CN111720222A - 用于发动机控制的方法和*** - Google Patents

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CN111720222A
CN111720222A CN202010190058.2A CN202010190058A CN111720222A CN 111720222 A CN111720222 A CN 111720222A CN 202010190058 A CN202010190058 A CN 202010190058A CN 111720222 A CN111720222 A CN 111720222A
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CN
China
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engine
exhaust
valve
cylinder
intake
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罗斯·普西福尔
拉尔夫·韦恩·坎宁安
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Ford Global Technologies LLC
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

本公开提供了“用于发动机控制的方法和***”。提供了用于延长发动机怠速停止的持续时间同时减小发动机从怠速停止重新起动的频率的方法和***。在一个示例中，响应于其中不需要燃烧扭矩的发动机重新起动条件，可以经由电动马达使发动机电动地旋转，而无需燃料输送。所述经由所述马达的在未供给燃料的情况下的发动机旋转会驱动FEAD，所述FEAD继而驱动联接到所述FEAD的致动器，诸如AC压缩机或自动变速器油泵。

Description

用于发动机控制的方法和***
技术领域
本说明书总体上涉及用于控制车辆操作以出于各种原因减少不需要发动机燃烧扭矩的发动机重新起动的方法和***。
背景技术
已经开发出在怠速停止条件得到满足时执行怠速停止并且在重新起动条件得到满足时自动重新起动发动机的车辆。此类怠速停止***能够节省燃料、减少排气排放、减少噪音等。
Boesch在美国专利7,610,143中示出了具有配置有怠速停止能力的发动机的车辆的一个示例。其中，控制器可以发起发动机怠速停止，其中如果所有怠速停止条件都得到满足，则禁用气缸燃料供给并且发动机旋转减速至静止。示例性发动机怠速停止条件包括发动机怠速超过阈值持续时间(诸如在车辆处于交通中断时)、电池充分充电、未作出对进行空气调节以冷却车舱的请求、发动机足够温暖、以及车辆速度低于阈值(诸如当车辆静止时)。
相比之下，如果任何重新起动条件得到满足，则可以重新起动发动机。因此，可能有多种原因触发发动机重新起动。例如，响应于发动机扭矩需求的增加，诸如当操作员松开制动踏板和/或踩下加速踏板时可能发生的情况，可以重新起动发动机以对耗尽的电池充电、驱动变速器泵(以升高变速器液压压力)或传递发动机扭矩。替代地，当操作员请求车舱冷却时，可以重新起动发动机以驱动空调(AC)***的压缩机。
发明内容
然而，本文的发明人已认识到此类***的潜在问题。作为一个示例，至少一些发动机重新起动条件可能不需要发动机燃烧扭矩。在这些情况下，恢复发动机燃料供给和气缸燃烧可能会降低早期怠速停止操作的燃料经济性效益。如果发动机诸如经由BISG马达-发电机旋转而无需燃烧任何燃料，则新鲜空气可能会被泵送通过气缸并流过排气催化剂，从而导致催化剂冷却并增加催化剂的氧气载荷。因此，当为发动机供给燃料时，可能已经输送了附加的燃料以使催化剂再生，从而降低了早期怠速停止的燃料经济性效益。
在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来解决，所述方法包括：响应于所选择的发动机重新起动条件，经由马达使发动机以驱动联接到与所述发动机联接的前端附件驱动器(FEAD)的致动器的速度在未供给燃料的情况下旋转。此外，在发动机在未供给燃料的情况下旋转时，控制器可以禁用从发动机歧管到排气催化剂的空气泄放。以这种方式，通过经由马达使发动机以高于转动起动速度的速度旋转而无需恢复燃料输送，同时将排气门保持为致使泵送通过发动机的空气不会转移至排气催化剂，可以延长发动机怠速停止的持续时间，从而改进燃料经济性。
作为另一示例，混合动力电动车辆的发动机可以响应于怠速停止条件得到满足而停机。发动机可以是具有分流式排气歧管的扫气冷却式EGR发动机，其中每个气缸的第一排气门联接到第一排气歧管，而第二排气门联接到不同的第二排气歧管。第一排气歧管可以经由EGR通道联接到进气歧管，而第二排气歧管可以在涡轮上游联接到排气通道，一种或多种排气催化剂在涡轮下游联接在排气通道中。如果请求发动机重新起动以对***电池充电，则可以使发动机在供给燃料的情况下旋转，以便生成发动机燃烧扭矩以用于对电池充电。然而，如果请求发动机重新起动以驱动AC压缩机来提供车舱冷却，则可以经由车辆的电动马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转。电动马达可以是起动马达/发电机或电驱动马达/发电机。马达可以使发动机以高于转动起动速度的速度旋转，以便经由前端附件驱动器(FEAD)向AC压缩机提供动力。如果需要发动机重新起动以驱动联接到FEAD的替代执行器(诸如变速器油泵)，则可以使发动机在未供给燃料的情况下旋转以支持替代致动器的操作。通过调整发动机转速以及由此的FEAD扭矩输出，可以操作联接到FEAD的一个或多个致动器。同时，为了减少催化剂冷却和氧气载荷，可以改变第一排气门和第二排气门的正时(和升程)以改变扫气冷却式EGR发动机中的排气流的方向。具体地，第二排气门可以保持关闭，或者它们的打开可以相对于第一排气门的打开延迟，以便减少被泵送通过气缸并进入排气通道的空气流量。第一排气门可以保持打开，或者它们的打开可以提前，以便增加被泵送通过气缸的空气的再循环。
以这种方式，减少了供给燃料的情况下的发动机重新起动的频率，从而提高了怠速停止发动机的燃料经济性效益。使发动机经由电动马达在未供给燃料的情况下旋转的技术效果是，旋转的发动机可以驱动FEAD来为联接到FEAD的致动器提供动力。通过依赖于经由电动马达生成的FEAD扭矩，可以操作执行器而无需在发动机内燃烧燃料。因此，供给燃料的情况下的发动机重新起动可以被限制在必须依赖于发动机燃烧扭矩的条件下。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简洁的形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着标识所要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求书唯一地限定。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示出了具有分流式排气***的涡轮增压发动机***的示意图。
图2示出了图1的发动机***的气缸的实施例。
图3示出了用于通过使发动机在未供给燃料的情况下旋转而使发动机从怠速停止选择性地重新起动的示例性方法。
图4A示出了在其中发动机在供给燃料的情况下旋转的发动机重新起动期间应用于具有分流式排气发动机***的发动机的示例性气缸进气门和排气门正时。
图4B示出了在其中发动机在未供给燃料的情况下旋转的发动机重新起动期间应用于具有分流式排气发动机***的发动机的示例性气缸进气门和排气门正时。
图5示出了根据本公开的发动机从怠速停止重新起动的预示示例。
图6示出了列出参数的表，所述参数用于确定在有或没有发动机燃烧扭矩的情况下是否使发动机从怠速停止重新起动。
具体实施方式
提供了用于在具有分流式排气***(诸如图1至图2的发动机***)的发动机中延长怠速停止的持续时间的方法和***。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图3的示例性程序)以通过在所选择的重新起动条件期间经由马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转来使发动机从怠速停止重新起动。在其他重新起动条件期间，通过恢复气缸燃烧来重新起动发动机。可以基于各种参数(如在图6处列出的)来选择所述条件。为了减少排气催化剂冷却和氧气载荷，调整联接到不同排气歧管的各个气缸排气门的正时，以使泵送通过气缸的空气的较大部分再循环，如图4A至图4B处所示。在图5处示出了示例性重新起动操作。
在以下描述中，气门在操作或被激活指示它在一组给定条件下根据燃烧循环期间的确定的正时来打开和/或关闭。同样，除非另有说明，否则气门被停用或不起作用指示气门保持关闭。
图1示出了多缸内燃发动机10的示意图，所述多缸内燃发动机可以包括在汽车的推进***中。发动机10包括多个燃烧室(即，气缸)，所述多个燃烧室的顶部可以被气缸盖(未示出)盖住。在图1中所示的示例中，发动机10包括以直列4缸配置布置的气缸12、14、16和18。然而，应当理解，尽管图1示出了四个气缸，但发动机10也可以包括任何配置的任何数量的气缸，例如V-6、I-6、V-12、对置4缸等。此外，图1中所示的气缸可以具有气缸配置，诸如图2中所示的气缸配置，如下面进一步描述的那样。气缸12、14、16和18中的每一个都包括两个进气门和两个排气门，所述两个进气门包括第一进气门2和第二进气门4，所述两个排气门包括第一排气门(在本文被称为泄放排气门或泄放气门)8和第二排气门(在本文被称为扫气排气门或扫气气门)6。进气门和排气门在本文可以分别被称为气缸进气门和气缸排气门。如下面参考图2进一步解释的，进气门中的每一个的正时(例如，打开正时、关闭正时、打开持续时间等)可以经由各种凸轮轴正时***来控制。在一个实施例中，第一进气门2和第二进气门4两者可以被控制到相同的气门正时(例如，使得它们在发动机循环中同时打开和关闭)。在替代实施例中，可以以不同的气门正时来控制第一进气门2和第二进气门4。此外，可以以与第二排气门6不同的气门正时控制第一排气门8(例如，使得同一气缸的第一排气门和第二排气门在彼此不同的时间打开并且在彼此不同的时间关闭)，如下面进一步讨论的。
每个气缸经由进气通道28从进气歧管44接收进气(或进气和再循环排气的混合物，如下面进一步解释的)。进气歧管44经由进气道(例如，流道)联接到气缸。例如，进气歧管44在图1中示为经由第一进气道20联接到每个气缸的每个第一进气门2。此外，进气歧管44经由第二进气道22联接到每个气缸的每个第二进气门4。以这种方式，每个气缸进气道可以经由第一进气门2或第二进气门4中的对应一者而与其所述联接到的气缸选择性地连通。每个进气道可以向其所联接到的气缸供应空气和/或燃料以供燃烧。
进气道中的一个或多个可以包括充气运动控制装置，诸如充气运动控制阀(CMCV)。如图1所示，每个气缸的每个第一进气道20包括CMCV 24。CMCV 24也可以被称为涡流控制阀或滚流控制阀。CMCV24可以限制经由第一进气门2进入气缸的气流。在图1的示例中，每个CMCV 24可以包括阀板；然而，阀的其他设计也是可能的。注意，出于本公开的目的，CMCV 24在它完全激活时处于“关闭”位置，并且阀板可以完全倾斜到相应的第一进气道20中，由此导致最大的空气充气流阻塞。替代地，CMCV 24在停用时处于“打开”位置，并且阀板可以完全旋转以基本上与气流平行，由此显著地最小化或消除气流充气阻塞。CMCV可以主要保持在其“打开”位置，并且可以仅在需要涡流状态时才被激活“关闭”。如图1所示，每个气缸仅有一个进气道包括CMCV 24。然而，在替代实施例中，每个气缸的两个进气道都可以包括CMCV 24。响应于发动机工况(诸如发动机转速/载荷和/或当经由第二排气门6的直吹起作用时)，控制器12可以致动CMCV24(例如，经由可以联接到与每个CMCV 24直接联接的旋转轴的气门致动器)以将CMCV移动到打开位置或关闭位置或者打开位置与关闭位置之间的多个位置，如下面进一步解释的。如本文所提到的，直吹空气或直吹燃烧冷却可以指在进气门与第二排气门6之间的气门打开重叠时段(例如，进气门和第二排气门6同时打开的时段)期间从每个气缸的一个或多个进气门流至第二排气门6(并进入第二排气歧管80)而未燃烧直吹空气的进气。
高压双级燃料***(诸如图2中所示的燃料***)可以用于在喷射器66处生成燃料压力。因此，燃料可以经由喷射器66直接喷射到气缸中。无分电器点火***88响应于控制器12而经由火花塞92向气缸12、14、16和18提供点火火花。气缸12、14、16和18各自联接到两个排气道，用于分别引导燃烧气体的泄放部分和扫气部分。具体地，如图1所示，气缸12、14、16和18经由第二排气流道(例如，气道)82将燃烧气体(例如，扫气部分)排放到第二排气歧管(在本文称为扫气歧管)80，并且经由第一排气流道(例如，气道)86将燃烧气体(例如，泄放部分)排放到第一排气歧管(在本文称为泄放歧管)84。第二排气流道82从气缸12、14、16和18延伸到第二排气歧管80。另外，第一排气歧管84包括第一歧管部分81和第二歧管部分85。气缸12和18(在本文称为外侧气缸)的第一排气流道86从气缸12和18延伸到第一排气歧管84的第二歧管部分85。另外，气缸14和16(在本文中称为内侧气缸)的第一排气流道86从气缸14和16延伸到第一排气歧管84的第一歧管部分81。
每个排气流道可以经由排气门与其所联接到的气缸选择性地连通。例如，第二排气流道82经由第二排气门6与其相应的气缸连通，并且第一排气流道86经由第一排气门8与其相应的气缸连通。当每个气缸的至少一个排气门处于关闭位置时，第二排气流道82与第一排气流道86隔离。排气不可以直接在排气流道82和86之间流动。上述排气***在本文可以称为分流排气歧管***，其中来自每个气缸的排气的第一部分输出到第一排气歧管84，并且来自每个气缸的排气的第二部分输出到第二排气歧管80，并且其中第一排气歧管和第二排气歧管彼此不直接连通(例如，除扫气歧管旁通阀之外，没有通道将两个排气歧管彼此直接联接，因此排气的第一部分和第二部分在第一排气歧管和第二排气歧管内不会相互混合)。
发动机10包括涡轮增压器，所述涡轮增压器包括联接在共同轴上的双级排气涡轮164和进气压缩机162。双级涡轮164包括第一涡轮163和第二涡轮165。第一涡轮163直接联接到第一排气歧管84的第一歧管部分81，并且仅经由气缸14和16的第一排气门8从气缸14和16接收排气。第二涡轮165直接联接到第一排气歧管84的第二歧管部分85，并且仅经由气缸12和18的第一排气门8从气缸12和18接收排气。第一涡轮和第二涡轮的旋转驱动设置在进气通道28内的压缩机162的旋转。因此，进气在压缩机162处被增压(例如，加压)并且向下游行进到进气歧管44。排气从第一涡轮163和第二涡轮165离开进入共同的排气通道74。废气门可以联接在双级涡轮164两端。具体地，废气门76可以包括在旁路78中，所述旁路联接在位于双级涡轮164的入口上游的第一歧管部分81和第二歧管部分85中的每一个与位于双级涡轮164的入口的下游的排气通道74之间。以这种方式，废气门(在本文中称为涡轮废气门)76的位置控制由涡轮增压器提供的增压量。在替代实施例中，发动机10可以包括单级涡轮，其中来自第一排气歧管84的所有排气被引导至同一涡轮的入口。
离开双级涡轮164的排气在排气通道74中向下游流至第一排放控制装置70和第二排放控制装置72，第二排放控制装置72在排气通道74中布置于第一排放控制装置70的下游。在一个示例中，排放控制装置70和72可以包括一个或多个催化剂砖。在一些示例中，排放控制装置70和72可以是三元型催化剂。在其他示例中，排放控制装置70和72可以包括一种或多种柴油氧化催化剂(DOC)和选择性催化还原催化剂(SCR)。在又一个示例中，第二排放控制装置72可以包括汽油微粒过滤器(GPF)。在一个示例中，第一排放控制装置70可以包括催化剂，并且第二排放控制装置72可以包括GPF。在通过排放控制装置70和72之后，排气可以被引出到排气尾管。
排气通道74还包括与控制***15的控制器12进行电子通信的多个排气传感器，如下面进一步描述的。如图1所示，排气通道74包括定位在第一排放控制装置70与第二排放控制装置72之间的第一氧传感器90。第一氧传感器90可以被配置为测量进入第二排放控制装置72的排气的氧含量。排气通道74可以包括沿着排气通道74定位的一个或多个另外的氧传感器，诸如位于双级涡轮164与第一排放控制装置70之间的第二氧传感器91和/或位于第二排放控制装置72下游的第三氧传感器93。因此，第二氧传感器91可以被配置为测量进入第一排放控制装置70的排气的氧含量，并且第三氧传感器93可以被配置为测量离开第二排放控制装置72的排气的氧含量。在一个实施例中，一个或多个氧传感器90、91和93可以是通用排气氧(UEGO)传感器。替代地，双态排气氧传感器可以代替氧传感器90、91和93。排气通道74可以包括各种其他传感器，诸如一个或多个温度和/或压力传感器。例如，如图1所示，压力传感器96在排气通道74内位于第一排放控制装置70与第二排放控制装置72之间。因此，压力传感器96可以被配置为测量进入第二排放控制装置72的排气的压力。压力传感器96和氧传感器90两者在排气通道74内都布置在流动通道98联接到排气通道74所在的点处。流动通道98在本文可以被称为扫气歧管旁通通道(SMBP)98。扫气歧管旁通通道98直接联接到第二排气(例如，扫气)歧管80和排气通道74并且联接在这两者之间。阀97(在本文称为扫气歧管旁通阀，SMBV)设置在扫气歧管旁通通道98内，并且可由控制器12致动以在第一排放控制装置70与第二排放控制装置72之间的位置处调整从第二排气歧管80到排气通道74的排气流量。
第二排气歧管80直接联接到第一排气再循环(EGR)通道50。第一EGR通道50直接联接在第二排气歧管80与位于压缩机(例如，涡轮增压器压缩机)162上游的进气通道28之间(因此可以称为低压EGR通道)。因此，排气(或直吹空气，如下面进一步解释的)经由第一EGR通道50从第二排气歧管80在压缩机162上游被引导至进气通道28。如图1所示，第一EGR通道50包括EGR冷却器52和第一EGR阀54(其在本文可以被称为BTCC阀)，所述EGR冷却器被配置为冷却从第二排气歧管80流至进气通道28的排气。控制器12被配置为致动和调整第一EGR阀54的位置以便控制通过第一EGR通道50的气流量。当第一EGR阀54处于关闭位置时，没有排气或进气可以从第二排气歧管80在压缩机162上游流至进气通道28。此外，当第一EGR阀54处于打开位置时，排气和/或直吹空气可以从第二排气歧管80在压缩机162上游流至进气通道28。控制器12可以另外将第一EGR阀54调整到完全打开与完全关闭之间的多个位置。
在进气通道28内，第一喷射器56定位在EGR通道50的出口处。第一喷射器56可以包括收缩部或文氏管，其在压缩机162的入口处提供压力增加。因此，来自EGR通道50的EGR可以与通过进气通道28流至压缩机162的新鲜空气混合。因此，来自EGR通道50的EGR可以用作第一喷射器56上的动力流。在替代实施例中，在EGR通道50的出口处可能没有喷射器。相反，压缩机162的出口可以成形为喷射器，其降低气体压力以辅助EGR流(因此，在该实施例中，空气是动力流并且EGR是辅助流)。在又一个实施例中，来自EGR通道50的EGR可以在压缩机162的叶片的后缘处引入，由此允许直吹空气经由EGR通道50流至进气通道28。
第二EGR通道58联接在第一EGR通道50与进气通道28之间。具体地，如图1所示，第二EGR通道58联接到位于EGR阀54与EGR冷却器52之间的第一EGR通道50。在替代实施例中，当第二EGR通道58包括在发动机***中时，所述***可以不包括EGR冷却器52。另外，第二EGR通道58在压缩机162下游直接联接到进气通道28。由于这种联接，第二EGR通道58在本文中可称为中压EGR通道。此外，如图1所示，第二EGR通道58在增压空气冷却器(CAC)40上游联接到进气通道28。CAC 40被配置为在进气(其可以是来自发动机***外部的新鲜进气与排气的混合物)通过CAC 40时将其冷却。因此，来自第一EGR通道50和/或第二EGR通道58的再循环排气可以在进入进气歧管44之前经由CAC 40冷却。在替代实施例中，第二EGR通道58可以在CAC 40下游联接到进气通道28。在该实施例中，可能没有EGR冷却器52设置在第一EGR通道50内。此外，如图1所示，第二喷射器57在进气通道28内可以位于第二EGR通道58的出口处。
第二EGR阀59(例如，中压EGR阀)设置在第二EGR通道58内。第二EGR阀59被配置为调整通过第二EGR通道58的气流(例如，进气或排气)的量。如下面进一步描述的，基于发动机工况(例如，根据发动机工况)，控制器12可以将EGR阀59致动到打开位置(允许流过第二EGR通道58)，致动到关闭位置(阻止流过第二EGR通道58)，或者致动到完全打开与完全关闭之间的多个位置。例如，致动EGR阀59可以包括控制器12向EGR阀59的致动器发送电子信号，以将EGR阀59的阀板移动到打开位置、关闭位置或完全打开与完全关闭之间的某个位置。如下面还要进一步解释的，基于发动机***中的替代阀的***压力和位置，空气可以在第二EGR通道58内流向进气通道28或者在第二EGR通道58内流向第二排气歧管80。
进气通道28还包括与进气歧管44连通的电子进气节气门62。如图1所示，进气节气门62位于CAC 40下游。节气门62的节流板64的位置可以通过控制***15经由通信地联接到控制器12的节气门致动器(未示出)来调整。通过调节进气节气门62，在操作压缩机162的同时，一定量的新鲜空气可以从大气中引入和/或一定量的再循环排气从一个或多个EGR通道引入到发动机10中，由CAC 40冷却并经由进气歧管44在压缩机(或增压)压力下输送到发动机气缸。为了减少压缩机喘振，由压缩机162压缩的空气充气的至少一部分可以再循环到压缩机入口。可以提供压缩机再循环通道41以用于将来自位于CAC 40上游的压缩机出口的压缩空气再循环到压缩机入口。可以提供压缩机再循环阀(CRV)42以用于调整再循环到压缩机入口的再循环流量。在一个示例中，可以响应于实际或预期的压缩机喘振状况而经由来自控制器12的命令来将CRV 42致动打开。
第三流动通道30(在本文可以被称为热管)联接在第二排气歧管80与进气通道28之间。具体地，在进气节气门62下游和进气歧管44上游，第三流动通道30的第一端直接联接到第二排气歧管80，并且第三流动通道30的第二端直接联接到进气通道28。第三阀32(例如，热管阀)设置在第三流动通道30内，并且被配置为调整通过第三流动通道30的气流量。响应于从控制器12发送到第三阀32的致动器的致动信号，第三阀32可以被致动到完全打开位置、完全关闭位置或完全打开与完全关闭之间的多个位置。
第二排气歧管80和/或第二排气流道82可以包括设置在其中的一个或多个传感器(例如，压力传感器、氧传感器和/或温度传感器)。例如，如图1所示，第二排气歧管80包括压力传感器34和氧气传感器36，它们设置在第二排气歧管中并且被配置为分别测量离开第二排气门6并进入第二排气歧管80的排气和直吹(例如，进气)空气的压力和氧含量。作为氧传感器36的补充或替代，每个第二排气流道82可以包括设置在其中的单独的氧传感器38。因此，可以基于氧传感器38的输出来确定经由第二排气门6离开每个气缸的排气和/或直吹空气的氧含量。
在一些实施例中，如图1所示，进气通道28可以包括电动压缩机60。电动压缩机60设置在旁通通道61中，所述旁通通道在电动压缩机阀63的上游和下游联接到进气通道28。具体地，旁通通道61的入口在电动压缩机阀63上游联接到进气通道28，并且旁通通道61的出口在电动压缩机阀63的下游和第一EGR通道50联接到进气通道28的位置的上游联接到进气通道28。此外，旁通通道61的出口在进气通道28中联接在涡轮增压器压缩机162上游。电动压缩机60可以通过电动马达使用存储在能量存储装置处的能量来电驱动。在一个示例中，所述电动马达可以是如图1示出的电动压缩机60的部分。当请求相对于由压缩机162提供的量的额外的增压(例如，高于大气压的进气的增加的压力)时，控制器12可以激活电动压缩机60，使得所述电动压缩机旋转并且增加流过旁通通道61的进气的压力。此外，控制器12可以将电动压缩机阀63致动到关闭或部分关闭位置，以引导增加量的进气通过旁通通道61和电动压缩机60。
进气通道28可以包括一个或多个附加的传感器(例如，附加的压力传感器、温度传感器、流量传感器和/或氧传感器)。例如，如图1所示，进气通道28包括质量空气流量(MAF)传感器48，其设置在压缩机162、电动压缩机阀63以及第一EGR通道59联接到进气通道28的位置的上游。进气压力传感器31和进气温度传感器33在压缩机162上游和第一EGR通道50联接到进气通道28的位置的下游定位于进气通道28中。进气氧传感器35和进气温度传感器43可以在进气通道28中位于压缩机162下游和CAC 40上游。附加的进气压力传感器37可以在CAC 40下游和节气门28上游定位于进气通道28中。在一些实施例中，如图1所示，附加的进气氧传感器39可以在进气通道28中位于CAC 40与节气门28之间。此外，进气歧管压力(例如，MAP)传感器122和进气歧管温度传感器123在所有发动机气缸上游定位在进气歧管44内。
在一些示例中，发动机10可以联接到混合动力车辆中的电动马达/电池***(如图2所示)。混合动力车辆可具有并联配置、串联配置或其变型或组合。此外，在一些实施例中，可以采用其他发动机配置，例如柴油发动机。
发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制***15和通过来自车辆操作员经由输入装置(图1中未示出)的输入来控制。控制***15被示出从多个传感器16(本文描述了其各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器81。作为一个示例，传感器16可以包括位于进气通道28、进气歧管44、排气通道74和第二排气歧管80内的压力传感器、温度传感器和氧传感器，如上所述。其他传感器可以包括联接在进气通道中的节气门下游的用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器和/或用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器。下面参考图2详述附加的***传感器和致动器。作为另一示例，致动器81可以包括燃料喷射器、阀63、42、54、59、32、97、76以及节气门62。致动器81还包括联接到气缸进气门和排气门的各种凸轮轴正时致动器(如下面参考图2进一步描述的)。控制器12可以从各种传感器接收输入数据，处理所述输入数据，并且响应于处理后的输入数据基于编程在控制器12的存储器中的与一个或多个程序相对应的指令或代码来触发致动器。本文在图3中描述了示例性控制程序(例如，方法)。例如，调整从第二排气歧管80到进气通道28的EGR流量可以包括调整第一EGR阀54的致动器以调整从第二排气歧管80在压缩机162上游流至进气通道28的排气流量。在另一示例中，调整从第二排气歧管80到进气通道28的EGR流量可以包括调整排气门凸轮轴的致动器以调整第二排气门6的打开正时。
以这种方式，图1的第一排气歧管和第二排气歧管可以被设计成单独地引导排气的泄放部分和扫气部分。第一排气歧管84可以将排气的泄放脉冲经由第一歧管部分81和第二歧管部分85引导至双级涡轮164，而第二排气歧管80可以将排气的扫气部分经由第一EGR通道50和第二EGR通道58中的一个或多个引导至进气通道28和/或经由流动通道98在双级涡轮164的下游引导至排气通道74。例如，第一排气门8将排气的泄放部分通过第一排气歧管84引导至双级涡轮164以及第一排放控制装置70和第二排放控制装置72两者，而第二排气门6将排气的扫气部分引导通过第二排气歧管80并经由一个或多个EGR通道引导至进气通道28或者经由流动通道98引导至排气通道74和第二排放控制装置72。
应当注意的是，虽然图1示出了发动机10包括第一EGR通道50、第二EGR通道58、流动通道98和流动通道30中的每一个，但在替代实施例中，发动机10也可以仅包括这些通道的一部分。例如，在一个实施例中，发动机10可以仅包括第一EGR通道50和流动通道98，而不包括第二EGR通道58和流动通道30。在另一实施例中，发动机10可以包括第一EGR通道50、第二EGR通道58和流动通道98，但不包括流动通道30。在又一实施例中，发动机10可以包括第一EGR通道50、流动通道30和流动通道98，但不包括第二EGR通道58。在一些实施例中，发动机10可以不包括电动压缩机60。在其他实施例中，发动机10可以包括图1中所示的传感器的全部或仅一部分。
现在参考图2，其描绘了可以安装在车辆100中的内燃发动机10的单个气缸的局部视图。因此，使用相同的附图标记来表示先前在图1中介绍的部件并且不再次介绍。发动机10被描绘为具有燃烧室(气缸)130、冷却剂套筒114和气缸壁132，其中活塞136位于气缸中并连接到曲轴140。燃烧室130被示为经由相应的进气门152和排气门156与进气通道146和排气通道148连通。如先前在图1中所描述的，发动机10的每个气缸可以沿两个导管排出燃烧产物。在所描绘的视图中，排气通道148表示从气缸通向涡轮的第一排气流道(例如，排气道)(诸如图1的第一排气流道86)，而第二排气流道在该视图中不可见。
此外正如之前在图1中详述的那样，发动机10的每个气缸可以包括两个进气门和两个排气门。在所描绘的视图中，进气门152和排气门156位于燃烧室130的上部区域处。进气门152和排气门156可以通过控制器12使用包括一个或多个凸轮的相应凸轮致动***来控制。所述凸轮致动器***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)***中的一个或多个来改变气门操作。在所描绘的示例中，每个进气门152由进气凸轮151控制，并且每个排气门156由排气凸轮153控制。分别根据设定的进气门正时和排气门正时，可以经由进气门正时致动器101来致动进气凸轮151，并且可以经由排气门正时致动器103来致动排气凸轮153。在一些示例中，可以分别经由进气门正时致动器101和排气门正时致动器103来停用进气门和排气门。例如，控制器可以向排气门正时致动器103发送信号以使停用排气门156，使得该排气门保持关闭并且在其设定的定时不打开。进气门152和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器155和157来确定。如上文介绍，在一个示例中，可以在同一排气凸轮轴上控制每个气缸的所有排气门。因此，扫气(第二)排气门和泄放(第一)排气门的正时可以经由一个凸轮轴一起调整，但是它们可以各自具有相对于彼此不同的正时。在另一示例中，每个气缸的扫气排气门可以在第一排气凸轮轴上控制，并且每个气缸的泄放排气门可以在不同的第二排气凸轮轴上控制。以这种方式，扫气气门和泄放气门的气门正时可以彼此分开地调整。在替代实施例中，扫气排气门和/或泄放排气门的一个或多个凸轮或气门正时***可以采用凸轮***中的凸轮、扫气气门上的电液型***和/或扫气气门上的机电气门升程控件。
例如，在一些实施例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门致动来控制。例如，气缸130可以替代地包括经由电动气门致动来控制的进气门以及经由包括CPS和/或VCT***的凸轮致动来控制的排气门。在其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动***或者可变气门正时致动器或致动***控制。
在一个示例中，进气凸轮151包括单独和不同的凸轮凸角，所述凸轮凸角为燃烧室130的两个进气门中的每一个提供不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等)。同样地，排气凸轮153可以包括单独和不同的凸轮凸角，所述凸轮凸角为燃烧室130的两个排气门中的每一个提供不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等)。在另一示例中，进气凸轮151可以包括共同的凸角或类似的凸角，所述凸角为两个进气门中的每一个提供基本上类似的气门廓线。
另外，不同排气门的不同凸轮廓线可以用于将在低气缸压力下排出的排气与在排气压力下排出的排气分离。例如，第一排气凸轮廓线可以恰好在燃烧室130的动力冲程的BDC(下止点)之前从关闭位置打开第一排气门(例如，泄放气门)并且在上止点(TDC)之前关闭同一排气门以选择性地从燃烧室中排出泄放气体。此外，第二排气凸轮廓线可以定位成在排气冲程的中点之前从关闭打开第二排气门(例如，扫气气门)，并且在TDC之后关闭该第二排气门以选择性地排出排气的扫气部分。
因此，第一排气门和第二排气门的正时可以将气缸泄放气体与排气的扫气部分隔离，同时可以利用在进气门与扫气排气门之间的正气门重叠期间直吹的新鲜进气来清除气缸的余隙容积中的任何残余排气。通过使离开气缸的排气的第一部分(例如，较高压力的排气)流至一个或多个涡轮和较高压力的排气通道并使排气的后续第二部分(例如，较低压力的排气)和直吹空气流至压缩机入口，提高了发动机***的效率。通过增加EGR和减少爆震，涡轮能量回收可以提高并且发动机效率也可以提高。
继续图2，排气传感器126被示为联接到排气通道148。传感器126在排气通道中可以位于一个或多个排放控制装置(诸如图1的装置70和72)上游。例如，传感器126可以选自用于提供排气空燃比的指示的各种合适的传感器，诸如，线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。下游排放控制装置可以包括三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、GPF、各种其他排放控制装置中的一者或多者或者其组合。
可以由位于排气通道148中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计排气温度。替代地，可以基于发动机工况(诸如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)推断排气温度。
气缸130可以具有压缩比，所述压缩比是当活塞136处于下止点与处于上止点时的容积比。常规上，压缩比在9:1至10:1的范围中。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增大压缩比。例如，当使用较高辛烷值的燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时，可能发生这种情况。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响，则压缩比也可以增加。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可包括用于引发燃烧的火花塞92。在选定的操作模式下，点火***188可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞92向燃烧室130提供点火火花。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞92，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射来发起燃烧的情况下，一些柴油发动机可以是这种情况。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，气缸130被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接联接到燃烧室130，以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地直接在其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66向燃烧气缸130中提供所谓的燃料直接喷射(在下文中也称为“DI”)。虽然图2将喷射器66示出为侧喷射器，但所述喷射器还可以位于活塞的顶部，诸如在火花塞92的位置附近。由于一些醇基燃料具有较低挥发性，因此当使用醇基燃料操作发动机时，这种位置可以改进混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于进气门的顶部上方并靠近进气门以改进混合。在替代实施例中，喷射器66可以是进气道喷射器，其将燃料提供到气缸130上游的进气道中。
燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料***180输送到燃料喷射器66。替代地，燃料可以由单级燃料泵在较低压力下输送，在这种情况下，直接燃料喷射的正时与使用高压燃料***的情况相比在压缩冲程期间可能更受限制。此外，虽然未示出，但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。燃料***180中的燃料箱可以保持具有不同燃料品质(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料共混物和/或者它们的组合等。在一些实施例中，燃料***180可以联接到燃料蒸气回收***，所述燃料蒸气回收***包括用于存储补给燃料和日间燃料蒸气的滤罐。当满足抽取条件时，在发动机操作期间可以将燃料蒸气从滤罐抽取到发动机气缸。例如，抽取蒸气可以在大气压力或低于大气压力下经由第一进气通道自然地吸入气缸。
发动机10可以至少部分地通过控制器12并且通过来自车辆操作员113经由诸如加速踏板116的输入装置118的输入来控制。输入装置118向控制器12发送踏板位置信号。控制器12在图2中被示出为微计算机，包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在该特定示例中示出为只读存储器(ROM)106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110、以及数据总线。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据来编程，所述计算机可读数据表示可由微处理器102执行以执行下述方法和程序以及预期但未具体列出的其他变型的指令。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12还可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自质量空气流量传感器48的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却剂套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(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)；来自传感器122的歧管绝对压力信号(MAP)；来自EGO传感器126的气缸AFR；来自爆震压力传感器和曲轴加速度传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP来生成。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。
基于来自上述传感器中的一者或多者的输入，控制器12可以调整一个或多个致动器，诸如燃料喷射器66、节气门62、火花塞92、进气门/排气门和凸轮等。控制器可以从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并响应于处理后的输入数据基于编程在控制器中的与一个或多个程序相对应的指令或代码来触发致动器。
在一些示例中，车辆100可以是混合动力车辆，其具有可用于一个或多个车轮160的多个扭矩源。在其他示例中，车辆100是仅具有发动机的常规车辆或仅具有电机的电动车辆。在图2所示的示例中，车辆100包括沿着主传动系197联接的发动机10和电机161。主传动系197联接到曲轴140的第一端，并且包括驱动车轮160的部件。电机161可以是马达或马达/发电机，并且因此在本文也可以被称为电动马达。当一个或多个离合器166接合时，发动机10的曲轴140和电机161经由变速器167连接到车轮160。在所描绘的示例中，在曲轴140与电机161之间提供第一离合器166，并且在电机161与变速器167之间提供第二离合器166。控制器12可以向每个离合器166的致动器发送信号以使离合器接合或脱离，以便将曲轴140与电机161以及与之连接的部件连接或断开，和/或将电机161与变速器167以及与其连接的部件连接或断开。变速器167可以是齿轮箱、行星齿轮***或另一种类型的变速器。动力传动***可以各种方式配置，包括作为并联、串联或串并联混合动力车辆进行配置。
电机161从牵引电池170接收电力以向车轮160提供扭矩。电机161还可以作为发电机来操作，以例如在制动操作期间提供电力来给电池170充电。
前端附件驱动器(FEAD)198联接到曲轴140的第二相对端。第二端或附件驱动端是曲轴的自由端或裸露端，其是自由的并经由联接到一个或多个辅助带轮(未示出)的张紧装置199(例如，带、链条等)驱动一个或多个辅助设备(例如，附件)。因此，这个端与曲轴的驱动车辆的端相对。一个或多个离合器196可以将FEAD 198联接到由FEAD 198驱动的各种辅助装置或致动器。在一个示例中，如所描绘的，FEAD 198驱动车辆的暖通空调(HVAC)***192的空调(AC)压缩机190。HVAC***是基于冷却剂和/或制冷剂的***，其包括附加的鼓风机、冷凝器和泵，所述***被配置为基于操作员输入(诸如基于操作员所选择的车舱温度设定点)来提供车舱的冷却或加热。当操作时，AC压缩机190压缩流过HVAC制冷剂管线的制冷剂，以便将气态制冷剂转换成液态制冷剂，然后再将液态制冷剂引导至AC蒸发器以进行车舱冷却。虽然所述示例将AC压缩机190示出为由FEAD 198驱动的辅助设备或致动器，但这并不意味着进行限制。FEAD 198可以类似地驱动一个或多个其他的或附加的辅助设备，所述一个或多个其他的或附加的辅助设备包括凸轮轴、交流发电机、动力转向压缩机、自动变速器液压流体泵(例如，油泵)等。
如本文所详述，发明人已经认识到，当为了驱动联接到FEAD的辅助装置的目的而不得不重新起动怠速停止的发动机时，可能不一定需要发动机燃烧扭矩。在那些条件期间，如图3所详述的，可以通过经由电机(诸如图2的电机161)使发动机旋转来重新起动发动机，从而使得FEAD能够旋转，这继而驱动相关联的辅助装置或致动器。因此，发动机燃料供给可以保持禁用更长的持续时间。
现在转向图3，示出了用于通过经由马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转而使发动机从怠速停止选择性地重新起动的示例性方法300。在其他条件期间，可以通过恢复气缸燃烧来重新起动发动机。用于执行方法300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***的传感器(诸如上文参考图1至图2描述的传感器)所接收的信号来执行。根据下文所述的方法，控制器可以采用发动机***的发动机致动器来调整发动机操作。
在302处，可以估计和/或测量发动机工况。这些工况包括例如发动机转速、发动机温度、扭矩需求、增压压力、MAP、MAF等。在304处，所述方法包括确认存在怠速停止条件。怠速停止条件可以包括例如发动机操作(例如，进行燃烧)、***电池的荷电状态(SOC)高于预设的最小阈值(例如，至少充电30％)、车辆运行速度低于阈值速度(例如，低于30mph)、未发出对空调或车舱冷却的请求、进气温度在所选择的温度范围内、驾驶员请求的扭矩小于预定阈值、以及排放控制装置温度高于阈值温度。如果任何怠速停止条件都未得到满足，则在306处，所述方法保持发动机运行并燃烧燃料。程序随后结束。否则，如果所有怠速停止条件都得到满足，则在308处，发动机可以停机。这包括禁用气缸燃料供给以及使发动机旋转减速至静止。
在一个示例中，当发动机正在旋转并且燃烧已经停止时，泄放气门关闭。因此，发动机不会将未燃烧的空气排放到排气路径中，在所述排气路径中，随后将需要使催化剂再生(复位)。如果仅考虑防止未燃烧的空气进入排气路径，则扫气气门可以位于任何位置。然而，控制器可以替代地选择扫气气门的使泵气损失最小化的位置，以努力使制动能量再生最大化。关闭的泄放气门通过在气缸中形成空气弹簧来实现这一目的。但是，如果扭矩脉冲可能引起发动机停机抖动(shake)，则在排气冲程期间打开更好的扫气气门位置。因此，在一个示例中，当泄放气门在发动机经由马达在未供给燃料的情况下旋转的同时保持关闭时，控制器可以在压缩冲程期间打开气缸的扫气气门以减小压缩扭矩，从而显著减少停机抖动。
然后所述方法移至310以确定是否满足发动机自动重新起动条件。所述发动机自动重新起动条件可以包括致使发动机从怠速停止状态自动重新起动而无需操作员输入的条件。应当理解，在怠速停止期间，发动机停机，但车辆保持开启。例如，车辆控制器和各种控制模块可以保持开启以在重新起动时监测车辆和发动机部件的状况。另外，各种传感器可以保持开启。因此，所述重新起动是在车辆从最近一次发动机停机之前一直持续到并贯穿到当前请求的重新起动保持开启的情况下进行的。
示例性重新起动条件包括对扭矩(诸如从松开制动踏板或踩下加速踏板中推断出的扭矩)的请求、对需要操作AC压缩机的空气调节的请求、电池的SOC降低到低于预定阈值(诸如低于30％SOC)、发动机或排气催化剂温度降低到低于阈值。因此，可以请求发动机起动以将电池充电至期望值、车辆速度高于阈值(例如，高于3mph)等。可以满足任何一种重新起动条件以使发动机自动重新起动条件得到确认，这与需要所有发动机怠速停止条件都得到确认的怠速停止条件不同。如果重新起动条件都未得到满足，则在312处，发动机可以保持停机。
如果发动机重新起动条件得到满足，则在314处，可以确定触发当前发动机重新起动的重新起动条件是否是需要发动机燃烧扭矩的条件。因此，一些发动机重新起动条件可能需要发动机燃烧扭矩，诸如以推进车辆、升高排气催化剂温度、升高发动机温度等。然而，发明人已经认识到，在其他重新起动条件期间，不需要燃烧扭矩。例如，当请求发动机重新起动以驱动AC压缩机来提供车舱冷却、或者驱动自动变速器油泵时，不需要发动机燃烧扭矩。变速器是液压致动的，因此需要液压动力来保持/改变其状态。液压动力存储在蓄积器中，但蓄积器经由由发动机输出轴驱动的液压泵来填充。发动机可以提供正扭矩以用于推进或为附件提供动力，或者所述发动机可以提供负扭矩以用于驱动FEAD，从而驱动用于制动能量再生的电机。无论哪种方式，都需要控制变速器来以适当的方式传递扭矩。因此，如果变速器液压致动压力低于阈值压力，则可能需要泵操作以升高压力。然而，这不需要发动机燃烧扭矩。还可能不一定需要发动机燃烧扭矩来操作一个或多个致动器，所述一个或多个致动器联接到与发动机联接的前端附件驱动器(FEAD)。重新起动发动机并在其中燃烧燃料以输送动力来驱动AC压缩机可能会导致燃料损失超过早期怠速停止所带来的燃料经济效益。
未供给燃料情况下的发动机操作的其他场景包括在开始燃烧扭矩之前(也就是说，在起动操作期间)使发动机旋转加速。而且，一旦不需要燃烧扭矩，发动机就会旋转减速。而且，这包括当车辆减慢以将车辆动能转换为电能以便存储时的制动能量再生。典型的FEAD附件是AC压缩机，但在某些情况下可能还包括用于转向或制动器的液压泵、或者用于真空动力装置的真空泵。
在一个示例中，控制器可以参考查找表(诸如图6的表)以评估多个参数，所述控制器可以基于所述多个参数来确定在重新起动时是否需要发动机燃烧扭矩。图6的表600在602处列出了可以触发供给燃料情况下的发动机重新起动的示例性参数。在602处列出的参数可以是需要发动机燃烧扭矩保持在期望操作范围内的参数。因此，控制器可以在发动机停机时(诸如基于对应的传感器输入)监测表600中列出的所有参数，并且如果在602处列出的任何参数落在其对应的目标范围之外，则触发供给燃料情况下的发动机重新起动。供给燃料情况下的发动机重新起动包括发动机经由马达进行初始转动起动，直至达到转动起动速度，然后进行发动机燃料输送。
相比之下，在604处列出了可以触发未供给燃料情况下的发动机重新起动的示例性参数。在604处列出的参数可以是不需要发动机燃烧扭矩保持在期望操作范围内的参数。控制器可以在发动机停机时(诸如基于对应的传感器输入)监测表600中列出的所有参数，并且如果在604处列出的任何参数落在其对应的目标范围之外，则触发未供给燃料情况下的发动机重新起动。未供给燃料情况下的发动机重新起动包括发动机经由马达旋转，同时即使在达到或超过转动起动速度之后，发动机燃料输送也保持禁用。
如果发动机温度为低并且需要乘客请求的车舱加热，则控制器可以重新起动发动机。排气催化剂温度如此低，以至于在较低的催化剂温度下重新起动可能会出现过量排放。车舱温度可能指示乘员会想要热量，因此为此目的需要加热发动机冷却剂。电池荷电状态和踏板位置可能指示需要仅经由燃烧才能获得的较大扭矩。
因此，如果这是需要发动机燃烧扭矩(诸如以加热排气催化剂或增加发动机负荷)的重新起动条件，则在316处，所述方法包括通过转动起动发动机来重新起动发动机操作。这包括经由电动起动机马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转加速至转动起动速度(例如，达到400rpm)。然后，一旦达到转动起动速度，则在318处，恢复发动机燃料供给并且使发动机在供给燃料的情况下旋转。在达到旋转起动速度之后，发动机能够使用燃烧扭矩保持旋转。在一个示例中，在利用燃烧扭矩进行的发动机重新起动期间，经由马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转第一较短的持续时间，诸如发动机旋转2圈。一旦发动机重新起动，则使用发动机燃烧扭矩来满足重新起动触发条件的功率需求。例如，燃烧扭矩可以用于推进车辆或使车辆起步、或加热排气催化剂。在本文，燃烧扭矩可以用于旋转将发动机联接到车辆传动系的轴、以及车轮。在320处，在发动机在供给燃料的情况下旋转时，基于发动机工况来调整每个气缸的泄放排气门的位置。例如，泄放气门是打开的第一气门，从而将加压或高速排气引导至涡轮。扫气气门稍后打开(在泄放气门打开之后)，但在排气冲程的绝大部分中打开。因此，控制器可以选择使用这两个气门来将排气从气缸中排出。这允许排气流经气缸排气门到达排气歧管，并且流经涡轮以便为联接的压缩机提供动力和/或向前流至排气催化剂。
如果在314处确认了不需要发动机燃烧扭矩的重新起动条件(诸如用于为AC压缩机或变速器油泵提供动力的发动机重新起动)，则在322处，所述方法包括经由发动机的马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转。在一个示例中，电动马达是起动机马达。在另一示例中，电动马达是电驱动马达。更进一步地，电动马达可以是车辆的传动系的带传动起动发电机(BISG)。在本文，发动机可以通过马达以高于转动起动速度的速度旋转。另外，与在316处执行的转动起动相比，发动机可以通过马达旋转更长的持续时间。在一个示例中，在无需燃烧扭矩的发动机重新起动期间，发动机经由马达在未供给燃料的情况下旋转第二较长的持续时间，诸如发动机旋转4圈。另外，通过停用发动机气缸燃料喷射器，在发动机经由马达在未供给燃料的情况下旋转的整个持续时间内，发动机燃料供给保持禁用。
例如，响应于所选择的重新起动条件得到满足，其中不需要燃烧扭矩，控制器可以操作马达以使发动机在未供给燃料的情况下旋转并且即使在发动机达到或超过转动起动速度之后也使发动机燃料供给保持停用。换句话说，即使在发动机达到其中燃烧对于保持发动机旋转是可靠的速度之后，燃料供给也保持禁用。具体地，在发动机通过马达旋转的整个持续时间内，气缸燃料喷射器保持停用。
在某些情况下，可以在指定种类的发动机中使用空气的压缩加热，以对空气进行加热，然后再开始减小起动扭矩并促进(停止后)完全的首次燃烧。
此外，使经由FEAD联接到旋转发动机的致动器旋转，使得其提供触发重新起动的功能。例如，在发动机在未供给燃料的情况下旋转的同时，通过对车舱冷却的操作员请求触发了发动机重新起动的情况下，可以由联接到发动机的FEAD驱动AC压缩机，以使制冷剂流经车辆的暖通空调(HVAC)回路，从而降低被引导至车舱中的空气的温度。作为另一示例，通过变速器液压致动压力的下降触发利用燃烧进行的发动机重新起动。在另外的示例中，如果触发了未供给燃料情况下的发动机重新起动以操作AC压缩机和变速器液压泵两者，则在未供给燃料情况下的发动机旋转期间来自FEAD驱动器的功率需求可能较高。控制器可以通过经由马达使发动机以较高的发动机转速旋转来解决该较高的功率需求。
在324处，所述方法包括在发动机经由马达在未供给燃料的情况下旋转时，使每个气缸的泄放排气门保持关闭，以便限制泵送通过到达排气通道的空气量。因此，排气催化剂的冷却和氧饱和度被最小化。作为示例，使排气门保持关闭包括延迟泄放气门正时，以便在每个气缸的进气门和排气门之间产生负气门重叠。作为另一示例，使排气门保持关闭包括减小气门升程。作为非限制性示例，泄放气门可以通过摇杆叠缩(rocker collapse)、持续时间控制、升程控制或通过将其根本地定相到仅在气缸压力低于排气压力时才打开的点来关闭。
现在转向图4A和图4B，曲线图400(图4A)将在其中发动机在供给燃料的情况下旋转的发动机重新起动期间可能应用于发动机气缸的示例性气门正时与在其中发动机经由马达在未供给燃料的情况下旋转的发动机重新起动期间可能应用于发动机气缸的示例性气门正时(图4B中的曲线图450)进行比较。描绘了对于如下发动机气缸的关于活塞位置的示例性气门正时，所述发动机气缸包括4个气门：两个进气门和两个排气门，诸如上面参考图1至图2所述。图4A至图4B的示例基本上按比例绘制，即使没有用数值标记每一个点。因此，可以通过图式尺寸估计相对正时差。然而，在需要时可以使用其他相对正时。
继续图4A至图4B，气缸被配置为经由两个进气门接收进气并且经由第一排气门(例如，诸如图1中所示的第一或泄放排气门8)将第一泄放部分排放到涡轮入口，经由第二排气门(例如，诸如图1中所示的第二或扫气排气门6)将第二扫气部分排放到进气通道并且经由第二排气门将未燃烧的直吹空气排放到进气通道。通过调整第二排气门的打开和/或关闭的正时以及两个进气门的打开和/或关闭的正时，气缸余隙容积中的残余排气可以被清除并作为EGR与新鲜的进气直吹空气一起再循环。
曲线图400和450示出了沿着x轴以曲柄转角度数(CAD)表示的发动机位置。曲线402描绘活塞位置(沿着y轴)，参考它们相对于上止点(TDC)和/或下止点(BDC)的位置，并且进一步参考它们在发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的位置。
在发动机操作期间，每个气缸通常经历四冲程循环，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，排气门关闭并且进气门打开。空气经由对应的进气通道引入气缸中，并且气缸活塞移动到气缸底部，以便增加气缸内的容积。活塞靠近气缸底部并在其冲程结束时(例如，当燃烧室处于其最大容积时)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，进气门和排气门关闭。活塞朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室内的空气。本领域技术人员通常将活塞在其冲结束时并且最接近气缸盖的点(例如，当燃烧室处于其最小容积时)称为上止点(TDC)。在本文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在本文称为点火的过程中，喷射的燃料由诸如火花塞的已知点火装置点燃，从而引起燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞推回到BDC。曲轴将此活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。在排气冲程期间，在传统设计中，排气门打开以将剩余的经燃烧的空气-燃料混合物释放到相应的排气通道，并且活塞返回到TDC。在本说明书中，第二排气(扫气)门可以在排气冲程开始之后打开并且保持打开直到排气冲程结束，同时第一排气(泄放)门关闭并且进气门打开以用直吹空气冲掉残留的排气。
曲线404(图4A)和414(图4B)描绘了第一进气门(Int_1)的第一进气门正时、升程和持续时间，而曲线406(图4A)和416(图4B)描绘了联接到发动机气缸的进气通道的第二进气门(Int_2)的第二进气门正时、升程和持续时间。曲线408(图4A)和418(图4B)描绘了联接到发动机气缸的第一排气歧管(例如，图1中示出的泄放排气歧管84)的第一排气门(Exh_1，其可以对应于图1中所示的第一或泄放排气门8)的示例性排气门正时、升程和持续时间，而曲线410(图4A)和420(图4B)描绘了联接到发动机气缸的第二排气歧管(例如，图1中所示的扫气歧管80)的第二排气门(Exh_2，其可以对应于图1中所示的第二或扫气排气门6)的示例性排气门正时、升程和持续时间。如前所述，第一排气歧管将第一排气门连接到涡轮增压器中的涡轮的入口，并且第二排气歧管经由EGR通道将第二排气门连接到进气通道。如上所解释的，第一排气歧管和第二排气歧管可以彼此分开。
在图4A的所描绘的示例中，第一进气门和第二进气门在接近进气冲程TDC开始、恰好在CAD2之后(例如，在进气冲程TDC处或恰在其之后)的共同正时(曲线404和406)处从关闭位置完全打开，并且在随后的压缩冲程开始经过CAD3之后(例如，在BDC之后)关闭。另外，当完全打开时，两个进气门可以在相同的D1持续时间内以相同量的气门升程L1打开。在其他示例中，通过基于发动机状况调整相位、升程或持续时间，可以以不同的正时操作两个气门。
现在转向排气门，如图4A所示，在其中发动机通过起动机马达转动起动到转动起动速度然后恢复气缸燃料供给的发动机重新起动期间，第一排气门和第二排气门的正时相对于彼此交错。在本文，第一排气门是泄放气门(BDV)，而第二排气门是扫气气门(SV)。具体地，第一排气门在第一正时(曲线408)处从关闭位置打开，所述第一正时在发动机循环中早于第二排气门从关闭打开时的正时(曲线410)。具体地，打开第一排气门的第一正时在动力冲程的TDC和BDC之间、在CAD1之前(例如，在排气冲程BDC之前)，而打开第二排气门的正时恰好在排气冲程BDC之后、在CAD1之后但在CAD2之前。第一(曲线408)排气门在排气冲程结束之前关闭，并且第二(曲线410)排气门在排气冲程结束之后关闭。因此，第二排气门保持打开以与进气门的打开略有重叠。
相比之下，在其中发动机经由马达在未供给燃料的情况下旋转以便经由FEAD驱动致动器的发动机重新起动期间，第一排气门被停用，使得第一排气门不会打开(如在418处通过没有曲线来指示)。此外，这两个进气门的正时可以提前(相对于它们在图4A中的正时)，而第一排气门的正时可以延迟(相对于图4A中的正时)，以便增加进气门和扫气气门之间的正气门重叠。这增加了在其中发动机通过马达在未供给燃料的情况下旋转的发动机重新起动期间泵送通过气缸的空气的再循环。在所描绘的示例中，扫气气门被打开(在420处)以减小排气冲程上的高压缩扭矩。然而，在其他示例中，扫气气门也可以保持关闭。更进一步地，可以基于在气门操作的相位、升程和持续时间上的控制灵活性的可用性来调整扫气气门的开度。
在图4A的映射图400中所描绘的示例中，第一排气门可以在排气冲程开始之前从关闭开始完全打开(例如，在BDC之前的90度到40度之间)，通过排气冲程的第一部分保持完全打开，并且可以在排气冲程结束之前完全关闭(例如，在TDC之前的50度和0度之间)以收集排气脉冲的泄放部分。第二排气门(曲线410)可以恰好在排气冲程开始之后(例如，在经过BDC的40度和90度之间)从关闭位置完全打开，通过排气冲程的第二部分保持打开并且可以在进气冲程开始之后(例如，在TDC之后的20度与70度之间)完全关闭以排出排气的扫气部分。另外，第二排气门和进气门(如图4A所示)可以具有正重叠相位(例如，从TDC之前的20度与TDC之后的40度之间，直到经过TDC的40度与90度之间)，以便允许以EGR直吹。
另外，第一排气门可以在第一正时以第一气门升程量L2打开，而第二排气门可以以第二气门升程量L3打开(曲线310)，其中L3小于L2。更进一步地，第一排气门可以在第一正时打开保持持续时间D2，而第二排气门可以打开保持持续时间D3，其中D3小于D2。应当理解，在替代实施例中，所述两个排气门可以具有相同的气门升程量和/或相同的打开持续时间，同时以不同的定相正时打开。
相比之下，在图4B的映射图450中所描绘的示例中，其中发动机在未供给燃料的情况下旋转，泄放气门被停用，而扫气气门在排气冲程的大部分中保持打开。例如，控制器可以在排气冲程之前不久打开扫气气门以降低气缸压力，然后活塞不得不使用发动机动力来排出至少比原本可能需要的更多的排气气体。可以调整进气门位置以提供迟进气门关闭(LIVC)，以使压缩扭矩最小化。然而，由于气门控制的灵活性有限，LIVC可以作为一种折衷方案。在气门控制中具有更大灵活性的实施例中，当发动机经由马达在未供给燃料的情况下旋转时，可以应用其他进气门正时和位置。
以这种方式，通过响应于泄放空气或排气从气缸转移至排气通道而停用排气门，可以使发动机重新起动期间泵送通过旋转的发动机的空气转移至发动机进气口，而不是排气通道。因此，因发动机通过马达在未供给燃料的情况下旋转而引起的催化剂冷却和氧饱和度减小。此外，可以改善燃料经济性，因为直吹空气不会被引导到催化剂，而是被引导到压缩机入口，并且因此，可能不需要将过量的燃料喷射到排气口中以保持催化剂温度和活化状态。
现在转向图5，示出了从怠速停止操作起的示例性发动机重新起动。发动机联接在混合动力电动车辆中。映射图500描绘了发动机转速(曲线502)、发动机燃料供给(曲线504)、电动马达操作(曲线506)、AC压缩机操作(曲线508)、泄放排气门操作(曲线510)以及催化剂温度(曲线512)。所有曲线都是沿着x轴随时间示出的。
在t1之前，发动机在供给燃料的情况下运行。改变发动机转速以满足车辆操作员的扭矩需求、推进车辆、并且提供扭矩以基于车舱冷却需求来驱动AC压缩机。此时，在泄放排气门打开的情况下操作发动机气缸，使得可以将至少一部分排气从气缸输送到排气通道以例如驱动排气涡轮。由于排气流经泄放气门进入排气歧管，因此排气催化剂温度保持高于阈值516。
在t1和t2之间，由于发动机负荷、车辆速度(未示出)和车舱冷却需求的下降，发动机开始以怠速转速操作。在t2时，怠速停止条件被认为得到满足并且发动机燃料供给被禁用以使发动机进入怠速停止。由于禁用燃料，发动机旋转减速至静止。同样在t2时，泄放气门关闭。泄放气门仅在发动机在供给燃料的情况下旋转时才打开。当发动机停止时，泄放气门位置可能不会发挥作用，但关闭是期望的位置。因此，流向排气歧管的排气减少，并且催化剂在怠速停止的持续时间内开始冷却。
在t3时，接收需要AC压缩机操作的车舱冷却请求。由于AC压缩机联接到FEAD并且由于发动机燃烧扭矩对于AC压缩机操作不是必需的，因此在t3时，发动机重新起动但不供给燃料。具体地，车辆的电动马达以功率电平P1操作持续时间D1，以使发动机在未供给燃料的情况下以驱动FEAD的速度旋转，所述FEAD继而驱动AC压缩机以提供期望的车舱冷却。电动马达可以是混合动力电动车辆的起动马达/发电机或电驱动马达。因此，如果发动机如虚线505所示在供给燃料的情况下重新起动，则取代发动机经由马达旋转，车辆将遭受燃料损失，从而有可能推翻先前的怠速停止的燃料经济性效益。
当发动机经由电动马达在未供给燃料的情况下旋转时，每个发动机气缸的泄放气门都保持关闭，同时每个气缸的扫气排气门打开，使得通过旋转发动机而泵送通过发动机气缸的空气不被引导至排气催化剂而是循环到发动机进气口。因此，催化剂温度保持高于阈值516。如果在未供给燃料情况下的发动机重新起动操作期间泄放排气门打开，则催化剂温度将在t3之后不久下降到低于阈值516，如虚线514所指示的。因此，催化剂温度的下降原本将触发供给燃料情况下的发动机重新起动操作，这也将不利地影响车辆的燃料经济性。
在t4时，车舱冷却需求下降，并且不再需要AC压缩机操作。因此，在t4时，AC压缩机操作被禁用。另外，电动马达的操作被禁用，从而导致发动机旋转至静止，并且FEAD停止驱动AC压缩机。发动机返回到怠速停止状态并且催化剂在怠速停止期间继续冷却。
在t5时，催化剂温度下降到低于阈值516，从而触发供给燃料情况下的发动机重新起动。具体地，需要发动机在生成燃烧扭矩的情况下的重新起动以生成用于加热排气催化剂的排气热量。在t5和t6之间，发动机经由电动马达在未供给燃料的情况下旋转至转动起动速度。具体地，车辆的电动马达以低于功率电平P1的功率电平P2操作，并且旋转小于持续时间D1的持续时间D2，以使发动机在未供给燃料的情况下旋转至转动起动速度。在t6时，一旦发动机达到转动起动速度，就恢复发动机燃料供给，并且此后经由发动机气缸中的空气燃料燃烧来保持发动机转速。在t6之后，发动机燃烧扭矩生成排气热量，所述排气热量将催化剂温度升高到高于阈值516。另外，燃烧扭矩驱动车辆、满足操作者扭矩需求并驱动FEAD，所述FEAD继而驱动AC压缩机以提供期望的车舱冷却水平。
以这种方式，在其中不需要燃烧扭矩来驱动致动器(诸如驱动AC压缩机或自动变速器泵)的重新起动期间，可以经由电动马达使起停发动机在未供给燃料的情况下操作并旋转。使发动机电动地旋转的技术效果是可以延长怠速停止状态，从而提高怠速停止的燃料经济性效益。在发动机经由电动马达电动旋转的同时保持泄放排气门关闭的技术效果是，防止将空气泵送到排气催化剂中，从而减少过量的燃料来使催化剂再生的需求。总体而言，发动机的燃料经济性显著提高，并且发动机从怠速停止重新起动的频率降低了。
一种车辆方法的第一示例包括：响应于所选择的发动机重新起动条件，经由电动马达使发动机以经由联接到所述发动机的前端附件驱动器来驱动致动器的速度在未供给燃料的情况下旋转。在前述示例中，另外地或任选地，所述方法还包括响应于所有其他发动机重新起动条件，使所述发动机在供给燃料的情况下旋转。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述方法还包括在使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转时，禁用从发动机气缸到排气催化剂的空气泄放。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述禁用包括打开每个发动机气缸的第一扫气排气门，同时关闭每个气缸的第二泄放排气门，以将所述泄放空气从所述排气催化剂上游再循环到发动机进气口。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，打开所述第一排气门同时关闭所述第二排气门包括在对应气缸的排气冲程期间操作所述第一排气门，所述第一排气门以一定升程和产生与所述对应气缸的进气门有正气门重叠的正时进行操作，同时在无升程的情况下操作所述第二排气门。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述致动器是自动变速器油泵和空调***的压缩机中的一个。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述选择的发动机重新起动条件不需要用于发动机部件加热或车辆推进的发动机燃烧扭矩。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述车辆是混合动力电动车辆，并且其中所述电动马达是起动机马达和电驱动马达中的一个。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转以驱动所述致动器包括：使所述发动机以高于发动机转动起动速度的速度旋转；以及使所述电动马达以相对于发动机转动起动更高的输出和更长的持续时间操作。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述发动机经由所述马达在未供给燃料的情况下从发动机静止状态旋转。
一种用于车辆的发动机的另一示例性方法包括：经由电动马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转到第一速度以转动起动所述发动机；以及经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到不同的第二速度以经由联接到所述发动机的前端附件驱动器来驱动致动器。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述第一速度低于所述第二速度，并且其中所述发动机经由所述电动马达从发动机静止状态在未供给燃料的情况下旋转。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，与所述使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第二速度相比，使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第一速度包括使所述电动马达以较短的持续时间和较低的输出操作。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述方法还包括：在使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第一速度时，使每个发动机气缸的第一排气门和第二排气门保持打开；以及在使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第二速度时，使每个发动机气缸的所述第一排气门保持打开同时使每个发动机气缸的所述第二排气门保持关闭，所述第一排气门将对应气缸经由再循环通道联接到发动机进气口，所述第二排气门将所述对应气缸联接到包括排气催化剂的发动机排气口。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第一速度是响应于第一发动机重新起动条件的，并且其中所述经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第二速度是响应于不同的第二发动机重新起动条件的，所述第一重新起动条件包括***电池荷电状态的下降、发动机排气催化剂温度的下降以及操作员扭矩需求的增加中的一个或多个，所述第二重新起动条件包括对车舱冷却的需求以及变速器温度的下降中的一个或多个。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述方法还包括在所述发动机转速达到所述第一速度之后恢复发动机燃料供给并且禁用所述电动马达，然后通过使所述发动机在供给燃料的情况下旋转来将所述发动机转速从所述第一速度升高到所述第二速度。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述致动器是自动变速器油泵和空调***的压缩机中的一个。
另一示例性车辆***包括：发动机，所述发动机包括多个发动机气缸；前端附件驱动器(FEAD)，所述前端附件驱动器联接到所述发动机的输出轴；可选择性停用的气缸燃料喷射器；第一组气缸排气门，所述第一组气缸排气门经由再循环通道联接到发动机进气口；第二组气缸排气门，所述第二组气缸排气门联接到包括排气催化剂的发动机排气口；电动马达，所述电动马达由电池供电；变速器油泵，所述变速器油泵联接到所述FEAD；暖通空调(HVAC)***，所述暖通空调***包括联接到所述FEAD的压缩机；以及控制器，所述控制器包括存储在存储器中的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时致使所述控制器进行以下操作：响应于怠速停止条件而禁用发动机燃料供给并使所述发动机旋转至静止；使所述发动机以第一重新起动模式操作，所述第一重新起动模式包括经由所述马达使所述发动机在未供给燃料的情况下从静止旋转到第一速度，然后恢复发动机燃料供给，并使所述发动机在供给燃料的情况下从所述第一速度旋转；以及使所述发动机以第二重新起动模式操作，所述第二重新起动模式包括经由所述马达使所述发动机在未供给燃料的情况下从静止旋转到高于所述第一速度的第二速度，而未恢复发动机燃料供给。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述控制器包括另外的指令，所述指令致使所述控制器进行以下操作：在使所述发动机以所述第一重新起动模式操作时，使所述第一组气缸排气门和所述第二组气缸排气门中的每一个保持打开；以及在使所述发动机以所述第二重新起动模式下操作时，使所述第一组气缸排气门保持打开而所述第二组气缸排气门保持关闭。在前述示例中的任一示例或所有示例中，另外地或任选地，所述控制器包括另外的指令，所述指令致使所述控制器进行以下操作：响应于电池的荷电状态下降到低于阈值电荷、排气催化剂温度下降到低于第一阈值温度、发动机温度下降到低于第二阈值温度、经由踏板所接收的操作员扭矩需求增加以及启动所述车辆***的操作员请求中的一个或多个来使所述发动机以所述第一模式操作；以及响应于对车舱冷却的操作员请求以及变速器压力下降到低于阈值压力中的一个或多个来使所述发动机以所述第二模式操作。
在另外的表示中，所述车辆是混合动力电动车辆或自主车辆。
应注意，本文所包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文所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***结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所描述的具体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、多线程的处理策略等)中的一种或多种。因此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以按照所示出的顺序执行、并行地执行，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。所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据所使用的特定策略来重复地执行。此外，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***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的***中执行指令来实施所描述的动作。
应当理解，本文所公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种***和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和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”被解释为意味着所述范围的±5％。
所附权利要求特别地指出被视为新颖和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”要素或其等效物。此类权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的引入，从而既不要求也不排除两个或更多个此类要素。通过修正本权利要求或者通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，一种车辆方法包括响应于所选择的发动机重新起动条件，经由电动马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转，以经由联接到所述发动机的前端附件驱动器来驱动致动器。
在本发明的一方面，所述方法包括响应于所有其他发动机重新起动条件，使所述发动机在供给燃料的情况下旋转。
在本发明的一方面，所述方法包括在使发动机在未供给燃料的情况下旋转时，通过调整气门致动器来禁用从发动机气缸到排气催化剂的空气泄放。
在本发明的一方面，所述禁用包括打开每个发动机气缸的第一扫气排气门，同时关闭每个气缸的第二泄放排气门，以将所述泄放空气从所述排气催化剂上游再循环到发动机进气口。
在本发明的一方面，打开所述第一排气门同时关闭所述第二排气门包括在对应气缸的排气冲程期间操作所述第一排气门，所述第一排气门以一定升程和产生与所述对应气缸的进气门有正气门重叠的正时进行操作，同时在无升程的情况下操作所述第二排气门。
在本发明的一方面，所述致动器是自动变速器油泵和空调***的压缩机中的一个。
在本发明的一方面，所述所选择的发动机重新起动条件包括对车舱冷却的请求和相对于阈值的变速器液压压力中的一个或多个，并且其中所述所有其他发动机重新起动条件包括对发动机部件加热的请求和车辆推进中的一个或多个。
在本发明的一方面，所述车辆是混合动力电动车辆，并且其中所述电动马达是起动机马达和电驱动马达中的一个。
在本发明的一方面，经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转以驱动所述致动器包括：使所述发动机以高于发动机转动起动速度的速度旋转；以及使所述电动马达以相对于发动机转动起动更高的输出和更长的持续时间操作。
在本发明的一方面，所述发动机经由所述马达在未供给燃料的情况下从发动机静止状态旋转。
根据本发明，一种用于车辆的发动机的方法包括：经由电动马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转到第一速度以使所述发动机转动起动到转动起动速度，然后再恢复发动机燃料供给；以及经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到不同的第二速度以经由联接到所述发动机的前端附件驱动器来驱动致动器，其中发动机燃料供给保持禁用。
在本发明的一方面，所述第一速度低于所述第二速度，并且其中所述发动机经由所述电动马达从发动机静止状态在未供给燃料的情况下旋转。
在本发明的一方面，与所述使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第二速度相比，使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第一速度包括使所述电动马达以较短的持续时间和较低的输出操作。
在本发明的一方面，所述方法还包括：在使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第一速度时，使每个发动机气缸的第一排气门和第二排气门保持打开；以及在使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第二速度时，使每个发动机气缸的所述第一排气门保持打开同时使每个发动机气缸的所述第二排气门保持关闭，所述第一排气门将对应气缸经由再循环通道联接到发动机进气口，所述第二排气门将所述对应气缸联接到包括排气催化剂的发动机排气口。
在本发明的一方面，所述经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第一速度是响应于第一发动机重新起动条件的，并且其中所述经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转到所述第二速度是响应于不同的第二发动机重新起动条件的，所述第一重新起动条件包括***电池荷电状态的下降、发动机排气催化剂温度的下降、操作员扭矩需求的增加以及车辆速度的增加中的一个或多个，所述第二重新起动条件包括车舱温度相对于设定点的升高以及变速器压力低于阈值中的一个或多个。
在本发明的一方面，所述方法还包括在所述发动机转速达到所述第一速度之后恢复发动机燃料供给并且禁用所述电动马达，然后通过使所述发动机在供给燃料的情况下旋转来将所述发动机转速从所述第一速度升高到所述第二速度。
在本发明的一方面，所述致动器是自动变速器油泵和空调***的压缩机中的一个或两个。
根据本发明，提供一种车辆***，所述车辆***具有：发动机，所述发动机包括多个发动机气缸；前端附件驱动器(FEAD)，所述前端附件驱动器联接到所述发动机的输出轴；可选择性停用的气缸燃料喷射器；第一组气缸排气门，所述第一组气缸排气门经由再循环通道联接到发动机进气口；第二组气缸排气门，所述第二组气缸排气门联接到包括排气催化剂的发动机排气口；电动马达，所述电动马达由电池供电；变速器油泵，所述变速器油泵联接到所述FEAD；暖通空调(HVAC)***，所述暖通空调***包括联接到所述FEAD的压缩机；以及控制器，所述控制器包括存储在存储器中的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时致使所述控制器进行以下操作：响应于怠速停止条件而禁用发动机燃料供给并使所述发动机旋转至静止；使所述发动机以第一重新起动模式操作，所述第一重新起动模式包括经由所述马达使所述发动机在未供给燃料的情况下从静止旋转到第一速度，然后恢复发动机燃料供给，并使所述发动机在供给燃料的情况下从所述第一速度旋转；以及使所述发动机以第二重新起动模式操作，所述第二重新起动模式包括经由所述马达使所述发动机在未供给燃料的情况下从静止旋转到高于所述第一速度的第二速度，而未恢复发动机燃料供给。
根据实施例，所述控制器包括另外的指令，所述指令致使所述控制器进行以下操作：在使所述发动机以所述第一重新起动模式操作时，使所述第一组气缸排气门和所述第二组气缸排气门中的每一个保持打开；以及在使所述发动机以所述第二重新起动模式下操作时，使所述第一组气缸排气门保持打开而所述第二组气缸排气门保持关闭。
根据实施例，所述控制器包括另外的指令，所述指令致使所述控制器进行以下操作：响应于电池的荷电状态下降到低于阈值电荷、排气催化剂温度下降到低于第一阈值温度、发动机温度下降到低于第二阈值温度、经由踏板所接收的操作员扭矩需求增加以及启动所述车辆***的操作员请求中的一个或多个来使所述发动机以所述第一模式操作；以及响应于对车舱冷却的操作员请求以及变速器压力下降到低于阈值压力中的一个或多个来使所述发动机以所述第二模式操作。

Claims (13)

1.一种车辆方法，其包括：
响应于所选择的发动机重新起动条件，经由电动马达使发动机在未供给燃料的情况下旋转，以经由联接到所述发动机的前端附件驱动器来驱动致动器。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所有其他发动机重新起动条件，使所述发动机在供给燃料的情况下旋转。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括在使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转时，通过调整气门致动器来禁用从发动机气缸到排气催化剂的空气泄放。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述禁用包括打开每个发动机气缸的第一扫气排气门，同时关闭每个气缸的第二泄放排气门，以将所述泄放空气从所述排气催化剂上游再循环到发动机进气口。
5.如权利要求4所述的方法，其中打开所述第一排气门同时关闭所述第二排气门包括在对应气缸的排气冲程期间操作所述第一排气门，所述第一排气门以一定升程和产生与所述对应气缸的进气门有正气门重叠的正时进行操作，同时在无升程的情况下操作所述第二排气门。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器是自动变速器油泵和空调***的压缩机中的一个。
7.如权利要求2所述的方法，其中所述所选择的发动机重新起动条件包括对车舱冷却的请求和相对于阈值的变速器液压压力中的一个或多个，并且其中所述所有其他发动机重新起动条件包括对发动机部件加热的请求和车辆推进中的一个或多个。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述车辆是混合动力电动车辆，并且其中所述电动马达是起动机马达和电驱动马达中的一个。
9.如权利要求1所述的方法，其中经由所述电动马达使所述发动机在未供给燃料的情况下旋转以驱动所述致动器包括：使所述发动机以高于发动机转动起动速度的速度旋转；以及使所述电动马达以相对于发动机转动起动更高的输出和更长的持续时间操作。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机经由所述马达在未供给燃料的情况下从发动机静止状态旋转。
11.一种车辆***，其包括：
发动机，所述发动机包括多个发动机气缸；
前端附件驱动器(FEAD)，所述前端附件驱动器联接到所述发动机的输出轴；
可选择性停用的气缸燃料喷射器；
第一组气缸排气门，所述第一组气缸排气门经由再循环通道联接到发动机进气口；
第二组气缸排气门，所述第二组气缸排气门联接到包括排气催化剂的发动机排气口；
电动马达，所述电动马达由电池供电；
变速器油泵，所述变速器油泵联接到所述FEAD；
暖通空调(HVAC)***，所述暖通空调***包括联接到所述FEAD的压缩机；以及
控制器，所述控制器包括存储在存储器中的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时致使所述控制器进行以下操作：
响应于怠速停止条件而禁用发动机燃料供给并使所述发动机旋转至静止；
使所述发动机以第一重新起动模式操作，所述第一重新起动模式包括经由所述马达使所述发动机在未供给燃料的情况下从静止旋转到第一速度，然后恢复发动机燃料供给，并使所述发动机在供给燃料的情况下从所述第一速度旋转；以及
使所述发动机以第二重新起动模式操作，所述第二重新起动模式包括经由所述马达使所述发动机在未供给燃料的情况下从静止旋转到高于所述第一速度的第二速度，而未恢复发动机燃料供给。
12.如权利要求11所述的***，其中所述控制器还包括致使所述控制器执行以下操作的指令：
在使所述发动机以所述第一重新起动模式操作时，使所述第一组气缸排气门和所述第二组气缸排气门中的每一个保持打开；以及
在使所述发动机以所述第二重新起动模式操作时，使所述第一组气缸排气门保持打开而所述第二组气缸排气门保持关闭。
13.如权利要求11所述的***，其中所述控制器还包括致使所述控制器执行以下操作的指令：
响应于所述电池的荷电状态下降到低于阈值电荷、排气催化剂温度下降到低于第一阈值温度、发动机温度下降到低于第二阈值温度、经由踏板所接收的操作员扭矩需求增加以及启动所述车辆***的操作员请求中的一个或多个来使所述发动机以所述第一模式操作；以及
响应于对车舱冷却的操作员请求以及变速器压力下降到低于阈值压力中的一个或多个来使所述发动机以所述第二模式操作。
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