另外，由于在这个示例中使用了 DI发动机，因此燃料可以在IVO之后被喷射到汽缸室内。喷射分布图由506-509给出。例如，图5中506处的方框示出了在图5所示的示例发动机循环期间燃料何时被喷射到汽缸404内，方框507示出了在图5所示的示例发动机循环期间燃料何时被喷射到汽缸408内，方框508示出了在图5所示的示例发动机循环期间燃料何时被喷射到汽缸410内，而方框509示出了在图5所示的示例发动机循环期间燃料何时被喷射到汽缸406内。
[0081]当汽缸已经被识别为下一个点火汽缸时，在空气/燃料混合气已经被引入汽缸中并且相关的活塞已经经过压缩之后，耦接至识别的下一个点火汽缸的激光器可以产生高功率脉冲，以点燃汽缸中的空气/燃料混合气，从而产生做功冲程。例如，在图5中，在到汽缸404内的燃料喷射506之后，激光系统(例如，激光系统451)在512处产生高功率脉冲，以点燃汽缸中的燃料。同样，按汽缸点火顺序为汽缸404之后的下一个的汽缸408接收来自激光系统(例如，激光系统453)的高功率脉冲，以点燃在507处喷射到汽缸408内的燃料。为在汽缸408之后的下一个点火汽缸的汽缸410接收来自激光系统(例如，激光系统457)的随后的高功率脉冲，以点燃在508处喷射到汽缸408内的燃料，等等。
[0082]在图6中，类似于在图5中针对DI发动机示出的分布图的示例PFI发动机分布图被提供用于比较。DI发动机与PFI发动机之间的一个差别涉及，燃料是否被直接喷射到燃烧室内，或燃料是否被喷射到进气歧管内以在被喷射到室之前预先与空气混合。在图2-4所示的DI系统中，空气被直接喷射到室内，因此在汽缸的进气冲程期间与空气混合。相反，PFI系统在排气冲程期间将燃料喷射到进气歧管内，因此空气与燃料在被喷射到汽缸室内之前预先混合。由于这种差别，发动机控制器可以依据系统中存在的燃料喷射系统的类型而发送不同的指令组。
[0083]在图6所示的PFI发动机分布图中，在时间Pl之前，一个或更多个激光系统可以发射低功率脉冲510，以确定发动机的位置。因为发动机是PFI，燃料可以在IVO之前被喷射到进气歧管内。在时间Pl处，控制器已经经由激光测量识别发动机活塞位置，并且已经识别曲轴位置，因此可以安排同步的燃料输送。基于将要输送的燃料量，控制器可以识别在IVO之前要供给燃料的下一个汽缸，因此能够提供进气口喷射的燃料的关闭的气门喷射。在图6中的606-608处不出了喷射分布图。
[0084]例如，参照图4，但关于PFI发动机而非DI发动机，606处的方框示出了在发动机重新启用之后燃料何时可以喷射到第一点火汽缸的进气歧管(在图2和3中概括地显示为45)内。如图6所示，汽缸408是可以被供给燃料的下一个汽缸，因此燃料喷射606被安排为使得当经由激光点火脉冲618点燃时汽缸408是自静止后点火的第一汽缸。一旦重新启用，由于汽缸410按点火顺序是下一个，燃料喷射607就可以根据在IVO之前的顺序发生。在EVO之前，可以从激光系统457输送高功率脉冲620，以点燃混合气。按顺序下一个点火汽缸是汽缸406，其随后在IVO之前喷射燃料608。尽管未示出，但来自激光系统461的高功率激光脉冲可以被用来点燃这种空气/燃料混合气。可以基于来自第一汽缸燃烧事件的燃烧量逐渐减小燃料喷射量。
[0085]现在转向图7，示出了用于在车辆行驶周期期间使混合动力车辆系统的发动机系统运转的示例方法700。
[0086]在702处，可以估计和/或推测车辆工况。如上所述，控制系统12可以接收来自与车辆推进系统部件相关联的一个或更多个传感器的传感器反馈，例如，来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量、发动机冷却剂温度(ECT)、节气门位置(TP)等。例如，估计的工况可以包括车辆操作者请求的输出或扭矩的指示(例如，基于踏板位置)、燃料箱处的燃料水平、发动机燃料使用率、发动机温度、车载能量存储装置的电荷状态(SOC)、包括湿度和温度的环境状况、发动机冷却剂温度、气候控制请求(例如，空气调节或加热请求)等。
[0087]在704处，基于估计的车辆工况，可以选择车辆运转的模式。例如，可以确定是否使车辆以电动模式(其中利用来自车载系统能量存储装置诸如电池的能量来推进车辆)、或发动机模式(其中利用来自发动机的能量来推进车辆)、或辅助模式(其中利用来自电池的至少一些能量和来自发动机的至少一些能量来推进车辆)运转。
[0088]在706处，方法700包括确定是否使车辆以电动模式运转。例如，如果扭矩需求小于阈值，车辆可以以电动模式运转，而如果扭矩需求高于阈值，车辆可以以发动机模式运转。作为另一示例，如果发动机已经空转很长一段时间，控制器可以确定车辆应当以电动模式运转。
[0089]如果在706处方法700确定车辆将要以电动模式运转，那么在708处，该方法包括通过使车辆以系统电池被用来推进车辆并满足操作者扭矩需求的电动模式运转。在一些示例中，即使在708处选择了电动模式，程序仍可以继续监测车辆扭矩需求和其他车辆工况，以注意至发动机模式(或发动机辅助模式)的突然转变是否将要被执行。具体地，当处于电动模式时，在710处，控制器可以确定至发动机模式的转变是否被请求。
[0090]如果在706处确定车辆不会电动模式运转，那么方法700进入到712，以确认以发动机模式的运转。一旦确认，车辆就可以以发动机被用来推进车辆并满足操作者扭矩需求的发动机模式运转。可选地，车辆可以以由于来自电池的至少一些能量和来自发动机的至少一些能量而导致车辆推进的辅助模式(未示出)运转。
[0091]具体地，如果在712处发动机模式被请求，或如果在710处从电动模式到发动机模式的转变被请求，那么在714处，程序包括启动(或重新启动)发动机。参照图8详述了用于在车辆行驶周期期间启动或重新启动发动机的示例方法800。
[0092]在一些实施例中，混合动力车辆系统的发动机可以被配置为当所选择怠速停止状况满足时被选择性停用。例如，可以通过停用至发动机的燃料和火花而停用发动机。因此，通过响应于怠速停止(诸如当车辆在红绿灯处停止时)而停用发动机，实现进一步的燃料经济性益处和发动机排放的减少。因此，当发动机正运转时，在716处，可以确定怠速停止状况是否已经满足。在一个示例中，如果以下状况中的一个或更多个被确认:电池电荷状态(SOC)高于阈值(例如，大于30%)、期望的车辆运行速度低于阈值(例如，低于30mph)、未接收到空气调节的请求、发动机温度超过所选温度、节气门打开程度低于阈值、扭矩需求低于阈值等，则可以认为怠速停止状况满足。如果怠速停止状况中的任一个满足，那么在718处，发动机被停用或被关闭。否则，在720处，发动机运转被维持。
[0093]如果在718处发动机被关闭，那么在722处，当发动机处于怠速停止时，可以确定发动机重新启动状况是否已经满足。在一个示例中，如果以下状况中的一个或更多个被确认:电池电荷状态(SOC)小于阈值(例如，小于30% )、期望的车辆运行速度超过阈值(例如，超过30mph)、接收到空气调节的请求、发动机温度在所选温度范围内、节气门打开程度高于阈值、扭矩需求低于阈值等，则可以认为重新启动状况满足。如果重新启动状况中的任一个满足，则程序返回到714，以启动或重新启动发动机。否则，在712处，发动机被维持在怠速停止状况，直至重新启动状况被确认。如在下文中关于图8所详述的，当启动或重新启动发动机时，控制器可以基于利用激光点火系统确定的活塞位置信息选择开始第一燃烧事件的汽缸。
[0094]现在转向图8，方法800描述了用于启动或重新启动发动机(包括选择开始第一燃烧事件的汽缸)的程序。在一个示例中，图8的方法可以作为图7的程序的一部分执行，诸如在步骤714处。
[0095]在802处,方法800包括确认重新启动状况是否已经满足。如关于图7所详述的，这可以包括确认自怠速停止状况的一个或更多个发动机重新启动是否已经满足。可选地，这可以包括确认在混合动力车辆中是否已经选择至发动机模式的转变。如果重新启动状况未被确认，则程序可以结束。
[0096]如果发动机重新启动被确认，那么在808处，程序包括接合发动机启动器，以开始发动机起动。其次，在810处，该方法包括确定发动机位置。例如，基于所选准则，发动机控制器可以被配置为确定发动机的位置，以便识别并定位在发动机启用期间开始燃烧的第一点火汽缸。例如，如上所述，每个汽缸可以被耦接至能够产生高或低能量光信号的激光系统。当以高能量模式运转时，激光器可以用作点火系统，以点燃空气/燃料混合气。在一些示例中，高能量模式还可以被用来加热汽缸，以便减少汽缸中的摩擦。当以低能量模式运转时，还包含能够捕获反射光的检测装置的激光系统可以被用来确定活塞在汽缸内的位置。如关于图11所详述的，可以基于在激光脉冲被激光点火系统发射与反射的激光脉冲被检测装置检测之间经过的时间确定活塞的位置。可以利用耦接至激光点火系统的多个正时电路来估计花费的时间，多个正时电路至少包括具有较少电路元件的粗正时电路和具有较多电路元件的精正时电路。通过组合正时电路的输出并将时间值转换为距离值，能够以较高分辨率确定活塞位置。位置信息可以被用来确定哪个汽缸在重新启动期间首先点火。
[0097]在某些运转模式下，例如，当发动机正运行时，反射光可以产生其他有利的光信号。例如，当来自激光系统的光自移动的活塞反射后，它将会相对于发射的初始光具有不同的频率。该可检测的频移被称为多普勒效应，并且具有与活塞速度已知的关系。活塞的位置和速度可以被用来使点火事件的正时与空气/燃料混合气的喷射相协调。
[0098]在812处，该方法包括确定凸轮轴位置。例如，进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在一些实施例中，发动机20的每个汽缸可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。发动机还可以包括凸轮位置传感器，其数据可以与激光系统传感器合并，以确定发动机位置和凸轮正时。
[0099]在814处，该方法包括识别哪个汽缸在循环中首先点火。例如，发动机位置和气门位置信息可以由控制器处理，以便确定发动机在其行驶周期中处于什么位置(例如，每个汽缸活塞处于哪个汽缸冲程)。一旦发动机位置已经被确定，控制器就可以识别哪个汽缸在重新启用后首先点火。在一个示例中，控制器可以选择具有处于压缩冲程的活塞的汽缸为开始发动机重新启动的第一燃烧事件的汽缸，其中发动机被配置为用于直接喷射，并且发动机重新启动不是发动机冷启动而是发动机热重新启动。
[0100]在816处，该方法包括安排燃料喷射。例如，控制器可以处理发动机位置和凸轮正时信息，以安排在该行驶周期中将要被喷射燃料的下一个汽缸。在818处，方法800包括安排燃料点火。例如，一旦已经为按点火顺序下一个汽缸安排燃料喷射，控制器就可以随后安排空气/燃料混合气被耦接至下一个点火汽缸的激光系统的点燃，以便开始发动机运转。
[0101]图9示出了用于基于内燃发动机的运转状态使发动机的激光点火系统以不同功率模式运转的示例方法900。如在图9的方法中所详述的，激光系统可以以高功率模式运转，以在燃烧状况期间点燃汽缸空气-燃料混合气，并且可以以低功率模式运转，以在非燃烧状况期间测量活塞位置。在所示的实施例中，控制器可以利用多个不同分辨率的正时电路来确定发射的低功率激光脉冲在自汽缸活塞反射后被检测到所花费的时间量，并且由此确定发动机在行驶周期中处于什么位置。发动机位置信息可以从正时电路通信至激光点火系统，并且随即经由本质上可以为电或可以通过光学、机械或一些其他手段通信的信号通信至控制器，。
[0102]在901处，方法900包括利用至少一个激光系统来监测发动机位置。例如，在图4中，激光系统451可以被用来确定活塞在汽缸404中的位置。进气门414和排气门412的位置然后可以由凸轮传感器确定，以便识别发动机的实际位置。在一个示例中，发动机位置正被监测的低功率运转模式可以为激光点火系统的默认状态。
[0103]在902处，方法900包括确定激光点火是否将要被执行。例如，激光系统92可以接收来自控制器的点火状况已经满足的信息。在一个示例中，响应于来自车辆操作者或控制器的发动机启动或重新启动请求，可以认为点火状况满足。如果点火状况被确认，那么在904处，该方法包括以高功率模式将激光脉冲到发动机的汽缸内。如上所述，发动机控制器可以被配置为识别在自怠速停止状况的发动机重新启用期间开始燃烧或开始发动机开启模式的发动机运转的第一点火汽缸。当点火状况被控制器12确认后,激光点火系统的激光激发器可以产生高能量或强度激光脉冲，以点燃给定燃烧室中的空气-燃料混合气。在发动机重新启用后，激光系统可以恢复汽缸活塞位直的确认。
[0104]如果在902处激光点火状况未被确认，那么在906处，该方法包括确定活塞位置确认状况是否被确认。例如，可以确定是否需要活塞位置信息，以及激光系统是否应当被运转以确定发动机位置。如果活塞位置确定状况被确认，那么在908处,可以由激光系统451输送低功率脉冲，以确定活塞在汽缸404内的位置。同样，激光系统453、457和461也可以输送低功率脉冲，以分别确定活塞在汽缸408、410和406内的位置。激光装置可以以发射具有较低强度且具有指定频率的激光脉冲的低功率模式运转。例如，激光器可以以低功率模式扫描器其频率。如关于图10所详述的，包括多个正时电路的时间检测系统可以与激光器运转相协调地运转。具体地，响应于激光脉冲被激光装置发射到发动机汽缸的内部，可以启用正时电路，而响应于激光脉冲(在自汽缸活塞的顶面反射之后)被激光系统的检测器检测到，可以禁用正时电路。
[0105]在910处，可以基于多个正时电路的输出确定发动机的位置信息。例如，如参照图10所详述的，发动机控制器12可以执行一系列计算，以将由正时电路输出的时间值转换为距离值(具体为激光装置与活塞顶部之间的距离)。在进一步的实施例中，控制器可以基于从正时电路和凸轮位置传感器接收的数据计算发动机的位置。以此方式，控制器可以使激光点火装置运转为将激光脉冲输送到汽缸内，然后基于检测激光脉冲所花费的时间推测汽缸活塞的位置。在本文中，花费的时间可以基于第一更粗正时电路和第二更精正时电路中的每一个。
[0106]在912处，方法900包括利用发动机位置信息来确定其他系统信息。例如，可以进一步处理所收集的汽缸数据，以计算曲轴40的曲柄角度。可选地，控制器可以利用发动机的位置来确保使发动机内的燃料输送同步。
[0107]在914处，方法900包括识别哪个汽缸在循环中首先点火。例如，在图5和11的描述中，控制器利用激光系统和正时电路来测量活塞在其汽缸内的位置。该信息可以进一步与由凸轮位置传感器检测到的进气和排气门的位置组合，以便确定发动机的位置。由识别的发动机的位置，控制器能够识别并安排下一个汽缸在行驶周期中点火。以此方式，控制器可以基于正时电路的输出推测给定汽缸的活塞的位置，并基于推测的位置调整在发动机重新启动期间至给定汽缸的燃料和火花。
[0108]返回到图9，在916处，该方法包括确定利用激光的发动机监测是否继续。例如，可以确定激光装置是否将要被维持在低功率模式。在一个示例中，一旦利用低功率模式的激光装置并基于正时电路的输出已经识别第一点火汽缸，控制器就可以确定不需要发动机位置的进一步监测，并且需要高功率模式的激光器运转来点燃汽缸空气-燃料混合气。如果控制器决定不利用激光系统来监测发动机位置，那么在918处，控制器可以例如任选地利用曲轴传感器来监测发动机的位置。
[0109]现在转向图10，示出了使图1lA-B和12的被耦接至激光点火系统的正时系统运转的方法。该方法能基于检测到由激光点火装置发射到发动机汽缸内的激光脉冲所花费的时间而获悉发动机位置，其中花费的时间基于第一更粗和第二更不粗(less coarse)正时电路中的每一个的输出。在一个示例中，图10的程序可以作为图9的程序的一部分执行，诸如在908-910处。
[0110]在1002处,可以发射第一低功率激光脉冲。具体地，发射低功率激光脉冲达第一时间。例如，当需要发动机位置监测时，控制器可以使耦接至发动机汽缸的激光点火装置在非燃烧状况期间以低功率模式运转。在低功率模式下，激光装置可以被配置为将比在燃烧状况期间输送至汽缸以点燃汽缸空气-燃料混合气的激光脉冲更低功率的激光脉冲输送至汽缸。
[0111]在1004处,响应于第一低功率激光脉冲的发射,第一粗正时电路启动。第一粗正时电路可以被耦接至发动机控制器或CPU的内部。响应于激光脉冲的发射，控制器可以发送触发第一粗正时电路的信号。
[0112]在1006处，程序包括检测被发射到汽缸内随后自给定汽缸的活塞顶面反射的低功率激光脉冲。反射的激光脉冲可以由耦接至激光点火系统中的激光发射器的检测装置检测。在1008处，响应于检测，第一粗正时电路停止，并且由第一粗计时器中的电路元件的链输出的时间值被读取并被存储在控制器的存储器中。控制器还可以确定当第一和第二正时电路串联运转时所使用的延迟偏移值。延迟偏移基于第一正时电路的输出。例如，当第一正时电路的输出为10纳秒时，延迟偏移值可以被设定为10纳秒。因此，延迟基于缓冲器芯片上的禁用输入以克服缓冲器库(bank)的组合电容量所需的时间。因为每个输入均具有很小电容量，所以会存在很小时间延迟，该时间延迟在皮秒范围内测量时是足够大的。在图1lB的计时器检测系统中，用于清零的延迟需要与粗时间测量相协调。在图1lA的计时器检测系统中，延迟基于粗时间测量，并且因此能够处理任何大小的延迟。
[0113]在1010处，该方法包括可以发射第二低功率激光脉冲。具体地，发射类似于在1002处发射的脉冲的低功率激光脉冲达第二时间。在1012处，如同在1004处，响应于低功率激光脉冲的发射，第一更粗正时电路(重新)启动。在1014处，在第一正时电路启动以后确定的延迟时间或延迟偏移经过之后，第二更精正时电路启动。换句话说，来自之前粗测量的了解被用来在返回脉冲被预期的时钟时段期间引起精分辨率正时电路运行。以此方式，如果精分辨率正时电路需要大量时间(例如，I毫秒)来使第一元件到达阈值电压(这将是第二正时电路中具有非常长的电路元件的链的状况)，可以使至第二正时电路的启动脉冲提前启动对应的时间量。因此，对于给定的电路设计而言，第一元件到达阈值电压的时间将会是恒定的。
[0114]在1016处，如同在1006处，发射到汽缸内的低功率激光脉冲在自给定汽缸的活塞反射之后被检测到。在1018处，响应于检测，第一粗正时电路和第二精正时电路中每一个均停止。由第一较低分辨率正时电路和第二较高分辨率正时电路中的每一个输出的时间值被读取并被组合。具体地，控制器(或CPU)可以读取第二正时电路的数据锁存线路，并将产生的精分辨率时间加到粗分辨率时间。因此，在读取输出之后，为了为下一个脉冲准备正时电路，通过将启动线拉低来清零第二正时电路。第一正时电路的时钟计时器也被重置。
[0115]在一个示例中，步骤1002至1018被重复多次，并且结果进行统计学比较。例如，可以每10至100毫秒发射一次测量脉冲，频率取决于期望的最大测量范围。
[0116]在1020处，利用时间至距离的转换公式或算法而将由电路输出的组合的时间值转换为距离值。在一个示例中，控制器可以利用将光速用作参数的公式而将由第一正时电路输出的第一时间值与由第二正时电路输出的第二时间值之和转换为距离值。
[0117]在1022处，基于检测到由激光点火装置发射到发动机汽缸内的激光脉冲所花费的时间获悉发动机位置，花费的时间基于第一更粗计时器或正时电路以及第二更不粗计时器或正时电路中的每一个。具体地，基于花费的时间获悉发动机位置包括，为每个发动机汽缸确定活塞位置和汽缸冲程。如在图9处所详述的，控制器然后可以在随后的发动机重新启动期间基于获悉的发动机位置调整发动机运转参数。例如，控制器可以基于获悉的发动机位置调整汽缸燃料和火花正时。控制器还可以基于汽缸冲程选择用于在发动机重新启动期间执行第一燃烧事件的汽缸。在一个示例中，活塞处于压缩冲程的汽缸可以被选择用于重新启动期间的第一燃烧事件。因此，可以在非燃烧状况期间(诸如在发动机静止期间)、在发动机关闭期间的发动机停用之后以及在重新启动期间的第一燃烧事件之前获悉发动机位置。
[0118]以此方式，响应于激光脉冲被激光点火装置发射到汽缸内，控制器可以启动第一和第二正时电路中的每一个。然后，响应于检测到发射的激光脉冲，控制器可以停止第一和第二正时电路中的每一个。控制器然后可以将第一正时电路的第一时间输出与第二正时电路的第二时间输出之和转换为距离，并且基于该距离推测汽缸活塞位置和汽缸冲程。
[0119]在一个示例中，在第一路径上，第一正时电路的粗时间输出可以表示10与11纳秒之间的值。那么，在第二路径上，可以响应于激光脉冲到汽缸内的发射而使粗正时电路和精正时电路都运转，其中第二正时电路在10纳秒标记处启动。当响应于反射的激光脉冲被耦接至LCU的检测器检测到而使两个正时电路停止时，第一正时电路仍可以提供10与11纳秒之间的输出，而第二正时电路可以提供表示0.222纳秒的输出。因此，控制器可以推测高分辨率时间值为10+0.222 = 10.222纳秒。控制器然后可以将10.222纳秒值转换为距离值，从而以更高的准确性和精确性确定汽缸活塞的位置。
[0120]图13以框图的形式示出了在具有图1lB的实施例的时间检测系统(具有两个半时钟周期部件)中运转的图10的方法。如在图10中，启动信号1302(其与时钟沿对齐)启动粗分辨率计时器或计数器。第一计时器的粗输出(在本文中也被称为时钟输出1306)被存储在CPU1312中，而且被馈送至第一半时钟周期精分辨率计时器1308。倒置形式的时钟输出1306(利用I纳秒时段方波进行调整)也被馈送至第二半时钟周期精分辨率计时器1310。第一半时钟周期精分辨率计时器1308的锁存器的链的锁存器输出(在所描述的示例中，Dl至D500)被馈送至CPU1312。第二半时钟周期精分辨率计时器1310的锁存器的链的锁存器输出(在所描述的示例中，D501至D99)也被馈送至CPU1312。在CPU处，锁存器的链的转变点的位置被转换为精分辨率时间。CPU然后组合粗分辨率计时器与精分辨率计时器的输出，并执行将高分辨率组合时间输出转换为高分辨率距离值的时间至距离的算法。距离值以更高的精确性、准确性和可靠性反映汽缸活塞位置。
[0121]图14以框图的形式示出了在具有图1lA的实施例的时间检测系统中运转的图10的方法。启动信号1302(其与时钟沿对齐)启动粗分辨率计时器或计数器。启动信号可以包括表示激光脉冲已经被激光点火装置发射到对应的汽缸内的信号。第一计时器的粗输出(粗时间)(在本文中也被称为时钟输出1306)被存储在CPU1312中。如参照图10所详述的，粗计时器可以在第一路径上单独运转以获悉粗时间输出，然后在第二路径上与精计时器一起运转以获悉高分辨率时间输出。因此，时钟输出1306也被用作至启动信号1302的输入，并且被用作至粗计时器1304的输入。
[0122]启动信号经由CPU1312传递至精分辨率计时器1404。具体地，基于粗计时器的粗时间输出，CPU可以确定延迟或偏移，在其之后将启动信号发送至精分辨率计时器。在一个示例中，在对应于粗计时器1304的粗时间输出的持续期间已经经过之后，将启动信号发送至精分辨率计时器1404。
[0123]测量信号1402(在本文中也被称为返回信号)可以为粗和精分辨率计时器中的每一个提供“停止”输入。返回或测量信号可以包括表示激光脉冲在自对应汽缸的活塞表面反射之后已经被激光点火装置检测到的信号。
[0124]响应于停止输入，精分辨率计时器1404的锁存器的链的锁存器输出(在所描述的示例中，Dl至D1000)被馈送至CPU1312。在CPU处，锁存器的链的转变点的位置被转换为精分辨率时间。CPU然后组合粗分辨率计时器与精分辨率计时器的输出，并执行将高分辨率组合时间输出转换为高分辨率距离值的时间至距离的算法。距离值以更高的准确性和可靠性反映汽缸活塞位置。
[0125]在活塞位置确定之后，CPU可以将“清零信号”输入发送至精分辨率计时器。这引起由精分辨率计时器测量的信号被清零。例如，可以通过耗尽精分辨率计时器的电路元件的链中的电容来清零该信号。一旦清零，就会为另一时间测量重置精分辨率计时器。
[0126]在一个不例中，发动机系统包含发动机汽缸和稱接至汽缸的激光点火系统。激光点火系统包括激光发射器和激光检测器，具有第一较少数量的电路元件的第一较低分辨率正时电路，以及具有第二较多数量的电路元件的第二较高分辨率正时电路。第二正时电路的分辨率可以基于第二数量的电路元件，分辨率随着第二数量增加而增加。另外，第二正时电路的范围(或上限阈值)可以基于第一正时电路的分辨率(或下限阈值)。
[0127]发动机系统的控制器可以被配置为具有计算机可读指令，所述指令用于在发动机重新启动之前使发射器运转以将较低能量激光脉冲发射到汽缸内。响应于发射，启动第一和第二正时电路中的每一个。在自汽缸的活塞反射之后,所发射的激光脉冲可以随后被检测器检测。响应于检测，停止第一和第二正时电路中的每一个，以及基于第一和第二正时电路的组合输出推测汽缸活塞的位置。在随后发动机重新启动期间，控制器可以基于推测的汽缸活塞位置调整至汽缸的燃料和火花正时。此外，在发动机重新启动期间，通过使发射器运转以将较高能量激光脉冲发射到汽缸内来在汽缸中点燃空气-燃料混合气。
[0128]以此方式，基于时钟的计时器与具有RC元件的链的正时电路组合，以提供能够以高精确性估计汽缸活塞位置的高分辨率正时电路。通过利用由激光点火系统的激光装置发射激光脉冲和由激光点火系统的检测器检测反射的激光脉冲来触发计时器，能够以高准确性计算在激光脉冲的发射与检测之间经过的时间。然后通过将时间值转换为距离值，能够可靠地且以更大的置信度确定活塞位置。通过在发动机起动期间(或甚至在起动之前)使活塞位置信息能以高程度的分辨率确定，能够改善用于在发动机重新启动期间的最初燃烧事件的汽缸的选择。总的来说，使发动机重新启动更加一致。
[0129]应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变型是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造以及其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0130]本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改本权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求来要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。
[0131]尽管一个示例涉及测量发动机的位置汽缸，但在一个示例中可以提供其他测量装置。例如，示例方法可以包括使激光点火装置运转以输送激光脉冲；以及基于检测到激光脉冲所花费的时间推测汽缸的活塞的位置，花费的时间基于第一更粗正时电路和第二更精正时电路中的每一个。电路可以包括在本文中所描述的示例电路的一个或更多个特征，诸如第二正时电路包括多个电路元件，并且其中第二正时电路的分辨率基于第二正时电路中的电路元件的数量。另外，第二正时电路的范围可以与第一正时电路的分辨率基本上相同。花费的时间基于第一更粗正时电路和第二更精正时电路中的每一个可以包括，花费的时间基于第一正时电路的输出与第二正时电路的输出之和。响应于使激光点火装置运转，可以启动第一正时电路和第二正时电路中的每一个。可以在第一正时电路启动以后的延迟之后启动第二正时电路。延迟可以基于第一正时电路的输出。使激光点火装置运转以输送激光脉冲可以包括，输送具有比在非距离测量运转模式期间输送的激光脉冲更低的功率的激光脉冲。
【权利要求】
1.一种发动机方法，其包括: 使激光点火装置运转以将激光脉冲输送到汽缸内；以及 基于检测到所述激光脉冲所花费的时间推测所述汽缸的活塞的位置，所述花费的时间基于第一更粗正时电路和第二更精正时电路中的每一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括，在发动机重新启动期间基于所述推测的位置调整至所述汽缸的燃料和火花。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二正时电路包括多个电路元件，并且其中所述第二正时电路的分辨率基于所述第二正时电路中的电路元件的数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二正时电路的范围与所述第一正时电路的分辨率基本上相同。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述花费的时间基于所述第一更粗正时电路和所述第二更精正时电路中的每一个包括，所述花费的时间基于所述第一正时电路的输出与所述第二正时电路的输出之和。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包括，响应于使所述激光点火装置运转，启动所述第一正时电路和所述第二正时电路中的每一个。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第一正时电路启动以后的延迟之后，启动所述第二正时电路。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述延迟基于所述第一正时电路的所述输出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中使所述激光点火装置运转以输送激光脉冲包括，在发动机静止期间以及在发动机重新启动的第一燃烧事件之前使所述激光点火装置运转。
10.根据权利要求8所述的方法，其中使所述激光点火装置运转以输送激光脉冲包括，输送具有比输送至所述汽缸以点燃汽缸空气-燃料混合气的激光脉冲更低的功率的激光脉冲。
11.一种用于发动机的方法，其包括: 在发动机重新启动期间基于获悉的发动机位置调整发动机运转参数，所述发动机位置基于检测到由激光点火装置发射到发动机汽缸内的激光脉冲所花费的时间，所述花费的时间基于第一更粗和第二更不粗正时电路中的每一个。
12.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述花费的时间获悉发动机位置包括，为每个发动机汽缸确定活塞位置和汽缸冲程。
13.根据权利要求12所述的方法，其中调整发动机运转参数包括，基于所述获悉的发动机位置调整汽缸燃料和火花正时。
14.根据权利要求12所述的方法，其中调整发动机运转参数包括，基于所述汽缸冲程选择用于在所述发动机重新启动期间执行第一燃烧事件的汽缸。
15.根据权利要求12所述的方法，其中获悉所述发动机位置包括，在发动机静止期间、在发动机关闭期间发动机停用之后以及在所述重新启动期间第一燃烧事件之前获悉所述发动机位置。
16.根据权利要求12所述的方法，其中获悉所述发动机位置包括: 响应于所述激光脉冲被所述激光点火装置发射到所述汽缸内，启动所述第一和第二正时电路中的每一个； 响应于检测到所述发射的激光脉冲，停止所述第一和第二正时电路中的每一个；将所述第一正时电路的第一时间输出与所述第二正时电路的第二时间输出之和转换为距离；以及 基于所述距离推测所述汽缸活塞位置和汽缸冲程。
17.—种发动机系统,其包括: 发动机汽缸； 激光点火系统，其被耦接至所述汽缸，所述激光点火系统包括激光发射器和激光检测器； 第一较低分辨率正时电路，其具有第一较少数量的电路元件； 第二较高分辨率正时电路，其具有第二较多数量的电路元件；以及 控制器，其具有计算机可读指令，所述指令用于: 在发动机重新启动之前， 使所述发射器运转以将较低能量激光脉冲发射到所述汽缸内； 响应于所述发射，启动所述第一和第二正时电路中的每一个； 在自所述汽缸的活塞反射之后检测所述发射的激光脉冲； 响应于所述检测，停止所述第一和第二正时电路中的每一个；以及 基于所述第一和第二正时电路的组合输出推测所述汽缸活塞的位置。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，所述指令用于， 在发动机重新启动期间， 基于所述推测的汽缸活塞位置调整至所述汽缸的燃料和火花正时。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，所述指令用于， 在所述发动机重新启动期间，通过使所述发射器运转以将较高能量激光脉冲发射到所述汽缸内来点燃所述汽缸中的空气-燃料混合气。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二正时电路的分辨率基于所述第二数量的电路元件，所述分辨率随着所述第二数量增加而增加，并且其中所述第二正时电路的范围基于所述第一正时电路的分辨率。
【文档编号】F02P23/04GK104141550SQ201410188828
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2013年5月6日
【发明者】D·R·马丁, K·J·米勒 申请人:福特环球技术公司