CN108350813A - 包括预热阶段和转矩产生阶段的、用于燃烧发动机的起动的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于燃烧发动机的起动的控制方法（10），包括至少一个汽缸、燃烧循环传感器和计数器，其包括：‑ 借助于第一燃烧模式的燃料压力增加步骤（105），‑温度升高步骤（110），其借助于第二燃烧模式且其包括至少一个燃烧循环，‑燃烧循环检测步骤（115），其借助于燃烧循环传感器检测成功的燃烧循环并通过计数器进行记录，重复步骤（110）和（115）直到由计数器记录的燃烧循环次数等于预定值，以及‑借助于第三燃烧模式的转矩产生步骤（120）。

Description

包括预热阶段和转矩产生阶段的、用于燃烧发动机的起动的 控制方法

技术领域

本发明旨在一种用于起动燃烧发动机的控制方法。本发明适用于汽油、乙醇发或者使用汽油和乙醇混合物的发动机。

对于直接喷射式发动机，本发明尤其有利地适用于发动机起动阶段的燃烧模式中。

背景技术

为了起动包括喷射的发动机，从现有技术中已知使用针对起动的特定燃烧模式。这种特定的燃烧模式控制着一组参数，这些参数与发动机在正常运转时的运行参数不同。

从现有技术中已知，当达到发动机转速阈值时或者从发动机开始运行起达到预定时间间隔时，则开始从针对起动的特定燃烧模式切换到专用于发动机正常运转的燃烧模式。

该系统的缺点在于，需要基于被认为是最坏情况的系统来校准对于从针对起动的特定燃烧模式到专用于车辆的正常运转的燃烧模式的切换的管理。

实际上，专用于车辆的起动的燃烧模式并不因车辆而异，并且不允许补偿例如由于系统老化、生产离差或者甚至所用燃料的特性而导致的车辆之间的变化性。

因此，车辆之间的变化性可能导致发动机的起动时间延长，甚至导致起动失败。

任何目前系统都不允许同时满足所有需要的需求，即不管由于车辆和所使用的燃料所导致的变化性如何，均能够确保在恰好需要且可靠的时间内的起动。

发明内容

本发明旨在克服这些缺点中的全部或一些。

为此，根据第一方面，本发明旨在一种用于燃烧发动机的起动的控制方法，该燃烧发动机包括至少一汽缸、燃烧循环传感器和计数器，该控制方法包括：

•借助于第一燃烧模式的燃料压力增加步骤，

•温度升高步骤，其借助于第二燃烧模式且其包括至少一个燃烧循环，

•燃烧循环检测步骤，其借助于燃烧循环传感器检测成功的燃烧循环并通过计数器进行记录，

重复温度升高步骤和燃烧循环检测步骤，直到由所述计数器记录的燃烧循环次数等于预定值，以及

•借助于第三燃烧模式的转矩产生步骤。

借助于这些设置，包括喷射的发动机的起动顺序被分成包括至少三个燃烧模式的连续阶段。在每个燃烧模式中，例如点火、节气门的位置、燃料喷射次数和燃料喷射频率等的发动机参数都得到控制。燃烧循环传感器允许检测成功的燃烧循环。

每个成功的燃烧循环都由计数器所记录。当由计数器所记录的成功的燃烧循环的次数大于预定值时，执行从第二燃烧模式到第三燃烧模式的切换，其中第二燃烧模式配置来促进发动机中的温度升高，以及第三燃烧模式配置来促进发动机转矩产生。

这些设置允许发动机使第二燃烧模式保持每个系统上所需的恰当时间。因此，本发明的目标方法允许起动燃烧发动机而无需过长时间并减少起动故障的风险。

换言之，本发明的目标方法针对起动带来了鲁棒性，特别是对于临界起动，例如在低温下。本发明的目标方法特别适用于在低温下的乙醇发动机的起动以及在非常低的温度下的以汽油或混合燃料进行供应的发动机的起动。

本发明的目标方法与现有技术的区别具体在于，其允许基于所执行的燃烧循环次数在不产生转矩并因此不产生转速的情况下启动从第一燃烧模式到第二燃烧模式的切换。

在一些实施例中，本发明的目标方法在转矩产生步骤之后包括：

•借助于第四燃烧模式的发动机减速并正常运转的步骤。

在一些实施例中，第一燃烧模式不包括汽油喷射。

在一些实施例中，借助于第一燃烧模式的燃料压力增加步骤还包括借助于节流阀的关闭来减小歧管中的压力。

借助于这些设置，在压力增加步骤期间可以增加燃料压力。而且，第一燃烧模式的特征允许减小容纳在汽缸中的空气体积。借助于第一燃烧模式减少容纳在汽缸中的空气质量允许蒸发足够量的燃料以开始进行起动。

在一些实施例中，在第二燃烧模式中所操纵的参数是点火、节气门位置、燃料喷射次数和燃料喷射频率。

由于这些设置，第二燃烧模式允许升高至少一个汽缸中的温度。

在一些实施例中，在第三燃烧模式下所操纵的参数是点火、节气门位置、燃料喷射次数和燃料喷射频率。

促进转矩产生的第三燃烧模式在现有技术中是已知的，即其特别地包括节流阀的打开、喷射燃料质量的增加以及允许获得最佳转矩的点火提前。

由于这些设置，第三燃烧模式允许产生发动机转矩。

在一些实施例中，燃烧循环传感器是齿信号传感器。

由于这些设置，确定了曲轴的角度位置。传感器测量表示曲轴的角度位置的信号。曲轴的角度位置的预定值对应于上死点位置。汽缸压力传感器允许确定汽缸何时处于上死点并因此允许检测汽缸的燃烧循环。

有利地，齿信号传感器允许以便宜的方式实施本发明的方法。实际上，齿信号传感器串联安装在大部分的循环中的模型上。

在一些实施例中，燃烧循环传感器是爆震传感器。

由于这些设置，传感器测量由汽缸发出的振动。由汽缸发出的振动是表示活塞位置的数据，其允许确定汽缸何时处于上死点并因此检测汽缸的燃烧循环。

在一些实施例中，燃烧循环传感器是汽缸压力传感器。

由于这些设置，在燃烧循环期间，测量至少一个汽缸中的压力。所测得的压力是表示汽缸位置的数据，且其允许确定燃烧循环何时正确运行。汽缸压力传感器允许确定汽缸何时处于上死点并因此检测汽缸的燃烧循环。

有利地，汽缸压力传感器允许精确和实时地测量压力，从而允许精确确定燃烧循环的发生并量化由该燃烧产生的能量。

根据第二方面，本发明的目的在于一种实施本发明的目标方法的用于燃烧发动机的起动的控制方法的装置，该燃烧发动机包括至少一汽缸、燃烧循环传感器和计数器。

由于该装置的目的、优点和具体特征与本发明的目标方法的目的、优点和具体特征类似，所以在此不再赘述。

附图说明

参考附图，本发明的其它优点，目的和具体特征将从下面的本发明的目标装置、方法和系统的至少一个具体实施例的非限制性描述中得出，其中：

- 图1以流程图的形式示出了本发明的目标方法的实施例，

- 图2以发动机旋转速度随时间变化的曲线图的形式示出了本发明的目标方法的实施例，

- 图3以曲线图的形式示出了在1巴的绝对压力下汽缸内的温度随曲轴的角度位置的变化，

- 图4以曲线图的形式示出了在0.3巴的绝对压力下汽缸内的温度随曲轴的角度位置的变化，以及

- 图5以截面图示意性地示出了用于实现本发明的目标方法的装置的具体实施例。

具体实施方式

本说明书是以非限制性方式进行描述的，一个实施例的每个特征能够以有利的方式与任何其它实施例的任何其它特征组合。

目前，注意到这些附图并不是按比例绘制的。

图1中可以观察到用于燃烧发动机的起动的控制方法10，包括至少一汽缸、燃烧循环传感器和计数器，其包括：

•借助于第一燃烧模式的燃料压力增加步骤105，

•温度升高步骤110，其借助于第二燃烧模式且包括至少一个燃烧循环，

•燃烧循环检测步骤115，通过燃烧循环传感器检测成功的燃烧循环并通过计数器进行记录,，

重复步骤110和115，直到由计数器记录的燃烧循环次数等于预定值，以及

•借助于第三燃烧模式的转矩产生步骤120。

换言之，本发明的目标方法将包括喷射的发动机的起动分解成不同的阶段。这些阶段分别借助于特定的燃烧模式实现。

燃烧模式是指在发动机运行阶段期间的所有的受控特征。受控特征包括点火、节气门位置、燃料喷射次数、燃烧循环中喷射的位置、每次喷射的量以及喷射燃料的压力。

在压力增加步骤105期间，借助于第一燃烧模式，燃料压力被增加。

在一些实施例中，借助于第一燃烧模式的燃料压力增加步骤105还包括借助于节流阀的关闭来减小歧管中的压力。

节流阀的关闭允许阻塞空气入口，并因此减少汽缸中的空气量。

在一些实施例中，压力被增加到约八十巴。

在一些优选实施例中，第一燃烧模式不包括汽油喷射。

在步骤105期间，吸收至汽缸中的空气量减少，这种设置允许在温度升高步骤110期间促进所喷洒的汽油蒸发。

在温度升高步骤110期间，借助于第二燃烧模式，至少一个汽缸中的温度被升高。

在一些优选实施例中，在该第二燃烧模式下所操纵的参数是点火、节气门位置、燃料喷射次数和燃料喷射频率。

第二燃烧模式配置来产生温度升高而不产生发动机转矩。

在步骤115期间，燃烧循环传感器检测成功的燃烧循环。每个成功的燃烧循环由计数器计数。重复温度升高步骤110和检测并记录成功的燃烧循环步骤115至需要的次数，使得计数器达到预定的成功的燃烧循环的次数。

在一些实施例中，燃烧循环传感器是齿信号传感器。

齿信号传感器测量表示曲轴的角度位置的信号。曲轴的角度位置的预定值对应于上死点位置。

在一些实施例中，燃烧循环传感器是爆震（cliquetis）传感器。在一些实施例中，爆震传感器是压电传感器，所测量的信号是表示活塞位置的数据，其允许确定汽缸何时处于上死点并因此检测汽缸的燃烧循环。

在一些优选实施例中，燃烧循环传感器是汽缸压力传感器。在燃烧循环期间，汽缸压力传感器测量至少一个汽缸中的压力。所测量的压力是表示汽缸位置的数据。汽缸压力传感器允许确定汽缸何时处于上死点并因此检测汽缸的燃烧循环。

在一些实施例中，将由汽缸压力传感器所测定的压力值与参考曲线进行比较。由于汽缸中的压力值对于具有燃料燃烧的循环是已知的并且对于没有燃烧的循环也是已知的，所以将这些参考值与由汽缸压力传感器所测量的值进行比较允许确定何时在燃料燃烧的情况下已经实现汽缸循环。

在一些实施例中，借助于温度传感器来测量温度。在一些实施例中，当在汽缸中测量的温度大于或等于预定值时，执行从步骤110到步骤115的切换。

在一些实施例中，当温度大于或等于预定阈值并且由计数器记录的成功的燃烧循环的次数大于或等于预定值时，执行步骤115到步骤120的切换。

在一些实施例中，在汽缸中测量温度。优选地，在本发明的方法中所设置的传感器是能够测量汽缸中的温度和压力的传感器。

在其它实施例中，至少一个温度传感器定位于汽缸壁上。在其它实施例中，温度传感器设置在排气装置处。

在转矩产生步骤120期间，借助于第三燃烧模式来产生发动机转矩。第三燃烧模式配置来产生发动机转矩并且增加发动机每分钟的转数。

在一些实施例中，所受控的特征包括点火、节气门位置、燃料喷射次数、燃烧循环中喷射的位置、每次喷射的量以及喷射燃料的压力。

在一些实施例中，该方法10在转矩产生步骤120之后包括：

•借助于第四燃烧模式使发动机减速并正常运转的步骤125。

步骤125对应于离开发动机起动阶段以使发动机在正常运转状态下运行。

图2中可以观察到一曲线，其以曲线的形式表示实现本发明目标的用于起动燃烧发动机的控制方法的进程的具体示例。该曲线示出了随时间（以时间单位表示）变化的发动机速度（以每分钟转数为单位表示）。在一些优选实施例中，在步骤105和110期间，分别增加压力以及增加温度，发动机的速度基本是稳定的。

在一些实施例中，在转矩产生步骤120期间，发动机的速度增加，直到达到预定速度值。当发动机的速度大于或等于预定速度时，执行从转矩产生步骤120到使发动机减速并正常运转的步骤125的切换。

在其它实施例中，当超过转速的绝对值时，执行从转矩产生步骤120到发动机减速并正常运转的步骤125的切换。

在图3和图4中观察到在本发明的目标方法中呈曲线图的形式的汽缸内的温度随曲轴的角度位置的变化。

图3和图4示出了温度（以开氏温度表示并且绘制在纵坐标160上）随曲轴的角度位置（绘制在横坐标165上）的变化。

图3和图4所示方法中使用的燃料是纯乙醇，也称为E100。在图3和图4中可以观察到燃料蒸发温度的曲线A。

还可以观察到对应于燃烧循环处于两种不同配置时的汽缸内温度的两个曲线B和C。曲线B对应于存在燃料蒸发时容纳于汽缸中的空气的温度，而曲线C对应于没有燃料蒸发时容纳于汽缸中的空气的温度。

由曲线B和C所示的汽缸温度应该大于用于允许燃料蒸发的燃料蒸发温度。将有利于燃料喷射的角度范围定义为其中燃料的蒸发温度小于汽缸温度的曲线B的区间。

图3所示的燃烧循环处于0.3巴的绝对压力下。

图4所示的燃烧循环处于1巴的绝对压力下并且包括节流阀处于关闭位置，这样有利于增加压力。

观察到，其中节气门处于关闭位置的图4中所设置的条件允许出现有利于燃料喷射的角度范围，其中该范围的位于-39°和22°的角度处的界限由两条竖直的虚线180和185分别表示。

因此，通过图5所示的由本发明的方法所实现的设置促使有利于燃料喷射的角度范围更大。

在图5中能够看到一种用于实现本发明的目标方法的用于燃烧发动机的起动的控制方法10的装置20，该装置20包括至少一个汽缸205、燃烧循环传感器210和计数器215。

装置20还包括喷射器260、空气入口265和排气出口270。

在一些优选实施例中，计数器215集成到处理器225中。

在一些实施例中，装置20包括以下传感器中的至少一种：齿信号传感器230、爆震传感器235、汽缸压力传感器240以及温度传感器250。

在一些实施例中，处理器225收集并处理由至少一个传感器测量的数据。数据的处理可以包括一种或多种数学计算或者算法的实施。

换言之，处理器225可以称为发动机控制单元。

在一些实施例中，处理器225将由传感器测量的数据与存储在存储器220中的预定值进行比较。

在一些实施例中，处理器225根据由传感器测量的初级值来确定二级值。在一些实施例中，活塞255在汽缸205中的位置由处理器根据由至少一个传感器测量的至少一个数据所确定。

在一些实施例中，由传感器210、230、235、240、250中的至少一个所记录的至少一个数据记录在存储器220中。

Claims (10)

1.一种用于燃烧发动机的起动的控制方法（10），包括至少一个汽缸、燃烧循环传感器和计数器，其特征在于，所述方法包括：

•借助于第一燃烧模式的燃料压力增加步骤（105），

•温度升高步骤（110），其借助于第二燃烧模式且其包括至少一个燃烧循环，

•燃烧循环检测步骤（115），其借助于燃烧循环传感器检测成功的燃烧循环并通过计数器进行记录，

重复温度升高步骤（110）和燃烧循环检测步骤（115），直到由所述计数器记录的燃烧循环次数等于预定值，以及

•借助于第三燃烧模式的转矩产生步骤（120）。

2.根据权利要求1所述的方法（10），其在所述转矩产生步骤（120）之后包括：

•借助于第四燃烧模式的发动机减速并正常运转的步骤（125）。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法（10），其中，所述第一燃烧模式不包括汽油喷射。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法（10），其中，借助于所述第一燃烧模式的所述燃料压力增加步骤（105）还包括借助于节流阀的关闭来减小歧管中的压力。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法（10），其中，在所述第二燃烧模式中受控的特征包括点火、节气门位置、燃料喷射次数、燃烧循环中的喷射位置、每次喷射的量以及喷射燃料的压力。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法（10），在所述第三燃烧模式中受控的特征包括点火、节气门位置、燃料喷射次数、燃烧循环中的喷射位置、每次喷射的量以及喷射燃料的压力。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法（10），其中，所述燃烧循环传感器是齿信号传感器。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法（10），其中，所述燃烧循环传感器是爆震传感器。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法（10），其中，所述燃烧循环传感器是汽缸压力传感器。

10.一种用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的用于燃烧发动机的起动的控制方法（10）的装置（20），其特征在于，所述装置（20）包括至少一个汽缸（205）、燃烧循环传感器（210）以及计数器（215）。