[發明專利]用壓力反應活塞控制可變壓縮比

在審

• 申請號: 201810147963.2
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108533437A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 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: F02P5/15
• 分類號: F02P5/15;F02P5/152;F02F3/00
• 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;張秀芬

本發明涉及用壓力反應活塞控制可變壓縮比。提供用于響應于壓力反應活塞的偏置力調整內燃發動機的點火正時的方法和系統。在一個示例中，發動機可包括壓力反應活塞，該壓力反應活塞具有被容納在基部內的氣體的壓力偏置遠離活塞基部的頂壁。響應于氣體針對頂壁的所估計的偏置力調整包括活塞的燃燒室的點火正時。

技術領域

本發明大體涉及用于控制內燃發動機的點火正時的方法和系統。

背景技術

內燃發動機包括由汽缸形成并由汽缸蓋封蓋的至少一個燃燒室。設置在燃燒室內的活塞在被稱為燃燒循環的壓縮沖程中朝向汽缸蓋移動，以壓縮燃料(例如，汽油)和空氣的混合物。然后火花塞被激勵以點火燃料/空氣混合物并在燃燒室內產生膨脹的火焰前緣。混合物的點火增加燃燒室內的氣體壓力，并在被稱為燃燒循環的動力沖程或膨脹沖程中迫使活塞遠離汽缸蓋。

在燃燒室溫度過高和/或燃燒室內的氣體壓力過高(例如，高于標準運行溫度/壓力范圍)的狀況期間，燃料/空氣混合物的一部分可在單個燃燒循環期間以及在通常被稱為爆燃(detonation)或爆震的由火花塞產生的火焰前緣外部經由火花塞放電火花之后點火。爆震導致燃燒室內在燃料/空氣混合物爆燃部分的位置處的壓力局部急劇增加。增加的壓力可經由發動機部件的機械侵蝕導致發動機劣化。

解決增加的燃燒室壓力的嘗試包括在燃燒室內利用壓力反應活塞(pressure-reactive piston)，以便響應于壓力增加而暫時增加燃燒室的體積。由Galvin在美國專利6,907,849中示出一種示例方法。其中公開了一種活塞，該活塞結合在活塞和相關聯的連桿之間起作用的波紋管彈簧以使連桿偏置遠離活塞的冠部。由Youngblood在美國專利4,376,429中示出另一種示例方法。其中公開了用于單獨控制發動機汽缸的火花正時以增加每個汽缸的性能的方法。在選擇汽缸火花正時以增加扭矩和減少爆震時，可考慮在運行特性和環境狀況方面的汽缸與汽缸之間的變化。

然而，本文的發明人已經認識到此類系統的潛在問題。作為一個示例，被配置為存儲來自燃燒室內的空氣/燃料混合物的燃燒的能量的發動機活塞的波紋管彈簧(諸如在上面引用的‘849專利中所公開的波紋管彈簧)，由于在燃燒循環期間發生的波紋管彈簧的壓縮和膨脹導致由活塞傳遞到曲軸的力較小，可導致發動機的扭矩輸出降低。作為另一個示例，通過調整點火正時減少發動機爆震的方法(諸如在上面引用的‘429專利中所公開的方法)不考慮發動機燃燒室內的壓力反應活塞的行為。因為在燃燒室內的氣體壓力較高的工況下，壓力反應活塞可降低燃燒室的壓縮比，所以可減小爆震的可能性。響應于爆震來調整點火正時而不另外響應于壓力反應活塞的工況來調整可導致點火正時太提前或太延遲，從而導致降低的發動機效率和潛在的發動機劣化。

發明內容

在一個示例中，上述問題可通過一種方法來解決，該方法包括：估計設置在發動機的燃燒室內的壓力反應活塞的偏置力；并且基于所估計的偏置力來調整發動機的運行參數。以這種方式，活塞的所估計的偏置力可被發動機的控制器利用，以便調整發動機運行并且增加發動機性能和/或效率。

作為一個示例，可響應于所估計的偏置力來調整發動機的點火正時。例如，響應于所估計的偏置力，點火正時可提前或延遲，以便減少燃燒室內的爆震。活塞可包括含有可壓縮氣體的密封基部，其中氣體針對(against)活塞的冠部的頂壁施加偏置力。控制器可針對不同的發動機工況(諸如不同的活塞運行溫度和噴射到燃燒室中的燃料的不同的辛烷值)來估計偏置力。通過基于所估計的偏置力來調整點火正時，可增加由發動機產生的功的量，并且可降低爆震的可能性。

應當理解，提供上面的發明內容是為了以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的概念的選擇。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，所要求保護的主題的范圍由隨附的權利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上面或在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出包括壓力反應活塞的發動機汽缸的示意圖。