CN1441157A - 车辆用内燃机的运行停止控制方法 - Google Patents

Abstract

当作出内燃机应停止运行的控制判断时，在停止燃料供应之前执行减少燃料粘附的操作，以减少从吸气端口(28)至燃烧室(29)的壁表面上所粘附的燃料量。

Description

车辆用内燃机的运行停止控制方法

发明领域

本发明涉及车辆用内燃机的运行控制，更具体地涉及停止车辆用内燃机运行时的运行控制方法。

现有技术

当停止内燃机运行时也停止燃料供应。在这种情况下，在很多当前的内燃机中，特别是车辆中的那些内燃机，燃料供应最终由燃料喷射阀控制。因此，燃料供应可以停止，从而在决定停止内燃机后，燃料喷射阀在下一个燃料喷射时刻不打开，所述燃料喷射时刻与内燃机的运行循环同步。但是，甚至在排气冲程后有些燃料还粘附在内燃机燃烧室的壁上。特别是在端口喷射型内燃机中，其中燃料喷射阀将燃料喷射到吸气端口，大量的燃料在内燃机运行过程中持续地粘附到吸气端口的壁表面上。因此，即使停止打开燃料喷射阀以停止内燃机时，此时内燃机由于自身的惯性仍会短时旋转，从壁表面上去除的燃料添加到进气中，即随着这种内燃机的旋转进入燃烧室中。

通过关闭点火开关停止内燃机时，特别是车辆用内燃机，将同时切断所有的动力供应，包括燃料喷射阀，将燃料供给燃料喷射阀的燃料泵，以及在汽油内燃机的情况下用于点燃空气-燃料混合物的点火系统。但是，在装备基于微计算机的车辆运行控制系统的近期车辆(如混合动力车和节能车)中，即使在点火开关关闭后车辆运行控制系统也能执行任意的动力处理。在混合动力车和节能车中，不但在点火开关关闭时，而且在车辆运行控制系统控制需要时，都可以停止内燃机的运行。因此，日本特开2000-337238中公开了以下技术。在多缸内燃机中，即使根据运行停止命令停止对每个缸喷射燃料之后，点火系统仍然运行并且推迟停止点火系统直到输出所有点火信号，每个点火信号对应于每个缸的空气-燃料混合物，所述空气-燃料混合物是刚刚在停止燃料喷射之前喷射的燃料形成的。此后，点火信号终止。

如同上述公开文件所描述的，当停止内燃机时，通过相对于停止燃料供应而推迟停止点火系统运行，可以确保燃烧掉由刚刚在停止燃料喷射之前喷射的燃料形成的空气-燃料混合物以及粘附在壁表面上的燃料。但是，在这种情况下，由于点火系统延时运行造成的空气-燃料混合物的燃烧变成贫混合物的贫燃烧，从而可以产生大量NOx。由于大多数当前的车辆用内燃机在其各自的排气系统中装有净化NOx的催化剂，如果上述贫燃烧产生的NOx经过废气净化催化剂处理，这是足够的。然而，当贫燃烧产生的废气到达催化剂时催化剂的NOx净化率下降，NOx可能在没有净化的情况下排出。对于诸如混合动力车和节能车之类的车辆，由于其内燃机经常停止，因此这一问题尤为重要。

另一方面，如上述日本特开2000-337238所述，由于推迟停止点火系统，未燃烧的成分，如HC和CO，排放到排气系统并且在氧化催化剂和三元催化剂中氧化，而不燃烧从内燃机吸气端口到燃烧室之间的壁表面上去除的燃料，在这种情况下，当停止内燃机时，催化剂中将产生大量的热，从而可以造成由于过热引起的催化剂退化。并且，在任何情况下，在重新启动内燃机的曲轴转动过程中，从内燃机吸气端口到燃烧室之间的壁表面上吸附的一些燃料都将被去除，然后添加到进气中。在从壁表面上去除的燃料中，那些在曲轴起始转动期间在开始燃烧前去除的燃料直接从排气端口排出并到达催化剂。

如上所述，与内燃机停止有关的，特别是与混合动力车和节能车中经常出现的内燃机临时停止有关的，由燃料粘附在内燃机吸气端口至燃烧室之间的壁表面上造成的废气净化问题具有两个矛盾之处：当从壁表面上去除的燃料在内燃机中燃烧时，贫燃烧产生的NOx量增多；而当去除的燃料在催化剂中氧化时，催化剂过热。

发明概述

本发明的目的是，在克服上述矛盾的同时，解决与内燃机停止有关的，特别是与混合动力车和节能车中内燃机临时停止有关的，由燃料粘附在内燃机吸气端口至燃烧室之间的壁表面上造成的废气净化问题。

本发明的第一方面涉及根据车辆运行控制系统做出的控制判断停止车辆用内燃机运行的方法。所述方法包括以下步骤：当做出内燃机应该停止的控制判断时，执行减少燃料粘附的操作，以减少从吸气端口至燃烧室的壁表面上所粘附的燃料量；以及在执行减少燃料粘附的操作后停止燃料供应。

为了降低内燃机的负载，可以执行所述减少燃料粘附的操作。

为了增加内燃机的吸气负压，可以执行所述减少燃料粘附的操作。

在内燃机吸气冲程期间，将吸气阀的阀门关闭时间提前，以增加吸气负压。

并且，减少燃料粘附的操作可以包括从一个燃料蒸汽吸附装置排放燃料蒸汽，并将燃料蒸汽添加到进气中。

当满足至少下列情况之一时，将做出应当执行减少燃料粘附的操作的判断：一种情况是从吸气端口至燃烧室的壁表面上所粘附的燃料量等于或多于预定值；一种情况是净化内燃机废气的催化剂的净化率等于或低于预定值；还有一种情况是催化剂的温度等于或高于预定值。

检测车辆运行状态，根据检测到的运行状态可以自动停止内燃机。“检测车辆运行状态，根据检测到的运行状态可以自动停止内燃机”不包括“驾驶员关闭点火开关引起的内燃机正常停止”。

在车辆由内燃机和电动机驱动的情况下，当内燃机根据控制判断停止时，车辆通过电动机的驱动力运转，而当车辆处于减速状态时，执行减少燃料粘附的操作的同时，通过再生性制动可以向车辆施加制动力。

当车辆临时停车时，使内燃机适当地临时停机。

本发明的第二方面涉及一种内燃机运行控制系统，其中具有用于控制内燃机的控制装置，所述内燃机的排气系统具有废气净化催化剂。当做出内燃机应当停止运行的控制判断时，内燃机运行控制系统的控制装置执行减少燃料粘附的操作，以减少从吸气端口至燃烧室的壁表面上所粘附的燃料量，然后停止燃料供应。

附图简述

参考附图并结合以下优选实施例的描述，将更加清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中相似的数字用于表示相似的元件。在附图中：

图1是曲线图，用于表示在内燃机停止后的临时时间过完之后重新启动内燃机的情况中，与相关技术的内燃机转速和燃料供应控制对照，从内燃机吸气端口至燃烧室的壁表面上所粘附的燃料量的变化过程；

图2是曲线图，用于表示在内燃机停止后的临时时间过完之后重新启动内燃机的情况中，与根据本发明实施例的内燃机运行停止控制的内燃机转速和燃料供应控制对照，从内燃机吸气端口至燃烧室的壁表面上所粘附的燃料量的变化过程；

图3是根据本发明实施例的内燃机结构的示意图；

图4是表示根据本发明实施例的内燃机运行停止控制方法的流程图。

优选实施例详述

在内燃机停止后的临时时间过完之后重新启动内燃机的情况下，如同混合动力车和节能车的内燃机临时停机，根据日本特开2000-337238中公开的技术，与内燃机转速和燃料供应控制对照，从吸气端口(当进行端口喷射时)至燃烧室的壁表面上所粘附的燃料量的变化如图1所示。即，当在时间点t1停止燃料供应，以及由于停止燃料供应内燃机靠自身惯性而转动之后的时间点t2停止时，所粘附的燃料量在此期间从数量ml降低到数量m2，与两个数量之差X等价的燃料数量从壁表面上去除并添加到进气中。接着，在时间点t3曲轴启动，并且当在时间点t4开始供应燃料时，所粘附的燃料量进一步从数量m2降低到数量m3，在曲轴转动期间，与两个数量之差Y等价的燃料数量进一步从壁表面上去除并添加到进气中。在内燃机中的燃烧开始前，与差值Y对应的燃料添加到进气中，并在没有燃烧的情况下排放到排气系统。

虽然除了上述的日本特开2000-337238外，也提出了多种建议涉及净化对应于差值X的去除燃料，但与差值Y对应的去除燃料还是在催化剂中净化。相反，根据本发明实施例，通过在燃料供应停止前执行减少燃料粘附的操作，在燃料供应停止时所粘附的燃料量将从数量ml下降到数量ml’，并且内燃机停止期间所粘附的燃料量将变为数量m2’，如图2所示。因此，即使在内燃机重新启动时最小的粘附量或数量m3与图1中的相同，差值X和Y也将分别降低到差值X’和Y’，并且无论与差值X’对应的燃料是否在内燃机中或在催化剂中燃烧，被处理的燃料量都减少了。在图2中，从时间点t1到时间点t11之间的时间是减少燃料粘附的操作的时间，图中的示例表示减少燃料供应量以降低内燃机的输出(负载)的操作。在此期间，内燃机的转速也逐渐下降。

从内燃机的吸气端口到燃烧室之间的壁表面上所粘附的燃料量根据内燃机的负载大小逐渐增多和减少。这样，当车辆运行控制系统判断应该停止内燃机的运行时，内燃机的负载减小，而不是立即停止燃料供应，以便暂时在低负载条件下运行内燃机，从而能够减少所粘附的燃料量。上述在低负载条件下的内燃机运行当然包括怠速运转，如果这种在低负载条件下的运行持续2到3秒就足够了。

并且，随着吸气冲程中燃烧室内产生的真空度增高，内燃机吸气端口至燃烧室之间的壁表面上所粘附的燃料，更多的从壁表面上被去除，然后加入到进气中。因此，当车辆运行控制系统判断应该停止内燃机的运行时，通过暂时运行内燃机提高燃烧室的吸气真空度，而不立即停止燃料供应，可以减少所粘附的燃料量。这种吸气真空度的提高能通过一定的方法实现，例如，当内燃机具有可变阀门时间(VVT)的系统时，将通常位于下死点后的吸气阀的关闭相(关闭时间)提前。

并且，当内燃机的吸气系统中具有燃料蒸汽吸附装置时，例如，如图3所示，过滤罐40是吸附燃料箱41中蒸发的燃料的燃料蒸汽吸附装置，当通过一根管道将其连接到吸气管时，如果执行如下的控制，即在执行减少燃料粘附的操作期间从燃料蒸汽吸附装置排出燃料蒸汽并将燃料蒸汽加入进气中，用于维持减少燃料粘附的操作需要由燃料喷射阀提供的燃料量可以减少，减少量是所加入的燃料蒸汽的量。以这种方式，由于燃料喷射阀喷射的燃料量减少，可以通过减少燃料粘附的操作更有效地减少粘附的燃料量。

如上所述，当停止内燃机的运行时，通过在内燃机停止运行前减少内燃机吸气端口至燃烧室之间的壁表面上所粘附的燃料量，即使燃料在内燃机停止和重新启动时从壁表面上被去除，也降低了所需去除的燃料量。因而也能对来自所述被去除的燃料的HC、CO和NOx进行净化的负担。

图3是一个示意图，用于表示一个实施例的内燃机、内燃机燃料喷射阀以及其它燃料供应装置的总体结构。内燃机10具有能改变打开和关闭吸气阀24和排气阀25时间的VVT系统20、燃料喷射系统30和点火系统27。车辆运行控制系统的ECU 42接收温度传感器37的信号，即与催化剂32的温度对应的信号；氧气传感器36和氧传感器38的信号，即与催化剂上游和下游的废气中的氧气浓度对应的信号；空气流量计26的信号，即与进气量对应的信号；加速器开度传感器(未图示)的信号，即与加速器开度Acc对应的信号；以及转速传感器(未图示)的信号，即与内燃机的转速N对应的信号。并且，ECU 42将与上述信号对应的信号发送到燃料喷射阀30、VVT系统20和点火系统27。在此实施例中，当判断应该停止内燃机运行时，ECU 42操作内燃机11，使得粘附在吸气端28和燃烧室29之间的壁表面上的燃料被去除。并且，图3所示的结构对于一般车辆、混合动力车和节能车中的任何一种都是通用的。

图4是一个流程图，全面地表示了根据本发明的内燃机运行停止控制方法的一个实施例。下面参考图3所示的结构解释此流程图，但对于混合动力车之外的其它车辆，可以省略步骤S3和S4，步骤S4中的内燃机制动可以采用除再生性制动以外的其它方法。本发明的该实施例涉及停止内燃机运行时的控制，所述内燃机的排气系统，如上所述，具有废气净化催化剂；并且本发明的实施例可以应用于内燃机经常停止的车辆，特别是混合动力车和节能车的内燃机。混合动力车和节能车的运行，以及安装在当前车辆特别是混合动力车和节能车中的装备有微计算机的车辆运行控制装置，对于本领域一般技术人员是公知的，因此这里省去其详细描述。

根据图4的流程图，控制可以从关闭车辆——特别是混合动力车和节能车——的点火开关(未图示)并启动车辆的操作开始，其中所述操作采用本发明实施例的控制流程。一旦控制开始，在步骤S1，特别是对于混合动力车和节能车，车辆中的装备有计算机的车辆运行控制装置42判断是否做出停止内燃机10运行的判断。如果判断是否定的，则过程总是返回到步骤S1。当判断应该停止内燃机10的运行时，步骤S1的判断从否定判断变成肯定判断，过程进入步骤S2。

在步骤S2，对执行减少燃料粘附的操作条件是否成立做出判断。所述条件可以包括：从吸气端口28至燃烧室29的壁表面上所粘附的燃料量是否等于或多于预定值(条件α)；催化剂32的净化率是否降低到预定值或低于预定值(条件β)；催化剂的温度是否等于或高于预定值(条件γ)。考虑控制的暂时延迟，根据内燃机10的负载率，即进气量、内燃机转速N、VVT系统20的提前角等等，可以估计对应于条件α的粘附燃料量。测量催化剂32上游和下游的氧气传感器36、38的输出随时间的变化，可以获得对应于条件β的催化剂净化率。并且，对应于条件γ的催化剂温度可以直接由催化剂温度传感器37检测，但也可以根据内燃机10的负载率考虑温度变化的暂时延迟进行估计。在车辆具体设计中，可以考虑其它设计规范来确定条件α、β、γ中哪一个需要着重考虑，或者如何将这些条件综合在一起。

如果步骤S2的判断是否定的，过程立即进入步骤S6，停止内燃机，步骤S6在后面描述。这个过程也可以是停止燃料供应。相反，如果步骤S2的判断是肯定的，则流程进入步骤S3，判断车辆当前是否处于应该减速的状态，即，在步骤S1做出的内燃机停止的判断是否基于驾驶员释放加速器踏板的操作。对于混合动力车或节能车，根据与车辆运行状态有关的各种参数，车辆运行控制装置42做出控制判断，执行内燃机10的暂时停止和重新启动。这些参数当然包括驾驶员踩下的加速器踏板的压下量。因此，特别是在混合动力车中，内燃机的暂时停止一般地分类为：根据车辆运行控制系统做出的判断执行的内燃机停止，以便根据车辆的运行状态将车辆由内燃机驱动转换到由电动机驱动；由于车辆进入减速模式执行的内燃机停止，所述减速模式是驾驶员释放加速器踏板的操作。

接着，当步骤S3的判断为肯定时，过程进入步骤S4，内燃机执行减少燃料粘附的操作，同时执行再生性制动，即将与车轮驱动轴相连的电动发电机(未图示)转换到发电状态，对车轮驱动轴施加制动力，从而甚至在减少燃料粘附的操作过程中也给驾驶员一种车辆内燃机制动的感觉。相反，如果步骤S3的判断是否定的，即，如果步骤S1判断停止内燃机的运行不是根据驾驶员释放加速器踏板的操作，而是根据车辆运行控制装置做出的控制判断，即内燃机运行和电动机运行相结合，则过程进入步骤S5，内燃机10仅仅执行减少燃料粘附的操作，而不执行再生性制动。

如上所述，在任何情况下，当根据车辆运行控制系统做的控制判断停止内燃机运行时，执行减少燃料粘附的操作，用于减少内燃机停止前内燃机吸气端口与燃烧室之间的壁表面上所粘附的燃料。减少燃料粘附的操作是一种内燃机的操作，这种操作不是停止燃料供应，而是减小内燃机的负载，在低负载条件下暂时运行内燃机，或者是提高燃烧室内的吸气真空度。当具有VVT系统时，所执行的操作可以是，将通常位于下死点后的吸气阀关闭时间提前，减少在活塞到达下死点并从下死点返回前吸入缸内的进气量。并且，在这种情况下，如果内燃机的吸气系统中具有燃料蒸汽吸附装置，则燃料蒸汽可以从燃料蒸汽吸附装置排出并加入进气中，而为了维持减少燃料粘附的操作需要燃料喷射阀供给的燃料量可以减少，减少量是所加入的燃料蒸汽量。接着，在执行减少燃料粘附的操作后，停止内燃机的燃料供应，从而停止内燃机。减少燃料粘附的操作所需的时间可以是如上所述的2到3秒，并且即使在根据驾驶员释放加速器踏板的操作暂时停止内燃机时，减少燃料粘附的操作也仅仅持续一段短时间，因而通常不干扰车辆的运行。

同时，在图4的流程图中，步骤S2中确认执行减少燃料粘附操作的条件不是必须执行的过程，并且当做出内燃机停止的判断时，可以在执行内燃机停止之前一直执行减少燃料粘附的操作。而且，在执行减少燃料粘附的操作时，也可以省略步骤S3的减速判断，即，关于步骤S1的内燃机停止判断是否基于驾驶员释放加速器踏板的操作的判断。根据驾驶员的加速器踏板操作，车辆运行控制系统做出的内燃机控制可以包括，根据本发明的内燃机运行停止控制，以及使驾驶员感到内燃机适当制动的控制。

上面详细描述了本发明的一个全面的实施例，但是，本领域一般技术人员很清楚，实施例包括上述的内容，并且在本发明的范围内可以对实施例做出多种修改。

Claims (10)

1.一种根据车辆运行控制系统作出的控制判断来停止车辆用内燃机(10)运行的方法，其特征在于：

当作出内燃机(10)应当停止运行的控制判断时，执行减少燃料粘附的操作，以减少从吸气端口(28)至燃烧室(29)的壁表面上所粘附的燃料量，然后停止燃料供应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述减少燃料粘附的操作是降低内燃机(10)的负载。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述减少燃料粘附的操作是增加内燃机(10)的吸气负压。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

在内燃机(10)吸气冲程期间，将吸气阀(24)的阀门关闭时间提前，以增加吸气负压。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

减少燃料粘附的操作包括从一个燃料蒸汽吸附装置排放燃料蒸汽，并将燃料蒸汽加入到进气中。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

当满足至少下列情况之一时作出应当执行减少燃料粘附的操作的判断：一种情况是从吸气端口(28)至燃烧室(29)的壁表面上所粘附的燃料量等于或多于预定值；一种情况是催化剂(32)对内燃机(10)的废气的净化率等于或低于预定值；还有一种情况是催化剂(32)的温度等于或高于预定值。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，

检测车辆运行状态，根据检测到的运行状态自动停止内燃机(10)。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述车辆由内燃机(10)和电动机驱动，当内燃机(10)根据控制判断停止时，车辆由电动机的驱动力来运转，而当车辆处于减速状态时，执行减少燃料粘附的操作的同时，进行再生性制动以向车辆施加制动力。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

当车辆临时停车时，使内燃机(10)适当地临时停机。

10.一种内燃机运行控制系统，其具有一控制装置(42)，用于控制内燃机(10)，该内燃机的排气系统具有废气净化催化剂(32)，其特征在于：

当作出内燃机(10)应当停止运行的控制判断时，所述控制装置(42)执行减少燃料粘附的操作，以减少从吸气端口(28)至燃烧室(29)的壁表面上所粘附的燃料量，然后停止燃料供应。

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