对发动机停机和重新起动的改进制造技术

本发明专利技术的各方面涉及使设置有CVVL系统的内燃发动机停止/起动的方法；还涉及用于利用该方法的控制单元和车辆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及对发动机停机和重新起动的改进。本专利技术的实施方式涉及优化用于具有内燃发动机的车辆的停止/起动功能的方法、用于实施该方法的控制器以及配备有这种控制器的车辆。
技术介绍
提供一种包括具有“停止/起动”功能的四冲程内燃发动机的车辆是已知的。这意味着出于燃料效率和减小不理想排放的原因，当车辆可以例如是静止的并且车辆的ICE(内燃发动机)/发动机的运转是不必要的时候，只要满足特定的条件，发动机就可以自动地停止。通常，这种停止的条件包括：车辆是静止的以及驾驶员应用了制动系统。这相当于功能上的“停止”阶段。与此相关的是“起动”功能，因此当各种条件发生变化——比如，车辆的驾驶员释放了制动系统，或需要产生扭矩以便为车辆的另一系统比如空调系统产生动力——时，车辆的发动机被自动地重新起动。在各条件下触发停止/起动事件的这种系统和各种装置是已知的，并且在本申请不作进一步讨论。通常，“停止/起动”事件将发生在行程期间的给定时刻、比如在例如一系列交通灯处的车辆运动的瞬时中止或在交通拥堵的情况下，在交通拥堵情况下，车辆会行进短距离并且随后停止几秒，随后行进另一短距离。在这些情景下，并且假定在与停止/起动系统的有条件使用相关联的“发动机停止”命令和随后的“发动机重新起动”命令之间的时段相对较短，结合停止/起动系统的发动机的优选属性是发动机能够以尽可能迅速的方式停止和重新起动。那么这使得发动机停止期间的时间量最大化，这进而使发动机的零燃料使用阶段最大化，由此使系统在降低排放方面的益处最大化。实现平顺和快速的停止/起动是理想的。然而，在一些情况下，由于在旋转中止时曲轴的加速度与减速度的大的变化，发动机在停止时
会震动或抖动；曲轴可能例如进行小的反向旋转。发动机可能需要在停止事件期间被重新起动，在这种情况下，这种反向旋转会与起动机马达的旋转冲突并且致使小齿轮碰撞。例如，如果这种情况在小于400rpm时发生，则可能需要0.4秒的起动机马达延迟以避免小齿轮碰撞；这种延迟是需要注意的，并且应当尽可能地消除。用于中止旋转的时间还可以根据曲轴的停止位置和缸内压力而变化。重新起动时间会受到发动机气缸中的空气质量的影响，并且受到来自处于压缩冲程的气缸的缸内压力泄漏的影响。重新起动时间还会受到关于曲轴位置的燃料喷射的时刻的影响、特别是靠近TDC(上止点)的气缸的时刻的影响。现有技术的方法和装置已经提出了在发动机停止期间对节气门位置管理以控制对气缸的进气，但这些方法和装置对于具有相对大体积的进气歧管而言不是非常有效的。在任何情况下，现有的解决方案倾向于是在发动机精细化、重新起动性能和发动机排放控制方面之间的折中方案。在一种现有技术系统中，发动机是通过切断至发动机的燃料以及关闭节气门来停机的，关闭节气门对进入进气歧管的空气量进行控制。另一方式是切断燃料的同时保持节气门打开。这些方法中的每种方法产生不同的停机特性。“关闭的节气门”停机与“打开的节气门”停机相比倾向于导致发动机停机具有相对良好的NVH(噪声、振动以及声振粗糙度)特性。这种情况的一个原因是，减小的气缸压缩可以降低停机震动，这进而可能受到节气门关闭的时刻的影响并且受到气缸和进气歧管的相应体积的影响。当停机时关闭节气门允许发动机在最终停止之前继续旋转，并且在气缸上的气门继续允许空气进入处于进气冲程的气缸中。这潜在地致使进气歧管中的压力降低。当对发动机发出重新起动命令时，进气歧管中的压力因此是低的，并且相对较少的新鲜空气充入发动机气缸中直到重新获得这种压力为止。这可能产生具有不良特性的重新起动，比如在点火前不理想的长的发动时间以及在净扭矩输出可用方面的延
迟。在“关闭的节气门”停机的情况下发动机用于中止旋转所花费的时间可能比当进行等效的“打开的节气门”停机的情况下发动机用于中止旋转所花费的时间更长。在“打开的节气门”停机的情况下，进气歧管压力被保持或随着发动机旋转而升高。相对高质量的新鲜空气的进气进入发动机气缸，并且取决于特定发动机内的泵送损失和压缩损失，“打开的节气门”停机可以具有与“关闭的节气门”停机不同的时间。“打开的节气门”停机的优点在于，一旦发动机已经停止，至少一个气缸将趋于以相对正常的充分压力进气来充气。另外，进气歧管仍然处于充分压力。这意味着当存在重新起动命令时，重新起动特性可以是相对较好的，重新起动时间以及在净扭矩输出可用之前的时间可以较短。在避免了小齿轮碰撞的前提下在发动机中止旋转之前(所谓的改变主意(COM)事件)发出重新起动命令的情况下可适用相同的优点。然而，“打开的节气门”停机趋于导致在停机方面的相对不良的NVH性能。随着发动机减速而在发动机气缸中对相对较高的进气进行导入、压缩以及膨胀的效果是，曲轴的旋转变得不规则或“摆动”，特别是当发动机接近最终的止点时曲轴的旋转变得不规则或“摆动”。速度震荡是较大的，这是由于因对气缸中的相对较高的进气进行压缩产生的相对较大的力。最后，发动机会到达恰恰在停止之前的位置，在该位置，一个气缸中的活塞刚刚经过TDC(上止点)并且具有充分压缩的进气，这用于使发动机继续旋转，同时另一气缸具有刚刚在BDC(下止点)之后的活塞并且具有充分的进气，使得继续的旋转会用于压缩并且因此抵抗旋转。在这时，两个气缸以彼此对抗的方式作用并且这可能导致“摇摆”运动，其中，曲轴旋转地前后“弹动”直到旋转中止为止。这由驾驶员感受为另外的发动机震动或振动。与随发动机减速而“摆动”的不规则曲轴旋转相结合，这是不理想的NVH特性，特别是对于高端或奢侈机动车辆而言是不理想的NVH特性，在高端或奢侈机动车辆中，平顺性和安静是理想的特质。因此，在现有技术中可以看到，出于停止/起动的目的而在“关闭的节气门”停机与“打开的节气门”停机之间做出权衡，其中，每种选择提供了优于另一种选择的优点但也经受相对的缺点。需要的是一种当车辆进行停止/起动操作时提供现有技术方法的更多个优点以进行低NVH停机的同时还优选地允许快速和有效的重新起动的停机程序或方法。近期，发动机已经配备有“可变气门”系统，其中，活动挺杆基于一个接着一个的冲程独立于或至少半独立于曲轴或其他气门控制装置提供了相关联的气门的基本上即时的操作变化。这种活动挺杆可以包括液压室，液压室的体积响应于来自发动机ECU的命令而受到电动阀比如放泄阀的控制。这种挺杆可以包括螺线管。通常，这种可变气门系统提供了使用活动挺杆在相应的气门的每个冲程中改变进气口的大小和/或准许空气进入燃烧室的正时以及排气口的大小和/或从燃烧室排出空气或燃烧气体的正时。在现有技术中，这通常可以被完成以在发动机运转时在燃烧室中提供对空气和/或气体的所需充气，以提供对扭矩的控制和/或改善燃料效率和/或改善发动机的排气特性。在通常的标准现有技术应用中，根据下列技术中的一种技术或多种技术，可以通过活动挺杆来控制空气充入。–在启用循环期间改变气门升程以增大或减小菌形气门的最大开度。如果打开和关闭正时不变，则增大的升程将增加输送的空气的质量，而减小的升程将减少输送的空气的质量(如果气门在节气范围内)。–通过再次定时气门打开或者通过再次定时气门关闭或者通过两者来改变气门打开的持续时间。如果气门升程不变，则可以使用较长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使四冲程内燃发动机的旋转中止的方法，所述方法包括：中止燃料供给；对从发动机进气口的气缸进气进行控制以使得：被预测为在做功冲程停止的气缸具有在相应的进气冲程减少的进气，以及被预测为在压缩冲程停止的气缸具有在相应的进气冲程相对充分的进气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 GB 1322591.71.一种使四冲程内燃发动机的旋转中止的方法，所述方法包括：中止燃料供给；对从发动机进气口的气缸进气进行控制以使得：被预测为在做功冲程停止的气缸具有在相应的进气冲程减少的进气，以及被预测为在压缩冲程停止的气缸具有在相应的进气冲程相对充分的进气。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气缸进气被控制成对在进气冲程停止的气缸提供相对充分的进气。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述气缸进气是通过调节每个相应的气缸的菌形气门的升程和/或持续时间、以及/或者打开时间和/或关闭时间来控制的。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述气缸进气是通过调节所述发动机进气口的节气门来控制的。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，气缸进气是通过调节相应的菌形进气门的升程和/或打开时间、以及/或者关闭时间和/或打开持续时间来确定的。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述菌形进气门是通过活动挺杆来控制的。7.一种调节内燃发动机的停机的方法，所述内燃发动机具有至少两个燃烧室以及与所述燃烧室中的每个燃烧室相关联的至少一个菌形气
\t门，所述菌形气门中的至少一个菌形气门设置有活动挺杆，所述活动挺杆用于调节或控制所述菌形气门的升程特性，所述方法包括：a)中止对所述燃烧室的燃料供给；b)控制所述活动挺杆并且由此控制至少一个所述菌形气门，以确保在发动机运动中止时对至少一个燃烧室提供充分的进气。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括使至少一个燃烧室的最终进气冲程的进气门打开时间增加。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述方法包括使至少一个燃烧室的最终压缩冲程的进气门打开时间增加。10.根据权利要求7至9中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括使至少一个燃烧室的最终进气冲程的进气门升程增大。11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括使至少一个燃烧室的最终压缩冲程的进气门升程增大。12.根据权利要求8或10中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括使与所述燃烧室相关联的活塞的最终上行冲程的排气门开度减小或为零。13.根据权利要求7至12中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括针对将在膨胀(做功)冲程中止的每个气缸使进气门沿关闭方向移动，并且针对将在压缩冲程中止的每个气缸使进气门沿打开方向移动。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括针对将在进气冲程中止的每个气缸使进气门打开。15.根据权利要求7至13中的任一项所述的方法，其中，所述内燃发动机还包括具有节气门的进气歧管，并且其中，所述方法包括在发出使所述内燃发动机停机的命令之后并且在所述内燃发动机的旋转中止之前调节所述节气门的位置。16.一种调节内燃发动机的停机的方法，所述内燃发动机包括具有节气门的进气歧管、至少两个燃烧室、以及与所述燃烧室中的每个燃烧室相关联的至少一个菌形气门，所述菌形气门中的至少一个菌形气门设置有活动挺杆，所述活动挺杆用于调节或控制所述菌形气门的升程特性，所述方法包括：a)中止对所述燃烧室的燃料供给；b)控制所述活动挺杆并且由此控制至少一个所述菌形气门，以根据权利要求20至27来管理进气从而优化在停机的早期阶段中的发动机减速；以及c)控制所述活动挺杆并且由此控制至少一个所述菌形气门，以根据权利要求28至34来管理停机的后期阶段中的进气从而使发动机震动减小或最小。17.根据权利要求16所述的方法，所述方法包括如下步骤：d)控制所述活动挺杆并且由此控制至少一个所述菌形气门，以当所述内燃发动机停止运转时根据权利要求1至6来提供充分的进气。18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述方法包括在发出使所述内燃发动机停机的命令之后并且在所述内燃发动机的旋转中止之前调节所述节气门的位置。19.一种在内燃发动机的停机期间使所述内燃发动机能够重新起动的方法，所述内燃发动机包括具有节气门的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩·埃丁顿，亚当·莫尔克罗夫特，
申请(专利权)人：捷豹路虎有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB