CN103180590A - 发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了以下发动机系统：当在由怠速停止控制引起的发动机转速减少中检测到驾驶者的重新加速动作时，能够立刻将发动机重新启动。一种发动机系统（1）具备怠速停止控制部（26），其将在涡轮增压器组合了马达（3）的电动辅助涡轮增压器（4）连接至发动机（2）的吸排气系统，进行在车辆停车中的发动机（2）的怠速时使向发动机（2）的燃料喷射中断的怠速停止控制，其中，当在怠速停止控制中检测到重新加速动作时，怠速停止控制部（26）使马达（3）工作并使向发动机（2）的燃料喷射再开启，使发动机（2）重新启动。

Description

发动机系统
技术领域
本发明涉及进行怠速停止控制的发动机系统。
背景技术
一直以来，为了提高车辆的燃油效率（或降低CO2排放），积极地进行怠速时的发动机停止系统（ISS）的开发（例如参照专利文献1至4）。
如图3所示，在通过怠速停止控制中断燃料喷射的发动机的转速减少中，例如，当接受了红灯信号变为绿灯信号等状况变化的驾驶者进行重新加速动作（change of mind，想法改变）时，虽然检测到重新加速动作的ISS为了使车辆重新加速而进行发动机的重新启动，但该重新启动时的控制根据检测到重新加速动作时的发动机转速而大大不同。
在发动机转速为发动机可独立转速、即发动机能够继续燃烧循环的临界转速（图3中的细虚线）以上的情况下，使发动机的燃料喷射重新开启而立刻进行发动机的重新启动。
另一方面，在发动机转速低于发动机可独立转速的情况下，为了使发动机重新启动，需要使发动机具备的启动器工作。再者，在现有的发动机具备的启动器中，在发动机完全停止之前禁止重新启动，启动器的工作在发动机的完全停止后进行。这是因为，当使启动器的小齿轮卡合于完全停止前的发动机的环形齿轮时，特别是在发动机逆向旋转时使小齿轮卡合，则小齿轮或启动器马达有可能破损。
在具备ISS的车辆中，由于发动机停止、重新启动后立即发动的频率增加，因而在要求重新加速时迅速地将发动机重新启动而加速等发动性或运转性的确保成为课题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001－173546号公报
专利文献2：日本特开2010－190226号公报
专利文献3：日本特开2010－196629号公报
专利文献4：日本特开2006－177171号公报
非专利文献
非专利文献1：茨木诚一等，《电动辅助涡轮增压器“混合动力涡轮”的开发》，三菱重工技报，第43卷，第3号，2006年，第36－40页。
发明的概要
发明要解决的问题
近年来，为了进一步提高燃油效率，进行了发动机小型化的技术的开发。小型化的发动机能够降低由发动机内部的摩擦引起的燃油效率降低。
由于小型化的发动机排气量降低而发动机扭矩减少，因而搭载涡轮增压器进行增压而使动力性能提高，但在发动时等的低负荷时，与大排气量发动机相比，排气能量进一步降低，因而难以使涡轮增压器的排气涡轮、吸气压缩机响应性良好地旋转，一般而言发动性降低。
希望在小型化发动机中也具备ISS而使燃油效率性能进一步提高，但如上前述，对于ISS，由于发动机停止、重新启动后立即发动的频率增加，因而小型化发动机中的发动性确保成为课题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于，提供一种发动机系统，在由怠速停止控制引起的发动机转速减少中检测到驾驶者的重新加速动作时，立刻将发动机重新启动。
用于解决问题的技术方案
为了达成上述目的，本发明为一种发动机系统，将在涡轮增压器中组合了马达的电动辅助涡轮增压器连接至发动机的吸排气系统，并且具备进行怠速停止控制的怠速停止控制部，该怠速停止控制在车辆停车中的所述发动机的怠速时使向所述发动机的燃料喷射中断，该发动机系统的特征在于，当在所述怠速停止控制中检测到重新加速动作时，所述怠速停止控制部使所述马达工作并重新开启向所述发动机的燃料喷射，使所述发动机重新启动。
也可以是，所述怠速停止控制部检测所述怠速停止控制中的发动机转速，当在所述怠速停止控制中检测到重新加速动作时的所述发动机转速为所述马达工作时的所述发动机能够继续燃烧循环的转速以上时，使所述马达工作并重新开启向所述发动机的燃料喷射，使所述发动机重新启动。
也可以是，当在所述怠速停止控制中检测到重新加速动作时的所述发动机转速低于所述马达工作时的所述发动机能够继续燃烧循环的转速时，在所述发动机完全停止之后，所述怠速停止控制部使所述马达和所述发动机具备的启动器工作并重新开启向所述发动机的燃料喷射，使所述发动机重新启动。
也可以是，具备启动器，该启动器不管发动机转速如何均能将发动机立刻重新启动。
也可以是，所述怠速停止控制部从制动器释放、停车制动器解除或者离合器踏板操作来检测所述重新加速动作。
发明的效果
依照本发明，能够提供以下发动机系统：当在由怠速停止控制引起的发动机转速减少中检测到驾驶者的重新加速动作时，即使发动机的转速不足可独立转速，也能够将发动机立刻重新启动。
附图说明
图1是表示本发明的发动机系统的构成的图。
图2是说明本发明的发动机系统的动作概要和效果的图。
图3是表示停车的车辆的发动机被ISS中断燃料喷射直到该发动机完全停止的发动机转速的推移的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的优选实施方式。
图1是表示本发明的发动机系统的构成的图。
如图1所示，本发明的发动机系统1具备电动辅助涡轮增压器（electric assist turbocharger）4，通过来自发动机2的排气能量和/或马达3的工作而被驱动，从而对发动机2增压空气。在本实施方式中说明具备启动器的情况，该启动器在发动机2低于发动机可独立转速时，在发动机完全停止之前被禁止工作，但本发明不限于此，也可以是具备想法改变对应启动器（即，不管发动机转速如何均能立刻工作的启动器）的发动机2。
电动辅助涡轮增压器4具备：排气涡轮5，通过排出气体的排气能量而被旋转驱动；吸气压缩机7，排气涡轮5的旋转驱动被传递而驱动；以及马达3，对吸气压缩机7的旋转驱动进行电动辅助。在此，马达3的马达轴与涡轮轴6一体地形成，涡轮轴6将排气涡轮5的旋转驱动传递至吸气压缩机7。
吸气压缩机7的压缩机外壳8配置于吸气通路9，在吸气通路9的最上游设有空气清洁器11，在下游侧依次设有中间冷却器12和吸气节流阀13。吸气通路9的最下游连接至发动机2的吸气歧管14。从空气清洁器11吸入的空气经过吸气管9、压缩机外壳8、中间冷却器12、吸气节流阀13、吸气歧管14被供给至发动机2。
另一方面，排气涡轮5的涡轮外壳15配置于排气通路16，在涡轮外壳15的下游侧，依次设有排气节流阀18和消音器19。排气通路16的最上游连接至发动机2的排气歧管20。从发动机2排出的排出气体经过排气歧管20、排气通路16、涡轮外壳15、排气节流阀18、消音器19向大气排出。此外，在本发明中，也可将DPF（Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器）系统或De-NOx催化剂等设于排气通路16等。
另外，发动机系统1具备EGR（Exhaust Gas Recirculation，排气再循环）系统21，用于使从发动机2排出的排出气体的一部分回流至吸气侧，降低发动机输出的NOx量。
EGR系统21由EGR管22、EGR冷却器23和EGR阀24构成，该EGR管22连接排气歧管20和吸气歧管14，该EGR冷却器23冷却通过EGR管22的排出气体的温度，该EGR阀24用于调节回流至吸气侧的排出气体的量，与ECU（Electronical Control Unit，电子控制单元）25连接的EGR阀配合发动机的运转状态来控制和调节开度，以降低发动机排出的NOx量。
ECU25除EGR阀外还与发动机2、马达3、吸气节流阀13、排气节流阀18连接，控制它们的动作。此外，在ECU25中，标出车速、发动机转速、燃料喷射量、加速器开度、制动器信号、离合器信号等涉及车辆的运转参数的信号。
这样，本发明的发动机系统，为了提高车辆的燃油效率性能，在车辆停车中的发动机的怠速时，进行中断向发动机的燃料喷射而停止发动机的怠速停止控制。在这种情况下，当在怠速停止控制中接受状况变化的驾驶者进行重新加速动作（想法改变）时，要求将发动机重新启动而迅速地使车辆重新加速。
在具备电动辅助涡轮增压器4的发动机系统1中，即使在极低速下也能够通过马达3的工作进行增压，从而使发动机扭矩上升，因此，能够将发动机2能够独立继续燃烧循环的临界转速设置到更低的转速侧（例如150rpm左右）进行。
于是，在本发明的发动机系统1中，如图1所示，具备怠速停止控制部26，当在怠速停止控制中检测到重新加速动作时，使电动辅助涡轮增压器4的马达3工作并重新开启向发动机2的燃料喷射，使发动机2重新启动。
另外，怠速停止控制部26构成为：检测怠速停止控制中的发动机2的转速，当在怠速停止控制中检测到重新加速动作时的发动机转速为马达3工作时（即电动辅助增压时）的发动机2能够继续燃烧循环的转速（带有电动辅助涡轮增压器4的发动机2的可独立运转速度）以上时，使马达3工作并重新开启向发动机2的燃料喷射，使发动机2重新启动。带有电动涡轮的发动机的独立转速能够基于发动机系统具备的发动机2的排气量、电动辅助涡轮增压器4的增压性能、马达3的输出等适当地设定，例如设定为150rpm左右。
再者，怠速停止控制部26构成为：当在怠速停止控制中检测到重新加速动作时的发动机转速低于带有电动辅助涡轮增压器4的发动机2的可独立运转速度时，在发动机2完全停止之后，使马达3和发动机2具备的启动器工作并重新开启向发动机2的燃料喷射，使发动机2重新启动。
此外，构成为：当发动机2具备的启动器为想法改变对应启动器时，不管发动机转速如何，均使启动器立刻工作而进行发动机的重新启动。
该怠速停止控制部26作为程序搭载于ECU25。
接着，说明本发明的发动机系统1的怠速停止控制时的动作。
图2是说明本发明的发动机系统1的动作的概要和本发明的效果的图。
当车辆停车而发动机2怠速的状态持续规定时间等时，ECU25的怠速停止控制部26中断向发动机2的燃料喷射并将发动机2停止。本发明不限定用于检测车辆处于停车状态的方法，也可基于来自车速传感器的信号来检测停车状态等。
在怠速停止控制中，怠速停止控制部26取得输入至ECU25的发动机2的转速。
虽然通过怠速停止而被中断了燃料喷射的发动机2的转速逐渐减少，但当接受红灯信号变为绿灯信号等状况变化的驾驶者进行用于使车辆重新加速的重新加速动作时，检测到该重新加速动作的怠速停止控制部26为了进行发动机2的重新启动而执行以下动作。
当检测到重新加速动作时，怠速停止控制部26使电动辅助涡轮增压器4的马达3工作，进行电动辅助涡轮增压器4对空气的增压，并重新开启向发动机2的燃料喷射，不使发动机2具备的启动器工作而将发动机2重新启动。
此时，通过马达3使电动辅助涡轮增压器4旋转常常伴随着电力浪費（即燃油效率恶化），因此，在驾驶者的重新加速动作中，例如通过离开制动器踏板、解除停车制动器、以离合器踏板的操作（MT车）等为起点而控制马达3，从而能够进行有效的马达辅助。
另一方面，虽然通过怠速停止控制而被中断了燃料喷射的发动机2的转速逐渐减少，但在检测到重新加速动作时，当发动机2的转速低于带有电动辅助涡轮增压器4的发动机2的可独立运转速度时，在发动机2完全停止之后，由电动辅助涡轮增压器4进行空气的增压并使发动机2具备的启动器工作，重新开启向发动机2的燃料喷射而将发动机2重新启动。此外，在发动机2具备的启动器为想法改变对应启动器时，不管发动机2的转速如何，均使想法改变对应启动器立刻工作，进行发动机的重新启动。
通过以上动作，在本发明的发动机系统1中，即使在现有的发动机系统中由于扭矩的降低而发动机低于能够独立继续燃烧循环的转速，也能够使电动辅助涡轮增压器4的马达3工作而将空气增压，使发动机2产生更大的扭矩，不必使发动机2具备的启动器工作，就能够扩大将发动机2立刻重新启动而将车辆重新加速的运行范围。
即，即使在现有的发动机系统中在发动机的重新启动被禁止的可独立运转速度以下，在本发明中也能够将发动机重新启动，能够将从发动机无法独立运转到完全停止而能够重新启动为止的时间缩短为比现有系统更短。由此，能够在搭载本发明的发动机系统1的车辆中提高运转性。
另外，由于带有电动辅助涡轮的发动机不管发动机速度如何均能产生扭矩，因而为了燃油效率，即使是小排气量化的发动机，也能够进行与大排气量发动机相同的发动。即，由于在将发动机重新启动时进行电动辅助涡轮增压器的增压，因而能够使发动机扭矩迅速地上升，进行顺利的发动。
再者，在组合了想法改变对应启动器（即，不管发动机的转速如何均能够重新启动的启动器）和本发明的情况下，通过减少启动器的工作次数，能够使启动器寿命提高，谋求启动器驱动时的振动、噪音的降低。
符号说明：
2   发动机
3   马达
4   电动辅助涡轮增压器
26  怠速停止控制部

Claims (5)

1.一种发动机系统，将在涡轮增压器中组合了马达的电动辅助涡轮增压器连接至发动机的吸排气系统，并且具备进行怠速停止控制的怠速停止控制部，该怠速停止控制在车辆停车中的所述发动机的怠速时使向所述发动机的燃料喷射中断，该发动机系统的特征在于，
当在所述怠速停止控制中检测到重新加速动作时，所述怠速停止控制部使所述马达工作并重新开启向所述发动机的燃料喷射，使所述发动机重新启动。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
所述怠速停止控制部检测所述怠速停止控制中的发动机转速，当在所述怠速停止控制中检测到重新加速动作时的所述发动机转速为所述马达工作时的所述发动机能够继续燃烧循环的转速以上时，使所述马达工作并重新开启向所述发动机的燃料喷射，使所述发动机重新启动。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，
当在所述怠速停止控制中检测到重新加速动作时的所述发动机转速低于所述马达工作时的所述发动机能够继续燃烧循环的转速时，在所述发动机完全停止之后，所述怠速停止控制部使所述马达和所述发动机具备的启动器工作并重新开启向所述发动机的燃料喷射，使所述发动机重新启动。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
具备启动器，该启动器不管发动机转速如何均能将发动机立刻重新启动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机系统，其特征在于，
所述怠速停止控制部从制动器释放、停车制动器解除或者离合器踏板操作来检测所述重新加速动作。
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