用于改善发动机的扭矩响应的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于改善发动机的扭矩响应的系统和方法。该方法对于响应于发动机扭矩需求的增加可以呈现扭矩生产迟滞的发动机会特别有用。
【背景技术】
[0002]发动机扭矩响应于请求的或期望的发动机扭矩的变化可以被增加。在至少达到其中发动机缺乏将附加空气吸入发动机汽缸的能力的状况的情况下，发动机扭矩可以通过增加供应至发动机的空气和燃料的量被增加。供应至发动机的燃料量可以随着被吸入发动机的空气量的增加而被增加，以便发动机接近化学计量比状况运转。然而，可能存在吸入发动机汽缸的空气量小于期望量的状况。例如，如果发动机被供应气体燃料，该气体燃料可以取代汽缸中的一些空气，从而限制发动机可以产生的扭矩的量。因此，可能无法提供期望的发动机扭矩响应。
【发明内容】
[0003]在此发明人已经意识到上述缺点并已经开发了一种发动机运转方法，所述方法包含:响应于储存在燃料箱中的气体燃料的压力超过阈值水平，向发动机直接喷射气体燃料；以及响应于储存在燃料箱中的气体燃料的压力小于阈值水平，增加发动机的怠速并向发动机空气进气装置喷射气体燃料。
[0004]通过响应于储存在燃料箱中的燃料的压力增加发动机的怠速，改善发动机的扭矩响应是有可能的。例如，如果气体燃料被直接喷射至发动机汽缸，发动机可以快速响应期望发动机扭矩的增加。然而，如果当不可获得来自气体燃料储存箱的较高压力的气体燃料时，发动机转变经由发动机进气喷射来喷射气体燃料(例如，喷射燃料至发动机进气歧管或进气道)，在发动机怠速下的发动机输出扭矩可能无法如期望那样快速响应。因为由燃料可以取代一部分汽缸容积，发动机可以在较低发动机转速下产生较少扭矩，所以在较低发动机转速下的发动机扭矩响应可以被抑制。然而，如果发动机怠速被增加，由于针对每秒钟的发动机运转进行了更多次的燃烧事件，因此发动机功率输出可以在短时间的时期内更快增加。因而，具有发动机进气喷射的发动机的性能可以被改善，以便在直接喷射模式和发动机进气喷射模式之间的车辆加速度可以更一致。
[0005]本描述可以提供若干优点。具体地，该方法可以降低改善的发动机扭矩响应。进一步地，该方法可以在驾驶员较少注意的燃料喷射模式之间作出改变。更进一步地，该方法可以在车辆使用气体燃料运转时扩展车辆的行进范围。
[0006]当单独或结合附图考虑时，本描述的以上优点和其他优点，以及特征从以下【具体实施方式】中将易于理解。
[0007]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，要求保护的主题的范围由随附于【具体实施方式】的权利要求唯一地限定。此外，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】
[0008]通过阅读实施例的示例(本文称为【具体实施方式】)，单独参考或与附图结合参考，将更充分的理解本文描述的优点，其中:
[0009]图1是发动机的示意图；
[0010]图2示出了示例车辆传动系配置；
[0011]图3和图4示出了示例燃料系统的示意图；
[0012]图5和图6示出了示例车辆运转顺序；以及
[0013]图7和图8示出了用于运转车辆的示例方法。
【具体实施方式】
[0014]本描述涉及运转包括内燃发动机的车辆。发动机可以被配置为如图1所示的发动机。发动机可以被机械地耦接至其他车辆部件以形成如图2所示的动力传动系统。可以经由图3和图4所示的系统之一向发动机供应气体和/或液体燃料。车辆可以根据图5和图6所示的模拟/仿真运转顺序运转。图7和图8所示的方法可以被包括在图1-4的系统中并可以提供图5和图6中的顺序。
[0015]参考图1，包含多个汽缸的内燃发动机10，其由电子发动机控制器12控制，图1示出了其中一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36被设置在汽缸壁中并且被连接至曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被耦接至曲轴40。启动器96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择地推进小齿轮95与环形齿轮99啮合。启动器96可以被直接地安装至发动机的前方或发动机的后方。在一些示例中，启动器96可以选择地经由带或链向曲轴40供应扭矩。在一种示例中，当未接合至发动机曲轴时，启动器96处于基础状态。燃烧室30被示为经由各自的进气门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运转。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
[0016]液体燃料喷射器66被示出经定位将燃料直接喷入汽缸30，这被本领域的技术人员称为直接喷射。可替代地，液体燃料可以被喷射至进气道，这被本领域的技术人员称为进气道喷射。气体直接燃料喷射器68直接供应气体燃料至燃烧室30。发动机进气喷射器(例如，歧管中央气体喷射器)67a将气体喷入进气歧管44。可替代地，发动机进气喷射器(例如，气道气体喷射器)67b将气体燃料喷入汽缸进气道49。喷射器67b被不出为喷射器67a的扩展版本，但是在一些示例中，喷射器67b可以直接进入汽缸进气道49而不进入进气歧管44。燃料喷射器66、67a、67b和68输送与来自控制器12的脉冲宽度成比例的液体或气体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料栗和燃料轨道(未示出)的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。如图3和图4所示，燃料系统供应燃料至喷射器66、67a、67b和68。
[0017]进气歧管44被示出与可选电子节气门62连通，可选电子节气门62调节节流板64的位置以控制从空气进气装置42至进气歧管44的空气流。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被放置在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62是气道节气门。
[0018]无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出耦接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
[0019]在一种示例中，转化器70可以包括多块催化剂砖。在另一个示例中，能够使用每个都具有多块砖的多个排放控制装置。在一种示例中，转换器70能够是三元型催化剂。
[0020]控制器12在图1中示为常规微型计算机，其包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/o) 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110以及常规数据总线。控制器12被示出接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论的那些信号以外，所述信号还包括:来自耦接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦接至进气歧管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的信号；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器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)以用于由控制器12处理。在本描述的一个优选方面，曲轴每旋转一次，发动机位置传感器118产生预定数量的等距脉冲，根据该脉冲能够确定发动机转速(RPM)。
[0021]在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四个冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般来说，在进气冲程期间，排气门54关闭而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30，并且活塞36移动至汽缸的底部，以增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸的底部并在其冲程结束的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域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都关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束并最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文中被称为点火的过程中，被喷射的燃料通过已知的点火手段(诸如火花塞92)点燃，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，以便将已燃烧的空气-燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或各种其他示例。
[0022]图2是车辆动力传动系统200的框图。动力传动系统200可以由车辆290中的发动机10供应动力。可以使用图1中示出的发动机启动系统启动发动机10。另外，发动机10可以经由扭矩致动器204(诸如燃料喷射器、节气门，等等)产生或调节扭矩。
[0023]发动机输出扭矩可以经由轴275和叶轮285被传递至液力变矩器206。液力变矩器206包括涡轮286以将扭矩输出至变速装置输入轴270。输入轴270将液力变矩器206机械地耦接至自动变速装置208。液力变矩器206也包括液力变矩器旁路锁止离合器(TCC) 212。当TCC被锁定时，扭矩从叶轮285直接传递至涡轮286。TCC由控制器12电气地运转。可替代地，TCC可以被液压地锁定。在一种示例中，液力变矩器可以被称为变速装置的部件。
[0024]当液力变矩器锁止离合器212被完全分离时，液力变矩器206经由液力变矩器涡轮286和液力变矩器叶轮285之间的流体输送将发动机扭矩传递至自动变速装置208，因此使得扭矩倍增。相反，当液力变矩器锁止离合器212被完全接合时，发动机输出扭矩经由液力变矩器离合器被直接输送至变速装置208的输入轴270。可替代地，液力变矩器锁止离合器212可以被部分接合，因此使得直接中继至自动变速装置208的扭矩的量能够被调节。控制器12可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者基于驾驶员的发动机运转请求调节液力变矩器锁止离合器来调节液力变矩器212传递的扭矩量。
[0025]自动变速装置208包括档位离合器(例如，档位1-6) 211和前进离合器210。档位离合器211和前进离合器210可以被选择地接合以推