專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)和方法，其中燃油噴射和 點(diǎn)火在處在膨脹沖程中的氣缸中執(zhí)行，從而通過使用從形成于膨脹沖 程氣缸中的空氣燃油混合物的燃燒導(dǎo)致的燃燒能來起動發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)提出多種用于當(dāng)車輛停止在怠速狀態(tài)時(shí)自動停止發(fā) 動機(jī)并且自動重起動發(fā)動機(jī)以平穩(wěn)地起動車輛的技術(shù)，作為用于減少 或者控制尾氣排放和改善燃油經(jīng)濟(jì)性的方法。關(guān)于這些技術(shù)，如果重 起動發(fā)動機(jī)需要不期望的長的時(shí)間，則由于對駕駛員起動意圖的響應(yīng) 的延遲，駕駛性能可能惡化，因此迅速重起動發(fā)動機(jī)是重要的。通常， 起動機(jī)用于起動發(fā)動機(jī)，這使得難于迅速重起動發(fā)動機(jī)。進(jìn)一步，上 述技術(shù)需要發(fā)動機(jī)以重復(fù)的方式經(jīng)常停止和起動，導(dǎo)致起動機(jī)和它的 外圍部件的使用壽命的減少，和由于電池的過度使用而充在電池中的 電能的量的減少。
考慮到上述問題，如公布在例如日本專利特開No. 2004-124754中 的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)可應(yīng)用到缸內(nèi)直噴式發(fā)動機(jī)，其中燃油直接噴射進(jìn) 燃燒室而非進(jìn)氣口。公布在本文獻(xiàn)中的起動系統(tǒng)使得起動這種類型的 發(fā)動機(jī)而不使用起動機(jī)成為可能。當(dāng)缸內(nèi)直噴式發(fā)動機(jī)重起動時(shí)，如 上述文獻(xiàn)中公布的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)控制節(jié)流閥，使其在發(fā)動機(jī)停止過 程或降速期間位于預(yù)定打開位置中一段特定時(shí)間，從而增加了活塞朝 處在壓縮沖程中的氣缸和處在膨脹沖程中的氣缸中的上止點(diǎn)的運(yùn)動的 阻力。在節(jié)流閥以本方式打開的情況下，每個(gè)氣缸的活塞能夠停止在 合適的停止位置，并且恰當(dāng)量的空氣可確保充進(jìn)膨脹沖程氣缸中。
在如上所述的傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)中，在發(fā)動機(jī)降速期間控制 節(jié)流閥位于預(yù)定打開位置一段特定時(shí)間，從而每個(gè)氣缸的活塞停止在 合適的停止位置，并且足量的空氣包含在膨脹沖程氣缸中。然而，如 果當(dāng)發(fā)動機(jī)停止時(shí)，基于從運(yùn)行狀態(tài)(例如怠速狀態(tài))的發(fā)動機(jī)停止條件 的滿足而突然打開節(jié)流闊，則空氣迅速流進(jìn)進(jìn)氣管，產(chǎn)生例如不正常 聲音或噪聲的出現(xiàn)的問題，所述運(yùn)行狀態(tài)中，進(jìn)氣歧管的真空度是大 的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)和方法， 用于更可靠和更高效地起動發(fā)動機(jī)，同時(shí)確保改善的發(fā)動機(jī)的靜音性。
為了實(shí)現(xiàn)上述和/或其它目的(多個(gè))，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供 一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)，包括(a)燃燒室，(b)與燃燒室相連通的 進(jìn)氣口和排氣口 ， (C)分別打開和關(guān)閉進(jìn)氣口和排氣口的進(jìn)氣閥和排氣 閥，(d)設(shè)在與進(jìn)氣口相連通的進(jìn)氣通道中的節(jié)流設(shè)備，節(jié)流設(shè)備包括 節(jié)流閥，(e)用于將燃油噴射進(jìn)燃燒室中的燃油噴射裝置，(f)用于點(diǎn)燃 燃燒室中的空氣/燃油混合物的點(diǎn)火裝置，以及(g)用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機(jī) 的曲柄角的曲柄角傳感裝置。在起動系統(tǒng)中，控制裝置設(shè)置為用于運(yùn) 行節(jié)流設(shè)備，以將節(jié)流闊打開到基于發(fā)動機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力而設(shè) 定的節(jié)流閥開度?？刂蒲b置基于曲柄角傳感裝置的檢測結(jié)果，確定在 發(fā)動機(jī)起動時(shí)刻處于膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸，并且當(dāng)發(fā)動機(jī)起動 時(shí)，操作燃油噴射裝置以將燃油噴射進(jìn)膨脹沖程氣缸中并操作點(diǎn)火裝 置以點(diǎn)燃膨脹沖程氣缸的燃燒室中的空氣/燃油混合物。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)中，操作節(jié)流設(shè) 備以將節(jié)流閥打開到基于發(fā)動機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥 開度。當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時(shí)，促動燃油噴射裝置以將燃油噴射進(jìn)基于曲柄 角傳感裝置的檢測結(jié)果而判定為正處在膨脹沖程的氣缸中，并且促動 點(diǎn)火裝置以點(diǎn)燃空氣/燃油混合物。當(dāng)節(jié)流閥因此在發(fā)動機(jī)停止之前的發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)行期間打開時(shí)，新鮮空氣被吸進(jìn)每一個(gè)氣缸用于掃氣， 導(dǎo)致氣缸中氧氣量的增加，并且氣缸中的負(fù)壓力減少使得活塞停止在 合適的位置。當(dāng)發(fā)動機(jī)隨后起動時(shí)，因此，空氣/燃油混合物能夠無失 效地點(diǎn)燃并且燃燒，由于混合物的燃燒提供了一定的驅(qū)動力，因此使 得發(fā)動機(jī)能夠以改善的可靠性和效率起動。進(jìn)一步，由于節(jié)流閥在發(fā) 動機(jī)停止期間打開到的節(jié)流閥開度基于進(jìn)氣壓力來設(shè)定，因此能夠防 止由于空氣的快速流入導(dǎo)致的不正常聲音的可能的出現(xiàn)，確保改善的 發(fā)動機(jī)的靜音性。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的起動系統(tǒng)中，控制裝置可以設(shè)定節(jié)流 閥在發(fā)動機(jī)停止期間打開到的節(jié)流閥開度，從而節(jié)流閥開度隨著進(jìn)氣 壓力增加而減少。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)，該內(nèi) 燃發(fā)動機(jī)包括(a)燃燒室，(b)與燃燒室相連通的進(jìn)氣口和排氣口， (C) 分別打開和關(guān)閉進(jìn)氣口和排氣口的進(jìn)氣閥和排氣閥，(d)設(shè)在與進(jìn)氣口 相連通的進(jìn)氣通道中的節(jié)流設(shè)備，節(jié)流設(shè)備包括節(jié)流閥，(e)用于將燃
油噴射進(jìn)燃燒室中的燃油噴射裝置，(f)用于點(diǎn)燃燃燒室中的空氣/燃油 混合物的點(diǎn)火裝置，以及(g)用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的曲柄角的曲柄角傳 感裝置。在起動系統(tǒng)中，控制裝置設(shè)置為用于操作節(jié)流設(shè)備，以基于 在發(fā)動機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥打開速度將節(jié)流閥打開 到預(yù)定的節(jié)流閥開度?？刂蒲b置基于曲柄角傳感裝置的檢測結(jié)果，確 定在發(fā)動機(jī)起動時(shí)刻處在膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸，并且當(dāng)發(fā)動機(jī) 起動時(shí)，操作燃油噴射裝置以將燃油噴射進(jìn)膨脹沖程氣缸中并操作點(diǎn) 火裝置以點(diǎn)燃膨脹沖程氣缸的燃燒室中的空氣/燃油混合物。
在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)中，操作節(jié)流 設(shè)備以基于在發(fā)動機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥打開速度將 節(jié)流闊打開到預(yù)定的節(jié)流閥開度。在發(fā)動機(jī)起動時(shí)，燃油噴射裝置被 促動以將燃油噴射進(jìn)基于曲柄角傳感裝置的檢測結(jié)果而判定為正處在
膨脹沖程中的氣缸中，并且點(diǎn)火裝置被促動以點(diǎn)燃空氣/燃油混合物。 當(dāng)節(jié)流閥在發(fā)動機(jī)停止之前的發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)行期間打開時(shí)，新鮮空氣 被吸進(jìn)每一個(gè)氣缸用于掃氣，導(dǎo)致氣缸中氧氣量的增加，并且氣缸中 的負(fù)壓力減少從而活塞停止在合適的位置。當(dāng)發(fā)動機(jī)隨后起動時(shí)，因 此，空氣/燃油混合物能夠無失效地點(diǎn)燃并且燃燒，以提供由于混合物 的燃燒導(dǎo)致的一定的驅(qū)動力，因此使得發(fā)動機(jī)能夠以改善的可靠性和 效率起動。進(jìn)一步，由于節(jié)流閥在發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥打開 速度基于進(jìn)氣壓力而設(shè)定，因此能夠防止由于空氣的快速流入導(dǎo)致的 不正常聲音的可能的出現(xiàn)，確保改善的發(fā)動機(jī)的靜音性。
在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的起動系統(tǒng)中，控制裝置可以設(shè)定節(jié)流 閥在發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥打開速度，從而節(jié)流闊打開速度隨 著進(jìn)氣壓力增加而減少。
在根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面的起動系統(tǒng)中，節(jié)流閥開度或節(jié) 流閥在發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥開度或節(jié)流閥打開速度可以設(shè)定 為隨著進(jìn)氣壓力增加而減少的節(jié)流閥開度或節(jié)流閥打開速度的上限 值。這種情況下，節(jié)流閥在發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥開度或節(jié)流 閥打開速度的上限值可以根據(jù)發(fā)動機(jī)起動時(shí)的期望的起動性能和發(fā)動 機(jī)的期望的靜音性來確定。


參照附圖，從下面的示例性的實(shí)施例的說明中，本發(fā)明的前述和/ 或進(jìn)一步的目標(biāo)，特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，附圖中類似參考標(biāo)記用于 表示類似元件，并且其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)造的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng) 的示意圖2是描述通過第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)執(zhí)行的發(fā)動機(jī)停止 控制和起動控制的流程圖3是示出當(dāng)在第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)中發(fā)動機(jī)停止時(shí)觀 測的在某些氣缸中的活塞和閥的行為的示意圖4是示出在發(fā)動機(jī)停止期間傳感的節(jié)流閥開度相對于進(jìn)氣歧管 真空度的圖5是示出在第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)中，在發(fā)動機(jī)停止期 間節(jié)流閥開度和進(jìn)氣管中的壓力的變化的時(shí)間圖6是描述通過根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng) 執(zhí)行的發(fā)動機(jī)停止控制和起動控制的流程圖7是示出在第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)中，在發(fā)動機(jī)停止期 間節(jié)流閥打開速度和進(jìn)氣管中的壓力的時(shí)間具體實(shí)施例方式
如本發(fā)明的示例性實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)將參照附圖進(jìn) 行詳細(xì)描述。但是，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。
第一實(shí)施例
圖1是示意性的示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)造的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的 起動系統(tǒng)。圖2是描述通過第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)執(zhí)行的發(fā)動 機(jī)停止控制和起動控制的流程圖。圖3示意性地示出當(dāng)在第一實(shí)施例 的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)中發(fā)動機(jī)停止時(shí)觀測的在某些氣缸中的活塞和閥的 行為。圖4是示出在發(fā)動機(jī)停止期間傳感的節(jié)流閥開度相對于進(jìn)氣歧 管真空度的圖。圖5是示出在第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)中，在發(fā) 動機(jī)停止期間節(jié)流閥開度和進(jìn)氣管中的壓力的變化的時(shí)間圖。
第一實(shí)施例的起動系統(tǒng)應(yīng)用到的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)是缸內(nèi)直噴式的四缸 發(fā)動機(jī)10，如圖1所示。發(fā)動機(jī)10包括氣缸體11，固定安裝在氣缸 體11上的氣缸蓋12?；钊?4容納在形成在氣缸體11中的缸膛13中， 從而每個(gè)活塞14能夠在相應(yīng)的缸膛13中上下移動。曲軸箱15緊固到 氣缸體ll的下部，并且凸輪軸16可旋轉(zhuǎn)地支撐在曲軸箱15中。每個(gè) 活塞14通過連桿17連接到曲軸15。
每個(gè)燃燒室18通過氣缸體11，氣缸蓋12和相應(yīng)的活塞14限定。
燃燒室1S成形為類似單坡屋頂，即，具有傾斜壁，傾斜壁使得燃燒室 18的上部的中央部分(即氣缸蓋12的下表面)高于其它部分。進(jìn)氣口 19 和排氣口 20形成在燃燒室18的上部(即氣缸蓋12的下表面)從而進(jìn)氣 口 19位于排氣口 20對面。進(jìn)氣閥21和排氣閥22安裝在氣缸蓋12中 從而進(jìn)氣閥和排氣閥21， 22的下端部分分別位于進(jìn)氣口 19和排氣口 20。進(jìn)氣閥21和排氣閥22通過氣缸蓋12支撐從而閥21， 22沿其軸 向可移動，并且分別沿此方向偏壓從而關(guān)閉進(jìn)氣口 19和排氣口 20。而 且，進(jìn)氣凸輪軸23和排氣凸輪軸24通過氣缸蓋12可旋轉(zhuǎn)地支撐，并 且形成在進(jìn)氣凸輪軸23和排氣凸輪軸24上的進(jìn)氣凸輪25和排氣凸輪 26通過輥?zhàn)訐u臂(未示出)分別與進(jìn)氣閥21和排氣閥22的上端部分接 觸。
利用上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)氣凸輪軸23和排氣凸輪軸24與凸輪軸16同 時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣凸輪25和排氣凸輪26促動相應(yīng)的輥?zhàn)訐u臂從而以特 定正時(shí)上下移動進(jìn)氣閥21和排氣閥22。隨著進(jìn)氣闊和排氣閥21， 22 的上下移動，進(jìn)氣口 19和排氣口 20打開和關(guān)閉，從而進(jìn)氣口和排氣 口 19， 20分別與燃燒室18連通并且與燃燒室18斷開。
發(fā)動機(jī)10以進(jìn)氣和排氣可變閥正時(shí)系統(tǒng)(VVT:可變閥智能正 時(shí))27， 28的形式裝配有閥系統(tǒng)，用于根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況將進(jìn)氣閥21 和排氣閥22的打開和關(guān)閉正時(shí)控制到最優(yōu)正時(shí)。進(jìn)氣和排氣可變閥正 時(shí)系統(tǒng)27， 28包括分別安裝在進(jìn)氣凸輪軸23和排氣凸輪軸24的軸向 端部的VVT控制器29， 30。在運(yùn)行中，液壓從燃油控制閥31， 32施 加到VVT控制器29， 30的提前燃燒室和滯后燃燒室(未示出)中的選定 的多個(gè)上，從而改變凸輪軸23， 24相對于凸輪齒的相位，并且因此提 前或滯后進(jìn)氣閥21和排氣閥22的打開和關(guān)閉正時(shí)。這種情況中，進(jìn) 氣和排氣可變閥正時(shí)系統(tǒng)27， 28分別提前或滯后進(jìn)氣閥21和排氣閥 22的打開和關(guān)閉正時(shí)，同時(shí)保持這些閥21， 22的工作角(打開周期)不變。這種情況下，進(jìn)氣凸輪軸23和排氣凸輪軸24分別設(shè)置有用于傳 感凸輪軸23, 24的轉(zhuǎn)動相位的凸輪位置傳感器33， 34。
進(jìn)氣口 19通過進(jìn)氣歧管35連接到穩(wěn)壓罐36,并且進(jìn)氣管37連 接到穩(wěn)壓罐36?？諝鉃V清器38連接到進(jìn)氣管37的空氣入口，并且具 有節(jié)流閥39的電子節(jié)流設(shè)備40設(shè)在空氣濾清器38的下游側(cè)。用于將 燃油直接噴射進(jìn)燃燒室18中的噴射器41安裝在氣缸蓋12中，從而噴 射器41位于接近進(jìn)氣口 19并且相對于垂直方向傾斜一定角度。為相 應(yīng)氣缸設(shè)置的噴射器41通過輸送管42相互連接，并且高壓泵44通過 供油管43連接到輸送管42。低壓泵和燃油箱通過燃油供給管(未示出) 連接到高壓泵44。進(jìn)一步，用于點(diǎn)燃空氣/燃油混合物的火花塞45安 裝在氣缸蓋12中，從而火花塞45位于燃燒室18的上方。
另一方面，排氣管47通過排氣歧管46連接到排氣口 20，并且用 于去除或處理包含在尾氣中的例如HC， CO和N0x的有害物質(zhì)的催化 劑設(shè)備或者催化轉(zhuǎn)化器48， 49安裝在排氣管47中。發(fā)動機(jī)10還設(shè)置 有用于通過轉(zhuǎn)動曲柄起動發(fā)動機(jī)10的起動機(jī)50。為了起動發(fā)動機(jī)10， 起動機(jī)50的小齒輪(未示出)與齒圈嚙合，然后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或者驅(qū)動力從 小齒輪傳遞到齒圈從而轉(zhuǎn)動凸輪軸16。
同時(shí)，電子控制單元(ECU)51安裝在車輛中。ECU51能夠控制噴 射器41和火花塞45。更具體地，空氣流量計(jì)52和進(jìn)氣溫度傳感器53 安裝在進(jìn)氣管37的上游側(cè)，同時(shí)進(jìn)氣壓力傳感器54設(shè)置在穩(wěn)壓罐36 中，并且通過這些傳感器52，53, 54測量的進(jìn)入空氣的比容，進(jìn)入空氣 的溫度和進(jìn)氣壓力(進(jìn)氣歧管真空度)傳輸?shù)紼CU 51。節(jié)氣門位置傳感 器55安裝在電子節(jié)流設(shè)備40中并且將當(dāng)前節(jié)流閥開度輸出到ECU51， 并且加速器位置傳感器56設(shè)置為用于將當(dāng)前加速踏板的位置輸出到 ECU 51。進(jìn)一步，曲柄角傳感器57設(shè)置為用于將檢測到的每個(gè)氣缸的 曲柄角輸出到ECU51，并且ECU 50確定每個(gè)氣缸處在進(jìn)氣，壓縮， 膨脹(爆炸)和排氣沖程中的哪個(gè)沖程中，并且基于檢測到的曲柄角計(jì)算發(fā)動機(jī)速度。而且，水溫傳感器58設(shè)置在氣缸體11中，用于傳感發(fā)
動機(jī)冷卻液溫度并將傳感的冷卻液溫度輸出到ECU 51。燃油壓力傳感 器59設(shè)置在與相應(yīng)噴射器41相連通的輸送管42中，用于傳感管道42 中的燃油壓力并將傳感的燃油壓力輸出到ECU51。
利用上述結(jié)構(gòu)，ECU 51可操作以基于傳感的燃油壓力驅(qū)動高壓泵 44，從而燃油壓力變得與預(yù)定壓力水平相等。ECU51基于例如檢測的 進(jìn)入空氣的比容，進(jìn)入空氣的溫度，進(jìn)氣壓力，節(jié)流閥開度，加速踏 板位置，發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)冷卻液溫度的發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況，還可操 作以確定燃油噴射量，噴射正時(shí)，點(diǎn)火正時(shí)等，并且驅(qū)動噴射器41和 火花塞45從而執(zhí)行燃油的噴射和空氣/燃油混合物的點(diǎn)火。
ECU 51還能夠基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行情況控制進(jìn)氣和排氣可變閥正時(shí) 系統(tǒng)27，2S。更具體地，當(dāng)發(fā)動機(jī)以低溫或輕負(fù)載運(yùn)行時(shí)，或者當(dāng)發(fā)動 機(jī)起動或者怠速運(yùn)行時(shí)，控制可變閥正時(shí)系統(tǒng)27， 28以消除在排氣閥 22的打開周期和進(jìn)氣閥21的打開周期之間的重疊，從而減少流回到進(jìn) 氣口 19或者燃燒室18的廢氣的量，改善了燃燒穩(wěn)定性和燃油經(jīng)濟(jì)性 或效率。當(dāng)發(fā)動機(jī)以中等負(fù)載運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)27, 28以增加上述重 疊，借此增加內(nèi)部EGR率并增強(qiáng)廢氣凈化(排放控制)效率，同時(shí)減少 了泵損失，改善了燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)發(fā)動機(jī)以高負(fù)載和低或中等速度運(yùn) 行時(shí)，ECU 51運(yùn)行以提前進(jìn)氣閥21的關(guān)閉正時(shí)從而減少流回到進(jìn)氣 口19的進(jìn)氣量，改善了容積效率。當(dāng)發(fā)動機(jī)以高負(fù)載和高速運(yùn)行時(shí)， ECU 51運(yùn)行以根據(jù)發(fā)動機(jī)速度滯后進(jìn)氣閥21的關(guān)閉正時(shí)，從而提供 與進(jìn)氣的慣性力相匹配的閥正時(shí)，改善了容積效率。
如上構(gòu)造的發(fā)動機(jī)10具有當(dāng)車輛停止在怠速狀態(tài)時(shí)自動停止發(fā) 動機(jī)10的自動發(fā)動機(jī)停止功能，和當(dāng)發(fā)動機(jī)10處在自動停止?fàn)顟B(tài)時(shí) 相應(yīng)于起動命令自動重起動發(fā)動機(jī)IO的發(fā)動機(jī)重起動功能。在本實(shí)施 例中，當(dāng)發(fā)動機(jī)10重起動時(shí)，直接缸內(nèi)噴射機(jī)構(gòu)用于除使用起動機(jī)50 外，還通過燃油混合物的點(diǎn)火和燃燒起動發(fā)動機(jī)10。
更具體地，在發(fā)動機(jī)IO停止之后，用作控制裝置或控制器的ECU
51基于曲柄角傳感器57的檢測結(jié)果，確定其中活塞14處在膨脹沖程 中的氣缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)10隨后重起動時(shí)，ECU 51運(yùn)行以將燃油噴射進(jìn) 停止在膨脹沖程的氣缸中，并且點(diǎn)火并燃燒空氣/燃油混合物從而提供 用于移動活塞14并且驅(qū)動凸輪軸16的爆炸力。然后ECU 51運(yùn)行以驅(qū) 動起動機(jī)50從而將驅(qū)動力施加給凸輪軸16并因此重起動發(fā)動機(jī)10。
在其中發(fā)動機(jī)10是直接缸內(nèi)噴射型的四缸直列式發(fā)動機(jī)的本實(shí) 施例中，當(dāng)?shù)谝粴飧?1的活塞14超過上止點(diǎn)(TDC)并且停止在膨脹沖 程中時(shí)，例如，跟隨第一氣缸#1的第三氣缸#3的活塞14停止在壓縮 沖程中，如圖3所示。這種情況下，燃油噴射和點(diǎn)火在停止在膨脹沖 程的第一氣缸#1中執(zhí)行，從而空氣/燃油混合物燃燒以產(chǎn)生爆炸力，并 且在第一氣缸#1中產(chǎn)生的爆炸力將第一氣缸#1的活塞14推下并且同 時(shí)通過凸輪軸16向上移動第三氣缸#3的活塞14。為了使處在壓縮沖 程的第三氣缸#3能夠從第一氣缸#1中產(chǎn)生的爆炸力中獲得用于提升活 塞14并壓縮燃燒室18中的空氣的力，期望將第一氣缸#1停止在超過 TDC的膨脹沖程的后半部分，并且將第三氣缸#3停止在超過BDC的 壓縮沖程的后半部分。
本實(shí)施例中，節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī)10的停止過程(怠速運(yùn)行)或降速 期間打開僅僅一特定時(shí)間，從而將在發(fā)動機(jī)停止時(shí)刻停止在膨脹沖程 的氣缸的活塞14停止在膨脹沖程中的預(yù)定停止位置，確保包含在處在 膨脹沖程氣缸中的氧氣的量。如果節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī)降速期間打開， 然而，空氣迅速流入位于節(jié)流閥39下游的進(jìn)氣管37中，導(dǎo)致不正常 的聲音或噪聲。特別是，如果節(jié)流閥39突然打開而發(fā)動機(jī)10從例如 怠速狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)停止，則不正常的聲音可能出現(xiàn)，所述怠速狀態(tài) 中，進(jìn)氣管37中的進(jìn)氣歧管真空度或負(fù)壓力是大的。
本實(shí)施例中，因此，電子節(jié)流設(shè)備40使得節(jié)流閥39打開到在發(fā)
動機(jī)IO的降速期間基于進(jìn)氣歧管真空度而設(shè)定的節(jié)流閥開度，從而將 活塞14停止在膨脹沖程中的預(yù)定位置，同時(shí)防止不正常的聲音或噪聲 并且確保停止在膨脹沖程中的氣缸中的氧氣的合適的量。當(dāng)發(fā)動機(jī)10 隨后起動時(shí)，燃油噴射和點(diǎn)火在處在膨脹沖程的氣缸中執(zhí)行，從而發(fā) 動機(jī)10能夠高可靠性地起動。
參照圖4，當(dāng)節(jié)流閥在發(fā)動機(jī)10的降速期間打開到的節(jié)流閥開度
較大，或者當(dāng)在此期間測量的進(jìn)氣歧管真空度較大時(shí)，在發(fā)動機(jī)的降 速期間不正常的聲音或噪聲更可能出現(xiàn)。為了抑制或消除不正常聲音
并確保期望的發(fā)動機(jī)10的靜音性，因此，期望在發(fā)動機(jī)10的降速期 間在區(qū)域A(如圖4所示)執(zhí)行節(jié)流閥39的控制，區(qū)域A中節(jié)流閥開度 的上限值隨著進(jìn)氣歧管真空度增加而減少。同時(shí)，為了通過對停止在 膨脹沖程的氣缸中的氧氣的量和相同氣缸中活塞停止位置的控制而使 發(fā)動機(jī)10高可靠性和高效率地重起動，期望將節(jié)流閥39的開度設(shè)定 為如在發(fā)動機(jī)10降速期間的一樣大。因此，根據(jù)發(fā)動機(jī)10的重起動 性能和靜音性，在發(fā)動機(jī)10降速期間，節(jié)流閥39的節(jié)流閥開度設(shè)置 為圖4中區(qū)域A的上限值"a"。
再參照圖2的流程圖，將詳細(xì)描述如上所述的第一實(shí)施例的發(fā)動 機(jī)起動系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)停止控制和重起動控制。
如圖1和圖2中所示，步驟Sl中ECU 51確定用于在車輛運(yùn)行期 間停止發(fā)動機(jī)10的自動停止條件是否滿足。這里，發(fā)動機(jī)10的自動 停止意味著當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速時(shí)停止發(fā)動機(jī)10，或所謂的"怠速停止"。 這種情況下，自動停止條件包括，例如，車輛速度是0 km/h，制動開 關(guān)處在開狀態(tài)，和變速桿保持在空擋(N)位置預(yù)定的時(shí)間。當(dāng)車輛處在 這些情況中時(shí)，例如，在紅燈時(shí)，ECU51確定車輛停止，并且自動停 止條件滿足。然而，應(yīng)當(dāng)理解在車輛減速的同時(shí)發(fā)動機(jī)io可能停止。 在這種情況下，用于停止發(fā)動機(jī)10的自動停止條件包括，例如，車輛 速度等于或低于特定速度，發(fā)動機(jī)速度等于或低于特定速度，發(fā)動機(jī) 冷卻液溫度等于或低于特定溫度水平，和空調(diào)處在關(guān)狀態(tài)。對于處在 這些條件中的車輛，ECU51確定車輛正在減速，并且自動停止條件滿 足。
如果在步驟Sl中確定用于發(fā)動機(jī)10的自動停止條件滿足，則ECU 51進(jìn)行到S2以使噴射器41不能噴射燃油，并且使火花塞45不能點(diǎn)燃 空氣/燃油混合物。在下面的步驟S3中，ECU 51設(shè)定通過電子節(jié)流設(shè) 備40將節(jié)流閥39打開到的節(jié)流閥開度。這種情況下，基于通過進(jìn)氣 壓力傳感器54檢測的進(jìn)氣壓力(即進(jìn)氣歧管真空度)，ECU 51將節(jié)流閥 開度設(shè)定為上限值"a"，參照圖4中所示的圖。 一旦節(jié)流閥開度在步 驟S3中設(shè)定，ECU 51就進(jìn)行到步驟S4以運(yùn)行電子節(jié)流設(shè)備40從而 將節(jié)流閥39打開到設(shè)定的節(jié)流閥開度。
如果節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī)10的降速期間打開，則進(jìn)氣管37中的空 氣通過節(jié)流閥39流向穩(wěn)壓罐36,并且進(jìn)氣壓力增加至正壓力。因此， 將要停止在膨脹沖程中的活塞14停止在膨脹沖程中的合適停止位置， 同時(shí)進(jìn)氣流導(dǎo)致每個(gè)氣缸的掃氣，因此確保停止在膨脹沖程中的氣缸 中的氧氣的合適的量。進(jìn)一步，由于節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī)降速期間打幵 到的節(jié)流閥開度如上所述恰當(dāng)?shù)脑O(shè)定，因此阻止了空氣通過節(jié)流閥39 迅速地流入穩(wěn)壓罐36，因此抑制或消除了可能的不正常的聲音。
步驟S5中，確定發(fā)動機(jī)速度是否變?yōu)榈扔贠。如果發(fā)動機(jī)速度變 為等于0，則步驟S6執(zhí)行以操作電子節(jié)流設(shè)備40關(guān)閉節(jié)流閥39，并 且發(fā)動機(jī)停止在步驟S7中。
隨后，步驟S8中確定當(dāng)發(fā)動機(jī)IO處在自動停止?fàn)顟B(tài)時(shí)發(fā)動機(jī)重 起動條件是否滿足。用于發(fā)動機(jī)10的重起動條件可包括，例如，車輛 速度等于0km/h，制動開關(guān)處在開狀態(tài)，和變速桿處在運(yùn)行(l， 2， D， 或者R)位置。當(dāng)這些條件滿足時(shí)，ECU51確定駕駛者想起動車輛，并 且重起動條件滿足。如果步驟SS中確定用于起動發(fā)動機(jī)10的重起動條件滿足，則步驟S10和隨后的步驟通過空氣/燃油混合物的點(diǎn)火和燃 燒以執(zhí)行起動發(fā)動機(jī)10。
更具體地，在發(fā)動機(jī)重起動之前，步驟S9中ECU51基于曲柄角 傳感器57的檢測結(jié)果，確定哪個(gè)氣缸停止在膨脹沖程中。步驟S10中， 特定量的燃油從噴射器41噴射進(jìn)停止在膨脹沖程的氣缸的燃燒室1S 中，并且空氣/燃油混合物由火花塞45點(diǎn)燃，從而混合物開始在氣缸中 燃燒，提供使活塞14向下移動的爆炸力。
當(dāng)燃燒在停止在膨脹沖程中的氣缸中發(fā)生以推下該同一氣缸的活 塞14時(shí)，凸輪軸16旋轉(zhuǎn)，從旋轉(zhuǎn)得到的力傳遞到跟隨停止在膨脹沖 程中的氣缸的氣缸中，即，傳遞到停止在壓縮沖程中的氣缸中，從而 向上移動停止在壓縮沖程中的氣缸的活塞14。當(dāng)停止在壓縮沖程中的 氣缸經(jīng)過壓縮沖程并到達(dá)膨脹沖程時(shí)，以如上方式，特定量的燃油從 噴射器41噴射進(jìn)氣缸中，并且空氣/燃油混合物通過火花塞45點(diǎn)燃， 從而混合物在氣缸中開始燃燒，提供使活塞14向下移動的爆炸力。
當(dāng)由停止在膨脹沖程中的氣缸的燃燒室18中的燃油噴射、點(diǎn)火和 燃燒導(dǎo)致的力，使得停止在膨脹沖程中的氣缸的活塞14開始向下移動 時(shí)，步驟Sll執(zhí)行以起動起動機(jī)50從而起動發(fā)動機(jī)10。在步驟S10 中，跟隨停止在膨脹沖程和壓縮沖程中的氣缸以正常方式經(jīng)過空氣吸 入，燃油噴射和點(diǎn)火。更具體地，空氣從進(jìn)氣口 19吸入到每一個(gè)隨后 的氣缸中，同時(shí)特定量的燃油從噴射器41噴射進(jìn)氣缸中，并且空氣/ 燃油混合物通過火花塞45點(diǎn)燃并燃燒以提供導(dǎo)致活塞14向下移動的 力。因此，在每個(gè)氣缸中產(chǎn)生的爆炸力保持作用在發(fā)動機(jī)IO上特定時(shí) 間，并且驅(qū)動力從起動機(jī)50施加到發(fā)動機(jī)10上，從而重起動發(fā)動機(jī) 10。
在步驟S12中，確定發(fā)動機(jī)速度是否已經(jīng)上升到預(yù)定的起動速度。 如果發(fā)動機(jī)速度變?yōu)榈扔诨蚋哂谄饎铀俣龋瑒tECU 51進(jìn)行到步驟S13
以完成通過起動機(jī)50起動發(fā)動機(jī)10。以這種方式，恰當(dāng)?shù)刂仄饎影l(fā)動 機(jī)10。
再參照圖5，將描述在發(fā)動機(jī)10的降速期間，節(jié)流閥39的開度 和進(jìn)氣壓力中的變化。在發(fā)動機(jī)10的降速期間，如果節(jié)流閥39打開 到如圖5中雙點(diǎn)劃線所示的如在傳統(tǒng)系統(tǒng)中的較大節(jié)流閥開度，則由 于迅速的空氣流入進(jìn)氣壓力急劇增加(如圖5中雙點(diǎn)劃線所示)，并且不 正常的聲音或噪聲可能產(chǎn)生。另一方面，如果節(jié)流閥39打開到如圖5 中實(shí)線所示合適的受控的節(jié)流閥開度，如在本實(shí)施例中，則空氣被阻 止迅速流入進(jìn)氣管37中，并且進(jìn)氣壓力逐漸增加，導(dǎo)致不正常聲音的 減少或消除。
如上所述，第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)設(shè)置有用于將燃油噴射 到燃燒室18中的噴射器41，用于點(diǎn)燃燃燒室18中的空氣/燃油混合物 的火花塞45，和位于進(jìn)氣管37中的電子節(jié)流設(shè)備40。在發(fā)動機(jī)10的 降速期間，起動系統(tǒng)操作節(jié)流設(shè)備40以將節(jié)流閥39打開到基于進(jìn)氣 壓力(即進(jìn)氣管37中的負(fù)壓力或者進(jìn)氣歧管真空度)而設(shè)定的節(jié)流閥開 度。當(dāng)發(fā)動機(jī)IO起動時(shí)，起動系統(tǒng)致動噴射器41以將燃油噴射到處 在膨脹沖程的氣缸中，并且致動火花塞45以點(diǎn)燃相同氣缸的燃燒室18 中的空氣/燃油混合物。
通過在發(fā)動機(jī)10的降速期間打開節(jié)流閥39，可能將新鮮空氣吸 入每個(gè)氣缸中用于掃氣，由此增加氣缸中氧氣的量，并且減少氣缸中 的負(fù)壓力，使得停止在膨脹沖程中的活塞14停止在合適位置。當(dāng)發(fā)動 機(jī)10隨后重起動時(shí)，因此，停止在膨脹沖程中的氣缸中的空氣/燃油混 合物能夠無失效地點(diǎn)火并燃燒以提供特定的驅(qū)動力，因此使得發(fā)動機(jī) IO能夠以改善的可靠性和效率而起動。而且，由于節(jié)流閥在發(fā)動機(jī)IO 降速期間打開到的節(jié)流閥開度基于進(jìn)氣壓力或進(jìn)氣歧管真空度來設(shè) 定，因此由于空氣的迅速流入可能出現(xiàn)的不正常的聲音被抑制或消除， 并且發(fā)動機(jī)10能夠安靜地停止。
在發(fā)動機(jī)10降速期間，當(dāng)節(jié)流閥39打開時(shí)產(chǎn)生的不正常聲音或 噪聲由于節(jié)流閥開度較小或者進(jìn)氣歧管真空度較小而出現(xiàn)的可能性較
小。當(dāng)發(fā)動機(jī)10的重起動特性，即發(fā)動機(jī)10重起動時(shí)的可靠性和效
率，受到停止在膨脹沖程中的氣缸中的氧氣量和該相同氣缸中的活塞
14的停止位置的影響時(shí)，這些重起動特性隨著節(jié)流閥39的開度的增加 而改善?？紤]到發(fā)動機(jī)10的靜音性和重起動性能，因此，發(fā)動機(jī)10 的降速期間的節(jié)流閥39的開度設(shè)定為區(qū)域A(圖4中)的上限值"a"， 在區(qū)域A中，節(jié)流閥開度的上限值隨著進(jìn)氣歧管真空度增加而減少。
因此，所述實(shí)施例的起動系統(tǒng)使得確保抑制在發(fā)動機(jī)10降速期間 可能出現(xiàn)的不正常聲音，而同時(shí)確保起動發(fā)動機(jī)IO期間的足夠高的可 靠性和效率成為可能，因此實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)10的靜音性和重起動性能的 兼容性。
第二實(shí)施例
圖6是描述通過作為本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng) 執(zhí)行的發(fā)動機(jī)停止控制和起動控制的流程圖。圖7是示出在第二實(shí)施 例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)中，在發(fā)動機(jī)停止期間觀測的節(jié)流閥打開速度和 進(jìn)氣管中的壓力的時(shí)間圖。本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)與 如上所述的第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)基本相同，并且 將參照圖1進(jìn)行描述。在下列描述中，將使用與第一實(shí)施例的解釋中 使用的參考標(biāo)記相同的參考標(biāo)記，用于標(biāo)記結(jié)構(gòu)上和/或功能上相應(yīng)的 元件，將不提供其詳細(xì)描述。
類似于如上所述的第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)，第二實(shí)施例的 發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)具有當(dāng)車輛停止在怠速狀態(tài)時(shí)自動停止發(fā)動機(jī)10的功 能，和當(dāng)發(fā)動機(jī)IO處在自動停止?fàn)顟B(tài)時(shí)相應(yīng)于起動命令自動重起動發(fā) 動機(jī)10的功能，如圖1所示。更具體地，在發(fā)動機(jī)10停止之后，ECU 51確定活塞14停止在膨脹沖程中的氣缸中。當(dāng)發(fā)動機(jī)10重起動時(shí)，ECU 51運(yùn)行以將燃油噴射到停止在膨脹沖程中的氣缸中，并且點(diǎn)燃并 燃燒空氣/燃油混合物以提供由于混合物爆炸導(dǎo)致的力，所述力用于移動活塞14并驅(qū)動凸輪軸16。然后ECU 51運(yùn)行以驅(qū)動起動機(jī)50從而 將驅(qū)動力施加到凸輪軸16上，由此重起動發(fā)動機(jī)IO。
在本實(shí)施例中，在發(fā)動機(jī)10停止或降速期間，節(jié)流閥39打開僅 僅一特定時(shí)間，從而停止在膨脹沖程中的活塞14位于膨脹沖程中的預(yù) 定停止位置，并且適當(dāng)量的氧氣確保包含在停止在膨脹沖程中的氣缸 中。而且，本實(shí)施例的起動系統(tǒng)基于進(jìn)氣歧管真空度來設(shè)定節(jié)流閥39 在發(fā)動機(jī)降速期間打開的節(jié)流閥打開速度，從而阻止空氣的迅速流入 并且抑制或消除了由于空氣的迅速流入導(dǎo)致的不正常的聲音或噪聲。
如在第一實(shí)施例的節(jié)流閥開度的情況中一樣，考慮到發(fā)動機(jī)10的 重起動性能和靜音性，節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī)10的降速期間打開的節(jié)流 閥打開速度設(shè)定為區(qū)域的上限值，該區(qū)域中節(jié)流閥打開速度隨著進(jìn)氣 歧管真空度增加而減少。
參照圖6的流程圖，將詳細(xì)描述通過如上所述的第二實(shí)施例的發(fā) 動機(jī)起動系統(tǒng)執(zhí)行的發(fā)動機(jī)停止控制和重起動控制。
如圖1和圖6所示，步驟S31中ECU 51確定用于自動停止發(fā)動 機(jī)IO的自動停止條件在車輛運(yùn)行期間是否滿足。如果步驟S31中確定 用于發(fā)動機(jī)10的自動停止條件滿足，則ECU 51進(jìn)行到步驟S32以使 噴射器41不能噴射燃油并且使火花塞45不能點(diǎn)燃空氣/燃油混合物。 在下列的步驟S33中，ECU 51基于通過進(jìn)氣壓力傳感器54檢測的進(jìn) 氣壓力(即進(jìn)氣歧管真空度)設(shè)定節(jié)流閥39通過電子節(jié)流設(shè)備40打開的 節(jié)流閥打開速度。 一旦節(jié)流閥打開速度在步驟S33中設(shè)定，ECU 51就 進(jìn)行到步驟S34以操作電子節(jié)流設(shè)備40以在步驟S33中設(shè)定的打開速 度打開節(jié)流閥39，從而提供預(yù)定的節(jié)流閥開度。
當(dāng)節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī)10降速期間打開時(shí)，進(jìn)氣管37中的空氣通 過節(jié)流閥39流向穩(wěn)壓罐36,從而進(jìn)氣壓力升至正壓。因此，停止在膨 脹沖程中的活塞14位于膨脹沖程中的特定停止位置，并且空氣的流入 導(dǎo)致每個(gè)氣缸的掃氣，因此確保停止在膨脹沖程的氣缸中的恰當(dāng)?shù)难?氣量。進(jìn)一步，由于節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī)降速期間以恰當(dāng)設(shè)定的速度打 開一定角度，因此阻止空氣通過節(jié)流閥39迅速流入穩(wěn)壓罐36中，并 且因此抑制或消除了可能的不正常的聲音或噪聲。
步驟S35中，確定發(fā)動機(jī)速度是否變?yōu)榈扔?。如果發(fā)動機(jī)速度 變?yōu)榈扔?,則ECU51進(jìn)行到步驟S36以運(yùn)行電子節(jié)流設(shè)備40從而關(guān) 閉節(jié)流閥39，然后進(jìn)行到步驟S37以停止發(fā)動機(jī)10。
隨后，在步驟S38中確定當(dāng)發(fā)動機(jī)IO處在自動停止?fàn)顟B(tài)時(shí)發(fā)動機(jī) 重起動條件是否滿足。如果步驟S38中確定用于發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)重 起動條件滿足，則步驟S40和隨后的步驟執(zhí)行以通過空氣/燃油混合物 的點(diǎn)火和燃燒來起動發(fā)動機(jī)10。更具體地，在發(fā)動機(jī)10重起動之前， 步驟S39中ECU 51基于曲柄角傳感器57的檢測結(jié)果確定哪個(gè)氣缸停 止在膨脹沖程中。步驟S40中， 一定量的燃油從噴射器41噴射到停止 在膨脹沖程中的氣缸的燃燒室18中，并且然后空氣/燃油混合物通過火 花塞45點(diǎn)燃，從而混合物開始在氣缸中燃燒以提供用于向下移動活塞 14的爆炸力。
一旦空氣/燃油混合物開始在停止在膨脹沖程中的氣缸中燃燒從 而向下移動活塞14，則凸輪軸16旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或者導(dǎo)致的力傳 遞到跟隨停止在膨脹沖程中的氣缸的氣缸，即傳遞到停止在壓縮沖程 中的氣缸。因此，停止在壓縮沖程中的氣缸的活塞14向上移動以繼續(xù) 壓縮沖程。當(dāng)這個(gè)氣缸然后到達(dá)膨脹沖程時(shí)， 一特定量的燃油從噴射 器41噴射到該氣缸中，并且以如上所述的方式，空氣/燃油混合物然后 通過火花塞45點(diǎn)燃，從而混合物開始在氣缸中燃燒從而提供用于推下 活塞14的爆炸力。
當(dāng)由于停止在膨脹沖程中的氣缸的燃燒室18中的燃油噴射，點(diǎn)火
和燃燒，活塞14開始向下移動時(shí)，ECU 51執(zhí)行步驟S41以起動起動 機(jī)50從而起動發(fā)動機(jī)10。步驟S40中，跟隨停止在膨脹沖程中的氣缸 的和處在壓縮沖程的氣缸以正常方式經(jīng)過空氣吸入，燃油噴射和點(diǎn)火。 更具體地，空氣從進(jìn)氣口 19吸入到每個(gè)隨后的氣缸中，同時(shí)特定量的 燃油從噴射器41噴射進(jìn)氣缸中，并且空氣/燃油混合物通過火花塞45 點(diǎn)燃并燃燒以提供使活塞14向下移動的爆炸力。因此，在每個(gè)氣缸中 生成的爆炸力保持施加到發(fā)動機(jī)IO上一特定時(shí)間，并且驅(qū)動力從起動 機(jī)50施加給發(fā)動機(jī)10，從而重起動發(fā)動機(jī)10。
然后，步驟S42中確定發(fā)動機(jī)速度是否已經(jīng)升高到等于或高于預(yù) 定起動速度。如果發(fā)動機(jī)速度變?yōu)榈扔诨蚋哂谄饎铀俣?，則ECU 51進(jìn) 行到步驟S43以完成通過起動機(jī)50起動發(fā)動機(jī)10。以這種方式，恰當(dāng) 地重起動發(fā)動機(jī)10。
再參照圖7，將描述在發(fā)動機(jī)10的停止過程或降速期間節(jié)流閥39 的幵度和打開速度以及進(jìn)氣壓力中的變化。如圖7所示，如果節(jié)流閥 39在發(fā)動機(jī)10的停止期間，以圖7中雙點(diǎn)劃線所示的如在傳統(tǒng)系統(tǒng)中 的大的節(jié)流閥打開速度打開，則進(jìn)氣壓力由于空氣的迅速流入而急劇 增加，并且不正常的聲音或噪聲可能出現(xiàn)。另一方面，如果節(jié)流閥39 以圖7中實(shí)線所示的如在本實(shí)施例中的恰當(dāng)設(shè)定的速度打開，則空氣 禁止迅速流入進(jìn)氣管37中，并且進(jìn)氣壓力逐漸增加，導(dǎo)致不正常聲音 的減少或消除。
如上所述，第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)設(shè)置有用于將燃油直接 噴射進(jìn)燃燒室1S中的噴射器41，用于點(diǎn)燃燃燒室18中的空氣/燃油混 合物的火花塞45，和位于進(jìn)氣管37中的電子節(jié)流設(shè)備40。在發(fā)動機(jī) 10降速期間，起動系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)流設(shè)備40以基于進(jìn)氣壓力(即進(jìn)氣管37 中的負(fù)壓力或進(jìn)氣歧管真空度)而設(shè)定的節(jié)流闊打開速度打開節(jié)流閥
39到特定節(jié)流閥開度。當(dāng)發(fā)動機(jī)IO隨后重起動時(shí)，起動系統(tǒng)運(yùn)行噴射
器41以將燃油直接噴射到處在膨脹沖程中的氣缸中，并且運(yùn)行火花塞 45以點(diǎn)燃形成在膨脹沖程氣缸的燃燒室18中的空氣/燃油混合物。
通過在發(fā)動機(jī)10的降速期間打開節(jié)流閥39，可能將空氣吸入每 個(gè)氣缸用于掃氣，由此增加氣缸中氧氣的量，并且減少氣缸中的負(fù)壓 力使得停止在膨脹沖程中的活塞14位于恰當(dāng)?shù)奈恢?。?dāng)發(fā)動機(jī)10隨 后重起動時(shí)，因此，停止在膨脹沖程的氣缸中的空氣/燃油混合物無失 效地點(diǎn)燃并燃燒以提供特定的驅(qū)動力，從而使得發(fā)動機(jī)10以改善的可 靠性和效率起動。而且，由于節(jié)流閥在發(fā)動機(jī)IO降速期間打開的節(jié)流 閥打開速度基于進(jìn)氣歧管真空度而設(shè)定，因此由于空氣的快速流入可 能出現(xiàn)的不正常的聲音可以被抑制或消除，并且發(fā)動機(jī)10可以安靜地 停止。
在發(fā)動機(jī)10的降速期間，當(dāng)節(jié)流閥39打開時(shí)不正常的聲音或噪 聲因?yàn)楣?jié)流閥打幵速度較低或者因?yàn)檫M(jìn)氣歧管真空度較低而出現(xiàn)的可 能較小。盡管重起動特性，即，發(fā)動機(jī)IO重起動時(shí)的可靠性和效率受 到停止在膨脹沖程中的氣缸中的氧氣量和該相同氣缸中活塞14的停止 位置的影響，但是這些重起動特性隨著節(jié)流閥39的幵度增加而改善。 考慮到發(fā)動機(jī)10的靜音性和重起動特性，因此，節(jié)流閥39在發(fā)動機(jī) 10降速期間的打開速度設(shè)定為區(qū)域的上限值，該區(qū)域中，節(jié)流閥打開 速度的上限值隨著進(jìn)氣歧管真空度增加而減少。
因此，所述實(shí)施例的起動系統(tǒng)使得確保抑制在發(fā)動機(jī)10降速期間 可能出現(xiàn)的不正常的噪聲同時(shí)確保重起動發(fā)動機(jī)io時(shí)的足夠高的可靠 性和效率成為可能，因此實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)10的靜音性和重起動性能之間 的兼容性。
在所述的實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動機(jī)10重起動時(shí)，燃油噴射進(jìn)停止在膨 脹沖程中的氣缸的燃燒室18中，并且該相同氣缸中的空氣/燃油混合物
點(diǎn)火并燃燒。這種情況下，噴射進(jìn)燃燒室18中的燃油的量可以基于發(fā) 動機(jī)10以其停止的曲柄角，發(fā)動機(jī)冷卻液溫度，和曲軸箱內(nèi)的壓力而 設(shè)定。由于燃燒室18的容積可以從發(fā)動機(jī)10停止的曲柄角獲得，并 且空氣密度可以從發(fā)動機(jī)冷卻液溫度獲得，同時(shí)氣缸內(nèi)的壓力可以從 曲軸箱內(nèi)的壓力獲得，因此燃油噴射量能夠基于這些數(shù)據(jù)設(shè)定為最優(yōu) 值。
盡管本發(fā)明的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)具有重起動系統(tǒng)的形式用于重起動 在所述實(shí)施例中已經(jīng)自動停止的發(fā)動機(jī)10，但是本發(fā)明可以同樣應(yīng)用 于起動系統(tǒng)，用于在發(fā)動機(jī)IO完全停止的情況下，響應(yīng)于點(diǎn)火鑰匙開
關(guān)的處理而起動發(fā)動機(jī)10。
盡管本發(fā)明的發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)應(yīng)用在直接缸內(nèi)噴射型的四缸發(fā)動 機(jī)，但是本發(fā)明不局限于用于這種類型的發(fā)動機(jī)，而可以應(yīng)用于六缸
或者其它多缸或直列式或v型發(fā)動機(jī)。
工業(yè)應(yīng)用
當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時(shí)刻，在通過使用由處在膨脹沖程的氣缸中的燃油 噴射、點(diǎn)火和燃燒導(dǎo)致的爆炸力來起動的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中，根據(jù)本發(fā)明 構(gòu)造的起動系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)的停止期間運(yùn)行以將節(jié)流閥打開到基于進(jìn)氣 壓力而設(shè)定的節(jié)流閥開度，或者以基于進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥打開 速度將節(jié)流闊打開到特定開度，從而防止不正常聲音或噪聲的出現(xiàn)。 因此，本發(fā)明可以應(yīng)用到屬于缸內(nèi)直接噴射型的任何類型的內(nèi)燃發(fā)動 機(jī)中。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)，包括(a)燃燒室(18)，(b)與所述燃燒室(18)連通的進(jìn)氣口(19)和排氣口(20)，(c)分別打開和關(guān)閉所述進(jìn)氣口(19)和所述排氣口(20)的進(jìn)氣閥(21)和排氣閥(22)，(d)設(shè)置在與所述進(jìn)氣口(19)連通的進(jìn)氣通道(37)中的節(jié)流設(shè)備(40)，所述節(jié)流設(shè)備包括節(jié)流閥(39)，(e)用于將燃油噴射進(jìn)所述燃燒室(18)中的燃油噴射裝置(41)，(f)用于點(diǎn)燃所述燃燒室(18)中的空氣/燃油混合物的點(diǎn)火裝置(45)，以及(g)用于檢測所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的曲柄角的曲柄角傳感裝置(57)，其中控制裝置(51)設(shè)置為用于操作所述節(jié)流設(shè)備(40)，以將所述節(jié)流閥(39)打開到基于所述發(fā)動機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥開度；所述控制裝置(51)基于所述曲柄角傳感裝置(57)的檢測結(jié)果，確定在所述發(fā)動機(jī)起動的時(shí)刻處于膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸；以及當(dāng)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)，所述控制裝置(51)操作所述燃油噴射裝置(41)以將所述燃油噴射進(jìn)所述膨脹沖程氣缸，并且操作所述點(diǎn)火裝置(45)以點(diǎn)燃所述膨脹沖程氣缸的所述燃燒室(18)中的所述空氣/燃油混合物。
2. 如權(quán)利要求1所述的起動系統(tǒng)，其中所述控制裝置(51)設(shè)定所 述節(jié)流閥(39)在所述發(fā)動機(jī)的停止期間打開到的所述節(jié)流閥開度，使得 所述節(jié)流閥開度隨著所述進(jìn)氣壓力增加而減少。
3. —種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)，包括(a)燃燒室(18)， (b)與所述 燃燒室(18)連通的進(jìn)氣口(19)和排氣口(20)， (c)分別打開和關(guān)閉所述進(jìn) 氣口(19)和所述排氣口(20)的進(jìn)氣閥(21)和排氣閾(22)，(d)設(shè)置在與所述 進(jìn)氣口(19)連通的進(jìn)氣通道(37)中的節(jié)流設(shè)備(40)，所述節(jié)流設(shè)備包括 節(jié)流閥(39)， (e)用于將燃油噴射到燃燒室(18)中的燃油噴射裝置(41)，(f) 用于點(diǎn)燃所述燃燒室(18)中的空氣/燃油混合物的點(diǎn)火裝置(45)，以及(g) 用于檢測所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的曲柄角的曲柄角傳感裝置(57)，其中控制裝置(51)設(shè)置為用于操作所述節(jié)流設(shè)備(40)，以將所述節(jié)流閥 (39)以一節(jié)流閥打開速度打開到預(yù)定的節(jié)流閥開度，所述節(jié)流閥打開速 度基于所述發(fā)動機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力來設(shè)定；所述控制裝置(51)基于所述曲柄角傳感裝置(57)的檢測結(jié)果，確定 在所述發(fā)動機(jī)起動的時(shí)刻處于膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸；以及當(dāng)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)，所述控制裝置(51)操作所述燃油噴射裝置 (41)以將所述燃油噴射進(jìn)所述膨脹沖程氣缸，并且操作所述點(diǎn)火裝置 (45)以點(diǎn)燃所述膨脹沖程氣缸的所述燃燒室(18)中的所述空氣/燃油混 合物。
4. 如權(quán)利要求3所述的起動系統(tǒng)，其中所述控制裝置(51)設(shè)定所 述節(jié)流閥(39)在所述發(fā)動機(jī)停止期間打開的所述節(jié)流閥打開速度，使得 所述節(jié)流閥打開速度隨著所述進(jìn)氣壓力增加而減少。
5. 如權(quán)利要求1或3所述的起動系統(tǒng)，其中所述節(jié)流閥開度或者 所述節(jié)流閥(39)在所述發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥打開速度被設(shè)定 為所述節(jié)流閥開度或者隨著所述進(jìn)氣壓力增加而減少的節(jié)流閥打開速 度的上限值。
6. 如權(quán)利要求5所述的起動系統(tǒng)，其中所述節(jié)流閥開度或者所述 節(jié)流閥(39)在所述發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥打開速度的所述上限 值根據(jù)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)的起動能力和所述發(fā)動機(jī)的靜音性來確定。
7. —種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括燃燒室，與所 述燃燒室連通的進(jìn)氣口和排氣口，以及分別打開和關(guān)閉所述進(jìn)氣口和 所述排氣口的進(jìn)氣閥和排氣閥，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)包括節(jié)流設(shè)備，設(shè)置在與所述進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣通道中，所述節(jié)流設(shè) 備包括節(jié)流閥；燃油噴射器，將燃油噴射進(jìn)所述燃燒室； 點(diǎn)火器，點(diǎn)燃所述燃燒室中的空氣/燃油混合物；曲柄角檢測器，檢測所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的曲柄角；以及 控制器，所述控制器操作所述節(jié)流設(shè)備以將所述節(jié)流閥打開到基于所述發(fā)動機(jī)停止期 間的進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥開度；基于所述曲柄角檢測器的檢測結(jié)果，確定在所述發(fā)動機(jī)起動的時(shí) 刻處于膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸；以及當(dāng)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)，操作所述燃油噴射器以將所述燃油噴射進(jìn) 所述膨脹沖程氣缸，并且操作所述點(diǎn)火器以點(diǎn)燃所述膨脹沖程氣缸的 所述燃燒室中的所述空氣/燃油混合物。
8. —種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括燃燒室，與 所述燃燒室連通的進(jìn)氣口和排氣口，以及分別打開和關(guān)閉所述進(jìn)氣口 和所述排氣口的進(jìn)氣閥和排氣閥，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)包括節(jié)流設(shè)備，設(shè)置在與所述進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣通道中，所述節(jié)流設(shè) 備包括節(jié)流閥；燃油噴射器，將燃油噴射進(jìn)所述燃燒室； 點(diǎn)火器，點(diǎn)燃所述燃燒室中的空氣/燃油混合物；曲柄角傳感器，檢測所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的曲柄角；以及 控制器，所述控制器操作所述節(jié)流設(shè)備以基于所述發(fā)動機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力而設(shè)定 的節(jié)流閥打開速度打開所述節(jié)流闊；基于所述曲柄角傳感器的檢測結(jié)果，確定在所述發(fā)動機(jī)起動的時(shí) 刻處于膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸；以及當(dāng)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)，操作所述燃油噴射器以將所述燃油噴射進(jìn) 所述膨脹沖程氣缸，并且操作所述點(diǎn)火器以點(diǎn)燃所述膨脹沖程氣缸的 所述燃燒室中的所述空氣/燃油混合物。
9. 一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括(a)燃燒室 (18)， (b)與所述燃燒室(18)連通的進(jìn)氣口(19)和排氣口(20)， (c)分別打 開和關(guān)閉所述進(jìn)氣口(19)和所述排氣口(20)的進(jìn)氣閥(21)和排氣閥(22)，(d)設(shè)置在與所述進(jìn)氣口(19)連通的進(jìn)氣通道(37)中的節(jié)流設(shè)備(40)，所 述節(jié)流設(shè)備包括節(jié)流閥(39)， (e)用于將燃油噴射進(jìn)所述燃燒室(18)中的 燃油噴射裝置(41)， (f)用于點(diǎn)燃所述燃燒室(18)中的空氣/燃油混合物的 點(diǎn)火裝置(45)，以及(g)用于檢測所述內(nèi)燃機(jī)的曲柄角的曲柄角傳感裝置 (57)，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動方法包括下述步驟操作所述節(jié)流設(shè)備(40)，以將所述節(jié)流閥(39)打開到基于所述發(fā)動 機(jī)停止期間的進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥開度；基于所述曲柄角傳感裝置(57)的檢測結(jié)果，確定在所述發(fā)動機(jī)起動 的時(shí)刻處于膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸；以及當(dāng)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)，操作所述燃油噴射裝置(41)以將所述燃油噴 射進(jìn)所述膨脹沖程氣缸，并且操作所述點(diǎn)火裝置(45)以點(diǎn)燃所述膨脹沖 程氣缸的所述燃燒室(18)中的所述空氣/燃油混合物。
10. 如權(quán)利要求9所述的起動方法，其中所述節(jié)流閥(39)在所述發(fā) 動機(jī)停止期間打開到的所述節(jié)流閥開度被設(shè)定為使得所述節(jié)流閥開度 隨著所述進(jìn)氣壓力增加而減少。
11. 一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括(a)燃燒 室(1S)， (b)與所述燃燒室(18)連通的進(jìn)氣口(19)和排氣口(20)， (c)分別(22)， (d)設(shè)置在與所述進(jìn)氣口(19)連通的進(jìn)氣通道(37)中的節(jié)流設(shè)備 (40)，所述節(jié)流設(shè)備包括節(jié)流閥(39)， (e)用于將燃油噴射進(jìn)所述燃燒室 (18)中的燃油噴射裝置(41)， (f)用于點(diǎn)燃所述燃燒室(18)中的空氣/燃油 混合物的點(diǎn)火裝置(45)，以及(g)用于檢測所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的曲柄角的曲 柄角傳感裝置(57)，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動方法包括下述步驟操作所述節(jié)流設(shè)備(40)，以將所述節(jié)流閥(39)以一節(jié)流閥打開速度 打開到預(yù)定的節(jié)流閥開度，所述節(jié)流閥打開速度基于所述發(fā)動機(jī)停止 期間的進(jìn)氣壓力來設(shè)定；基于所述曲柄角傳感裝置(57)的檢測結(jié)果，確定在所述發(fā)動機(jī)起動的時(shí)刻處于膨脹沖程中的膨脹沖程氣缸；當(dāng)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)，操作所述燃油噴射裝置(41)以將所述燃油噴射進(jìn)所述膨脹沖程氣缸，并且操作所述點(diǎn)火裝置(45)以點(diǎn)燃所述膨脹沖 程氣缸的所述燃燒室(18)中的所述空氣/燃油混合物。
12. 如權(quán)利要求11所述的起動方法，其中所述節(jié)流閥(39)在所述 發(fā)動機(jī)停止期間打開的所述節(jié)流閥打開速度被設(shè)定為使得所述節(jié)流閥 打開速度隨著所述進(jìn)氣壓力增加而減少。
13. 如權(quán)利要求9或11所述的起動方法，其中所述節(jié)流閥開度或 者所述節(jié)流閥(39)在所述發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥打開速度被設(shè) 定為所述節(jié)流閥開度或者隨著所述進(jìn)氣壓力增加而減少的節(jié)流闊打開 速度的上限值。
14. 如權(quán)利要求13所述的起動方法，其中所述節(jié)流閥開度或者所 述節(jié)流閥(39)在所述發(fā)動機(jī)停止期間打開的節(jié)流閥打開速度的所述上 限值根據(jù)所述發(fā)動機(jī)起動時(shí)的起動能力和所述發(fā)動機(jī)的靜音性來確 定。
全文摘要
一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)中，設(shè)置用于將燃油直接噴射進(jìn)燃燒室(18)的噴射器(41)和用于點(diǎn)燃燃燒室(18)中的空氣/燃油混合物的火花塞(45)，并且進(jìn)氣管(37)中設(shè)置有節(jié)流設(shè)備(40)。在發(fā)動機(jī)(10)停止期間，起動系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)流設(shè)備(40)以打開節(jié)流閥(39)到基于進(jìn)氣壓力而設(shè)定的節(jié)流閥開度。當(dāng)發(fā)動機(jī)(10)起動時(shí)，起動系統(tǒng)促動噴射器(41)以將燃油噴射進(jìn)處在膨脹沖程的氣缸中，并且促動火花塞(45)以點(diǎn)燃燃燒室(18)中的混合物。
文檔編號F02D41/00GK101198781SQ200680021689
公開日2008年6月11日 申請日期2006年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
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