专利名称：控制一种配有电控涡轮增压器的发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用电控涡轮增压器来启动和停止发动机。
背景技术：
可以为发动机提供一种电控涡轮增压器(ECT)，以克服涡轮增压器滞后及/或提供比传统涡轮增压器可能具有的更大推力。ECT也可以作为一种热回收设备，从排气中吸收剩余能量，然后传递给曲轴或作为储能目的。ECT特别有利于弥补两冲程发动机排气焓值低的缺陷，从而达到预定运转条件下的目标推力水平。可以提供冷却和润滑ECT的特殊设备， 包括辅助油泵及/或电动冷媒泵。可望能够控制发动机/ECT系统，以在停止和启动期间妥善保护发动机和ECT。
发明内容
公布了一种启动和停止配有ECT的发动机的方法和系统。配有ECT的发动机包括装有启动器马达的火花点燃或压燃式发动机，ECT包括提供压缩空气至发动机入口的压缩机、装在发动机排气口以接收发动机排气的涡轮机、连接涡轮机和压缩机的主轴、以及装在主轴上的电机。在一些实施方案中，发动机和ECT的油路中配有电动油泵。通过电子线路把电子控制单元(ECU)连接到发动机、启动器马达、电机、以及电动油泵。收到启动命令后， E⑶通电电动油泵。如果油路中的油压足够，E⑶将通电ECT和启动器马达。E⑶还可以引发发动机内的燃烧过程。发动机的燃烧过程开始后，ECU断电电动油泵。收到发动机停止的命令后，ECU通电电动油泵，与此同时，发动机及/或ECT的温度估计大于阈值温度。在配有电动油泵的实施方案中，启动程序包括通电发动机供油油路中的电动油泵；当油路中的油压超过第一阈值压力时，通电ECT;当油路中的油压超过第二阈值压力时，通电装于发动机中的启动器马达；以及当判断至少有一个条件适合发动机的燃烧过程时，开始向发动机喷射燃料。在第一种实施方案中，第一和第二阈值压力大致相同。但即使这样，也最好按顺序通电，避免一次输出电流过大。在第二种实施方案中，第一阈值压力小于第二阈值压力，使ECT先于发动机启动。在第三种实施方案中，如果第一阈值压力大于第二阈值压力，发动机将先于ECT起转。引发发动机内燃烧过程的合适条件可以有一个或多个发动机的入口压力大于预定的压力、ECT的转速大于预定的转速、以及发动机的转速大于发动机的预定转速。发动机内的燃烧过程开始后，电动油泵被断电。在第四种实施方案中，发动机的转速大于阈值转速时将会断电。收到启动命令后通电电动油泵,启动命令来自汽车操作者,如通过点火开关,或通过与启/停汽车或混合动力汽车相关的电子控制器等。收到停止命令后，控制发动机处于怠速，控制ECT处于最低ECT转速。当发动机大致处于怠速及ECT大致处于最低转速时，通电电动油泵。根据无电动油泵的发动机的另一套启动程序,为响应启动命令收到启动命令后，通电发动机的启动器马达；iECT的油压估计大于阈值压力时，通电ECT ;以及当判断至少有一个条件适合发动机的燃烧过程时，开始发动机内的燃烧过程。在压燃式发动机的实施方案中，向发动机内喷射燃料以引发燃烧过程。在火花点燃式实施方案中，通过燃料喷射和火花点燃引发燃烧过程。在一些实施方案中，发动机和ECT的油路配有集油器并在油路与集油器之间装有阀门。在这些实施方案中，发动机正常运转时，控制阀门的开启以给集油器充油，集油器充油后关闭阀门。收到停止命令后，控制将发动机停止并断电ECT。发动机停止后，集油器旁边的阀门打开。
图I是配有ECT的发动机系统示意图；图2是一个流程图，描述一种针对配有电动油泵的发动机构造的启动顺序实施方 图3是一个流程图，描述一种针对配有电动油泵的发动机构造的停止顺序实施方图4是一个流程图，描述一种针对配有集油器的发动机构造的启动顺序实施方案；以及图5是一个流程图，描述一种针对配有集油器的发动机构造的停止顺序实施方案。
具体实施例方式正如那些本技术的行家所理解的那样，参考任何一个附图中示出和描述的实施方案的各种特点，可能综合了一个或多个其他附图所示的特点，从而生成的可选实施方案的图示或描述不是很清晰。综合图示的各种特点，可以为各种典型应用提供具有代表性的实施方案。但是，可能有待于对这些特点进行不脱离本公告教义的各种综合和修改，便于具体的应用或实施。无论是否清晰地描述或图示，那些本技术的行家也可能识别出类似的应用或实施。内燃发动机10配有电控涡轮增压器(ECT) 12，如图I所示。ECT 12包括压缩入口气体进入发动机10的压缩机14 ;从发动机10的排气中吸收能量的涡轮机16 ;连接压缩机14和涡轮机16的主轴18 ;以及驱动主轴18或被主轴18驱动的电机20。发动机10配有发动机驱动的机械油泵30，旨在润滑和冷却发动机以及向电机20、 ECT 12的轴承和涡轮机16供油。油路管道在图2中用虚线表示。在一些实施方案中，发动机10还配有并联的油泵32和油泵30。发动机10通过启动器马达38起转。在一些实施方案中，油路装有储油罐或集油器34，其中包括装于集油器34与油路之间的阀门36。当阀门36打开时，油路中的压力升高，从而把油保存于集油器34中。当发动机10停止时，可以打开阀门36，使油流过发动机10和ECT 12以提供热浸期间的冷却。 当系统配有电动油泵32时，通常不需要集油器34，因为完全停止后，可以控制电动油泵32， 使油连续流过发动机10和ECT 12。
在图I中还示出了电子线路连接。根据一种实施方案，电子控制单元(E⑶)40收到温度和速度等传感器信号后，把控制信号发给电机20。图I所示的示意图只是一个简图， 并未示出驱动各种设备的电源(如电池)和电源电子线路。图中仅示出信号连接。如图I 所示，虚线“A”表示“油路管道”，实线“B”表示“空气/排气管”，点划线“C”表示“信号线”。 E⑶40通过电子线路连接到各种传感器和致动器42。这些传感器通常是转速、温度、压力及流量传感器。致动器通常包括节流和排气再循环(EGR)等阀门以及燃料喷嘴驱动器。ECU 40也可以通过电子线路连接到输入设备44，其中通常包括司机操作的加速器踏板，或另外来自自动控制器的输入。基于接收到的输入信号，E⑶40至少可以适时地控制电机20、电动油泵32、启动器马达38、以及集油器34的阀门36。在图2和图3的实施方案中，电动油泵32所在的油路中没有阀门36或集油器34。 图2示出了针对这种系统的启动例程。启动命令50开始执行程序。作为非限制性实例， 启动命令50可以是汽车操作者转动的点火钥匙，也可以是由ECU 40控制混合动力汽车发动机的启动。在框图52中，通电电动油泵。控制转到框图54，判断压力是否足够。在第一种实施方案中，根据油路某个位置的压力传感器来检测压力是否足够。在第二种实施方案中，油泵工作一段时间后，估计足以达到目标压力。在第三种实施方案中，利用获得的电流和电动油泵的转速来估计压力。可以使用任何其他合适的油压估计方法。在框图54和56 中，如果油压足够，通电ECT和发动机的启动器马达。通电将按照图2中的顺序同时完成 (或框图56先于框图54执行)。在第四种实施方案中，激活ECT的油压阈值不同于转动发动机的阈值。在一些实施方案中，通电ECT，使其以较低的目标阈值转速旋转。控制转到框图58中，判断是否存在开始发动机燃烧过程的合适条件。合适的条件有助于点燃喷射的燃料。检测这些条件的根据是一个或多个发动机转速、压缩机断面的压力比、入口压力、入口温度、以及可能的其他参数(如燃料喷射特性)。如果各项条件合适，将开始燃料喷射。如果发动机是火花点燃式发动机，也可以开始点火。控制转到框图62，判断发动机转速是否大于阈值，关键要判断发动机是否正常启动及机械油泵的供油是否足够。若是这样，断电电动油泵以将电动油泵停止。在第一种实施方案中，机械油泵的容量足够，可以达到发动机正常运行所需的供油水平，因此没有使用电动油泵。在第二种实施方案中，电动油泵会时不时运行，作为对机械油泵的补充，如发动机低速旋转、高冷却要求等。图3示出一个停止程序的实例。在框图70中收到一个停止命令，如命令来自点火钥匙的位置转动或来自ECU。在框图72中，控制发动机处于怠速。在框图74中，控制ECT处于最低转速。在框图76中，通电电动油泵。框图72、74及76可以同时完成，也可以按不同的顺序执行。控制转到框图78，在此停止发动机和ECT，即中断燃料供应及断电ECT。在框图80中，判断是否可以停止电动油泵。这通常根据ECT的温度进行判断。也可以根据ECT 的温度模型或温度传感器进行判断。如果判断可以停止，则在框图82中断电电动油泵。在第三种实施方案中并未配备电动油泵；但系统配有集油器并通过阀门连接到油路。图4和图5适用于这样的系统。在开始框图90中收到启动命令。控制转到框图92 中，使装于发动机上的启动器马达通电。在框图94中，判断是否存在足够的油压以起转ECT 96。若是这样，控制转到框图96。在框图98中，判断各项条件是否适合启动发动机(类似于图2中的框图58)。若是这样，在框图100中开始相应的燃料喷射和火花点燃。在框图102中，判断发动机是否运转稳定。若是这样，在框图104中打开集油器阀门以增加集油器中的压力。集油器中的压力升高后关闭阀门。由于发动机已经正常运转，因此油压一升高， 就可以给集油器充油。在第四种实施方案中，刚好在停止前可以增加集油器的油压。可以在发动机运转周期的任意合适时间给集油器充油。在图5中，收到停止命令后在框图120中开始停止程序。在框图122中控制发动机处于怠速，在框图124中控制ECT处于最低转速。在框图126中关闭发动机和ECT，这意味着终止向发动机喷射燃料及/或点火，不再通电ECT。在框图128中，油泵停止后，集油器的阀门打开，使油流过油路，以提供连续冷却。在另一种发动机构造中，并未使用任何电动油泵和集油器。在图4中示出了从框图90开始的启动程序，程序从收到启动命令后开始执行。在框图92中，通电启动器马达。 在框图94中，在控制转到框图96和通电ECT前，判断油压是否已经足够。在判断框图98 中，判断在发动机内的各项条件是否适合发动机的燃烧过程，这些条件是发动机内的估计压力和温度是否足够、及/或燃料喷射压力是否足够、及/或发动机转速是否足以支持发动机的燃烧过程。若是这样，将在框图100中开始燃料喷射。控制转到判断框图102，判断发动机的运转是否稳定。若是这样，控制转到框图104，在此打开集油器阀门以增加集油器中的压力。然后关闭集油器的阀门。框图104示出用压力油充入集油器的一个实施方案的实例。在一种情况下，只要发动机进入稳定运转，集油器就可以充好油。在第一种实施方案中，集油器中的压力油用于冷却停止的ECT，直到判断发动机/ECT已经运转足够的时间，将停止的ECT冷却后，才可以给集油器充油。针对短期运转，不需要进行这样的冷却。在第二种实施方案中，刚好在发动机停止前给集油器充油。集油器充油时间愈迟，对因泄漏所致的压力降低的担忧愈少。在图5中，收到停止命令后，在框图120中开始执行停止程序。控制转到框图122 和124，分别控制发动机处于怠速和控制ECT处于最低转速。在框图126中关闭发动机和 ECT0在框图128中，打开装于集油器与油路之间的阀门，使油流入发动机和ECT以进行冷却。一系列的机械阀门用于防止油的回流。在另一种情况下，集油器的充油(图4中的框图104)是停止程序的一部分，也是图5中的一部分，位于框图120与122之间。图2-5中的流程图提供了非限制性实施方案的实例。例如，各种框图可以重新编排、删除、及/或扩充但不超出本发明的范围。虽然已对具体实施方案的最佳模式做了详细描述，但那些熟谙本技术的人士仍会识别出属于下列权利要求范围内的其他各种可选设计和实施方案。虽然就一个或多个目标特征而言，可能已将各种实施方案描述为具有诸多先进性、或成为其他实施方案之上的首选，但正如行内人士所了解那样，一个或多个特征可能为取得目标系统属性而打折扣，这取决于具体的应用和实施。这些属性包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易于组装等。本文所述的实施方案与其他具有一个或多个特征的实施方案或先有技术的各种实施相比，其特征是期望较少，不会超出本发明的范围，可能有望获得具体应用。
权利要求
1.一种控制配有电控涡轮增压器(ECT)发动机的方法，其中至少包括下列一组步骤(i)收到启动命令后，通电发动机供油油路中的电动油泵；当油路中的油压超过第一阈值压力时，通电ECT;当油路中的油压超过第二阈值压力时，通电装于发动机上的启动器马达；以及当判断至少有一个条件适合发动机的燃烧过程时，开始向发动机喷射燃料；所述适合的条件至少部份包括下列一项或二项发动机的入口压力大于预定的压力，ECT的转速大于预定的转速；以及( )收到启动命令后，通电发动机的启动器马达；当ECT的油压估计大于阈值压力时， 通电ECT ;以及当判断至少有一个条件适合发动机的燃烧过程时，引发发动机内的燃烧过程。
2.在权利要求I所述的方法中，第一和第二阈值压力大致相同。
3.在权利要求I所述的方法中还至少包括下列步骤之一(i)发动机内燃烧过程开始后，断电电动油泵；(ii)如果发动机的转速大于阈值转速，断电电动油泵；(iii)开始燃料喷射的同时执行火花点燃；以及(iv)控制发动机处于怠速并控制ECT处于最低转速，而仅在收到停止命令后才执行控制发动机处于怠速并控制ECT处于最低转速的步骤。
4.在上述任意一项权利要求中还包括这样的步骤，即通电ECT，使ECT在发动机的燃烧过程开始前降到最低转速，当发动机大致处于怠速和ECT大致处于最低转速时，通电电动油泵。
5.在权利要求I所述的方法中，燃烧过程的开始步骤至少包括向发动机喷射燃料或在喷射燃料的同时执行火花点燃。
6.在权利要求I所述的方法中，发动机配有油路，ECT配有集油器，在集油器与油路之间装有阀门，该方法还包括在发动机正常运转期间打开阀门给集油器充油；以及集油器充油后关闭阀门。
7.在权利要求6所述的方法中还包括这样的步骤，即收到停止命令后控制将发动机停止并断电ECT;以及发动机关闭后打开位于集油器与油路之间的阀门。
8.一种发动机和电控涡轮增压器(ECT)系统包括内燃发动机；装于发动机上的启动器马达；ECT包括提供压缩空气至发动机入口的压缩机；装于发动机排气口以接收发动机排气的涡轮机；连接涡轮机与压缩机的主轴；以及装于主轴上的电机；发动机和ECT的油路上配备的电动油泵；以及通过电子线路连接到发动机上的电子控制单元(ECU)、启动器马达、电机、以及电动油泵，ECU用于至少执行下列一项(i)收到启动命令后通电电动油泵；(ii)如果油路的油压足够，通电ECT和启动器马达；以及(iii)ECU发出命令引发发动机内的燃烧过程。
9.在权利要求8所述的系统中，E⑶用于至少产生下列命令之一(i)发动机内的燃烧过程开始后断电电动油泵的命令；(ii)收到发动机停止的命令后产生通电电动油泵的命令；以及(iii)要求电动油泵继续工作直到发动机和ECT系统的温度估计小于阈值温度的命令。
全文摘要
本发明公布了一种启动和停止配有电控涡轮增压器(ECT)的内燃发动机的程序。确定启动和停止的程序，为发动机和ECT部件提供所需的润滑，使发动机和ECT得到充分冷却。在第一种实施方案中，系统包括电动油泵，为发动机和ECT的油路供油，电动油泵独立于发动机驱动的机械油泵。在第二种实施方案中，油路中配有集油器，用于发动机停止转动后提供油冷却。
文档编号F02D43/00GK102606330SQ20121001814
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月19日 优先权日2011年1月20日
发明者T·格拉尔德 申请人:环保汽车国际公司