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用于在潮湿条件下操作 发动机的方法和系统

阅读：478发布：2020-07-12

专利汇可以提供用于在潮湿条件下操作发动机的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开提供了“用于在潮湿条件下操作发动机的方法和系统”。提供了一种用于改进在潮湿环境条件期间已停止的发动机的起动的方法和系统。所述方法和系统可降低起动在发动机气缸中具有液态水的发动机的可能性以改进发动机起动。在一个实例中，将激光施加到所述发动机内的金属表面以使可能由于冷凝而存在于所述发动机中的水汽化。，下面是用于在潮湿条件下操作发动机的方法和系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种发动机操作方法，其包括：
响应于发动机起动预测启动发动机的激光点火系统并且经由所述激光点火系统来使气缸内的水汽化；以及
响应于所述发动机起动预测使所述发动机反向旋转。
2.如权利要求1所述的方法，其中启动所述激光点火系统包括操作所述激光点火装置以将激光脉冲引导到所述气缸中。
3.如权利要求1所述的方法，其中进一步响应于所述气缸内的冷凝的估计而启动所述激光点火系统。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述冷凝的估计是基于露点温度。
5.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述发动机起动预测打开发动机节气门。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机经由电机反向旋转。
7.如权利要求1所述的方法，其还包括当所述发动机未在预测所述发动机起动的阈值时间量内起动时停用所述激光点火系统。
8.如权利要求1所述的方法，其还包括反转发动机旋转，使得所述发动机响应于发动机起动请求而正向旋转。
9.如权利要求8所述的方法，其还包括响应于所述发动机起动请求关闭发动机节气门。
10.一种车辆系统，其包括：
发动机，其包括节气门；
电动马达-发电机；
激光点火系统，其耦合到气缸盖；以及
控制器，其包括可执行指令，以响应于自预测发动机起动以来起动发动机的时间量期满而停用激光点火系统并关闭所述节气门。
11.如权利要求10所述的系统，其还包括响应于起动所述发动机的预测而启动所述激光点火系统的附加指令。
12.如权利要求10所述的系统，其还包括自动停止所述发动机的旋转的附加指令。
13.如权利要求10所述的系统，其还包括响应于所述发动机内的温度在露点温度的阈值内而在停止所述发动机的同时启动所述激光点火系统。
14.如权利要求10所述的系统，其还包括响应于起动所述发动机的预测而打开所述节气门的附加指令。

说明书全文

用于在潮湿条件下操作发动机的方法和系统

技术领域

[0001] 本申请涉及用于在存在高环境湿度水平时操作内燃发动机的方法和系统。

背景技术

[0002] 车辆的内燃发动机可在环境湿度水平较高的条件下运行。当发动机运行时，潮湿空气可被吸入发动机中并且发动机可表现良好，因为发动机中的较高温度允许水蒸气保持夹带在空气中。较高湿度的空气充当电荷稀释剂，并且它可用于减少发动机爆震和NOx排放。然而，如果允许水蒸气在发动机内冷凝，那么可能导致发动机失火。如果发动机由于发动机内的水冷凝而失火，那么发动机排放和性能可能降低。

[0003] 如果发动机停止，那么水蒸气可能更有可能在发动机中冷凝。具体地，在发动机运转时吸入发动机中的潮湿空气可在发动机停用后冷却。使潮湿空气冷却可导致发动机内的冷凝并且在发动机和发动机进气系统内形成水滴。如果发动机在发动机和/或发动机进气口中有水的情况下起动，那么水可能经由真空被吸入发动机气缸中，在气缸中水可能导致气缸失火。因此，可能希望提供一种降低液态水被吸入发动机气缸中的可能性的方法。发明内容

[0004] 本发明人在本文已认识到与在潮湿环境条件下操作发动机相关联的挑战并且已开发一种发动机操作方法，所述方法包括：响应于发动机起动预测启动发动机的激光点火系统并且经由激光点火系统来使气缸内的水汽化；并且响应于发动机起动预测使发动机反向旋转。

[0005] 通过使可能由于冷凝而在发动机气缸中形成的水汽化，可经由降低发动机内失火的可能性来提供改进发动机起动的技术效果。激光点火系统可响应于预测的发动机起动而启动，以使可能存在于发动机气缸中的水汽化。发动机起动预测可基于钥匙扣或在车辆的规定距离内的其他装置。可替代地，发动机起动预测可基于车门的打开或者经由远程车辆起动请求。

[0006] 本文描述的方法包括几个优点。具体地，所述方法可减少发动机排放。此外，所述方法可在发动机起动期间提供改进的燃烧，从而在发动机起动期间导致更平滑的发动机扭矩产生。此外，所述方法可在发动机已自动停止后改进发动机重新起动。

[0007] 应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实现方式。附图说明

[0008] 图1示出了示例性混合动力车辆系统。

[0009] 图2示出了图1的混合动力车辆系统的示例性内燃发动机。

[0010] 图3示出了根据图4和图5的方法的示例性发动机操作顺序。

[0011] 图4和图5示出了用于操作发动机的方法的高级流程图。

具体实施方式

[0012] 描述了被提供用于减少发动机气缸内的水的形成并且改进发动机起动的方法和系统。图1和图2示出了发动机系统，其中可减少发动机气缸内的水的形成以改进发动机起动。包括预测发动机起动的示例性发动机操作顺序在图3中示出。用于操作包括激光点火系统的发动机的方法在图4和图5中示出。

[0013] 图1示意性地描绘了具有混合动力驱动系统10的车辆。混合动力驱动系统10包括联接到变速器16的内燃发动机20。变速器16可为手动变速器、自动变速器或其组合。此外，可包括各种附加部件，诸如变矩器和/或其他挡位，诸如主减速器单元等。变速器16被示出为联接到驱动轮14，所述驱动轮可接触路面。

[0014] 在所述实例中，混合动力驱动系统还包括可操作为马达和发电机的能量转换装置或电机18。能量转换装置18被进一步示出为耦合到能量存储装置22，所述能量存储装置可包括电池、电容器、飞轮、压力容器等。能量转换装置可操作来从车辆运动和/或发动机吸收能量，并且将吸收的能量转换成适用于由能量存储装置存储的能量形式(换句话说，提供发电机操作)。能量转换装置也可被操作来向驱动轮14和/或发动机20提供输出(功率、功、扭矩、速度等)(换句话说，提供马达操作)。应当理解，能量转换装置可操作为马达和发电机两者，以在能量存储装置与车辆驱动轮和/或发动机20之间提供适当的能量转换。

[0015] 发动机20、能量转换装置18、变速器16和驱动轮14之间所描绘的连接可为机械连接，而能量转换装置18与能量存储装置22之间的连接可为电连接。例如，扭矩可从发动机20传递，以经由变速器16来驱动车辆驱动轮14。如上所述，能量存储装置22可被配置来以发电机模式和/或马达模式来操作。在发电机模式中，系统10可吸收来自发动机20和/或变速器16的一些或全部输出，这可减少输送到驱动轮14的驱动输出的量。此外，由能量转换装置18接收的输出可用来给能量存储装置22充电。可替代地，能量存储装置22可从外部能量源24接收电荷，外部能量源诸如主电源的插件。在马达模式中，能量转换装置18可例如通过使用存储在电池中的电能向发动机20和/或变速器16提供机械输出。

[0016] 混合动力驱动实例可包括全混合动力系统，其中车辆可仅运行于发动机、仅运行于能量转换装置(例如，马达)或仅运行于两者的组合。也可采用辅助或轻度混合动力配置，其中发动机是主要扭矩源，其中混合动力驱动系统用于例如在高负载条件或其他条件下选择性地输送增加的扭矩。此外，还可使用起动机/发电机和/或智能交流发电机系统。

[0017] 从上文可理解的是，示例性混合动力驱动系统能够具有各种操作模式。例如，在第一模式中，发动机20打开并且充当为驱动轮14提供动力的扭矩源。在这种情况下，车辆以“发动机启动”模式运行，并且燃料从燃料系统28供应到发动机20(在图2中进一步详细描绘)。燃料系统28包括用于存储燃料蒸气并减少来自混合动力车辆驱动系统10的排放的燃料蒸气回收系统29。

[0018] 在另一种模式中，驱动系统可使用能量转换装置18(例如，电动马达)作为驱动车辆的扭矩源来进行操作。这种“发动机关闭”操作模式可在制动、低速期间，在交通信号灯处停止时等使用。在可称为“辅助”模式的另一种模式中，能量转换装置18可补充由发动机20提供的扭矩并与其配合作用。如上所述，能量转换装置18还可以发电机模式操作，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可用于在发动机20在不同燃烧模式之间的转换期间(例如，在点火火花模式与压缩点火模式之间的转换期间)增加或吸收扭矩。

[0019] 以上参考图1描述的各种部件可由车辆控制系统41控制，所述车辆控制系统包括控制器12、多个传感器42和多个致动器44，所述控制器具有用于执行用于调节车辆系统的程序和子程序的计算机可读指令。传感器42可包括图2所示的传感器，以及用于感测驾驶员车门的状态以便预测发动机起动的车门位置传感器。当钥匙扣3进入车辆1的接近距离(例如，在两米内)时，钥匙扣3可将安全令牌(例如，数字序列)发送到接收器2。安全令牌可允许启动包括能量转换装置18和发动机20的车辆1。当钥匙扣3在车辆1的预定距离内时(例如，在钥匙扣3经由射频将安全令牌发送到接收器2之后)，可预测发动机起动。

[0020] 图2示出了包括在诸如图1的混合动力车辆的混合动力车辆系统中的多气缸内燃发动机20的示例性气缸的示意图。发动机20可至少部分地由包括控制器12的控制系统并且通过经由输入装置130来自人类驾驶员132的输入来进行控制。在所述实例中，输入装置130包括加速踏板以及用于产生比例踏板位置信号的踏板位置传感器134。控制器12从图1和图2所示的各种传感器接收信号。控制器12还向图1和图2所示的各种致动器提供信号。控制器
12根据存储在非暂时性存储器中的可执行指令来操作。

[0021] 发动机20的燃烧气缸30可包括活塞36定位在其中的燃烧气缸壁32。活塞36可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间传动系统联接到车辆的至少一个驱动轮。燃烧气缸30可经由进气道43从进气歧管45接收进气，并且可经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管45和排气道48可经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧气缸30连通。在一些实例中，燃烧气缸30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

[0022] 在所述实例中，进气门52和排气门54可经由相应的凸轮执行系统51和53通过凸轮执行来控制。凸轮执行系统51和53可各自包括一个或多个凸轮，并且可利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可由控制器12操作来改变阀操作的可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。为了能够检测凸轮位置，凸轮执行系统51和53应当具有齿轮。进气门52和排气门54的位置可分别由位置传感器55和57确定。在替代实例中，进气门52和/或排气门54可通过电动阀执行来控制。例如，气缸30可替代地可包括经由电动阀执行控制的进气门以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮执行控制的排气门。

[0023] 燃料喷射器66被示出直接联接到燃烧气缸30，以用于直接在其中与从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66提供所谓的将燃料直接喷射到燃烧气缸30中。例如，燃料喷射器可安装在燃烧气缸的侧面上或者燃烧气缸的顶部中。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料输送系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一些实例中，燃烧气缸30可替代地或此外可包括布置在进气道43中的燃料喷射器，所述进气道的构造提供了所谓的将燃料进气道喷射到燃烧气缸30上游的进气道中。

[0024] 进气道43可包括具有节流板64的节气门62。在所述特定实例中，节流板64的位置可通过控制器12经由提供给包括在节气门62中的电动马达或致动器的信号而改变，所述配置可称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，可操作节气门62以改变提供给其他发动机燃烧气缸中的燃烧气缸30的进气。进气道43可包括质量空气流量传感器120、歧管空气压力传感器122、进气温度传感器72和进气湿度传感器74，以用于向控制器12提供相应的信号。

[0025] 排气传感器126被示出耦合到催化转化器70上游的排气道48。传感器126可为用于提供排气空气/空燃比的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)、双态氧传感器或排气氧传感器(EGO)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排气系统可包括点火催化剂和车身底部催化剂，以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个实例中，催化转化器70可包括多个催化剂砖。在另一个实例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个实例中，催化转化器70可为三元型催化剂。

[0026] 控制器12在图1中被示出为微型计算机，所述微型计算机包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在所述特定实例中被示出为只读存储器芯片106的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器109、以及数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12还可从耦合到发动机20的传感器接收各种信号和信息，包括来自质量空气流量传感器120的感应质量空气流量的测量；来自耦合到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度；在一些实例中，可选地可包括来自耦合到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号；来自节气门位置传感器63的节气门位置；以及来自MAP空气压力传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。存储介质只读存储器芯片106可用计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示可由微处理器102执行的指令，以用于执行以下描述的方法及其变型。

[0027] 发动机20还包括激光系统92。激光系统92包括激光激励器88和激光控制单元(LCU)90。LCU 90使激光激励器88产生激光能量。LCU 90可从控制器12接收操作指令。激光激励器88包括激光振荡部分86和光会聚部分84。光会聚部分84将由激光振荡部分86产生的激光会聚在燃烧气缸30的激光焦点82上。

[0028] 激光系统92被配置来以多于一种能力来操作。例如，在燃烧条件期间，激光能量可用于在发动机的压缩冲程期间包括在发动机转动起动、发动机暖机操作以及暖机发动机操作期间以特定的曲轴角度点燃空气/燃料混合物。由燃料喷射器66喷射的燃料可在进气冲程的至少一部分期间形成空气/燃料混合物，其中利用由激光激励器88产生的激光能量点燃空气/燃料混合物开始燃烧否则不易燃的空气/燃料混合物并且向下驱动活塞36。

[0029] 作为另一实例，在非燃烧条件期间，当发动机20内的温度在发动机内的露点温度的阈值温度内时，激光点火系统92可被启动以加热发动机20内的活塞36或另一表面。激光能量可加热活塞36，从而引起发动机20内的水滴蒸发。在某些条件下，通过使发动机反向旋转，可从发动机中排出蒸发的水。LCU 90可引导激光激励器88根据工况将激光能量聚焦在不同的位置和不同的功率水平。例如，在燃烧条件期间，激光能量可聚焦在活塞36处并且远离气缸壁32。在另一个实例中，激光能量可聚焦在活塞36处，并且随后聚焦在气缸壁32处以使水滴汽化。

[0030] 控制器12控制LCU 90并且具有非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质包括用于基于温度(例如进气温度)调节激光能量输送位置的代码。激光能量可指向气缸30内的不同位置。控制器12还可并入用于确定发动机20的操作模式的附加或替代传感器，包括附加温度传感器、压力传感器、湿度传感器以及检测发动机转速、空气量和燃料喷射量的传感器。此外或可替代地，LCU 90可直接与用于确定发动机20的操作模式的各种传感器通信，诸如用于检测ECT的温度传感器。

[0031] 如上所述，图1仅示出多缸发动机的一个气缸，并且每个气缸可类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、激光点火系统等。

[0032] 图1和图2的系统提供了一种车辆系统，其包括：发动机，所述发动机包括节气门；电动马达-发电机；激光点火系统，所述激光点火系统耦合到气缸盖；以及控制器，所述控制器包括可执行指令，以响应于自预测发动机起动以来起动发动机的时间量期满而停用激光点火系统并关闭节气门。所述系统还包括响应于起动发动机的预测而启动激光点火系统的附加指令。所述系统还包括自动停止发动机旋转的附加指令。所述系统还包括响应于发动机内的温度在露点温度的阈值内而在停止发动机的同时启动激光点火系统。所述系统还包括响应于起动发动机的预测而打开节气门的附加指令。

[0033] 现在参考图3，示出示例性发动机操作顺序。可经由图1和图2的系统提供图3的顺序。此外，可根据图4和图5的方法提供图3的顺序。

[0034] 从图3的顶部的第一曲线图是发动机的旋转方向与时间的曲线图。垂直轴表示发动机的旋转方向，并且发动机的旋转方向可为如沿垂直轴指示的正向(例如，顺时针)或反向(例如，逆时针)。当迹线302处于垂直轴的中间部分时，发动机停止。水平轴表示从图的左侧到图的右侧的时间和时间增加。迹线302表示发动机的旋转方向。

[0035] 从图3的顶部的第二曲线图是激光点火状态与时间的曲线图。垂直轴表示激光点火状态，并且当迹线304接近垂直轴箭头时激光点火状态开启或启动。当迹线304接近水平轴时，激光点火状态关闭或停用。水平轴表示从图的左侧到图的右侧的时间和时间增加。迹线304表示激光点火状态。

[0036] 从图3的顶部的第三曲线图是发动机节气门位置与时间的曲线图。垂直轴表示发动机节气门位置，并且当轨迹306接近垂直轴箭头时发动机节气门打开。当迹线306接近水平轴时，发动机节气门关闭。水平轴表示从图的左侧到图的右侧的时间和时间增加。迹线306表示发动机节气门位置。

[0037] 从图3的顶部的第四曲线图是发动机状态与时间的曲线图。垂直轴表示发动机状态，并且当迹线308接近垂直轴箭头时发动机开启或启动。当迹线308接近水平轴时，发动机关闭或停用。水平轴表示从图的左侧到图的右侧的时间和时间增加。迹线308表示发动机状态。

[0038] 从图3的顶部的第五曲线图是发动机温度与时间的曲线图。垂直轴表示发动机的温度(例如，发动机进气口中的温度、气缸中的温度、进气歧管中的温度或者进气流道内的温度)。水平轴表示从图的左侧到图的右侧的时间和时间增加。迹线310表示发动机温度。水平线350表示当前发动机工况下发动机内的露点温度。

[0039] 从图3的顶部的第六曲线图是车辆运行状态与时间的曲线图。垂直轴表示车辆运行状态，并且当迹线312接近垂直轴箭头时车辆运行状态开启或启动。当迹线312接近水平轴时，车辆关闭或停用。水平轴表示从图的左侧到图的右侧的时间和时间增加。迹线312表示车辆运行状态。当发动机停用时，车辆运行状态可为活动的。

[0040] 在时间t0处，发动机旋转停止并且激光点火系统停用。发动机节气门关闭并且发动机关闭。发动机温度低于露点温度350，因此由于冷凝可能在发动机内已形成水滴。具体地，当发动机关闭时吸入发动机中的暖空气可冷却，使得水蒸气冷凝以在发动机进气系统内形成液态水。液态水可能导致发动机失火，从而增加发动机排放。

[0041] 在时间t1处，发动机保持停止，但是响应于预测发动机起动而启动激光点火。当人打开车门或用钥匙扣进入车辆附近时可预测发动机起动，所述钥匙扣向车辆的控制器提供安全令牌。响应于发动机起动预测，也打开发动机节气门。通过打开节气门，空气可从发动机流入发动机进气口中，以允许在发动机中加热的水汽化或蒸发，并且将水蒸气从发动机的较热部分传递到发动机的较冷部分，包括节气门上游的发动机进气系统。来自发动机中的暖空气可帮助水在发动机缸盖和进气口中蒸发，使得在发动机起动之前发动机中的一定体积的加热空气增加。加热空气可减少自最近的发动机停止以来在最初的几个燃烧事件期间引入发动机的水滴量，使得可减少发动机失火的可能性。发动机保持停用并且发动机温度保持低于露点温度。车辆保持关闭(例如，诸如发动机和能量转换装置的扭矩驱动源未启动)。

[0042] 在时间t1与时间t2之间，发动机在每次发动机旋转之前和之后发动机停止的情况下反向旋转几次。通过反向旋转发动机，在发动机内加热的空气可保持在发动机进气口内，在进气口内它可帮助使发动机进气口中的水滴蒸发。如果发动机正向旋转，那么加热空气将被排出到排气系统，在排气系统中从发动机进气口去除水滴是没有用的。发动机反向旋转以将气缸的内容物排放到发动机进气口，在发动机进气口中它可帮助使可能在发动机进气口中的水蒸发。此外，一个气缸的内容物可被排放到发动机进气口，随后发动机可停止以加热不同气缸的内容物，并且随后发动机可再次旋转以将不同气缸的内容物排放到发动机进气口。因此，可在停止发动机的同时执行气缸的加热，并且随后可经由反向旋转发动机将包括水蒸气的发动机气缸的加热内容物排出到发动机进气口。以这种方式，经由启动的激光系统在发动机气缸中产生的热量可使发动机气缸中的水汽化并且促进发动机进气口中的水的蒸发。当激光点火被启动并且发动机反向旋转时，发动机节气门保持打开并且发动机保持在关闭状态。车辆也保持关闭。当激光系统加热发动机气缸和发动机进气口内的空气时，发动机温度升高。

[0043] 在时间t2处，发动机温度超过发动机中的露点温度一定阈值量，并且激光点火系统被停用以减少能量消耗。响应于发动机温度大于露点温度而关闭发动机节气门并且发动机保持关闭。车辆也保持停用并且停止发动机旋转。

[0044] 在时间t3处，发动机响应于车辆起动请求(未示出)而正向旋转。响应于车辆起动请求，发动机和激光点火系统也被启动(例如，提供有火花和燃料)。在节气门关闭的情况下起动发动机，并且响应于车辆起动请求来启动车辆(例如，向车辆驱动源供电)。

[0045] 在时间t3与时间t4之间，发动机运转并且发动机温度升高。当发动机温度升高时，由于发动机中的温度可能高于露点温度，因此在发动机进气口中形成水滴的可能性较小。车辆保持启动并且响应于驾驶员需求扭矩(未示出)打开和关闭发动机节气门。激光点火保持启动以支持发动机内的燃烧，并且发动机正向旋转。

[0046] 在时间t4处，在车辆保持启动时停止发动机旋转。当驾驶员需求扭矩较低时，发动机可经由控制器自动停止(例如，响应于除了专用驾驶员输入之外的诸如钥匙开关或按钮的车辆输入而停止发动机旋转，以停止发动机)以节省燃料。节气门关闭，并且激光点火系统响应于自动发动机停止而停用。发动机温度处于较高水平。

[0047] 在时间t4与时间t5之间，发动机温度下降并且车辆保持启动。发动机保持停止并且发动机不旋转。激光点火保持停用并且发动机节气门保持关闭。

[0048] 在时间t5处，发动机温度在露点温度350的阈值温度内。因此，启动激光点火以加热发动机气缸的内容物。当激光被引导到发动机内的金属表面(例如，活塞或气缸壁)上时，激光在发动机内产生热量。加热可防止发动机气缸内的冷凝，使得在发动机内不形成水滴。通过降低在发动机中形成水滴的可能性，可降低发动机内失火的可能性。发动机保持停用并且不旋转。发动机节气门关闭并且车辆保持启动。

[0049] 在时间t6处，停用激光点火以节省电能。发动机保持停用并且发动机节气门保持关闭。发动机温度已升高到高于露点温度350并且车辆保持启动。

[0050] 在时间t7处，发动机自动重新起动并且发动机正向旋转。启动激光点火以支持发动机内的燃烧，并且当发动机起动时发动机节气门关闭以限制发动机扭矩输出。发动机起动并且发动机温度开始升高。车辆保持启动。

[0051] 以这种方式，当可在发动机内形成水滴时，可启动激光点火系统以加热发动机气缸的内容物。激光点火系统还可在发动机可自动重新起动的条件期间保持发动机的内容物温暖，使得可在发动机内不形成水滴。

[0052] 现在转向图4和图5，程序400描绘了用于操作发动机的方法。图4和图5的方法可结合到图1和图2的系统中并且可与其配合。此外，图4和图5的方法的至少部分可作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令而并入，而所述方法的其他部分可经由控制器来执行，所述控制器转换物理世界中的装置和致动器的操作状态。本文描述的发动机控制器还包括在本文描述的条件下操作发动机的指令。

[0053] 在402处，所述方法判断车辆是否正在运行。车辆可响应于人类驾驶员或自主驾驶员操作车辆的请求来操作。在一个实例中，当钥匙扣进入车辆附近(例如，在车辆的2米内)并且钥匙扣发送由车辆的控制器识别的安全令牌时，可请求车辆运行。当车辆运行时，车辆的动力传动系统扭矩源(例如，发动机或电机)中的一个或多个可被启动(例如，提供电力)。当车辆的驱动扭矩源中的一个被启动时或者当钥匙扣或类似装置靠近车辆时，方法400可判断车辆被启动。如果方法400判断车辆正在运行，那么答案为是，并且方法400前进到图5的430。否则，答案为否，并且方法400前进到404。

[0054] 在404处，方法400判断是否预测发动机起动。方法400可预测当车辆的车门打开时或者当钥匙扣在车辆的预定距离内时车辆的发动机将起动。门洞或钥匙扣进入车辆附近可为可用于预测发动机起动的前兆事件。电池充电状态和驾驶员需求扭矩也可为可预测发动机起动的条件。可能需要在请求实际发动机起动之前预测发动机起动，使得可在发动机起动之前加热发动机的内容物(例如，空气和水滴)。通过加热气缸的内容物，可减少由于气缸中的水滴引起的发动机失火的可能性。当发动机停止并且发动机温度降低时，水滴可能由温暖潮湿的空气在发动机中冷凝而产生。如果方法400预测发动机起动，那么答案为是，并且方法400前进到406。否则，方法400返回到402。如果未预测发动机起动，那么可能希望通过不启动激光器来节省电能。

[0055] 在406处，方法400启动激光点火系统并且经由将激光能量聚焦在发动机内的金属表面(例如，活塞)上来加热发动机部件。可响应于发动机气缸内的温度来调节从激光器输出的功率量。发动机气缸内的温度可从进气歧管温度推断，或者其可被直接测量。可通过经由电能存储装置向激光点火系统供应电力来启动激光点火系统。方法400前进到408。

[0056] 在408处，方法400打开发动机节气门(例如，图1的62)。当发动机反向旋转时，可打开节气门以允许来自发动机气缸的加热空气从发动机气缸流入发动机进气口中，使得可加热可能在发动机进气口中的水滴以促进水滴的蒸发。方法400前进到410。

[0057] 在410处，方法400使发动机反向旋转。当发动机燃烧空气和燃料(例如，顺时针方向)时，反向是与发动机旋转的方向相反。通过反向旋转发动机，发动机气缸的内容物(例如，空气和水蒸气)可被抽空到发动机进气口，在发动机进气口中加热的内容物可有助于促进来自发动机进气系统的水的蒸发而不是失去排气系统中的热能。发动机可经由电机(例如，能量转换装置)反向旋转。当发动机反向旋转时，发动机未燃烧空气和燃料。

[0058] 如图3所示，发动机可连续反向旋转，或者可反向旋转以在停止发动机旋转之前将单个气缸的内容物抽空到发动机进气口，以允许进一步加热其他发动机气缸中的内容物。例如，对于四缸四冲程发动机，方法400可使发动机反向旋转180曲轴度以将发动机气缸的内容物抽空到进气歧管。一旦气缸的内容物被抽空到发动机进气口，发动机就停止并且发动机气缸的内容物被进一步加热。随后，发动机反向旋转另外的180曲轴度，以抽空不同发动机气缸的内容物，随后停止发动机旋转。所述过程可重复几次。方法400前进到412。

[0059] 在412处，方法400判断自预测发动机起动以来执行发动机起动的阈值时间量是否已期满。换句话说，方法400可在发动机起动未被请求的情况下判断自在404处预测发动机起动以来的时间量是否已期满。在一个实例中，可响应于发动机工况来调节阈值时间量。例如，如果车辆在长时间停用之后刚刚被启动，那么阈值时间量可能较短。此外，如果电池充电状态较高，那么在车辆已启动之后起动发动机的阈值时间量可能较长。如果电池充电状态较低，那么在车辆已启动之后起动发动机的阈值时间量可能较短。如果方法400判断自预测发动机起动以来起动发动机的阈值时间量已期满，那么答案为是，并且方法400前进到450。否则，答案为否，并且方法400前进到414。

[0060] 在450处，方法400停用激光点火系统。可经由停止向激光点火系统供应电力来停用激光点火系统。方法400前进到452。

[0061] 在452处，方法400停止使发动机反向旋转。如果能量转换装置被启动，那么方法400可停用能量转换装置。方法400前进到退出。

[0062] 在414处，方法400判断是否请求发动机转动起动(例如，经由能量转换装置以小于发动机怠速的速度来旋转发动机)。在一个实例中，如果电池充电状态小于阈值，那么方法400可判断请求发动机转动起动。可替代地或此外，如果驾驶员需求扭矩大于阈值，那么方法400可判断请求发动机转动起动。如果方法400判断请求发动机转动起动，那么答案为是，并且方法400前进到455。否则，答案为否，并且方法400前进到416。

[0063] 在455处，方法400关闭发动机节气门。发动机节气门关闭以在发动机转动起动期间限制发动机扭矩。方法400前进到456。

[0064] 在456处，方法400使发动机正向转动起动以起动发动机。发动机可经由能量转换装置或发动机起动机旋转。火花和燃料也供应给发动机以起动发动机。在使发动机转动起动并起动之后，方法400前进到退出。

[0065] 在416处，方法400判断发动机温度是否处于期望水平。在一个实例中，发动机温度是发动机气缸内的温度。在另一个实例中，发动机温度是发动机进气歧管中的温度。在又一个实例中，发动机温度是发动机节气门上游的发动机进气系统中的温度。如果方法400判断一个或多个发动机温度处于期望温度(例如，高于露点温度的阈值温度)，那么答案为是，并且方法400前进到418。否则，答案为否，并且方法400返回到406。

[0066] 在418处，方法400停止使发动机反向旋转(例如，与发动机正在燃烧空气和燃料时发动机的旋转方向相反的方向)。可经由停止向能量转换装置供应电力来停止发动机旋转。方法400前进到420。

[0067] 在420处，方法400维持发动机中的温度。可通过选择性地启动和停用激光点火系统以维持发动机中的温度来维持发动机中的温度。如果发动机开始冷却超过期望温度，那么可启动激光点火系统。如果发动机温度增加超过期望温度，那么可停用激光点火系统。方法400返回到412。

[0068] 在430处，方法400判断发动机旋转是否停止。当电池充电状态大于阈值电荷时，发动机旋转可响应于驾驶员需求扭矩小于阈值扭矩而自动停止以节省燃料。此外，响应于车辆停止和/或车辆在具有负等级的道路上行驶，可自动停止发动机旋转。方法400可在没有驾驶员经由专用于接收人类驾驶员输入以停止发动机的控制器输入(例如，点火开关或按钮)专门请求发动机停止的情况下来自动停止发动机。当发动机位置在预定时间量内没有改变时，方法400可判断发动机旋转停止。如果方法400判断发动机停止，那么答案为是，并且方法400前进到432。否则，答案为否，并且方法400前进到460。

[0069] 在460处，通过经由激光点火系统在发动机内燃烧空气和燃料来操作发动机。经由打开节气门向发动机提供空气，并且经由燃料喷射器将燃料供应到发动机。燃料和空气经由激光点火系统点燃。方法400前进到退出。

[0070] 在432处，方法400判断是否预测发动机起动。方法400可预测当电池充电状态减小到小于阈值充电量时，车辆的发动机将起动。例如，如果电池充电状态为40％，那么电池电荷以每分钟1％的速率降低，并且发动机在30％的电池充电状态下起动以对电池再充电，方法400可预测发动机将在10分钟内重新起动。类似地，方法400可预测发动机将由于增加的驾驶员需求扭矩而重新起动。例如，如果驾驶员需求扭矩是100牛顿-米，以每秒10牛顿-米增加，并且发动机在200牛顿-米的请求扭矩下起动，那么方法400可预测发动机将在10秒内起动。可预测发动机起动长达预定时间量(例如，10分钟)。如果方法400预测或预报发动机起动在预定时间量内，那么答案为是，并且方法400前进到434。否则，答案为否，并且方法400返回到402。

[0071] 在434处，方法400判断发动机温度是否在发动机内的露点温度的阈值温度内或者发动机是否停止(不旋转)超过阈值时间量。如果发动机温度在发动机内的露点温度的阈值温度内，那么发动机中的水蒸气可能即将在发动机内冷凝。可替代地，如果发动机内的露点可能由于例如降级的传感器而无法可靠地确定，那么方法400可判断发动机是否已停止预定的时间量以估计是否可能正在发动机内形成冷凝。如果方法400判断发动机温度在发动机内的露点温度的阈值温度内或者如果发动机停止(不旋转)超过阈值时间量，那么答案为是并且方法400前进到436。否则，答案为否，并且方法400返回到402。

[0072] 在436处，方法400启动激光点火系统并且经由将激光能量聚焦在发动机内的金属表面(例如，活塞)上来加热发动机部件。可响应于发动机气缸内的温度来调节从激光器输出的功率量。发动机气缸内的温度可从进气歧管温度推断，或者其可被直接测量。可通过经由电能存储装置向激光点火系统供应电力来启动激光点火系统。方法400前进到438。

[0073] 在438处，方法400维持发动机中的温度。可通过选择性地启动和停用激光点火系统以维持发动机中的温度来维持发动机中的温度。如果发动机开始冷却超过期望温度，那么可启动激光点火系统。如果发动机温度增加超过期望温度，那么可停用激光点火系统。方法400前进到440。

[0074] 在440处，方法400判断自预测发动机起动以来执行发动机起动的阈值时间量是否已期满。换句话说，方法400可判断自在432处预测发动机起动以来的时间量是否已期满而未请求发动机起动。在一个实例中，可响应于发动机工况来调节阈值时间量。例如，如果车辆在长时间停用之后刚刚被启动，那么阈值时间量可能较短。此外，如果电池充电状态较高，那么在车辆已启动之后起动发动机的阈值时间量可能较长。如果电池充电状态较低，那么在车辆已启动之后起动发动机的阈值时间量可能较短。如果方法400判断自预测发动机起动以来起动发动机的阈值时间量已期满，那么答案为是，并且方法400前进到470。否则，答案为否，并且方法400前进到442。

[0075] 在470处，方法400停用激光点火系统。可经由停止向激光点火系统供应电力来停用激光点火系统。方法400前进到退出。

[0076] 在442处，方法400判断是否请求发动机转动起动(例如，经由能量转换装置以小于发动机怠速的速度来旋转发动机)和发动机起动。在一个实例中，如果电池充电状态小于阈值，那么方法400可判断请求发动机转动起动和起动。可替代地或此外，如果驾驶员需求扭矩大于阈值，那么方法400可判断请求发动机转动起动和起动。如果方法400判断请求发动机转动起动和起动，那么答案为是，并且方法400前进到480。否则，答案为否，并且方法400返回到402。

[0077] 在480处，方法400使发动机正向转动起动以起动发动机。发动机可经由能量转换装置或发动机起动机旋转。火花和燃料也供应给发动机以起动发动机。在使发动机转动起动并起动之后，方法400前进到退出。

[0078] 以这种方式，来自激光点火系统的能量可应用于发动机以加热发动机气缸和发动机进气口的内容物以减少发动机内的液体燃料。通过减少发动机和进气系统内的液体燃料，可减少发动机失火的可能性。

[0079] 图4和图5的方法提供了一种发动机操作方法，所述方法包括：接收到控制器的传感器输入以预测发动机起动；响应于发动机起动预测启动发动机的激光点火系统并且经由激光点火系统来使气缸内的水汽化；并且响应于发动机起动预测使发动机反向旋转。所述方法包括：其中启动激光点火系统包括操作激光点火装置以将激光脉冲引导到气缸中。所述方法包括：其中进一步响应于气缸内的冷凝的估计而启动激光点火系统。所述方法包括：其中冷凝的估计是基于露点温度。

[0080] 在一些实例中，所述方法还包括响应于发动机起动预测打开发动机节气门。所述方法包括：其中发动机经由电机反向旋转。所述方法还包括当发动机未在预测发动机起动的阈值时间量内起动时停用激光点火系统。所述方法还包括反转发动机旋转，使得发动机响应于发动机起动请求而正向旋转。所述方法还包括响应于发动机起动请求关闭发动机节气门。

[0081] 图4和图5的方法还提供了一种发动机操作方法，所述方法包括：自动停止发动机的旋转；以及响应于发动机内的温度在露点温度的阈值内，在自动发动机停止之后立即停止发动机的同时启动激光点火系统。所述方法还包括估计发动机内的露点温度。露点温度可经由已知方法来估计。所述方法包括：其中估计露点温度包括估计发动机内的湿度。所述方法还包括响应于在启动激光点火系统的阈值时间量内发动机未起动而停用激光点火系统。所述方法还包括响应于发动机内的温度在露点温度的阈值内而打开发动机的节气门。所述方法还包括响应于发动机内的温度在露点温度的阈值温度内而自动重新起动发动机。

[0082] 需注意，本文包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文描述的特定程序可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示的顺序、并行地执行或者在某些情况下省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实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。可根据所使用的特定策略重复执行所示动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。

[0083] 应当理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实例不应被视为具有限制性意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，以及本文公开的其他特征、功能和/或特性。

[0084] 以下权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、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所述申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。这些权利要求，无论是否与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题内。

[0085] 根据本发明，提供了一种发动机操作方法，所述方法具有：响应于发动机起动预测启动发动机的激光点火系统并且经由所述激光点火系统来使气缸内的水汽化；并且响应于所述发动机起动预测使所述发动机反向旋转。

[0086] 根据一个实施例，启动所述激光点火系统包括操作所述激光点火装置以将激光脉冲引导到所述气缸中。

[0087] 根据一个实施例，进一步响应于所述气缸内的冷凝的估计而启动所述激光点火系统。

[0088] 根据一个实施例，所述冷凝的估计是基于露点温度。

[0089] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于所述发动机起动预测打开发动机节气门。

[0090] 根据一个实施例，所述发动机经由电机反向旋转。

[0091] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于当所述发动机未在预测所述发动机起动的阈值时间量内起动时停用所述激光点火系统。

[0092] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于反转发动机旋转，使得所述发动机响应于发动机起动请求而正向旋转。

[0093] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于所述发动机起动请求关闭发动机节气门。

[0094] 根据本发明，提供了一种发动机操作方法，所述方法具有：自动停止发动机的旋转；以及响应于所述发动机内的温度在露点温度的阈值内，在停止所述发动机的同时启动激光点火系统。

[0095] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于估计所述发动机内的露点温度。

[0096] 根据一个实施例，估计所述露点温度包括估计所述发动机内的湿度。

[0097] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于在启动所述激光点火系统的阈值时间量内所述发动机未起动而停用所述激光点火系统。

[0098] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于所述发动机内的所述温度在所述露点温度的所述阈值内而打开所述发动机的节气门。

[0099] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于所述发动机内的所述温度在所述露点温度的所述阈值温度内而自动重新起动所述发动机。

[0100] 根据本发明，提供了一种车辆系统，所述车辆系统具有：发动机，所述发动机包括节气门；电动马达-发电机；激光点火系统，所述激光点火系统耦合到气缸盖；以及控制器，所述控制器包括可执行指令，以响应于自预测发动机起动以来起动发动机的时间量期满而停用激光点火系统并关闭所述节气门。

[0101] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于起动所述发动机的预测而启动所述激光点火系统的附加指令。

[0102] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于自动停止所述发动机的旋转的附加指令。

[0103] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于所述发动机内的温度在露点温度的阈值内而在停止所述发动机的同时启动所述激光点火系统。

[0104] 根据一个实施例，上述发明的特征还在于响应于起动所述发动机的预测而打开所述节气门的附加指令。

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