均勻點火無凸輪發動機的同時點火兩個氣缸的製作方法

2023-05-14 02:30:51 2

專利名稱：均勻點火無凸輪發動機的同時點火兩個氣缸的製作方法
均勻點火無凸輪發動機的同時點火兩個氣缸
政府權利的聲明本發明是按照與能源部(DoE)的美國政府合約NO.DE-FC26-05NT42415作出的。政府 對本發明具有某些權力。技術領域
本申請涉及一種內燃機並且更特別地涉及在具有可變閥致動(VVA)的發動機中控 制閥位置和點火順序。
背景技術：
在此提供的背景描述通常是介紹本發明的上下文的目的。本發明署名的發明人的 工作，背景技術部分描述的程度以及在提交時不構成現有技術的說明書的方面，既不清楚 地又不隱含地被認為是本發明的現有技術。
內燃機在氣缸內燃燒空氣和燃料混合物以驅動活塞。僅僅是示例性的，汽油燃燒 發動機中，空氣流動可以經由節氣門主體或直接地由氣缸的進氣和排氣閥調節。燃料控制 系統調節燃料噴射的率以提供所需的空氣/燃料(A/F)混合物至氣缸。
活塞通過移動至上死點(TDC)位置壓縮A/F混合物。A/F混合物然後由火花點燃， 其推動活塞至下死點(BDC)位置。燃燒的氣體通過排氣閥排出並且當活塞返回到TDC位置 時排出發動機。當活塞移動到BDC位置時A/F混合物吸入到氣缸。發明內容
閥控制系統包括確定發動機速度和所需發動機停止位置的發動機速度控制模塊。 基於所需的發動機停止位置，活塞位置模塊確定第一活塞的所需的停止位置。閥控制模塊， 其接收所需的停止位置，如果發動機速度小於預定停車閾值命令一組閥在所需的停止位置 關閉，並且如果發動機速度大於預定停車閾值命令該組閥減小發動機速度。
在其它特徵中，雙活塞點火系統包括確定氣缸點火次序的燃燒模塊。活塞控制模 塊確定在氣缸點火次序中的第一氣缸和在氣缸點火次序中的第二氣缸。閥控制模塊命令第 一和第二氣缸的各自的進氣閥至打開位置。燃料控制模塊命令燃料量至第一和第二氣缸。 火花控制模塊命令火花至第一和第二氣缸。第一和第二氣缸在第一燃燒事件中同時點火。
從以下提供的詳細說明中本公開進一步的應用範圍將會變得顯而易見。應當理 解，詳細說明和具體例子僅僅是示例性的並且並不旨在限制本公開的範圍。
本發明還提供了以下方案1. 一種閥控制系統,包括發動機速度控制模塊，其確定發動機速度和所需的發動機停止位置；活塞位置模塊，其基於所需的發動機停止位置確定第一活塞的所需的停止位置；閥控制模塊，其接收所需的停止位置，如果發動機速度小於預定停車閾值，閥控制模塊 命令一組閥在所需的停止位置關閉，並且如果發動機速度大於預定停車閾值，閥控制模塊命令該組閥減小發動機速度。
2.如方案I所述的閥控制系統，其特徵在於，在命令發動機停車後確定活塞的所需的停止位置。
3.如方案2所述的閥控制系統，其特徵在於，如果發動機速度小於預定停車閾 值，發動機速度控制模塊確定活塞的所需的發動機停止位置。
4.如方案2所述的閥控制系統，其特徵在於，如果發動機速度大於預定停車閾 值，發動機速度控制模塊確定滑行曲線。
5.如方案4所述的閥控制系統，其特徵在於，閥控制模塊接收來自發動機速度控 制模塊的發動機速度並且確定為發動機速度的函數的所需的閥提升。
6.如方案5所述的閥控制系統，其特徵在於，閥控制模塊命令所需的閥提升以減 小發動機速度。
7.如方案2所述的閥控制系統，其特徵在於，活塞位置模塊確定來自曲軸位置傳 感器的活塞的位置。
8. 一種雙活塞點火系統,包括燃燒模塊，其確定氣缸點火次序；活塞控制模塊，其確定在氣缸點火次序中的第一氣缸和在氣缸點火次序中的第二氣缸；閥控制模塊，其命令第一和第二氣缸的各自的進氣閥至打開位置；燃料控制模塊，其命令至第一和第二氣缸的燃料量；以及火花控制模塊，其命令火花至第一和第二氣缸，其中第一和第二氣缸在第一燃燒事件 中同時點火。
9.如方案8所述的雙活塞點火系統，其特徵在於，當第一和第二氣缸同時地點火 時，第一氣缸中的第一活塞和第二氣缸中的第二活塞在從上死點位置的預定範圍內。
10.如方案9所述的雙活塞點火系統，其特徵在於，在第一燃燒事件後閥控制模 塊命令第一和第二氣缸的排氣閥至打開位置。
11.如方案10所述的雙活塞點火系統，其特徵在於，在命令排氣閥至打開位置後 燃燒模塊根據氣缸點火次序點火剩餘氣缸，並且其中第一氣缸和第二氣缸中的一個在氣缸 點火次序的第一旋轉中不點火。
12.如方案11所述的雙活塞點火系統，其特徵在於，在氣缸點火次序的第一旋轉 後燃燒模塊繼續點火第一氣缸和第二氣缸中的一個。
13.如方案8所述的雙活塞點火系統，其特徵在於，如果自從命令發動機起動全 部氣缸沒有點火，燃燒模塊同時地點火第一和第二氣缸。
14.如方案13所述的雙活塞點火系統，其特徵在於，如果自從命令發動機起動第 一氣缸之前已經點火，燃燒模塊以氣缸點火次序點火下一氣缸。
15. 一種閥控制方法，包括確定發動機速度和所需的發動機停止位置；基於所需的發動機停止位置確定第一活塞的所需的停止位置；如果發動機速度小於預定停車閾值命令一組閥在所需的停止位置關閉，並且如果發動 機速度大於預定停車閾值命令該組閥減小發動機速度。
16.如方案15所述的閥控制方法，其特徵在於，在命令發動機停車後確定活塞的 所需的停止位置。
17.如方案16所述的閥控制方法，其特徵在於，其還包括如果發動機速度小於預 定停車閾值，確定活塞的所需的發動機停止位置。
18.如方案16所述的閥控制方法，其特徵在於，其還包括如果發動機速度大於預 定停車閾值確定滑行曲線。
19.如方案18所述的閥控制方法，其特徵在於，其還包括確定作為發動機速度的 函數的所需的閥提升。
20.如方案19所述的閥控制方法，其特徵在於，其還包括命令所需的閥提升以減 小發動機速度。
21.如方案16所述的閥控制方法，其特徵在於，其還包括確定來自曲軸位置傳感 器的活塞的位置。
22. 一種雙活塞點火方法，包括確定氣缸點火次序；確定在氣缸點火次序中的第一氣缸和在氣缸點火次序中的第二氣缸；命令第一和第二氣缸的各自的進氣閥至打開位置；命令至第一和第二氣缸的燃料量；以及命令火花至第一和第二氣缸，其中第一和第二氣缸在第一燃燒事件中同時點火。
23.如方案22所述的雙活塞點火方法，其特徵在於，當第一和第二氣缸同時地點 火時，第一氣缸中的第一活塞和第二氣缸中的第二活塞在上死點位置的預定範圍內。
24.如方案23所述的雙活塞點火方法，其特徵在於，其還包括在第一燃燒事件後 命令第一和第二氣缸的排氣閥至打開位置。
25.如方案24所述的雙活塞點火方法，其特徵在於，其還包括在命令排氣閥至打 開位置後根據氣缸點火次序點火剩餘氣缸，並且其中第一氣缸和第二氣缸中的一個在氣缸 點火次序的第一旋轉中不點火。
26.如方案25所述的雙活塞點火方法，其特徵在於，其還包括在氣缸點火次序的 第一旋轉後繼續點火第一氣缸和第二氣缸中的一個。
27.如方案22所述的雙活塞點火方法，其特徵在於，其還包括如果自從命令發動 機起動全部氣缸沒有點火，同時地點火第一和第二氣缸。
28.如方案27所述的雙活塞點火方法，其特徵在於，其還包括如果自從命令發動 機起動第一氣缸之前已經點火，以氣缸點火次序點火下一氣缸。


從詳細說明和附圖中本發明將會變得更完全地理解，其中圖1是根據本發明的發動機組件的示意圖；圖2是根據本發明實施閥控制系統的控制模塊的示意圖；圖3是根據本發明實施雙活塞點火系統的控制模塊的示意圖；圖4是根據本發明的方法的閥控制的流程圖；以及 圖5是根據本發明的方法的雙活塞點火方法的流程圖。
具體實施例方式以下的描述實際上僅僅是示例性的並且不以任何方式限制本發明，其應用或使用。為了清楚，在附圖中將使用相同的參考符號以識別相似的元件。如在此使用的，術語A，B以及C中的至少ー個應當解釋為使用非唯一的邏輯或表示邏輯(A或B或C)。應當理解在不改變本發明的原理的情況下，方法中的步驟可以以不同順序執行。如在此使用的，術語模塊可以涉及，屬於，或包括專用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；現場可編程門陣列(FPGA);執行代碼的處理器(共享，專用，或群組);提供上述功能的其它適當的部件；或上述ー些或全部的組合，例如在片上系統中。術語模塊可以包括存儲由處理器執行的代碼的存儲器(共享，專用，或群組)。如以上使用的術語代碼，可以包括軟體，固件，和/或微代碼，並且可以涉及程序，例程，功能，分類，和/或目標。如以上使用的術語共享意思是來自多個模塊的ー些或全部代碼可以使用單個(共享)處理器執行。此外，來自多個模塊的ー些或全部代碼可以由單個(共享)存儲器存儲。如以上使用的術語群組意思是來自單個模塊的ー些或全部代碼可以使用一組處理器或一組執行引擎執行。例如，處理器的多個核和/或多個線程可以被認為是執行引擎。在各種實施例中，執行引擎可以並聯處理器，並聯個處理機，以及並聯在多個位置的處理器的群組，例如在並行處理布置中的多個伺服器。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器存儲。在此描述的設備和方法可以由通過ー個或多個處理器執行的一個或多個電腦程式實施。電腦程式包括存儲在非臨時的有形的計算機可讀介質上的處理器可執行指令。電腦程式還可以包括存儲的數據。非臨時的有形的計算機可讀介質的非限制的例子是非易失存儲器，磁存儲器，以及光存儲器。本發明的閥控制系統在發動機停車期間控制活塞的停止位置並且存儲活塞位置的地點。因此，在發動機重新啟動時，兩個或多個活塞的噴射器可以同時點火以減少起動時間和開動時間(例如，在包括自動啟動發動機的車輛中)。儘管應當理解根據本發明的原理超過兩個活塞可以同時點火，但為簡單起見包括同時點火的兩個活塞的布置將整個作為參考。參照圖1，示意地示出了發動機10。發動機10可以包括限定多個氣缸14的發動機缸體12和限定進氣ロ 16和排氣ロ 18的氣缸蓋。發動機10還可以包括活塞20，進氣閥22，排氣閥24，火花塞26，和燃料噴射器28。活塞20位於氣缸14中並且與曲軸30接合。進氣閥22位於進氣ロ 16中並且排氣閥24位於排氣ロ 18中。火花塞26和燃料噴射器28與氣缸14連通。儘管發動機10可以包括多個氣缸14，但僅僅為了示出，示出了單個代表性的氣缸。僅僅是示例性的，發動機10可以包括2，3，4，5，6，8，10和/或12個氣缸14。應當理解，本發明同樣地應用到任意數目的活塞-氣缸布置以及各種發動機結構中，包括，但並不限於直列的，V結構和水平對置布置。在該非限制的示例中，燃料噴射器與氣缸連通，形成直噴布置。然而，應當理解本發明並不限於直噴應用並且還可以應用到ロ噴射布置中。發動機還包括曲軸位置傳感器32，進氣溫度傳感器34，進氣壓力傳感器36，質量空氣流量傳感器38，和發動機冷卻劑溫度傳感器42。控制模塊44可以採用増加車輛的燃料效率的自動啟動/停止系統。控制模塊通過在發動機運行時有選擇地切斷髮動機10而增加燃料效率。控制模塊44可以有選擇地開始發動機10的自動停止事件和自動啟動事件。自動停止事件包括當滿足ー個或多個預定啟動標準時和當沒有命令車輛停車時(例如，當點火開關在打開位置)切斷髮動機10。在自動停止事件期間，例如，控制模塊44可以停止發動機10並且不提供燃料至發動機10，以增加燃料經濟性(通過降低燃料消耗)。儘管在自動停止事件期間發動機10停止，控制模塊44可以有選擇地開始自動啟動事件。自動啟動事件可以包括，例如，啟動燃料和啟動火花的提供以啟動發動機10。控制模塊44可以採用具有可變閥致動(VVA)系統的發動機10中的閥控制系統。VVA系統能夠在除預定的打開和關閉時間外的時間調節(例如，打開和/或關閉)進氣閥。VVA系統的示例性類型可以包括，例如，提前進氣閥關閉(EIVC)系統，延遲進氣閥關閉(LIVC)系統，雙獨立凸輪相位(DICP)系統，無凸輪VVA系統以及其它適當的VVA系統。在美國專利No. 6，886，510中公開了示例性的無凸輪VVA系統，其在此結合全部作為參考。現在參考圖2，控制模塊44包括閥控制模塊46，發動機速度控制模塊48和活塞控制模塊50。發動機速度控制模塊48接收來自曲軸位置傳感器32的信號並且確定以每分鐘轉動(RPM)為單位的當前發動機速度。發動機速度控制模塊48將當前發動機速度與預定停車閾值進行比較。預定停車閾值設定在預定範圍內(例如，在20和50 RPM之間)。如果當前發動機速度高於預定停車閾值，發動機速度控制模塊48確定滑行曲線以減慢發動機並且輸出滑行曲線至閥控制模塊46。滑行曲線估計變量，例如來自質量空氣流量傳感器38的空氣流量和來自曲軸位置傳感器32的發動機速度，以確定最佳曲線以以所需速率減慢發動機10至停止。如果當前發動機速度低於預定停車閾值，發動機速度控制模塊48確定所需的發動機停止位置並且將發動機停止位置通信至活塞控制模塊50。當發動機10停止時，所需發動機停止位置對應於兩個選擇的活塞20的所需上死點(TDC)停止位置。曲軸位置傳感器32提供表示曲軸位置的信號至活塞控制模塊50。活塞控制模塊50基於曲軸30位置確定活塞20位置。活塞控制模塊50接收來自發動機速度控制模塊48的所需發動機停止位置。基於所需發動機停止位置和當前活塞位置，活塞控制模塊50確定第一活塞20的停止位置並且將第一活塞20的停止位置通信至閥控制模塊46。其餘活塞20的停止位置可以相對於第一活塞20的位置固定。閥控制模塊46接收來自發動機速度控制模塊48的當前發動機速度和滑行曲線，並且接收來自活塞控制模塊50的停止位置。閥控制模塊46基於發動機速度，滑行曲線，和停止位置有選擇地減慢發動機速度和/或停止發動機。例如，如果當前發動機速度大於預定停車閾值，閥控制模塊46根據滑行曲線關閉對應於選擇的活塞20的ー組閥22，24以減慢發動機速度。為了以所需速率將發動機10減慢至停止，閥控制模塊46基於滑行曲線確定為發動機速度函數的所需的閥提升。如果當前發動機速度小於預定停車閾值或閥控制模塊46將發動機速度減慢至小於預定停車閾值，閥控制模塊46命令閥22，24將發動機停止在所需的發動機位置。閥控制模塊46命令閥提升和閥正時以作為可變空氣擋板並且提供降低發動機速度的發動機制動カ。參照圖3，控制模塊44可以包括如圖2中描述的閥控制模塊46和活塞控制模塊50，燃燒模塊52，燃料控制模塊54，和火花模塊56。燃燒模塊52接收來自發動機傳感器51的信號(僅僅是示例性的，發動機傳感器表示發動機打開情況)並且確定當發動機10啟動時氣缸點火次序。燃燒模塊52將點火次序通信至活塞控制模塊50，閥控制模塊46，火花模塊56，和燃料控制模塊54。曲軸位置傳感器32提供表示曲軸位置(即，曲軸的轉動位置)的信號至活塞控制模塊50。活塞控制模塊50基於曲軸位置確定活塞位置。活塞控制模塊50還由從燃燒模塊52通信至活塞控制模塊50的點火次序確定是否任意兩個活塞20在上死點(TDC)位置(例如，在TDC位置的預定範圍內)。僅僅是示例性的，預定範圍在TDC位置之前六度與之後六度之間。容納位於預定範圍內的兩個活塞的氣缸在氣缸點火次序中將為第一和第二氣缸。活塞控制模塊50將識別在TDC位置中的兩個活塞20的信息通信至燃料控制模塊54，火花模塊56和閥控制模塊46。閥控制模塊46接收來自燃燒模塊52的氣缸點火次序和來自活塞控制模塊50的TDC位置中的活塞的位置並且對應於這些信號命令進氣及排氣閥至打開和關閉位置。閥控制模塊46與火花模塊56和燃料控制模塊54通信以將閥提升和正時與每個氣缸14的燃料和活化匹配。燃料控制模塊54接收來自燃燒模塊的氣缸點火次序和來自活塞控制模塊50的TDC位置中的活塞20的位置並且命令燃油供給至在TDC位置中的兩個活塞。閥控制模塊46與火花模塊56和閥控制模塊46通信以將燃油供給與每個氣缸14的點火正時和閥提升和正時匹配。火花模塊56接收來自燃燒模塊52的氣缸點火次序和來自活塞控制模塊50的TDC位置中的活塞20的位置並且命令在TDC位置中的兩個活塞20的火花塞正吋。火花模塊56與燃料控制模塊54和閥控制模塊46通信以將點火正時與每個氣缸14的燃油供給和閥提升和正時進行匹配。現在參照圖4，示出了用於閥控制系統的閥控制方法110。在112，方法110命令發動機關閉。命令關閉可以或者對應於鑰匙關閉位置或自動停止命令。發動機停車情況可以通常對應於氣缸14內的活塞20是固定的。發動機的發動機可以通常對應於氣缸14內的活塞20由氣缸14內的燃燒事件推動。在114，方法110確定當前發動機速度。如果發動機速度超過預定停車閾值，方法110轉到116。在116，確定了滑行曲線以減小發動機速度。在118，方法110確定作為發動機速度的函數的閥提升。在120，方法110命令所需的閥提升以減小發動機速度。在114，重新估計發動機速度。如果發動機速度又超過停車閾值，在116確定滑行曲線，在118確定閥提升，並且在120命令閥提升以在此減小發動機速度。該循環重複直到發動機速度小於停車閾值為止。如果，在114，發動機速度小於停車閾值，則方法轉到122。在122，方法110確定所需發動機停止位置。確定第一活塞20的停止位置並且剩餘活塞的位置相對於第一活塞20的位置固定。在124，全部可應用的閥22，24將定時在所需的發動機停止位置關閉。在126，閥關閉。現在參照圖5，示出了用於控制的氣缸點火系統的雙活塞點火方法210。發動機10命令在212打開。在214，方法210確定由於發動機在工作狀態，是否氣缸14中的燃料噴射器28已經點火。如果氣缸14中的燃料噴射器28已經點火，方法210繼續至216。在216，在下ー氣缸14中的燃料噴射器28按順序點火。方法210然後終止。如果氣缸14中的燃料噴射器28沒有點火，方法210繼續至218。在218，確定位於TDC位置中的以點火次序的開始兩個活塞20。在220，位於進氣衝程的TDC的活塞的第一衝程中進氣22和排氣閥24切換。在222，為了點火相對相位的氣缸的閥提升和正時，燃油供給，和點火正時配對在一起。在224，氣缸14中的燃料噴射器28點火。方法210回到214並且在發動機工作狀態後估計是否氣缸14中的燃料噴射器28已經點火。方法210確定氣缸14中的燃料噴射器28已經點火併且方法210轉到216並且按序順序點火下ー氣缸14的噴射器28。方法210然後終止。發動機然後繼續工作。剰餘氣缸14中的燃料噴射器28以正確的氣缸點火次序點火，除第二氣缸跳過外，因為第二氣缸中的燃料噴射器28與第一氣缸一起在第一點火事件中點火。當發動機10完成第一點火循環時，發動機10繼續正常的發動機點火旋轉。本發明最寬泛的教導可以以各種形式實施。因此，儘管該公開包括具體的例子，但本公開的真實範圍將不會受到限制，因為在對附圖，說明書，以及隨後的權利要求的學習後其它的修改對於本領域技術人員將會變得顯而易見。
權利要求
1.一種閥控制系統,包括 發動機速度控制模塊，其確定發動機速度和所需的發動機停止位置； 活塞位置模塊，其基於所需的發動機停止位置確定第一活塞的所需的停止位置； 閥控制模塊，其接收所需的停止位置，如果發動機速度小於預定停車閾值，閥控制模塊命令一組閥在所需的停止位置關閉，並且如果發動機速度大於預定停車閾值，閥控制模塊命令該組閥減小發動機速度。
2.如權利要求1所述的閥控制系統，其特徵在於，在命令發動機停車後確定活塞的所需的停止位置。
3.如權利要求2所述的閥控制系統，其特徵在於，如果發動機速度小於預定停車閾值，發動機速度控制模塊確定活塞的所需的發動機停止位置。
4.如權利要求2所述的閥控制系統，其特徵在於，如果發動機速度大於預定停車閾值，發動機速度控制模塊確定滑行曲線。
5.如權利要求4所述的閥控制系統，其特徵在於，閥控制模塊接收來自發動機速度控制模塊的發動機速度並且確定為發動機速度的函數的所需的閥提升。
6.如權利要求5所述的閥控制系統，其特徵在於，閥控制模塊命令所需的閥提升以減小發動機速度。
7.如權利要求2所述的閥控制系統，其特徵在於，活塞位置模塊確定來自曲軸位置傳感器的活塞的位置。
8.一種雙活塞點火系統，包括 燃燒模塊，其確定氣缸點火次序； 活塞控制模塊，其確定在氣缸點火次序中的第一氣缸和在氣缸點火次序中的第二氣缸； 閥控制模塊，其命令第一和第二氣缸的各自的進氣閥至打開位置； 燃料控制模塊，其命令至第一和第二氣缸的燃料量；以及 火花控制模塊，其命令火花至第一和第二氣缸，其中第一和第二氣缸在第一燃燒事件中同時點火。
9.一種閥控制方法，包括 確定發動機速度和所需的發動機停止位置； 基於所需的發動機停止位置確定第一活塞的所需的停止位置； 如果發動機速度小於預定停車閾值命令一組閥在所需的停止位置關閉，並且如果發動機速度大於預定停車閾值命令該組閥減小發動機速度。
10.一種雙活塞點火方法，包括 確定氣缸點火次序； 確定在氣缸點火次序中的第一氣缸和在氣缸點火次序中的第二氣缸； 命令第一和第二氣缸的各自的進氣閥至打開位置； 命令至第一和第二氣缸的燃料量；以及 命令火花至第一和第二氣缸，其中第一和第二氣缸在第一燃燒事件中同時點火。
全文摘要
本發明涉及均勻點火無凸輪發動機的同時點火兩個氣缸。閥控制系統包括確定發動機速度和所需發動機停止位置的發動機速度控制模塊。基於所需的發動機停止位置，活塞位置模塊確定第一活塞的所需的停止位置。閥控制模塊，其接收所需的停止位置，如果發動機速度小於預定停車閾值命令一組閥在所需的停止位置關閉，並且如果發動機速度大於預定停車閾值命令該組閥減小發動機速度。
文檔編號F02D43/00GK103016165SQ20121035402
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者D.G.布倫南 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司