CN108266279B - 控制发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制发动机的方法，该发动机具有：连续可变气门持续时间(CVVD)装置，用于控制打开或关闭进气门的操作；和ETC装置，用于控制打开或关闭节流气门的操作并调整要引入燃烧室的空气量，该方法可包括：确定是否有必要增大或减小发动机扭矩；当有必要增大或减小发动机扭矩时，通过使用CVVD装置来改变进气门的持续时间；以及在进气门的持续时间改变的状态下，通过ETC装置来调整引入的空气量。

Description

控制发动机的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年1月4日提交的第10-2017-0001496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
本发明涉及一种控制用于车辆的发动机的方法，并且更具体地，涉及一种控制发动机的方法，其能够通过根据发动机和车辆的各种驱动情况条件快速且主动地控制发动机来提高燃料经济性。本情况通过利用如下装置来实现，配置为控制打开和关闭进气门的操作的连续可变气门持续时间(CVVD)装置和配置为控制打开和关闭节流气门的操作并调整要引入燃烧室的空气量的电子节流阀控制(ETC)装置。
背景技术
通常，内燃机通过将燃料和空气引入燃烧室并燃烧燃料来产生动力。将空气引入进气门是由凸轮轴的操作进行控制，并且当进气门打开时，将空气引入燃烧室。另外，排气门由凸轮轴的操作进行控制，并且当排气门打开时，空气从燃烧室排出。
在本情况下，进气门和排气门的最佳操作根据发动机的每分钟转速(RPM)改变。也就是说，打开或关闭气门的适当时间根据发动机的RPM改变。
为了根据发动机的RPM实施适当的气门操作，已经开发实施了连续可变气门升程(CVVL)装置，其中，用于驱动气门的凸轮设计为具有多个形状，或者根据发动机的RPM，通过不同的升程来操作气门。
连续可变气门正时(CVVT)技术已经被开发为配置为用于调整气门的打开时间的装置。本技术同时改变在气门的持续时间固定的状态下打开和关闭气门的时间。
然而，相关技术中的CVVL或CVVT具有复杂的配置和高价格。在下文中称为CVVD装置的第10-1326818号韩国专利“连续可变气门持续时间装置”已经作为解决上述问题的方法而呈现。
也就是说，配备有CVVD装置的发动机可根据发动机的操作状态来主动控制进气门和/或排气门的持续时间(参考地，术语“持续时间”是指用于打开和关闭气门的凸轮的角度或者是指气门打开的时间，但是在本说明书中，术语“持续时间”是指气门打开的时间)。CVVD装置的配置和原理是公知常识。
大多数最近发布的用于车辆的发动机配备有电子节流阀控制(ETC)装置，其配置为根据驱动模式和加速状态来电子控制节流气门的打开程度，从而根据发动机的操作状态来电子控制燃烧室中燃烧所需的供应空气的量。
同时，当车辆行驶时，发动机的控制装置可接收需要增加发动机的扭矩的扭矩储备请求(例如，在车辆进入上坡道路或者操作空调的情况下)，或者接收需要减小发动机的扭矩的扭矩减小请求(例如，在变速器换档时或当车辆进入下坡路时的情况下)。
在相关技术中，ETC装置配置为补偿发动机的扭矩。然而，ETC装置的控制调整空气流量，并且因此，存在如下问题，响应相对降低，并且与降低的响应等同地引起燃料经济性的损失。
在另一方法中，当例如变速器或电子稳定控制(ESC)装置的组件请求发动机扭矩瞬时减小时，通过改变燃烧室中的点火时间来减小扭矩，以快速减小发动机扭矩。然而，存在如下问题：当从最优时间改变点火时间时，发动机效率降低并且类似地出现燃料经济性的损失。
本发明背景部分中公开的信息仅为了增强对本发明的一般背景的理解，不应该认为承认或以任何形式暗示此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控制发动机的方法，其配置为用于当请求增大或减小发动机扭矩时迅速补偿发动机扭矩(与通过相关技术中的ETC装置的控制操作相比)，并且通过利用CVVD装置和ETC装置来防止或最大程度地抑制不必要的燃料经济性的损失。
本发明的各个方面涉及提供一种控制发动机的方法，其具有配置为具有打开或关闭进气门的操作控制(更详细地，控制关闭进气门的时间)的CVVD装置和配置为具有打开或关闭节流气门的操作控制并调整要引入燃烧室的空气的供应的ETC装置。本方法包括：确定是否有必要增大或减小发动机扭矩；当有必要增大或减小发动机扭矩时，通过CVVD装置改变进气门的持续时间(更详细地，与原始值相比，提前或延迟关闭进气门的时间)；以及在进气门的持续时间改变的状态下(在持续时间改变并且燃烧室中的容积相比于原始容积变得更小或更大的状态下)，通过ETC装置控制来调整引入的空气量。
该方法还可包括：当完成对于发动机扭矩的补偿时，通过CVVD装置初始化进气门的持续时间。
在本发明的示例性实施例中，确定是否有必要增大或减小发动机扭矩可包括：确定发动机扭矩是否由于外部因素而减小，因此请求增大发动机扭矩(确定是否请求扭矩储备)；以及确定来自连接至发动机的组件的请求是否要求减小发动机扭矩(确定是否请求扭矩减小)。
当要求增大发动机扭矩时，CVVD装置可减小持续时间，使得与关闭进气门的原始时间相比，提前关闭进气门的时间。增大的电负荷或当检测到外部干扰时可为要求增大发动机扭矩的条件。
当要求减小发动机扭矩时，CVVD装置可增大持续时间，使得与关闭进气门的原始时间相比，延迟关闭进气门的时间。可通过从输送有发动机动力的动力系统装置接收电信号来确定是否要求减小发动机扭矩。
在本发明的方面中，ETC装置可配置为通过旋转节流气门的电动机的比例积分微分(PID)控制来调整空气量，并且CVVD装置可与持续时间上的改变相结合地控制供应的空气量。
通过利用CVVD装置和ETC装置，而不是利用仅控制ETC装置或调整点火时间的相关技术中的方法，具有前述配置的本发明可通过以更高的响应补偿扭矩来防止燃料经济性的劣化。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，该其它特征和优点将从本文中包括的附图和以下具体实施方式中显而易见或在其中进行更详细地阐述，附图和具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1是示出发动机的燃烧室的截面形状的视图。
图2是根据本发明的示例性实施例的逐步地示出控制发动机的方法的流程图。
应该理解，附图不必按比例绘制，而呈现说明本发明的基本原理的各个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、取向、位置和形状)将部分地由特殊应用和使用环境来确定。
在附图中，贯穿附图的若干图，参考标号指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施例，其示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然本发明将与示例性实施例结合描述，但是将理解，本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在由随附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代、变型、等同物和其它实施例。
本发明涉及一种控制发动机的方法，其配置为用于通过根据增大或减小扭矩的请求快速补偿和调整发动机的扭矩来实现燃料经济性的提高。如上所述，根据本发明的示例性实施例的发动机具有：CVVD装置，其可控制打开或关闭进气门21的时间；和ETC装置，其通过确定要引入燃烧室20的最佳空气量来以电子操作方式控制节流气门的打开或关闭。此外，如图1所示，在包括进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程的四个冲程期间，活塞10在燃烧室20中往复地向上和向下移动，并且连接至活塞10的连接杆11使曲轴12旋转。在本情况下，进气门21在进气冲程期间打开，并且排气门22在排气冲程期间打开；进气门21和排气门22两者都在压缩冲程和动力冲程期间关闭。通过连接至曲轴12的凸轮轴和设置在凸轮轴附近并包括电动机、位置传感器、控制轴等的CVVD装置的旋转调整进气门21和排气门22中的每一个的打开程度；具有打开或关闭进气门21和排气门22的附加操作控制。
在本发明的示例性实施例中，在一般状态下(在CVVD装置初始化持续时间的状态下)，当连接杆11位于编号1的位置处时，进气门21关闭，并且ETC装置配置为在排气门22关闭之后、在进气门21关闭之前适当地将空气供应至燃烧室20中。
在本发明的示例性实施例中，CVVD装置可控制打开或关闭进气门21的时间，并且因此与初始化关闭进气门21的操作的状态(在连接杆11位于编号1的位置处的状态下)相比，可更缓慢地(例如，在连接杆11位于编号2的位置处的状态下)关闭进气门21，或者更快速地(例如，在连接杆11位于编号3的位置处的状态下)关闭进气门21。
在本情况下，因为在活塞10进一步向上移动(与初始状态相比)之后出现连接杆11位于编号2的位置处的状态，所以燃烧室20的容积比连接杆11位于编号1的位置处的状态时小。相反地，因为连接杆11位于编号3的位置处的状态为在活塞10进一步向上移动(与初始状态相比)之前的状态，所以燃烧室20的容积比连接杆11位于编号1的位置处的状态时大。
因此，在连接杆11位于编号2的位置处的状态下，燃烧室20的容积小，并且因此可引入的空气量减小。在连接杆11位于编号3的位置处的状态下，燃烧室20的容积增大，并且因此可引入的空气量增大。在本情况下，在进气门21关闭之前，ETC装置控制节流气门以根据燃烧室20的容积适当地供应空气。换句话说，与当在编号1的位置处关闭进气门时相比，当在编号2的位置处关闭进气门时，ETC装置可供应相对更少量的空气，并且与当在编号1的位置处关闭进气门时相比，当在编号3的位置处关闭进气门时，可供应相对更大量的空气。
因此，与在编号1的位置处关闭进气门21的情况相比，由于在在编号3的位置处关闭进气门21的情况下，可引入燃烧室20中的空气量增加，所以可瞬时增大发动机扭矩，并且由于在在编号2的位置处关闭进气门21的情况下，可引入燃烧室20中的空气量减小，所以可减小发动机扭矩。
因此，根据本发明的示例性实施例，通过控制CVVD装置和ETC装置，发动机可通过控制持续时间并且调整关闭进气门21的时间来迅速增大或减小发动机扭矩。
如上所述，本发明的发动机可调整关闭进气门21的时间，并且可通过要在下面描述的控制方法减少燃料消耗。
根据本发明的示例性实施例的控制发动机的方法包括：确定是否有必要增大或减小发动机扭矩；当有必要增大或减小发动机扭矩时，通过使用CVVD装置来改变进气门21的持续时间；以及在进气门21的持续时间改变的状态下，通过ETC装置来调整引入的空气量。在本发明的示例性实施例中，如上所述，改变进气门21的持续时间的操作是指与关闭进气门的原始时间(即，在编号1的位置处关闭进气门21的时间)相比提前或延迟关闭进气门21的时间的操作。因此，在持续时间改变的状态下，燃烧室20中的容积变得比原始容积更小或更大。
更详细地，参考图2，本发明的控制方法开始于：在启动发动机的状态下，通过使用安装在车体中的电气装置、传感器等来确定是否有必要减小或增大发动机扭矩。在没有必要增大或减小扭矩的情况下，CVVD装置不涉及打开或关闭进气门21，但是保持在编号1的位置处关闭进气门21的状态。
然而，在请求减小或增大发动机扭矩的状态下，CVVD装置和ETC装置涉及发动机的操作。
首先，当输入减小扭矩的请求(请求减小扭矩)时，CVVD装置延迟关闭进气门21的时间并且增大持续时间(控制进气门使得在编号2的位置处关闭进气门)。因此，如上所述，由于燃烧室20的容积减小，所以ETC装置供应相对少量的空气，其中，减小通过发动机生成的扭矩。
相反地，当输入增大扭矩的请求(请求扭矩储备)时，CVVD装置提前关闭进气门21的时间并且减小持续时间(控制进气门使得在编号3的位置处关闭进气门)。因此，如上所述，由于燃烧室20的容积增大，所以ETC装置供应相对大量的空气，其中，增大通过发动机生成的扭矩。
在本情况下，作为反馈继续监测和提供是否请求增大或减小发动机扭矩，并且因此，当请求增大或减小发动机扭矩时，保持减小或增大持续时间的状态。此外，甚至当保持减小或增大持续时间的状态时，也可精密地调整持续时间，使得可根据要求增大或减小的扭矩的量来附加地进一步减小或增大持续时间。
当对于增大或减小扭矩的请求结束(完成对于发动机扭矩的补偿)时，CVVD装置初始化进气门21的持续时间，使得在编号1的位置处关闭进气门。
同时，在本发明的示例性实施例中，在不仅考虑到包括由电负荷或干扰引起的扭矩减小的情况而且考虑到连接至发动机的空调操作、车辆迅速转向或者车辆行驶在上坡道路上的情况的所有情况下，进行对于是否请求扭矩储备的确定。在考虑到包括接合至发动机的变速器的档位变换或者车辆行驶在下坡道路上的情况的所有情况下，还进行对于是否请求减小扭矩的确定。
参考地，在本发明的示例性实施例中，ETC装置配置为通过旋转节流气门的电动机的PID控制来调整空气量，并且CVVD装置与持续时间上的改变相结合地控制供应的空气量。
通过利用CVVD装置和ETC装置，而不是利用仅控制ETC装置或调整点火时间的相关技术中的方法，具有前述配置的本发明可通过以更高的响应补偿扭矩来防止燃料经济性的劣化。
为了便于在随附权利要求中的解释和精确限定，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前部”、“后部”、“后”、“在内部”、“在外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“向前”和“向后”用于通过参考附图中显示的特征的位置来描述示例性实施例的这些特征。
已经为了说明和描述的目的呈现了本发明的具体示例性实施例的前述描述。它们不旨在穷举或者将本发明限制于所公开的精确形式，并且明显地，根据以上教导能够进行许多变型和变化。选择和描述示例性实施例，以解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域技术人员实现并利用本发明的各种示例性实施例，以及它们的各种替代和变型。旨在通过随附的权利要求及其等同物来限定本发明的范围。

Claims (5)

1.一种控制发动机的方法，所述发动机具有：连续可变气门持续时间装置，用于控制打开或关闭进气门的操作；和电子节流阀控制装置，配置为控制打开或关闭节流气门的操作并调整要引入燃烧室的空气量，所述方法包括：
确定是否有必要增大或减小发动机扭矩；
当有必要增大或减小发动机扭矩时，通过使用连续可变气门持续时间装置来改变所述进气门的持续时间；以及
在所述进气门的持续时间改变的状态下，通过所述电子节流阀控制装置来调整引入的空气量，
其中，对于是否有必要增大或减小所述发动机扭矩的确定包括：
确定所述发动机扭矩是否由于外部因素而减小和是否要求增大发动机扭矩；以及
确定连接至所述发动机的组件的请求是否要求减小所述发动机扭矩，
其中，当要求增大所述发动机扭矩时，所述连续可变气门持续时间装置减小所述持续时间，并且其中，与关闭所述进气门的原始时间相比，提前关闭所述进气门的时间，以及
其中，当要求减小所述发动机扭矩时，所述连续可变气门持续时间装置增大所述持续时间，并且其中，与关闭所述进气门的原始时间相比，延迟关闭所述进气门的时间。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当完成对于所述发动机扭矩的补偿时，初始化所述进气门的持续时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于是否出现电负荷或者是否检测到外部干扰来确定要求增大所述发动机扭矩的时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过接收输送有所述发动机的动力的动力系统装置的电信号来确定要求减小所述发动机扭矩的时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电子节流阀控制装置通过旋转所述节流气门的电动机的比例积分微分控制来调整所述空气量。
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