發(fā)動機啟動方法
【專利摘要】一種發(fā)動機啟動方法，包括感測觸發(fā)事件，和監(jiān)測燃料軌道中的壓力。發(fā)動機的凸輪軸通過凸輪相位器擺動。凸輪軸在擺動過程中不完成完整的旋轉。燃料軌道泵通過擺動的凸輪軸運轉，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到最小水平，在達到最小水平之后，啟動發(fā)動機。
【專利說明】發(fā)動機啟動方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及用于內燃發(fā)動機的啟動的方法。
【背景技術】
[0002]直接噴射是內燃發(fā)動機中所采用的燃料噴射的變形形式。與發(fā)生在進氣道或汽缸口的傳統(tǒng)多點燃料噴射不同，燃料被加壓并且通過共用的導軌和燃料噴射器直接被噴射到每一個汽缸的燃燒室中。

【發(fā)明內容】

[0003]提供一種用于啟動具有燃料軌道的發(fā)動機的方法。該方法包括感測觸發(fā)事件和監(jiān)測燃料軌道中的壓力。發(fā)動機的凸輪軸通過凸輪相位器擺動。在擺動過程中，凸輪軸不完成完整的旋轉。燃料軌道泵通過擺動的凸輪軸運轉，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到最小水平。在監(jiān)測壓力達到最小水平之后，發(fā)動機被啟動。
[0004]當結合附圖理解時，通過下面實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式和其他實施例中的一些的詳細描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點變得顯而易見，本發(fā)明僅由所附權利要求限定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是具有燃料軌道的發(fā)動機的示意圖；和
[0006]圖2是用于啟動發(fā)動機的方法100的示意性流程圖。
【具體實施方式】
[0007]參照附圖，在任何可能的情況下，貫穿幾個附圖，相似的附圖標記對應于相似或類似的部件。圖1顯示了發(fā)動機10的高度示意性圖示，發(fā)動機10可用于本文所述的方法中的一些，例如圖2的方法100。
[0008]雖然本發(fā)明可關于汽車或車輛應用進行描述，但是本領域技術人員將意識到本發(fā)明的更寬的應用。本領域中的普通技術人員將意識到，例如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”等被用于描述附圖，不表示限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定。任何用數(shù)字表示的命名，例如“第一”或“第二”僅是示例性的，并且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0009]所示的發(fā)動機10僅是示例性的，可包括多個附加的部件，并且可執(zhí)行多種附加的功能。發(fā)動機10包括汽缸體12，汽缸體12具有一個或多個活塞式汽缸14，圖1中示出其中三個。發(fā)動機10從活塞式汽缸14中進行的燃燒過程獲得動力。
[0010]燃料軌道16將燃料提供給活塞式汽缸14。在發(fā)動機10的一種配置中，活塞式汽缸14通過直接噴射被供給燃料，并且發(fā)動機10可以是火花點燃直接噴射(SIDI)發(fā)動機。如本文中所述，燃料軌道16將加壓的燃料提供給燃料噴射器(未示出)。[0011]曲軸18從發(fā)動機10接收動力，并且將動力例如通過傳動裝置(未示出)輸出到動力傳動系的其余部分?；钊狡?4的進氣和排氣功能以及正時部分地通過一個或多個凸輪軸20控制，凸輪軸20中的僅一個示出在圖1中。
[0012]曲軸18和凸輪軸20通過正時機構22連接，所述正時機構22可包括但不限于:皮帶和皮帶輪、鏈輪和鏈、齒輪、或其組合。至少一個凸輪相位器24提供曲軸18和凸輪軸20之間的可變正時。
[0013]因此，在發(fā)動機10的運轉過程中，凸輪軸20可相對于曲軸18具有可變正時，這可提高發(fā)動機10的性能特性。如本文中所用，當發(fā)動機10已經(jīng)被啟動并且燃燒正在活塞式汽缸14中進行、從而燃料正被提供給活塞氣缸14，并且火花點燃系統(tǒng)正點火(firing)時，發(fā)動機10正在“運轉”。但是應注意的是，本文中很多討論有關于發(fā)動機10沒有運轉并且沒有點火期間的時間周期。
[0014]燃料箱26給燃料軌道16提供燃料。燃料軌道泵30為燃料軌道16中的燃料加壓。除了燃料泵(未示出)，燃料軌道泵30可在燃料箱26內運轉。燃料軌道泵30運轉地連接到凸輪軸20，并且將旋轉的凸輪20的動能轉變?yōu)槿剂系奶岣叩膲毫?，該燃料被提供到燃料軌?6。
[0015]當發(fā)動機10運轉時，旋轉的凸輪軸20使燃料軌道泵30旋轉。凸輪軸20在正時機構22和曲軸18所提供的動力下翻轉，以打開和閉合通到活塞式汽缸14的閥。但是，在發(fā)動機10中，燃料軌道泵30還配置為甚至在凸輪軸20不翻轉時、即凸輪軸20不進行完整的旋轉時運轉。
[0016]相位器24可以是電動驅動的凸輪相位器，以使其配置為通過其相對于曲軸18的完整的凸輪變化范圍來使曲軸20運動。其他類型的凸輪相位器，例如流體驅動相位器，可被用于相位器24，只要相位器24能夠在發(fā)動機10不運轉時使凸輪軸20運動。
[0017]當凸輪軸20在來自相位器24的動力下來回擺動時，燃料軌道泵30被配置為從凸輪軸20接收至少小部分泵送沖程。凸輪軸20的凸角一無論是用于操作閥的凸角或是單獨的凸輪一作用在燃料軌道泵30的柱塞(未示出)上。因此，當凸輪軸20擺動但不旋轉時，燃料軌道泵30對用于燃料軌道16的燃料加壓。
[0018]燃料軌道泵30的柱塞在收回沖程過程中允許燃料被吸入泵送室(未示出)。于是燃料在壓縮沖程過程中被加壓。在壓力積聚的情況下，被加壓的流體被供給到燃料軌道16。燃料軌道泵30的一些配置可包括一個或多個螺旋管(未示出)，以控制到泵送室的燃料入口、到燃料軌道16的燃料出口、或這兩者。被泵送的燃料量、從其獲得的壓力或這兩者的組合通常與沖程距離一起由凸輪軸20的凸角賦予到燃料軌道泵30的柱塞。
[0019]控制系統(tǒng)或控制器32監(jiān)測并且控制發(fā)動機10的部件的一些或全部，包括本文中討論的那些及其他?？刂破?2可包括具有存儲介質和適當量的可編程存儲器的一個或多個部件，所述部件能夠存儲和執(zhí)行一個或多個運算或方法，以實現(xiàn)發(fā)動機10和可能的車輛其他部件的控制?？刂破?2可與車輛的多個傳感器和通訊系統(tǒng)通訊?？刂破?2的每一個部件可包括分布式的控制器32的體系結構，例如基于微處理器的電子控制單元(ECU)或發(fā)動機控制模塊(ECM)。控制器32內可能存在另外的模塊或處理器，并且控制器32可僅為動力傳動系模塊(PCM)或其他控制系統(tǒng)的一部分。
[0020]發(fā)動機10可配置為實施自動停止-啟動事件?？刂破?2可確定車輛已經(jīng)停止，例如在停止信號燈下，并且自動關閉發(fā)動機10 (自動停止事件或自動停止命令)，直到車輛做好再次運動的準備，此時控制器32可自動啟動發(fā)動機10 (自動啟動事件或自動啟動命令)。發(fā)動機IO還可包括啟動馬達34,該啟動馬達配置用于實現(xiàn)啟動事件,例如通過旋轉曲軸18的冷啟動或自動啟動。
[0021]在一些配置中，啟動馬達34或曲軸18可配置為確定曲軸18的位置。當與相位器18的狀態(tài)結合時，凸輪軸20的位置可被確定，替代地，傳感器可直接確定凸輪軸20的位置。
[0022]因為凸輪軸20在發(fā)動機10不運轉時不完全旋轉，例如在凸輪軸20擺動以使燃料軌道泵30運行的過程中，所以燃料軌道泵30的效率可取決于凸輪軸的位置。即，使凸輪軸20來回擺動將根據(jù)凸輪凸角相對于泵柱塞的位置而導致不同的沖程大小。因此，啟動馬達34可被用于略微地改變曲軸18和凸輪軸20的位置，以將凸輪軸20的凸角設置到使燃料軌道泵30的泵柱塞動作的改善位置。
[0023]現(xiàn)在參照圖2，并且繼續(xù)參照圖1，顯示了方法100的示例性流程圖。為了示例目的，方法100可參照圖中所示和所述的元件以及部件被描述，并且方法100可由發(fā)動機10或控制器32執(zhí)行。但是其他部件可被用于實踐所附權利要求中限定的方法100和本發(fā)明。
[0024]步驟名稱、標題或用于輔助詳細描述與流程圖之間的協(xié)調而提供的描述不是限制性的。步驟中的任何一個可由多個控制器或控制系統(tǒng)部件執(zhí)行。方法100可被應用于具有不同配置的發(fā)動機和動力傳動系。
[0025]步驟110:啟動/開始。
[0026]方法100可開始于啟動或初始化步驟，在該時間期間，方法100被激活。啟動方法100可響應于車輛或發(fā)動機10的運轉情況進行，或方法100可被認為持續(xù)運轉，以使方法100在車輛裝配時啟動。方法100可持續(xù)運行、重復或循環(huán)。
[0027]步驟112:感測觸發(fā)。
[0028]方法100中包括感測觸發(fā)事件。觸發(fā)事件的出現(xiàn)指示對啟動發(fā)動機10的即將出現(xiàn)的需要或預期需要。在很多情況下，觸發(fā)事件將在操作者啟動請求之前發(fā)生，或可以是操作者啟動請求或開始命令的預報。觸發(fā)事件可包括但不限于以下所列中的一項或多項:來自遠程的解鎖命令，例如來自電子鑰匙；操作者啟動請求，其也可從電子鑰匙遠程發(fā)送；一天中的預定時間；確定操作者在車輛附近的接近傳感器。
[0029]車輛可包括自動停止-啟動技術，該技術一般在汽車不運動或通過例如一個或多個電動馬達等其他裝置驅動時關閉發(fā)動機10。自動停止-啟動也被稱為怠速停止技術。在具有自動停止啟動功能的車輛中，觸發(fā)事件可以是自動停止命令，使得在發(fā)動機10不運轉時，方法100作為自動停止-啟動的一部分運行。
[0030]步驟114:監(jiān)測軌道壓力。
[0031]方法100包括監(jiān)測燃料軌道16中的壓力。如果燃料軌道16中的壓力高于大氣壓力，則發(fā)動機10或車輛10的性能通?？筛纳?。但是，燃料軌道16可能沒有配置為在發(fā)動機10不運轉時保持壓力，因為燃料軌道泵30可能不在運轉。因此，燃料軌道16中的燃料的壓力可在發(fā)動機10關閉或以其他方式不運轉之后開始降低。
[0032]步驟116:壓力達到最小值？
[0033]方法100確定燃料軌道16中的監(jiān)測壓力是否處于或已經(jīng)達到最小水平。僅在達到最小水平后啟動，對于發(fā)動機10是有利的。如果觸發(fā)事件確定操作者的啟動請求即將到來，則方法100在操作者啟動請求被接收到之前開始將燃料軌道16加壓，從而縮短請求和實際啟動之際的延遲。
[0034]步驟118:啟動命令出現(xiàn)？
[0035]方法100可包括監(jiān)測操作者的啟動請求。如果燃料軌道16中的壓力處于或高于最小水平，則方法100進行以確定操作者請求是否已經(jīng)出現(xiàn)或已經(jīng)被接收到。在具有自動停止-啟動功能的車輛中，操作者啟動請求可以是自動啟動命令。
[0036]步驟120:將發(fā)動機點火。
[0037]如果監(jiān)測壓力達到最低水平，并且操作者啟動請求已經(jīng)出現(xiàn)，則方法100進行以啟動發(fā)動機10。當發(fā)動機10還沒有運轉達到足夠的時間段時，這可能是發(fā)動機10的冷啟動，或者是發(fā)動機10的自動啟動。
[0038]步驟122:擺動凸輪軸。
[0039]如果監(jiān)測壓力低于最小水平，則方法100開始通過凸輪相位器24擺動發(fā)動機10的凸輪軸20。但是凸輪軸20在擺動過程中不完成完整的旋轉。燃料軌道泵30由擺動的凸輪軸20運轉，并且在燃料軌道16中產(chǎn)生壓力。
[0040]方法100可被配置為使凸輪軸20繼續(xù)擺動，直到燃料軌道16中的監(jiān)測壓力達到最小水平。在監(jiān)測壓力達到最小水平之后，如果操作者的啟動請求已經(jīng)出現(xiàn)，則發(fā)動機10可被啟動。與大氣壓力相比較，燃料軌道16中增大的壓力可改善發(fā)動機10的運轉。
[0041]步驟123:調節(jié)凸輪軸位置。
[0042]作為附加步驟，在擺動凸輪軸20之前或同時，方法100可調節(jié)曲軸18的位置。泵沖程和凸輪軸20的擺動過程中的效率可取決于凸輪軸20的位置。因此，方法100可將凸輪軸20的位置改變到用于泵送燃料軌道泵20的位置。
[0043]通過調節(jié)曲軸18的位置，凸輪軸20可被設置到更好地致動燃料軌道泵30的(旋轉)位置中?？刂破?2可確定曲軸18和凸輪軸20的位置，燃料壓力可通過調節(jié)凸輪軸20的位置更快速地獲得，從而在擺動過程中凸角使燃料軌道泵30的柱塞產(chǎn)生更大的壓力。啟動馬達34可被用于旋轉曲軸18，使正時機構22也旋轉凸輪軸20?？墒褂妙愃频牟襟E來在本文所述的任何凸輪軸20擺動過程期間改善燃料軌道泵30的運轉。
[0044]步驟124:壓力達到目標值？
[0045]在達到最小水平之后，如果沒有出現(xiàn)啟動命令，則方法100進行來確定燃料軌道16中的監(jiān)測壓力是否處于或已經(jīng)達到目標水平。該目標水平高于最小水平，并且當與處于最小水平的燃料壓力相比較時，可進一步改善發(fā)動機10的運轉情況。在方法100的一些配置中，當燃料壓力高于最小水平并且操作者啟動請求已經(jīng)出現(xiàn)時，發(fā)動機10將在任何時間啟動，而與條件的其他目標無關。
[0046]步驟126:擺動凸輪軸。
[0047]如果監(jiān)測的壓力低于目標水平，則方法100開始通過凸輪相位器24擺動發(fā)動機10的凸輪軸20，直到燃料軌道16中的監(jiān)測壓力達到目標水平。方法100可循環(huán)并且擺動凸輪軸20，直到燃料壓力達到目標水平，或可配置有用于阻礙操作者啟動請求的中止裝置。因此，如果監(jiān)測壓力高于最小水平，并且操作者啟動請求出現(xiàn)，則方法100可在達到目標水平之前啟動發(fā)動機10。
[0048]步驟128:啟動命令出現(xiàn)？[0049]在燃料軌道16中的燃料壓力達到目標水平之后，方法100確定操作者啟動請求是否已經(jīng)出現(xiàn)或已經(jīng)被接收到。如果操作者啟動請求已經(jīng)被接收到，則方法100啟動發(fā)動機10。
[0050]當發(fā)動機10已經(jīng)很長時間段沒有運轉時，這可能是發(fā)動機10的冷啟動，或是發(fā)動機10的自動啟動。無論啟動事件是發(fā)動機10的冷啟動或自動啟動，燃料軌道16中增大的燃料壓力可提供改善的發(fā)動機性能，特別是在運轉的第一循環(huán)過程中。
[0051]步驟130:保持在目標值和最大值之間。
[0052]在達到目標水平之后，如果沒有出現(xiàn)操作者啟動請求，則方法100運動到保持功能。方法100通過擺動的凸輪軸20運轉燃料軌道泵30，直到燃料軌道16中的監(jiān)測壓力達到最大水平，該最大水平高于目標水平。在達到最大水平之后，方法100停止燃料軌道泵30，從而其不使燃料壓力增大超過最大水平。
[0053]如果燃料軌道16中的監(jiān)測壓力下降低于目標水平，則方法100將再次開始通過擺動的凸輪軸20運轉燃料軌道泵30。因此監(jiān)測壓力被基本上保持在目標水平和最大水平之間。替代地，燃料軌道泵30可周期地循環(huán)打開和關閉，以防止燃料壓力衰減明顯低于最大壓力。方法100可將燃料壓力持續(xù)保持在目標水平和最大水平之間，直到接收到運轉氣動請求，此時方法100啟動發(fā)動機10。
[0054]作為方法100內的或與方法100同時的可選過程，可存在可用的即時曲軸啟動(圖2中未示出)。即時曲軸啟動可在燃料軌道16中的壓力達到最小壓力之前,在操作者啟動請求被接收時執(zhí)行。這可在觸發(fā)事件根本沒出現(xiàn)時，或觸發(fā)事件出現(xiàn)但是之后緊跟操作者的啟動請求時發(fā)生。
[0055]例如，但不限于，如果觸發(fā)事件出現(xiàn)，并且之后緊跟著操作者啟動請求，則方法100能夠擺動凸輪軸達到足夠時間來將燃料壓力升高高于最小水平是不太可能的。作為等待擺動來升高燃料壓力的替代，控制器32可命令啟動馬達34來開始用曲柄啟動發(fā)動機10 (即完全旋轉曲軸18)。翻轉曲軸18將使凸輪軸20完全旋轉，并且以完整的泵送沖程運轉燃料泵30，并將增大燃料軌道16中的壓力。
[0056]在實施即時曲軸啟動之后，控制器32可開始為汽缸14供給燃料，并且提供火花。替代地，控制器32可延遲燃料供給和點火，直到完整旋轉的凸輪軸20使燃料軌道16中的壓力達到最小壓力。應注意的是，當即時曲軸延遲點火時，操作者可注意到啟動請求和發(fā)動機10的實際啟動之間的延遲。如果方法100感測到觸發(fā)事件,并且在接收操作者啟動請求之前具有時間來擺動凸輪軸20和將燃料軌道16中的壓力升高到高于最小壓力，則該延遲不出現(xiàn)。
[0057]詳細的描述和圖或附圖用于支持和描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍僅由權利要求限定。雖然已經(jīng)詳細描述了用于實現(xiàn)要求保護的本發(fā)明的最佳模式和其他實施例，但是存在用于實踐所附權利要求中限定的本發(fā)明的多種替代設計和實施例。
【權利要求】
1.一種用于啟動具有燃料軌道的發(fā)動機的方法，包括: 感測觸發(fā)事件； 監(jiān)測燃料軌道中的壓力； 通過凸輪相位器擺動發(fā)動機的凸輪軸，其中，凸輪軸在擺動過程中不完成完整的旋轉; 通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到最小水平；和 在監(jiān)測壓力達到最小水平之后，啟動發(fā)動機。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括: 監(jiān)測操作者啟動請求；和 在達到最小水平之后，如果沒有出現(xiàn)操作者啟動請求，則: 通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到目標水平，其中目標水平高于最小水平；和 在監(jiān)測壓力達到目標水平之后，啟動發(fā)動機。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，進一步包括:在達到目標水平之后，并且如果沒有出現(xiàn)操作者啟動請求，則:` 通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到最大水平，其中最大水平高于目標水平； 停止燃料軌道泵； 如果燃料軌道中的監(jiān)測壓力下降低于目標水平，則通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，使得監(jiān)測壓力基本上保持在目標水平和最大水平之間；和在操作者啟動請求出現(xiàn)后，啟動發(fā)動機。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，進一步包括，如果: 監(jiān)測壓力高于最小水平；和 出現(xiàn)操作者啟動請求， 則在達到目標水平之前啟動發(fā)動機。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，觸發(fā)事件為下列所述之一: 來自遠程的解鎖命令； 一天中的預定時間；和 操作者啟動請求。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，觸發(fā)事件為自動停止命令，并且操作者啟動請求為自動啟動命令。
7.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，發(fā)動機進一步包括啟動馬達，所述啟動馬達配置為旋轉曲軸，并且進一步包括: 確定曲軸和凸輪軸之一的位置；和 旋轉曲軸，以在通過凸輪相位器擺動凸輪軸過程中或所述擺動之前改變凸輪軸的位置。
8.一種用于啟動具有燃料軌道的發(fā)動機的方法，包括: 感測觸發(fā)事件； 監(jiān)測燃料軌道中的壓力；監(jiān)測操作者啟動請求； 通過凸輪相位器擺動發(fā)動機的凸輪軸，其中凸輪軸在擺動過程中不完成完整的旋轉； 通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到最小水平；和 在監(jiān)測壓力達到最小水平、并且操作者啟動請求出現(xiàn)之后，啟動發(fā)動機。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，觸發(fā)事件為下列所述之一: 來自遠程的解鎖命令； 一天中的預定時間；和 自動停止-啟動事件。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，進一步包括: 在達到最小水平之后，如果沒有出現(xiàn)操作者啟動請求，則: 通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到目標水平，其中目標水平高于最小水平；和 在監(jiān)測壓力達到目標水平之后，啟動發(fā)動機；和 在達到目標水平之后，如果沒有出現(xiàn)操作者請求，則: 通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，直到燃料軌道中的監(jiān)測壓力達到最大水平，其中最大水平高于目標水平； 停止燃料軌道泵； 如果燃料軌道中的監(jiān)測壓力下降低于目標水平，則通過擺動的凸輪軸運轉燃料軌道泵，使得監(jiān)測壓力基本上保持在目標水平和最大水平之間；和在操作者啟動請求出現(xiàn)之后，啟動發(fā)動機。
【文檔編號】F02D41/06GK103511100SQ201310261751
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權日:2012年6月27日
【發(fā)明者】D.P.斯佐馬克, R.J.加隆, J.J.穆恩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司