[發明專利]用于控制發動機扭矩儲備的方法和系統

在審

• 申請號: 201910994094.1
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN111075587A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 邁克爾·巴斯塔尼普爾;尼古拉斯·赫爾胡斯基;亞當·理查茲
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F02D43/00
• 分類號: F02D43/00;F02D11/10;F02B39/10;F02P5/145
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升

本公開提供了“用于控制發動機扭矩儲備的方法和系統”。提供了用于經由電動輔助渦輪增壓器來提供扭矩儲備的方法和系統。通過將相關聯的電動馬達作為發電機操作以有意地減小電動渦輪增壓器的渦輪速度來提供請求的扭矩儲備的一部分。所產生的空氣質量減少允許在減少對基于火花和節氣門的扭矩儲備的依賴的情況下提供所述扭矩儲備。

技術領域

本說明書總體上涉及用于控制車輛發動機以改變來自火花、節氣門和電動輔助渦輪增壓器調整的扭矩儲備貢獻的方法和系統。

背景技術

內燃發動機在氣缸內燃燒空氣和燃料混合物以產生發動機扭矩。在部分負荷狀況期間，某一百分比的發動機扭矩可以儲備保存(被稱為扭矩儲備)，以便在扭矩需求瞬時增加期間改進發動機的即時響應。在缺少扭矩儲備的情況下，發動機響應時間可以更慢并且操縱性可以不利地受影響。

發動機控制系統可以通過調整影響諸如發動機氣流和火花正時的發動機參數的一個或多個扭矩來提供所需的扭矩儲備。部分地關閉進氣節氣門會減少可供發動機進行燃燒的空氣量，從而產生空氣儲備。同樣地，延遲火花正時導致產生火花儲備的稍后燃燒。空氣儲備和火花儲備用于產生扭矩儲備。在發動機工況改變時，扭矩儲備值可以改變。可以致動以影響扭矩儲備的其他參數包括氣門正時和燃料噴射正時。

用于調整發動機扭矩輸出(包括保持儲備的扭矩量)的一種示例方法由Pochner等人在US 2015/0275771中展示。其中，基于扭矩請求的預期未來增加而調整進氣和排氣門相位器、聯接到進氣渦輪增壓器的排氣廢氣門閥以及進氣節氣門閥中的每一個。調整參數以產生基于扭矩的預期變化的快速扭矩儲備。

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，在Pochner的方法中，扭矩致動器調節是基于扭矩的預期變化。預期到請求的扭矩的更大或更快增加，可以產生更大的扭矩儲備。然而，如果請求的扭矩的實際增加更小或更慢，則扭矩被浪費。具體地，火花儲備可能被安排過量，并且由于火花儲備是即時的，因此如果并未使用所有的儲備，則可能損失效率。作為另一個示例，對任何扭矩儲備的使用在部分負荷操作期間都會犧牲發動機效率以獲得操控性。特別地，以整體效率為代價來改進發動機的響應和“感受”。

發明內容

在一個示例中，上述方法可以通過一種用于發動機的方法來解決，所述方法包括：在增大進氣節氣門開度并提前火花正時的同時經由電動馬達來減小渦輪增壓器的速度，所述增大所述進氣節氣門開度和提前所述火花正時的程度是基于所述渦輪增壓器的所述減小的速度和期望的扭矩儲備。以此方式，代替空氣和火花儲備，可以經由有意地使渦輪增壓器減慢來提供扭矩儲備的至少一部分。

作為一個示例，發動機可以包括電動輔助渦輪增壓器，所述渦輪增壓器具有聯接到壓縮機和/或渦輪增壓器的渦輪的電動馬達。通過操作所述電動馬達，可以經由對渦輪速度的調整來另外地提供扭矩儲備。例如，在部分負荷增壓發動機操作期間，可以通過以再生模式操作所述馬達以有意地減小所述渦輪速度(低于在當前設定下將自然地發生的渦輪速度)。所述渦輪速度的減小會減小歧管壓力并且由此減小吸入所述發動機中的空氣質量。這允許所述發動機通過保持節氣門打開更大而以更小的空氣儲備操作，并且通過施加更小量的火花延遲而以更小的火花儲備操作。例如，代替通過將節氣門關閉另外的量以提供對應的節氣門板δ壓力(TPDP)來安排5％空氣儲備，使用通過輔馬達扭矩的再生來將渦輪增壓器減慢至對應于空氣質量的5％減少的速度。同時，所述節氣門可以保持全開(WOT)。因此，在沒有與TPDP相關聯的效率懲罰的情況下提供對瞬態歧管填充的更好控制，因為在該過程中能量可以再生。

以此方式，對電動輔助渦輪增壓器的調整可以與節氣門和火花調整進行協調，以提供期望的扭矩儲備。通過在部分負荷發動機操作下經由電動馬達以再生模式操作來減小渦輪速度，可以減少向發動機提供的空氣質量。改進的歧管填充會改進部分負荷操控性，因為歧管填充更快并且扭矩響應更平滑。通過經由電動渦輪增壓器提供扭矩儲備的至少一部分，減少對火花和節氣門儲備的依賴。另外，減少與過量安排火花儲備相關聯的效率損失。