[發明專利]可變凸輪定時和可變汽缸排量發動機系統的協同

有效

• 申請號: 201010115225.3
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101806252A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: J·A·多林;J·E·羅林格
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D13/02
• 分類號: F02D13/02;F02D43/00;F02D37/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本申請涉及用于操作與可變凸輪定時(VCT)協同的可變汽缸排 量內燃發動機(VDE)的方法。

背景技術

以可變數量的進行燃燒(active)汽缸或非燃燒/未進行燃燒 (deactivated)汽缸操作的發動機可以被用于提高燃料燃燒效率，同時 可選擇地維持化學計量學上的總排氣混合物空氣燃料比。在一些示例 中，半數的發動機汽缸可以在選定條件下被停用(汽缸中沒有進行燃 燒)，其中所述選定條件可以由例如速度/負載窗等參數以及包括車輛 速度等多種其他操作條件定義。VDE控制系統可以通過控制影響汽缸 的進氣閥和排氣閥操作的多個汽缸閥停用裝置(deactivator)而停用選 定汽缸。可變汽缸排量能力可以與例如可變凸輪定時(VCT)結合以 進一步改善燃料燃燒效率和車輛的排放性能。

然而，可變汽缸排量發動機的潛在問題可能發生在各種位移模式 之間的轉換操作時，例如，當從非VDE(或全部汽缸進行燃燒)模式 轉換到VDE(或減少的汽缸進行燃燒)模式時，并且反之亦然。具體 地，所述轉換可以明顯地影響歧管壓力、發動機氣流、發動機功率和 發動機扭矩輸出。這可以在很大程度上歸因于與進行燃燒和未進行燃 燒汽缸的數量相關的每個汽缸負載的改變。類似的發動機操作參數還 可能受VCT影響。因此，對于配備有VCT和可變汽缸排量能力的發 動機，系統要求在VDE轉換期間的協同以促使發動機扭矩達到駕駛員 需要的扭矩，同時維持發動機操作條件在可接受的極限內。

用于協同VCT和VDE系統的一種示例性方法在Michelini等人的 專利申請US?6,499,449中說明。在這個示例中，VCT、節氣門控制和 火花延遲被用于在VDE轉換期間控制歧管空氣壓力(MAP)，由此 維持恒定的駕駛員需要的扭矩輸出。具體地，在從縮減汽缸模式到全 部汽缸模式的轉換期間，凸輪定時被延遲以減少在再次進行燃燒后提 供到汽缸的空氣充量和MAP。

然而，本發明人意識到這種方法的一些問題，特別是在轉換期間 的一些問題。作為一個示例，由于與進行燃燒汽缸和未進行燃燒汽缸 的數量相關的每個汽缸負載的改變，所述轉換明顯影響汽缸的汽缸單 位負載，其影響程度差不多為100％并且可以更高。這樣，用于一種模 式的可接受的凸輪定時可以導致在另一種模式中的過度的剩余物，因 此在轉換期間/之后產生發動機不點火(misfire)的潛在可能。例如， 在停用汽缸被再次進行燃燒的情況下，每個汽缸的負載可以減小到一 定水平，此時在部分汽缸模式中可接受的凸輪定時可能在全部汽缸模 式中不能被接受，這是由于汽缸可以在較高負載下容許增多的剩余物。 此外，如果凸輪定時被調節以影響氣流從而維持發動機扭矩，則這可 能加劇所述情況，其中剩余物甚至會增大到進一步超過可接受水平。 例如，如果凸輪定時從進行燃燒汽缸時已經延遲的定時被進一步延遲， 則汽缸不點火可能在轉換后立即發生，因此使性能減退。類似的發動 機操作參數還可能受VCT影響。因此，對于配備有VCT和可變汽缸 排量能力的發動機，系統要求在VDE轉換期間的協同以促使發動機扭 矩達到駕駛員需要的扭矩，同時維持發動機操作條件在可接受的極限 內。

發明內容

因此，在一個示例中，上述問題可以由一種操作內燃發動機的方 法解決，所述內燃發動機包括與多個未進行燃燒汽缸協同的可變凸輪 定時(VCT)機構，每個汽缸具有多個汽缸閥，所述方法包括：在再 次使未進行燃燒的汽缸的進行燃燒轉換之前在第一汽缸閥定時下進行 操作，并且在所述轉換之前，將汽缸閥定時從第一閥定時提前，在所 述轉換之后，所述汽缸閥定時仍提前于第二閥定時，所述第二閥定時 相對于第一閥定時提前。

在一個特別的示例中，可變汽缸排量發動機被構造為以雙等變量 凸輪定時方式操作。這里，在汽缸再次進行燃燒之前，也就是，在從 縮減汽缸模式到全部汽缸模式轉換期間，凸輪定時可以被提前(也就 是，延遲較小量)以促使仍在汽缸中的剩余物的量被充分減小。可接 受的VCT相角可以基于發動機負載、歧管壓力、估算的大氣壓強、邊 線/爆震極限以及其他發動機操作參數確定。以這種方式，汽缸可以準 備再次進行燃燒從而在轉換期間和轉換后提供可接受水平的剩余物， 同時其他參數補償了發動機扭矩的影響。這樣，可以減少在汽缸再次 進行燃燒時的不點火和部分燃燒。