專(zhuān)利名稱(chēng)：一種應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)(往復(fù)式內(nèi)燃機(jī))，特別是一類(lèi)應(yīng)用了電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)問(wèn)題一直是技術(shù)發(fā)展中得到重視并對(duì)其性能有著重要影響的問(wèn)題。常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)排氣相位與其正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相同，循環(huán)噴油量和點(diǎn)火能量一般均有增加。常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)中由于啟動(dòng)時(shí)溫度過(guò)低、混合氣形成不良等原因，使得CO、HC等排放嚴(yán)重，柴油機(jī)還有低溫下不能可靠啟動(dòng)的情況，一般需有電加熱等措施。研究表明，在城市交通中，汽車(chē)在交通路口等待綠燈等情況短暫停車(chē)時(shí)，一般發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅要消耗一定的燃料，而且還產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的有害排放。隨著對(duì)車(chē)輛節(jié)能環(huán)保性能的要求不斷提高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)也提出了快速啟動(dòng)的要求。 為實(shí)現(xiàn)這一要求，目前應(yīng)用的方法主要是
1、應(yīng)用較大輸出功率的啟動(dòng)電機(jī)(或集成的啟動(dòng)電機(jī)與發(fā)電機(jī)ISG)以及蓄電池，以縮短啟動(dòng)過(guò)程，特別在一類(lèi)并聯(lián)形式或弱混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)中較易于實(shí)現(xiàn)；
2、通過(guò)控制使發(fā)動(dòng)機(jī)在停機(jī)時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)到特定位置，啟動(dòng)時(shí)在缸內(nèi)直接噴油、點(diǎn)火來(lái)提供輔助動(dòng)力啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這一方法不適用于進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)，控制較為復(fù)雜，同時(shí)也要消耗額外的燃料。日本mazda汽車(chē)公司應(yīng)用該方法的發(fā)動(dòng)機(jī)已有產(chǎn)品問(wèn)世。此外，美國(guó)R)rd汽車(chē)公司申請(qǐng)的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“快速啟動(dòng)具有機(jī)電氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)”(200510055172. X)提出控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)正時(shí)，以便快速啟動(dòng)具有機(jī)電氣門(mén)的內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)和方法。所述方法包括通過(guò)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)位置識(shí)別具有足夠向下運(yùn)動(dòng)活塞的氣缸以產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)輸出；及設(shè)置至少一個(gè)電力驅(qū)動(dòng)的氣門(mén)的進(jìn)氣和排氣門(mén)正時(shí)，使得所述氣缸處于進(jìn)氣行程。控制機(jī)電氣門(mén)來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)時(shí)間。所述方法控制進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)無(wú)需在啟動(dòng)期間明確地完成四行程的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)方法，從而降低啟動(dòng)工況的燃油消耗及有害排放。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)的控制方法，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用了電磁驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)和電磁驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)，并由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元對(duì)其進(jìn)行位置、電流雙閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻、升程及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立的、連續(xù)可變的、實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)需要啟動(dòng)時(shí)，其高效快速啟動(dòng)的控制方法包括以下步驟
步驟1、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，初始狀態(tài)控制為進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，停止各缸的噴油及點(diǎn)火并關(guān)閉排氣門(mén)；
3步驟2、啟動(dòng)電機(jī)通電工作，電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐步升高直至略低于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的某一設(shè)定值，在此期間排氣系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)保持初始狀態(tài)不變，在活塞運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)附近時(shí)，通過(guò)曲軸相位傳感器判斷是否有開(kāi)啟的進(jìn)氣門(mén)與活塞頂部運(yùn)動(dòng)干涉的可能，如果有該種可能則減小進(jìn)氣門(mén)行程，從而避免出現(xiàn)與活塞頂部的運(yùn)動(dòng)干涉，如果不存在這種可能則繼續(xù)保持進(jìn)氣門(mén)的初始狀態(tài)；
步驟3、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到上述設(shè)定值，根據(jù)曲軸位置確定噴油及點(diǎn)火的起始?xì)飧?，具體是從該時(shí)刻活塞上行最接近上止點(diǎn)的氣缸開(kāi)始發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)，即依次完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒與膨脹和排氣沖程，進(jìn)、排氣門(mén)按設(shè)定好的配氣相位工作，噴油器也按設(shè)定好的噴油時(shí)刻和噴油量噴油；
步驟4、其余氣缸按照發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序依次開(kāi)始工作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為1)由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐步升高過(guò)程中，進(jìn)氣門(mén)基本保持開(kāi)啟狀態(tài)，在同樣的啟動(dòng)電機(jī)功率下，過(guò)渡時(shí)間可明顯縮短；2)啟動(dòng)過(guò)程前期， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速未高于某一設(shè)定值時(shí)，不噴油及點(diǎn)火，降低了啟動(dòng)過(guò)程的燃油消耗與有害排放量；3)進(jìn)氣閥保持開(kāi)啟可以減小啟動(dòng)工況時(shí)壓縮與膨脹過(guò)程中產(chǎn)生的泄漏和散熱損失， 排氣閥保持關(guān)閉可以使空氣在反復(fù)多次流入與流出氣缸的過(guò)程中溫度會(huì)有一定程度的升高，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)著火。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1為應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)2為應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
圖中標(biāo)號(hào)所代表的含義為1電磁驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)，2電磁驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)，3火花塞/噴油器，4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)，5啟動(dòng)電機(jī)。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1、圖2，一種發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)的控制方法，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用了電磁驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)和電磁驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)，并由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元對(duì)其進(jìn)行位置、電流雙閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻、升程及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立的、連續(xù)可變的、實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)需要啟動(dòng)時(shí)，其高效快速啟動(dòng)的控制方法包括以下步驟
步驟1、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，初始狀態(tài)控制為進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，停止各缸的噴油及點(diǎn)火并關(guān)閉排氣門(mén)；
步驟2、啟動(dòng)電機(jī)通電工作，電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐步升高直至略低于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的某一設(shè)定值(設(shè)為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的75%，在環(huán)境溫度低時(shí)，可適當(dāng)調(diào)高設(shè)定轉(zhuǎn)速)，在此期間排氣系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)保持初始狀態(tài)不變，在活塞運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)附近時(shí)，通過(guò)曲軸相位傳感器判斷是否有開(kāi)啟的進(jìn)氣門(mén)與活塞頂部運(yùn)動(dòng)干涉的可能，如果有該種可能則減小進(jìn)氣門(mén)行程，從而避免出現(xiàn)與活塞頂部的運(yùn)動(dòng)干涉，如果不存在這種可能則繼續(xù)保持進(jìn)氣門(mén)的初始狀態(tài)；為進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)溫度，可通過(guò)控制進(jìn)氣門(mén)的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流入或流出氣流的適當(dāng)節(jié)流；進(jìn)氣門(mén)與活塞頂部間的間隙應(yīng)保證在不小于廣3mm。步驟3、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到上述設(shè)定值，根據(jù)曲軸位置確定噴油及點(diǎn)火的起始?xì)飧祝唧w是從該時(shí)刻活塞上行最接近上止點(diǎn)的氣缸開(kāi)始發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)，即依次完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒與膨脹和排氣沖程，進(jìn)、排氣門(mén)按原設(shè)定好的配氣相位工作，噴油器也按原設(shè)定好的噴油時(shí)刻和噴油量噴油；
步驟4、其余氣缸按照發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序依次開(kāi)始工作。上述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值略低于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速，與發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)，最終應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，以確保首次噴油點(diǎn)火能著火。發(fā)動(dòng)機(jī)在停止工作時(shí)，按發(fā)火順序依次停止各缸工作，而不是同時(shí)切斷各缸噴油和點(diǎn)火。主要是確保在下一啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)各缸內(nèi)均無(wú)較多廢氣存在，影響啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)氣量。本發(fā)明針對(duì)應(yīng)用了電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)(進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)、缸內(nèi)直接噴射汽油機(jī)或柴油機(jī))，在不增加啟動(dòng)電機(jī)和蓄電池輸出功率和不增加預(yù)熱措施的條件下，通過(guò)電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的控制調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，并顯著降低啟動(dòng)工況的燃油消耗及有害排放。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)1、排氣門(mén)2應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)，并由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元對(duì)其進(jìn)行位置、電流雙閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻、升程及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立的、連續(xù)可變的、實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中取消節(jié)氣門(mén)，其調(diào)節(jié)負(fù)荷的功能可由電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)完成。噴油器應(yīng)用電控噴油器，可根據(jù)需要實(shí)時(shí)控制噴油時(shí)刻和噴油量。3根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型不同，可以是火花塞(對(duì)于進(jìn)氣道噴射汽油機(jī))、噴油器(對(duì)于柴油機(jī))或火花塞和噴油器(對(duì)于缸內(nèi)直接噴射汽油機(jī))。啟動(dòng)電機(jī)5通過(guò)傳動(dòng)可驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)4從靜止到開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料為汽油、柴油等液體燃料，或?yàn)閴嚎s天然氣、氫氣等氣體燃料。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用了電磁驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)和電磁驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)，并由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元對(duì)其進(jìn)行位置、電流雙閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻、升程及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立的、連續(xù)可變的、實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)需要啟動(dòng)時(shí)，其高效快速啟動(dòng)的控制方法包括以下步驟步驟1、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，初始狀態(tài)控制為進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，停止各缸的噴油及點(diǎn)火并關(guān)閉排氣門(mén)；步驟2、啟動(dòng)電機(jī)通電工作，電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐步升高直至略低于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的某一設(shè)定值，在此期間排氣系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)保持初始狀態(tài)不變，在活塞運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)附近時(shí)，通過(guò)曲軸相位傳感器判斷是否有開(kāi)啟的進(jìn)氣門(mén)與活塞頂部運(yùn)動(dòng)干涉的可能，如果有該種可能則減小進(jìn)氣門(mén)行程，從而避免出現(xiàn)與活塞頂部的運(yùn)動(dòng)干涉，如果不存在這種可能則繼續(xù)保持進(jìn)氣門(mén)的初始狀態(tài)；步驟3、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到上述設(shè)定值，根據(jù)曲軸位置確定噴油及點(diǎn)火的起始?xì)飧?，具體是從該時(shí)刻活塞上行最接近上止點(diǎn)的氣缸開(kāi)始發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)，即依次完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒與膨脹和排氣沖程，進(jìn)、排氣門(mén)按原設(shè)定好的配氣相位工作，噴油器也按原設(shè)定好的噴油時(shí)刻和噴油量噴油；步驟4、其余氣缸按照發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序依次開(kāi)始工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值略低于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速，與發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、環(huán)境溫度有關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)在停止工作時(shí)，按發(fā)火順序依次停止各缸工作，而不是同時(shí)切斷各缸噴油和點(diǎn)火。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料為汽油、柴油等液體燃料，或?yàn)閴嚎s天然氣、氫氣等氣體燃料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)高效快速啟動(dòng)的控制方法，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用了電磁驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)和電磁驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)，并由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元對(duì)其進(jìn)行位置、電流雙閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻、升程及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立的、連續(xù)可變的、實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐步升高過(guò)程中，進(jìn)氣門(mén)基本保持開(kāi)啟狀態(tài)并停止各缸的噴油及點(diǎn)火直至設(shè)定轉(zhuǎn)速，在同樣的啟動(dòng)電機(jī)功率下，過(guò)渡時(shí)間可明顯縮短，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能環(huán)保性能得到改善。
文檔編號(hào)F02N11/00GK102477877SQ201010557390
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者劉梁, 常思勤, 李子非 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)