用于控制直接喷射式内燃机的操作的控制器和方法与流程

1.本公开内容涉及用于控制内燃机的操作的控制器和方法。特别地，但不排他地，本公开内容涉及用于控制道路车辆例如汽车中的内燃机的操作的控制器和方法。


背景技术：

2.已知三元催化转化器被用于接收来自内燃机的排出气体并将有毒气体和污染物转化为较低毒性的产物。催化转化器将氧气与一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物结合以产生二氧化碳和水，并且另外，还原氮氧化物。这样的催化转化器在特定温度范围内和当通过催化转化器的气体的成分使得该成分的组成气体的比率在特定范围内时最有效地工作。
3.三元催化转化器的一个问题是它的效率可能会因停止内燃机或将内燃机的燃烧转矩输出(combustion torque output)(即由空气和燃料的燃烧产生的内燃机的转矩输出)降低到零而受到不利影响。
4.当控制器接收到停止内燃机的请求时，例如由于驾驶员的请求或请求关闭内燃机的“生态停车(eco stop)”功能，控制器输出停止燃料喷射的信号(也称为燃料切断信号)。由于内燃机的惯性，在停止或切断向内燃机供应燃料之后，内燃机将继续转动，但是通常进气门和排气门将继续打开和关闭。因此，空气替代燃烧产物从内燃机排出。类似地，当内燃机重新起动时，被困在压缩或排气冲程中停止的一个或更多个气缸中的空气在这些气缸的下一个进气冲程之前被排出。
5.这导致下述问题：催化剂过度氧化，从而不可以有效地转化由内燃机排出的污染物。另外，它可能有助于将催化剂的温度降低到其起燃温度以下(低于该温度，它不能有效地转化污染物)。随后的内燃机起动和驶离会导致过量的nox(一氧化氮和二氧化氮)产生和催化剂突破(即污染物通过催化剂而未被转化)。这个问题在内燃机经常停止和重新起动的车辆(例如配备有行进中停止功能(stop
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on
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the
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move capabilities)的车辆和能够在纯电动驱动下长时间操作的phev(插电式混合动力电动车辆))中特别地普遍。
6.为了解决该问题，已知的控制功能被调用以在恢复燃料提供之后(在内燃机重新起动时或在超限期间接收到正转矩请求之后)在一段时间内或多次进气门事件中喷射额外的燃料，直到一个或更多模型或排气传感器测量指示催化剂已经重新中和并高于其起燃温度为止。尽管在燃料切断阶段期间节省了燃料，但是燃料充实中和过程抵消了一些燃料节省并产生了比始终保持空
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燃比控制更多的排放。
7.本发明的目的是解决与现有技术相关联的一个或更多个缺点。


技术实现要素：

8.本发明的各方面和实施方式提供了如所附权利要求中要求保护的控制器、控制系统、内燃机、车辆、方法和非暂态计算机可读介质。
9.根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制直接喷射式内燃机的操作的控制器，该控制器被配置成：接收指示停止向内燃机供应燃料的请求的第一请求信号；根据在接
收到第一请求信号时内燃机的气缸的进气门是关闭的，使进气门在内燃机的当前旋转期间以及紧接在内燃机的当前旋转之后的内燃机的旋转期间保持关闭；以及根据下述中至少之一来使燃料喷射到气缸中并且后续使进气门在紧接进气门的下一次关闭之后的内燃机的旋转期间保持关闭：在接收到第一请求信号时进气门是打开的；以及在接收到第一请求信号时已经安排了进气门的下一次打开并且将要执行进气门的下一次打开。
10.这提供了在接收到请求信号之后尽快停止向气缸喷射燃料的优点，但是防止了未反应的氧气从内燃机排出，从而能够防止接收从气缸排出的气体的催化转化器的氧化。因此，在内燃机重新起动期间催化转化器的效率被提高并且通过催化转化器而未被转化的有毒污染物的比例降低。
11.指示停止向内燃机供应燃料的请求的第一请求信号可以指示将内燃机的转矩输出减小到零的请求。例如，控制器可以用在混合动力车辆中，该混合动力车辆被布置成当车辆停止、减速时或者当车辆的电马达可用于驱动车辆时切断向内燃机的燃料供应。在另外的示例中，可以在车辆的驾驶员在车辆运动时释放车辆的加速踏板之后接收将内燃机的转矩输出减小到零的请求，使得内燃机进入超限状态(overrun state)。在又一示例中，第一请求信号可以指示关闭内燃机的用户请求。
12.可以通过向气门致动装置(例如被布置成使液压系统不起作用的螺线管，其中如果所述液压系统起作用则将在内燃机的进气冲程上将气门打开)提供输出信号来使气缸的进气门被关闭和/或保持关闭。替选地，气缸的进气门可以被布置成默认关闭并且响应于所接收到的信号而由气门致动装置打开。例如，致动装置可以包括螺线管，该螺线管被布置成根据接收到信号来打开进气门，并且控制器因此可以通过不向螺线管操纵阀提供信号而使进气门保持关闭。
13.可选地，所述控制器包括：具有用于接收所述第一请求信号的电输入装置的电子处理器；以及电子存储装置，该电子存储装置电耦接至电子处理器并且其中存储有指令，所述处理器被配置成访问存储装置并执行存储在其中的指令以使得所述处理器可操作为：根据在接收到第一请求信号时进气门是关闭的，使进气门在内燃机的当前旋转期间以及紧接在内燃机的当前旋转之后的旋转期间保持关闭；以及根据下述中至少之一来使燃料喷射到气缸中并且后续使进气门针对紧接在进气门的下一次关闭之后的内燃机的旋转保持关闭：在接收到第一请求信号时进气门是打开的；以及在接收到第一请求信号时已经安排了进气门的下一次打开并且将要执行进气门的下一次打开。
14.可选地，控制器被配置成：根据尚未安排进气门的下一次打开，使进气门针对内燃机的当前旋转以及紧接在内燃机的当前旋转之后的旋转保持关闭。
15.可选地，控制器被配置成：在进气门的所述下一次关闭之后使气缸中的燃料点燃，以使得在进气门的下一次关闭之后的下一做功冲程期间气缸中的燃料能够燃烧。
16.可选地，控制器被配置成仅在气缸中的活塞已经到达上止点之后才引起所述点燃。这提供的优点是由燃烧产生的能量较少用于转动内燃机，并且因此内燃机能够更快地停止。另外，较大比例的可燃气体可以被排出到催化转化器，从而在催化转化器内发生更多燃烧，并且因此在停止向内燃机供应燃料之前其温度升高。这使得催化转化器的温度在内燃机停止之后能够在更长的时段内保持在其操作温度以上，并且在内燃机重新起动时它有较高可能在其操作温度以上。
17.可选地，控制器被配置成：接收指示从零增加内燃机的燃烧转矩输出的请求的第二请求信号；使内燃机的每个气缸的进气门打开；使燃料喷射到每个所述气缸中；以及每个所述气缸的下一随在该气缸的进气门打开的每个进气冲程之后的每个做功冲程期间使燃料燃烧。引起这样的燃烧提供的优点是仅排出已经在燃烧过程中使用的空气，并且这限制了可以排出到内燃机的排气系统中的催化转化器的氧气量。因此防止了在内燃机的起动期间催化转化器的不期望的氧化。这可以使得紧接在内燃机的起动之后能够使用燃料和空气的化学计量混合物，而不是使用富燃料混合物。因此，这可以减少来自排气系统的空气污染物的排放。
18.可选地，控制器被配置成：接收指示从零增加内燃机的输出的转动速度的请求的起动请求信号；以及在内燃机的至少一个气缸的至少第一个进气冲程期间，将所述至少一个气缸的进气门保持在关闭位置。这提供了可以更平稳地起动内燃机并因此可以降低噪音、振动和声振粗糙度的优点。
19.可选地，控制器被配置成在所述至少一个气缸的进气门保持在关闭位置时使辅助转矩源转动内燃机。
20.可选地，控制器被配置成防止内燃机的任何进气门的打开，直至：在内燃机已经达到所需转动速度之后被预计具有其下一做功冲程的内燃机的气缸的进气冲程；或者内燃机(101)已经转动了预定义的角度。这提供了可以更平稳地起动内燃机并因此可以降低噪音、振动和声振粗糙度的优点。
21.可选地，控制器被配置成：在接收到第二请求信号或起动请求信号之后使所述至少一个气缸的进气门第一次打开，以及使燃料喷射到所述至少一个气缸中以在第一次打开之后的第一个燃烧冲程期间进行燃烧。这提供了可以进一步降低通过催化剂而不被转化的有毒污染物的比例的优点。
22.可选地，将燃料喷射到所述至少一个气缸中以在第一次打开之后的第一个燃烧冲程期间进行燃烧产生了空气和燃料的化学计量混合物(stoichiometric mixture)。
23.根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制内燃机的操作的控制系统，包括根据前述段落中任一段所述的控制器以及气门致动装置，该气门致动装置被配置成：根据所接收到的信号来使内燃机的每个气缸的进气门打开，并且使得每个所述气缸的进气门能够在每个所述气缸的进气冲程期间保持关闭。
24.可选地，气门致动装置包括可变气门升程系统。这提供了气门升程系统的优点，该气门升程系统可以被控制以在进气冲程期间将进气门保持在关闭位置。
25.可选地，可变气门升程系统包括连续可变气门升程系统。
26.可选地，可变气门升程系统包括液压系统。
27.根据本发明的另一方面，提供了一种内燃机，该内燃机包括前述段落中任一段所述的控制器或前述段落中任一段所述的控制系统，其中，内燃机包括由固定至凸轮轴的凸轮机械地致动的排气门。
28.可选地，内燃机被布置成将燃料直接喷射到气缸中。
29.根据本发明的又一方面，提供了一种车辆，该车辆包括根据前述段落中任一段所述的控制器、控制系统或内燃机。
30.根据本发明的又一方面，提供了一种控制内燃机的方法，包括：接收指示停止向内
燃机供应燃料的请求的第一请求信号；根据在接收到第一请求时气缸的进气门是关闭的，使进气门在内燃机的当前旋转期间以及紧接在内燃机的当前旋转之后的旋转期间保持关闭；以及根据气缸的进气门是打开的或者根据进气门的下一次打开已经被安排并且进气门的所述下一次打开将要被执行，使燃料喷射到气缸中并且后续使进气门针对紧接在进气门的下一次关闭之后的旋转保持关闭。
31.这提供了在接收到请求信号之后尽快停止向气缸喷射燃料的优点，但是防止未反应的氧气从内燃机排出，从而能够防止接收从气缸排出的气体的催化转化器的氧化。因此，改善了内燃机重新起动期间催化转化器的效率并且降低了通过催化转化器而未被转化的有毒污染物的比例。
32.可选地，该方法包括仅在气缸中的活塞已经到达上止点之后才引起气缸中的所述燃料的点燃。这提供了下述优点：排出到催化转化器的气体的较大比例包含可燃气体，并且因此这些气体在催化转化器中的燃烧使其能够保持在高温达更长时间。
33.可选地，该方法包括：接收指示从零增加内燃机的转矩输出的请求的第二请求信号；使内燃机的每个气缸的进气门打开；使燃料喷射到每个所述气缸中；以及在下一随在进气门打开的进气冲程之后的每个做功冲程期间使燃料燃烧。
34.可选地，该方法包括：接收指示从零增加内燃机的输出的转动速度的请求的起动请求信号；以及在内燃机的至少一个气缸的至少第一个进气冲程期间将所述至少一个气缸的进气门保持在关闭位置。
35.可选地，该方法包括：在接收到第二请求信号或起动请求信号之后使进气门第一次打开；以及使燃料喷射到气缸中以在第一次打开之后的第一个燃烧冲程期间进行燃烧。
36.可选地，所述使燃料喷射到气缸中包括使燃料喷射到气缸中以产生空气和燃料的化学计量混合物。
37.根据本发明的又一方面，提供了一种非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质包括计算机可读指令，所述计算机可读指令当由处理器执行时使得执行根据前述段落中任一段所述的方法。
38.根据本发明的又一方面，提供了一种用于控制包括多个气缸的内燃机的操作的控制器，该控制器被配置成：接收指示从零增加内燃机的速度的请求的请求信号；根据接收到请求信号来提供输出信号以使内燃机转动；以及在内燃机的至少一个气缸的至少第一个进气冲程期间将所述至少一个气缸的进气门保持在关闭位置。
39.可选地，控制器被配置成在紧接在进气门打开的进气冲程之后的每个做功冲程期间使燃料燃烧。
40.根据本发明的又一方面，提供了一种用于控制直接喷射式内燃机的操作的控制器，该控制器被配置成：在接收到指示改变内燃机的操作状态的请求的信号时，根据气门的位置来控制内燃机的气缸的进气门以及到气缸的燃料喷射。
41.可选地，该信号指示停止向内燃机供应燃料的请求。
42.在本技术的范围内，明确地意图是前述段落和/或以下描述和附图中阐述的各个方面、实施方式、示例和替选方案，并且特别是其各个特征，可以独立地或以落入所附权利要求的范围内的任意组合来采用。也就是说，除非这些特征不兼容，否则所有实施方式和/或任何实施方式的特征可以以落入所附权利要求的范围内的任意方式和/或组合进行组
合。申请人保留更改任何最初提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，这些权利包括修改任何最初提交的权利要求以从属于和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初未以这种方式要求保护。
附图说明
43.现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：
44.图1示出了实施本发明的车辆；
45.图2示出了包括控制器的控制系统，该控制器被布置成控制车辆的内燃机的操作；
46.图3示出了控制系统的气门致动装置的细节；
47.图4示出了示出实施本发明的控制内燃机的方法的流程图；
48.图5示出了在由控制器接收到燃料切断信号紧之前以及紧之后内燃机的旋转期间的进气门位置、燃料喷射、点火、排气门位置和内燃机速度的曲线图，所述曲线图示出了图4的方法的过程；
49.图6示出了在由控制器接收到燃料切断信号紧之前以及紧之后内燃机的旋转期间的进气门位置、燃料喷射、点火、排气门位置和内燃机速度的曲线图，所述曲线图示出了图4的方法的另一过程；
50.图7示出了示出实施本发明的控制内燃机的另一方法的流程图；
51.图8a示出了内燃机的四个气缸中的每一个的进气门(i.v.)位置、燃料喷射(inj.)和点火(ig.)的曲线图，所述曲线图示出了内燃机在其中接收到燃料切断请求的时段期间的控制；
52.图8b示出了内燃机的四个气缸中的每一个的进气门(i.v.)位置、燃料喷射(inj.)和点火(ig.)的曲线图，所述曲线图示出了内燃机在其中接收到燃料切断请求的时段期间的控制；
53.图9示出了示出仅在气缸内的活塞到达上止点之后使燃料的点火发生的过程的流程图；
54.图10示出了示出控制内燃机的另一方法的流程图；
55.图11示出了在图7的方法的示例中的在其中接收到燃料切断请求的时段期间，四个气缸中的每一个的进气门(i.v.)位置、燃料喷射(inj.)和点火(ig.)的曲线图；
56.图12示出了在接收到指示正内燃机转矩的请求的起动请求信号紧之后内燃机的旋转期间的进气门位置、燃料喷射、点火和内燃机速度的曲线图；
57.图13示出了示出控制内燃机的另一方法的流程图；以及
58.图14示出了在接收到起动请求信号之后内燃机的第一旋转期间的从零开始增加的内燃机速度以及内燃机的四个气缸的进气门(i.v.)位置、燃料喷射(inj.)正时和点火(ig.)正时的曲线图。
具体实施方式
59.在此参照附图描述根据本发明的实施方式的车辆100、控制系统201、控制器104、方法400和非暂态计算机可读介质210。
60.参照图1，车辆100是汽车形式的道路车辆。车辆100包括内燃发动机101(以下称为内燃机101)和用于使内燃机101发动以起动它的辅助转矩源102。在本实施方式中，辅助转矩源102为带式集成起动器用发电机(belt integrated starter generator)102的形式，该带式集成起动器用发电机102被配置成当内燃机101要重新起动时将内燃机101的输出的转动速度从零快速地增加。
61.在本实施方式中，内燃机101是包括四个气缸103的四冲程汽油内燃机，但是应当理解，其他实施方式可以包括少于或多于四个气缸。
62.车辆100包括：加速踏板105，该加速踏板105包括加速踏板传感器108；以及制动踏板107，该制动踏板107用于使用户能够控制车辆100的速度。
63.车辆100还包括为内燃机控制单元(ecu)形式的控制器104，该控制器104被配置成控制内燃机101的操作。此外，控制器104被布置成响应于从车辆100的各个部件接收到的信号而控制燃料喷射到内燃机101的气缸103中，车辆100的各个部件包括加速踏板传感器108以及被配置成接收指示起动车辆100或关闭车辆100的用户请求的用户输入的车辆起动系统106。起动系统106可以包括用户可操作开关和智能钥匙检测装置、或者点火钥匙开关、或者使用户能够提供内燃机101将要被起动或停止的指示的其他装置。
64.如图2示意性所示，控制器104形成控制系统201的一部分，该控制系统201被布置成控制内燃机101的操作。除了从起动系统106和加速踏板传感器108接收输入信号以外，控制器104还被布置成从车辆100的制动系统202接收指示在制动踏板107(图1中所示)处输入的用户请求的输入信号。控制器104还从感测装置203接收输入信号，感测装置203被布置成感测内燃机101的曲轴(未示出)的位置。在本实施方式中，感测装置203包括一对霍尔效应传感器，该对霍尔效应传感器被定位成检测内燃机101的飞轮(未示出)的方向。
65.响应于所接收到的输入信号，控制器104被配置成向控制系统201的控制内燃机101的操作的各个部件提供输出信号，控制系统201的各个部件包括：燃料喷射器204，所述燃料喷射器204用于控制喷射到内燃机101的气缸103中的燃料的质量；点火系统205，该点火系统205用于点燃气缸103内的燃料和空气混合物；以及气门致动装置206，该气门致动装置206用于致动内燃机101的气缸103的进气门(图3中所示的301)。在本实施方式中，气门致动装置206是连续可变气门升程(continuous variable valve lift，cvvl)系统206，但是在替选实施方式中，气门致动装置206可以包括离散可变气门升程系统。然而，在任一情况下，根据从控制器104接收到的信号，气门致动装置206能够在相应的进气冲程期间打开气缸103的进气门，而且还能够在内燃机101转动两圈或更多圈时将气缸103的进气门持续地保持在关闭位置。
66.在内燃机101的操作期间，排出气体经由排气系统207从内燃机101排出，排气系统207包括排气歧管208和三元催化转化器209。
67.在内燃机101的正常操作期间，当它产生燃烧转矩时，控制器104被配置成向燃料喷射器204、点火系统205和气门致动装置206提供输出信号，以在气缸103的四冲程燃烧循环内的特定时间处使空气进入气缸103、将燃料喷射到气缸103中以及点燃燃料。内燃机101是直接喷射式内燃机101，并且因此，通常对于每个气缸103，进气门(或者在存在多个进气门的实施方式中，多个进气门)在进气冲程期间打开和关闭，并且在进气冲程期间将燃料喷射到气缸103中，使得喷射的燃料与通过打开的进气门吸入的空气混合。点火系统205然后
在压缩冲程结束时点燃燃料和空气混合物，使得混合物在后续的做功冲程期间燃烧。燃烧产物然后在随后的排气冲程中从内燃机101排出，然后循环以另一进气冲程再次开始。燃料喷射、点火和进气门打开和关闭的正时由控制器104根据从感测装置203接收到的正时信号来安排。
68.如果内燃机101没有运行并且接收到指示内燃机101需要产生燃烧转矩的信号，则控制器104可以向辅助转矩装置102提供输出信号以使辅助转矩装置102发动内燃机101并且向气门致动装置206、燃料喷射器204和点火系统205提供信号以使内燃机起动。
69.如果内燃机101正在运行，并且接收到指示提供至内燃机101的燃料要被停止的燃料切断信号，则控制器104协调到内燃机101的燃料供应的停止和空气
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燃料混合物的点火的停止，使得内燃机101停止产生燃烧转矩。另外，如将在下面进一步详细描述的，控制器104还协调内燃机101的进气门的关闭，以防止氧气到达三元催化转化器并使催化剂氧化。
70.在本实施方式中，控制器104被配置成根据针对要由内燃机产生的转矩的要求来停止和起动内燃机101。因此，在控制器104处接收到的燃料切断信号可以是从起动系统106接收的，该起动系统106接收到指示内燃机101要被关断的用户输入，但是替选地，燃料切断信号可以从加速器踏板传感器108接收，指示用户已经释放加速器踏板105并且不需要由内燃机101产生转矩，或者替选地，燃料切断信号可以由控制器104从制动系统202接收，该制动系统202在下坡行驶时接收到在制动踏板107处的请求车辆100减速或停止加速的用户输入。
71.类似地，当内燃机101不产生转矩时，控制器104被配置成根据接收到指示需要正内燃机转矩的请求信号来使到内燃机101的燃料供应恢复。例如，请求信号可以由加速器踏板传感器108在其中内燃机101根本没有运行的时段之后或者在内燃机在其先前已经运行之后由于动量而仍然处于发动时生成。
72.在本实施方式中，控制器104包括：存储器设备210，其存储指令211；以及处理器212，其被配置成访问存储器设备210并且执行存储的指令211，使得处理器212可操作以对辅助转矩源102、气门致动装置206、点火系统205和燃料喷射器204进行控制。控制器104还包括：控制器104的输入/输出装置213，以从车辆100的其他部件接收输入信号以及向车辆100的其他部件提供输出信号。输入/输出装置213可以包括收发器，该收发器用于通过诸如can(控制器区域网络)总线的数据总线提供数据通信。
73.系统201的气门致动装置206的另外的细节在图3中示出，图3示出了内燃机101中的包含活塞300的气缸103中之一。图3还示出了气缸103的进气门301和排气门302通过其被致动的机构。应当理解，虽然图3中仅示出了具有一个进气门301的一个气缸103，但是其他气缸103的进气门301可以以类似方式进行致动。此外，在其他实施方式中，每个气缸103可以具有超过一个的进气门301，并且在本说明书涉及气缸的进气门的操作的情况下，其也适用于具有多个进气门的气缸的所有进气门的操作。也就是说，对气缸103的进气门301被打开、正在打开、被关闭或正在关闭的提及，就针对每个气缸103具有多个进气门301的实施方式而言，应当被理解为是对气缸103的所有进气门301被打开、正在打开、被关闭或正在关闭的提及。
74.在本实施方式中，气门致动装置206包括：已知类型的液压系统，其被布置成仅致动内燃机101的进气门301。排气门302通过与凸轮轴304上的凸轮303的直接机械相互作用
来致动，但是在替选实施方式中，排气门302也可以以与进气门301类似的方式通过连续可变气门升程(cvvl)系统来致动。
75.气门致动装置206包括凸轮从动件305，该凸轮从动件305被布置成由位于内燃机101的凸轮轴307上的凸轮306进行致动。当被致动时，凸轮从动件305对液压系统的主缸309中的活塞308进行致动。主缸309可以经由螺线管操纵阀310液压连接至储蓄装置311和包含活塞313的从动缸312。在本实施方式中，螺线管操纵阀310被偏置使得在主缸309与从动缸312之间正常提供连接，同时储蓄装置311与主缸309隔离，并且当螺线管操纵阀310被致动时，响应于来自控制器104的信号，主缸309连接至储蓄装置311并且与从动缸312隔离。
76.从动缸312的活塞313被布置成对进气门301进行致动。当进气门301被致动时，如图3所示，进气门301从气缸103的进气端口314移位以允许空气被吸入气缸103中。
77.在内燃机101的正常操作期间，至少在活塞300的进气冲程期间在其中凸轮306致动主缸309的活塞308的时段的一部分内，螺线管操纵阀310提供主缸309与从动缸312之间的连接。因此，从动缸312的活塞313被液压致动并且将进气门301推动到至打开位置，如图3所示。随着凸轮306进一步旋转，凸轮306释放施加至活塞308的压力，从而允许液压流体返回至主缸309，并且进气门301返回至关闭位置，在该位置处，进气门301关闭进气端口314。
78.然而，响应于来自控制器104的信号，可以在活塞300的整个进气冲程期间移动螺线管操纵阀310以将主缸309连接至储蓄装置311，使得活塞308在主缸309中的致动不会引起活塞313在从动缸312中的致动。因此，进气门301保持在关闭位置，使得在整个进气冲程期间没有空气能够通过进气端口314进入气缸103。
79.如图3所示，燃料喷射器315被定位成将燃料喷射直接提供至气缸103中，并且诸如火花塞的点火设备316被设置成点燃存在于气缸103内的燃料和空气混合物。
80.在替选实施方式中，气门致动装置206可以包括另外类型的可变气门升程系统，例如包括被布置成直接地致动内燃机101的进气门301的螺线管或电马达的电气系统。
81.图4示出了说明可以由控制器104进行的控制内燃机101的方法400的流程图。在框401处，接收第一请求信号，该第一请求信号指示切断到内燃机101的燃料的请求。例如，请求信号可以由控制器104从起动系统106接收，该起动系统106响应于接收到指示应当停止内燃机的用户输入而生成信号，或者该信号可以从制动系统202接收，该信号指示车辆100的用户已经向制动踏板107施加压力以指示当前不需要正内燃机转矩。
82.在方法400的框402处，根据在接收到第一请求信号时进气门是关闭的，使内燃机101的气缸103的进气门301针对内燃机的当前旋转以及紧接在内燃机的当前旋转之后的内燃机的旋转保持关闭。在图3的实施方式中，除非被激活，否则螺线管操纵阀310被配置成提供主缸309与从动缸312之间的液压连接。因此，框402的过程可以通过下述来实现：向螺线管操纵阀310提供用于使螺线管操纵阀310将从动缸312与主缸309隔离并且在主缸309与储蓄装置311之间提供液压连接的信号。
83.在替选实施方式中，其中，除非螺线管操纵阀310被激活，否则螺线管操纵阀310被配置成提供主缸309与储蓄装置311之间的连接，框402的过程可以通过下述来实现：控制器104不向螺线管操纵阀310提供将使螺线管操纵阀310在活塞300的进气冲程期间将主缸309连接至从动缸312的信号。
84.框402处的过程的示例由图5的曲线图示出，图5的图示出了在控制器104接收到燃
料切断信号紧之前和紧之后的内燃机101的旋转期间的进气门位置、燃料喷射、点火、排气门位置和内燃机速度。由针对进气冲程的字母“i”、针对压缩冲程的字母“c”、针对做功冲程的字母“p”和针对排气冲程的字母“e”示出四个冲程。
85.在该示例中，在进气门301处于关闭位置时并且在由控制器104安排进气门的下一次打开之前接收到燃料切断请求。因此，针对燃料切断请求之后内燃机101的所有旋转，进气门保持关闭并且不进行燃料喷射。排气门302在排气冲程期间继续打开，但是由于在进气冲程期间没有空气被接收至气缸103中，因此没有氧气被排放至催化转化器209。
86.在方法400的框403处，如图4所示，使燃料喷射至气缸103中，并且后续根据下述中至少之一来使进气门301在紧接进气门301的下一次关闭之后的内燃机101的旋转期间保持关闭：进气门301在接收到第一请求信号时是打开的；以及在接收到第一请求信号时已经安排了进气门301的下一次打开并且将要执行进气门的下一次打开。
87.框403处的过程的示例由图6的曲线图示出，图6的曲线图示出了在控制器104接收到燃料切断信号紧之前和紧之后的内燃机101的旋转期间的进气门位置、燃料喷射、点火、排气门位置和内燃机速度。在该示例中，燃料切断请求是在进气门301已经开始被打开，使空气(包含氧气)进入气缸，但是在燃料被喷射至气缸中之前接收到的。然而，因为当接收到燃料切断请求时进气门301是打开的，因此允许在燃料切断请求之后执行最终燃料喷射601。在本实施方式中，最终燃料喷射601在进气冲程期间执行，如在内燃机101的正常操作期间一样。然后，进气门301关闭并且针对内燃机101的后续旋转保持关闭，直到内燃机达到静止。
88.在最终燃料喷射601紧之后的压缩冲程中，喷射的燃料被点燃并且燃烧主要发生在随后的做功冲程中。因此，由燃烧产生的排出气体在随后的排气冲程中被排放至催化转化器209。因此，因为允许发生最终燃料喷射601，因此防止了氧气到达催化转化器209并且引起催化剂的氧化。最终燃料喷射601还防止催化转化器209的相对快速冷却，否则，如果在进气冲程期间由气缸103接收到的空气仅在排气冲程时被泵入催化转换器209中而没有发生最终燃料喷射601，就会发生催化转化器209的相对快速冷却。
89.说明控制内燃机101的方法700的流程图在图7中示出，图7提供了图4的方法400的示例。
90.在方法700的框701处，接收指示切断到内燃机101的燃料的请求的第一请求信号。因此，框701处的过程与图4的框401处的过程相同。
91.在框702处，确定进气门301是否关闭。如果进气门301没有关闭，则执行框705至框707处的过程。在框705处，如果在当前进气冲程期间还没有使燃料喷射被执行，则使燃料喷射至气缸103中。例如，如果控制器104已经提供用于使得在当前进气冲程期间进行燃料喷射的输出信号，那么在框705处不会引起进一步的燃料的喷射。
92.在框706处，使进气门301关闭并且后续针对进气门301的关闭紧之后的内燃机101的旋转保持关闭。然后，在执行框708处的过程之前在框707处使气缸103中的燃料被点燃。
93.替选地，如果在框702处确定进气门301当前是关闭的，则在框703处确定进气门的下一次打开是否已经被安排并且例如因为不可能阻止下一次安排的打开而将执行进气门的下一次打开。如果确定下一次打开被安排并且将被执行，那么如上所述执行框705至框707处的过程。替选地，如果确定下一次打开尚未被安排或者已经被安排但是仍然可以停
止，则执行框704处的过程。在框704处，使气缸103的进气门针对内燃机101的当前旋转和当前旋转紧之后的内燃机的旋转保持关闭。然后，执行框708处的过程，在该过程中等待指示增加内燃机101的转矩输出的请求的第二请求信号。例如，第二请求信号可以是来自加速器踏板传感器108的信号，指示用户已经踏下加速器踏板105以请求内燃机转矩。
94.可以注意的是，在框704或框707处的过程之后，当在框708处等待第二请求信号时，进气门103没有从其关闭位置移动。也就是说，进气门103保持关闭至少直到接收到指示将内燃机101的燃烧转矩输出从零增加的请求的第二请求。
95.虽然上面针对内燃机101的一个气缸描述了方法400和方法700，但是应当理解，这些方法也适用于具有若干个气缸的内燃机101的所有气缸。对内燃机101的控制的示例在图8a的曲线图中示出，图8a的曲线图包括在其中接收到燃料切断请求的时段期间的下述的曲线图：以每分钟转数(rpm)为单位的内燃机旋转速度、针对内燃机101的四个气缸(#1、#2、#3和#4)中的每个气缸的进气门(i.v.)位置、燃料喷射(inj.)以及点火(ig.)。虽然未在图8a中示出，但是应当理解，每个气缸103的一个或更多个排气门302在每个排气冲程期间打开有限的时段。
96.在接收到燃料切断请求之前，在气缸103的进气冲程期间打开和关闭每个气缸103的进气门301，并且在气缸103的进气门301打开的同时将燃料喷射至相应的气缸中。在每个气缸103的每个压缩冲程即将结束时，该气缸103中的燃料被点燃。
97.在图8a的示例中，当接收到燃料切断请求信号时，气缸#1的进气门301是打开的并且因此燃料被喷射801至气缸103中，并且后续在压缩冲程即将结束时燃料被点燃802以产生最终燃烧。然后，气缸#1的进气门301针对内燃机101的后续旋转保持关闭。其他气缸103(#2、#3和#4)的进气门301在接收到燃料切断请求信号时是关闭的，并且因此，这些气缸(#2、#3和#4)的进气门针对内燃机101的当前旋转和后续旋转保持关闭。在气缸#2的情况下，活塞300当前处于其压缩冲程，该气缸刚刚在其先前的进气冲程中接收到燃料和空气。因此，允许在气缸#2的当前压缩冲程期间发生点火，使得在后续的排气冲程期间将燃烧产物排放至催化转化器209。
98.对内燃机101的控制的第二示例在图8b的曲线图中示出，图8b的曲线图包括在其中接收到燃料切断请求的时段期间的下述的曲线图：以每分钟转数(rpm)为单位的内燃机旋转速度、针对内燃机101的四个气缸103(#1、#2、#3和#4)中的每个缸的进气门(i.v.)位置、燃料喷射(inj.)以及点火(ig.)。图8b的曲线图与图8a的曲线图类似，但是在该示例中，在气缸#1的进气冲程、气缸#3的排气冲程、气缸#4的做功冲程和气缸#2的压缩冲程即将结束时接收到燃料切断请求。在该示例中，已经安排了气缸#3的进气门的下一次打开和气缸#4的进气门的下一次打开，并且因此，这些进气门在接收到燃料切断请求信号之后被打开。然而，在其中相应的进气门被打开期间，燃料被喷射至气缸#3和气缸#4中，并且在该示例中，在这两个气缸#3和气缸#4中的每个气缸中执行最终点火851和852，使得燃烧产物被排放至催化转化器209。
99.气缸#3的进气门和气缸#4的进气门被关闭之后，气缸#3的进气门和气缸#4的进气门然后在后续的内燃机旋转期间保持关闭，直到内燃机的旋转速度为零。
100.如下面将关于图7和图11描述的，最终点火852和/或最终点火851可以延迟直到相应的活塞300已经到达上止点(在曲线图上示出为角度“0”)，使得更大比例的可燃气体到达
催化转化器209。另外地或替选地，可以省略最终点火852和/或最终点火851，使得燃料和空气混合物到达催化转化器209。然而，在每种情况下，空气
‑
燃料比可以维持在兰木达(lambda)＝1，使得化学计量混合物到达催化转化器。
101.在图7的方法700的示例中，框707处的过程包括在进气门301关闭之后使在气缸103中的燃料点燃。在图9所示的一个示例中，框707a处的过程包括仅在气缸103中的活塞300已经达到上止点之后在进气门关闭之后使气缸中的燃料点燃。图9示出了说明该过程的流程图，并且图11示出了对内燃机101的控制的示例，图11包括在其中接收到燃料切断请求的时段期间的下述的曲线图：针对内燃机101的四个气缸103中的每个气缸的进气门(i.v.)位置、燃料喷射(inj.)以及点火(ig.)。应当理解，每个气缸103的排气门302在该排气门302的排气冲程中的每个排气冲程期间打开有限的时段。
102.图11的曲线图与图8a的曲线图类似，但是在接收到燃料切断请求信号之后，发生在气缸#1和气缸#2中的点火1101和点火1102被延迟，直到相应的活塞300到达上止点(在曲线图上示出为角度“0”)之后。因此，燃烧被延迟并且从气缸#1和气缸#2中排放的气体包括与在相应活塞300到达上止点之前执行点火1101和点火1102的情况下的可燃气体相比更大比例的可燃气体。因此，相对大量的可燃气体在催化转化器209中燃烧，使得催化转化器209的温度升高。因此，在内燃机101停止之后催化转化器209的温度在较长的时段内保持在其工作温度之上，并且当内燃机重新起动时催化转化器209的温度在其工作温度之上的可能性更高。
103.在替选方法中，过程与方法700的过程相同，如图7的流程图示出的，但是省略了框707处的过程。因此，在该替选方法中，在框705处喷射燃料并且在后续的排气冲程期间未燃烧的燃料和空气的混合物被排放至催化转化器209，在催化转化器209中，该混合物被更缓慢地转化为燃烧产物。在该替选方法的示例中，在针对其进气门301在接收到燃料切断请求信号时是打开的气缸103的进气冲程期间使燃料喷射，并且后续使得这些进气门301在进气门的下一次关闭紧之后的内燃机101的旋转期间保持关闭，如图11的示例示出的。然而，在替选方法中，不执行气缸#1中的最终点火1101，并且可以不执行气缸#2中的最终点火1102。
104.图10中示出了说明可由控制器104执行的控制内燃机101的另外的方法1000的流程图。该方法1000涉及从零起增加由内燃机101产生的燃烧转矩，并且因此可以从图4的方法400或图7的方法700继续下去，其中，通过切断供应的燃料将由内燃机产生的燃烧转矩减小至零。图10的方法1000可以在内燃机速度为零时执行，例如，当车辆100第一次起动时执行。替选地，方法1000可以在生态停车(在生态停车中，到内燃机101的燃料供应例如由于用户踏下制动踏板107而被切断)之后执行，并且当用户踏下加速器踏板从而使得生成针对正内燃机转矩的请求时内燃机101仍然在转动。
105.在方法1000的框1001处，接收指示从零增加从内燃机101输出的转矩的请求的第二请求信号。在方法1000的框1002处，使得安排内燃机101的每个气缸103的进气门301的打开。对进气门301的打开的安排可以取决于内燃机101的当前速度以及取决于各个气缸103中的每个缸在其四个冲程周期内的位置。气缸103中的每个气缸的位置可以根据从上面描述的位置感测装置203(图2所示)接收到的信号来确定。
106.在框1003处，使得针对下述每个气缸103安排燃料喷射：针对每个气缸，进气门301被安排为在其下一个进气冲程期间打开。在本实施方式中，被安排以进行喷射的一定量的
燃料提供气缸103中的燃料和空气的化学计量混合物。这是可能的，因为如上所述，催化转化器209在到内燃机101的燃料切断之后的内燃机101的旋转期间没有被氧化，并且因此当内燃机101重新起动时不需要浓混合物以减少催化剂的被氧化成分。
107.在方法1000的框1004处，在下一随在每个进气冲程之后的每个做功冲程期间使燃料燃烧，在所述每个进气冲程期间，相应的进气门301是打开的。针对气缸103中的每一个，如果在内燃机101的起动期间进气门301是被打开的，则燃料也被喷射并且在下一随后的做功冲程期间使得燃烧发生。如前所述，在内燃机101的关闭期间，每个气缸103的进气门301最后一次打开时，燃料被喷射并且不允许进气门301进一步打开，同时内燃机101的燃烧转矩减小至零。因此，针对在内燃机起动时以做功冲程开始的气缸103，在该第一做功冲程期间可能没有燃烧。然而，可以注意的是，针对该气缸103，进气门301在其最近的进气冲程期间没有打开，自内燃机关闭期间的最终做功冲程以来一直保持关闭。
108.方法1000的示例由图12的曲线图示出，图12的曲线图示出了在控制器104接收到指示请求正内燃机转矩的起动请求信号紧之后的内燃机101的旋转期间的进气门位置、燃料喷射、点火和内燃机速度。应当理解，每个气缸103的排气门302在每个排气冲程期间打开有限的时段。
109.在图12的示例中，内燃机101最初处于静止状态(即，其旋转速度为零)。在接收到起动请求信号时，控制器104立即安排进气门301的打开和燃料喷射(在每个气缸103的进气冲程期间发生)并且将点火安排为在随后的压缩冲程即将结束时发生。可以注意的是，在气缸#4的第一压缩冲程期间没有附加的燃料喷射和点火。由于上面描述的方法400或方法700，当接收到起动请求信号时气缸103包含燃烧产物而不是空气(如果进气门301在最终燃烧之后没有保持关闭，则气缸102将包含空气)，并且因此，在气缸#4的第一压缩冲程期间不需要附加的燃料喷射。
110.图13示出了说明控制内燃机101的方法1300的流程图，图13提供了图10的方法1000的示例。在方法1300的框1301处，接收指示从零增加内燃机的速度的请求的起动请求信号。在框1302处，将内燃机101的至少一个气缸103的进气门301在所述至少一个气缸103的至少第一个进气冲程期间维持在关闭位置。这致使内燃机平滑起动，而不会使催化转化器氧化，如下面参照图14描述的。
111.图13所示的方法1300的其余部分还包括如上面关于图10描述的框1002、框1003和框1004处的过程。因此，在框1302处在至少一个气缸103的进气门301保持关闭之后，根据在框1002处执行的安排打开进气门301，在框1003处使燃料喷射至每个气缸中，并且在框1004处使燃料在气缸的下一随在进气门为打开的每个进气冲程之后的每个做功冲程期间燃烧。
112.方法1300的示例由图14的曲线图说明，图14的曲线图示出了在接收到起动请求信号之后的内燃机101的第一旋转期间的从零增加时的内燃机速度，连同针对内燃机101的四个气缸103的进气门(iv)位置、燃料喷射(inj.)正时和点火(ig.)正时。最初，内燃机101通过辅助转矩源102旋转。内燃机的输出的速度在辅助转矩源102的作用下从零增加至空转速度(例如每分钟700转数)的速率例如根据先前的测量是已知的，并且因此，在需要第一次点火之前必须使内燃机101旋转通过的角度也是已知的。如果辅助转矩源102是带式集成起动器用发电机，那么内燃机速度可以在使得能够进行气门运动之前达到空转速度。如果辅助转矩源102是传统的“小齿轮起动机”，那么内燃机速度可能在使得能够进行气门运动时显
著低于空转速度(例如，每分钟300转数)。在任何情况下，可以在内燃机速度增加期间禁止气门运动，并且在预期的燃烧之前开始运转1转。
113.在本示例中，要求在内燃机101近似达到其空转速度时发生第一次做功冲程，并且因此，需要在内燃机通过约720度转动之后进行第一次点火。在这种情况下，当达到该速度时具有第一做功冲程的气缸是气缸#2。在准备在气缸#2的该做功冲程期间使得进行燃烧的过程中，在约360度之后首先打开进气门103并且喷射燃料。
114.如图14所示，到第一进气门103打开时，内燃机101已经达到空转速度的大于约50％的速度。
115.在该示例中，在由辅助转矩源102进行的起动期间，执行进气冲程的第一气缸是气缸#3和气缸#4，但是可以预测的是在它们的第一做功冲程时内燃机101将不会足够快地旋转。因此，在气缸#3和气缸#4的第一个进气冲程期间，这些气缸的进气门301维持在关闭位置并且不喷射燃料。因此，在气缸#3和气缸#4的第一做功冲程期间没有燃烧。
116.通过在图14的示例中的防止在气缸#3和气缸#4的第一做功冲程期间的燃烧，内燃机101可以通过辅助转矩源以平滑的方式从零速度起加速，并且因此，可以使噪声振动和声振粗糙度最小化。此外，由于气缸#3的进气门和气缸#4的进气门在第一个进气冲程期间保持关闭，因此防止空气被吸入这些气缸中并且在下一个排气冲程中将空气排放至催化转化器。因此，防止了催化转化器的不期望的氧化。
117.出于本公开内容的目的，应当理解，本文中描述的一个或更多个控制器可以均包括具有一个或更多个电子处理器的控制单元或计算设备。车辆和/或其系统可以包括单个控制单元或电子控制器，或者替选地，一个或更多个控制器的不同功能可以体现在或托管在不同的控制单元或控制器中。可以提供指令集，这些指令在执行时使所述一个或更多个控制器或者一个或更多个控制单元实现本文中描述的控制技术(包括所描述的一个或更多个方法)。该指令集可以被嵌入一个或更多个电子处理器中，或者替选地，该指令集可以被提供为将由一个或更多个电子处理器执行的软件。例如，第一控制器可以以在一个或更多个电子处理器上运行的软件来实现，并且一个或更多个其他控制器也可以以在一个或更多个电子处理器、可选地与第一控制器相同的一个或更多个处理器上运行的软件来实现。然而，将理解的是，其他布置也是有用的，并且因此，本公开内容不旨在限于任何特定布置。无论如何，上面描述的指令集可以嵌入计算机可读存储介质(例如，非暂态计算机可读存储介质)中，该计算机可读存储介质可以包括用于对呈由机器或电子处理器/计算设备可读的形式的信息进行存储的任何机制，包括但不限于：磁存储介质(例如，软盘)；光学存储介质(例如，cd
‑
rom)；磁光存储介质；只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；可擦除可编程存储器(例如，eprom和eeprom)；闪速存储器；或者用于存储这样的信息/指令的电介质或其他类型的介质。
118.将理解的是，在不脱离本技术的范围的情况下，可以对本发明做出各种变化和修改。
119.图4、图7、图9、图10和图13中所示的框可以表示计算机程序211中的方法和/或代码段中的步骤。对框的特定顺序的示出并不一定意味着针对框存在要求的或优选的顺序，并且框的顺序和布置可以改变。此外，有可能省略一些步骤。
120.虽然在前段中已经参照各种示例描述了本发明的实施方式，但是应当理解，可以
在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下对给出的示例进行修改。
121.先前的描述中描述的特征可以以除了明确描述的组合之外的组合使用。
122.虽然已经参照某些特征描述了功能，但是无论是否描述，那些功能都可以由其他特征来执行。
123.虽然已经参照某些实施方式描述了特征，但是无论是否描述，那些特征也可以存在于其他实施方式中。
124.虽然尽力在前面的说明书中引起对被认为特别重要的本发明的这些特征的注意，但是应当理解，本技术人要求保护关于在此之前参考和/或在附图中示出的任何可获专利的特征或特征的组合，无论是否对其进行特别强调。