用于内燃发动机的扭矩调节制造技术

一种用于根据扭矩需求而连续且快速地调节发动机的输出扭矩的方法和设备使用主动式推杆来改变燃烧室中的即时空气充量。本发明专利技术使得能够在发动机的整个操作图中进行充分有效的燃烧。公开了改变空气充量的各种方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及响应于扭矩需求而对发动机输出扭矩的调节，特别地，涉及车辆中的发动机扭矩的调节。
技术介绍
以往，仅通过控制加速器踏板位置来调节车辆中的发动机输出扭矩，控制加速器踏板位置通常又确定位于进气歧管的入口处的节流阀的位置。发动机对节流阀位置的改变的响应通常由于(在进气阀上游的)进气歧管中的空气量而延迟，从而可能沿期望方向修改输出扭矩之前经过了数个燃烧循环。车辆驾驶员通常不会注意到该延迟，或者通过改变驾驶方式来适应该延迟。最近，为了发动机在所有的转速和负荷条件下高效地运行，空气管理方面、燃料管理方面以及燃烧定时方面受到发动机的电子控制单元(ECU)的控制，使得可以适应多种操作条件。具体地，必须优先考虑来自其它车辆系统(诸如底盘、传动系统和制动系统)的扭矩改变请求并且按照这些扭矩改变请求行动。认为更加快速地调节发动机输出扭矩的手段是期望的，因此对提出了主动改变点火火花的定时。对点火定时的主动控制允许单独燃烧室中的连续燃烧事件有不同的定时，此外，允许多缸发动机的不同燃烧室有不同的定时；这种控制方法比基于节流阀移动的控制方法明显快很多。通过主动控制点火定时，可以通过延迟点火火花的定时而快速地影响例如在速比改变期间的扭矩降低需求。输出扭矩减小，但结果是燃烧的效率相对较低。通常，发动机中以及发动机排气系统中会产生额外的废热。不完全燃烧还会导致不期望的废气排放物增加。例如当发动机空转时期望请求扭矩升高，可以将过量的空气/燃料混合物引入燃烧室中并且用延迟的火花将其点燃，以便产生实现期望的空转速度所需的扭矩输出。通过将一个燃烧事件与下一燃烧事件之间的点火脉冲的定时提前而实现对扭矩升高请求的快速响应。然而，应当理解的是，该技术也依赖于具有上述缺点的不完全燃烧。同样众所周知的是，改变进气阀和/或排气阀的操作以获得可用于燃烧的空气量的改变，但通常认为依赖于凸轮元件的运动的这种系统很慢，并且约为比通过改变点火火花的定时而提供的量级更慢的量级。需要一种连续地调节发动机输出扭矩的方法，其能够与改变点火定时一样快地进行响应，但不会出现相关联的不完全燃烧。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了对内燃发动机的扭矩输出进行连续调节的方法，所述发动机具有燃烧室、所述室的提升式进气阀以及用于激活所述进气阀的主动式推杆，所述方法包括：a)确定扭矩需求；b)控制所述主动式推杆将相应的空气充量提供到所述燃烧室中；c)根据燃烧开始的适当定时，命令在所述燃烧室中进行充分有效的燃烧；以及d)针对所述燃烧室中的每个连续燃烧事件，重复步骤a)、步骤b)和步骤c)。本专利技术的方法将适当的空气量提供到燃烧室中，从而最佳点火定时将针对连续燃烧事件给予足以满足扭矩需求的输出扭矩。特别地，在有意延迟点火脉冲以满足扭矩降低需求的情况下或者在预期到扭矩升高需求的情况下，可以避免不完全燃烧。本专利技术可以应用于多缸发动机，在多缸发动机中，针对每个连续燃烧事件而独立地控制每个燃烧室。本专利技术提供了使用主动式推杆来改变允许进入燃烧室中的空气量和/或允许空气进入燃烧室中的定时以及/或者从燃烧室排出燃烧气体的定时，以便在每个燃烧事件时提供所需的空气充量。主动式推杆独立于凸轮轴或其它阀控制装置而逐个燃烧事件地提供相关联的阀操作的相当即时的改变。这种推杆可以包括液压室，该液压室的容量由电致动阀(诸如放泄阀)响应于来自发动机ECU的命令来控制。根据下述技术中的一种或多种技术，空气充量可以由主动式推杆来控制：–改变阀升程以便在激活周期期间增大或减小提升阀的最大开度。如果打开定时和关闭定时未改变，那么增大的升程将使吸入的空气量增加，并且减小的升程将使吸入的空气量减少。–通过重新设定阀打开的定时、重新设定阀关闭的定时、或者重新设定阀打开的定时和阀关闭的定时来改变阀打开的持续时间。如果阀升程未改变，那么较长的打开持续时间将易于增加吸入的空气量，而较短的打开持续时间将易于减少吸入的空气量。–通过重新设定进气阀打开的定时以增大或减小与排气阀的操作的重叠(overlap)来改变进气阀与排气阀的重叠。减小的重叠将易于增加可用于燃烧的空气量，而增大的重叠将易于减少可用于燃烧的空气量。可以通过直接减少新鲜空气充量或者通过控制阀重叠以在燃烧室内保留较大比例的燃烧气体来减少可用于燃烧的空气量；这样的气体是惰性的，并且无法有助于燃烧。如果也为燃烧室的排气阀设置主动式推杆，那么可以借助于进气阀推杆、排气阀推杆或这两者来改变阀重叠。本专利技术允许有效燃烧，同时提供对扭矩需求改变的基本上即时的响应。然而，并不排除改变点火定时。因而，如果净效应是为了实现较好的整体燃烧状况，则可以命令将点火延迟很小的量。小的延迟量(<10°曲柄角)对燃烧效率的影响通常仅仅是微不足道的，因此在适当的情况下可以允许小的延迟量以及改变空气充量。在本申请的范围内，明确地设想到，可以独立地使用或以任何组合的形式采用在前述段落中、在权利要求中和/或在以下描述和附图中所阐述的各方面、实施例、示例和替选方案，特别地，采用它们的各个特征。结合一个实施例所描述的特征可应用于所有实施例，除非这种特征不相容。附图说明根据以下在附图中仅通过示例说明的实施例的描述，本专利技术的其它特征将显而易见，在附图中：图1示意性地示出了可应用本专利技术的发动机的进气口布置。图2以曲线图示出了点火定时与燃烧效率之间的关系。具体实施方式参照附图，内燃发动机10具有气缸11，活塞12在气缸11内往复运动。燃烧室13被限定在活塞上方，并且容纳有提升阀14，提升阀14打开以允许空气从进气口15进入。进气口从进气歧管16进行供给，在进气歧管16的嘴部处设置有节流阀17。提升阀14通过弹簧(未示出)而被关闭，并且通过可旋转凸轮18的作用而被打开，该可旋转凸轮18通常由凸轮轴的凸出部(lobe)来提供。凸轮18与阀14之间设置有推杆19。图1的总体布置非常常见，并且为了便于进行说明，没有示出某些其它部件，诸如相应的提升式排气阀。通常，推杆19是实心的，并且推杆19的特征可以是被动式的。然而，图1的推杆是主动式的，并且其特征在于液压室20，该液压室20的容量是根据允许流体如箭头22所示的那样流出的放泄阀21的打开和关闭来确定的。室20在压力作用下接收持续不断的油供给，并且通过随着时间而改变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对内燃发动机的扭矩输出进行连续调节的方法，所述发动机具有燃烧室、所述室的提升式进气阀以及用于激活所述进气阀的主动式推杆，所述方法包括：a)确定扭矩需求；b)控制所述主动式推杆将相应的空气充量提供到所述燃烧室中；c)根据燃烧开始的适当定时，命令在所述燃烧室中进行充分有效的燃烧；以及d)针对所述燃烧室中的每个连续燃烧事件，重复步骤a)、步骤b)和步骤c)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.28 GB 1319015.21.一种对内燃发动机的扭矩输出进行连续调节的方法，所述发动机
具有燃烧室、所述室的提升式进气阀以及用于激活所述进气阀的主动式推
杆，所述方法包括：
a)确定扭矩需求；
b)控制所述主动式推杆将相应的空气充量提供到所述燃烧室中；
c)根据燃烧开始的适当定时，命令在所述燃烧室中进行充分有效的
燃烧；以及
d)针对所述燃烧室中的每个连续燃烧事件，重复步骤a)、步骤b)
和步骤c)。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法应用于多缸发动机，所述
多缸发动机具有用于所述多缸发动机的每个气缸的进气阀的主动式推杆。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述发动机的电子控制单元
独立地命令每个主动式推杆针对相应气缸中的连续燃烧事件而改变该气
缸的空气充量。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，所述方法应用于火花点火
式发动机，燃烧开始的定时由点火火花确定。
5.根据权利要求4所述的方法，包括如下步骤：调整点火火花的定
时以提供充分有效的燃烧。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对扭矩降低需求的响应包括：
将点火火花的定时延迟不到10°。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，对扭矩升高需求的响应包括：
增大至所述燃烧室的空气充量；以及
将点火火花的定时提前。
8.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，相应的空气充量通
过以下操作中的一个或多个操作来提供：
改变所述推杆的升程...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼克·布罗克利，
申请(专利权)人：捷豹路虎有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB