專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)的怠速控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地涉及內(nèi)燃機(jī)的怠速控制。
希望在發(fā)動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速下使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，以提高燃料效率。然而，在低轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)速度可能波動(dòng)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)由于負(fù)載波動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。例如，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空氣調(diào)節(jié)壓縮機(jī)循環(huán)地起動(dòng)和停機(jī)，速度可能產(chǎn)生波動(dòng)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)由于受到來(lái)自壓縮機(jī)的負(fù)載波動(dòng)而不穩(wěn)定地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)果，點(diǎn)火通常被延遲到上止點(diǎn)前約10°到15°，使得所得扭矩能克服這些負(fù)載波動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器改變點(diǎn)火以改變發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，并克服負(fù)載波動(dòng)。由于在節(jié)氣門(mén)促動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)之間存在一個(gè)不希望有的時(shí)間量，因此通過(guò)增加或降低通過(guò)節(jié)氣門(mén)的氣流來(lái)克服負(fù)載波動(dòng)并不實(shí)用。發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制提供了一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，其大約比節(jié)氣門(mén)控制的響應(yīng)時(shí)間的大十倍。
然而，由于點(diǎn)火被延遲，無(wú)法得到這個(gè)特定轉(zhuǎn)速下的最大扭矩。由于在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載增加，如當(dāng)壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火被提前，使得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩增加，從而克服由壓縮機(jī)引起的增加的負(fù)載。在這種方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速穩(wěn)定性提高，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)性提高。因此，所需要的是一種發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于某一特定轉(zhuǎn)速可在最大扭矩下運(yùn)轉(zhuǎn)，使得在任何給定力矩下都能得到最大量的扭矩。
因此，本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于某一特定轉(zhuǎn)速可在最大扭矩下運(yùn)轉(zhuǎn)，使得在任何給定力矩下都能得到最大量的扭矩。
圖2是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)和怠速控制的示意圖；圖3是本發(fā)明輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載循環(huán)的圖形表示；和圖4是本發(fā)明的怠速控制的流程圖。
圖2顯示了具有曲軸12的發(fā)動(dòng)機(jī)10。燃燒室內(nèi)氣燃混合物的燃燒使得曲軸12繞其軸旋轉(zhuǎn)。曲軸12不僅產(chǎn)生扭矩以推動(dòng)車(chē)輛，而且驅(qū)動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14。輔助驅(qū)動(dòng)包括水泵16，交流壓縮機(jī)18，轉(zhuǎn)向助力油泵20，交流發(fā)電機(jī)22，以及其它的輔助驅(qū)動(dòng)部件。輔助驅(qū)動(dòng)部件由連接在曲軸滑輪(未示出)上的傳動(dòng)帶24驅(qū)動(dòng)。輔助驅(qū)動(dòng)部件控制發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛操作的各個(gè)方面，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10施加負(fù)載。
發(fā)動(dòng)機(jī)10包括進(jìn)氣系統(tǒng)28，其提供大氣給發(fā)動(dòng)機(jī)10，從而將空氣/燃料混合物送到各燃燒室中。進(jìn)入燃燒室內(nèi)的空氣量由節(jié)氣門(mén)30控制，節(jié)氣門(mén)30包括節(jié)氣門(mén)葉片，其可以打開(kāi)和閉合進(jìn)氣系統(tǒng)28，從而改變進(jìn)氣量。節(jié)氣門(mén)30通常由連在車(chē)輛的加速踏板上的纜線促動(dòng)。節(jié)氣門(mén)30還可由電子控制或其它方式控制的節(jié)氣門(mén)促動(dòng)器32來(lái)促動(dòng)。節(jié)氣門(mén)促動(dòng)器32可與車(chē)速控制系統(tǒng)和各種其它裝置相連。
發(fā)動(dòng)機(jī)10通常包括速度傳感器33，其通常包括具有多個(gè)計(jì)時(shí)槽口的計(jì)時(shí)輪34和鄰近于計(jì)時(shí)輪放置以感應(yīng)計(jì)時(shí)槽口通過(guò)的近程式傳感器36。計(jì)時(shí)輪34可以直接和曲軸12或凸輪軸相連。速度傳感器33用于檢測(cè)曲軸12的轉(zhuǎn)速，使得能以更希望的方式控制發(fā)動(dòng)機(jī)10?？梢岳斫?，任何速度傳感器均可用于本發(fā)明。
輔助驅(qū)動(dòng)部件如交流發(fā)電機(jī)22、節(jié)氣門(mén)促動(dòng)器32和速度傳感器33通常連接到電子控制單元(ECU)40中。ECU監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)10和輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14的操作，從而以所需的方式控制發(fā)動(dòng)機(jī)10和輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14。例如，ECU使交流發(fā)電機(jī)22循環(huán)地起動(dòng)和停機(jī)，提供所需的充電電壓，從而提供能量給車(chē)輛系統(tǒng)，并保持車(chē)輛電池的充電量。對(duì)于150Hz的循環(huán)τ來(lái)說(shuō)，正常的負(fù)載循環(huán)44包括60％的操作時(shí)間和40％的空閑時(shí)間。也就是說(shuō)，交流發(fā)電機(jī)22每秒循環(huán)150次，對(duì)于交流發(fā)電機(jī)22的每次循環(huán)來(lái)說(shuō)其中約60％的時(shí)間處于工作狀態(tài)。換句話說(shuō)，交流發(fā)電機(jī)22在各循環(huán)的60％的時(shí)間里對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10施加負(fù)載。如果負(fù)載循環(huán)增大，如標(biāo)號(hào)46所示，則施加給發(fā)動(dòng)機(jī)10的負(fù)載更大。相反地，如果負(fù)載循環(huán)減小，如標(biāo)號(hào)48所示，則發(fā)動(dòng)機(jī)10的負(fù)載降低。換句話說(shuō)，較大的負(fù)載循環(huán)給發(fā)動(dòng)機(jī)10施加負(fù)載的時(shí)間更長(zhǎng)，而較小的負(fù)載循環(huán)給發(fā)動(dòng)機(jī)10施加負(fù)載的時(shí)間更短。
希望在低轉(zhuǎn)速下使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)以提高燃料效率。例如，可能希望在700轉(zhuǎn)/分下使四缸發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速越低，扭矩越低，發(fā)動(dòng)機(jī)10也更容易出現(xiàn)負(fù)載波動(dòng)和怠速不穩(wěn)定。現(xiàn)有技術(shù)中利用點(diǎn)火調(diào)節(jié)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)并延遲點(diǎn)火，使得在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所得扭矩可克服負(fù)載波動(dòng)。本發(fā)明利用輔助驅(qū)動(dòng)部件控制，最好是交流發(fā)電機(jī)控制來(lái)克服負(fù)載波動(dòng)并提高怠速的穩(wěn)定性。具體地說(shuō)，控制交流發(fā)電機(jī)22的負(fù)載循環(huán)來(lái)增加或降低發(fā)動(dòng)機(jī)10的負(fù)載，從而增加或降低發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果上述發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)怠速為700轉(zhuǎn)/分，而且由于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載增加而使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到670轉(zhuǎn)/分，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速必須增加。這可通過(guò)起動(dòng)交流壓縮機(jī)18而實(shí)現(xiàn)。相反地，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定且通過(guò)關(guān)閉交流壓縮機(jī)18而從發(fā)動(dòng)機(jī)10上卸下負(fù)載，那么發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加并超過(guò)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，然后發(fā)動(dòng)機(jī)必須降低轉(zhuǎn)速以保持怠速。
ECU40從速度傳感器33中接收速度信號(hào)，感應(yīng)實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)或曲軸速度。ECU40將實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度和目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度相比較，如有必要就向著目標(biāo)速度調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)速度。參考圖4，ECU40可包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制程序，其從方框50處開(kāi)始。速度傳感器33檢測(cè)實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。ECU40確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度是否為目標(biāo)速度，這一步驟由判斷框52表示。如果發(fā)動(dòng)機(jī)速度處于目標(biāo)速度，那么ECU40將保持交流發(fā)電機(jī)22的當(dāng)前負(fù)載循環(huán)，如方框53所示，并在方框70處結(jié)束發(fā)動(dòng)機(jī)怠速程序。然而，如果在判斷框54中測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)速度太高，負(fù)載循環(huán)必須增大，如方框56所示。如果轉(zhuǎn)速太低，交流發(fā)電機(jī)22的負(fù)載循環(huán)必須減小，如方框58所示。交流發(fā)電機(jī)22的負(fù)載循環(huán)控制將在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)提供足夠的發(fā)電機(jī)怠速控制。然而，如果交流發(fā)電機(jī)22的控制不夠，EUC40還可通過(guò)節(jié)氣門(mén)促動(dòng)器32促動(dòng)節(jié)氣門(mén)30。如果在增大了交流發(fā)電機(jī)22的負(fù)載循環(huán)后發(fā)動(dòng)機(jī)速度還太高，如判斷框60所示，那么可關(guān)閉節(jié)氣門(mén)30以減少進(jìn)入燃燒室的氣流，如方框62所示。當(dāng)在減小了交流發(fā)電機(jī)22的負(fù)載循環(huán)后發(fā)動(dòng)機(jī)速度還太低，那么可通過(guò)節(jié)氣門(mén)促動(dòng)器32打開(kāi)節(jié)氣門(mén)30以增加進(jìn)入燃燒室的氣流，如方框66所示。
本發(fā)明無(wú)需進(jìn)行點(diǎn)火控制，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在某一特定轉(zhuǎn)速下以最大扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)。上文中說(shuō)明的是采用交流發(fā)電機(jī)22來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速，也可以采用其它的輔助驅(qū)動(dòng)部件。
在上文中以說(shuō)明性方式介紹了本發(fā)明。可以理解，上面使用的用語(yǔ)只是介紹用詞而不起限制作用。很明顯，根據(jù)上述介紹可以進(jìn)行各種修改和變化。因此，應(yīng)該理解，本所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)本發(fā)明可以以不同于上述具體介紹的方式進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)速度的方法，包括步驟a)在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度下運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)；b)確定所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度是否為目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度；和c)改變輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載，以將所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度保持在所述目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述輔助驅(qū)動(dòng)部件為交流發(fā)電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括如果所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度大于所述目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度，則增加所述輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載以降低所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括如果所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度小于所述目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度，則降低所述輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載以增加所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟d)如果所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度大于所述目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度，則減小所述節(jié)氣門(mén)的氣流，從而進(jìn)一步降低所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟e)如果所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度小于所述目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度，則增加所述節(jié)氣門(mén)的氣流，從而進(jìn)一步增加所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括增大所述輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載循環(huán)。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括減小所述輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載循環(huán)。
9.一種內(nèi)燃機(jī)，包括以實(shí)際曲軸速度旋轉(zhuǎn)的曲軸；由所述曲軸驅(qū)動(dòng)的輔助驅(qū)動(dòng)，其包括可在所述曲軸上產(chǎn)生負(fù)載的輔助驅(qū)動(dòng)部件；速度傳感器，其能感應(yīng)與所述實(shí)際曲軸速度有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度，并產(chǎn)生速度信號(hào)；和控制器，其響應(yīng)于所述速度信號(hào)而發(fā)送控制信號(hào)給所述輔助驅(qū)動(dòng)部件，從而改變所述負(fù)載，并將所述實(shí)際曲軸速度保持在所述目標(biāo)曲軸速度。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述輔助驅(qū)動(dòng)部件為交流發(fā)電機(jī)。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度為所述實(shí)際曲軸速度。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制器對(duì)所述速度傳感器感應(yīng)到的所述實(shí)際曲軸速度大于所述目標(biāo)曲軸速度做出響應(yīng)，通過(guò)所述控制信號(hào)來(lái)提高所述輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載。
13.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制器對(duì)所述速度傳感器感應(yīng)到的所述實(shí)際曲軸速度小于所述目標(biāo)曲軸速度做出響應(yīng)，通過(guò)所述控制信號(hào)來(lái)降低所述輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括帶有節(jié)氣門(mén)的進(jìn)氣系統(tǒng)，所述控制器對(duì)所述速度傳感器感應(yīng)到的所述實(shí)際曲軸速度大于所述目標(biāo)曲軸速度做出響應(yīng)，通過(guò)第二控制信號(hào)使所述節(jié)氣門(mén)向著關(guān)閉的位置移動(dòng)。
15.如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括帶有節(jié)氣門(mén)的進(jìn)氣系統(tǒng)，所述控制器對(duì)所述速度傳感器感應(yīng)到的所述實(shí)際曲軸速度小于所述目標(biāo)曲軸速度做出響應(yīng)，通過(guò)第二控制信號(hào)使所述節(jié)氣門(mén)向著打開(kāi)的位置移動(dòng)。
16.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制信號(hào)包括增大的負(fù)載循環(huán)。
17.如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制信號(hào)包括減小的負(fù)載循環(huán)。
全文摘要
提供了一種內(nèi)燃機(jī),其曲軸以實(shí)際曲軸速度轉(zhuǎn)動(dòng)。曲軸驅(qū)動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng),輔助驅(qū)動(dòng)包括輔助驅(qū)動(dòng)部件如交流發(fā)電機(jī),其可在曲軸上產(chǎn)生負(fù)載。速度傳感器感應(yīng)與實(shí)際曲軸速度有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度,并產(chǎn)生速度信號(hào)?？刂破黜憫?yīng)于速度信號(hào),發(fā)送控制信號(hào)給輔助驅(qū)動(dòng)部件以改變輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載,并將實(shí)際曲軸速度保持在目標(biāo)曲軸速度。如果只通過(guò)改變輔助驅(qū)動(dòng)部件的負(fù)載不可能達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)速度的足夠控制,還可以改變節(jié)氣門(mén)來(lái)克服發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載波動(dòng),幫助輔助驅(qū)動(dòng)部件所提供的控制。
文檔編號(hào)F02D31/00GK1376238SQ00813382
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2000年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者C·－P·劉 申請(qǐng)人:西門(mén)子Vdo汽車(chē)公司