用于操作发动机的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本说明涉及用于改善发动机效率和性能的系统和方法。所述系统和方法对于包括汽缸停用和可变压缩比的发动机可以是特别有用的。
【背景技术】
[0002]车辆的发动机可以包括停缸以改善发动机效率。发动机汽缸可以被选择地激活和停用以减小发动机泵气损失并调整发动机转矩输出。发动机汽缸可以基于发动机转矩阈值被激活和停用。例如，如果期望的发动机转矩大于阈值转矩，所有的发动机汽缸可以被激活。如果期望的发动机转矩小于阈值转矩，一部分发动机汽缸可能被激活。因此，阈值发动机转矩是用于在不同激活汽缸排量之间选择的条件。然而，这对于发动机一直在相同的发动机转矩阈值下在不同激活汽缸排量之间转换可能是不期望的。
【发明内容】
[0003]发明人在此已经认识到上述缺点并且已经开发了一种用于操作发动机的方法，其包括:在发动机汽缸被激活时响应于发动机的压缩比改变发动机转矩。
[0004]通过在停用的发动机汽缸被再激活时响应于发动机的压缩比调整发动机转矩，这可能会在汽缸再激活期间提供降低发动机爆震的可能性的技术效果。此外，由于本文描述的方法响应于当发动机可以在具有选定的压缩比下更有效率地操作时提供选择不同发动机压缩比的方法，这可能会增加发动机效率。
[0005]在一些示例中，在停用的发动机汽缸被再激活时的转矩阈值可以响应于发动机转矩增加的速率被调整。例如，如果发动机转矩以较高的速率增加，在停用的发动机汽缸被再激活时的转距阈值相比于当发动机转矩以较小的速率增加时在停用的发动机汽缸被再激活时的转距阈值可以被减小。此外，当发动机转矩的变化率大于发动机转矩的阈值变化率时，发动机压缩比的调整可以被延迟直到停用的汽缸被再激活。
[0006]本说明可以提供若干优点。具体地，该方法可以降低发动机爆震。额外地，该方法可以改善发动机效率。此外，该方法可以通过降低调整发动机压缩比的可能性来改善车辆驾驶性能且同时汽缸被激活或停用。。
[0007]当单独或结合附图时，根据以下【具体实施方式】将易于理解本描述的上述优点和其他优点以及特征。
[0008]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围被【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]当单独或者参考附图时，通过阅读示例实施例(在本文中被称为【具体实施方式】)将更充分地理解本文描述的优点，其中:
[0010]图1是发动机的示意图；
[0011]图2和图3示出发动机效率随发动机转矩变化的示例模拟曲线图；
[0012]图4示出示例模拟发动机操作顺序；以及
[0013]图5-图8示出用于操作发动机的示例方法。
【具体实施方式】
[0014]本描述涉及发动机的控制操作，该发动机可以选择性地激活和停用汽缸以改变激活汽缸排量。该发动机也可以包括用于可变压缩比的能力。图1示出示例发动机系统，其包括用于改变激活汽缸排量和压缩比两者的机构。该发动机可以如图2和图3所示的发动机效率随发动机转矩变化的曲线图所指示的那样操作。该发动机也可以如图4示出的顺序所示的那样操作。图5-图8是用于操作发动机的方法的流程图。图1的发动机可以根据图5-图8的方法操作而提供图4示出的顺序。
[0015]参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10通过电子发动机控制器12进行控制，其中图1中示出多个汽缸中的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36定位在汽缸壁中并且被连接到曲轴40。可变压缩调整装置31通过增加或降低活塞高度可以增大或减小汽缸的压缩。替代地，可变压缩调整装置31可以调整有效的连接杆长度、曲轴系统几何形状、曲轴位置、汽缸盖位置或余隙容积以调整发动机压缩比。在另一些示例中，经由阀调整机构71通过提前或延迟进气门52的正时可以调整有效的发动机压缩比。
[0016]飞轮97和环形齿轮99被耦接到曲轴40。起动器96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以可选择地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。起动器96可以被直接地安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动器96经由皮带或链条可以可选择地将转矩供应到曲轴40。在一个示例中，当未接合到发动机曲轴时，起动器96处于基本状态。燃烧室30被示出经由各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53被操作。可以通过进气凸轮传感器55确定进气凸轮51的位置。可以通过排气凸轮传感器57确定排气凸轮53的位置。可以经由阀调整机构71和73相对于曲轴40移动进气凸轮51和排气凸轮53。阀调整机构71和73也可以使在闭合位置的进气门和/或排气门停用，使得进气门52和排气门54在汽缸循环期间保持闭合。
[0017]燃料喷射器66被示出定位成将燃料直接喷射到汽缸30内，这是本领域技术人员所知的直接喷射。替代地，燃料可以被喷射到进气道，这是本领域技术人员所知的进气道喷射。燃料喷射器66输送与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例的液体燃料。燃料通过燃料系统(未示出)被输送到燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)。在一个示例中，高压、双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。此外，进气歧管44被示出与可选的电子节气门62连通，该电子节气门62调整节流板64的位置以控制从空气进气口 42到进气歧管44的空气流。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52和进气歧管44之间使得节气门62是进气道节气门。
[0018]无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92将点火火花提供到燃烧室30。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出耦接到催化转化器70上游的排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
[0019]在一个示例中，转化器70可以包括多块催化剂砖。在另一示例中，可以使用每个都具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。
[0020]控制器12在图1中被示为常规微型计算机，该微型计算机包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、只读存储器(ROM) 106 (例如，非临时性存储器)、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了先前讨论的这些信号，还包括:来自耦接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);耦接到加速器踏板130用于感测由驾驶员132所施加的力的位置传感器134 ;来自耦接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；当驾驶员132应用制动踏板150时，来自制动踏板位置传感器154的制动踏板位置；和来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力也可以被感测(传感器未示出)，用于由控制器12处理。在本描述的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每转一圈产生预定数量的等距脉冲，根据曲轴的每次旋转可以确定发动机转速(RPM)。
[0021]在一些示例中，发动机可以被耦接到混合动力车辆的电动马达/电池系统。此外，在一些示例中，其他发动机配置可以被采用，例如柴油发动机。
[0022]在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环:循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常地，排气门54闭合而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30内，并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的体积。活塞36在靠近汽缸的底部并且在其冲程的结束处的位置(例如，当燃烧室30在其最大体积时)通常被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54都闭合。活塞36移向汽缸盖以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程的结束处并且最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30在其最小体积时)通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在以下被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室内。在以下被称为点火的过程中，喷射的燃料通过已知的点火方式如火花塞92被点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气-燃料混合物释放到排气歧管48并且活塞返至TDC。注意以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或闭合正时可以变化，例如以提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或各种其它的示例。
[0023]现参考图2，示出不具有选择性的汽缸停用和激活的发动机的发动机转矩随发动机效率的变化的曲线图。Y轴线代表发动机效率并且发动机效率沿Y轴线箭头的方向增加。X轴线代表发动机转矩并且发动机转矩沿X轴线箭头的方向增加。
[0024]实线202代表针对以较高的压缩比(例如，11:1)操作的爆震受限的发动机的发动机效率随发动机转矩的变化。点划线204代表针对