CN1376238A

CN1376238A - 内燃机的怠速控制

Info

Publication number: CN1376238A
Application number: CN00813382A
Authority: CN
Inventors: C·－P·刘
Original assignee: Continental Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-10-23
Also published as: KR20020035881A; WO2001023732A1; EP1216351A1; DE60017765D1; EP1216351B1; DE60017765T2; US6378492B1

Abstract

提供了一种内燃机,其曲轴以实际曲轴速度转动。曲轴驱动辅助驱动,辅助驱动包括辅助驱动部件如交流发电机,其可在曲轴上产生负载。速度传感器感应与实际曲轴速度有关的发动机速度,并产生速度信号。控制器响应于速度信号,发送控制信号给辅助驱动部件以改变辅助驱动部件的负载,并将实际曲轴速度保持在目标曲轴速度。如果只通过改变辅助驱动部件的负载不可能达到发动机速度的足够控制,还可以改变节气门来克服发动机的负载波动,帮助辅助驱动部件所提供的控制。

Description

内燃机的怠速控制

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地涉及内燃机的怠速控制。

背景技术

内燃机对于某一特定转速来说具有扭矩，其基于几个参数而变化。对于火花点火式内燃机来说，扭矩基于与曲轴旋转或燃烧室内活塞位置有关的空气/燃料混合物的点火而变化。对于某一特定转速，在活塞到达燃烧室的上止点前约35°时发动机产生最大扭矩。对于某一特定转速来说希望以最大扭矩操作发动机，以便在任何给定力矩下都能得到最大量的扭矩。

希望在发动机能稳定运转的最低转速下使发动机怠速运转，以提高燃料效率。然而，在低转速下发动机速度可能波动，使得发动机由于负载波动而运转不稳定。例如，由于在发动机怠速运转时空气调节压缩机循环地起动和停机，速度可能产生波动，使得发动机由于受到来自压缩机的负载波动而不稳定地怠速运转。结果，点火通常被延迟到上止点前约10°到15°，使得所得扭矩能克服这些负载波动。发动机控制器改变点火以改变发动机扭矩，并克服负载波动。由于在节气门促动和发动机响应之间存在一个不希望有的时间量，因此通过增加或降低通过节气门的气流来克服负载波动并不实用。发动机的点火控制提供了一个响应时间，其大约比节气门控制的响应时间的大十倍。

然而，由于点火被延迟，无法得到这个特定转速下的最大扭矩。由于在怠速运转时发动机的负载增加，如当压缩机起动时，点火被提前，使得发动机扭矩增加，从而克服由压缩机引起的增加的负载。在这种方式中，发动机的怠速稳定性提高，使得发动机的平稳性提高。因此，所需要的是一种发动机的怠速控制，使发动机对于某一特定转速可在最大扭矩下运转，使得在任何给定力矩下都能得到最大量的扭矩。

发明内容

本发明提供了一种内燃机，其曲轴以实际曲轴速度转动。曲轴驱动辅助驱动，辅助驱动包括辅助驱动部件如交流发电机，其在曲轴上产生负载。速度传感器感应与实际曲轴速度有关的发动机速度，并产生速度信号。控制器响应于速度信号，发出控制信号给辅助驱动部件以改变辅助驱动部件的负载，并将实际曲轴速度保持在目标曲轴速度。如果实际速度大于目标速度，辅助驱动部件的负载循环就增大，从而给发动机较大的负载，并使实际速度向着目标速度降低。相反地，如果实际速度小于目标速度，辅助驱动部件的负载循环就减小，从而降低发动机的负载，并使实际速度向着目标速度增加。结果，不需要对发动机进行点火控制以克服负载波动，使得对于特定的发动机速度发动机可以在最大扭矩下运转。如果只通过改变辅助驱动部件的负载不可能达到发动机速度的足够控制，还可以改变节气门来克服发动机的负载波动，帮助辅助驱动部件所提供的控制。

因此，本发明提供了一种发动机怠速控制，使发动机对于某一特定转速可在最大扭矩下运转，使得在任何给定力矩下都能得到最大量的扭矩。

附图说明

通过参考下面的详细介绍并结合附图，可以理解本发明的其它优点。在附图中：

图1是某一特定转速下的扭矩和点火提前关系的图形表示；

图2是本发明的内燃机和怠速控制的示意图；

图3是本发明辅助驱动部件的负载循环的图形表示；和

图4是本发明的怠速控制的流程图。

具体实施方式

图1描述了某一特定转速下的扭矩和点火提前的关系。沿扭矩曲线向右表示了上止点前的较大点火提前。通常上止点前的点火提前为10°到15°。也就是说，点火线圈在火花塞处产生火花，在燃烧室内活塞到达燃烧室的最上方前10°到15°时点燃空气/燃料混合物。在气燃混合物点燃后，火焰在燃烧室内传播，因此最大作用力在上止点后的某点位置处产生。在这种方式中，曲轴旋转，曲轴得到扭矩。如上所述，上止点前35°的点火提前所产生的对活塞的作用力比10°到15°的点火提前所产生的对活塞的作用力大。因此，更希望上止点前35°的点火提前，而不是上止点前10°到15°的点火提前。

图2显示了具有曲轴12的发动机10。燃烧室内气燃混合物的燃烧使得曲轴12绕其轴旋转。曲轴12不仅产生扭矩以推动车辆，而且驱动辅助驱动系统14。辅助驱动包括水泵16，交流压缩机18，转向助力油泵20，交流发电机22，以及其它的辅助驱动部件。辅助驱动部件由连接在曲轴滑轮(未示出)上的传动带24驱动。辅助驱动部件控制发动机和车辆操作的各个方面，并对发动机10施加负载。

发动机10包括进气系统28，其提供大气给发动机10，从而将空气/燃料混合物送到各燃烧室中。进入燃烧室内的空气量由节气门30控制，节气门30包括节气门叶片，其可以打开和闭合进气系统28，从而改变进气量。节气门30通常由连在车辆的加速踏板上的缆线促动。节气门30还可由电子控制或其它方式控制的节气门促动器32来促动。节气门促动器32可与车速控制系统和各种其它装置相连。

发动机10通常包括速度传感器33，其通常包括具有多个计时槽口的计时轮34和邻近于计时轮放置以感应计时槽口通过的近程式传感器36。计时轮34可以直接和曲轴12或凸轮轴相连。速度传感器33用于检测曲轴12的转速，使得能以更希望的方式控制发动机10。可以理解，任何速度传感器均可用于本发明。

辅助驱动部件如交流发电机22、节气门促动器32和速度传感器33通常连接到电子控制单元(ECU)40中。ECU监测发动机10和辅助驱动系统14的操作，从而以所需的方式控制发动机10和辅助驱动系统14。例如，ECU使交流发电机22循环地起动和停机，提供所需的充电电压，从而提供能量给车辆系统，并保持车辆电池的充电量。对于150Hz的循环τ来说，正常的负载循环44包括60％的操作时间和40％的空闲时间。也就是说，交流发电机22每秒循环150次，对于交流发电机22的每次循环来说其中约60％的时间处于工作状态。换句话说，交流发电机22在各循环的60％的时间里对发动机10施加负载。如果负载循环增大，如标号46所示，则施加给发动机10的负载更大。相反地，如果负载循环减小，如标号48所示，则发动机10的负载降低。换句话说，较大的负载循环给发动机10施加负载的时间更长，而较小的负载循环给发动机10施加负载的时间更短。

希望在低转速下使发动机怠速运转以提高燃料效率。例如，可能希望在700转/分下使四缸发动机怠速运转。转速越低，扭矩越低，发动机10也更容易出现负载波动和怠速不稳定。现有技术中利用点火调节来控制发动机的怠速运转并延迟点火，使得在发动机怠速运转时所得扭矩可克服负载波动。本发明利用辅助驱动部件控制，最好是交流发电机控制来克服负载波动并提高怠速的稳定性。具体地说，控制交流发电机22的负载循环来增加或降低发动机10的负载，从而增加或降低发动机的转速。如果上述发动机的目标怠速为700转/分，而且由于发动机的负载增加而使发动机转速降低到670转/分，那么发动机的转速必须增加。这可通过起动交流压缩机18而实现。相反地，一旦发动机稳定且通过关闭交流压缩机18而从发动机10上卸下负载，那么发动机转速增加并超过目标转速，然后发动机必须降低转速以保持怠速。

ECU40从速度传感器33中接收速度信号，感应实际的发动机或曲轴速度。ECU40将实际发动机速度和目标发动机速度相比较，如有必要就向着目标速度调节发动机速度。参考图4，ECU40可包括发动机控制程序，其从方框50处开始。速度传感器33检测实际的发动机转速。ECU40确定发动机速度是否为目标速度，这一步骤由判断框52表示。如果发动机速度处于目标速度，那么ECU40将保持交流发电机22的当前负载循环，如方框53所示，并在方框70处结束发动机怠速程序。然而，如果在判断框54中测出发动机速度太高，负载循环必须增大，如方框56所示。如果转速太低，交流发电机22的负载循环必须减小，如方框58所示。交流发电机22的负载循环控制将在大多数时间内提供足够的发电机怠速控制。然而，如果交流发电机22的控制不够，EUC40还可通过节气门促动器32促动节气门30。如果在增大了交流发电机22的负载循环后发动机速度还太高，如判断框60所示，那么可关闭节气门30以减少进入燃烧室的气流，如方框62所示。当在减小了交流发电机22的负载循环后发动机速度还太低，那么可通过节气门促动器32打开节气门30以增加进入燃烧室的气流，如方框66所示。

本发明无需进行点火控制，因此，发动机可以在某一特定转速下以最大扭矩运转。上文中说明的是采用交流发电机22来控制发动机的怠速，也可以采用其它的辅助驱动部件。

在上文中以说明性方式介绍了本发明。可以理解，上面使用的用语只是介绍用词而不起限制作用。很明显，根据上述介绍可以进行各种修改和变化。因此，应该理解，本所附权利要求的范围内本发明可以以不同于上述具体介绍的方式进行。

Claims

1.一种控制发动机速度的方法，包括步骤：

a)在实际发动机速度下运转发动机；

b)确定所述实际发动机速度是否为目标发动机速度；和

c)改变辅助驱动部件的负载，以将所述实际发动机速度保持在所述目标发动机速度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助驱动部件为交流发电机。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)包括：如果所述实际发动机速度大于所述目标发动机速度，则增加所述辅助驱动部件的负载以降低所述实际发动机速度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)包括：如果所述实际发动机速度小于所述目标发动机速度，则降低所述辅助驱动部件的负载以增加所述实际发动机速度。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

d)如果所述实际发动机速度大于所述目标发动机速度，则减小所述节气门的气流，从而进一步降低所述实际发动机速度。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

e)如果所述实际发动机速度小于所述目标发动机速度，则增加所述节气门的气流，从而进一步增加所述实际发动机速度。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤c)包括增大所述辅助驱动部件的负载循环。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤c)包括减小所述辅助驱动部件的负载循环。

9.一种内燃机，包括：

以实际曲轴速度旋转的曲轴；

由所述曲轴驱动的辅助驱动，其包括可在所述曲轴上产生负载的辅助驱动部件；

速度传感器，其能感应与所述实际曲轴速度有关的发动机速度，并产生速度信号；和

控制器，其响应于所述速度信号而发送控制信号给所述辅助驱动部件，从而改变所述负载，并将所述实际曲轴速度保持在所述目标曲轴速度。

10.如权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述辅助驱动部件为交流发电机。

11.如权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述发动机速度为所述实际曲轴速度。

12.如权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述控制器对所述速度传感器感应到的所述实际曲轴速度大于所述目标曲轴速度做出响应，通过所述控制信号来提高所述辅助驱动部件的负载。

13.如权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述控制器对所述速度传感器感应到的所述实际曲轴速度小于所述目标曲轴速度做出响应，通过所述控制信号来降低所述辅助驱动部件的负载。

14.如权利要求12所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括带有节气门的进气系统，所述控制器对所述速度传感器感应到的所述实际曲轴速度大于所述目标曲轴速度做出响应，通过第二控制信号使所述节气门向着关闭的位置移动。

15.如权利要求13所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括带有节气门的进气系统，所述控制器对所述速度传感器感应到的所述实际曲轴速度小于所述目标曲轴速度做出响应，通过第二控制信号使所述节气门向着打开的位置移动。

16.如权利要求12所述的发动机，其特征在于，所述控制信号包括增大的负载循环。

17.如权利要求13所述的发动机，其特征在于，所述控制信号包括减小的负载循环。