Система для улучшения запуска двигателя

Описаны система и подход для эксплуатации двигателя. В одном из примеров, давление наддува двигателя настраивается для улучшения запуска двигателя.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к системам двигателя для транспортных средств. Более конкретно настоящая полезная модель относится к системам для улучшения запуска двигателя транспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатель может автоматически останавливаться во время условий, где не требуется движение транспортного средства. Например, двигатель может останавливаться без запрашивания водителем останова двигателя, когда транспортное средство, в котором работает двигатель, встречается сигналом регулирования движения. Двигатель может останавливаться для сбережения топлива. Кроме того, во время работы в городской среде двигатель может часто останавливаться и перезапускаться, так как транспортное средство встречается с повышенным количеством сигналов регулирования движения и дорожных пробок. Если двигатель перезапускается медленно и не реагирует на водительское требование крутящего момента своевременным образом, водитель может становиться раздраженным. Дополнительно, повторный запуск двигателя может ухудшать срок службы стартера двигателя. Следовательно, неоднократные останов и запуск двигателя могут не быть желательными, если такие условия могут не быть преодолены.

В уровне техники известно решение, раскрытое в документе ЕР 2420663 A1 (Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha), опубликованном 22 февраля 2012 года, и направленное на решение вышеупомянутых задач. В известном решении охарактеризовано устройство автоматического управления пуском/остановом транспортного средства, в котором управление осуществляется на основании корректировки степени открытия дроссельной заслонки. Это решение имеет недостатки, заключающиеся в том, что увеличивается вероятность перерегулирования числа оборотов двигателя, увеличивается расход топлива и уменьшается долговечность двигателя и дросселя.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые ограничения и разработали систему двигателя, которая содержит двигатель, включающий в себя цилиндр, клапан и турбонагнетатель и контроллер, включающий в себя исполняемые инструкции, хранимые в невременной памяти, для подстройки давления наддува двигателя в ответ на объем цилиндра у цилиндра при останове двигателя.

В упомянутой системе двигателя исполняемые инструкции включают в себя инструкции для повышения давления наддува двигателя по мере того, как уменьшается объем цилиндра.

В качестве альтернативы или дополнения в упомянутой системе двигателя исполняемые инструкции включают в себя инструкции для понижения давления наддува двигателя по мере того, как увеличивается объем цилиндра.

В дополнение упомянутая система двигателя содержит дополнительные исполняемые инструкции для открывания клапана, чтобы повышать давление в цилиндре во время останова двигателя.

В качестве альтернативы или дополнения в упомянутой системе двигателя исполняемые инструкции повышают давление наддува двигателя, в то время как двигатель остановлен.

В дополнение упомянутая система двигателя содержит дополнительные исполняемые инструкции для непосредственного запуска двигателя.

Кроме того в материалах настоящей заявки также обеспечен подход к эксплуатации двигателя, содержащий: открывание клапана цилиндра, в то время как вращение двигателя остановлено; повышение давления в цилиндре двигателя, в то время как остановлено вращение двигателя; и осуществление непосредственного запуска двигателя с помощью выдачи искры и топлива в цилиндр.

В упомянутом подходе к эксплуатации двигателя повышение давления в цилиндре заключается в том, что повышают давление в цилиндре с помощью компрессора. Компрессор является частью турбонагнетателя, и где турбонагнетатель является электроприводным.

В упомянутом подходе по эксплуатации двигателя клапан цилиндра является клапаном наддува для запуска двигателя.

Упомянутый подход к эксплуатации двигателя дополнительно состоит в том, что закрывают клапан наддува для запуска двигателя перед непосредственным запуском двигателя.

В упомянутом подходе к эксплуатации двигателя непосредственный запуск двигателя заключается в том, что запускают двигатель без помощи стартерного электродвигателя.

В упомянутом подходе к эксплуатации двигателя давление в цилиндре повышается после того, как двигатель был остановлен в течение предопределенного времени, предопределенное время основано на времени спада давления цилиндра.

Кроме того в материалах заявки обеспечен другой подход к эксплуатации двигателя, состоящий в том, что повышают давление наддува двигателя в ответ на запрос останова двигателя, останавливают вращение двигателя и выдают искру и топливо в цилиндр в ответ на заряд воздуха цилиндра, в то время как вращение двигателя остановлено. Давление наддува повышается посредством повышения отдачи компрессора. Отдача компрессора повышается с помощью электрической энергии и/или посредством закрывания перепускного клапана.

Упомянутый другой подход дополнительно состоит в том, что повышают давление наддува в ответ на запрос запустить двигатель, в то время как вращение двигателя остановлено.

Упомянутый другой подход дополнительно состоит в том, что понижают давление наддува во время пуска двигателя. Давление наддува понижается между нулевым числом оборотов двигателя и числом оборотов холостого хода двигателя.

Посредством повышения давления воздуха в одном или более цилиндрах двигателя, в то время как двигатель остановлен, может быть возможным увеличивать разгон двигателя во время непосредственного запуска двигателя, так что двигатель может более своевременно реагировать на повышение крутящего момента требования водителя. Кроме того, поскольку двигатель может непосредственно запускаться более высоким давлением в цилиндре, стартер двигателя может включаться реже во время запуска двигателя. Следовательно, ухудшение характеристик стартера может ослабляться, и могут улучшаться ездовые качества транспортного средства.

Раскрытые решения могут давать несколько преимуществ. Например, подход может улучшать реакцию крутящего момента двигателя после запуска двигателя. Дополнительно, подход может улучшать долговечность двигателя. Кроме того, подход может улучшать выбросы двигателя посредством обеспечения более надежного запуска двигателя.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего решения будут без труда очевидны из последующего Подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.

Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематическое изображение двигателя;

фиг. 2 показывает примерный клапан наддува для запуска двигателя;

фиг. 3 показывает примерную конфигурацию клапанов для цилиндра двигателя;

фиг. 4 и 5 показывают примерные остановы и запуски двигателя; и

фиг. 6 показывает примерный подход для останова и запуска двигателя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее описание имеет отношение к запуску двигателя. В одном из примеров турбина турбонагнетателя вращается во время периода останова двигателя, чтобы увеличивать заряд воздуха цилиндра для запуска двигателя. Воздух может поступать в цилиндр, в то время как двигатель остановлен, через клапан, который показан на фиг. 2. Клапан, показанный на фиг. 2, может быть включен в конфигурацию клапанов цилиндра, как показано на фиг. 3. Двигатель может останавливаться и запускаться, как показано на фиг. 4 и 5, согласно подходу по фиг. 6.

Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники как впрыск через окно. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально длительности импульса, выдаваемого контроллером 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана).

Впускной коллектор 44 питается воздухом посредством компрессора 162. Компрессор 162 выдает наддув (например, сжатый воздух) выше по потоку от дросселя 62. Сжатый воздух может поступать во впускной коллектор 44, когда дроссель 62 по меньшей мере частично открыт. Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к валу 161, тем самым, приводя в движение компрессор 162. В некоторых примерах, перепускной канал 77 включен в состав, так что отработавшие газы могут обходить турбину 164 во время выбранных условий эксплуатации. Поток через перепускной канал 77 регулируется посредством перепускного клапана 75. Кроме того, перепускной канал 86 компрессора может быть предусмотрен в некоторых примерах, чтобы ограничивать давление, выдаваемое компрессором 162. Поток через перепускной канал 86 регулируется посредством клапана 85. В этом примере, первое магнитное поле выдается обмотками или, в качестве альтернативы, постоянными магнитами, 170, присоединенными к валу 161, и обмотка 171 выдает второе магнитное поле, когда питается током с помощью контроллера 12. Два магнитных поля могут вращать или удерживать вал 161, с тем чтобы управлять направлением вращения компрессора 162 и турбины 164. В дополнение впускной коллектор 44 показан сообщающимся с центральным дросселем 62, который настраивает положение дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха из воздухозаборника 42 двигателя. Центральный дроссель 62 может быть электроприводным.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания для воспламенения топливо-воздушной смеси посредством свечи 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. В других примерах двигатель может быть двигателем с воспламенением от сжатия без системы зажигания, таким как дизельный двигатель. Универсальный датчик 126 кислорода отработавших газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода отработавших газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Нейтрализатор 70 отработавших газов в одном из примеров включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 отработавших газов в одном из примеров может быть катализатором трехкомпонентного типа.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую (keep alive) память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые описаны выше по тексту, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания положения, регулируемого ступней 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120 (например, измерителя расхода воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/батарей в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры.

Далее со ссылкой на фиг. 2 показано поперечное сечение клапана наддува для запуска двигателя. Показанный клапан наддува для запуска двигателя может открываться и закрываться во время останова двигателя, и в то время как двигатель остановлен, независимо от других впускных клапанов двигателя. Кроме того, клапан наддува для запуска двигателя может присутствовать в каждом цилиндре двигателя. Клапан 200 наддува для запуска двигателя приводится в действие электрически, и его действие не является зависимым от положения коленчатого вала или распределительного вала. В еще одном примере, клапан 200 наддува для запуска двигателя может приводиться в действие механически.

Клапан 200 наддува для запуска двигателя (ESBV) включает в себя якорь 210, который может втягиваться в направлении включающей катушки 250, когда ток проходит через включающую катушку 250. Якорь 210 может втягиваться в направлении включающей катушки 252, когда ток проходит через включающую катушку 252 Пружины 242 и 244 прикладывают силу к якорю 210 так, чтобы тарельчатый клапан 212 находился в частично открытом положении, когда ток не проходит сквозь катушки 250 и 252. Тарельчатый клапан 212 открывается и закрывается, чтобы оказывать влияние на поток воздуха в камеру 30 сгорания, показанную на фиг. 1.

Далее с обращением к фиг. 3 показана примерная компоновка на виде сверху для клапанов в головке блока цилиндров у цилиндра. Механические выпускные клапаны 54 могут открываться и закрываться, чтобы допускать отработавшие газы в выпускной коллектор 48, показанный на фиг. 1. Механические впускные клапаны 52 могут открываться и закрываться, чтобы предоставлять воздуху возможность втекать в камеру 30 сгорания, показанную на фиг. 1. Тарельчатый клапан 212 у клапана наддува для запуска двигателя может избирательно открываться во время останова и запуска двигателя, чтобы предоставлять возможность повышения давления в цилиндре во время запуска.

Система по фиг. 1-3 предусматривает систему двигателя, содержащую: двигатель, включающий в себя цилиндр, клапан и турбонагнетатель; и контроллер, включающий в себя исполняемые инструкции, хранимые в невременной памяти, для настройки давления наддува двигателя в ответ на объем цилиндра у цилиндра при останове двигателя. Система двигателя включает в себя те случаи, когда исполняемые инструкции включают в себя инструкции для повышения давления наддува двигателя по мере того, как уменьшается объем цилиндра. Система двигателя включает в себя те случаи, когда исполняемые инструкции включают в себя инструкции для понижения давления наддува двигателя по мере того, как увеличивается объем цилиндра. Система двигателя, кроме того, содержит дополнительные исполняемые инструкции для открывания клапана, чтобы повышать давление в цилиндре во время останова двигателя. Система двигателя включает в себя те случаи, когда исполняемые инструкции повышают давление наддува двигателя, в то время как двигатель остановлен. Система двигателя дополнительно содержит дополнительные исполняемые инструкции для непосредственного запуска двигателя.

Далее со ссылкой на фиг. 4 показан график интересующих выбранных параметров во время останова и запуска двигателя. Последовательность по фиг. 4 может обеспечиваться посредством системы по фиг. 1-3 согласно подходу по фиг. 6.

Первый график сверху по фиг. 6 показывает частоту вращения двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время возрастает от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Ось Y представляет число оборотов двигателя, и число оборотов двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y.

Второй график сверху по фиг. 6 показывает объем цилиндра во время останова двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время возрастает от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Ось Y представляет объем цилиндра во время останова двигателя, и объем цилиндра возрастает в направлении стрелки оси Y. Объем цилиндра может быть большим, когда поршень цилиндра находится в нижней мертвой точке, по сравнению с тем, когда поршень находится в верхней мертвой точке.

Третий график сверху по фиг. 6 показывает давление наддува двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время возрастает от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Ось Y представляет собой давление наддува двигателя, и давление наддува двигателя повышается в направлении стрелки оси Y.

Четвертый график сверху по фиг. 6 показывает состояние клапана наддува для запуска двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время возрастает от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Ось Y представляет состояние клапана наддува для запуска двигателя, и состояние клапана наддува для запуска двигателя является открытым, когда кривая находится на верхнем уровне. Клапан наддува для запуска двигателя закрыт, когда состояние клапана наддува для запуска двигателя находится на нижнем уровне.

В момент T₀ времени число оборотов двигателя поднято, указывая, что двигатель является работающим. Объем цилиндра при останове двигателя является нулевым, поскольку двигатель является работающим и не останавливается. Давление наддува двигателя является низким, указывая, что крутящий момент требования водителя (не показан) находится на низком уровне. Состояние клапана наддува для запуска двигателя находится на низком уровне, указывая, что клапан наддува для запуска двигателя закрыт во время работы двигателя.

В момент T₁ времени число оборотов двигателя является нулевым в ответ на запрос останова двигателя. Запрос останова двигателя может инициироваться водителем или, в качестве альтернативы, автоматически, без обеспечения водителем ввода, который имеет единственное назначение останова и/или запуска двигателя. Объем цилиндра во время останова двигателя возрастает до среднего уровня, чтобы указывать, что поршень в цилиндре находится возле нижней мертвой точки. Давление наддува двигателя понижается до нуля, после того, как двигатель остановлен. Клапан наддува для запуска двигателя показан удерживаемым в закрытом состоянии во время останова двигателя. Однако, в других примерах, клапан наддува для запуска двигателя может открываться, когда двигатель прекращает вращение, или во время выбега двигателя после того, как прекращается поток топлива в двигатель.

В момент T₂ времени давление наддува двигателя повышается, и клапан наддува для запуска двигателя открывается в ответ на запрос запустить двигатель (не показан). Запрос запуска двигателя может быть инициирован водителем или автоматически посредством контроллера. Посредством повышения давления наддува, давление в цилиндре может быть увеличено, так что, когда топливо добавляется в цилиндр, давление в цилиндре после сгорания повышается по сравнению с тем, когда двигатель запускается с давлением в цилиндре, которое базируется на барометрическом давлении. Клапан наддува для запуска двигателя открывается и закрывается без вращения двигателя. Однако, в некоторых примерах, где двигатель не запускается непосредственно, давление наддува может повышаться, а воздух допускаться в цилиндр через впускные клапаны или ESBV, по мере того, как двигатель начинает вращаться, до того, как инициировано сгорание в цилиндрах двигателя.

Между моментом T₂ времени и моментом T₃ времени давление наддува повышается между моментом времени, когда двигатель остановлен, и моментом времени, когда двигатель достигает порогового числа оборотов (например, числа оборотов холостого хода). Объем цилиндра при останове двигателя переходит на нижний уровень, указывая, что двигатель вращается, а объем цилиндра при останове двигателя не имеет значения, когда двигатель вращается.

В момент T₃ времени число оборотов двигателя достигает порогового числа оборотов, и давление наддува настраивается на основании крутящего момента требования водителя с этого момента времени до тех пор, пока двигатель не остановлен в момент T ₄ времени. Клапан наддува для запуска двигателя остается в закрытом состоянии, и число оборотов двигателя меняется в зависимости от условий движения.

В момент T₄ времени число оборотов двигателя является нулевым в ответ на запрос останова двигателя. Объем цилиндра во время останова двигателя возрастает до нижнего уровня, чтобы указывать, что поршень в цилиндре находится возле верхней мертвой точки. Таким образом, объем цилиндра в момент T₄ времени является меньшим, чем объем цилиндра в момент T₁ времени. Давление наддува двигателя понижается до нуля, после того, как двигатель остановлен. Клапан наддува для запуска двигателя показан удерживаемым в закрытом состоянии во время останова двигателя.

В момент T₅ времени давление наддува двигателя повышается, и клапан наддува для запуска двигателя открывается в ответ на запрос запустить двигатель (не показан). Давление наддува двигателя в момент T ₅ времени повышается в ответ на объем цилиндра в момент T₅ времени, который является меньшим, чем объем цилиндра в момент T₁ времени. Посредством повышения давления наддува дальше в момент T₅ времени более плотная топливо-воздушная смесь может выдаваться в меньший объем. Следовательно, крутящий момент двигателя, вырабатываемый посредством сжигания смеси, может повышаться по сравнению со сгоранием менее плотной топливо-воздушной смеси. Клапан наддува для запуска двигателя открывается и закрывается без вращения двигателя.

Между моментом T₅ времени и моментом T₆ времени давление наддува повышается между моментом времени, когда двигатель остановлен, и моментом времени, когда двигатель достигает порогового числа оборотов (например, числа оборотов холостого хода). Объем цилиндра при останове двигателя переходит на нижний уровень, указывая, что двигатель вращается, а объем цилиндра при останове двигателя не имеет значения, когда двигатель вращается.

В момент T₆ времени число оборотов двигателя достигает порогового числа оборотов, и давление наддува настраивается на основании крутящего момента требования водителя с этого момента времени до тех пор, пока двигатель не остановлен снова. Клапан наддува для запуска двигателя остается в закрытом состоянии, и число оборотов двигателя меняется в зависимости от условий движения.

Далее со ссылкой на фиг. 5 показана еще одна примерная последовательность останова и запуска двигателя. Последовательность по фиг. 5 может обеспечиваться посредством системы по фиг. 1-3 согласно подходу по фиг. 6.

Графики по фиг. 5 иллюстрируют те же самые переменные, что и графики, показанные на фиг. 4; однако, фиг. 5 иллюстрирует примерные запуски и остановы двигателя без клапана наддува для запуска двигателя. Поэтому, ради краткости, описание каждого графика опущено.

В момент T₁₀ времени двигатель является работающим и сжигающим топливо-воздушную смесь. Давление наддува является низким, указывая, что крутящий момент требования водителя низок (не показан). Объем цилиндра при останове двигателя также находится на нижнем уровне, указывая, что двигатель работает.

В момент T₁₁ времени производится запрос останова двигателя. Запрос останова двигателя может автоматически формироваться контроллером без водительского ввода в устройство, которое имеет единственное назначение запуска и/или останова двигателя (например, замок зажигания). Запрос останова двигателя может инициироваться, например, когда скорость транспортного средства имеет значение ноль, и когда нажата педаль тормоза. Подача топлива в двигатель останавливается в ответ на запрос останова двигателя.

Между моментом T₁₁ времени и моментом T₁₂ времени давление наддува повышается в ответ на запрос останова двигателя. Повышение давления наддува предоставляет большему количеству воздуха возможность закачиваться в двигатель во время остановки двигателя, так чтобы двигатель мог перезапускаться с более высоким зарядом цилиндра. Более высокий заряд цилиндра может разгонять двигатель с более высоким темпом и уменьшать время реакции крутящего момента двигателя, поскольку двигатель может скорее достигать рабочего числа оборотов. В одном из примеров, давление наддува может повышаться и координироваться с временем открывания дросселя, так чтобы впускной коллектор двигателя наполнялся воздухом с более высоким давлением, когда выбранные впускные клапаны цилиндра открываются во время остановки двигателя. Впускные клапаны закрываются, и двигатель останавливается до того, как открываются выпускные клапаны. Впоследствии, топливо может подаваться в цилиндр и воспламеняться, чтобы непосредственно запускать двигатель без помощи стартера. Таким образом, увеличенный заряд воздуха может захватываться в цилиндре, когда двигатель останавливается, так что двигатель может запускаться с большим ускорением. Давление наддува может повышаться посредством закрывания перепускного клапана или посредством усиления электрического содействия турбонагнетателю.

В момент T₁₂ времени двигатель останавливается, и давление наддува понижается в ответ на остановку двигателя. Понижение давления наддува может снижать энергопотребление благодаря не использованию энергии для создания наддува, когда не нужно. Объем цилиндра для конкретного цилиндра двигателя также возрастает в момент T₁₂ времени, чтобы показывать, что поршень цилиндра находится возле нижней мертвой точки, где объем цилиндра является наибольшим.

В момент T₁₃ времени принимается запрос запуска двигателя, и давление наддува повышается в ответ на запрос запуска двигателя (не показано). Запрос запуска двигателя может инициироваться водителем или автоматически контроллером, без непосредственного запрашивания водителем запуска двигателя с помощью устройства ввода, которое имеет единственную функцию запуска и/или останова двигателя (например, замка зажигания). Давление наддува повышается для повышения давления в цилиндрах, которое будет вводить воздух после того, как начинается вращение двигателя. В одном из примеров давление наддува настраивается, чтобы быть единообразным давлением, независимым от барометрического давления. Искра и топливо подаются в цилиндр или цилиндры двигателя, которые захватывают заряд воздуха во время останова двигателя, чтобы непосредственно запускать двигатель без стартера.

Между моментом T₁₃ времени и моментом T₁₄ времени двигатель вращается и засасывает воздух при более высоком давлении, чем атмосферное давление. Повышенное давление воздуха предоставляет двигателю возможность разгоняться с большим темпом, чем если бы двигатель засасывал воздух при барометрическом давлении. Кроме того, величина наддува уменьшается по мере того, как число оборотов двигателя приближается к числу оборотов холостого хода для сдерживания любых выбросов числа оборотов двигателя.

В момент T₁₄ времени двигатель достигает порогового числа оборотов (например, числа оборотов холостого хода), и давление наддува понижается до нижнего уровня, пригодного для условий холостого хода. Давление наддува дополнительно настраивается в ответ на крутящий момент требования водителя, чтобы выдавать заряд воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый крутящий момент двигателя.

В момент T₁₅ времени производится запрос останова двигателя. Подача топлива в двигатель останавливается в ответ на запрос останова двигателя. Следовательно, число оборотов двигателя снижается до нулевого числа оборотов.

Между моментом T₁₅ времени и моментом T₁₆ времени давление наддува повышается в ответ на запрос останова двигателя. Повышение давления наддува предоставляет большему количеству воздуха возможность закачиваться в двигатель во время остановки двигателя, так чтобы двигатель мог перезапускаться с более высоким зарядом цилиндра. Более высокий заряд цилиндра может разгонять двигатель с более высоким темпом и уменьшать время реакции крутящего момента двигателя, поскольку двигатель может скорее достигать рабочего числа оборотов. Давление наддува может повышаться и координироваться с временем открывания дросселя, так чтобы впускной коллектор двигателя наполнялся воздухом с более высоким давлением, когда выбранные впускные клапаны цилиндра открываются во время остановки двигателя. Впускные клапаны закрываются, и двигатель останавливается до того, как открываются выпускные клапаны. Впоследствии, топливо может подаваться в цилиндр и воспламеняться, чтобы непосредственно запускать двигатель без помощи стартера. Давление наддува может повышаться посредством закрывания перепускного клапана или посредством усиления электрического содействия турбонагнетателю.

В момент T₁₆ времени двигатель останавливается, и давление наддува понижается в ответ на остановку двигателя. Понижение давления наддува может снижать энергопотребление благодаря не использованию энергии для создания наддува, когда не нужно. Объем цилиндра для конкретного цилиндра двигателя также возрастает в момент T₁₆ времени, чтобы показывать, что поршень цилиндра находится возле верхней мертвой точки, где объем цилиндра является наименьшим. Однако, поскольку этот пример не включает в себя клапан наддува для запуска двигателя, и поскольку цилиндр засасывал воздух, в то время как наддув был повышенным между моментами T₁₅ и T₁₆ времени, топливо, впрыскиваемое во время перезапуска двигателя в момент T₁₇ времени равнозначно топливу, впрыскиваемому в момент T₁₃ времени за исключением приспосабливания к изменениям температуры двигателя.

В момент T₁₇ времени принимается запрос запуска двигателя, и давление наддува повышается в ответ на запрос запуска двигателя (не показано). Запрос запуска двигателя может инициироваться водителем или автоматически контроллером, без непосредственного запрашивания водителем запуска двигателя с помощью устройства ввода, которое имеет единственную функцию запуска и/или останова двигателя (например, замка зажигания). Давление наддува повышается для повышения давления в цилиндрах, которое будет вводить воздух после того, как начинается вращение двигателя. Искра и топливо подаются в цилиндр или цилиндры двигателя, которые захватывают заряд воздуха во время останова двигателя, чтобы непосредственно запускать двигатель без стартера.

Между моментом T₁₇ времени и моментом T₁₈ времени двигатель вращается и засасывает воздух при более высоком давлении, чем атмосферное давление. Повышенное давление воздуха предоставляет двигателю возможность разгоняться с большим темпом, чем если бы двигатель был засасывающим воздух под барометрическим давлением. Кроме того, величина наддува уменьшается по мере того, как число оборотов двигателя приближается к числу оборотов холостого хода для сдерживания любых выбросов числа оборотов двигателя.

В момент T₁₈ времени двигатель достигает порогового числа оборотов (например, числа оборотов холостого хода), и давление наддува понижается до нижнего уровня, пригодного для условий холостого хода. Давление наддува дополнительно настраивается в ответ на крутящий момент требования водителя, чтобы выдавать заряд воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый крутящий момент двигателя.

Далее, со ссылкой на фиг. 6, показан подход для останова и запуска двигателя. Подход по п. 6 может применяться к двигателям, которые автоматически останавливаются и запускаются, а также двигателям, которые останавливаются и запускаются водителем. Подход по п. 6 может быть предусмотрен в качестве исполняемых команд, хранимых в невременной памяти контроллера 12, показанного на фиг. 1.

На этапе 602 подход 600 определяет условия эксплуатации. Условия эксплуатации могут включать в себя, но не в качестве ограничения, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя, скорость транспортного средства, положение педали акселератора и температуру окружающей среды. Подход 600 переходит На этапе 604 после того, как определены условия эксплуатации.

На этапе 604 подход 600 оценивает, присутствует ли клапан управления наддувом для запуска двигателя. В одном из примеров бит, запрограммированный в памяти, идентифицирует, присутствует ли клапан управления наддувом для запуска двигателя. Если подход 600 делает вывод, что клапан наддува для запуска двигателя присутствует, ответом является да, и подход 600 переходит на этап 612. Иначе, ответом является нет, и подход 600 переходит на этап 606.

На этапе 606 подход 600 оценивает, был ли запрошен останов двигателя. Запрос останова двигателя может производиться автоматически с помощью контроллера двигателя без непосредственной выдачи ввода водителем в устройство, которое имеет единственное назначение запуска и/или останова двигателя (например, замок зажигания). Например, контроллер может запрашивать останов двигателя, когда водитель нажимает педаль тормоза транспортного средства, и когда число оборотов транспортного средства имеет значение ноль. В качестве альтернативы, останов двигателя может запрашиваться водителем. Если подход 600 делает вывод, что присутствует запрос останова двигателя, ответом является Да, и подход 600 переходит на этап 608. Иначе, ответом является нет, и подход 600 переходит на выход.

На этапе 608 подход 600 прекращает поток топлива в цилиндры двигателя. Кроме того, в некоторых примерах, искра может прекращать подаваться в цилиндры двигателя, так чтобы сгорание прекращалось в цилиндре двигателя. Подход 600 переходит на этап 610 после того, как прекращены сгорание и поток топлива в цилиндры двигателя.

На этапе 610 подход 600 повышает наддув в двигатель и цилиндры. Наддув увеличивается, и дроссель может открываться в выбранное время или положение двигателя, так чтобы цилиндры, в которых прекращен поток топлива, принимали увеличенное количество воздуха. Увеличенное количество воздуха засасывается в цилиндры двигателя по мере того, как вращается двигатель. Воздух может захватываться в одном или более цилиндров, когда двигатель останавливается. Воздух захватывается в цилиндре, когда двигатель останавливается, и цилиндр находится в такте сжатия или расширения. Впускные и выпускные клапаны цилиндра закрываются во время тактов сжатия и расширения, с тем чтобы захватывать воздух в цилиндре. В одном из примеров, наддув может увеличиваться посредством закрывания перепускного клапана или перепускного клапана компрессора. Закрывание перепускного клапана или перепускного клапана компрессора предоставляет дополнительному воздуху возможность поступать в область между компрессором и дросселем. В других примерах, наддув может повышаться посредством увеличения частоты вращения турбонагнетателя с электрическим приводом. Подход 600 переходит на этап 618 после того, как давление наддува повышено во время остановки, в ответ на запрос останова двигателя.

На этапе 612 подход 600 оценивает, был ли запрошен останов двигателя. Запрос останова двигателя может производиться автоматически с помощью контроллера двигателя без непосредственной выдачи ввода водителем в устройство, которое имеет единственное назначение запуска и/или останова двигателя (например, замок зажигания). В качестве альтернативы, останов двигателя может запрашиваться водителем. Если подход 600 делает вывод, что присутствует запрос останова двигателя, ответом является Да, и подход 600 переходит на этап 614. Иначе, ответом является нет, и подход 600 переходит на выход.

На этапе 614 подход 600 оценивает, остановлен ли двигатель. Двигатель может оцениваться остановленным, когда число оборотов двигателя является нулевым. Если подход 600 делает вывод, что двигатель остановлен, ответом является да, и подход 600 переходит на этап 616. Иначе, ответом является нет, и подход 600 возвращается на этап 614. Должно быть упомянуто, что, в некоторых примерах, клапан наддува для запуска двигателя может открываться в ответ на запрос останова двигателя по мере того, как число оборотов двигателя замедляется до нуля.

На этапе 616 подход 600 открывает клапан наддува для запуска двигателя, так что, когда давление наддува повышается, может повышаться давление в цилиндре. Например, клапан наддува для запуска двигателя у цилиндра может открываться, когда двигатель останавливается, и цилиндр находится в такте сжатия или расширения. В некоторых примерах, клапан наддува для запуска двигателя может открываться в ответ на запрос запуска двигателя. Подход 600 переходит на этап 618 после того, как открывается клапан наддува для запуска двигателя.

На этапе 618 подход 600 оценивает, присутствует ли запрос запуска двигателя. Запрос запуска двигателя может производиться автоматически с помощью контроллера без непосредственного водительского ввода в устройство, которое имеет единственное назначение запуска и/или останова двигателя. В качестве альтернативы, водитель, например, может запрашивать запуск двигателя посредством пускового переключателя. Если запрос запуска двигателя отсутствует, ответом является нет, и подход 600 возвращается на этап 618. Иначе, ответом является да, и подход 600 переходит на этап 620.

На этапе 620, подход 600 усиливает наддув двигателя в ответ на запрос запуска двигателя. В одном из примеров, наддув повышается, когда двигатель остановлен, посредством турбонагнетателя с электрически приводом. В других примерах, наддув может повышаться по мере того, как двигатель начинает вращаться. Если двигатель включает в себя один или более клапанов наддува для запуска двигателя, клапан наддува для запуска двигателя закрывается после того, как требуемое давление присутствует в цилиндре двигателя. В одном из примеров, подход 600 оценивает, находится ли требуемое давление в цилиндре, на основании давления во впускном коллекторе. Давление наддува может меняться на основании объема выбранного цилиндра при останове двигателя. В одном из примеров, давление наддува повышается для меньших объемов цилиндра. Давление наддува понижается для больших объемов цилиндра. Например, если поршень в выбранном цилиндре находится возле верхней мертвой точки, и объем цилиндра на данный момент относительно мал, давление наддува повышено по сравнению с тем, когда объем цилиндра велик. С другой стороны, если поршень в выбранном цилиндре находится около нижней мертвой точки, и объем цилиндра на данный момент относительно велик наряду с тем, что двигатель остановлен, давление наддува понижается по сравнению с тем, когда объем цилиндра мал.

Двигатель также может запускаться непосредственно на этапе 620 с помощью подачи искры и топлива в цилиндр, в котором захвачен воздух. Поскольку впускной канал подвергается наддуву, цилиндр удерживает большее количество воздуха, а потому, дополнительное топливо может подаваться в цилиндр, так чтобы цилиндр вырабатывал дополнительный крутящий момент по сравнению с тем, когда воздух засасывается в двигатель при атмосферном давлении.

Подход 600 также настраивает наддув во время пуска двигателя (например, когда двигатель разгоняется от нулевого числа оборотов до числа оборотов холостого хода). В частности, наддув уменьшается по мере того, как двигатель вращается и разгоняется до предопределенного числа оборотов. Посредством уменьшения наддува во время пуска, может понижаться вероятность перерегулирования числа оборотов двигателя. Подход 600 переходит на этап 622 после того, как настроен наддув двигателя.

На этапе 622 подход 600 эксплуатирует двигатель на богатой топливо-воздушной смеси. Богатая топливо-воздушная смесь улучшает устойчивость запуска двигателя и, после того, как повышено давление наддува, воздух может проходить через выпускные клапаны в выпускной коллектор во время перекрытия клапанов, чтобы обеспечивать экзотермическую реакцию в выпускном коллекторе. Кроме того, когда воздух и обогащенные отработавшие газы встречаются в выпускном коллекторе, может вырабатываться обедненная общая смесь, которая способствует окислению. Подход 600 переходит на выход после того, как двигатель эксплуатируется с обогащением. Также должно быть упомянуто, что, во время некоторых условий, двигатель может эксплуатироваться с обеднением, если требуется.

Таким образом, подход согласно фиг. 6 предусматривает подход, содержащий: открывание клапана цилиндра, в то время как вращение двигателя остановлено; повышение давления в цилиндре двигателя, в то время как остановлено вращение двигателя; и осуществление непосредственного запуска двигателя с помощью выдачи искры и топлива в цилиндр. Подход эксплуатации двигателя включает в себя те случаи, когда повышение давления в цилиндре включает в себя повышение давления в цилиндре с помощью компрессора. Подход эксплуатации двигателя также включает в себя те случаи, когда компрессор является частью турбонагнетателя, и где турбонагнетатель является электроприводным.

В некоторых примерах, подход эксплуатации двигателя дополнительно содержит открывание клапана цилиндра, в то время как двигатель остановлен. Подход эксплуатации двигателя дополнительно содержит закрывание клапана цилиндра перед непосредственным запуском двигателя. Подход эксплуатации двигателя включает в себя те случаи, когда непосредственный запуск двигателя включает в себя запуск двигателя без помощи стартерного электродвигателя. Подход эксплуатации двигателя включает в себя те случаи, когда давление в цилиндре повышается после того, как двигатель был остановлен в течение предопределенного времени предопределенное время основано на времени спада давления цилиндра.

В еще одном примере, подход согласно фиг. 6 предусматривает подход, содержащий: повышение давления наддува двигателя в ответ на запрос останова двигателя; остановку вращения двигателя; и выдачу искры и топлива в цилиндр в ответ на заряд воздуха цилиндра, в то время как вращение двигателя остановлено. Подход включает в себя те случаи, когда давление наддува повышается посредством повышения отдачи компрессора. Подход включает в себя те случаи, когда отдача компрессора повышается с помощью электрической энергии. Подход включает в себя те случаи, когда отдача компрессора повышается посредством закрывания перепускного клапана. Подход дополнительно содержит повышение давления наддува в ответ на запрос запустить двигатель, в то время как вращение двигателя остановлено. Подход дополнительно содержит понижение давления наддува во время пуска двигателя. Подход включает в себя те случаи, когда давление наддува понижается между нулевым числом оборотов двигателя и числом оборотов холостого хода двигателя.

Как будет принято во внимание обычным специалистом в данной области техники, подход, описанный на фиг. 6, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, одноцилиндровый двигатель, рядные двигатели I2, I3, I4, I5 и V-образные двигатели V6, V8, V10, V12 и V16, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.

1. Система двигателя, содержащая:

двигатель, включающий в себя цилиндр, клапан и турбонагнетатель; и

контроллер, включающий в себя исполняемые инструкции, хранимые в невременной памяти, для подстройки давления наддува двигателя в ответ на объем цилиндра у цилиндра при останове двигателя.

2. Система двигателя по п. 1, где исполняемые инструкции включают в себя инструкции для повышения давления наддува двигателя по мере того, как уменьшается объем цилиндра.

3. Система двигателя по п. 1, где исполняемые инструкции включают в себя инструкции для понижения давления наддува двигателя по мере того, как увеличивается объем цилиндра.

4. Система двигателя по п. 1, дополнительно содержащая дополнительные исполняемые инструкции для открывания клапана, чтобы повышать давление в цилиндре во время останова двигателя.

5. Система двигателя по п. 1, где исполняемые инструкции повышают давление наддува двигателя, в то время как двигатель остановлен.

6. Система двигателя по п. 1, дополнительно содержащая исполняемые инструкции для непосредственного запуска двигателя.

РИСУНКИ