專利名稱：用電動cvvt控制改善gdi發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過采用電動連續(xù)可變氣門正時(CVVT)控制來改善啟動性能的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種改善配有電動CVVT裝置的車輛的啟動性能的方法，其中凸輪定位于剛好在高壓泵開始被加壓之前的位置處。
背景技術(shù)：
進(jìn)氣門/排氣門的最佳開啟正時/關(guān)閉時間通常因發(fā)動機(jī)的速度、發(fā)動機(jī)的負(fù)荷等而有所不同。因此開發(fā)了用于合適的氣門正時的控制技術(shù)，其中凸輪軸的旋轉(zhuǎn)并非是根據(jù)曲軸的旋轉(zhuǎn)來確定，而是根據(jù)發(fā)動機(jī)的駕駛條件來控制，以便獲得預(yù)定的位移。這被稱為是可變氣門正時(WT)。連續(xù)可變氣門正時(CVVT)是可變氣門正時方法中的一種，其中氣門正時可以通過預(yù)定范圍內(nèi)的任意值來控制。圖1為普通凸輪軸100和高壓泵的剖視圖，其中只有在圓形突出部30擠壓高壓泵 10的活塞12時才會產(chǎn)生高壓。因此，用于壓力增加的開始點(diǎn)(starting points)根據(jù)凸輪軸100的多個位置而不同，這導(dǎo)致了開始的延遲。盡管在相同的時間開始，壓力上升點(diǎn)在不同的時間開始，這是因?yàn)橥馆嗇S100遇到了高壓泵10的圓形突出部30是根據(jù)凸輪軸100的位置。這樣，壓力上升時間被延遲了。如圖2和圖3所示，普通的CVVT控制是通過安裝在凸輪軸100上的CVVT裝置來實(shí)現(xiàn)的。在雙CVVT的情況下，控制是通過安裝在凸輪120上的進(jìn)氣側(cè)的進(jìn)氣CVVT 140和安裝在凸輪120上的排氣側(cè)的排氣CVVT 150來實(shí)現(xiàn)的。這樣，當(dāng)在凸輪120上形成的基礎(chǔ)輪廓(base profile)提供一定的相位差時，就通過輸入到發(fā)動機(jī)控制單元(E⑶)60中的轉(zhuǎn)速/負(fù)荷影射圖來進(jìn)行角度計算。如果油控閥(control valve，0CV) 40得到電負(fù)載的供給以轉(zhuǎn)動凸輪軸100，OCV就向CVVT裝置中的提前室(advance chamber) 142或滯后室(retard chamber) 144提供高壓油，所述高壓油供給到油泵中，油泵連接著發(fā)動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)，且凸輪軸100就基于所供給的油量而在提前方向或滯后方向上轉(zhuǎn)動，因此CVVT裝置的凸輪輪廓就向左或向右運(yùn)動。因此，CVVT裝置在提前方向或滯后方向上的旋轉(zhuǎn)大大超過了預(yù)定的凸輪輪廓(例如，士 45度)，從而產(chǎn)生了氣門疊開角(valve overlap)。傳統(tǒng)的機(jī)械CVVT驅(qū)動油泵用于上述操作，并提高發(fā)動機(jī)的液壓，且采用所述液壓，因此所述的CVVT裝置在低轉(zhuǎn)速條件(低液壓條件)期間或開始(starting off)期間不能被運(yùn)動。
而且，在汽油直噴(⑶I)發(fā)動機(jī)的情況下，⑶I發(fā)動機(jī)以比傳統(tǒng)的多位置噴射 (MPI)發(fā)動機(jī)更高的壓力噴射燃料并促進(jìn)燃料的霧化，因此盡管燃料相對較少，也能獲得最佳的空燃比(air/fuel ratio) 0而且，隨著用于高壓泵的驅(qū)動凸輪120的旋轉(zhuǎn)，燃料被壓縮，流入到高壓泵的燃料被壓縮，通過重復(fù)的壓縮，獲得了用于噴射的必要的軌道壓力 (rail pressure)ο然而，在啟動性能方面，為了在低溫下形成足夠的壓力，搖車時間(cranking time)就長，因此與傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)相比就需要長得多的時間。也就是說，根據(jù)設(shè)計條件，在凸輪軸100上加工出了用于高壓泵的三個或四個圓形突出部30，并且在一個搖車間隙中發(fā)動機(jī)的速度通常較低且高壓泵10需要較長的時間以便與圓形突出部30相遇，因此對于發(fā)動機(jī)的整個啟動過程就需要較長的時間。公開在背景技術(shù)部分中的信息只是為了增強(qiáng)對于本發(fā)明的一般背景的理解，而不能看作是認(rèn)可了或者任何形式地暗示了該信息構(gòu)成了已經(jīng)為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知曉的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種利用電動連續(xù)可變氣門正時(CVVT)控制來改善汽油直噴式發(fā)動機(jī)(GDI)的啟動性能的方法，其具有減少下次啟動的啟動時間的優(yōu)點(diǎn)，這是通過將發(fā)動機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下的凸輪軸定位于一定的位置，該位置剛好在高壓泵的圓形突出部的末端之前以便形成高壓，并通過控制CVVT來改善啟動穩(wěn)定性。本發(fā)明的各方面致力于提供一種通過控制電動CVVT來改善GDI發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，該方法包括確定發(fā)動機(jī)是否正在運(yùn)行；計算凸輪軸的相位角；計算凸輪軸的位置與高壓泵的圓形突出部的最佳位置之差；對驅(qū)動電動機(jī)施加負(fù)載以轉(zhuǎn)動凸輪軸；以及計算轉(zhuǎn)動之后的凸輪軸的當(dāng)前位置與凸輪軸的目標(biāo)位置之差，并將所述差與預(yù)定值進(jìn)行比較。本發(fā)明的某些方面提供一種方法，其中所述凸輪軸的位置是通過凸輪位置傳感器和曲軸位置傳感器來計算的。本發(fā)明的其它方面提供一種方法，其中當(dāng)所述凸輪軸的當(dāng)前位置與凸輪軸的目標(biāo)位置之差小于預(yù)定值時，就完成了所述控制；而當(dāng)所述差不小于所述預(yù)定值時，就提高所述負(fù)載并將負(fù)載施加到驅(qū)動電動機(jī)，以進(jìn)一步轉(zhuǎn)動凸輪軸，直至所述差被減小并小于所述預(yù)定值。本發(fā)明另外的其它方面提供一種方法，其中所述凸輪軸的當(dāng)前位置就是在發(fā)動機(jī)停止的位置處用于下次啟動的有利位置。如上所述，本發(fā)明的示例性實(shí)施方式具有如下效果其通過將凸輪軸定位在有利位置以易于形成高壓并較早地開始壓縮來縮短啟動時間。本發(fā)明的方法和設(shè)備還具有其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，這些將在結(jié)合于本文的附圖以及隨后的具體實(shí)施方式
中得以顯現(xiàn)或得到闡述，所述附圖和具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明的特定原理。


圖1是普通的凸輪軸和高壓泵的剖視圖。圖2示出了配有普通的CVVT裝置的凸輪軸的立體圖。圖3為普通的CVVT裝置的剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的用于改善啟動性能的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)引用本發(fā)明的各個實(shí)施方案，其實(shí)例在在附圖中被圖解并在以下得到描述。盡管將結(jié)合示例性的實(shí)施方案來描述本發(fā)明，但應(yīng)該理解，本描述并非要將本發(fā)明限定于那些示例性的實(shí)施方案。相反，本發(fā)明旨在不僅要覆蓋所述示例性的實(shí)施方案，而且要覆蓋可以被包含在由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種替代方案、 修改方案、等同方案和其它實(shí)施方案。圖2為配有CVVT裝置的普通凸輪軸設(shè)備的立體圖，本發(fā)明的示例性實(shí)施方案涉及通過將凸輪軸定位在有利位置以易于形成高壓來縮短啟動時間的方法。在如傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)中的液壓CVVT設(shè)備中，液壓根據(jù)發(fā)動機(jī)的速度而產(chǎn)生，因此在發(fā)動機(jī)停止時就不產(chǎn)生驅(qū)動凸輪軸100的液壓。但在電動CVVT的情況下，當(dāng)連接有主要繼電器(main relay)時，發(fā)動機(jī)和凸輪軸100的位置是基于從凸輪位置傳感器110和曲軸位置傳感器220的大約7至10秒鐘的輸入來計算的，即使在發(fā)動機(jī)停止的情況下也是如此。而且，凸輪軸100能夠定位于這樣的位置，該位置剛好在高壓泵10開始被電動CVVT的前后移動所壓縮之前，這是傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)所無法做到的。為此，必須首先計算凸輪軸100的位置，該位置能夠基于凸輪位置傳感器110和曲軸位置傳感器220的輸入而計算。這樣，凸輪軸100的當(dāng)前位置與高壓泵圓形突出部30的位置之差就通過所述計算來確定。此時，在凸輪軸100的固定位置處機(jī)械地處理用于壓縮高壓泵10的圓形突出部 30，且該信息作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)被輸入。因此，通過凸輪位置傳感器110和曲軸位置傳感器220來計算凸輪軸100的當(dāng)前位置，然后計算移動凸輪的必要角度。所計算出角度表示所述凸輪必須在提前方向上或滯后方向上被移動的預(yù)定角度。當(dāng)凸輪軸10的位置不同于高壓泵圓形突出部30的位置時，就需要驅(qū)動凸輪軸。在那種情況下，凸輪軸100被施加負(fù)載而轉(zhuǎn)動以驅(qū)動電動機(jī)。如果根據(jù)多種情況的相應(yīng)的正向負(fù)載或負(fù)向負(fù)載被施加到電動CVVT驅(qū)動電動機(jī)以修正計算出的角度，則該電動機(jī)就在所需的方向上轉(zhuǎn)動凸輪軸100。如果凸輪軸100轉(zhuǎn)動的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之差低于所述預(yù)定值，就完成了控制。然而，如果凸輪軸的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之差高于所述預(yù)定值，就向電動機(jī)施加更高的負(fù)載，從而降低所述凸輪軸100的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之差。凸輪軸100的當(dāng)前位置是連續(xù)計算的。當(dāng)凸輪軸100的當(dāng)前位置達(dá)到目標(biāo)位置時， 控制就完成了，并停止動力供應(yīng)。此時，凸輪軸100的當(dāng)前位置意味著在發(fā)動機(jī)停止之后用于下次啟動的有利位置，且該有利位置意味著該位置剛好在下次啟動時高壓泵10開始壓縮之前。以下，將根據(jù)參照圖4的控制過程來描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。
首先，確定發(fā)動機(jī)是否運(yùn)行(步驟S20)。如果發(fā)動機(jī)沒有運(yùn)行，凸輪軸100的相位角就根據(jù)凸輪位置傳感器110和曲軸位置傳感器220來計算(步驟S30)，并計算高壓泵10 的圓形突出部30的最佳位置和凸輪軸100的當(dāng)前位置之差(步驟S40)。結(jié)果，根據(jù)所述當(dāng)前位置和用于高壓泵的圓形突出部30的目標(biāo)位置之差，來向電動機(jī)施加負(fù)載(步驟S50)。將所述當(dāng)前位置與高壓泵10的圓形突出部30的目標(biāo)位置之差與預(yù)定值進(jìn)行比較(步驟S60)，這樣，如果所述差大于所述預(yù)定值，就提高所施加的負(fù)載。 如果所述差小于所述預(yù)定值，控制就完成了，就停止動力供應(yīng)(步驟S70)。通過所述預(yù)定值a來控制所述當(dāng)前位置和所述凸輪軸100的目標(biāo)位置之差，從而使凸輪軸100的當(dāng)前位置在所施加的最高負(fù)載處改變?yōu)槟繕?biāo)位置。也就是說，如果凸輪軸100的當(dāng)前位置位于所述目標(biāo)位置的前面位置和后面位置，且滿足了判斷標(biāo)準(zhǔn)(步驟S60)，控制就完成了。如果所述凸輪軸100的當(dāng)前位置偏離了所述目標(biāo)位置的前面位置和后面位置，且判斷標(biāo)準(zhǔn)(步驟S60)還沒有實(shí)現(xiàn)，就提高電動機(jī)負(fù)載并轉(zhuǎn)動凸輪軸直至滿足判斷標(biāo)準(zhǔn)(步驟S60)，從而完成控制。附圖中的其它附圖標(biāo)記50、146、148、160、200分別表示鏈條、殼體葉片(housing vane)、轉(zhuǎn)子葉片(rotor vane)、凸輪鏈輪齒(cam sprocket)、曲軸鏈輪齒(crank sprocket)。為便于在所附權(quán)利要求書中進(jìn)行解釋和精確限定，術(shù)語“較低”、“較高”等用于參考圖中顯示的特征的位置來描述示例性實(shí)施方案的這些特征。前面對本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述，是為了圖解和描述的目的。這些描述并非是要做到窮盡，也不是要將本發(fā)明限定在所揭示的精確形式，顯然，在上述教示的啟示下，可以做出許多的修改和變化。選擇示例性的實(shí)施方案并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各個示例性的實(shí)施方案，以及其各種替代方案和修改方案。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書及其等同形式所確定。
權(quán)利要求
1.一種利用電動連續(xù)可變氣門正時來改善汽油直噴式發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，該方法包括確定發(fā)動機(jī)是否正在運(yùn)行；計算凸輪軸的相位角；計算凸輪軸的位置與高壓泵的圓形突出部的最佳位置之差；對驅(qū)動電動機(jī)施加負(fù)載以轉(zhuǎn)動凸輪軸；以及計算轉(zhuǎn)動之后的凸輪軸的當(dāng)前位置與凸輪軸的目標(biāo)位置之差，將所述差與預(yù)定值進(jìn)行比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電動連續(xù)可變氣門正時來改善汽油直噴式發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，其中所述凸輪軸的位置是基于來自凸輪位置傳感器和曲軸位置傳感器的輸入來計算的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電動連續(xù)可變氣門正時來改善汽油直噴式發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，其中當(dāng)所述轉(zhuǎn)動之后凸輪軸的當(dāng)前位置與凸輪軸的目標(biāo)位置之差小于預(yù)定值時，就完成了該方法的控制；而當(dāng)所述差不小于所述預(yù)定值時，就提高所述負(fù)載并將負(fù)載施加到驅(qū)動電動機(jī)，以進(jìn)一步轉(zhuǎn)動凸輪軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電動連續(xù)可變氣門正時來改善汽油直噴式發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，其中根據(jù)所述轉(zhuǎn)動之后所述凸輪軸的當(dāng)前位置與所述凸輪軸的目標(biāo)位置之差來提高所述負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電動連續(xù)可變氣門正時來改善汽油直噴式發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，其中所述凸輪軸的當(dāng)前位置就是在發(fā)動機(jī)停止后用于下次啟動的有利位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用電動連續(xù)可變氣門正時來改善汽油直噴式發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，其中所述用于下次啟動的有利位置就是在下次啟動期間剛好在高壓泵開始被壓縮之前的位置。
全文摘要
一種用電動CVVT控制改善GDI發(fā)動機(jī)的啟動性能的方法，可以包括，確定發(fā)動機(jī)是否正在運(yùn)行；計算凸輪軸的相位角，以及凸輪軸的位置與高壓泵的圓形突出部的最佳位置之差；對驅(qū)動電動機(jī)施加負(fù)載以轉(zhuǎn)動凸輪軸；計算轉(zhuǎn)動之后的凸輪軸的當(dāng)前位置與凸輪軸的目標(biāo)位置之差，將所述差與預(yù)定值進(jìn)行比較。當(dāng)所述差不小于預(yù)定值時，就提高所述負(fù)載并將負(fù)載施加到驅(qū)動電動機(jī)，以進(jìn)一步轉(zhuǎn)動凸輪軸，直至所述差降低并小于所述預(yù)定值。
文檔編號F01L1/344GK102486105SQ20111021296
公開日2012年6月6日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者韓成熙 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社