CN114087083A - 控制车辆的设备及其方法 - Google Patents

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姜贤珍
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洪承祐
李钟赫
李官熙
郑栋元
金载宪
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Abstract

提供了一种控制车辆的设备及其方法。发动机的操作区域以理论空燃比操作。该设备包括将压缩空气供应至发动机的燃烧室的增压器和点燃供应至燃烧室的混合空气的火花塞。进气门选择性地打开和关闭燃烧室以使混合空气流入燃烧室中。可变气门设备调整进气门的打开正时和关闭正时，并且控制器基于发动机的操作区域通过可变气门设备来调整火花塞的点火正时和进气门的关闭正时。

Description

控制车辆的设备及其方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年6月8日提交的韩国专利申请第10-2020-0068757号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种控制车辆的设备及其方法，并且更具体地，涉及一种抑制发动机中产生的爆震并且减少一氧化碳排放的控制车辆的设备及其方法。
背景技术
通常，汽油发动机的燃料量是基于理论空燃比确定的。随着燃料量接近理论空燃比，燃料可以在汽缸内完全燃烧，并且用于净化废气的催化剂的净化效率提高。然而，当在高负载区域中发生爆震时，执行燃料比高于理论空燃比的富燃(rich burn)。当执行富燃时，确保爆震裕度并且可以降低废气温度，从而防止损坏发动机周围的部件并且增加发动机输出。另一方面，当执行富燃时，一氧化碳(CO)的排放量过度增加。
另外，当发动机在低速区域中操作时，执行扫气以确保涡轮增压器的性能，但是这会增加一氧化碳的排放量。然而，当发动机在所有操作区域中以理论空气/燃料比(理论空燃比)操作时，不能执行富燃以减少爆震。因此，当发动机在所有操作区域中以理论空燃比操作时，需要研究抑制爆震并减少一氧化碳的排放量。
本节所公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景技术的理解，并且因此该信息可能包含并不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的示例性实施方式提供了一种控制车辆的设备及其方法，当发动机在所有操作区域中以理论空气/燃料比操作时，该设备及方法抑制爆震并且减少一氧化碳的排放量。
根据本公开的示例性实施方式的控制其中发动机的所有操作区域均以理论空燃比操作的车辆的设备可以包括：增压器，被配置为将压缩空气供应至发动机的燃烧室；火花塞，被配置为点燃供应至燃烧室的混合空气；进气门，被配置为选择性地打开和关闭燃烧室以使混合空气流入燃烧室中；可变气门设备，被配置为调整进气门的打开正时和关闭正时；以及控制器，被配置为基于发动机的操作区域通过可变气门设备来调整火花塞的点火正时和进气门的关闭正时。
操作区域可以包括具有低负载区域和中负载区域的第一操作区域和具有高负载区域的第二操作区域。当第一操作区域中产生爆震时，控制器可以被配置为将点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。当第一操作区域中没有产生爆震时，控制器可以被配置为将点火正时恢复到正常点火正时。
当第二操作区域中产生爆震时，控制器可以被配置为将进气门的关闭正时从正常关闭正时提前预定曲柄角，并且将点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。当进气门的关闭正时达到目标关闭正时时，控制器可以被配置为将点火正时恢复到正常点火正时。当在点火正时恢复到正常点火正时之后没有产生爆震时，控制器可以被配置为将进气门的关闭正时调整到正常关闭正时。当第二操作区域中产生爆震时，控制器可以被配置为通过增压器增加压缩空气的增压压力。
根据本公开的另一示例性实施方式的控制其中发动机的所有操作区域均以理论空燃比操作的车辆的方法可以包括：由振动传感器检测发动机的燃烧室中是否产生爆震；当燃烧室中产生爆震时，由控制器基于发动机的操作区域来调整火花塞的点火正时；并且由控制器通过可变气门设备来调整进气门的关闭正时。
操作区域可以包括包含低负载区域和中负载区域的第一操作区域和包含高负载区域的第二操作区域。当第一操作区域中产生爆震时，可以由控制器将火花塞的点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。当第一操作区域中没有产生爆震时，可以由控制器将火花塞的点火正时恢复到正常点火正时。
当第二操作区域中产生爆震时，可以由控制器将进气门的关闭正时从正常关闭正时提前预定曲柄角，并且可以将点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。当进气门的关闭正时达到目标关闭正时时，可以由控制器将点火正时恢复到正常点火正时。当在点火正时恢复到正常点火正时之后没有产生爆震时，可以由控制器将进气门的关闭正时恢复到正常关闭正时。
根据本公开的另一示例性实施方式的方法可以进一步包括由控制器通过增压器增加压缩空气的增压压力。根据如上所述的本公开的示例性实施方式，通过调整进气门的关闭正时和火花塞的点火正时，可以抑制爆震的发生并减少一氧化碳的排放量。
附图说明
附图用于在描述本公开的示例性实施方式时参考，因此本公开的技术概念不应旨在将本公开限于附图。
图1是示出应用有根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的设备的发动机系统的示意图。
图2是示出根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的设备的框图。
图3是示出根据本公开的示例性实施方式的发动机的操作区域的曲线图。
图4是示出根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的方法的流程图。
图5是用于说明根据本公开的示例性实施方式的在第一操作区域中控制车辆的方法的时序图。
图6是用于说明根据本公开的示例性实施方式的在第二操作区域中控制车辆的方法的时序图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更全面地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施方式，而全部不脱离本公开的精神或范围。
应当理解，本文所使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客汽车；包括各种船只和船舶的水运工具；飞机等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆及其他替代燃料车辆(例如，源自除石油之外的资源的燃料)。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是应当理解，也可以由一个或多个模块执行该示例性处理。另外，应当理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置并且具体地被编程为执行本文所描述的处理。存储器被配置为存储模块，并且处理器具体地被配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。
此外，本公开的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡以及光学数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在网络耦接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分布式方式存储和执行。
除非在上下文中明确指出或者是显而易见的，否则如本文所使用的术语“约”被理解为在本领域中正常误差的范围内，例如在2个平均标准差内。“约”可以被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另有明确说明，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。
为了阐明本公开，与描述无关的部分受到限制并且在整个说明书中相同的数字指代相同的元件。为了便于描述，选择性地提供附图中所示的配置的尺寸和厚度，使得本公开不限于附图中所示的配置，并且厚度被扩大以使某些部分和区域清楚。
在下文中，将参考附图详细地描述根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的设备。
图1是示出应用有根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的设备的发动机系统的示意图。图2是示出根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的设备的框图。首先，将描述应用根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的设备的发动机系统。如图1和图2所示，根据本公开的示例性实施方式的发动机系统可以包括发动机10、增压器40、火花塞20、可变气门设备30和控制器60。
具体地，发动机10可以包括通过燃烧燃料产生驱动车辆所需的动力的至少一个燃烧室11。发动机10可以包括选择性地打开或关闭以将空气和燃料供应到燃烧室11中的进气门12以及选择性地打开或关闭以排放从燃烧室11产生的废气的排气门13。
可变气门设备30(VVA)可以被配置为调整进气门12和/或排气门13的打开正时和关闭正时。根据本公开的示例性实施方式的可变气门设备30可以是可变气门正时设备。可变气门正时设备是本领域公知的，因此在本说明书中将不呈现其更详细的描述。火花塞20可以通过电弧放电点燃流入到燃烧室11中的混合空气(例如，燃料和空气)。可以通过火花塞20的电弧放电点燃通过喷射器22喷射到燃烧室11中的混合空气，并且可以通过高温和高压的压缩冲程产生车辆的驱动力。火花塞20可以通过从点火线圈供应的高电流产生的火花放电来点燃混合空气。
增压器40可以被配置为对进气进行增压并将空气供应至发动机10的燃烧室11。增压器40的示例可以是涡轮增压器或电动增压器。涡轮增压器可以被配置为利用从发动机10排放的废气的压力使涡轮旋转，并且通过将具有高压的进气供应到燃烧室11来增加发动机输出。电动增压器可以被配置为通过使用电动机操作压缩机来压缩进气。由于电动增压器由从电池供应的电力进行操作，因此具有几乎没有涡轮架的优点。电动增压器可以包括电动机和压缩机。
当在发动机10的燃烧室11中产生爆震时，控制器60可以被配置为通过基于操作区域调整可变气门设备30、火花塞20和增压器40的操作来抑制爆震。因此，控制器60可以被设置为由设置程序操作的一个或多个处理器，并且该设置程序可以执行根据本公开的示例性实施方式的操作车辆的方法的每个操作。操作区域可以被划分为第一操作区域和第二操作区域。如图3所示，第一操作区域可以包括低负载区域和中负载区域，并且第二操作区域可以包括高负载区域。
可以通过设置在燃烧室11中的爆震检测传感器50来检测在燃烧室11中是否产生爆震。爆震检测传感器50可以是布置在发动机10的燃烧室11内的振动传感器，或者是被配置为检测燃烧室11中的压力的压力传感器。但是本发明的范围不限于此。
在下文中，将参考附图详细地描述根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的方法。图4是示出根据本公开的示例性实施方式的控制车辆的方法的流程图。图5是用于说明根据本公开的示例性实施方式的在第一操作区域中控制车辆的方法的时序图。图6是用于说明根据本公开的示例性实施方式的在第二操作区域中控制车辆的方法的时序图。
如图4所示，爆震检测传感器50可以被配置为检测在燃烧室11中是否产生爆震，并且爆震检测传感器50的检测信号可以被发送到控制器60。控制器60可以被配置为在步骤S10基于检测信号确定是否产生爆震。控制器60可以被配置为在步骤S20确定发动机10的操作区域。当在第一操作区域中检测到爆震时，控制器60可以被配置为在步骤S30将火花塞20的点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角(参见图5)。例如，假设当活塞位于TDC(上止点)时的曲柄角CA为0度，并且正常点火正时为0CA。
当在第一操作区域中产生爆震时，控制器60可以被配置为操作火花塞20以使点火正时与正常点火正时(0CA)相比延迟至4CA。因此，当点火正时延迟时，可以降低燃烧室11内的温度，并且可以抑制燃烧室11中的爆震。然后，当从爆震检测传感器50的检测信号没有检测到爆震时，控制器60可以被配置为在步骤S32将火花塞20的点火正时恢复到正常点火正时。
当在步骤S20在第二操作区域中检测到爆震时，控制器60可以被配置为通过可变气门设备30将进气门12的关闭正时从正常关闭正时提前预定曲柄角，并且在步骤S40将火花塞20的点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角(参见图6)。例如，假设当活塞位于TDC(上止点)时的曲柄角CA为0度，当活塞位于BDC(下止点)时的曲柄角CA为180度，则正常关闭正时为180CA，正常点火正时为0CA。
当在第二操作区域中产生爆震时，控制器60可以被配置为操作火花塞20，使得点火正时与正常点火正时(0CA)相比延迟4CA，并且操作可变气门设备30，使得进气门12的关闭正时从正常关闭正时(180CA)提前6CA。然后，当进气门12的关闭正时达到目标关闭正时(例如，6CA)时，控制器60可以被配置为在步骤S42中将火花塞20的点火正时恢复到正常点火正时。
根据本公开的示例性实施方式，当在第二操作区域中产生爆震时，可以通过提前进气门12的关闭正时并且同时延迟火花塞20的点火正时来抑制爆震。此外，当进气门12的关闭正时达到目标关闭正时时，火花塞20的点火正时可以恢复到正常点火正时。
如上所述，在产生爆震的初期，可以通过以相对较快的反应速度延迟火花塞20的点火正时来抑制爆震。并且当进气门12的关闭正时提前到目标关闭正时时，火花塞20的点火正时可以恢复到正常点火正时，从而使废气温度的增加最小化。换句话说，可以通过在爆震开始时延迟点火正时来抑制爆震，并且在此之后，可以提前进气门12的关闭正时来抑制爆震。
此外，在步骤S40，当在第二操作区域中产生爆震时，可以调整进气门12的关闭正时和火花塞20的点火正时，并且可以同时增加增压器40的增压压力。通过由增压器40增加增压压力，可以使由点火正时和进气门12的关闭正时引起的发动机扭矩的减小最小化。此后，在步骤S44，当从爆震检测传感器50的检测信号没有检测到爆震时，控制器60可以被配置为通过可变气门设备30将进气门12的关闭正时恢复到正常关闭正时。
符号说明
10：发动机
11：燃烧室
12：进气门
13：排气门
20：火花塞
30：可变气门设备
40：增压器
50：爆震检测传感器
60：控制器
尽管已经结合当前被视为实际的示例性实施方式描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施方式。相对照地，本公开旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (16)

1.一种控制车辆的设备，在所述车辆中，发动机的所有操作区域均以理论空燃比操作，所述设备包括：
增压器，被配置为将压缩空气供应至所述发动机的燃烧室；
火花塞，被配置为点燃供应至所述燃烧室的混合空气；
进气门，被配置为选择性地打开和关闭所述燃烧室以使所述混合空气流入所述燃烧室中；
可变气门设备，被配置为调整所述进气门的打开正时和关闭正时；以及
控制器，被配置为基于所述发动机的操作区域通过所述可变气门设备来调整所述火花塞的点火正时和所述进气门的关闭正时。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述操作区域包括具有低负载区域和中负载区域的第一操作区域和具有高负载区域的第二操作区域。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述第一操作区域中产生爆震时，所述控制器被配置为将所述点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，当所述第一操作区域中没有产生所述爆震时，所述控制器被配置为将所述点火正时恢复到所述正常点火正时。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述第二操作区域中产生爆震时，所述控制器被配置为将所述进气门的所述关闭正时从正常关闭正时提前预定曲柄角，并且将所述点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，当所述进气门的所述关闭正时达到目标关闭正时时，所述控制器被配置为将所述点火正时恢复到所述正常点火正时。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，当在所述点火正时恢复到所述正常点火正时之后没有产生所述爆震时，所述控制器被配置为将所述进气门的所述关闭正时调整到所述正常关闭正时。
8.根据权利要求5所述的设备，其中，当所述第二操作区域中产生所述爆震时，所述控制器被配置为通过所述增压器增加所述压缩空气的增压压力。
9.一种控制车辆的方法，在所述车辆中，发动机的所有操作区域均以理论空燃比操作，所述方法包括以下步骤：
由振动传感器检测所述发动机的燃烧室中是否产生爆震；
当所述燃烧室中产生所述爆震时，由控制器基于所述发动机的操作区域来调整火花塞的点火正时；并且
由所述控制器通过可变气门设备来调整进气门的关闭正时。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述操作区域包括具有低负载区域和中负载区域的第一操作区域和具有高负载区域的第二操作区域。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当所述第一操作区域中产生所述爆震时，由所述控制器将所述火花塞的所述点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述第一操作区域中没有产生所述爆震时，由所述控制器将所述火花塞的所述点火正时恢复到所述正常点火正时。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，当所述第二操作区域中产生所述爆震时，由所述控制器将所述进气门的所述关闭正时从正常关闭正时提前预定曲柄角，并且将所述点火正时与正常点火正时相比延迟预定曲柄角。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，当所述进气门的所述关闭正时达到目标关闭正时时，由所述控制器将所述点火正时恢复到所述正常点火正时。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，当在所述点火正时恢复到所述正常点火正时之后没有产生所述爆震时，由控制器将所述进气门的所述关闭正时恢复到所述正常关闭正时。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：当所述第二操作区域中产生所述爆震时，由所述控制器通过增压器增加压缩空气的增压压力。
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