用压力反应活塞控制可变压缩比制造技术

本发明专利技术涉及用压力反应活塞控制可变压缩比。提供用于响应于压力反应活塞的偏置力调整内燃发动机的点火正时的方法和系统。在一个示例中，发动机可包括压力反应活塞，该压力反应活塞具有被容纳在基部内的气体的压力偏置远离活塞基部的顶壁。响应于气体针对顶壁的所估计的偏置力调整包括活塞的燃烧室的点火正时。

Variable compression ratio controlled by pressure responsive piston

The invention relates to a variable compression ratio controlled by a pressure responsive piston. A method and system for adjusting ignition timing of an internal combustion engine in response to a bias force of a pressure response piston are provided. In one example, the engine may include a pressure response piston with a pressure offset of the gas contained in the base away from the top wall of the base of the piston. The offset force adjustment estimated by the gas for the top wall includes the ignition timing of the combustion chamber of the piston.

【技术实现步骤摘要】
用压力反应活塞控制可变压缩比
本专利技术大体涉及用于控制内燃发动机的点火正时的方法和系统。
技术介绍
内燃发动机包括由汽缸形成并由汽缸盖封盖的至少一个燃烧室。设置在燃烧室内的活塞在被称为燃烧循环的压缩冲程中朝向汽缸盖移动，以压缩燃料(例如，汽油)和空气的混合物。然后火花塞被激励以点火燃料/空气混合物并在燃烧室内产生膨胀的火焰前缘。混合物的点火增加燃烧室内的气体压力，并在被称为燃烧循环的动力冲程或膨胀冲程中迫使活塞远离汽缸盖。在燃烧室温度过高和/或燃烧室内的气体压力过高(例如，高于标准运行温度/压力范围)的状况期间，燃料/空气混合物的一部分可在单个燃烧循环期间以及在通常被称为爆燃(detonation)或爆震的由火花塞产生的火焰前缘外部经由火花塞放电火花之后点火。爆震导致燃烧室内在燃料/空气混合物爆燃部分的位置处的压力局部急剧增加。增加的压力可经由发动机部件的机械侵蚀导致发动机劣化。解决增加的燃烧室压力的尝试包括在燃烧室内利用压力反应活塞(pressure-reactivepiston)，以便响应于压力增加而暂时增加燃烧室的体积。由Galvin在美国专利6,907,849中示出一种示例方法。其中公开了一种活塞，该活塞结合在活塞和相关联的连杆之间起作用的波纹管弹簧以使连杆偏置远离活塞的冠部。由Youngblood在美国专利4,376,429中示出另一种示例方法。其中公开了用于单独控制发动机汽缸的火花正时以增加每个汽缸的性能的方法。在选择汽缸火花正时以增加扭矩和减少爆震时，可考虑在运行特性和环境状况方面的汽缸与汽缸之间的变化。然而，本文的专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，被配置为存储来自燃烧室内的空气/燃料混合物的燃烧的能量的发动机活塞的波纹管弹簧(诸如在上面引用的‘849专利中所公开的波纹管弹簧)，由于在燃烧循环期间发生的波纹管弹簧的压缩和膨胀导致由活塞传递到曲轴的力较小，可导致发动机的扭矩输出降低。作为另一个示例，通过调整点火正时减少发动机爆震的方法(诸如在上面引用的‘429专利中所公开的方法)不考虑发动机燃烧室内的压力反应活塞的行为。因为在燃烧室内的气体压力较高的工况下，压力反应活塞可降低燃烧室的压缩比，所以可减小爆震的可能性。响应于爆震来调整点火正时而不另外响应于压力反应活塞的工况来调整可导致点火正时太提前或太延迟，从而导致降低的发动机效率和潜在的发动机劣化。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，该方法包括：估计设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的偏置力；并且基于所估计的偏置力来调整发动机的运行参数。以这种方式，活塞的所估计的偏置力可被发动机的控制器利用，以便调整发动机运行并且增加发动机性能和/或效率。作为一个示例，可响应于所估计的偏置力来调整发动机的点火正时。例如，响应于所估计的偏置力，点火正时可提前或延迟，以便减少燃烧室内的爆震。活塞可包括含有可压缩气体的密封基部，其中气体针对(against)活塞的冠部的顶壁施加偏置力。控制器可针对不同的发动机工况(诸如不同的活塞运行温度和喷射到燃烧室中的燃料的不同的辛烷值)来估计偏置力。通过基于所估计的偏置力来调整点火正时，可增加由发动机产生的功的量，并且可降低爆震的可能性。应当理解，提供上面的
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。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由随附的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包括压力反应活塞的发动机汽缸的示意图。图2示出发动机的压力反应活塞的第一视图和第二视图，其中活塞的顶壁在第一视图中处于第一位置，并且顶壁在第二视图中处于第二位置。图3示出响应于设置在燃烧室内的压力反应活塞的偏置力来调整燃烧室的点火正时的示例方法的流程图。图4示出例示响应于压力反应活塞的所估计的偏置力对燃烧室的点火正时的调整的曲线。图5示出例示针对具有第一辛烷值的燃料和具有第二辛烷值的燃料，对燃烧室的点火正时和燃烧室内的压力反应活塞的所估计的偏置力进行调整的曲线图。图6示出包括机械偏置构件的压力反应活塞的可替代的实施例。图2和图6是按比例绘制的，但是如果需要的话，可使用其它相对尺寸。具体实施方式以下描述涉及用于响应于压力反应活塞的所估计的偏置力来调整内燃发动机的运行的系统和方法。发动机(诸如图1所示的发动机)可包括设置在燃烧室内的压力反应活塞。如图2所示，活塞的冠部可包括可移动顶壁，该可移动顶壁由容纳在基部内的气体(例如，空气)偏置远离活塞的基部。可移动顶壁可通过可膨胀波纹管与活塞的内表面连接。当燃烧室内的气体压力增加到高于活塞基部内的气体压力时，可移动顶壁可被压离活塞的冠部并朝向活塞的基部，从而压缩基部内的气体并使波纹管膨胀。根据理想气体定律PV＝nRT，活塞的基部内的气体的抵靠活塞的顶壁的压力(并且因此气体的抵靠顶壁的偏置力)可随着温度而变化。在一个示例中，如图3所示，发动机的控制器可估计偏置力，以便调整燃烧室的点火正时。在一些示例中(如图3至图4所示)，可响应于所估计的偏置力和燃烧室的爆震速率来调整点火正时。在其它示例中(如图5所示)，可响应于所估计的偏置力和喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值另外调整点火正时。在其它示例中，如图6所示，活塞可包括机械偏置构件。基于机械偏置构件的温度来估计机械偏置构件的偏置力，并且基于所估计的偏置力来调整点火正时。以这种方式，根据所估计的偏置力来调整点火正时，以便增加由发动机产生的功的量，并降低燃烧室的爆震速率。图1描绘内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统和来自车辆操作者130的经由输入装置132的输入来控制。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(本文中也称为“燃烧室”)14可包括其中定位有活塞138的燃烧室壁136。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。在图1所示的示例中，活塞138是类似于图2所示的示例的压力反应活塞，并在下面进一步描述。曲轴140可经由变速器系统联接到载客车辆的至少一个驱动轮。另外，起动器马达(未示出)可经由飞轮联接到曲轴140，以实现发动机10的起动运行。汽缸14能够经由一系列进气通道142、144以及146接收进气。除汽缸14之外，进气通道146还能够与发动机10的其它汽缸连通。在一些示例中，进气通道中的一个或多个可包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174以及沿排气通道148布置的排气涡轮机176。压缩机174可至少部分地由排气涡轮机176经由轴180提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下，可以任选地省略排气涡轮机176，其中压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入来驱动。包括节流板164的节气门162可沿发动机的进气通道设置，以用于改变提供给发动机汽缸的进气的流率和/或压力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：估计设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的偏置力；以及基于估计的偏置力，调整所述发动机的运行参数。

【技术特征摘要】
2017.03.01 US 15/446,9021.一种方法，其包括：估计设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的偏置力；以及基于估计的偏置力，调整所述发动机的运行参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述发动机的所述运行参数包括调整所述燃烧室的点火正时。3.根据权利要求2所述的方法，其中调整所述点火正时包括：相对于预定标准点火正时提前所述点火正时，或相对于所述预定标准点火正时延迟所述点火正时。4.根据权利要求3所述的方法，其中提前所述点火正时和延迟所述点火正时响应于所述估计的偏置力大于或小于阈值偏置力。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于发动机爆震传感器的输出确定发动机爆震量并且基于所述发动机爆震量调整所述发动机的所述运行参数。6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述估计的偏置力将所述发动机的所述运行参数调整第一量，其中基于所述发动机爆震量将所述发动机的所述运行参数调整第二量，并且其中所述第一量不同于所述第二量。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述发动机爆震量包括对应于所述发动机爆震传感器的所述输出超过阈值输出的量的爆震强度，并且其中调整所述发动机参数降低所述爆震强度。8.根据权利要求5所述的方法，其中所述发动机爆震量包括爆震率，并且其中调整所述发动机参数降低所述爆震率。9.根据权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·格鲁格拉，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US