CN108071499B - 停缸系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种停缸(CDA)系统及其控制方法，CDA系统可包括：多个气缸；停缸(CDA)装置，选择性地配置为停用多个气缸中的部分气缸的排气阀门的操作；连接管，将多个气缸中的停用的气缸连接至正常操作的气缸；辅助阀门装置，配置为用于打开或关闭连接管，以将多个气缸中的停用的气缸的压缩空气供应至正常操作的气缸；车辆操作状态测量设备，配置为用于测量车辆操作状态以输出对应的信号；以及控制器，配置为用于根据车辆操作状态测量设备的对应的信号来控制CDA装置和辅助阀门装置的操作。

Description

停缸系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月14日提交的第10-2016-0151255号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此以用于所有目的。
技术领域
本发明涉及一种停缸(CDA)系统及其控制方法。更具体地，本发明涉及一种用于通过将停用的气缸的压缩空气供应至燃烧缸来改善燃料消耗的停缸(CDA)系统和及其控制方法。
背景技术
在使用涡轮增压器的普通发动机(特别是柴油发动机)中，在停缸期间，由于供应至涡轮增压器的排气能量的减少，所以与正常的行驶状况相比，增压压力形成不足，使得燃料消耗改善受限。
由于停用的气缸的泵送减少，所以提高了效率，然而在增压压力不足的状态下，操作气缸的负载增加尤其受限。
在本发明背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不能被视为承认或以任何方式暗示该信息形成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面涉及提供一种用于通过将停用的气缸的压缩空气供应至燃烧缸来改善燃料消耗的停缸(CDA)系统及其控制方法。
根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统包括：多个气缸；停缸(CDA)装置，选择性地停用多个气缸中的部分气缸的排气阀门的操作；连接管，将多个气缸中的停用的气缸连接至正常操作的气缸；辅助阀门装置，打开或关闭连接管，以将多个气缸中的停用的气缸的压缩空气供应至正常操作的气缸；车辆操作状态测量设备，测量车辆操作状态以输出对应的信号；以及控制器，根据车辆操作状态测量设备的对应的信号来控制CDA装置和辅助阀门装置的操作。
辅助阀门装置可在停用的气缸的膨胀行程期间打开。
可打开辅助阀门装置以将停用的气缸的压缩空气供应至所连接的气缸的压缩行程。
操作状态测量设备可包括发动机速度传感器、加速踏板(excel pedal)开度传感器、车速传感器、扭矩传感器、制冷冷却剂温度传感器、大气温度传感器和排气温度传感器。
控制器可根据操作状态测量设备的信号来确定是否处于CDA操作模式条件以及是否处于CDA操作保持条件，并且在CDA操作模式条件和CDA操作保持条件的情况下，控制器可将CDA装置和辅助阀门装置的操作转换为CDA操作模式或保持CDA操作模式。
还可包括由每个气缸的排出气体操作的涡轮增压器。
一种停缸(CDA)系统的控制方法，所述停缸(CDA)系统包括多个气缸；由每个气缸的排出气体操作的涡轮增压器；停缸(CDA)装置，选择性地停用多个气缸中的部分气缸的排气阀门的操作；连接管，将多个气缸中的停用的气缸连接至正常操作的气缸；辅助阀门装置，打开或关闭连接管，以将多个气缸中的停用的气缸的压缩空气供应至正常操作的气缸；车辆操作状态测量设备，测量车辆操作状态以输出对应的信号；以及控制器，根据车辆操作状态测量设备的对应的信号来控制CDA装置和辅助阀门装置的操作，根据本发明的示例性实施例，该控制方法包括：根据车辆操作状态测量设备的输出信号，通过控制器确定当前车辆的操作状态是否对应于CDA操作模式条件；当当前车辆的操作状态是CDA操作模式条件时，根据车辆操作状态测量设备的输出信号，通过控制器确定是否存在CDA操作保持条件；以及当当前车辆的操作状态对应于CDA操作保持条件并且当前发动机的操作模式是普通模式时，通过控制器将CDA装置和辅助阀门装置的操作转换为CDA操作模式。
CDA操作模式条件可包括如下条件：车速等于或小于预定值，扭矩等于或小于预定值，以及加速踏板开度值等于或小于预定值。
CDA操作保持条件可包括如下条件：根据当前车辆的操作状态是普通模式的情况下的燃料消耗和当前车辆的操作状态是CDA模式的情况下的燃料消耗确定的值等于或大于预定值。
CDA操作保持条件可包括如下条件：在当前车辆的操作状态是CDA模式的情况下的温度增加效果等于或大于预定值。
基于根据本发明的示例性实施例的CDA系统及其控制方法，可通过将停用的气缸的压缩空气供应至燃烧缸来改善燃料消耗。基于根据本发明的示例性实施例的CDA系统及其控制方法，能够将足够的空气供应至操作气缸，使得容易提高排出气体的温度。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将从本文包括的附图以及以下详细描述中显而易见或进行更详细地阐述，并且附图和详细描述一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的框图。
图2是根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的示意图。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的阀门机构的视图。
图4是说明根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的操作的视图。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的控制方法的流程图。
可以理解，附图不一定按比例绘制，而呈现说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、定向、位置和形状)将部分地由特别预期的应用和使用环境来确定。
在附图中，贯通附图的若干图，附图标记指代本发明的相同或等效的部件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是应当理解，本说明书并不旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且还包括各种替代、变型、等同物和其它实施例，其可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。
在下面的详细描述中，仅通过说明的方式示出和描述本发明的某些示例性实施例。
如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以各种不同的方式进行修改。
在整个说明书中，由相同附图标记表示的组件是相同组件。
另外，除非明确相反地描述，否则词语“包括”和例如“包含”或“具有”的变型将被理解为暗示包含所述元件，而不排除任何其它元件。
以下将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的框图，图2是根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的示意图，图3是示出根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的阀门机构的视图。
参考图1至图3，根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统包括：多个气缸#1、#2、#3和#4；停缸(CDA)装置40，选择性地停用多个气缸#1、#2、#3和#4中的部分气缸的排气阀门的操作；连接管90和92，连接停用的气缸与多个气缸#1、#2、#3和#4中正常操作的气缸；辅助阀门装置50，打开或关闭连接管90和92，以将停用的气缸的压缩空气供应至多个气缸#1、#2、#3和#4中的正常操作的气缸；车辆操作状态测量设备10，测量车辆操作状态以输出对应的信号；以及控制器30，根据车辆操作状态测量设备10的对应的信号来控制CDA装置40和辅助阀门装置50的操作。
应用于根据本发明的示例性实施例的CDA系统的发动机1包括图中的四个气缸#1、#2、#3和#4，然而不限于此，也可应用配置为实现CDA模式的所有类型的发动机。
为了便于理解，应用于根据本发明的示例性实施例的CDA系统的发动机1被描述为4缸发动机。
操作状态测量设备10可包括发动机速度传感器12、加速踏板开度传感器14、车速传感器16、扭矩传感器18、制冷冷却剂温度传感器20、大气温度传感器22和排气温度传感器24。
根据本发明的示例性实施例的CDA系统可包括：包括涡轮增压器72的后处理装置76、柴油机氧化催化器(DOC)、烟尘过滤装置(柴油颗粒过滤器，DPF)、选择性还原催化剂(SCR)、测量通过后处理装置76的排出气体的温度的温度传感器78、冷却涡轮增压器的混合物和新鲜空气的中间冷却器80和EGR阀门82。
参考图3，进气凸轮轴100装配有进气凸轮102和辅助凸轮104，排气凸轮轴120装配有排气凸轮122。
进气凸轮102、辅助凸轮104和排气凸轮122驱动阀门以分别打开或关闭进气端口140、辅助端口144和排气端口142。
当通过控制器30的操作来操作CDA装置40时，关闭排气端口142。
当通过控制器30的操作来操作辅助阀门装置50时，关闭和打开辅助端口144。
CDA装置40和辅助阀门装置50包括保持或停用阀门的驱动的可变装置，并且可变装置的配置和操作对于本领域技术人员来说是显而易见的，从而省略详细说明。
图4是说明根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的操作的视图，图5是示出根据本发明的示例性实施例的停缸(CDA)系统的控制方法的流程图。
接下来，将参考图1至图5描述根据本发明的示例性实施例的CDA系统的控制方法。
控制器30根据车辆操作状态测量设备10的输出信号来确定当前车辆的操作状态是否对应于CDA操作模式条件(S10)。
CDA操作模式条件可包括如下条件：车速等于或小于预定值，扭矩等于或小于预定值，以及加速踏板开度值等于或小于预定值。
也就是说，CDA操作模式条件可为低速和低负载状态的驱动条件。
当当前车辆的操作状态对应于CDA操作模式条件时，由控制器30根据车辆操作状态测量设备10的输出信号来确定是否存在CDA操作保持条件(S30)。
例如，用于抑制频繁行驶模式改变并确定是否存在保持CDA操作模式的益处的CDA操作保持条件考虑针对普通操作模式的燃料消耗的CDA行驶模式的燃料消耗的比率是否为预定比率或以上。而且，可考虑在CDA行驶模式的操作期间是否期望排气温度的增加效果。
当当前车辆的操作状态对应于CDA操作保持条件，并且当前发动机的操作模式是普通模式时，控制器30将CDA装置40和辅助阀门装置50的操作转换为CDA操作模式(S40、S60)或保持CDA操作模式(S40、S50)
当当前车辆的操作状态不对应于CDA操作模式条件或CDA操作保持条件时，控制器30将CDA装置40和辅助阀门装置50的操作转换为普通操作模式(S70、S80)或保持普通CDA操作模式(S70、S90)。
CDA操作保持条件可包括如下条件：根据当前车辆的操作状态是普通模式的情况下的燃料消耗和当前车辆的操作状态是CDA模式的情况下的燃料消耗确定的值等于或大于预定值。
CDA操作保持条件可包括：当当前车辆的操作状态是CDA模式时，排气温度增加效果等于或大于预定值。
假设发动机1是4缸，并且燃烧顺序为如下顺序：第一气缸#1、第三气缸#3、第四气缸#4和第二气缸#2。
在本发明的示例性实施例中，假设在CDA操作模式期间停用第二和第三气缸#2和#3，连接管90和92连接多个气缸#1、#2、#3和#4中停用的气缸(即，第二和第三气缸#2和#3)与正常操作的气缸(即，第一和第四气缸#1和#4)。
在图中，“A”表示停用的气缸的排气阀门曲线，“B”表示停用的气缸的进气阀门曲线，“C”表示停用的气缸的辅助阀门曲线，“D”表示普通气缸的排气阀门曲线，“E”表示普通气缸的进气阀门曲线，“F”表示普通气缸的爆炸(燃烧)。
为了便于理解，假设停用的气缸是第三气缸#3，并且普通气缸是第四气缸#4。
当发动机的操作模式被转换为CDA操作模式时，通过CDA装置40的操作来使第三气缸#3的排气阀门停用。即不打开排气阀门。然而，当进气门正常操作时，从进气歧管70和连接管92的流入的空气在从压缩行程结束到爆炸/膨胀行程的中途连通至辅助阀门装置50，使得第三气缸#3的压缩空气供应至第四气缸#4。
在本例中，供应压缩空气的时刻是第四气缸#4的对应的进气阀门关闭的时刻。
通常，在发动机的普通操作模式改变为CDA操作模式的时刻，未停用的气缸的负载增加约2倍，然而可能产生空气供应不足的状态。然而，在本发明的示例性实施例中，第三气缸#3的压缩空气被供应至第四气缸#4，使得确保第四气缸#4的输出。
对于使用涡轮增压器的普通柴油发动机，在气缸停用期间，供应至涡轮机的排气能量减小，使得增压压力形成不如普通驱动，然而，停用的气缸的空气被供应至正常气缸，使得能够进行正常的空气供应。
如上所述，基于根据本发明的示例性实施例的CDA系统和控制方法，将停用的气缸的压缩空气供应至燃烧缸，使得能够改善燃料消耗。
而且，基于根据本发明的示例性实施例的CDA系统和控制方法，供应至操作气缸的空气足以使得容易提高排出气体的温度。
虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。相反，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同布置。
为了便于说明和所附权利要求中的精确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上部的”、“下部的”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内侧”“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”用于参考图中所示的特征的位置来描述示例性实施例的这些特征。
出于说明和描述的目的已经呈现了本发明的具体示例性实施例的前述描述。它们并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且显而易见地，能够根据上述教导进行许多变型和变化。选择和描述了示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施例，以及其各种替代和变型。旨在通过所附权利要求及其等同物来限定本发明的范围。

Claims (11)

1.一种停缸系统，包括：
多个气缸；
停缸CDA装置，配置为选择性地停用所述多个气缸中的预定气缸的排气阀门的操作；
连接管，将所述多个气缸中的停用的气缸连接至正常操作的气缸；
辅助阀门装置，配置为用于打开或关闭所述连接管，以将所述多个气缸中的停用的气缸的压缩空气供应至所述正常操作的气缸；
车辆操作状态测量设备，配置为测量车辆操作状态以输出对应的信号；以及
控制器，配置为根据所述车辆操作状态测量设备的对应的信号来控制所述CDA装置和所述辅助阀门装置的操作，
其中，所述辅助阀门装置配置为在所述停用的气缸的膨胀行程期间打开，以将所述停用的气缸的压缩空气供应至所连接的气缸的压缩行程。
2.根据权利要求1所述的停缸系统，其中，所述操作状态测量设备包括发动机速度传感器、加速踏板开度传感器、车速传感器、扭矩传感器、制冷冷却剂温度传感器、大气温度传感器和排气温度传感器。
3.根据权利要求2所述的停缸系统，其中
所述控制器配置为根据所述操作状态测量设备的信号来确定是否处于CDA操作模式条件以及是否处于CDA操作保持条件，以及
在所述CDA操作模式条件和所述CDA操作保持条件的情况下，所述控制器配置为将所述CDA装置和所述辅助阀门装置的操作转换为CDA操作模式，或配置为保持所述CDA操作模式。
4.根据权利要求1所述的停缸系统，还包括：
涡轮增压器，所述涡轮增压器由每个气缸的排出气体操作。
5.根据权利要求3所述的停缸系统，其中，所述CDA操作模式条件包括如下条件：车速等于或小于预定值，扭矩等于或小于预定值，并且加速踏板开度值等于或小于预定值。
6.根据权利要求3所述的停缸系统，其中，所述CDA操作保持条件包括如下条件：根据当前车辆的操作状态是普通模式的情况下的燃料消耗和当前车辆的操作状态是CDA操作模式的情况下的燃料消耗确定的值等于或大于预定值。
7.根据权利要求6所述的停缸系统，其中，所述CDA操作保持条件包括如下条件：在当前车辆的操作状态是所述CDA操作模式的情况下，温度增加效果等于或大于预定值。
8.一种用于停缸CDA系统的控制方法，所述停缸CDA系统包括多个气缸；由每个气缸的排出气体操作的涡轮增压器；停缸CDA装置，选择性地停用所述多个气缸中的预定气缸的排气阀门的操作；连接管，将所述多个气缸中的停用的气缸连接至正常操作的气缸；辅助阀门装置，配置为用于打开或关闭所述连接管，以将所述多个气缸中的停用的气缸的压缩空气供应至所述正常操作的气缸；车辆操作状态测量设备，配置为测量车辆操作状态，以输出对应的信号；以及控制器，配置为根据所述车辆操作状态测量设备的对应的信号来控制所述CDA装置和所述辅助阀门装置的操作，所述控制方法包括：
根据所述车辆操作状态测量设备的输出信号，通过所述控制器确定当前车辆的操作状态是否对应于CDA操作模式条件；
当所述当前车辆的操作状态是所述CDA操作模式条件时，根据所述车辆操作状态测量设备的输出信号，通过所述控制器确定是否存在CDA操作保持条件；以及
当所述当前车辆的操作状态对应于所述CDA操作保持条件并且当前发动机的操作模式是普通模式时，通过所述控制器将所述CDA装置和所述辅助阀门装置的操作转换为所述CDA操作模式，
其中，所述辅助阀门装置配置为在所述停用的气缸的膨胀行程期间打开，以将所述停用的气缸的压缩空气供应至所连接的气缸的压缩行程。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述CDA操作模式条件包括如下条件：车速等于或小于预定值，扭矩等于或小于预定值，并且加速踏板开度值等于或小于预定值。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述CDA操作保持条件包括如下条件：根据所述当前车辆的操作状态是普通模式的情况下的燃料消耗和当前车辆的操作状态是CDA操作模式的情况下的燃料消耗确定的值等于或大于预定值。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述CDA操作保持条件包括如下条件：在当前车辆的操作状态是所述CDA操作模式的情况下的温度增加效果等于或大于预定值。
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