[發明專利]用于發動機控制的方法和系統

在審

• 申請號: 201410096365.9
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104047738A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: E·巴迪羅;D·薩伯瓦爾;S·吉多;R·D·珀西富爾
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D19/06
• 分類號: F02D19/06
• 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

本申請涉及利用壓縮天然氣來調整雙燃料車輛中的發動機運轉。

背景技術

為了緩解傳統燃料的價格上漲，以及為了減少排氣排放，替代性燃料已經被開發。例如，天然氣已經被認為是引人注目的代替性燃料。對于汽車應用而言，天然氣可以被壓縮并且作為氣體在高壓下被存儲在汽缸中。利用適于CNG（壓縮天然氣）燃料的特定物理和化學性質的各種發動機技術和噴射技術，各種發動機系統可以使用CNG燃料。例如，單一燃料的發動機系統可以被配置為僅以CNG運轉，而多燃料系統可以被配置為以CNG和一種或更多種其它燃料（諸如汽油或汽油混合液體燃料）運轉。基于發動機工況，發動機控制系統可以使這樣的多燃料系統以各種運轉模式運轉。

Surnilla等人在US7703435中描述了一種示例性多燃料系統。其中，發動機被配置為以CNG、汽油或兩者的混合物運轉。基于每個燃料存儲箱中可用的燃料量以及基于可用燃料的類型和特性而在特定工況期間選擇用于使發動機運轉的燃料。例如，通過在高駕駛員需求期間選擇特定燃料，可以延長車輛里程。作為另一示例，通過針對發動機起動情況儲備特定燃料，可以改善發動機排放。

發明內容

然而，本發明人在此已經認識到‘435的方法不能利用可用燃料的所有特性。例如，該方法未考慮在特定的轉速-負荷情況下某些燃料與燃料組合的扭矩優勢。例如，雖然在大多數發動機轉速-負荷情況下CNG燃料產生比汽油更小的扭矩，但在選擇的轉速-負荷情況下，諸如在低發動機轉速與高負荷情況下，當發動機變熱（例如，發動機冷卻劑溫度和發動機空氣充氣溫度較高）時，CNG的峰值扭矩輸出會高于汽油。同樣，會存在共同供給CNG和汽油燃料提供優于僅供給任一燃料的扭矩優勢的選擇的情況。在選擇的發動機工況期間，CNG提供扭矩優勢的區域也可以是汽油運轉為爆震受限的區域。本發明人在此已經認識到，在CNG提供扭矩優勢的選擇的情況期間，可以調整發動機的變速器換檔進度，從而提高車輛性能。例如，可以通過這樣的方法提高車輛性能，該方法包括響應于使發動機從以第一液體燃料運轉轉換到僅以第二氣體燃料運轉而選擇性地調整變速器換檔進度。通過在氣體燃料的噴射產生比液體燃料的噴射更高的峰值扭矩時的情況下選擇性地調整變速器換檔進度，提高以氣體燃料諸如CNG運行的車輛的響應性和燃料經濟性。

作為一個示例，發動機可以被配置為以第一氣體燃料（諸如CNG）和第二液體燃料（諸如汽油）運轉。例如，發動機可以經由進氣道噴射接收CNG，而經由直接噴射接收汽油。基于發動機工況，可以對發動機汽缸噴射可變比率的第一燃料和第二燃料，同時將汽缸燃燒維持在化學計量比。這可以包括在一些情況下僅以汽油噴射運轉發動機、在其他情況下僅以CNG噴射運轉發動機、以及在另外的情況下以兩種燃料的共同供給運轉發動機。

在高負荷與低發動機轉速情況（例如，在1000-1500rpm范圍內）期間，當冷卻劑與空氣充氣溫度升高時，在以任意量的汽油運轉的情況下，發動機可以變為爆震受限。爆震受限的燃料要求火花延遲，這反過來減小了扭矩并增加了制動器比燃料消耗。在一個示例中，僅CNG噴射的峰值扭矩輸出可以是在相同情況下僅汽油噴射的峰值扭矩輸出的120%。換句話說，在這樣的情況下，轉換為僅以CNG的發動機運轉可以提供扭矩優勢。該更高的扭矩輸出還使變速器換檔進度能夠朝向更早的升檔和更遲的降檔調整。通過提前升檔進度以及延遲降檔進度，提高了以CNG運轉時的車輛響應度，使發動機感覺到以CNG運轉時的“扭矩（torque-ier）”。此外，通過減少對富運行或以火花延遲運轉的需要，CNG運轉期間的降檔有助于提高燃料經濟性。具體地，CNG的辛烷減小了具有熱進氣和熱冷卻劑溫度的高負荷運轉所需的火花延遲。因此，發動機在更低的發動機轉速下產生比汽油更多的扭矩。這在低發動機轉速與更低的燃料消耗下提供了高扭矩的客戶駕駛性能增強。因此，降低了對火花延遲（為解決爆震）的需要，減小了與火花延遲有關的扭矩損失和功率損失。因此，這改善了燃料經濟性。在不具有與汽油運轉關聯的升檔的情況下，通過降低發動機轉速以及降低泵送損失來改善制動器比燃料消耗（BSFC）。

以此方式，轉換為CNG運轉可以在多燃料系統中被有利地使用，以便在選擇的發動機工況下利用燃料的高扭矩輸出。CNG使用在那些情況下的扭矩優勢還可以被用來實現更早的變速器升檔和更遲的變速器降檔。通過響應于從汽油使用轉換為僅CNG使用而調整變速器換檔進度，CNG使用期間的車輛響應度能夠被提高，并且類似于在汽油使用期間的車輛響應度。總的來說，改善了發動機性能和操作者駕駛感覺。