專(zhuān)利名稱(chēng)：延遲關(guān)閉進(jìn)氣閥以提高點(diǎn)火直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)性能的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在啟動(dòng)點(diǎn)火直噴式(SIDI)發(fā)動(dòng)機(jī)的同時(shí)減小 氣缸壓力。
背景技術(shù)：
本文提供的背景技術(shù)描述是為了一般性地表述本公開(kāi)的 背景信息。在此背景技術(shù)部分中所描述的范圍內(nèi)以及在遞交時(shí)并不被 認(rèn)定為現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明書(shū)各方面上，當(dāng)前的署名發(fā)明人的工作并沒(méi)有 明顯地或隱含地被承認(rèn)為是破壞本公開(kāi)新穎性的現(xiàn)有技術(shù)。點(diǎn)火直噴式(SIDI)發(fā)動(dòng)機(jī)包括一個(gè)或更多的直接將燃料 噴射至相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃料噴射器。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，燃 料泵在高壓下，例如3-15百萬(wàn)帕斯卡(435-2176磅每平方英寸)，將 燃料供應(yīng)給燃料軌。燃料泵可由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)。燃料軌將加壓燃料 提供給燃料噴射器，燃料噴射器以發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊確定的時(shí)間和脈沖 寬度將燃料噴射入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)時(shí)，需要一些時(shí)間用于燃料泵提升燃料 軌內(nèi)的壓力。在此期間，燃料壓力對(duì)于燃料噴射器來(lái)說(shuō)可能太低而不 用提供足夠的燃料以快速和可靠地啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)燃料噴射器的燃 料流率基于穿過(guò)燃料噴射器噴嘴的壓力差。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被首次啟動(dòng)時(shí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢旋轉(zhuǎn)，而被機(jī)械驅(qū)動(dòng)的燃料泵可能不能開(kāi)發(fā)出大于氣缸內(nèi) 的壓力的燃料壓力。燃料壓力因此有可能不能像所需要的那樣克服氣 缸壓力以便通過(guò)噴射器將燃料傳送到氣缸。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括凸輪相位器，其引入凸輪軸進(jìn)氣凸起部(lobe)與相關(guān)的曲軸之間的凸輪相位角(9。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，其與 所述凸輪相位器通信以便在發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)時(shí)引入所述凸輪相位角
缸的壓縮沖程的至少一部分過(guò):中y所述凸輪軸進(jìn)氣凸起;打開(kāi)進(jìn)氣閥。在其它特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括由所述凸輪軸驅(qū) 動(dòng)的機(jī)械式燃料泵。所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊與所述凸輪相位器通信以便 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)之后消除所迷凸輪相位角0,使得所述凸輪軸進(jìn)
被關(guān)閉。；燃:噴射器將燃料直接噴射入所述氣缸。'' '控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否正被啟動(dòng)，以及 在所述發(fā)動(dòng)4幾正4皮啟動(dòng)時(shí)引入凸4侖相位角0。所述凸4侖相位角e被選擇 使得進(jìn)氣閥在與所述進(jìn)氣閥相關(guān)的氣缸的壓縮沖程的至少一部分過(guò) 程中是被打開(kāi)。在其它特征中，所述方法在所述發(fā)動(dòng)才幾被啟動(dòng)之后消除所 述凸輪相位角0，使得所述進(jìn)氣閥在所述壓縮沖程期間內(nèi)被關(guān)閉。所 述方法包括將燃料直接噴射入所述氣缸。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括凸輪相位器，其控制發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪 軸進(jìn)氣凸起部與相關(guān)的曲軸之間的凸輪相位角0;燃料噴射器，其將 燃料直接噴射入氣缸；機(jī)械式燃料泵，其由曲軸驅(qū)動(dòng)且將所述燃料提 供到所述燃料噴射器；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，其在發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)時(shí) 與所述凸輪相位器通信以引入所述凸輪相位角e,以及在所述發(fā)動(dòng)機(jī) 被啟動(dòng)之后消除所述凸輪相位角入所述凸輪相位角0被選擇使得在與 所述凸輪軸進(jìn)氣凸起部相關(guān)的氣缸的壓縮沖程的至少一部分過(guò)程中， 所述凸輪軸進(jìn)氣凸起部打開(kāi)進(jìn)氣閥。仍然在其它特征中，上述的系統(tǒng)和方法由被一個(gè)或更多的 處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。所述計(jì)算機(jī)程序可以保存在計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)上，例如但不限于存儲(chǔ)器、非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、和/或其它適 合的有形存儲(chǔ)介質(zhì)。從下面提供的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的進(jìn)一步應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊?顯而易見(jiàn)。應(yīng)該理解的是，詳細(xì)描述和具體示例^5l旨在^t明的目的， 而并不旨在限制本公開(kāi)的范圍。


從詳細(xì)描述和附圖，本公開(kāi)將能被更完全地理解，其中
圖l為點(diǎn)火直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的功能 塊圖；圖2為當(dāng)圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)和正運(yùn)行時(shí)的進(jìn)氣閥相位 圖；以及圖3為改變圖2的進(jìn)氣閥相位的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述實(shí)際上僅為示例性的，而決不旨在限制本公 開(kāi)、其應(yīng)用或使用。為了清楚起見(jiàn)，附圖中使用相同的附圖標(biāo)記代表 相似的元件。如本文所使用的，表述A、 B和C中的至少一個(gè)應(yīng)該孚皮 解釋為意味著使用非排外邏輯或的邏輯(A或B或C)。應(yīng)該理解的 是，方法中的步驟可以不同的順序被執(zhí)行，而不改變本公開(kāi)的原理。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)模塊表示的是專(zhuān)用集成電路(ASIC)、 電子電路、執(zhí)行一個(gè)或更多的軟件或固件程序的處理器(共享、專(zhuān)用 或組群)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和/或其它提供所述功能的適合的 器件?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖1,示出具有相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊12的點(diǎn) 火直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)10的功能塊圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括容納往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞16 的氣缸14。進(jìn)氣閥18打開(kāi)以允許空氣進(jìn)入氣缸14。排氣閥20打開(kāi) 以允許排放的氣體從氣缸14排出。進(jìn)氣閥18和排氣閥20的打開(kāi)和 關(guān)閉由相關(guān)的進(jìn)氣凸輪凸起部22和排氣凸輪凸起部24控制。進(jìn)氣凸 輪凸起部22和排氣凸輪凸起部24與凸輪軸26 —起旋轉(zhuǎn)。凸輪軸26 還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)械式燃料泵30的燃料泵凸起部28。應(yīng)該理解的是，燃 料泵30還可以是齒輪驅(qū)動(dòng)的或是電動(dòng)的。凸輪軸齒輪32通過(guò)可調(diào)凸 輪相位器34來(lái)驅(qū)動(dòng)凸輪軸26。往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞16驅(qū)動(dòng)曲軸40。曲軸齒4侖42與曲軸40 — 起旋轉(zhuǎn)。曲軸齒輪42通過(guò)帶或鏈條44驅(qū)動(dòng)凸輪軸齒輪32。在一些實(shí) 施例中，帶或鏈條44可由齒輪代替。環(huán)形齒輪50也連接到曲軸40。 啟動(dòng)器電動(dòng)機(jī)52包括旋轉(zhuǎn)和嚙合環(huán)形齒輪50的小齒輪54。啟動(dòng)器電動(dòng)機(jī)52能夠因此旋轉(zhuǎn)曲軸40以便開(kāi)始上下移動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞16和 啟動(dòng)器發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊12包括與凸輪相位器34通信的輸出，以 選擇性地建立凸輪相位角0 (如最佳地在圖2中所示)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模 塊12還包括輸出以控制電動(dòng)燃料泵60、燃料噴射器62和啟動(dòng)器52。 曲軸位置傳感器64根據(jù)曲軸40的速度產(chǎn)生信號(hào)且將該曲軸信號(hào)傳遞 給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊12。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10正被啟動(dòng)時(shí)，凸輪軸26的速度對(duì)于機(jī)械式燃 料泵30來(lái)說(shuō)太低而不能產(chǎn)生適合的速率的燃料壓力增加(每單位時(shí) 間)。因此，在燃料噴射器62處可用的燃料壓力低于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí) 的燃料壓力。較低的燃料壓力可能不足以向氣缸14提供期望量的燃 料。當(dāng)燃料是具有比汽油低的能量密度的乙醇且氣缸14需要更多的 燃料來(lái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10時(shí)，這是尤其存在的(true)。為了減小啟動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)時(shí)氣缸14中的壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊12調(diào)節(jié)凸輪相位器34使 之引入凸輪相位角入凸輪相位角^在發(fā)動(dòng)機(jī)10的壓縮沖程的至少一 部分過(guò)程中保持進(jìn)氣閥18打開(kāi)。產(chǎn)生的減小的氣缸壓力增加了通過(guò) 燃料噴射器62的燃料流率并且也減小了出現(xiàn)在啟動(dòng)器電動(dòng)機(jī)52上的 負(fù)栽。減小的負(fù)載允許啟動(dòng)器電動(dòng)機(jī)52以較高的RPM (每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)) 旋轉(zhuǎn)曲軸40。較高的RPM減小了使機(jī)械式燃料泵30開(kāi)發(fā)出適合的燃 料壓力所需要的時(shí)間量?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2，時(shí)刻圖示出了發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的四個(gè)沖程。進(jìn) 氣閥18和排氣閥20的運(yùn)動(dòng)分別以80和90示出?？梢钥吹?，當(dāng)發(fā)動(dòng) 機(jī)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣閥18在其相關(guān)的壓縮沖程開(kāi)始之前關(guān)閉。然而，當(dāng) 發(fā)動(dòng)機(jī)10正被啟動(dòng)時(shí)，凸輪相位器34引入凸輪相位0。凸輪相位W吏 得進(jìn)氣閥18在壓縮沖程的一部分過(guò)程中保持打開(kāi)，如92所示。當(dāng)排 氣凸起部24和進(jìn)氣凸起部22位于相同的凸輪軸26上時(shí)，排氣閥20 的打開(kāi)和關(guān)閉也可偏移凸輪相位入如94所示。現(xiàn)在參見(jiàn)圖3，方法100示出何時(shí)引入相位角0。方法100 可由發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊12執(zhí)行。方法100可由存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊 12中的實(shí)體計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)可讀指令實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)從塊102進(jìn)入，且隨即進(jìn)行到?jīng)Q策塊104。在決 策塊104中，控制系統(tǒng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)10的速度是否小于Nl轉(zhuǎn)每分鐘
7(RPM),其中Nl為有理數(shù)。Nl應(yīng)該被選擇為大于發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲軸 啟動(dòng)RPM。如果發(fā)動(dòng)機(jī)RPM小于Nl,隨后控制系統(tǒng)分盆進(jìn)入塊110, 清除"發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行"標(biāo)志。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行標(biāo)志可在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊12 中作為一個(gè)單獨(dú)的比特位實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)隨后進(jìn)行到塊112，調(diào)節(jié)凸 輪相位器34以引入凸輪相位。。控制系統(tǒng)隨后從塊118退出到其它任 務(wù)?，F(xiàn)在返回決策塊104，如果發(fā)動(dòng)機(jī)RPM大于Nl，則控制 系統(tǒng)分岔進(jìn)入決策塊106。在決策塊106中，控制系統(tǒng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn) 行標(biāo)志是否被設(shè)置。如果是，則控制系統(tǒng)從塊118退出到其它任務(wù)。 如果沒(méi)有，則控制系統(tǒng)分岔進(jìn)入決策塊108,確定發(fā)動(dòng)機(jī)RPM是否大 于N2，其中N2為有理數(shù)。N2的值應(yīng)該大于Nl以便在引入和移除 凸輪相位0之間提供RPM滯后。而且，N2還應(yīng)該小于發(fā)動(dòng)機(jī)10的 最低預(yù)期空轉(zhuǎn)RPM。如果在決策塊108中發(fā)動(dòng)機(jī)RPM小于N2，則發(fā)動(dòng)機(jī)10 不運(yùn)行而控制系統(tǒng)分岔進(jìn)入塊110。另一方面，如果發(fā)動(dòng)機(jī)RPM大于 N2,則發(fā)動(dòng)機(jī)10已經(jīng)被啟動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)隨后分岔進(jìn)入塊114且設(shè)置 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行標(biāo)志?？刂葡到y(tǒng)隨后進(jìn)行到塊116,致動(dòng)凸輪相位器34以 移除凸輪相位人控制系統(tǒng)隨后從塊118退出到其它任務(wù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在能夠從前面描述理解的是，本公開(kāi) 的寬泛的教導(dǎo)能夠以各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，雖然本公開(kāi)包括具體的示 例，而本公開(kāi)真實(shí)的范圍不應(yīng)該被限制于此，因?yàn)榛趯?duì)附圖、說(shuō)明 書(shū)和所附權(quán)利要求的研究，其它修改對(duì)于熟練技術(shù)人員將變得顯而易 見(jiàn)。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，包括凸輪相位器，其引入凸輪軸進(jìn)氣凸起部與相關(guān)的曲軸之間的凸輪相位角θ；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，其在發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)時(shí)與所述凸輪相位器通信以引入所述凸輪相位角θ，其中所述凸輪相位角θ被選擇使得在與所述凸輪軸進(jìn)氣凸起部相關(guān)的氣缸的壓縮沖程的至少一部分過(guò)程中，所述凸輪軸進(jìn)氣凸起部打開(kāi)進(jìn)氣閥。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括由 所述凸輪軸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式燃料泵。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng) 機(jī)控制模塊與所述凸輪相位器通信以在所述發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)之后消除 所述凸輪相位角e，使得所述凸輪軸進(jìn)氣凸起部在與所述凸輪軸進(jìn)氣 凸起部相關(guān)的氣缸的壓縮沖程過(guò)程中被關(guān)閉。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括將 燃料直接噴射入所述氣缸的燃料噴射器。
5. —種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括 確定發(fā)動(dòng)才幾是否正纟皮啟動(dòng)；以及在所述發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)時(shí)引入凸輪相位角e，其中所述凸輪相位 角6被選擇使得在與所述進(jìn)氣閥相關(guān)的氣缸的壓縮沖程的至少 一部分 過(guò)程中，進(jìn)氣閥被打開(kāi)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括在所述發(fā)動(dòng)機(jī) 被啟動(dòng)之后消除所述凸輪相位角、使得所述進(jìn)氣閥在所述壓縮沖程 期間內(nèi)^皮關(guān)閉。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括將燃料直接噴 射入所述氣缸。
8. —種發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，包括間的凸輪相位角燃料噴射器，其將燃料直接噴射入氣釭；燃料泵，其由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)且將所述燃料提供到所述燃料噴射 器；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，其在所述發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)時(shí)與所述凸輪相位器 通信以引入所述凸輪相位角0，以及在所述發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)之后消除所 述凸輪相位角、其中所述凸輪相位角e被選擇使得在與所述凸輪軸進(jìn) 氣凸起部相關(guān)的氣缸的壓縮沖程的至少一部分過(guò)程中，所述凸輪軸進(jìn) 氣凸起部打開(kāi)進(jìn)氣閥。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng) 機(jī)控制模塊比較發(fā)動(dòng)機(jī)RPM與預(yù)先確定的Nl和N2，以確定所述發(fā) 動(dòng)機(jī)是否正被啟動(dòng)，其中N1和N2為有理數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及延遲關(guān)閉進(jìn)氣閥以提高點(diǎn)火直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)性能。具體地，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其包括凸輪相位器，所述凸輪相位器引入凸輪軸進(jìn)氣凸起部與相關(guān)的曲軸之間的凸輪相位角θ。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊與所述凸輪相位器通信以便在發(fā)動(dòng)機(jī)正被啟動(dòng)時(shí)引入所述凸輪相位角θ。所述凸輪相位角θ被選擇使得在與所述凸輪軸進(jìn)氣凸起部相關(guān)的氣缸的壓縮沖程的至少一部分過(guò)程中，所述凸輪軸進(jìn)氣凸起部打開(kāi)進(jìn)氣閥。
文檔編號(hào)F02D41/06GK101520008SQ20091000441
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者J·M·圭德特, K·J·欽平斯基, M·J·盧奇多, S·A·杜格拉斯, S·R·史密斯, V·拉馬潘 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司