專(zhuān)利名稱(chēng)：用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明要求2007年9月7日提交的法國(guó)申請(qǐng)0756333的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的內(nèi)容(說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)和附圖)通過(guò)參考引用結(jié)合在本文中。 本發(fā)明涉及一種用于啟動(dòng)汽車(chē)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。這種方法特別地用于冷啟動(dòng)操作。 一般地，本發(fā)明用于在源頭上減少汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的污染排放。
背景技術(shù)：
特別地取決于車(chē)輛行駛的地理區(qū)域，車(chē)輛使用的燃料質(zhì)量變化很大。燃料的一個(gè)特別易變的物理性質(zhì)是其揮發(fā)能力，即其變化的揮發(fā)性。所述性質(zhì)在英文文獻(xiàn)中以縮寫(xiě)PVR(雷德蒸汽壓)公知。所述縮寫(xiě)也用于本發(fā)明后面的描述。易揮發(fā)性的燃料被稱(chēng)為HPVR燃料(高PVR)，而不易揮發(fā)性的燃料被稱(chēng)為BPVR(低PVR)。 為了能正確地啟動(dòng)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)需要以接近化學(xué)計(jì)量比混和的空氣和汽油的混合物。這需要對(duì)氣態(tài)形式的燃料的量的良好的控制。然而，根據(jù)燃料的揮發(fā)性，相對(duì)于以相同量噴射的燃料來(lái)說(shuō)，在冷啟動(dòng)過(guò)程中和發(fā)動(dòng)機(jī)被發(fā)動(dòng)時(shí)參與燃燒的氣態(tài)形式的燃料的量可能差別很大。 為了保證足夠的氣態(tài)形式的燃料的量用于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和發(fā)動(dòng)過(guò)程中良好的燃燒，基于一種代表相對(duì)低揮發(fā)性的燃料(BVPR)作出燃料校準(zhǔn)。然后，執(zhí)行測(cè)試以保證當(dāng)使用更易揮發(fā)、即HPVR類(lèi)型的燃料時(shí)，噴射的量不會(huì)過(guò)多并且不會(huì)冒過(guò)量的汽化物形式的汽油妨礙燃燒的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗龌旌衔镒兊貌灰兹肌?因此，無(wú)論燃料如何，調(diào)節(jié)過(guò)程相同。從而，當(dāng)使用相對(duì)更易揮發(fā)的燃料時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和發(fā)動(dòng)過(guò)程中，汽化物形式的燃料過(guò)量。這些過(guò)量部分不參與燃燒而是從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管以未燃盡的碳?xì)浠衔?HC)形式排出。這直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的排放。因?yàn)榧词管?chē)輛裝備了催化劑，催化劑并不在低溫條件下啟動(dòng)，因此所述未燃盡的碳?xì)浠衔锱懦龅酱髿庵小?在極低溫度下啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)環(huán)境溫度低于-15°〇時(shí)，汽化物形式的燃料過(guò)量部分還在排氣口產(chǎn)生黑煙。 已經(jīng)作出嘗試，通過(guò)在啟動(dòng)階段基于燃料揮發(fā)能力調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃料噴射量而解決這個(gè)問(wèn)題。由于難以直接在車(chē)輛上測(cè)量這種揮發(fā)能力，因此，基于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)第一次燃燒后發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速梯度對(duì)這種燃料揮發(fā)能力估算。根據(jù)具有不同揮發(fā)能力的不同燃料，可以對(duì)所述梯度校準(zhǔn)。 這種方法改善了燃料揮發(fā)性的估算之后啟動(dòng)操作過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料噴射量的調(diào)節(jié)。然而，由于存在影響測(cè)量結(jié)果的其他因素，因此得到的結(jié)果并不十分可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)提出根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)摩擦力矩(或扭矩)的變化量(l' 6volution)改變參考梯度的校準(zhǔn)，從而改善啟動(dòng)性能的穩(wěn)健性，所述啟動(dòng)特別是冷啟動(dòng)。 為此，本發(fā)明的目的是提供一種用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)與在發(fā) 動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中根據(jù)估算的燃料揮發(fā)性調(diào)節(jié)噴射的燃料的量的裝置相關(guān)聯(lián)，所述估算基于 之前的啟動(dòng)操作過(guò)程中測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速梯度和相應(yīng)于預(yù)先限定的燃料的參考梯度之間 的比較而作出，其特征在于，所述方法具有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩的變化量進(jìn)行的修正參考 梯度的修正步驟。 有利地，發(fā)動(dòng)機(jī)與使用發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩的、監(jiān)控其工作狀態(tài)的控制裝置相關(guān)聯(lián)。本 發(fā)明可以在車(chē)輛內(nèi)不需要加入額外的用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩變化量的傳感器的情況下 實(shí)施，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制級(jí)已經(jīng)可用。 常規(guī)地，可以從啟動(dòng)過(guò)程中的第一次燃燒開(kāi)始確定轉(zhuǎn)速梯度。 有利地，轉(zhuǎn)速梯度的修正與發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩變化量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的比值 成比例。 轉(zhuǎn)速梯度可以被確定為兩次連續(xù)燃燒之間發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的差，轉(zhuǎn)速梯度的修正和兩 次連續(xù)燃燒之間的時(shí)間間隔成比例。 有利地，參考梯度是發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和從第一次燃燒開(kāi)始已經(jīng)發(fā)生的燃燒次數(shù)的函 數(shù)。 可以針對(duì)燃料揮發(fā)性的不同值限定多個(gè)參考梯度。將噴射的燃料的量可以根據(jù)相 對(duì)于參考值的測(cè)量的梯度值以線性方法或離散方法限定。 在啟動(dòng)操作過(guò)程中，可以考慮一次或多次之前的第一次啟動(dòng)操作過(guò)程中的梯度。 例如，可以計(jì)算多次啟動(dòng)操作的平均值或去除異常的梯度測(cè)量結(jié)果。 本發(fā)明特別地應(yīng)用于利用火花點(diǎn)火的所謂的"汽油"發(fā)動(dòng)機(jī)，且更特別地應(yīng)用于可 以供給不同燃料、尤其是"汽油"或基于酒精(純酒精或和汽油混合)的燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，特 別是FLEXFUEL(靈活可變?nèi)剂?型發(fā)動(dòng)機(jī)。


在作為示例給出且由附圖示出的實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，將可更好地理解本發(fā)明 并且其它優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中 圖1示出了在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的一個(gè)示例； 圖2示出了測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化量相對(duì)于參考變化量的一個(gè)示例； 圖3示意性地示出了根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)摩擦力矩變化量對(duì)參考轉(zhuǎn)速變化量作出的修正。
具體實(shí)施例方式
為清楚起見(jiàn)，相同部分在不同的附圖中用相同標(biāo)記表示。 圖1以記時(shí)圖的方式示出了在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)操作過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的一個(gè)示 例。橫坐標(biāo)以秒和PMH(上死點(diǎn))標(biāo)記刻度。所述第二個(gè)刻度對(duì)應(yīng)可能有燃燒發(fā)生的時(shí)刻。 所述時(shí)刻由豎直的箭頭和連續(xù)的虛線表示。在縱坐標(biāo)上，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)表示。
在原點(diǎn)時(shí)刻，即在時(shí)間軸的O點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)操作開(kāi)始進(jìn)行。直到第四個(gè)上死點(diǎn)之 前，車(chē)輛啟動(dòng)器把發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)到每分鐘300到400轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。在第四個(gè)上死點(diǎn)處，發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)氣缸內(nèi)出現(xiàn)第一次燃燒100。所述第一次燃燒在圖1中由一個(gè)五角星表示。在超過(guò)第 四個(gè)上死點(diǎn)之后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至大約1400轉(zhuǎn)每分鐘，然后逐漸降低并在第二十個(gè)上死點(diǎn) 之后保持到大約1000轉(zhuǎn)每分鐘。在實(shí)踐中，在每個(gè)上死點(diǎn)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)將在每個(gè) 上死點(diǎn)處測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值連接的階梯曲線101表示所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。另一條平滑曲線 102將在不同的上死點(diǎn)處測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值直接連接。 利用與圖1相同的標(biāo)記，圖2示出了與曲線102類(lèi)似的參考變化103。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái) 說(shuō)曲線103是理想的變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)沿著變化103啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排放最少的污染物。因 此，在啟動(dòng)操作過(guò)程中，噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃料的量應(yīng)該被調(diào)節(jié)為使其盡可能接近變 化103。 在圖2中，另一條曲線104表示啟動(dòng)操作的實(shí)際測(cè)量變化。曲線104的第一次燃 燒105出現(xiàn)在變化103的第一次燃燒106之后。曲線104的最大轉(zhuǎn)速107為大約1100轉(zhuǎn) 每分鐘。轉(zhuǎn)速107小于曲線103的最大轉(zhuǎn)速108。此外，在轉(zhuǎn)速增大期間，在第一次燃燒后， 變化104的梯度、或變化104的斜率小于變化103的梯度。 已知所述梯度是所使用的燃料的PVR的函數(shù)。此外，觀察到所述梯度還依賴(lài)于發(fā) 動(dòng)機(jī)的摩擦力矩。發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩指的是所有不產(chǎn)生速度、抵抗發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的阻抗要素。摩 擦力矩特別地產(chǎn)生于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部并且遍及傳動(dòng)鏈直到車(chē)輛離合器。所述阻抗要素以扭矩表 示并且是例如為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不同參數(shù)的函數(shù)。 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可通過(guò)測(cè)量容易地確定并且在參考變化103中被考慮。發(fā)動(dòng)機(jī)的初始 摩擦力矩、也就是新發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)有摩擦力矩在參考變化103中也被考慮。另一方面，摩擦力 矩在發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化。例如，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)使用的 潤(rùn)滑油改變時(shí)摩擦力矩會(huì)發(fā)生變化。 結(jié)果，對(duì)于相同燃料(相同的PVR)，保持噴射相同的燃料量時(shí)，可以在啟動(dòng)過(guò)程中 測(cè)量不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)保持參考變化恒定，在摩擦力矩改變時(shí)有噴射燃料量變化的 風(fēng)險(xiǎn)。這會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)遠(yuǎn)離化學(xué)計(jì)量比并且產(chǎn)生污染物。 根據(jù)本發(fā)明，為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩的改變修正參考變化 此外，現(xiàn)代車(chē)輛裝備有發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置?；诋?dāng)車(chē)輛司機(jī)壓下加速踏板時(shí)所發(fā)出 的命令，這些裝置例如實(shí)現(xiàn)一種用于在曲軸處可用的CME扭矩的扭矩反饋結(jié)構(gòu)。對(duì)所述CME 扭矩必須加上發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦力矩CMF和分配鏈，以便于獲得必須由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供的CMI 扭矩。 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置測(cè)量整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命內(nèi)的摩擦力矩變化量ACMF。根據(jù)本發(fā) 明，使用關(guān)于摩擦力矩變化量ACMF的信息來(lái)修正參考梯度。 —般地，扭矩等于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速梯度的乘積。應(yīng)用到不驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的怠速發(fā)動(dòng)機(jī)
上，有
<formula>formula see original document page 5</formula>
或
d①發(fā)動(dòng)機(jī)二 CMF (2) dt J發(fā)動(dòng)機(jī) 在方程中，J^^^表示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，"^^^表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并且t表示時(shí)間。 引入摩擦力矩的變化量ACMF，方程(2)為
d^發(fā)動(dòng)機(jī)—參考—修正二一^gM^+d①發(fā)動(dòng)機(jī)-參考 (3) dt J發(fā)動(dòng)機(jī) dt在方程中，d①^^-#*表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的參考梯度，以及d①發(fā)動(dòng)機(jī)-參考-修正表示發(fā)
dt dt
動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的修正參考梯度。 利用容易測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，方程(3)可以變形為
(Nn-Nn—0參考修正=-，^"畫(huà)+ (N廣NJ參考 ")
在方程(4)中，發(fā)動(dòng)機(jī)Ni的轉(zhuǎn)速由在可能發(fā)生燃燒的時(shí)刻i處每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)表
30
示。以秒表示的Tp^表示將兩個(gè)先前描述的時(shí)刻分開(kāi)的時(shí)間間隔。因子一通過(guò)將弧度每秒
兀
轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)每分從而保證方程的一致性。 圖3以示意方式示出方程(4)?？?10表示限定參考梯度(Nn_Nn—》參考的表格。參 考梯度的值是發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和標(biāo)記為Nb_PMH的從第一次燃燒開(kāi)始經(jīng)過(guò)的PMH的次數(shù)的函數(shù)， 所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度例如為標(biāo)記為框110的輸入量T水的冷卻液溫度。 發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩變化量的修正函數(shù)"f-^一^TpMH以框U1表示。框112表
示，將所述修正應(yīng)用于參考梯度以便于獲得修正的轉(zhuǎn)速梯度。 測(cè)量的梯度然后與修正的轉(zhuǎn)速梯度比較。所述比較的結(jié)果是發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的燃料 的PVR的函數(shù)。因此，可以修正在下一次啟動(dòng)過(guò)程中噴射的燃料的量，以使得測(cè)量的梯度盡 可能接近修正的梯度。
權(quán)利要求
用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)與在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中根據(jù)估算的燃料揮發(fā)性(PVR)調(diào)節(jié)噴射的燃料的量的裝置相關(guān)聯(lián)，所述估算基于之前的啟動(dòng)操作過(guò)程中測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速梯度和相應(yīng)于預(yù)先限定的燃料的參考梯度(110)之間的比較而作出，其特征在于，所述方法具有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦力矩的變化量(ΔCMF)進(jìn)行的參考梯度的修正步驟(111)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，車(chē)輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置并且所述摩擦力矩的變化量(ACMF)被測(cè)量以用于滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的需求。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速梯度(110)從啟動(dòng)操作過(guò)程中發(fā)生的第一次燃燒開(kāi)始確定。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速梯度的修(111)與所述摩擦力矩的變化量和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的比值成比例。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速梯度(110)被確定為兩次連續(xù)燃燒之間發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的差，所述轉(zhuǎn)速梯度的修正(111)與兩次連續(xù)燃燒之間的時(shí)間間隔(TPMH)成比例。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述參考梯度是發(fā)動(dòng)機(jī)溫度(T水)和從第一次燃燒(100、105、106)開(kāi)始發(fā)生的燃燒的次數(shù)(Nb_PMH)的函數(shù)。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，針對(duì)所述燃料的揮發(fā)能力的不同的值限定多個(gè)參考梯度(iio)，且根據(jù)相對(duì)所述參考值的測(cè)量的梯度值以線性的方式限定將噴射的燃料的量。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中l(wèi)至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，針對(duì)所述燃料的揮發(fā)能力的不同的值限定多個(gè)參考梯度(iio)，且根據(jù)相對(duì)所述參考值的測(cè)量的梯度值以離散的方式限定將噴射的燃料的量。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在啟動(dòng)過(guò)程中考慮一次或多次之前的第一次啟動(dòng)操作過(guò)程中測(cè)量的梯度。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法在利用火花點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法在FLEXFUEL型火花點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)與在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)操作過(guò)程中基于燃料揮發(fā)性(PVR)的估算調(diào)節(jié)噴射的燃料的量的裝置相關(guān)聯(lián)，所述估算(PVR)基于在之前的啟動(dòng)操作時(shí)測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速梯度和對(duì)應(yīng)于預(yù)定的燃料的參考梯度(110)之間的比較而作出，其特征在于，所述方法具有基于發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力矩變化量(ΔCMF)修正參考梯度的步驟(111)。
文檔編號(hào)F02N19/00GK101790627SQ200880023850
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者F·古爾夫 申請(qǐng)人:標(biāo)致·雪鐵龍汽車(chē)公司