專利名稱：用于降低電子控制單元的功率消耗的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及降低內(nèi)燃發(fā)動機中的電子控制單元(ECU)的功率消耗的裝置和方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括至少一個氣缸和與氣缸關聯(lián)并通過電動液壓系統(tǒng)致動的至少一個進氣閥或排氣閥。所述電動液壓系統(tǒng)由螺線管閥控制，用于可變地致動進氣閥或排氣閥?？傮w而言，本發(fā)明適用于利用螺線管閥控制進氣閥或排氣閥的任何種類的系統(tǒng)。
背景技術：
存在可用于在發(fā)動機操作的整個范圍降低功率消耗的不同種類的方法。專利US 5611303公開了用于內(nèi)燃發(fā)動機的這樣一種方法。

發(fā)明內(nèi)容
螺線管閥在用于控制內(nèi)燃發(fā)動機中空氣或燃料的確定的系統(tǒng)中使用。這些螺線管閥須在每個發(fā)動機循環(huán)中操作。其作用的持續(xù)時間取決于所需的空氣質(zhì)量或燃料量。導致的功率損耗占據(jù)電子控制單元的功率損耗的很大一部分，并可能在某些操作區(qū)域中導致熱問題，需要額外努力來冷卻溫度。根據(jù)獨立技術方案的電子控制單元和方法的優(yōu)勢在于，通過控制提供給螺線管閥的電流模式，可降低功率消耗，由此減少熱問題。消除在螺線管線圈中不必要的功率消耗將節(jié)約功率，改善閥性能和延長閥的操作壽命。功率消耗直接地與電流的平方成比例。通過降低螺線管閥中的電流水平，可顯著降低功率消耗。另外通過控制進氣閥或排氣閥的升程曲線，可降低功率損耗。進氣閥曲線可通過調(diào)節(jié)電動液壓驅(qū)動機構改變。通過以修改的升程曲線維持內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸中的相似燃燒室條件，可實現(xiàn)功率損耗的明顯降低。節(jié)約的功率損耗可用于控制器的解讀，以便降低以下參數(shù)中的一個或多個
可使用更小的殼體尺寸，
可省去溫度傳感器，
可使控制器的冷卻概念更簡單。


圖I顯示了包括電子控制單元的框圖。圖2顯示了在螺線管閥中的電流流動模式。圖3和圖4顯示了如何能夠在不改變進氣閥或排氣閥的閥升程的情況下降低功率消耗的實施例。圖5到圖8顯示了如何能夠通過修改進氣閥或排氣閥的閥升程但維持氣缸中相同的空氣填充而降低功率消耗的實施例。
具體實施例方式圖I顯示了包括電子控制單元(EOT) 100的框圖。E⑶100通過電信號線101與螺線管閥200連接。E⑶100通過電信號線102與螺線管閥201連接。螺線管閥200通過電動液壓系統(tǒng)202與內(nèi)燃發(fā)動機300的進氣閥301連接。電動液壓系統(tǒng)202用于控制內(nèi)燃發(fā)動機300的進氣閥301。螺線管閥201通過內(nèi)燃發(fā)動機300的電動液壓系統(tǒng)203與排氣閥302連接。電動液壓系統(tǒng)302用于控制內(nèi)燃發(fā)動機300的排氣閥。E⑶100具有各種輸入和各種輸出。多個傳感器連接到E⑶100以讀取E⑶100的溫度和發(fā)動機特性，例如油溫，發(fā)動機速度，曲軸角度等。ECU100具有軟件功能，例如接收單元106，熱管理單元107，螺線管閥控制單元108，熱模型單元等。在圖 I所示舉例中，僅顯示用于內(nèi)燃發(fā)動機的一個氣缸的連接。在多氣缸發(fā)動機中，必定具有對應多個氣缸的多個螺線管閥。內(nèi)燃發(fā)動機300具有用于通過電動液壓系統(tǒng)202、203控制進氣閥301或排氣閥302的升程的凸輪。高壓流體室位于由凸輪操作的活塞和進氣閥之間。通過用凸輪移動活塞，高壓流體室中壓力增加，且進氣閥開始逆著彈簧移動，由此打開進氣閥，允許空氣流入內(nèi)燃發(fā)動機300的氣缸。螺線管閥200用于通過打開或關閉螺線管閥200控制高壓流體室中的壓力。如果螺線管閥打開，那么液壓流體將被允許流出高壓流體室，由此高壓流體室中的壓力將不會隨著活塞的移動而增加。如果螺線管閥未打開，那么因活塞移動而導致的任何壓力增加將直接地增加進氣閥的開度，所以在這種情況下，進氣閥的移動將直接地跟隨活塞的移動或凸輪的移動。因此當螺線管閥200關閉時，進氣閥將跟隨凸輪的移動，且當螺線管閥200打開時，進氣閥將不跟隨凸輪的移動。因此通過控制螺線管閥，進氣閥的移動可以是通過凸輪的移動給出的可能的最大移動范圍內(nèi)的任意移動。相似地，排氣閥302也能夠通過螺線管閥201控制。螺線管閥200，201包括線圈，鐵芯，入口端口，出口端口和孔口。鐵芯用于打開或關閉孔口，以允許液壓流體從入口端口流到出口端口。所述入口端口連接到電動液壓系統(tǒng)202，203的高壓流體室，所述出口端口連接到中間壓力室，所述中間壓力室連接到電動液壓系統(tǒng)202，203的蓄壓器。通常情況下，鐵芯打開孔口，以允許液壓流體流出高壓流體室并進入中間壓力室，由此高壓流體室中的壓力將不會隨著活塞移動而增加。可通過施加電流到線圈上使鐵芯關閉，由此高壓流體室中的壓力將隨著活塞移動而增加。螺線管閥200，201連接到E⑶100。螺線管閥200，201為“常開”類型。常開種類的螺線管閥在通過施加電流而被激勵時使鐵芯關閉，在被去激勵時使鐵芯打開。螺線管閥200，201的打開和關閉通過ECU100 控制。圖2顯示了用于螺線管閥的打開和關閉的電流模式I (單位是安培)與時間t (單位是毫秒)的關系曲線。螺線管閥的默認情況為常開，這顯示在SI時間段。通過施加電流，使螺線管閥關閉，這顯示在S2時間段。如圖2所示，為了關閉螺線管閥，電流在tl時間段從0安培增加到級(Step)Il安培，其預先磁化螺線管閥，但不關閉閥。預先磁化階段是磁場不具有足夠的力來關閉閥，但其縮短閥的關閉時間。為了使螺線管閥關閉，供應全電流。電流在t2時間段進一步增加到峰值電流12，關閉鐵芯，從入口端口到出口端口保持液壓流體流。在該電流級12，線圈完全磁化，并且線圈周圍形成強電磁場。該強電磁場使鐵芯從其打開位置關閉。一旦鐵芯關閉，較小電流便足以將鐵芯保持在相同位置。因此，電流從峰值電流降低到保持電流13，以將鐵芯保持在關閉位置。在t3時間段以保持電流來保持鐵芯關閉，然后使鐵芯打開。螺線管閥在時間t3之后再次打開，這顯示在S3時間段。在利用峰值電流關閉鐵芯的階段消耗的功率，比在保持電流期間消耗的功率更多。在每個發(fā)動機循環(huán)中致動螺線管閥200，201，以調(diào)節(jié)電動液壓系統(tǒng)202，203，用于打開或關閉進氣閥301和排氣閥302。因此ECU100中消耗的功率將更多。假定內(nèi)燃發(fā)動機300包括由用于打開和關閉進氣閥的四個螺線管閥和用于打開和關閉排氣閥的四個螺線管閥控制的四個氣缸，如果各螺線管閥每次致動消耗例如X瓦的功率，那么每個發(fā)動機循環(huán)總共消耗8乘以X瓦的功率。另外，螺線管閥的作用持續(xù)時間取決于內(nèi)燃發(fā)動機300的氣缸中所需的空氣質(zhì)量或燃料量。導致的功率損耗占據(jù)ECU100的功率損耗的很大一部分，且可能在某些操作點導致熱問題和需要額外努力來冷卻ECU100的溫度。在滿足預先確定的條件的情況下，可通過不同方法降低E⑶100的功率消耗。當ECU100的實際溫度超出ECU100的預先確定的最高溫度時，滿足預先確定的條件。實際溫度為E⑶100的溫度。最高溫度為預先確定的溫度，高于預先確定的溫度時，可能發(fā)生熱問題，且E⑶100可能過熱和可能損壞。如果E⑶100的溫度太高，那么可通過以下方法中的一種降低E⑶的功率消耗
a)用于降低功率消耗的第一方法包括利用不同電流模式，使進氣閥或排氣閥的升程相同，但消耗的能量不同。如果溫度低，那么使用第一電流模式，而如果溫度高，那么使用第二電流模式。第一電流模式和第二電流模式下，進氣閥或排氣閥的升程相同。b)用于降低功率消耗的第二方法包括利用不同電流模式，使進氣閥或排氣閥升程不同，但氣缸中的空氣填充相同。如果溫度低，那么使用第三電流模式，而如果溫度高，那么使用第四電流模式。第三電流模式和第四電流模式下，進氣閥或排氣閥的升程不同，但氣缸中的空氣填充在第三電流模式和第四電流模式下相同。下面的圖3和圖4將描述通過第一方法降低功率消耗而不改變進氣閥或排氣閥的閥升程的舉例。圖3顯示了用于打開和關閉螺線管閥200的電流模式I (單位為安培)與時間t (單位為毫秒)的關系曲線。帶有致動Al和A2的點線顯示了在ECU100的溫度低的情況下內(nèi)燃發(fā)動機300的正常操作。在排氣沖程期間利用第一電流模式Al致動螺線管閥200，并在進氣沖程期間利用第一電流模式A2致動螺線管閥200。帶有第二電流模式A3的實線顯示了功率消耗降低的內(nèi)燃發(fā)動機300的操作。在內(nèi)燃發(fā)動機300的正常操作中，致動螺線管閥200，以在內(nèi)燃發(fā)動機300的排氣沖程和進氣沖程期間控制進氣閥的打開和關閉。進氣閥301在排氣沖程期間打開，以允許排氣再循環(huán)。如圖3所示，將電流施加到螺線管閥200的線圈上。電流在Tl時間段從0安培增加到級Il安培，其預先磁化螺線管閥，但不使螺線管閥關閉。預先磁化階段是磁場不具有足夠的力來關閉螺線管閥，但會縮短螺線管閥的關閉時間。為了使螺線管閥關閉，供應全電流。電流在T2時間段增加到峰值電流12。在該電流級12，線圈完全磁化，且線圈周圍形成強電磁場。該強電磁場使鐵芯從其打開位置關閉。鐵芯關閉孔口，高壓流體室中壓力增加。一旦鐵芯關閉，較小的電流便足以將鐵芯保持在相同位置。因此電流從峰值電流降低到保持電流13，以將鐵芯保持在關閉位置。在T3時間段通過保持電流使鐵芯保持關閉，然后通過降低進入線圈的電流使鐵芯打開。由于凸輪的移動，進氣閥301打開，然后在致動Al作用下短時間關閉。通過以第一電流模式A2關閉螺線管閥200，使進氣閥301在內(nèi)燃發(fā)動機300的進氣沖程中再次打開。在時間T4之后，以第一電流模式A2致動螺線管閥200。將電流施加到螺線管閥200的線圈上。電流在T5時間段再次從0安培增加到級Il安培，然后在T6時間段進一步增加到峰值電流12。在該電流級12，線圈完全磁化，線圈周圍形成強電磁場。該強電磁場使鐵芯從其打開位置關閉。鐵芯關閉孔口，高壓流體室中增加壓力。一旦鐵芯關閉，較小的電流便足以將鐵芯保持在相同位置。因此電流從峰值電流降低到保持電流13，以將鐵芯保持在關閉位置。在17時間段，通過保持電流使鐵芯保持關閉，然后使鐵芯打開。進氣閥在進氣沖程期間跟隨凸輪的移動。在T4時間段期間，凸輪不移動，進氣閥的移動不改變。因此進氣閥打開兩次，一次在排氣沖程，一次在進氣沖程。因為致動螺線管閥200兩次，所以ECU100的功率消耗大。致動Al和A2發(fā)生在內(nèi)燃發(fā)動機的每個發(fā)動機循環(huán)。如從圖3觀察到的，功率消耗大體上在峰值電流級12期間。因為功率直接地與電流平方成比例，所以電子控制單元100的功率消耗大。
如果E⑶100的實際溫度超出最高溫度，那么可在不影響進氣閥301的升程的情況下降低ECU100的功率消耗。為了降低功率消耗，控制螺線管閥200的電流模式，使得由第二電流模式A3的降低的高電流脈沖代替第一電流模式Al、A2的多個緊密間隔的峰值電流脈沖。其意味著，僅在排氣沖程期間以第二電流模式A3致動螺線管閥200 —次，并持續(xù)關閉直到進氣沖程，而不是以第一電流模式Al和A2再次打開和關閉。如圖3所示，將第二電流模式A3施加到螺線管閥200的線圈上。在Tl時間段，電流從0安培增加到級Il安培，然后在T2時間段進一步增加到峰值電流12。在該電流級12，線圈完全磁化，線圈周圍形成強電磁場。該強電磁場使鐵芯從其打開位置關閉。鐵芯關閉孔口，高壓流體室中壓力增加。一旦鐵芯關閉，較小的電流足以將鐵芯保持在相同位置。因此電流從峰值電流降低到保持電流13，以將鐵芯保持在關閉位置。在排氣沖程期間，進氣閥301隨著凸輪的移動而打開和關閉。在T8時間段，通過保持電流使鐵芯保持關閉，然后使鐵芯打開。在進氣沖程再次繼續(xù)致動螺線管閥，因為凸輪移動，所以進氣閥跟隨凸輪的移動。通過該致動模式A3，完全去除在時間段T6的峰值電流致動，因此功率消耗降低。在T4時間段，因為凸輪不移動，所以進氣閥的移動不改變，因此在T4期間關閉螺線管閥不會影響進氣閥的移動。因此，在致動模式A3作用下的進氣閥移動的升程與致動模式Al和A2相似。僅當兩致動Al和A2之間的時間T4較短，使得電流模式A3的時間段T4中的功率消耗少于在電流模式A2的時間段T6中的功率消耗時，該方法是有用的。圖4顯示了進氣閥或排氣閥升程相同的第一電流模式和第二電流模式的另一舉例。圖4顯示了用于測量螺線管閥關閉時間的電流模式1(單位為安培)與時間t(單位為毫秒)的關系曲線。點線顯示了正常操作下的第一電流模式Cl。第二電流模式C2的實線顯示了具有降低的功率消耗的操作。螺線管閥關閉時間為螺線管閥芯體接觸閥座時的時間點。確定螺線管閥關閉時間涉及測量在螺線管的驅(qū)動階段的電流和由此檢測在螺線管閥芯體落座時產(chǎn)生的電感的變化。當螺線管閥芯體接觸其閥座時,檢測到交替地下降和上升的電流的獨特信號。在正常操作下的每個發(fā)動機循環(huán)中檢測螺線管閥關閉時間。ECU100監(jiān)測致動螺線管閥的電流模式。由此將進氣閥或排氣閥打開的實際時間點反饋給ECU100。ECU100利用該信息在隨后發(fā)動機循環(huán)中調(diào)整螺線管閥關閉時間和檢測螺線管閥的故障。在正常操作下檢測螺線管閥關閉時間，以便在T9時間段將高水平的峰值電流施加到螺線管閥，如第一電流模式Cl所示。在此期間，功率消耗大。為了降低ECU100的功率消耗，如果ECUlOO的實際溫度超出最高溫度，那么控制給螺線管閥200的電流模式，以便僅在間隔的發(fā)動機循環(huán)中檢測螺線管閥關閉時間?？芍貜褪褂迷撀菥€管閥關閉時間檢測信息，其在非常短的時間段內(nèi)不會改變，由此在級12(例如11安培)節(jié)省功率和快速地將電流降低到級13 (例如5安培)，如第二電流模式C2所示。下面的圖5到8描述了通過改變進氣閥301或排氣閥302的升程降低功率消耗的第二方法。以進氣閥301來描述此例。相似地，排氣閥302也可由螺線管閥201控制。圖5顯示了進氣閥的升程和相應的電流模式。上圖顯示了對于第一進氣閥和第二進氣閥的進氣閥相對于曲軸角度的升程。下圖顯示了對于第一螺線管閥和第二螺線管閥的相對于曲軸角度的各自電流模式。兩圖中點線顯示了正常操作，而實線顯示了具有降低的功率消耗的修改的操作。上圖顯示了進氣閥的升程，其詳細解釋如下。下圖顯示了用于第一螺線管閥的電流模式El和用于第二螺線管閥的電流模式E2。上圖中實線L3顯示了替代性操作，其中僅第一進氣閥顯示出升程而第二進氣閥沒有顯示出升程。相對應地，下圖中實 線E3僅顯示了通過電流模式致動第一螺線管閥，而不使用電流模式激活第二螺線管閥。兩圖顯示了內(nèi)燃發(fā)動機的曲軸角度，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括至少兩個氣缸第一氣缸和第二氣缸。兩個氣缸彼此跟隨地操作，因此圖中顯示，第一進氣閥的操作通過第一螺線管閥控制，第二進氣閥的操作通過第二螺線管閥控制。當內(nèi)燃發(fā)動機在能用于將至少一個氣缸切換為OFF的操作狀態(tài)下操作時，圖5所示進氣閥的升程和電流模式是有用的。這意味著，不向該氣缸供應空氣和燃料，因此在該氣缸中不發(fā)生燃燒。通過這種方式，能夠降低內(nèi)燃發(fā)動機的功率和僅以一些氣缸操作。在多氣缸內(nèi)燃發(fā)動機中，如果一些氣缸被切換為0FF，那么能夠以降低數(shù)量的氣缸來操作內(nèi)燃發(fā)動機，由此可降低內(nèi)燃發(fā)動機的功率輸出，且由此可減少燃燒。因為該系統(tǒng)允許以一個氣缸操作，所以能夠僅以降低數(shù)量的氣缸來操作內(nèi)燃發(fā)動機，因此可降低用于操作不同氣缸的E⑶100中的功率消耗。這可用于降低E⑶100中的功率消耗。因此在內(nèi)燃發(fā)動機的某些操作模式下，能夠?qū)⒛承飧浊袚Q為0FF，以降低E⑶100的功率消耗。上圖顯示了用于第一氣缸的進氣閥模式的不同升程。在正常操作下，進氣閥僅通過LI所示的升程模式提升，升程模式L3顯示了以降低的功率消耗操作的進氣閥的升程。從上圖可看出，模式L3的升程比模式LI的升程高出量L100，因此引入相應的第一氣缸的空氣的量比正常操作高得多。在該第一氣缸中的該空氣量較高，也能夠在該氣缸中噴射更多燃料。因此，與正常操作相比，該第一氣缸的扭矩輸出增加。第一氣缸的扭矩輸出增加，從而補償由于第二氣缸根本未操作造成的第二氣缸減少的扭矩。因此內(nèi)燃發(fā)動機傳遞相同的扭矩輸出，盡管僅有一個氣缸操作。當然，此類操作僅在氣缸未以滿負荷操作時有效，因為第一氣缸需要補償因第二氣缸未操作造成的扭矩損失。從下圖可看出，因為僅一個氣缸操作，所以整個電流模式E2都不需要。因為第一氣缸的進氣閥的升程需要操作較長，所以第三電流模式El改變?yōu)樾碌奶娲缘牡谒碾娏髂Ｊ紼3。在新的替代性的第四電流模式E3中，保持電流Hl需要延長時間T100。但是因該延長的保持電流Hl造成的功率消耗比第三電流模式E2產(chǎn)生的功率消耗低得多。因此將一個氣缸切換為OFF并且另一個氣缸補償被切換為OFF的氣缸的扭矩的此種操作策略是降低ECU100的功率消耗量的非常有效的方式。圖6顯示了進氣閥的升程和螺線管閥的電流模式。X軸在圖6中表示單位為度的曲軸角度，Y軸表示單位為毫米的進氣閥的升程或單位為安培的電流I。點線FLl顯示了當溫度低時第三電流模式E4下進氣閥的升程。實線ECl顯示了具有降低的功率消耗的第四電流模式E5下進氣閥的升程。圖中點線顯示了正常操作，實線顯示了具有降低的功率消耗的修改操作。在正常操作下，當溫度低時，通過第三電流模式E4致動螺線管閥，以打開進氣閥的全升程FLl。如圖6所示，第三電流模式E4從0安培增加到預先磁化電流，然后增加到峰值電流P2以使螺線管閥關閉。然后將第三電流模式E4降低到保持電流H2以將螺線管閥保持在關閉位置，使得進氣閥跟隨凸輪移動的整個移動。螺線管閥關閉至超出曲軸角度的下止點(BDC)。下止點(BDC)為活塞在內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸內(nèi)達到最靠近曲軸的位置時的位置。隨著凸輪的移動延伸超出曲軸角度的BDC，進氣閥打開至超出曲軸角度的BDC，直到角度01。螺線管閥關閉至超出BDC以實現(xiàn)閥全開。相對于凸輪的完全移動的進氣閥的完全升程稱為全升程，如曲軸角度04和Ol之間的FLl所示。如果E⑶100的實際溫度超出最高溫度，能夠降低E⑶100的功率消耗。為了降低功率消耗，不是在曲軸角度的角度O I關閉進氣閥，而是在曲軸角度的下止點BDC之前的角度 02與角度對稱地關閉進氣閥，其在氣缸中具有相同的空氣填充。角度02和圍繞BDC對稱，使得在該兩角度下活塞在氣缸中位置相同。在內(nèi)燃發(fā)動機的進氣沖程期間，進氣閥必須打開，以便讓空氣/燃料混合物進入氣缸。原則上活塞不能壓縮混合物，直到進氣閥關閉。在全升程FL1，進氣閥保持打開為內(nèi)燃發(fā)動機的壓縮沖程。活塞向下移動到BDC，并將繼續(xù)移動進入氣缸而超過BDC。如果進氣閥打開，那么隨著活塞向下移動，其吸入空氣，且隨著其向上移動超過BDC，其將空氣推出，從而具有減少的有效混合物。不是在角度關閉進氣閥，而是在BDC之前在角度02關閉進氣閥，因此活塞膨脹恒定量的空氣，以降低壓力和再次壓縮空氣。因此不論在02還是在關閉進氣閥，氣缸中的空氣量相同。為了在角度0 2關閉進氣閥，在關閉進氣閥的角度O 2之前例如在角度O 3，停止致動螺線管閥。相對于傳統(tǒng)/固定閥升程曲線中關閉進氣閥的曲軸角度，在發(fā)動機曲軸的提前角度關閉進氣閥。該模式成為早期進氣閥關閉模式。這通過實線ECl顯示。第四電流模式￡5從0安培增加到預先磁化電流，然后增加到峰值電流P2以關閉螺線管閥。第四電流模式E5然后降低到保持電流H2以將螺線管閥保持在關閉位置，使得進氣閥隨著凸輪移動而移動，然后在角度03停止第四電流模式E5。在角度①3,由于緩沖階段(ballistic flight phase),進氣閥移動，然后在角度0 2關閉。螺線管閥由第四電流模式E5致動，并在03致動停止。因此在第四電流模式E5下，由于PWl時間段期間的電流H2而節(jié)省功率。圖7顯示了進氣閥的升程和螺線管閥的電流模式。X軸在圖7中表示單位為度的曲軸角度，Y軸表示單位為毫米的進氣閥的升程和單位為安培的電流I。點線EC2顯示了進氣閥的升程，其與圖6所示早期關閉模式ECl的進氣閥的升程相同。實線LOl顯示了第四電流模式E7下具有降低的功率消耗的進氣閥的升程。圖中點線顯示了正常操作，實線顯示了功率消耗降低的修改操作。如圖6所示，如果ECUlOO的實際溫度超出最高溫度，那么可通過早期關閉進氣閥ECl降低ECUlOO的功率消耗。在高溫度條件期間實現(xiàn)功率消耗降低的另一種方式是，通過線LOl所示的延遲開閥模式替代早期關閉模式EC2。為了降低功率消耗，不是在曲軸角度的角度04時打開進氣閥，而是可在曲軸角度的角度05時打開進氣閥和可在相同的對稱角度02時關閉進氣閥。進氣閥在 內(nèi)燃發(fā)動機的進氣沖程期間相對于上止點(TDC)延遲打開，并在內(nèi)燃發(fā)動機的進氣沖程期間在下止點(BDC)之前關閉。上止點為活塞在內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸內(nèi)到達最遠離曲軸的位置時的位置。進氣閥然后在角度02隨著凸輪移動而關閉，其在氣缸中具有相同的空氣填充。進氣閥在0200的時間段打開。這通過實線LOl顯示。進氣閥在內(nèi)燃發(fā)動機(300)的進氣沖程期間在上止點(TDC)之后打開10度到50度之間。優(yōu)選的是，進氣閥在內(nèi)燃發(fā)動機(300)的進氣沖程期間在上止點(TDC)之后打開20度到40度之間。吸入的空氣保持相同，因為氣缸中的空氣量主要由進氣閥的關閉時間確定。如果延遲打開進氣閥，那么氣缸中活塞產(chǎn)生較低的壓力，且活塞速度較大，導致燃燒室中湍流增力口，將有助于增加吸入氣缸的空氣。因此不論進氣閥打開O 100還是0200時間段，空氣填充均保持相同。為了在曲軸角度的角度05時打開進氣閥，第四電流模式E7從0安培增加到預先磁化電流，然后增加到峰值電流P3，在角度05關閉螺線管閥。第四電流模式E7然后降低到保持電流H3，以將螺線管閥保持在關閉位置，使得進氣閥跟隨凸輪的移動。在角度05，進氣閥由于凸輪移動而移動并跟隨凸輪移動，并且在角度02關閉。因此在第四電流模式E5下，功率因電流H3而節(jié)省，因為進氣閥僅在0200時間段起作用。圖8顯示了進氣閥的升程和螺線管閥的電流模式。X軸在圖8中表示單位為度的曲軸角度，Y軸表示單位為毫米的進氣閥的升程和單位為安培的電流I。點線FL3顯示了當溫度低時第三電流模式ES下進氣閥的升程。實線L02顯示了第四電流模式E9下功率消耗降低的進氣閥的升程。圖中點線顯示了正常操作，而實線顯示了功率消耗降低的修改操作。在溫度低時的正常操作下，通過第三電流模式ES致動螺線管閥，以打開進氣閥的全升程FL3。如圖8所示，第三電流模式ES從0安培增加到預先磁化電流，然后增加到峰值電流P4以使螺線管閥關閉。且然后第三電流模式ES降低到保持電流H4，以將螺線管閥保持在關閉位置，使得進氣閥在角度06打開，并跟隨完全凸輪移動的整個移動。隨著凸輪的移動延伸至超出曲軸角度的下止點BDC，進氣閥打開至超出曲軸角度的下止點BDC。螺線管閥關閉更長時間，以實現(xiàn)閥全開。相對于凸輪的完全移動的進氣閥的完全升程稱為全升程，其通過FL3顯示。如果E⑶100的實際溫度超出最高溫度，能夠降低E⑶100的功率消耗。為了降低功率消耗，不是在曲軸角度的角度06時打開進氣閥，而是可在曲軸角度的角度07時打開進氣閥和在BDC之前在角度08關閉進氣閥。因此，進氣閥曲線相似于全升程模式，但是持續(xù)時間更短。這通過實線L02顯示。該模式具有圖6和圖7所描述的綜合效果，能夠延遲打開和早期關閉。這里利用該兩模式的優(yōu)勢來節(jié)約E⑶100的功率消耗。我們知道，進氣閥的延遲打開的效果在于，氣缸中活塞產(chǎn)生低于大氣壓的較小壓力，直到進氣閥充分打開。一旦進氣閥打開，空氣更快地被吸入氣缸。同樣地我們知道，早期關閉進氣閥的效果在于，控制捕獲的空氣逸出氣缸。因此氣缸中捕獲的空氣保持與全升程相同。進氣閥在內(nèi)燃發(fā)動機(300)的進氣沖程期間在上止點(TDC)之后打開10度到50度之間。優(yōu)選的是，進氣閥在內(nèi)燃發(fā)動機(300)的進氣沖程期間在上止點(TDC)之后打開20度到40度之間。為了在曲軸角度的角度07時打開進氣閥，第四電流模式E9從0安培增加到預先磁化電流，然后增加到峰值電流P4以在角度07關閉螺線管閥。第四電流模式ES然后降低到保持電流H4，以將螺線管閥保持在關閉位置，使得進氣閥跟隨凸輪的移動。在角度07，進氣閥由于凸輪的移動而移動，且跟隨凸輪的移動。第四電流模式ES然后降低到0安培以使螺線管閥打開，使得進氣閥在角度0 8關閉。因此通過第四電流模式E9，功率在PW3和PW4時間段因電流 H4而節(jié)省。
權利要求
1.一種用于降低電子控制単元(ECU)(IOO)的功率消耗的方法，其中所述電子控制單兀(100)用于內(nèi)燃發(fā)動機(300)中，所述內(nèi)燃發(fā)動機(300)的姆個氣缸包括由電動液壓系統(tǒng)(202，203)控制的至少ー個進氣閥(301)或至少ー個排氣閥(302)，其中所述電動液壓系統(tǒng)(202，203)由螺線管閥(200，201)控制，用于可變致動所述進氣閥(301)或排氣閥(302)，所述方法包括以下步驟 -確定所述E⑶(100)的實際溫度； -確定所述E⑶(100)的預先確定的最高溫度； -確定預先確定的條件，其中當所述ECU(IOO)的實際溫度超出所述ECU(IOO)的預先確定的最高溫度時，所述預先確定的條件被滿足； -如果所述預先確定的條件被滿足，那么通過以下方法中的ー種降低所述ECU(IOO)的功率消耗 a)如果所述預先確定的條件不滿足，那么通過第一電流模式(A1，A2，C1)實現(xiàn)所述進氣閥(301)或排氣閥(302)的升程，如果所述預先確定的條件滿足，那么通過第二電流模式(A3，C2)實現(xiàn)所述進氣閥(301)或排氣閥(302)的升程，其中所述第一電流模式和所述第ニ電流模式實現(xiàn)進氣閥或排氣閥的相同的升程； b)如果所述預先確定的條件不滿足，那么通過第三電流模式(E1，E2，E4，E6，E8)實現(xiàn)所述進氣閥(301)或排氣閥(302)的升程，如果所述預先確定的條件滿足，那么通過第四電流模式(E3，E5，E7，E9)實現(xiàn)所述進氣閥(301)或排氣閥(302)的升程，其中所述第三電流模式和所述第四電流模式實現(xiàn)所述進氣閥或排氣閥的不同的升程，但所述第三電流模式和所述第四電流模式下的氣缸中空氣填充相同。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，給所述螺線管閥的電流模式被控制，使得第一電流模式(Al，A2)的多個緊密間隔的峰值電流脈沖由所述第二電流模式(A3)的降低峰值的脈沖所代替。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，給所述螺線管閥的電流模式由所述第二電流模式(C2)控制，使得不是每次讀取所述螺線管閥的關閉時間而是以間隔的發(fā)動機循環(huán)或每三個發(fā)動機循環(huán)或甚至更少地來讀取所述螺線管閥的關閉時間。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，在多氣缸發(fā)動機中當所述發(fā)動機處于低負荷運行模式時通過螺線管閥(200，201)實現(xiàn)所述進氣閥(301)或排氣閥(302)的升程，其中所述多氣缸發(fā)動機的氣缸分為兩組，第一組以所述第四電流模式(E3)操作，以便增加扭矩量，而第二組不以所述電流模式操作，但是所述第一組的扭矩量與以所述第三電流模式(E1，E2)和所述第四電流模式(E3)操作的所述第一組和所述第二組的扭矩量相同。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述螺線管閥(200)以所述第四電流模式(E5)控制，使得所述進氣閥(301)在所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣沖程期間在下止點(BDC)之前關閉。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述螺線管閥(200)以所述第四電流模式(E7，E9)控制，使得所述進氣閥在所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣沖程期間相對于上止點(TDC)延遲打開和在所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣沖程期間在下止點(BDC)之前關閉。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動機(300)的所述進氣閥(301)在所述內(nèi)燃發(fā)動機(300)的進氣沖程期間在所述上止點(TDC)之后打開10度到50、度之間，以實現(xiàn)延遲打開。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動機(300)的所述進氣閥(301)在所述內(nèi)燃發(fā)動機(300)的進氣沖程期間在所述上止點(TDC)之后打開20度到40度之間，以實現(xiàn)延遲打開。
9.一種在內(nèi)燃發(fā)動機(300)中使用的電子控制單元(ECU) (100)，所述內(nèi)燃發(fā)動機(300)的每個氣缸包括由電動液壓系統(tǒng)(202，203)控制的至少ー個進氣閥(301)或至少ー個排氣閥(302)，其中所述電動液壓系統(tǒng)(202，203)由螺線管閥(200，201)控制，用于可變致動所述進氣閥(301)或排氣閥(302)，為了降低所述ECU(IOO)的功率消耗，包括以下裝置 -用于確定所述ECU(IOO)的實際溫度的裝置； -用于確定所述ECU(IOO)的預先確定的最高溫度的裝置； -用于確定預先確定的條件的裝置，其中當所述ECU(IOO)的實際溫度超出所述ECU(IOO)的預先確定的最高溫度時，所述預先確定的條件被滿足； -如果所述預先確定的條件被滿足，那么通過以下裝置中的一個來降低所述ECU(IOO)的功率消耗 a)如果所述預先確定的條件不滿足，那么通過第一電流模式(Al，A2，Cl)實現(xiàn)所述進氣閥(301)或排氣閥(302)的升程，如果所述條件滿足，那么通過第二電流模式(A3，C2)實現(xiàn)所述進氣閥(301)或排氣閥(302)的升程的裝置，其中所述第一電流模式和所述第二電流模式實現(xiàn)所述進氣閥或排氣閥的相同升程； b)如果所述預先確定的條件不滿足，那么通過第三電流模式(E1，E2，E4，E6，E8)實現(xiàn)所述進氣閥或排氣閥的升程，如果所述預先確定的條件滿足，那么通過第四電流模式(E3，E5，E7，E9)實現(xiàn)所述進氣閥或排氣閥的升程的裝置，其中所述第三電流模式和所述第四電流模式實現(xiàn)所述進氣閥或排氣閥的不同升程，但所述第三電流模式和所述第四電流模式下氣缸中的空氣填充相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于降低電子控制單元ECU(100)的功率消耗的裝置和方法。ECU(100)通過電動液壓系統(tǒng)(202，203)控制內(nèi)燃發(fā)動機(300)的進氣閥(301)或排氣閥(302)。如果ECU(100)的溫度太高，那么利用不同的電流模式控制進氣閥(301)或排氣閥(302)，使ECU(100)中產(chǎn)生較少的功率消耗。
文檔編號F01L9/04GK102628382SQ20121002391
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權日2011年2月4日
發(fā)明者A.蒙特瓦伊 申請人:羅伯特·博世有限公司