CN112983663B - 发动机的停缸控制方法及发动机 - Google Patents

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Abstract

发动机的停缸控制方法，在车辆或发动机的控制装置上设有部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关，其与发动机的ECU连接，可以给ECU发送工作模式指令信号，发动机的ECU在接收到工作模式指令后，ECU控制发动机先停止运转，再控制停缸执行部件执行停缸动作或执行从停缸恢复到正常工作的动作，然后再次启动发动机，再次启动后发动机便进入所要求的工作模式运行。该停缸控制方法的显著优势是：由于停缸执行部件执行停缸或执行恢复的动作都是在发动机停止的状态下进行，因此，大大降低了停缸执行部件的设计和驱动控制的难度，提高了工作可靠性，同时降低成本，该停缸控制方法尤其适用于轮式起重机等类型车辆和设备。

Description

发动机的停缸控制方法及发动机
技术领域
本发明涉及一种发动机的停缸控制方法及发动机，属于发动机技术领域。
背景技术
发动机的CDA(停缸)技术很早就已出现，CDA技术可以停止部分气缸的工作，从而可以显著降低车辆在低负荷运行时的燃油消耗，并能提高排气温度，提高后处理转化效率，减少排放。CDA技术的关键是停止气门的运动，从而停止该气缸工作，以降低油耗，目前CDA技术主要应用在乘用车等轻型发动机领域。在已知的CDA技术中，停止气门运动主要通过停缸执行部件切断气门驱动的传动链实现，在乘用车发动机上常见的停缸执行部件主要有带有停缸功能的挺柱或摇臂等，其通过在挺柱或摇臂上设置具有切断传动功能的销来实现停缸，如带有停缸功能的挺柱CN102400731A，如伊顿公司带有停缸功能的摇臂CN104903553A，对于商用车发动机，也有采用在传动链中设置滑块的停缸执行部件来切断传动链使气门停止运动的，如中国专利申请202110213033.4。但不管对于哪种方式，如果要在发动机的运行过程中进行正常工作模式和部分缸工作模式之间的切换(注：本说明书中所述的正常工作模式是指发动机全部气缸都工作的运行模式，部分缸工作模式是指发动机只有部分气缸工作，其他气缸被停止的运行模式，下同)，其都要求传动链切断或恢复的动作要在发动机的一个工作循环内完成，如果不能在一个工作循环内完成，就会出现传动链未能全部切断或未能全部恢复的状况，在这种状态下极易造成停缸执行部件的卡滞、磨损及损坏。由于发动机的转速通常都比较高，因此也就要求停缸执行部件要在极短的时间内完成传动链的切断或恢复，这对停缸执行部件的设计及控制要求非常高，特别是对于重型发动机，由于气门驱动的载荷较大，停缸执行部件的设计要求结构比较强壮，如果同时又要求其做到极快的反应速度，这对于停缸执行部件的驱动和控制非常困难，现有技术中几乎没有能够可靠实现重型发动机停缸的执行部件，这也是目前CDA技术在重型发动机上无法得到广泛应用的主要原因。
然而，对于某些特殊车辆上使用的发动机，典型的如轮式起重机，其在起重作业中所使用的功率通常只有发动机额定功率的40％以下，因此对于轮式起重机在起重作业中可以使用CDA技术停止部分气缸工作，从而降低燃油耗，并且，轮式起重机的行驶工况和起重作业工况之间通常有明显的区分，也就是说轮式起重机在起重作业中通常只进行起重作业，极少会出现同时需要发动机输出超过起重作业所需功率的状况，这就意味着对于轮式起重机在起重作业中使用CDA技术时可以不需要发动机在运行中进行正常工作模式和部分缸工作模式之间的切换，因此，对于轮式起重机用发动机在使用CDA技术时，可以使其停缸执行部件在较低转速或停机工况下进行不同工作模式的切换，从而降低停缸执行部件的设计及控制难度，提高其可靠性，同时也降低成本。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种发动机的停缸控制方法。
发动机的停缸控制方法，所述发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间切换的过程中，发动机的控制单元控制发动机先停止后，再控制停缸执行部件执行停缸动作或执行从停缸恢复到正常工作的动作，然后再次启动发动机，上述过程由发动机的控制单元控制自动完成。
进一步地，所述发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间的切换由人为控制，在车辆或发动机的控制装置上设有部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关，当发动机需要从正常工作模式进入到部分缸工作模式时，由人工启动部分缸工作模式开关使发动机进入部分缸工作模式，当发动机需要从部分缸工作模式进入到正常工作模式时，由人工启动正常工作模式开关使发动机进入正常工作模式。
进一步地，所述发动机的部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关只有在发动机在运转过程中才起作用。
进一步地，所述发动机在部分缸工作模式下由人为停止运转后，发动机的控制单元控制停缸执行部件使发动机恢复到正常工作模式状态。
进一步地，所述发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间切换的过程中，发动机的控制单元控制发动机先降低转速到怠速或指定转速，再控制停缸执行部件执行停缸动作或执行从停缸恢复到正常工作的动作，然后恢复到工作转速，上述过程由发动机的控制单元控制自动完成，在车辆或发动机的控制装置上设有部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关，由人为控制发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间的切换，所述发动机在部分缸工作模式下由人为停止运转后，发动机的控制单元控制停缸执行部件使发动机恢复到正常工作模式状态。
本发明还提供了一种发动机，所述发动机采用了上述任一种所述的发动机的停缸控制方法。
本发明的有益效果是：本发明所提供的停缸控制方法可以可靠地实现发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间的切换，并且本发明使停缸执行部件在较低转速或停止工况下进行不同工作模式之间的切换，从而大大降低停缸执行部件的设计及控制难度，提高其可靠性，并降低成本。
附图说明
附图是用来提供对本发明更好地理解，与下面的具体实施方式一起用于描述、解释本发明，但并不构成对本发明的限制。附图中：
图1是本发明所涉及的主要部件之间连接的示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中采取的具体技术方案进行详细、完整地描述，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上，所用到的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述和解释本发明基于本发明附图所示的方位或位置关系，不能理解为所指的装置或元件必须具有的特定的方位或位置关系，不构成对本发明的限制。
附图1显示了本发明所述的发动机的停缸控制方法所涉及的主要部件之间的连接示意图，图中ECU(Electronic Control Unit)代表发动机的控制单元，停缸执行部件能够在ECU的控制下执行使气缸停止的动作(通常地是指使气门保持关闭)，同时也能恢复气缸的工作。燃油系统负责为各个气缸提供燃油，在气缸被停止时，ECU控制燃油系统停止对被停止气缸的供油以节省燃油，起动机负责启动发动机，并可以由ECU控制进行启动发动机。另外，在车辆或发动机的控制装置上设有部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关，其与发动机的ECU连接，可以给ECU发送工作模式指令信号。
本发明所述的发动机的停缸控制方法具体步骤是：当发动机由人工启动后，默认地处于正常工作模式，当发动机需要从正常工作模式进入到部分缸工作模式时，由人工启动部分缸工作模式开关，所述部分缸工作模式开关发送指令给发动机的ECU，发动机的ECU控制发动机先停止后，再控制停缸执行部件执行停缸动作，然后再次启动发动机，再次启动后发动机便进入部分缸工作模式运转，同理，当发动机需要从部分缸工作模式进入到正常工作模式时，由人工启动正常工作模式启动开关，所述正常工作模式启动开关发送指令给发动机的ECU，发动机的ECU控制发动机先停止后，再控制停缸执行部件执行从停缸恢复到正常工作的动作，然后再次启动发动机，再次启动后发动机便进入正常工作模式运转。上述过程中发动机的停止、停缸执行部件的动作以及发动机的再次启动由ECU控制自动完成，不需要人为干预。
上述的发动机的停缸控制方法带来的显著优势是：由于停缸执行部件执行停缸动作或执行从停缸恢复到正常工作的动作都是在发动机停止的状态下进行，可以有充足的时间完成相关动作，因此，对停缸执行部件的设计和驱动控制等不要求其在极短时间内完成停缸或恢复的动作，大大降低了停缸执行部件的设计和驱动控制的难度，提高了工作可靠性，同时降低了成本。
上述发动机的停缸控制方法尤其适用于轮式起重机等类型车辆和设备，轮式起重机通常在行驶工况时会使用到较高的发动机功率，并且工况的变化较大，而在起重作业过程中，使用的发动机功率较低并且始终都处于该较低水平，因此对于轮式起重机当车辆到达作业地点并完成车辆驻扎后，可以通过启动部分缸工作模式开关，使发动机进入部分缸工作模式进行起重作业，起重作业完成后再通过启动正常工作模式开关，使发动机恢复到正常工作模式，从而节省燃油。
另外，多数情况下，轮式起重机在车辆启动后第一时间通常会进行行驶工况，因此所述发动机在部分缸工作模式下由人为停止运转后，发动机的控制单元控制停缸执行部件使发动机恢复到正常工作模式状态，从而使发动机在再次人为启动后能够默认地处于正常工作模式，并且，所述发动机的部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关只有在发动机在运转过程中才起作用，而不能在停机时通过该启动开关直接启动发动机。
进一步地，当发动机的转速降低到怠速或某一指定的较低转速时，由于转速的降低，在此转速下停缸执行部件执行停缸或执行恢复的动作相比在高转速时难度已明显降低，因此，本发明所述的发动机的停缸控制方法，也可以不必要求发动机停机后再启动，其具体步骤是：在车辆或发动机的控制装置上设有部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关，由人为控制发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间的切换，发动机的ECU在接收到工作模式指令后，发动机的ECU控制发动机先降低转速到怠速或指定转速，再控制停缸执行部件执行停缸动作或执行从停缸恢复到正常工作的动作，然后恢复到工作转速，上述过程由发动机的ECU控制自动完成。所述发动机在部分缸工作模式下由人为停止运转后，发动机的ECU控制停缸执行部件使发动机恢复到正常工作模式状态。
进一步地，本发明所述的发动机的停缸控制方法，也可以在车辆的行驶工况中使用，这需要车辆的驾驶人员先判断车辆的状态，如果车辆会长时间处于轻负荷状态下运行，可以由驾驶人员在车辆运行中人为启动部分缸工作模式启动开关使发动机进入部分缸工作模式运行，但不管是在发动机停止后还是在发动机转速降低后执行停缸动作都需要一定时间，因此为确保安全，当车辆在行驶中应用本发明所述的发动机的停缸控制方法时，所述发动机的部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关至少在满足车速低于指定速度，并且车辆变速箱档位处于空挡条件时才起作用。
本发明还提供了一种发动机，所述发动机采用了上述任一种所述的发动机的停缸控制方法。
需要说明的是，上述实施方式仅仅是为说明本发明的设计方案和原理采用的优选的实施方式，不能理解为对本发明的限制，对本发明所属技术领域人员来说，在不脱离本发明的构思前提下，依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行进一步修改，或对其中部分技术特征进行替换、组合等，而这些均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.发动机的停缸控制方法，其特征在于：所述发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间切换的过程中，发动机的控制单元控制发动机先停止后，再控制停缸执行部件执行停缸动作或执行从停缸恢复到正常工作的动作，然后再次启动发动机，上述过程由发动机的控制单元控制自动完成。
2.根据权利要求1所述的发动机的停缸控制方法，其特征在于：所述发动机在正常工作模式和部分缸工作模式之间的切换由人为控制，在车辆或发动机的控制装置上设有部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关，当发动机需要从正常工作模式进入到部分缸工作模式时，由人工启动部分缸工作模式开关使发动机进入部分缸工作模式，当发动机需要从部分缸工作模式进入到正常工作模式时，由人工启动正常工作模式开关使发动机进入正常工作模式。
3.根据权利要求2所述的发动机的停缸控制方法，其特征在于：所述发动机的部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关只有在发动机在运转过程中才起作用。
4.根据权利要求1所述的发动机的停缸控制方法，其特征在于：所述发动机在部分缸工作模式下由人为停止运转后，发动机的控制单元控制停缸执行部件使发动机恢复到正常工作模式状态。
5.根据权利要求2所述的发动机的停缸控制方法，其特征在于：当车辆在行驶中时，所述发动机的部分缸工作模式启动开关和正常工作模式启动开关至少在满足车速低于指定速度，并且车辆变速箱档位处于空挡条件时才起作用。
6.一种发动机，其特征在于：所述发动机采用了上述任一权利要求所述的发动机的停缸控制方法。
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