专利名称：内燃机的受控启动和制动的制作方法
技术领域：
本公开涉及内燃机，尤其是涉及启动和停止这种发动机。
背景技术：
在常规的内燃机中，无论是往复式发动机或者旋转式发动机，通常设置有一个独立的辅助设备，比如启动电动机和大型电池，以便启动该发动机。在这种发动机中，启动电动机从电池获取能量，以便使得一个飞轮转动，相应地，旋转发动机的曲轴。在四冲程发动机中，启动电动机必须提供足够的能量来旋转曲轴，以便足以完成一个压缩冲程。一旦压缩冲程得以完成，那么发动机将点燃受压缩的充气(charge)，并且由此开始正常的发动机工作过程。
当内燃机被操作人员关闭时(比如断开钥匙开关(a key switch)或者关闭阻风门)，将通过简单地中止向燃烧室供给燃料和/或空气来阻止在燃烧室中发生燃烧而使得发动机停止工作。由于在燃烧室中没有发生燃烧，所以曲轴停止旋转并且发动机停止工作。但是，在这种发动机中，无法对曲轴(以及活塞)的停置位置进行控制。
发明内容
在一个方面，本发明提出了一种启动内燃机的方法，包括基于气缸中的活塞沿着其冲程位于一个预定位置而选择一个用于进行初始点燃的气缸；将燃料喷射入所选定的气缸内，来形成一种未经压缩的燃料-空气混合物；以及对所选定气缸中的未经压缩燃料-空气混合物进行点火。对用于点燃的气缸的选择作为气缸活塞位置的一个函数进行，而不考虑正常的点火顺序，向气缸喷射燃料来形成一种未经压缩的燃料-空气混合物并且点燃，直至至少具有足够的动能来在至少一个气缸中完成一个压缩冲程。在压缩冲程完成之后，按照预定的正常点火顺序点燃这些气缸。
各种实施例可以包括下述特征中的一个或者多个。
这种方法还包括，在按照它们的正常点火顺序点燃气缸之前，通过调节所选定气缸的气门动作参数(比如气门升程和定时(timing))，调节该气缸的动态压缩比。
为初始点燃而选定的气缸的预定位置可以是这样一个位置，即活塞具有足够的机械优势(mechanical advantage)，来响应对第一选定气缸中的混合物进行点火而使得曲轴(沿逆时针或者顺时针方向)至少旋转过180度。为初始点燃而选定的气缸的预定活塞位置可以处于上止点之后的25至155曲轴角度(crankshaft degrees)之间。
在对所选定气缸中的未经压缩燃料-空气混合物进行点火之前，可以将进气门打开(并且随后关闭)，来向该选定气缸内导入新鲜的充气。在对为初始点燃而选定的气缸进行点火之后，可以在活塞从下止点朝向上止点移动时打开排气门。该排气门可以保持打开，直至活塞近乎到达上止点。
这种方法还可以包括选择多个用于进行初始点燃的气缸，其中基于各个气缸中的活塞沿着其冲程位于一个预定位置而选择各个气缸。这种方法还可以包括在点燃为初始点燃而选定的气缸之前，关闭进气门和/或排气门。
燃料可以借助于一个燃料喷射器进行喷射，并且可以被喷射成能够形成一种燃料/空气比率近乎理想配比值(with a fuel/air ratio approximatelystoichiometric)的可燃性混合物(a combustible mixture)。无需考虑正常的点火顺序的、基于气缸活塞位置执行的对气缸的选择、点火和点燃操作可在按照预定的正常点火顺序点燃气缸的同时进行，这样有助于顺畅地从启动模式过渡至发动机的正常点火顺序。
在另外一个方面，本发明提出了一种降低内燃机转速的方法，包括确定出发动机的第一转速，估测出足以使得发动机转速降低至第二转速的泵送做功量(an amount of pumping work)，以及操控一个或者多个与一个或者多个发动机气缸相关的气门来在发动机内部至少部分地产生所估测的泵送做功量。
各种实施例可以包括下述特征中的一个或者多个。
第一转速可以位于预定的转速范围之内，对于所述预定转速范围来说，已经确定出利用泵送做功可以使得发动机在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度范围之内，并且可以应用泵送做功来使得发动机停置在所述理想范围之内。这种方法还可以使得发动机转速降低至这样一个转速，即对于该转速来说，已经确定出利用泵送做功可以使得发动机在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度范围之内。所述理想范围可以是这样一个位置，即在这里活塞具有一种机械优势，来使得曲轴旋转通过下止点(比如位于25至155曲轴度之间)。所述泵送做功可以通过操控气缸上的进气门和/或排气门来产生，并且气门操控可以使得进气门和排气门同时或者依次打开和关闭，以便使得气缸充分排出废气(比如通过在打开排气门之前打开进气门，来通过进气门吸入新鲜充气，并且在关闭排气门之前关闭进气门，来通过排气门排出燃烧残余物)。
预期的泵送做功量可以通过确定出活塞在气缸内的位置来获得，在活塞处于第一位置时打开气门，并且在活塞处于第二位置时关闭气门，其中第一和第二位置取决于发动机的进入转速(the entering speed)。
这种方法还可以涉及确定出足以使得发动机转速从第一转速降低至第二转速的活塞冲程数目，并且确定出各个所确定冲程所需的泵送做功量，来使得发动机转速从第一转速降低至第二转速。
这种方法还可以包括确定出各种气门动作参数，比如气门定时、气门升程以及次序，来产生出所估测的泵送做功量。气门动作参数可以动态确定(即实时确定)或者可以通过访问预先存储的数据加以确定。
这种方法还可以包括估测出发动机的一个或者多个气缸中的摩擦做功量，并且可以使用估测出的摩擦做功量来确定所估测的泵送做功量。
本发明的另外一个方面提出了一种停止内燃机的方法，包括确定出一个转速范围，在该转速范围中，可以利用泵送做功来使得发动机在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度之内，和当发动机的转速已经达到一个目标转速时，操控气门致动系统来在气缸中产生出泵送做功，以便使得发动机在一个制动冲程中停止工作，其中所述目标转速位于确定出的转速范围之内。
各种实施例可以包括下述特征中的一个或者多个。
转速范围的确定可以通过模拟或者实际的发动机测试来预先确定，对于所述转速范围来说，发动机将在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在理想范围之内。理想的曲轴角度范围是这样一个位置范围，即在这里至少一个活塞具有足够的机械杠杆作用(sufficient mechanicalleverage)，来使得曲轴沿顺时针或者逆时针方向旋转。
在操控所述气门致动系统来使得发动机停止工作之前，可以确定出使得发动机转速从第一转速降低至目标转速所需的泵送做功量和冲程数目。这种方法可以操控所述气门致动系统来产生出使得发动机转速从第一转速降低至目标转速所需的估测泵送做功，并且可以在若干个气缸之间均匀地分配估测出的泵送做功，来使得进入转速降低至目标转速。在发动机已经停止之后，可以对一个气门进行操控来使用来自于存储在气缸中的流体(比如压缩的或者负压的空气)的压能调节发动机的最终曲轴角度。
这种方法还可以估测出一个或者多个气缸中的摩擦做功量。估测这种摩擦做功的一种方式是在操控所述气门致动系统之前预测出发动机的残留转速，并且在操控气门致动系统之后将实际的残留转速与预测残留转速进行比较。估测这种摩擦做功的另外一种方式是在一个冲程中向气缸施加最少的泵送做功量，并且在该冲程中对发动机转速进行采样，随后基于在该冲程中发动机转速的变化估测出摩擦做功量。
本发明的另外一个方面提出了一种内燃机，包括一个气缸，该气缸容纳有一个固连在曲轴上的活塞，一个进气门和致动器，对空气进入所述气缸之内进行控制，一个排气门和致动器，对从所述气缸中排出空气进行控制，以及一个气门控制模块，在接收到一个使得发动机停止工作的指令时，相适应地地控制所述进气门致动器和排气致动器产生出泵送做功，来使得发动机停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度范围之内。
各种实施例可以包括下述特征中的一个和多个。
所述气门控制模块可以被构造成在接收一个使得发动机停止工作的指令时，相适应地控制进气门和/或排气门致动器来产生出泵送做功，以便使得发动机从第一转速降低至第二转速，其中第二转速位于一个预定的转速范围之内，对于该转速范围来说，已经确定出可以利用泵送做功来使得发动机在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度范围之内。
这种发动机还可以包括一个至少部分地设置在所述气缸之内的点火元件，对所述气缸之内的燃料进行点火，一个至少部分地设置在所述气缸之内的燃料喷射元件，将合适量的燃料喷射入所述气缸之内，以及一个点火和燃料喷射控制模块，在接收到一个使得发动机停止工作的指令时，停止对燃料的喷射和点火操作。
在另外一个方面，本发明提出了一种内燃机，包括一个气缸，该气缸容纳有一个固连在曲轴上的活塞，一个进气门和致动器，对空气进入所述气缸之内进行控制，一个排气门和致动器，对从所述气缸中排出空气进行控制，以及一个启动模块，识别出一个或者多个带有处于预定位置范围中的活塞的气缸，独立于它们的正常工作冲程循环，对识别出的气缸进行选择，并且点燃识别出的气缸。
在另外一个方面，本发明提出了一种从停置状态启动四冲程内燃机的方法，包括使得多个气缸中的第一数目的气缸以一种两冲程循环进行工作，该两冲程循环在燃烧之前不对燃料-空气混合物进行压缩，和在发动机中已经累积足以完成一个压缩冲程的动能之后，同时使得多个气缸中的第二数目的气缸以正常的四冲程循环进行工作。
各种实施例可以包括下述特征中的一个或者多个。在气缸继续以正常的四冲程循环进行工作的同时，可以使得气缸中止以两冲程循环进行工作。所述两冲程循环中的第一冲程可以将新鲜的充气导入燃烧室之内，而第二冲程可以释放出燃烧残余物。
本发明的其它方面涉及独立地对发动机中燃烧室内的气门、燃料喷射器和/或点火源进行控制，以便在无需启动电动机协助的条件下启动发动机。另外一个方面涉及使得发动机以反方向旋转，来避免使用逆转齿轮(areverse gear)。另外一个方面涉及停止发动机的旋转，以便使得一个或者多个活塞停置在气缸内部的理想位置或者位置范围处，其中，所述理想位置是一个活塞将具有足够机械杠杆作用的位置，来使得如果气缸中的燃料发生燃烧，那么将启动发动机。
按照本公开中的各种教导设计出的发动机的一个优点是，这种发动机可以在无需独立的启动电动机和大型高功率电池协助的条件下被启动。
这种发动机的另外一个优点是，可以省掉逆转齿轮。
这种发动机的另外一个优点是，当闲置时该发动机可以停止工作而并非空转，由此减少了排放和燃料消耗。
这种发动机的另外一个优点是，该发动机可以停止工作，以便确保发动机活塞中的一个或者多个位于这样一个位置处，即提供足够的机械杠杆作用来在该发动机被重新启动时使得曲轴旋转。
本发明的一个或者多个实施例的细节在下面的附图和描述中予以陈述。本发明的其它特征、目的和优点将从这些附图和描述中以及从权利要求中明白。
图1A示出了一个八缸内燃机，装备有一个独立的气门致动机构、一个可程控的燃料喷射系统以及一个可程控的点火系统；图1B示出了图1A中所示八缸内燃机中的一个气缸；图2A示出了上止点(TDC)活塞位置；图2B示出了下止点(BDC)活塞位置；图2C示出了用于示例性V8发动机的压缩冲程之前发动机初始转速与压缩冲程之后发动机最终转速的对比；图3是一个流程图，示出了一种自启动程式；图4是一个图表，示出了用于以四冲程循环进行工作的351立方英寸V8火花点火型发动机的启动程式；图5A示出了用于在气缸内部产生出最大泵送做功的气门定时；图5B示出了用于在气缸内部产生出低于最大的泵送做功量的气门定时；图5C示出了用于在气缸内部产生出最少泵送做功的气门定时；图6A是一个流程图，示出了一种两阶段受控制动程式；图6B是一个图表，示出了在示例性应用图6A中所示受控制动程式中发动机转速与曲轴角度的对比；在这些附图中，类似的附图标记指示类似元件。
具体实施例方式
如图1A中所示，一个内燃机10包括8个气缸，比如12a-12b，各个气缸均容纳有一个活塞，比如14a-14b。相应地，各个活塞均通过一根连杆，比如18a-18b，机械连接在曲轴16上。需要注意的是，尽管在图1A中示出的发动机是一个V8发动机，但是下面描述的各种特征并非局限于V8发动机，而是可以应用于任何内燃机，比如直列式发动机或者卧式发动机，带有任何数目的气缸。
如图1B中所示，各个气缸，比如12a，均包括一个进气门20、排气门22、火花塞24、以及燃料喷射元件26，它们均至少部分地设置在于该气缸之内。为了简化起见，对于一个气缸来说仅示出了一个进气门和排气门，但是在其它实施例中，对于各个气缸来说可以存在不止一个进气门和/或排气门。一个控制单元(未示出)单独并且可变地控制火花塞24和燃料喷射器26的工作，其中由燃料喷射器26将燃料送入各个气缸的气缸燃烧室内。该控制单元还独立并且可变地通过控制气门致动机构30、32来改变气门动作参数，而对进气门20和排气门22进行控制。气门动作参数(valve eventparamenters)包括气门升程(即气门的打开量)和气门定时(即进气门和排气门相对于曲轴位置的打开点和关闭点)。进气门20和排气门22可以采用多种气门致动机构，比如液压、气动、电磁或者压电式，或者任何在本技术领域中公知的其它致动机构。例如，与本申请同时提交的由Thomas AFroeschle、Roger Mark、Thomas C.Schroeder、Richard Tucker Carlmark、DaveHanson以及Jun Ma提出的待审美国专利申请“Electromagneric Actuator andControl”，公开了一种用于控制气缸的流入和流出的集成气门与致动器机构，其可以被用作发动机10中的进气门20和致动器30以及排气门22和致动器32，通过参考将该美国专利申请结合入本发明。
正如下面将要更为详细解释的那样，所述控制单元对与各个发动机气缸12a、12b相关的功能元件(比如气门、燃料喷射器、点火源等等)进行控制，来在无需辅助电动机(比如启动电动机)协助的条件下启动发动机，并且使得发动机从启动模式工作过渡至以正常工作模式工作。因此，发动机10被构造成以至少两种模式进行工作，即启动模式和正常工作模式。
在正常工作模式下，所有气缸均以一种正常的多冲程循环进行工作，比如常规的四冲程循环，具有进气、压缩、燃烧和膨胀、以及排气冲程。当活塞从其上止点(TDC)位置移动至其下止点(BDC)位置或者从其BDC移动至其TDC时，产生一个冲程，其中BDC和TDC在图2A至2B中示出。随着活塞在气缸中上、下移动，它们会使得曲轴16发生旋转。示例性发动机10被构造成使得曲轴16每两个冲程完成一个回转。由此，各个冲程在长度上被称作180曲柄角(CA)角度。
在启动模式下，至少一个气缸以一种两冲程循环进行工作，该两冲程循环具有(i)进气、燃烧和膨胀冲程，和(ii)排气冲程。进气、燃烧和膨胀冲程在气缸活塞从TDC移动至BDC时发生。在该冲程中，气缸的进气门在TDC之前的一个特定提前角度处打开，来将新的充气导入气缸之内。当活塞离开TDC时，例如当活塞移动略微少于半个冲程时，进气门关闭。接着，燃料喷射器喷射出特定量的燃料，这些燃料可以与所吸入的新鲜空气形成一种燃料/空气比率(空燃比)接近理想配比值的可燃性混合物。同时，火花塞对可燃性混合物进行点火，这样能够将活塞向下推动至其BDC位置。在这种燃烧过程中，所产生的动能被存储在发动机中的活塞-连杆-曲轴机构中。所述两冲程循环中的第二冲程，也就是说排气冲程，在第一冲程之后立即随着活塞从其BDC移动至TDC而发生。气缸中的排气门恰好在BDC之前的一个特定提前角度处打开，直至活塞到达其TDC(加上一个特定的气门闭合延迟角)。在该第二冲程中，燃烧残余物被释放和排出至排放系统。
为了使得气缸能够引入所述两冲程循环中的第一冲程，气缸中的活塞必须处于这样一个位置，该位置位于这样一个位置范围之内，在该位置范围中，活塞具有足够的机械优势(advantage)来使得曲轴发生旋转。在本说明书中，活塞具有足够机械优势来使得曲轴发生旋转的位置被表示为TDC之后的α曲柄角度。活塞处于其TDC之后的α曲柄角度的另外一个益处在于，气缸必须具有一种已经吸入于气缸中的新鲜充气，并且由此可以立即将燃料喷射入气缸之内以便燃烧。由于在开始启动模式之前活塞处于一个角度α处，这种启动模式中的第一冲程必须使得曲轴旋转通过(180-α)角度来到达BDC。
角度α的理想范围主要利用连杆的长度与曲轴的半径之间的几何比率来加以确定，但是其也会受到活塞与气缸壁之间的摩擦特性的影响。在一个V8 351火花点火型发动机中，角度α位于TDC之后25°CA至155°CA的范围之内，并且最好是TDC之后的76°CA。
在启动模式程式中，气缸(可以是某些或者全部发动机气缸)以一种特殊的两冲程循环进行工作，来累积足够的动能以便使得发动机过渡至其正常的四冲程循环(即发动机的正常工作模式)。在发动机中的活塞-连杆-曲轴机构累积足够的动能来成功地使得至少一个气缸以正常四冲程循环工作之后，发动机可以启动其从特殊的两冲程循环向正常四冲程循环的过渡。由于启动模式中的特殊两冲程循环不会在燃烧之前对燃料-空气混合物进行压缩，所以其具有较低的热力学效率。因此，优选的是尽可能快地从启动模式过渡至正常的四冲程循环模式。
随着发动机从其启动模式过渡至其正常模式，最好对气缸加以控制，以便在几个冲程中使得某些气缸继续以启动模式中的两冲程循环进行工作，同时其它气缸以正常的四冲程循环进行工作。在几个冲程中使得所述两冲程循环与正常的四冲程循环发生重叠有助于在这两种工作模式之间顺畅过渡。
由于发动机转速易于测定并且直接与发动机中的动能相关，所以一个优选实施例在启动模式程式中对发动机的转速进行监控，来确定出何时具有足够的动能来过渡至正常的工作模式。
对于特定的发动机来说，开始进行压缩冲程所必需的发动机转速(仍旧是一个用于发动机的动能的指标)可以通过模拟或者试验加以预先确定。例如，如图2C中所示，一个示例性V8 351火花点火型发动机的最终转速(即在完成压缩冲程之后的发动机转速)，在发动机具有400rpm或者更高的初始转速的任何情况下，在压缩冲程中下降至一个非零值。换句话说，如果试图在发动机达到400rpm的最小转速之前进行压缩冲程，发动机将熄火。由此，这种发动机需要在可以成功地完成全功率压缩冲程之前具有至少400rpm的初始转速。
压缩冲程所需的能量也可以利用冲程的有效压缩比(或者动态压缩比)来加以确定，其可以通过调节气门动作参数而得以调节。例如，正如本技术领域中公知的那样，进气门提前关闭(early intake valve close)(EIVC)或者进气门延迟关闭(LIVC)策略可以被用来降低压缩冲程的有效压缩比，这样也会降低阈值动能(即确保至少一个气缸可以完成压缩冲程和启动紧随其后的燃烧冲程所需的最小动能量)。
在正常的工作模式下，发动机10以合适的点火间隔以一种用于V8发动机(比如1-8-4-3-6-5-7-2)的常规点火顺序为气缸点火。用于发动机的点火间隔是冲程数目乘以每个冲程中的曲柄角度并且除以气缸数目。因此，对于在图1A中示出的V8发动机来说，点火间隔每90曲柄角度发生一次(即4个冲程×180度÷8个气缸＝90°CA)。在启动模式下，由于任何活塞大体落入其TDC之后的25°CA至155°CA范围之内的气缸(在这里活塞具有足够的机械优势来推动曲轴进行旋转)可以被选中来参与到该启动程式中，所以点火顺序可以发生变化。用于以所述特殊两冲程循环进行工作的气缸的可变点火顺序可以与正常的点火顺序截然不同。
在图3中示出了一个流程图，该流程图示出了发动机10(在图1中示出)的启动工作模式。
当控制单元接收到一个启动发动机的信号时，开始所述启动工作模式(100)。在接收到一个启动发动机的信号之后，控制单元选择一个或者多个用于在其中开始所述启动程式的气缸。控制单元选择出那些其中的活塞相对于上止点(TDC)处于一个预定范围内的气缸(110)。在本实施例中，所述预定范围是活塞具有足够的机械优势来使得曲轴发生旋转的位置，其大体是TDC之后的25至155°曲轴角度(CA)，同时优选位置大约是TDC之后的76°CA处。如果多个气缸具有处于预定范围内的活塞，那么一些或者全部的这些气缸可以被用作参与启动程式的气缸，来加快所述启动程式。活塞的位置信息可以利用任何公知技术来识别(110)，比如通过利用一个跟踪当前曲轴角度的位置编码器。
在选择了用于进行点燃的气缸之后，控制单元通过关闭进气门和排气门、经由燃料喷射器26(图1B中示出)喷射出合适量的燃料以及经由火花塞24对识别出的气缸进行点火，点燃所选定的气缸(120)。需要注意的是，在所选定的气缸中将存在有新鲜空气，因为当发动机停机时，一种受控的发动机制动程式(下面予以描述)确保了至少一个带有新鲜充气的气缸位于预定的曲轴角度范围内。需要注意的是，可以采用各种燃料喷射机构，只要它们能够向燃烧室内喷射一定量的燃料来与所吸入的新鲜空气形成一种燃料/空气比率接近理想配比值的可燃性混合物即可。
初始参与点燃的气缸必须产生足够的动能来使得曲轴发生旋转，以便使得其它气缸中的一个或者多个活塞在预定的范围之内移动，这样容许它们参与到启动程式之中。需要注意的是，在初始启动模式下，对初始点燃气缸的气门动作参数进行控制，以便使得这些初始点燃气缸不会遵循正常的四冲程循环，而是遵循所述启动两冲程循环。发动机10不会在使得初始点燃气缸发生燃烧之前对燃料/空气混合物进行压缩。
在对所选定气缸进行初始点燃之后，控制单元确定出是否在活塞-连杆-曲轴机构中存在足够的动能(如早先所描述的那样)，来完成一个压缩冲程(130)。如果没有，那么控制单元将重复选择出那些活塞位于预定曲轴角度范围之内的气缸的步骤(110)和点燃这些气缸的步骤(120)。
一旦在气缸中存在足以完成一个压缩冲程的动能，那么控制单元将开始使得发动机过渡至正常的工作模式(140)。在从启动模式过渡至正常模式的过程中，控制单元使得某些气缸以正常的四冲程循环进行工作，同时使得某些气缸以所述特殊的启动两冲程循环进行工作。这样，发动机10可以顺畅的从启动模式过渡至正常的工作模式。所述启动程式终止于完全执行正常工作循环之后的任何时间(150)。
发动机10还可以被反向启动，即通过选择出那些活塞相对于上止点位于预定范围中的气缸，以便使得所选定的气缸具有足够的机械优势来使得曲轴沿逆时针方向转动(比如在TDC之前的25至155CA度)，并且随后在通过使得曲轴沿顺时针方向转动而启动发动机之后以它们正常点火顺序的反向顺序点燃这些气缸。由此，控制单元可以被构造成通过点燃气缸使得活塞-连杆-曲轴组件顺时针(即正向)或者逆时针(即反向)旋转曲轴而正向或者反向启动发动机。通过使得控制单元正向或者反向启动发动机，可以省去逆转齿轮。当控制单元接收到一个使得发动机倒转的指令时，其可以首先使得发动机受控停止工作(正如将要在后面更为详细描述的那样)，以便使得至少一个活塞位于预定的范围内，来提供足够的机械杠杆作用使得曲轴沿逆时针方向旋转，并且接着根据前述程式自启动发动机。
图4示出了一个351立方英寸V8火花点火型四冲程循环发动机的启动程式，这种发动机具有一种1-8-4-3-6-5-7-2的常规前进齿轮点火顺序(a conventional forward gear firing order)，并且需要一个或者多个活塞位于TDC之后25至155°CA的预定曲轴角度范围之内。当控制单元(未示出)接收到一个启动发动机的信号时，其控制使得发动机以一种启动模式进行工作。在这种启动模式开始时，控制单元识别出处于90°CA的气缸1和6，它们均位于TDC之后25至155°CA的预定曲轴角度范围之内，并且选择这两个气缸进行点燃。由此，在本示例中，α等于90°CA。但是，需要明白的是，所选定的气缸可以处于所述预定范围之内的任何角度处。需要注意的是，对于气缸1和6来说，最早的第一冲程(200-1，200-1)并非从TDC开始，而是从一个落入可接受位置预定范围之内的预定位置(α曲柄角度)开始。启动循环中的下一个冲程在一个或者多个活塞移动至TDC时开始，并且由此最早的第一冲程应产生出足够的动能来使得曲轴发生旋转，以便使得至少一个活塞移动至TDC。由于气缸1和6均处于90°曲柄角度处，所以它们必须使得曲轴旋转90°CA，以便将气缸5移动到位。需要明白的是，气缸1和6均具有新鲜的充气，这些新鲜的充气在发动机停止工作之前通过一种换气过程(后面予以描述)吸入，并且由此无需进气冲程来吸入新鲜的充气。
在选择了用于进行点燃的气缸1和6之后，控制单元向各个气缸1和6中喷射出合适量的燃料，并且启动火花塞来点燃这些气缸。气缸1和6由此开始所述启动燃烧和膨胀冲程(CES)(230-1，230-2)，而未进行预压缩，所产生的动能将推动活塞并且促使曲轴发生旋转。如前所述，对于气缸1和6来说，仅经过大约90(180-α)曲柄角度来完成它们最早的第一特殊两冲程循环中的第一冲程。
气缸1和6中的活塞一旦被推动至它们各自的下止点(BDC)，气缸1和6中的排气门就打开。对于气缸1和6来说，经过了大约180°曲柄角度来完成它们的启动排气过程，直至它们中的活塞被回推至它们各自的TDC(231-1，231-2，231-3，231-4)。需要注意的是，气缸1和6可以同时被用来开始所述启动程式，因为它们中的气门均独立于曲轴位置受到控制。
在气缸1和6的燃烧和膨胀冲程中(230-1，230-2)，气缸5和8中的进气门保持打开来从进气歧管吸入新鲜的充气(210-1，210-2)。在曲轴已经旋转到这样一个位置时，即在这里气缸5和8具有足够的机械优势来推动曲轴(需要注意的是，为了简单，图4示出了大约旋转过90度的曲轴)，控制单元随后关闭气缸8中的进气门，向该气缸8内喷射出合适量的燃料，并且对燃料-空气混合物进行点火来点燃气缸8(230-3)。需要注意的是，气缸5可以取代气缸8被点燃或者与气缸8同时点燃。相反，在本实施例中，气缸5继续其正常的进气冲程，直至其中的活塞向下移动至其BDC(230-4)。完全充气的气缸5将在后续冲程(CS4，241-1，241-2)中受到压缩，这样将变为第一正常燃烧冲程(CE4，250)。
由于所述特殊的两冲程循环不会对燃料-空气混合物进行压缩，所以具有低于常规四冲程循环中的热效率，其中在常规的四冲程循环中燃料-空气混合物受到压缩。因此，通常优选的是一确定出活塞-连杆-曲轴机构可以提供足够的动能来使得气缸(在本示例中为气缸5)成功地以正常四冲程循环进行工作，就立即启动过渡进程。在某些情形下，比如在寒冷环境中，发动机有可能较难以启动，并且控制单元有可能需要积累比在温暖环境中正常所需动能更多的动能，以便完成一次压缩冲程。
仍旧参照图4，当气缸8在其启动循环中发生燃烧和膨胀时(230-3)，其向活塞-连杆-曲轴机构增添更多的动能。与此同时，控制单元在气缸4中开始一个启动进气冲程(221-1)，而在气缸7中开始一个进气冲程(221-2)。气缸8的燃烧和膨胀冲程(CES)(230-3)之后是气缸4的启动燃烧和膨胀冲程(CES)(230-4)，此后又是气缸3的启动燃烧和膨胀过程(CES)(230-5)，随后又是气缸6的启动燃烧/膨胀过程(CES)(230-6)。所有这些启动燃烧/膨胀冲程(CES)均向活塞-连杆-曲轴机构增添越来越多的动能，并且有助于使得发动机从启动模式过渡至正常的四冲程循环工作模式。
大约在270曲柄角度处，气缸1和6继续一个启动排气冲程，气缸8开始一个启动排气冲程，气缸2开始一个正常的进气冲程，气缸3开始一个特殊的进气冲程，气缸7继续一个进气冲程，而气缸4开始一个启动燃烧和膨胀冲程。此外，已经在发动机中累积了足够的动能，以便使得气缸5开始一个压缩冲程(241-1)。当气缸5开始其压缩冲程时，发动机开始从启动模式至正常工作模式的过渡。
大约在360曲柄角度处，气缸1和6开始另外一个进气冲程，气缸2继续一个进气冲程，气缸3开始一个启动燃烧和膨胀冲程，气缸4开始一个启动排气冲程，气缸5继续一个压缩冲程，气缸7开始一个压缩冲程(240-1)，而气缸8继续其启动排气冲程。
大约在450曲柄角度处，气缸1继续其进气冲程，气缸2开始其压缩冲程(240-2)，气缸3开始其启动排气冲程，气缸4继续其启动排气冲程，气缸5和6开始一个燃烧和膨胀冲程(对于气缸6来说是启动CES 230-6，对于气缸5来说是正常的燃烧和膨胀冲程CE4 250)，气缸7开始一个压缩冲程，而气缸8开始一个进气冲程。需要注意的是，气缸5在压缩冲程之后被点燃，并且由此作为正常工作模式的一部分被点燃，而气缸6并非在一个压缩冲程被点燃，并且由此作为启动模式的一部分被点燃。
大约在540曲柄角度处，气缸1开始一个压缩冲程(240-3)，气缸2继续一个压缩冲程，气缸3继续一个启动排气冲程，气缸4开始一个进气冲程，气缸5继续一个燃烧和膨胀冲程，气缸6开始一个启动排气冲程，气缸7开始一个燃烧和膨胀冲程，而气缸8持续一个进气冲程。
大约在630曲柄角度处，气缸1继续一个压缩冲程，气缸2开始一个燃烧和膨胀冲程，气缸3开始一个进气冲程，气缸4继续一个进气冲程，气缸5开始一个排气冲程，气缸6继续所述启动排气冲程，气缸7继续一个燃烧和膨胀冲程，而气缸8开始一个压缩冲程(240-4)。
如图4中所示，存在有七个点火间隔，其中启动循环和正常的四循环程式重叠。这种重叠有助于顺畅地从启动模式过渡至正常工作模式。大约在720曲柄角度处，控制单元70开始完全使得发动机以其正常的四冲程工作模式进行工作，由此标志着所述启动模式的终止。
如前所述，为了开始所述自启动程式，至少一个位于气缸内部的活塞必须处于预定的曲轴角度范围中，以便当气缸被点燃时使得曲轴沿正确方向发生旋转。此外，在气缸内部应有吸入的新鲜的充气，而并非燃烧残余物。
在典型的八缸发动机中，比如351立方英寸V8火花点火型发动机，发动机将一直具有两个处于预定范围中的气缸。在带有四个或者更少气缸的发动机中，在发动机停止工作时，有可能没有一个活塞将位于所述预定范围之内。因此，控制单元可以被构造成可发生一种受控制动程式，该程式使发动机停止工作以便使得至少一个活塞停置在预定的CA范围之内，并且还在相应的气缸中提供新鲜的充气。
能够使得发动机停止工作的两种因素是(i)摩擦做功，这是由于发动机内部的摩擦作用所导致的，并且在很大程度上难以控制；和(ii)泵送做功，其是为吸入工作介质(即燃料和/或空气)、对工作介质进行压缩以及将工作介质从气缸中排出而由气缸消耗的功。在发动机制动程式中，所有的气缸要么对工作介质进行压缩并且随后在活塞从BDC移动至TDC(压缩冲程)是将其排出，或者排出工作介质并且随后在活塞从TDC移动至BDC(排气冲程)时吸入新鲜的充气。来自于各个气缸的压缩冲程的泵送做功可以通过改变该气缸的有效压缩比来加以调节，还可以通过操控该气缸的进气门和排气门动作参数(主要是气门定时参数，比如气门动作角度(valve eventangle))来实现。类似地，来自于各个气缸的排气冲程的泵送做功也可以通过操控进气和排气门动作参数来加以调节，正如将在后面更为详细描述的那样。
在发动机制动程式中，气缸交替地进行一个压缩冲程和一个排气冲程。为了增加在压缩冲程中的泵送做功，气缸将在压缩过程开始之前吸入更多的空气。类似地，为了增加在排气冲程中的泵送做功，气缸会在排气过程开始之前排出更多的空气。因此，气缸会引入一种换气过程，在该换气过程进行过程中，气缸暂时地在TDC和BDC附近打开其中的气门，来使得其中的压力与周围压力均衡，以便在后续冲程中产生出大量的泵送做功。在一个实施例中，在BDC和TDC附近，在一个气缸中的所有气门(即进气门和排气门)被完全打开(即最大的气门升程)，并且随后关闭，以便吸入空气(在TDC附近)或者排出空气(在BDC附近)。但是，在本实施例中，气缸或许将不会被彻底换气。换气操作指的是通过进气门导入新鲜充气的过程，来有助于通过排气门排出燃烧后的废气。通过对气缸进行彻底换气，可以在气缸内部获得新鲜的充气，这是重新启动发动机所必需的。
在另外一个实施例中，在图5A-5C中所示，对进气门和排气门进行控制来提供一个受控的泵送做功水平，同时还确保了对气缸进行彻底换气。
图5A示出了在所述制动程式中的气门定时动作(event)，其能够产生出最大量的泵送做功，同时确保了对气缸进行充分换气。恰好在活塞到达其TDC之前，即在TDC之前的φ1曲柄角度处，该气缸中的排气门被完全(即最大气门升程)打开，并且从最后的制动冲程中将压缩充气释放至排气系统。需要注意的是，无需一直具有最大的气门升程，而是气门升程参数可以根据所需的泵送做功和其它诸如发动机转速这样的因素加以调节。在活塞经过其TDC之后，即在TDC之后的φ2曲柄角度处，排气门立即关闭。在排气阀关闭的过程中，气缸会吸入少量的充气。随着活塞从TDC朝向其BDC移动，气缸被排空，并且产生出大量的泵送做功，直至活塞移动至足够接近其BDC，在这里进气门完全打开，即处于BDC之前的ω1曲柄角度处，来从进气歧管中导入新鲜的充气。在活塞经过其BDC之后，即在BDC之后的ω2曲柄角度处，进气门被立即关闭。在进气门关闭过程中，气缸会从进气歧管吸入足够的新鲜充气。随着活塞从BDC朝向其TDC回移，所吸入的新鲜充气受到压缩，由此产生出大量的泵送做功。
为了减少来自于气缸的泵送做功，如图5B中所示，可以增大进气门提前打开角度ω1和排气门提前打开角度φ1。在极端情形下，进气门在排气门关闭之后才打开，并且排气门在进气门关闭之后才打开，由此减少气缸的泵送做功。图5C示出了气门动作定时，其能够产生出最少量的泵送做功，同时确保了对气缸进行充分换气。
使得泵送做功最大化同时又确保对气缸进行充分换气的理想气门动作参数可以随着特定发动机的设计而发生变化。这些参数可以通过模拟、发动机测试或者其它对于本领域中普通技术人员来说公知的技术加以确定。对于整个发动机来说，可以通过利用由各个气缸产生出的泵送做功来对泵送做功总量加以控制。需要注意的是，无需对由各个独立气缸产生出的泵送做功进行规定。
如图6A-6B中所示，一种受控发动机制动程式600使用了泵送做功调节来使得发动机停止工作，以便使得至少一个发动机中的活塞停置在预定位置。如图6A中所示，一个控制单元首先接收到一个使得发动机停止工作的指令(602)，并且作为响应，该控制单元使得发动机从正常的四冲程工作模式过渡至一种受控制动模式(604)。
在进入所述受控制动模式时，控制单元停止向气缸内喷射燃料(606)。如果燃料-空气混合物在发动机过渡至制动模式之前存在于一个气缸中，那么控制单元可以对该气缸进行点火，来使得这些混合物发生燃烧，并且结束最后的正常燃烧冲程。在一个实施例中，已经结束它们最后排气冲程的气缸会立即进入制动模式，并且可以对这些气缸的泵送做功进行调节，同时其它气缸仍旧被点燃。在另外一个实施例中，气缸将在所有气缸均结束最后的正常燃烧冲程之后进入制动模式。在再一个实施例中，控制单元一直等待，直至所有气缸均已经在从正常的四冲程工作模式过渡至一种受控制动模式之前停止点燃操作。
在进入所述制动模式之后，控制单元进入一个第一制动阶段(608)，在该第一制动阶段中，控制单元会操控一个或者多个气缸中的气门来在一个或者多个制动冲程上产生泵送做功，以便将发动机转速从进入转速(在图6B被图示为在点A处的转速)降低至一个目标转速(在图6B中被图示为在点D处的转速)，该目标转速位于一个理想目标转速范围(在图6B中被图示为阴影区域612)之内。
所述目标转速最好被选择为处于理想目标转速范围内的中点处，以便在完成第一阶段中的制动冲程之后且将实际转速保持在理想目标转速范围内时防止目标转速与实际转速之间存在最大差异。
理想目标转速范围是这样一个发动机转速范围，对于该发动机转速范围来说，已经通过模拟或者实际发动机测试确定出的气门参数能够产生出足够的泵送做功来使得发动机在一个冲程中停止工作，从而使得该发动机最后冲程(在该冲程中发动机停止工作)的角度落入一个理想曲轴角度范围之内。该理想曲轴角度范围是这样的曲轴角度，即具有至少一个活塞相对于上止点位于一个预定CA范围之内，在这里，活塞具有足够的机械优势来使得曲轴发生旋转(比如TDC之后的25至155曲轴角度)。所述目标转速范围的上界是最大进入转速(即发动机在进入最后制动冲程之前的转速)，在该最大进入转速下，发动机可以利用最大的泵送做功停置在所述理想曲轴角度范围之内。所述目标转速范围的下界是最小进入转速，以该最小进入转速，发动机可以利用最小的泵送做功停置在所述预期曲轴范围之内。
为了进一步图示出预期目标转速的范围，考虑到一种发动机，已经通过模拟确定出当具有位于100-500rpm之间的进入转速时，向该发动机施加最大量的泵送做功将导致最后冲程角度(a last stroke angle)落入一个理想曲轴角度范围之内。还考虑到，已经通过模拟确定出，当发动机具有一个位于50-200rpm之间的进入转速时，向这种发动机施加最小量的泵送做功将导致最后冲程角度落入相同的理想曲轴角度范围之内。在本示例中，预期目标转速的范围是50-500rpm，因为在该范围中的任何转速下可施加泵送做功，来促使曲轴停置在理想位置处。用于产生出所述发动机转速范围所需泵送做功量的气门动作参数可以通过一种闭式计算(a closed-formcalculation)来动态确定，或者通过一个对照表或者其它数据结构来静态确定，其中对应于不同泵送做功量的气门参数已经静态计算出并且存储在存储器中。可选择地，气门动作参数可以基于发动机转速监控和一种预定的反馈控制法则来实时动态调节，以便降低发动机的转速。
仍旧参照图6A，在制动操作模式的第一阶段中(608)，控制单元首先测定出发动机的进入转速，该进入转速是发动机在进入制动冲程之前的转速(比如发动机的每分钟转数)。控制单元随后计算出使得发动机转速从进入转速降低至目标转速所需的泵送做功总量。在计算出使得发动机转速从进入转速降低至目标转速所需的泵送做功总量之后，控制单元确定出使得进入转速减小至一个位于目标转速范围内的转速所需的制动冲程数目。需要指出的是，所需的泵送做功总量和所需的制动冲程数目也取决于气门动作参数。例如，如果使用了各个制动冲程的最大泵送做功，那么所需的制动冲程数目将少于当使用各个制动冲程的最小泵送做功时所需的数目。为了降低摩擦变化的影响，总的泵送做功最后在确定出的那些制动冲程之间均匀分配。例如，如图6B中所示，使得发动机转速从进入转速(即在点A处的转速)降低至目标转速(即在点D处的转速)所需的泵送做功在三个制动冲程之间均匀分散。
接着，控制单元基于计算出的用于三个制动冲程中每一个所需的泵送做功，确定出能够产生出预期的泵送做功量来使得发动机在各个制动冲程中降低转速的气门动作参数。对用于产生出所计算泵送做功量所需的气门动作参数的确定，可以通过一种动态计算的闭式计算来实现，或者借助于一个对照表来实现，其中对应于不同泵送做功量的气门动作参数已经被预先计算出并且存储在存储器中。最后，控制单元在制动冲程上施加必要的泵送做功，来使得发动机转速减小至目标转速。
在通过一个或者多个制动冲程使得发动机转速从进入转速减小至目标转速之后，所述受控发动机制动程式(600)随后进入第二制动阶段(610)。在该第二阶段中，基于从第一制动阶段残余的转速，控制单元对气门动作参数进行控制，来施加合适量的泵送做功以便使得发动机停置在预期的曲轴角度范围之内。控制单元可以通过一个气门动作参数图表来确定出合适的气门动作参数，所述图表利用各种气门动作参数绘制出了进入转速与最后冲程角度的关联曲线(maps entering speed to the last stroke angle withvarious valve event parameters)。
由于发动机的摩擦状况会随着时间的推移而改变，所以可以在所述制动程式的第一阶段中估测出摩擦状况，从而可以相应地进行补偿。控制单元可以被构造成，估测出在所述制动程式第一阶段中响应于各种气门动作和其它参数、基于所测定的曲轴转速发生于发动机内部的摩擦做功量。该控制单元还可以被构造成基于估测出的摩擦做功对气门动作参数进行调节。
在一个实施例中，发动机采用了这样一种程式，该程式通过如下方式相适应地补偿发动机中摩擦变化，首先基于制动冲程中的进入转速和在该制动冲程中的预期泵送做功预测出该制动冲程中的残余转速。接着，在所述制动冲程结束时，该程式将实际的残余转速与所预测的残余转速进行比较，来估测出摩擦力变化，假设两者之间的偏移量是由于对存在于气缸中的摩擦做功高估和低估所造成的。如果估测出的摩擦做功高于或者低于其正常值，那么所述制动程式可以相适应地减少或者增加在下一个制动冲程中施加的泵送做功量(通过调节气门参数)。
在另外一个实施例中，发动机采用了这样一种通过如下方式相适应地补偿发动机中摩擦变化的程式，首先，在制动工作模式的第一阶段中的最早第一制动冲程中施加最小的泵送做功，从而使得发动机摩擦力支配该制动冲程。在该制动冲程中，程式对发动机转速进行采样，并且利用采集的转速获得发动机的加速度和惯性。接着，基于发动机的惯性和加速度估测出发动机的摩擦力。随后，将估测出的发动机摩擦力与正常的摩擦力值进行比较，并且通过调节气门参数对施加于各个后续制动冲程的泵送做功进行调节，来补偿所述摩擦变化。例如，如果实际摩擦低于正常值，那么所述程式可以增大用于制动冲程的泵送做功来获得预期的残余转速。
在再一个实施例中，发动机可以采用这样一种用于调节发动机中摩擦变化的程式，即通过将实际的最后冲程角度与预期的最后冲程角度进行比较，并且接着调节气门参数来在下一个制动程式中补偿这种摩擦力变化。
发动机可以带有这样一种程式，其利用存储的能量，比如气缸中的流体的压能，来调节发动机在其停止工作之后的曲柄角度。如果所述最后冲程角度小于180CA，那么这种存储能量可以被用来推动发动机反回旋转，而当所述最后冲程角度大于180CA时，推动发动机正向旋转，否则会使得发动机在TDC或者BDC处的构造不稳定。由此，利用这种存储能量，所述程式通过将最后冲程角度推动至预期范围之内和/或对最后冲程角度进行调节来位于或者接近一个最佳角度，以对所述最后冲程角度进行微调。
所述自启动程式可以与所述受控制动程式一起使用，由所述受控制动程式将至少一个活塞设置在预定范围处并且向对应的气缸提供新鲜充气，来为所述自启动程式做好准备。
前面已经对本发明的多个实施例进行了描述。尽管如此，将会明白的是，可以在不脱离本发明的精神实质和保护范围的条件下进行各种变型。例如，尽管在前面实施例中已经总体上对具有8个气缸的四冲程发动机进行了描述，但是本公开中的各种有独创性的方面并不局限于四冲程发动机，而是可以应用于其它类型的多冲程发动机，比如具有任何数目的气缸的两冲程或者六冲程发动机。因此，其它实施例也落入所附权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种启动内燃机的方法，其中所述内燃机包括多个气缸，各个气缸均包含有一个机械连接在一曲轴上的活塞，并且所述内燃机被构造成利用一种预定的正常点火顺序进行工作，该方法包括选择一个用于初始点燃的气缸，基于该气缸中的活塞沿着其冲程位于一个预定位置来对气缸进行选择；将燃料喷射入所选定的气缸内，来形成一种未经压缩的燃料-空气混合物；对所选定气缸中的未经压缩燃料-空气混合物进行点火；重复所述选择、喷射和点火操作，直至存在有足够的动能来在至少一个气缸中完成一个压缩冲程，其中所述选择作为气缸活塞位置的一个函数进行，而不考虑正常的点火顺序；以及在完成一个压缩冲程之后，按照预定的正常点火顺序点燃这些气缸。
2.如权利要求1中所述的方法，还包括在按照正常的点火顺序点燃所述气缸之前，通过调节所选定气缸的气门动作参数来调节所选定气缸的动态压缩比。
3.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，为初始点燃而选定的气缸的预定活塞位置是这样一个位置，即活塞具有足够的机械优势，来响应对第一选定气缸中的混合物进行点火而使得曲轴至少旋转过180度。
4.如权利要求3中所述的方法，其特征在于，为初始点燃而选定的气缸的预定活塞位置是一个具有足够机械优势来使得曲轴沿逆时针方向旋转的位置。
5.如权利要求3中所述的方法，其特征在于，为初始点燃而选定的气缸的预定活塞位置是一个具有足够机械优势来使得曲轴沿顺时针方向旋转的位置。
6.如权利要求3中所述的方法，其特征在于，为初始点燃而选定的气缸的预定活塞位置处于上止点之后的25至155曲轴角度之间。
7.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，在对为初始点燃而选定的气缸进行点火之后，所选定气缸中的活塞朝向下止点移动。
8.如权利要求7中所述的方法，还包括当活塞从下止点朝向上止点移动时，打开排气门。
9.如权利要求8中所述的方法，其特征在于，所述排气门保持打开，直至活塞近乎到达上止点。
10.如权利要求1中所述的方法，还包括选择多个用于初始点燃的气缸，对各个气缸进行的选择是基于各个气缸中的活塞沿着其冲程位于一个预定位置。
11.如权利要求1中所述的方法，还包括在点燃为初始点燃而选定的气缸之前，关闭进气门。
12.如权利要求11中所述的方法，还包括在点燃为初始点燃而选定的气缸之前，关闭排气门。
13.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，喷射所述燃料来形成一种燃料/空气比率接近理想配比值的可燃性混合物。
14.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，经由从一个相关喷射器直接喷射入所选定的气缸内来喷射所述燃料。
15.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述发动机被构造成以四冲程燃烧循环正常工作。
16.如权利要求1中所述的方法，还包括在对所选定气缸中的未经压缩燃料-空气混合物进行点火之前，打开进气门来将新鲜的充气导入该选定气缸内。
17.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述气缸按照预定的正常点火顺序被点燃的同时，进行所述选择、喷射和点火操作。
18.一种降低内燃机转速的方法，所述内燃机包括多个气缸，各个气缸均包含有一个活塞，并且各个气缸均具有一个进气门和一个排气门，其中进气门和排气门均可以独立于发动机的旋转进行控制，该方法包括确定出发动机的第一转速；估测出足以使得发动机转速降低至第二转速的泵送做功量；操控一个或者多个气门来在发动机内部至少部分产生出所估测的泵送做功量；以及使得发动机的转速降低至第二转速。
19.如权利要求18中所述的方法，还包括确定出足以使得发动机转速从第一转速降低至第二转速的活塞冲程数目。
20.如权利要求18中所述的方法，其特征在于，所确定的活塞冲程数目是使得发动机转速从第一转速降低至第二转速所需的最少冲程数目。
21.如权利要求19中所述的方法，还包括确定出用于每个所确定冲程所需的泵送做功量，来使得发动机的转速从第一转速降低至第二转速。
22.如权利要求18中所述的方法，还包括确定出所述气门的理想定时，来产生出所估测的泵送做功量。
23.如权利要求18中所述的方法，还包括确定出所述气门的理想升程量，来产生出所估测的泵送做功量。
24.如权利要求22中所述的方法，其特征在于，确定出理想气门定时包括动态地确定出产生所估测泵送做功量所需的理想气门定时。
25.如权利要求22中所述的方法，其特征在于，确定出理想气门定时包括访问预先存储的数据，这些数据指示了产生出所估测泵送做功量所需的理想气门定时。
26.如权利要求18中所述的方法，还包括估测出所述发动机的一个或者多个气缸内的摩擦做功量，并且所估测的泵送做功量是所估测摩擦做功量的一个函数。
27.如权利要求18中所述的方法，其特征在于，所述第二转速为零，而所述第一转速是一个位于预定转速范围之内的转速，对于该预定转速范围来说，已经确定可以利用泵送做功来使得发动机在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度范围之内。
28.如权利要求18中所述的方法，其中所述第二转速大于零，该方法还包括估测出一个足以在一个制动冲程中使得所述第二转速降低至零的第二泵送做功量；和在使得发动机转速降低至所述第二转速之后，操控一个或者多个气门来在发动机内部至少部分产生出所述第二泵动做功量，使得发动机的转速降低至零。
29.如权利要求18中所述的方法，其特征在于，受操控的气门包括进气门和排气门。
30.如权利要求29中所述的方法，还包括在下止点和上止点附近打开并且随后关闭所有的受操控气门。
31.如权利要求18中所述的方法，其特征在于，操控一个或者多个气门来产生出所估测的泵送做功量包括确定出活塞在气缸中的位置；当活塞处于第一位置处时打开所述气门；以及当活塞处于第二位置处时关闭所述气门，其中所述第一和第二位置取决于发动机的进入转速。
32.如权利要求18中所述的方法，其特征在于，估测出使得发动机转速从第一转速降低至第二转速所需的泵送做功量包括估测出使得发动机转速降低至第二转速所需的泵送做功量，以便使得至少一个活塞停置在一个预定位置处。
33.如权利要求32中所述的方法，其特征在于，所述预定位置是上止点之后的25至155度之间的任何位置。
34.一种停止内燃机的方法，所述内燃机具有多个气缸，各个气缸均包括一个可控的气门致动系统，用于操作该气缸中的一个或者多个气门，该方法包括确定出一个转速范围，在该转速范围中，可以利用泵送做功使得发动机在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度之内；和当发动机转速已经达到一个目标转速时，操控所述气门致动系统来在气缸中产生出泵送做功，以便使得发动机在一个制动冲程中停止工作，其中所述目标转速位于所确定的转速范围之内。
35.如权利要求34中所述的方法，其特征在于，所述理想曲轴角度范围是这样一个位置范围，在这里，至少一个活塞具有足够的机械杠杆作用来使得曲轴沿顺时针方向旋转。
36.如权利要求34中所述的方法，其特征在于，所述理想曲轴角度范围是这样一个位置范围，在这里，至少一个活塞具有足够的机械杠杆作用来使得曲轴沿逆时针方向旋转。
37.如权利要求34中所述的方法，还包括在操控所述气门致动系统来使得发动机停止工作之前，估测出使得发动机转速从第一转速降低至目标转速所需的泵送做功量。
38.如权利要求37中所述的方法，还包括确定出足以使得发动机转速从第一转速降低至目标转速的冲程数目。
39.如权利要求38中所述的方法，还包括操控所述气门致动系统来产生出所估测的使得发动机转速从第一转速降低至目标转速所需的泵送做功。
40.如权利要求38中所述的方法，还包括使得所估测的泵送做功在所确定的使得发动机转速降低至目标转速所需的那些冲程之间均匀分配。
41.如权利要求34中所述的方法，还包括估测出一个或者多个气缸中的摩擦做功量。
42.如权利要求41中所述的方法，其特征在于，估测出摩擦做功量包括在操控所述气门致动系统之前，预测出发动机的残余转速；在操控所述气门致动系统之后，将实际的残余转速与预测的残余转速进行比较；以及基于实际的残余转速与预测的残余转速之间的差值估测出摩擦做功。
43.如权利要求41中所述的方法，其特征在于，估测出摩擦做功量包括在一个冲程中向气缸施加最少的泵送做功量；在该冲程中对发动机转速进行采样；以及基于发动机转速在该冲程中的变化估测出摩擦做功量。
44.如权利要求34中所述的方法，还包括在发动机已经停止工作之后，通过操控所述气门致动系统来释放开受压缩或者被排空的气缸，对发动机的曲柄角度进行调节。
45.一种内燃机，包括一个气缸，容纳有一个固连在一曲轴上的活塞；一个进气门，对空气进入所述气缸内进行控制；一个排气门，对从所述气缸中排出空气进行控制；一个进气门致动器，对所述进气门的工作过程进行控制；一个排气门致动器，对所述排气门的工作过程进行控制；以及一个气门控制模块，在接收到一个使得发动机停止工作的指令时，相适应地控制所述进气门致动器和排气致动器产生出泵送做功，来使得发动机停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度范围之内。
46.如权利要求45中所述的内燃机，其特征在于，所述气门控制模块可以被构造成在接收一个使得发动机停止工作的指令时，相适应地控制进气门和/或排气门致动器来产生出泵送做功，以便使得发动机从第一转速降低至第二转速，其中第二转速位于一个预定的转速范围之内，对于该转速范围来说，已经确定出可以利用泵送做功来使得发动机在一个制动冲程中停止工作，以便使得曲轴将停置在一个理想的曲轴角度范围之内。
47.如权利要求45中所述的内燃机，还包括一个至少部分地设置在所述气缸之内的点火元件，对所述气缸之内的燃料进行点火；一个至少部分地设置在所述气缸之内的燃料喷射元件，将合适量的燃料喷射入所述气缸之内；以及一个点火和燃料喷射控制模块，在接收到一个使得发动机停止工作的指令时，停止对燃料的喷射和点火操作。
48.一种内燃机，包括一个气缸，容纳有一个固连在一曲轴上的活塞；一个进气门，对空气进入所述气缸内进行控制；一个排气门，对从所述气缸中排出空气进行控制；一个进气门致动器，对所述进气门的工作过程进行控制；一个排气门致动器，对所述排气门的工作过程进行控制；以及一个启动模块，识别出一个或者多个带有处于预定位置范围中的活塞的气缸，独立于它们的正常工作冲程循环对识别出的气缸进行选择，并且点燃识别出的气缸。
49.如权利要求48中所述的内燃机，其特征在于，所述启动模块被构造成正向或者反向启动该发动机。
50.一种从停置状态启动四冲程内燃机的方法，其中所述内燃机包括多个气缸，各个气缸均包含有一个活塞，该方法包括使得多个气缸中第一数目的气缸以一种两冲程循环进行工作，该两冲程循环在燃烧之前不对燃料-空气混合物进行压缩；和在发动机中已经累积足以完成一个压缩冲程的动能之后，同时使得所述多个气缸中的第二数目的气缸以正常的四冲程循环进行工作。
51.如权利要求50中所述的方法，还包括在第二数目的气缸继续以正常的四冲程循环进行工作的同时，使得第一数目的气缸中止以两冲程循环进行工作。
52.如权利要求50中所述的方法，其特征在于，所述两冲程循环包括导入新鲜充气的第一冲程和释放掉燃烧残余物的第二冲程。
全文摘要
一种内燃机可以带有可独立控制的气门、燃料喷射器以及点火元件，它们可以被用来在无需诸如启动电动机这样的单独辅助设备的条件下启动发动机。这种发动机可以以一种启动控制模式点燃气缸，同时以正常的控制模式点燃气缸，以便顺畅地从启动模式过渡至正常工作模式。此外，提供一种内燃机，可以使用可独立控制的气门来使得发动机停止工作，并且确保一个或者多个活塞停置在一个容许它们被用来重新启动该发动机的位置处。
文档编号F02N99/00GK1673510SQ200510059258
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月25日 优先权日2004年3月26日
发明者戴维·E·汉森, 马俊, 本杰明·G·K·彼得森, 杰弗里·C·奇克 申请人:伯斯有限公司