專利名稱：發動機怠速進氣結構及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機怠速進氣結構及其控制方法，尤指一種可使發動機在怠速狀態下因瞬間增加的負載仍能正常運作而不熄火，以及能使與其連動的供電用發電機發揮功效，進而可提升發動機的使用功效的發動機怠速進氣結構及其控制方法。
背景技術：
已知進氣管路的設計與發動機間的相互配合極為重要，例如，發動機在慢速或稱為低轉速時，其所需要的進氣管路的截面積較小、長度較長，如此可有利于提高進氣管路內的氣體流速，并因此增強慣性作用以及脈動效果，進而提升進氣效率、增加發動機扭力；反之，發動機在快速或稱為高轉速時，其所需的進氣管路截面積較大、長度較短，如此可降低流阻，因而有利于進氣效率的提升，進而改善燃燒過程，提升馬力。請參閱圖1所示，發動機1的運作方式，是由中央控制單元(EOT) 11經由噴射裝置 12控制適量的燃油噴入發動機1的燃燒室13內，該燃油與由可變進氣構件(節氣門體)2 進入的外界新鮮空氣混合成油霧狀，并由中央控制單元11發出點火信號給點火線圈14，以令點火裝置(火花塞)15點火并將該油霧點燃，藉此來使活塞16作往復運動，該活塞16則帶動曲軸17轉動，藉此以產生動力。然而，當車輛不在行駛狀態下時，發動機1則以低速運轉(怠速)方式運作，藉此以避免發動機1熄火。該發動機1在怠速運作時，中央電子控制單元11會減少經由噴射裝置12噴出的燃油量，同時所需要的外界新鮮空氣，則由設于可變進氣構件2旁的怠速進氣旁通路21供應，該怠速進氣旁通路21上設有電子控制閥211，藉由該電子控制閥211控制外界新鮮空氣進入量，藉此以使發動機1能維持固定的怠速運作。已知發動機1藉由上述在可變進氣構件2旁設置怠速進氣旁通路21及電子控制閥211，固然可以使發動機1能維持固定的怠速運作，以達到發動機1不熄火及減少燃油消耗的目的。但如圖2所示，當發動機1另外連結一發電機3或其它的動力，該另外連結的發電機3在發動機1在怠速運作時才會被啟動，此時無疑會造成發動機1的負載大幅增加，該發動機1為能讓該外接的發電機3正常運作，發動機1勢必要提升其運轉的轉速來因應。慣用的發動機1的上述怠速進氣方式顯然無法因應，發動機1在怠速運作時負載瞬間增加，而必須同時提升進氣量以使發動機1轉速提高的需求。鑒于已知發動機的怠速進氣管路設計具有上述缺失，因此，要如何開發出可使發動機怠速時轉速可隨時變化的怠速進氣結構及怠速進氣控制方法，實為目前車輛制造業者所亟待克服的課題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種發動機怠速進氣結構，所述發動機怠速進氣結構，至少包括有一可變進氣構件、一怠速低速進氣旁通路及一怠速高速進氣旁通路；所述可變進氣構件與進氣管相連接，所述進氣管連接于發動機的進氣端口上；所述怠速低速進氣旁通路具有一電子控制閥，所述電子控制閥可控制怠速低速進氣旁通路的空氣流通量，所述怠速低速進氣旁通路的進氣端位于可變進氣構件的進氣側，而所述怠速低速進氣旁通路的排氣端位于可變進氣構件的排氣側；所述怠速高速進氣旁通路具有一電子控制閥，所述電子控制閥可控制怠速高速進氣旁通路的空氣流通量，所述怠速高速進氣旁通路的進氣端位于可變進氣構件的進氣側，而所述怠速高速進氣旁通路的排氣端位于可變進氣構件的所述排氣側，藉此發動機在怠速狀態下，因瞬間增加的負載仍能正常運作而不熄火，以及能使發動機外部連結的供電用發電機發揮功效，進而可提升發動機的使用功效。本發明的另一目的在于提供一種發動機怠速進氣的控制方法，是在發動機啟動后進入怠速狀態的控制，所述控制方法包括一切換開關的操作裝置，由使用者操作所述切換開關；一低轉速怠速運作裝置，發動機進入怠速狀態后，未操作所述切換開關，進而啟動怠速低速進氣旁通路以使發動機維持穩定的低轉速的怠速運作；一高轉速怠速運作裝置，發動機進入怠速狀態后，操作所述切換開關進而先啟動怠速低速旁進氣通路，再啟動怠速高速進氣旁通路，并持續調整怠速高速進氣旁通路的開度，以維持發動機的高轉速的怠速運作；以及一可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置，當可變進氣構件的節氣門未開啟時， 則可藉由進行切換開關的操作裝置，以選擇進入低轉速怠速運作裝置或高轉速怠速運作裝置，當該可變進氣構件的節氣門開啟時，則發動機脫離怠速狀態的控制，藉此以令發動機在怠速狀態下，因瞬間增加的負載仍能正常運作而不熄火，以及能使發動機外部連結的供電用發電機發揮發電功效，進而可提升發動機的使用功效。
圖1為已知發動機運作的示意圖。圖2為已知發動機外接其它負載部件運作的示意圖。圖3為本發明的發動機怠速進氣結構的示意圖。圖4為本發明的發動機怠速進氣控制方法流程圖。附圖標記列表1發動機2可變進氣構件3發電機4怠速進氣結構
5
11中央控制單元 12噴射裝置 13燃燒室14點火線圈
15點火裝置16活塞
17曲軸
21怠速進氣旁通路 211電子控制閥
41可變進氣構件 411進氣管 412節氣門
41a進氣側41b排氣側
42怠速低速進氣旁通路 421電子控制閥 422進氣端 423排氣端
43怠速高速進氣旁通路CN 102536544 A
431電子控制閥432進氣端433排氣端5發動機51進氣端口52噴射裝置53燃燒室討點火線圈55點火裝置56活塞57 曲軸6中央控制單元7供電用發電機A怠速進氣控制方法B切換開關的操作裝置C低轉速怠速運作裝置D高轉速怠速運作裝置Dl怠速目標轉速的判定D2怠速高速進氣旁通路開度是否需要加大的判定D3怠速高速進氣旁通路開度是否需要減小的判定E可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置
具體實施例方式為了更容易了解本發明的結構與控制方法所能達到的功效，現結合
如下首先，請參閱圖3、4所示，本發明的發動機怠速進氣結構及其控制方法，怠速進氣結構4至少包括一可變進氣構件(節氣門體)41、一怠速低速進氣旁通路42及一怠速高速進氣旁通路43。可變進氣構件41與進氣管411相連接，并且進氣管411連接于發動機5的進氣端口 51上，發動機5內部設有充電用發電機(圖示中未繪出)，該充電用發電機由發動機5的曲軸57所帶動(圖示中未繪出)，發動機5外部連接有供電用發電機7 ；怠速低速進氣旁通路42，具有一電子控制閥421，電子控制閥421可控制怠速低速進氣旁通路42的空氣流通量，怠速低速進氣旁通路42的進氣端422位于可變進氣構件41 的進氣側41a，而怠速低速進氣旁通路42的排氣端423位于可變進氣構件41的排氣側41b， 怠速低速進氣旁通路42用于提供發動機5在怠速且低負載狀態時的進氣；怠速高速進氣旁通路43，具有一電子控制閥431，電子控制閥431可控制怠速高速進氣旁通路43的空氣流通量，該怠速高速進氣旁通路43的進氣端432位于可變進氣構件 41的進氣側41a，而怠速高速進氣旁通路43的排氣端433位于可變進氣構件41的排氣側 41b ；另外，怠速高速進氣旁通路43通路截面積大于怠速低速進氣旁通路42通路的截面積的3倍，怠速高速進氣旁通路43用于提供發動機5在怠速且為高負載狀態時的進氣。請參閱圖4所示，怠速進氣結構4藉由怠速進氣控制方法A以達到順暢地運作，該怠速進氣控制方法A主要是將控制方法予以程序模塊化后加載到中央控制單元(ECU)6內， 該怠速進氣控制方法A包括一切換開關的操作裝置B、一低轉速怠速運作裝置C、一高轉速怠速運作裝置D，以及一可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E ；
該切換開關的操作裝置B，主要由使用者操作一切換開關而以令該怠速進氣控制方法A以低轉速怠速運作裝置C，或高轉速怠速運作裝置D來控制發動機5的怠速轉速；該低轉速怠速運作裝置C，是在發動機5進入怠速狀態后，使用者未操作切換開關 (圖式中未繪出)，進而啟動怠速低速進氣旁通路42以使發動機5維持穩定的低轉速的怠速運作；該高轉速怠速運作裝置D，包括一怠速目標轉速的判定步驟D1，一怠速高速進氣旁通路的開度是否需要加大的判定步驟D2，以及一怠速高速進氣旁通路開度是否需要減小的判定步驟D3 ；該高轉速怠速運作裝置D主要是在發動機5進入怠速狀態后，使用者操作切換開關進而先啟動怠速低速旁進氣通路42，再啟動怠速高速進氣旁通路43，并持續調整怠速高速進氣旁通路43的開度，以維持發動機5的高轉速怠速運作；該可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E，為可變進氣構件4的節氣門412未開啟時，則可藉由進行切換開關的操作裝置B，以選擇發動機5進入低轉速怠速運作裝置C或高轉速怠速運作裝置D，當該可變進氣構件4的節氣門412開啟時，則發動機5脫離怠速狀態的控制。本發明在實施時，請配合圖3、4參閱，該發動機5外部連結的供電用發電機7為藉由一切換開關(圖示中未繪出)以控制其啟動與關閉；該發動機5被啟動后進入該怠速進氣控制方法A，即進入怠速狀態的控制，首先，先進入切換開關的操作裝置B，使用者可藉由該切換開關的操作裝置B以選擇發動機5在怠速時進入低轉速怠速運作裝置C或高轉速怠速運作裝置D的控制，因此當該切換開關的操作裝置B的切換開關未被開啟時，即發動機5 外部連結的供電用發電機7未被啟動發電，該怠速進氣控制方法A即進入低轉速怠速運作裝置C，該中央控制單元6經由噴射裝置52控制適量的燃油噴入發動機5的燃燒室53內，此時燃爆所需的外界新鮮空氣，由怠速低速進氣旁通路42經進氣管411進入燃燒室53內混合成油霧狀，并由中央控制單元6發出點火信號給點火線圈54，以令點火裝置(火花塞)55 點火并將該油霧點燃，藉此以令發動機5維持穩定的低轉速怠速運作；舉例而言，發動機5 預設的正常怠速轉速值為RPM1400時，此時發動機5即以RPM1400的怠速運作；旋即該怠速進氣控制方法A進入可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E，藉由該可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E，以判別可變進氣構件4的節氣門開41是否有被開啟，當可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E判定該可變進氣構件4的節氣門412開啟時，表示發動機5 不在怠速運作而為行車狀態，則發動機5即脫離怠速狀態的控制，另外，當可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E判定該可變進氣構件4的節氣門412未開啟時，該怠速進氣控制方法A令發動機5維持低轉速的怠速運作。承上述，當發動機5為在低轉速怠速下運作，使用者如藉由切換開關以啟動發動機5外部連結的供電用發電機7發電，該切換開關的操作裝置B即會令發動機5由低轉速怠速運作裝置C進入高轉速怠速運作裝置D的控制，藉此提高發動機5的怠速轉速來因應瞬間提升的負載；該高轉速怠速運作裝置D首先會進入步驟一怠速目標轉速的判定Dl步驟，該怠速目標轉速的判定Dl步驟主要判別，發動機5的高轉速怠速轉速是否符合預設的目標轉速值，舉例來說，如預設發動機5的低轉速怠速為每分鐘1400轉(即RPM1400)，而當供電用發電機7啟動后發動機5的RPM值必須要3600轉(高轉速怠速目標轉速)，才能使供電用發電機7發揮正常發電功能及發動機5自身也能正常運作不熄火，因此，此時發動機5的怠速目標轉速為RPM3600 ；當怠速目標轉速判定Dl步驟判定，此時發動機5的怠速目標轉速小于RPM3600時，該怠速進氣控制方法A藉由中央控制單元6以令該怠速低速進氣旁通路 42啟動，并以漸進式全開啟方式來提供進氣量，再啟動怠速高速進氣旁通路43來提高發動機5的怠速轉速，同時，該高轉速怠速運作裝置D旋即進入步驟二-怠速高速進氣旁通路開度是否需要加大的判定D2步驟，作是否須要加大怠速高速進氣旁通路43的開度判別，若該怠速高速進氣旁通路開度是否需要加大的判定D2判定，此時發動機5的怠速目標轉速仍小于RPM3600時，該中央控制單元6即令怠速高速進氣旁通路43逐漸地加大開度，直到發動機5的怠速目標轉速能到達RPM3600 ；由于該怠速高速進氣旁通路43通路截面積大于怠速低速進氣旁通路42的通路截面積，因此怠速高速進氣旁通路43可以提供更多的外界新鮮空氣以提升發動機5的怠速轉速達到目標轉速，藉此達到發動機5與所負載的供電用發電機7皆能正常運作，以避免發動機5的負載瞬間增大，導致發動機5的怠速轉速瞬間下降而熄火，同時可令供電用發電機7能正常發揮發電功能；當該高轉速怠速運作裝置D的步驟二 -怠速高速進氣旁通路開度是否需要加大的判定D2步驟，判定發動機5此時怠速轉速已高于RPM3600時；該怠速進氣控制方法A即會由高轉速怠速運作裝置D的高速進氣旁通路開度是否需要加大的判定D2步驟，再回到可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E，藉由該可變進氣構件的節氣門開啟判定E，以判別可變進氣構件4的節氣門開41是否有被開啟， 當可變進氣構件的節氣門開啟判定E判定該可變進氣構件4的節氣門412開啟時，表示發動機5不在怠速運作而為行車狀態，則發動機5即脫離怠速狀態的控制，另外，當可變進氣構件的節氣門開啟判定E判定該可變進氣構件4的節氣門412未開啟時，該怠速進氣控制方法A即以高轉速怠速運作裝置D，以使發動機5維持高轉速怠速運作(即RPM3600)。
承上述高轉速怠速運作裝置D部分，當發動機5持續以高轉速怠速運作(即 RPM3600)，而使用者減少發電機7的用電量時，此時發動機5由于其負載有所降低，因此發動機5的怠速轉速會瞬間提升，即此時發動機5的怠速轉速會超過RPM3600，這樣無疑會造成燃油的浪費，此時，該高轉速怠速運作裝置D的步驟一-怠速目標轉速的判定Dl步驟， 即會判定發動機5的怠速目標轉速大于RPM3600，當發動機5的怠速轉速大于怠速目標轉速RPM3600時，該怠速進氣控制方法A藉由中央控制單元6以啟動該怠速低速進氣旁通路 42，以漸進式減少進氣量，再啟動怠速高速進氣旁通路43以降低發動機5的怠速的轉速，同時，該高轉速怠速運作裝置D旋即進入步驟三-怠速高速進氣旁通路開度是否需要減小的判定D3步驟，作是否須要減小怠速高速進氣旁通路43的開度判別，若該怠速高速進氣旁通路開度是否需要減小的判定D3步驟判定，此時發動機5的怠速轉速仍大于怠速目標轉速RPM3600時，該中央控制單元6即令怠速高速進氣旁通路43逐漸的減小開度，直到發動機5的怠速轉速降至怠速目標轉速RPM3600左右；當高轉速怠速運作裝置D的步驟三-怠速高速進氣旁通路開度是否需要減小的判定D3步驟，判定發動機5此時的怠速轉速低于 RPM3600時，該怠速進氣控制方法A由高轉速怠速運作裝置D的怠速高速進氣旁通路開度是否需要減小的判定D3步驟，會再回到可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E，藉由該可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E，以判別可變進氣構件4的節氣門開41是否有被開啟，當可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E判定該可變進氣構件4的節氣門412開啟時，表示發動機5不在怠速運作而為行車狀態，則發動機5即脫離怠速狀態的控制，另外，當可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置E判定該可變進氣構件4的節氣門412未開啟時， 該怠速進氣控制方法A即以高轉速怠速運作裝置D，以使發動機5維持高轉速怠速運作(即 RPM3600)。本發明的功效在于，藉由在可變進氣構件41上設置有怠速低速進氣旁通路42與怠速高速進氣旁通路43，以及藉由怠速進氣控制方法A來控制該怠速低速進氣旁通路42與怠速高速進氣旁通路43作動，藉此以令發動機5在怠速狀態下，因瞬間增加的負載仍能正常運作而不熄火，以及能使與其連動的供電用發電機7發揮功效，進而可提升發動機5的使用功效。綜上所述，本發明藉由上述發動機怠速進氣結構及其控制方法，利用可變進氣構件41上設置的怠速低速進氣旁通路42與怠速高速進氣旁通路43，以控制發動機5在怠速時不同負載的進氣量，進而能提升發動機5的使用功效的目的，已較慣用發動機怠速進氣結構及其控制方法增進功效，顯已具有實用性、新穎性及進步性的要件。需要說明的是，以上所述是本發明的具體實施例及所運用的技術原理，若根據本發明的構想所作的改變，其所產生的功能作用仍未超出說明書和附圖所涵蓋的范圍時，均應在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種發動機怠速進氣結構，所述發動機內部設有充電用發電機，所述充電用發電機為發動機的曲軸所帶動，所述發動機外部連接有供電用發電機，且該發動機的進氣管上設有一可變進氣構件、一怠速低速進氣旁通路及一怠速高速進氣旁通路；所述可變進氣構件，其與進氣管相連接，所述進氣管連接于發動機的進氣端口上；所述怠速低速進氣旁通路，其具有一電子控制閥，所述電子控制閥可控制怠速低速進氣旁通路的空氣流通量，所述怠速低速進氣旁通路的進氣端位于可變進氣構件的進氣側， 而所述怠速低速進氣旁通路的排氣端位于可變進氣構件的排氣側；所述怠速高速進氣旁通路，其具有一電子控制閥，所述電子控制閥可控制怠速高速進氣旁通路的空氣流通量，所述怠速高速進氣旁通路的進氣端位于可變進氣構件所述進氣側，而所述怠速高速進氣旁通路的排氣端位于可變進氣構件的排氣側。
2.如權利要求1所述的發動機怠速進氣結構，其特征在于，所述可變進氣構件為節氣門體。
3.如權利要求1所述的發動機怠速進氣結構，其特征在于，所述怠速高速進氣旁通路的通路截面積大于怠速低速進氣旁通路的通路截面積。
4.如權利要求1或3所述的發動機怠速進氣結構，其特征在于，所述怠速高速進氣旁通路的通路截面積大于怠速低速進氣旁通路的通路截面積3倍。
5.一種發動機怠速進氣的控制方法，是在發動機啟動后進入怠速狀態的控制，所述控制方法包括一切換開關的操作裝置，由使用者操作所述切換開關；一低轉速怠速運作裝置，在發動機進入怠速狀態后，未操作所述切換開關，進而啟動怠速低速進氣旁通路以使發動機維持穩定的低轉速的怠速運作；一高轉速怠速運作裝置，在發動機進入怠速狀態后，操作所述切換開關進而先啟動怠速低速旁進氣通路，再啟動怠速高速進氣旁通路，并持續調整怠速高速進氣旁通路的開度， 以維持發動機的高轉速的怠速運作；以及一可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置，當可變進氣構件的節氣門未開啟時，則可藉由進行切換開關的操作裝置，以選擇發動機進入低轉速怠速運作裝置或高轉速怠速運作裝置，當所述可變進氣構件的節氣門開啟時，則發動機脫離怠速狀態的控制。
6.如權利要求5所述的發動機怠速進氣的控制方法，其特征在于，所述高轉速怠速運作裝置包括一怠速目標轉速的判定步驟、一怠速高速進氣旁通路開度是否需要加大的判定步驟，以及一怠速高速進氣旁通路開度是否需要減小的判定步驟。
7.如權利要求5或6所述的發動機怠速進氣的控制方法，其特征在于，所述高轉速怠速運作裝置作動時，先進入怠速目標轉速的判定步驟，當發動機怠速轉速低于怠速目標轉速時，先啟動怠速低速進氣旁通路，再啟動怠速高速進氣旁通路，并進入怠速高速進氣旁通路開度是否需要加大的判定步驟，當怠速轉速仍低于怠速目標轉速時，則持續加大怠速高速進氣旁通路的開度，進而來維持發動機穩定的怠速目標轉速的怠速運作，在此步驟時，當發動機的怠速轉速高于怠速目標轉速時，則進入可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置。
8.如權利要求5或6所述的發動機怠速進氣的控制方法，其特征在于，所述高轉速怠速運作裝置作動時，先進入怠速目標轉速的判定步驟，當發動機怠速轉速高于怠速目標轉速時，先啟動怠速低速進氣旁通路，再啟動怠速高速進氣旁通路，并進入怠速高速進氣旁通路CN 102536544 A開度是否需要減小的判定步驟，當怠速轉速仍高于怠速目標轉速時，則持續減小怠速高速進氣旁通路的開度，進而來維持發動機穩定的怠速目標轉速的怠速運作，在此步驟時，當發動機的怠速轉速低于怠速目標轉速時，則進入可變進氣構件的節氣門開啟的判定裝置。
9.如權利要求5所述的發動機怠速進氣的控制方法，其特征在于，所述可變進氣構件為節氣門體。
10.如權利要求5所述的發動機怠速進氣的控制方法，其特征在于，操作所述切換開關以令發動機外部連結的供電用發電機運作發電。
全文摘要
本發明涉及一種發動機怠速進氣結構及其控制方法，所述發動機怠速進氣結構至少包括一可變進氣構件、一怠速低速進氣旁通路及一怠速高速進氣旁通路；所述怠速低速進氣旁通路具有一電子控制閥，所述電子控制閥可控制怠速低速進氣旁通路的空氣流通量；所述怠速高速進氣旁通路具有一電子控制閥，所述電子控制閥可控制怠速高速進氣旁通路的空氣流通量，藉此以令發動機在怠速狀態下，因瞬間增加的負載仍能正常運作而不熄火，以及能使發動機外部連結的供電用發電機發揮功效，進而可提升發動機的使用功效。
文檔編號F02M35/10GK102536544SQ20101059779
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者陳俊雄 申請人:光陽工業股份有限公司