专利名称：发动机怠速进气结构及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机怠速进气结构及其控制方法，尤指一种可使发动机在怠速状态下因瞬间增加的负载仍能正常运作而不熄火，以及能使与其连动的供电用发电机发挥功效，进而可提升发动机的使用功效的发动机怠速进气结构及其控制方法。
背景技术：
已知进气管路的设计与发动机间的相互配合极为重要，例如，发动机在慢速或称为低转速时，其所需要的进气管路的截面积较小、长度较长，如此可有利于提高进气管路内的气体流速，并因此增强惯性作用以及脉动效果，进而提升进气效率、增加发动机扭力；反之，发动机在快速或称为高转速时，其所需的进气管路截面积较大、长度较短，如此可降低流阻，因而有利于进气效率的提升，进而改善燃烧过程，提升马力。请参阅图1所示，发动机1的运作方式，是由中央控制单元(EOT) 11经由喷射装置 12控制适量的燃油喷入发动机1的燃烧室13内，该燃油与由可变进气构件(节气门体)2 进入的外界新鲜空气混合成油雾状，并由中央控制单元11发出点火信号给点火线圈14，以令点火装置(火花塞)15点火并将该油雾点燃，藉此来使活塞16作往复运动，该活塞16则带动曲轴17转动，藉此以产生动力。然而，当车辆不在行驶状态下时，发动机1则以低速运转(怠速)方式运作，藉此以避免发动机1熄火。该发动机1在怠速运作时，中央电子控制单元11会减少经由喷射装置12喷出的燃油量，同时所需要的外界新鲜空气，则由设于可变进气构件2旁的怠速进气旁通路21供应，该怠速进气旁通路21上设有电子控制阀211，藉由该电子控制阀211控制外界新鲜空气进入量，藉此以使发动机1能维持固定的怠速运作。已知发动机1藉由上述在可变进气构件2旁设置怠速进气旁通路21及电子控制阀211，固然可以使发动机1能维持固定的怠速运作，以达到发动机1不熄火及减少燃油消耗的目的。但如图2所示，当发动机1另外连结一发电机3或其它的动力，该另外连结的发电机3在发动机1在怠速运作时才会被启动，此时无疑会造成发动机1的负载大幅增加，该发动机1为能让该外接的发电机3正常运作，发动机1势必要提升其运转的转速来因应。惯用的发动机1的上述怠速进气方式显然无法因应，发动机1在怠速运作时负载瞬间增加，而必须同时提升进气量以使发动机1转速提高的需求。鉴于已知发动机的怠速进气管路设计具有上述缺失，因此，要如何开发出可使发动机怠速时转速可随时变化的怠速进气结构及怠速进气控制方法，实为目前车辆制造业者所亟待克服的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机怠速进气结构，所述发动机怠速进气结构，至少包括有一可变进气构件、一怠速低速进气旁通路及一怠速高速进气旁通路；所述可变进气构件与进气管相连接，所述进气管连接于发动机的进气端口上；所述怠速低速进气旁通路具有一电子控制阀，所述电子控制阀可控制怠速低速进气旁通路的空气流通量，所述怠速低速进气旁通路的进气端位于可变进气构件的进气侧，而所述怠速低速进气旁通路的排气端位于可变进气构件的排气侧；所述怠速高速进气旁通路具有一电子控制阀，所述电子控制阀可控制怠速高速进气旁通路的空气流通量，所述怠速高速进气旁通路的进气端位于可变进气构件的进气侧，而所述怠速高速进气旁通路的排气端位于可变进气构件的所述排气侧，藉此发动机在怠速状态下，因瞬间增加的负载仍能正常运作而不熄火，以及能使发动机外部连结的供电用发电机发挥功效，进而可提升发动机的使用功效。本发明的另一目的在于提供一种发动机怠速进气的控制方法，是在发动机启动后进入怠速状态的控制，所述控制方法包括一切换开关的操作装置，由使用者操作所述切换开关；一低转速怠速运作装置，发动机进入怠速状态后，未操作所述切换开关，进而启动怠速低速进气旁通路以使发动机维持稳定的低转速的怠速运作；一高转速怠速运作装置，发动机进入怠速状态后，操作所述切换开关进而先启动怠速低速旁进气通路，再启动怠速高速进气旁通路，并持续调整怠速高速进气旁通路的开度，以维持发动机的高转速的怠速运作；以及一可变进气构件的节气门开启的判定装置，当可变进气构件的节气门未开启时， 则可藉由进行切换开关的操作装置，以选择进入低转速怠速运作装置或高转速怠速运作装置，当该可变进气构件的节气门开启时，则发动机脱离怠速状态的控制，藉此以令发动机在怠速状态下，因瞬间增加的负载仍能正常运作而不熄火，以及能使发动机外部连结的供电用发电机发挥发电功效，进而可提升发动机的使用功效。
图1为已知发动机运作的示意图。图2为已知发动机外接其它负载部件运作的示意图。图3为本发明的发动机怠速进气结构的示意图。图4为本发明的发动机怠速进气控制方法流程图。附图标记列表1发动机2可变进气构件3发电机4怠速进气结构
5
11中央控制单元 12喷射装置 13燃烧室14点火线圈
15点火装置16活塞
17曲轴
21怠速进气旁通路 211电子控制阀
41可变进气构件 411进气管 412节气门
41a进气侧41b排气侧
42怠速低速进气旁通路 421电子控制阀 422进气端 423排气端
43怠速高速进气旁通路CN 102536544 A
431电子控制阀432进气端433排气端5发动机51进气端口52喷射装置53燃烧室讨点火线圈55点火装置56活塞57 曲轴6中央控制单元7供电用发电机A怠速进气控制方法B切换开关的操作装置C低转速怠速运作装置D高转速怠速运作装置Dl怠速目标转速的判定D2怠速高速进气旁通路开度是否需要加大的判定D3怠速高速进气旁通路开度是否需要减小的判定E可变进气构件的节气门开启的判定装置
具体实施例方式为了更容易了解本发明的结构与控制方法所能达到的功效，现结合
如下首先，请参阅图3、4所示，本发明的发动机怠速进气结构及其控制方法，怠速进气结构4至少包括一可变进气构件(节气门体)41、一怠速低速进气旁通路42及一怠速高速进气旁通路43。可变进气构件41与进气管411相连接，并且进气管411连接于发动机5的进气端口 51上，发动机5内部设有充电用发电机(图示中未绘出)，该充电用发电机由发动机5的曲轴57所带动(图示中未绘出)，发动机5外部连接有供电用发电机7 ；怠速低速进气旁通路42，具有一电子控制阀421，电子控制阀421可控制怠速低速进气旁通路42的空气流通量，怠速低速进气旁通路42的进气端422位于可变进气构件41 的进气侧41a，而怠速低速进气旁通路42的排气端423位于可变进气构件41的排气侧41b， 怠速低速进气旁通路42用于提供发动机5在怠速且低负载状态时的进气；怠速高速进气旁通路43，具有一电子控制阀431，电子控制阀431可控制怠速高速进气旁通路43的空气流通量，该怠速高速进气旁通路43的进气端432位于可变进气构件 41的进气侧41a，而怠速高速进气旁通路43的排气端433位于可变进气构件41的排气侧 41b ；另外，怠速高速进气旁通路43通路截面积大于怠速低速进气旁通路42通路的截面积的3倍，怠速高速进气旁通路43用于提供发动机5在怠速且为高负载状态时的进气。请参阅图4所示，怠速进气结构4藉由怠速进气控制方法A以达到顺畅地运作，该怠速进气控制方法A主要是将控制方法予以程序模块化后加载到中央控制单元(ECU)6内， 该怠速进气控制方法A包括一切换开关的操作装置B、一低转速怠速运作装置C、一高转速怠速运作装置D，以及一可变进气构件的节气门开启的判定装置E ；
该切换开关的操作装置B，主要由使用者操作一切换开关而以令该怠速进气控制方法A以低转速怠速运作装置C，或高转速怠速运作装置D来控制发动机5的怠速转速；该低转速怠速运作装置C，是在发动机5进入怠速状态后，使用者未操作切换开关 (图式中未绘出)，进而启动怠速低速进气旁通路42以使发动机5维持稳定的低转速的怠速运作；该高转速怠速运作装置D，包括一怠速目标转速的判定步骤D1，一怠速高速进气旁通路的开度是否需要加大的判定步骤D2，以及一怠速高速进气旁通路开度是否需要减小的判定步骤D3 ；该高转速怠速运作装置D主要是在发动机5进入怠速状态后，使用者操作切换开关进而先启动怠速低速旁进气通路42，再启动怠速高速进气旁通路43，并持续调整怠速高速进气旁通路43的开度，以维持发动机5的高转速怠速运作；该可变进气构件的节气门开启的判定装置E，为可变进气构件4的节气门412未开启时，则可藉由进行切换开关的操作装置B，以选择发动机5进入低转速怠速运作装置C或高转速怠速运作装置D，当该可变进气构件4的节气门412开启时，则发动机5脱离怠速状态的控制。本发明在实施时，请配合图3、4参阅，该发动机5外部连结的供电用发电机7为藉由一切换开关(图示中未绘出)以控制其启动与关闭；该发动机5被启动后进入该怠速进气控制方法A，即进入怠速状态的控制，首先，先进入切换开关的操作装置B，使用者可藉由该切换开关的操作装置B以选择发动机5在怠速时进入低转速怠速运作装置C或高转速怠速运作装置D的控制，因此当该切换开关的操作装置B的切换开关未被开启时，即发动机5 外部连结的供电用发电机7未被启动发电，该怠速进气控制方法A即进入低转速怠速运作装置C，该中央控制单元6经由喷射装置52控制适量的燃油喷入发动机5的燃烧室53内，此时燃爆所需的外界新鲜空气，由怠速低速进气旁通路42经进气管411进入燃烧室53内混合成油雾状，并由中央控制单元6发出点火信号给点火线圈54，以令点火装置(火花塞)55 点火并将该油雾点燃，藉此以令发动机5维持稳定的低转速怠速运作；举例而言，发动机5 预设的正常怠速转速值为RPM1400时，此时发动机5即以RPM1400的怠速运作；旋即该怠速进气控制方法A进入可变进气构件的节气门开启的判定装置E，藉由该可变进气构件的节气门开启的判定装置E，以判别可变进气构件4的节气门开41是否有被开启，当可变进气构件的节气门开启的判定装置E判定该可变进气构件4的节气门412开启时，表示发动机5 不在怠速运作而为行车状态，则发动机5即脱离怠速状态的控制，另外，当可变进气构件的节气门开启的判定装置E判定该可变进气构件4的节气门412未开启时，该怠速进气控制方法A令发动机5维持低转速的怠速运作。承上述，当发动机5为在低转速怠速下运作，使用者如藉由切换开关以启动发动机5外部连结的供电用发电机7发电，该切换开关的操作装置B即会令发动机5由低转速怠速运作装置C进入高转速怠速运作装置D的控制，藉此提高发动机5的怠速转速来因应瞬间提升的负载；该高转速怠速运作装置D首先会进入步骤一怠速目标转速的判定Dl步骤，该怠速目标转速的判定Dl步骤主要判别，发动机5的高转速怠速转速是否符合预设的目标转速值，举例来说，如预设发动机5的低转速怠速为每分钟1400转(即RPM1400)，而当供电用发电机7启动后发动机5的RPM值必须要3600转(高转速怠速目标转速)，才能使供电用发电机7发挥正常发电功能及发动机5自身也能正常运作不熄火，因此，此时发动机5的怠速目标转速为RPM3600 ；当怠速目标转速判定Dl步骤判定，此时发动机5的怠速目标转速小于RPM3600时，该怠速进气控制方法A藉由中央控制单元6以令该怠速低速进气旁通路 42启动，并以渐进式全开启方式来提供进气量，再启动怠速高速进气旁通路43来提高发动机5的怠速转速，同时，该高转速怠速运作装置D旋即进入步骤二-怠速高速进气旁通路开度是否需要加大的判定D2步骤，作是否须要加大怠速高速进气旁通路43的开度判别，若该怠速高速进气旁通路开度是否需要加大的判定D2判定，此时发动机5的怠速目标转速仍小于RPM3600时，该中央控制单元6即令怠速高速进气旁通路43逐渐地加大开度，直到发动机5的怠速目标转速能到达RPM3600 ；由于该怠速高速进气旁通路43通路截面积大于怠速低速进气旁通路42的通路截面积，因此怠速高速进气旁通路43可以提供更多的外界新鲜空气以提升发动机5的怠速转速达到目标转速，藉此达到发动机5与所负载的供电用发电机7皆能正常运作，以避免发动机5的负载瞬间增大，导致发动机5的怠速转速瞬间下降而熄火，同时可令供电用发电机7能正常发挥发电功能；当该高转速怠速运作装置D的步骤二 -怠速高速进气旁通路开度是否需要加大的判定D2步骤，判定发动机5此时怠速转速已高于RPM3600时；该怠速进气控制方法A即会由高转速怠速运作装置D的高速进气旁通路开度是否需要加大的判定D2步骤，再回到可变进气构件的节气门开启的判定装置E，藉由该可变进气构件的节气门开启判定E，以判别可变进气构件4的节气门开41是否有被开启， 当可变进气构件的节气门开启判定E判定该可变进气构件4的节气门412开启时，表示发动机5不在怠速运作而为行车状态，则发动机5即脱离怠速状态的控制，另外，当可变进气构件的节气门开启判定E判定该可变进气构件4的节气门412未开启时，该怠速进气控制方法A即以高转速怠速运作装置D，以使发动机5维持高转速怠速运作(即RPM3600)。
承上述高转速怠速运作装置D部分，当发动机5持续以高转速怠速运作(即 RPM3600)，而使用者减少发电机7的用电量时，此时发动机5由于其负载有所降低，因此发动机5的怠速转速会瞬间提升，即此时发动机5的怠速转速会超过RPM3600，这样无疑会造成燃油的浪费，此时，该高转速怠速运作装置D的步骤一-怠速目标转速的判定Dl步骤， 即会判定发动机5的怠速目标转速大于RPM3600，当发动机5的怠速转速大于怠速目标转速RPM3600时，该怠速进气控制方法A藉由中央控制单元6以启动该怠速低速进气旁通路 42，以渐进式减少进气量，再启动怠速高速进气旁通路43以降低发动机5的怠速的转速，同时，该高转速怠速运作装置D旋即进入步骤三-怠速高速进气旁通路开度是否需要减小的判定D3步骤，作是否须要减小怠速高速进气旁通路43的开度判别，若该怠速高速进气旁通路开度是否需要减小的判定D3步骤判定，此时发动机5的怠速转速仍大于怠速目标转速RPM3600时，该中央控制单元6即令怠速高速进气旁通路43逐渐的减小开度，直到发动机5的怠速转速降至怠速目标转速RPM3600左右；当高转速怠速运作装置D的步骤三-怠速高速进气旁通路开度是否需要减小的判定D3步骤，判定发动机5此时的怠速转速低于 RPM3600时，该怠速进气控制方法A由高转速怠速运作装置D的怠速高速进气旁通路开度是否需要减小的判定D3步骤，会再回到可变进气构件的节气门开启的判定装置E，藉由该可变进气构件的节气门开启的判定装置E，以判别可变进气构件4的节气门开41是否有被开启，当可变进气构件的节气门开启的判定装置E判定该可变进气构件4的节气门412开启时，表示发动机5不在怠速运作而为行车状态，则发动机5即脱离怠速状态的控制，另外，当可变进气构件的节气门开启的判定装置E判定该可变进气构件4的节气门412未开启时， 该怠速进气控制方法A即以高转速怠速运作装置D，以使发动机5维持高转速怠速运作(即 RPM3600)。本发明的功效在于，藉由在可变进气构件41上设置有怠速低速进气旁通路42与怠速高速进气旁通路43，以及藉由怠速进气控制方法A来控制该怠速低速进气旁通路42与怠速高速进气旁通路43作动，藉此以令发动机5在怠速状态下，因瞬间增加的负载仍能正常运作而不熄火，以及能使与其连动的供电用发电机7发挥功效，进而可提升发动机5的使用功效。综上所述，本发明藉由上述发动机怠速进气结构及其控制方法，利用可变进气构件41上设置的怠速低速进气旁通路42与怠速高速进气旁通路43，以控制发动机5在怠速时不同负载的进气量，进而能提升发动机5的使用功效的目的，已较惯用发动机怠速进气结构及其控制方法增进功效，显已具有实用性、新颖性及进步性的要件。需要说明的是，以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若根据本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书和附图所涵盖的范围时，均应在本发明的范围内。
权利要求
1.一种发动机怠速进气结构，所述发动机内部设有充电用发电机，所述充电用发电机为发动机的曲轴所带动，所述发动机外部连接有供电用发电机，且该发动机的进气管上设有一可变进气构件、一怠速低速进气旁通路及一怠速高速进气旁通路；所述可变进气构件，其与进气管相连接，所述进气管连接于发动机的进气端口上；所述怠速低速进气旁通路，其具有一电子控制阀，所述电子控制阀可控制怠速低速进气旁通路的空气流通量，所述怠速低速进气旁通路的进气端位于可变进气构件的进气侧， 而所述怠速低速进气旁通路的排气端位于可变进气构件的排气侧；所述怠速高速进气旁通路，其具有一电子控制阀，所述电子控制阀可控制怠速高速进气旁通路的空气流通量，所述怠速高速进气旁通路的进气端位于可变进气构件所述进气侧，而所述怠速高速进气旁通路的排气端位于可变进气构件的排气侧。
2.如权利要求1所述的发动机怠速进气结构，其特征在于，所述可变进气构件为节气门体。
3.如权利要求1所述的发动机怠速进气结构，其特征在于，所述怠速高速进气旁通路的通路截面积大于怠速低速进气旁通路的通路截面积。
4.如权利要求1或3所述的发动机怠速进气结构，其特征在于，所述怠速高速进气旁通路的通路截面积大于怠速低速进气旁通路的通路截面积3倍。
5.一种发动机怠速进气的控制方法，是在发动机启动后进入怠速状态的控制，所述控制方法包括一切换开关的操作装置，由使用者操作所述切换开关；一低转速怠速运作装置，在发动机进入怠速状态后，未操作所述切换开关，进而启动怠速低速进气旁通路以使发动机维持稳定的低转速的怠速运作；一高转速怠速运作装置，在发动机进入怠速状态后，操作所述切换开关进而先启动怠速低速旁进气通路，再启动怠速高速进气旁通路，并持续调整怠速高速进气旁通路的开度， 以维持发动机的高转速的怠速运作；以及一可变进气构件的节气门开启的判定装置，当可变进气构件的节气门未开启时，则可藉由进行切换开关的操作装置，以选择发动机进入低转速怠速运作装置或高转速怠速运作装置，当所述可变进气构件的节气门开启时，则发动机脱离怠速状态的控制。
6.如权利要求5所述的发动机怠速进气的控制方法，其特征在于，所述高转速怠速运作装置包括一怠速目标转速的判定步骤、一怠速高速进气旁通路开度是否需要加大的判定步骤，以及一怠速高速进气旁通路开度是否需要减小的判定步骤。
7.如权利要求5或6所述的发动机怠速进气的控制方法，其特征在于，所述高转速怠速运作装置作动时，先进入怠速目标转速的判定步骤，当发动机怠速转速低于怠速目标转速时，先启动怠速低速进气旁通路，再启动怠速高速进气旁通路，并进入怠速高速进气旁通路开度是否需要加大的判定步骤，当怠速转速仍低于怠速目标转速时，则持续加大怠速高速进气旁通路的开度，进而来维持发动机稳定的怠速目标转速的怠速运作，在此步骤时，当发动机的怠速转速高于怠速目标转速时，则进入可变进气构件的节气门开启的判定装置。
8.如权利要求5或6所述的发动机怠速进气的控制方法，其特征在于，所述高转速怠速运作装置作动时，先进入怠速目标转速的判定步骤，当发动机怠速转速高于怠速目标转速时，先启动怠速低速进气旁通路，再启动怠速高速进气旁通路，并进入怠速高速进气旁通路CN 102536544 A开度是否需要减小的判定步骤，当怠速转速仍高于怠速目标转速时，则持续减小怠速高速进气旁通路的开度，进而来维持发动机稳定的怠速目标转速的怠速运作，在此步骤时，当发动机的怠速转速低于怠速目标转速时，则进入可变进气构件的节气门开启的判定装置。
9.如权利要求5所述的发动机怠速进气的控制方法，其特征在于，所述可变进气构件为节气门体。
10.如权利要求5所述的发动机怠速进气的控制方法，其特征在于，操作所述切换开关以令发动机外部连结的供电用发电机运作发电。
全文摘要
本发明涉及一种发动机怠速进气结构及其控制方法，所述发动机怠速进气结构至少包括一可变进气构件、一怠速低速进气旁通路及一怠速高速进气旁通路；所述怠速低速进气旁通路具有一电子控制阀，所述电子控制阀可控制怠速低速进气旁通路的空气流通量；所述怠速高速进气旁通路具有一电子控制阀，所述电子控制阀可控制怠速高速进气旁通路的空气流通量，藉此以令发动机在怠速状态下，因瞬间增加的负载仍能正常运作而不熄火，以及能使发动机外部连结的供电用发电机发挥功效，进而可提升发动机的使用功效。
文档编号F02M35/10GK102536544SQ20101059779
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者陈俊雄 申请人:光阳工业股份有限公司