[發明專利]用于發動機控制的方法和系統

有效

• 申請號: 201610922679.9
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106609707B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: C·P·格魯格拉
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D15/02
• 分類號: F02D15/02;F02D17/02;F02P5/152
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本發明涉及用于發動機控制的方法和系統。提供用于協調汽缸停用調整與單獨的汽缸活塞位移的改變的方法和系統。這樣做，可以協同可變排量和可變壓縮比的益處。發動機能夠在一些汽缸停用的情況下進行操作，同時活動汽缸在爆震解決的情況下進行操作，同時火花正時處于MBT達較長持續時間。

技術領域

本發明總體涉及用于控制配置有可調整活塞位移/排量(displacement)的發動機系統中的發動機壓縮比的方法和系統。

背景技術

發動機可以經配置以可變數目的活動(active)汽缸或停用(deactivated)汽缸進行操作以增加燃料經濟性，同時任選地維持關于化學計量的總排氣混合氣空氣-燃料比。其中，在通過諸如轉速/負載窗口的參數定義的所選條件以及各種其他工況(包括車輛速度)期間，可以禁用一部分發動機汽缸。發動機控制系統可以通過以下操作來禁用所選汽缸組(例如一排汽缸)：控制影響汽缸的進氣門和排氣門的操作的多個汽缸氣門停用器，以及控制影響汽缸加燃料的多個可選擇性地停用的燃料噴射器。通過減少發動機泵送損耗，提高發動機效率。

用于選擇停用汽缸的一個示例方法由Springer等人在US 20130276755中示出。其中，基于壓縮比對汽缸進行分組。如在本領域中已知，內燃發動機的“壓縮比”被定義為活塞處于下止點(BDC)處時的汽缸容積與活塞處于上止點(TDC)處時的汽缸容積的比值。一般來說，壓縮比越高，則內燃發動機的熱效率和燃料經濟性越高。在Springer的方法中，基于發動機負載需求，從具有特定壓縮比的組中選擇一個或多個汽缸用于停用。具體地，具有高壓縮比的汽缸可在與具有較低壓縮比的汽缸不同的負載處停用。作為一個示例，在部分負載操作情況下，具有較低壓縮比的汽缸組可被停用，而具有較高壓縮比的汽缸組可保持啟動。

然而，發明人在本文已經認識到此系統的潛在問題。作為一個示例，由于壓縮比分組，可用于部分負載操作的壓縮比的范圍可受到限制。例如，響應于小負載變化，具有較高壓縮比的汽缸組可停用，而具有較低壓縮比的汽缸組可重新啟動。相比于在選擇性汽缸停用的情況下操作發動機的燃料經濟優點，使用減小的壓縮比進行發動機操作可產生更大的燃料損失。另外，即使是在部分負載操作的情況下，由于爆震約束，仍可能不得不選擇性啟動具有較低壓縮比的汽缸組。這是因為壓縮比受到防止在中高等發動機負載處的燃燒爆燃或爆震所需的高辛烷值燃料的可用性的限制。

發明內容

發明人已經認識到，這些問題中的至少一些可以通過具有以下汽缸的發動機解決，所述汽缸可選擇性地停用并且進一步包括可變壓縮比機構(諸如具有可變位移能力的活塞)。其中，通過協調并同步選擇性汽缸停用與對活動汽缸的壓縮比的調整，可以改善爆震控制和發動機燃料經濟性。在一個示例中，通過用于發動機的方法實現協同益處，所述方法包括：基于發動機負載選擇性地停用一個或多個發動機汽缸；以及調整活塞位移以改變活動發動機汽缸的壓縮比，從而將發動機的火花正時維持在峰值扭矩正時處，同時維持一個或多個汽缸停用。

作為示例，在發動機負載較低時的情況期間，發動機可以以可變排量模式操作，其中選擇性地停用(例如，經由單獨的汽缸氣門停用機構)一個或多個汽缸。在本文，發動機的每個汽缸可以包括活塞，所述活塞耦接到活塞位移改變機構，所述活塞位移改變機構將活塞移動至更靠近或進一步遠離汽缸蓋，從而改變燃燒室的大小。通過改變活塞位移的大小，可以改變發動機的靜態壓縮比(也就是說，在活塞處于下止點時的汽缸的容積相對于活塞處于上止點時的汽缸的容積)。在部分汽缸停用之后，可以調整其余活動汽缸的活塞位移，使得活動汽缸能夠以第一最高可能的壓縮比進行操作，同時將火花正時維持在峰值扭矩正時處(例如，在MBT處)。當發動機負載增加時，并且/或者當發動機受到爆震限制時，可以調整活塞位移以減小壓縮比，同時將火花正時維持在峰值扭矩正時處。當壓縮比達到第二最低可能壓縮比時，可以通過以下操作來解決爆震的進一步指示：從MBT延遲火花正時，直到在火花延遲情況下進行的操作的燃料效率等于(或高于)具有停用汽缸的減少的泵送損耗的燃料效益。之后，可以通過以下操作解決進一步的爆震：重新啟動停用汽缸中的至少一個，并且以第一壓縮比且以前進回到MBT的火花正時來恢復活動汽缸操作。