用于发动机控制的方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及用于发动机控制的方法与系统。提供用于增强在混合动力车辆系统中的可变压缩比发动机的益处的方法和系统。在发动机上拉和下拉期间，车辆控制器可以将所述发动机保持在较低压缩比，特别是当穿过其中能够发生压缩跳动的低速区域时。在发动机操作期间，响应于驱动器需求的改变，所述控制器可以选择切换所述压缩比或维持当前压缩比，同时使用马达扭矩来平稳扭矩不足，所述选择基于燃料经济性。

Method and system for engine control

The present invention relates to methods and systems for engine control. Methods and systems for enhancing the benefits of variable compression ratio engines in hybrid vehicle systems. During the engine pull up and pull down the vehicle, the engine controller can be maintained at a relatively low compression ratio, especially when passing through the area of low speed compression can occur when beating. In response to the driver during the engine operation, demand change, the controller can choose to switch the compression ratio or maintain the current compression ratio, while using the motor torque to smooth the torque shortage, the selection based on fuel economy.

【技术实现步骤摘要】
用于发动机控制的方法与系统
本说明书总体涉及用于控制混合动力车辆系统中的发动机压缩比的方法和系统。
技术介绍
内燃发动机的压缩比被定义为当活塞处于下死点(BDC)时的汽缸容积与活塞处于上死点(TDC)时的汽缸容积的比率。通常，压缩比越高，内燃发动机的热效率越高。这进而导致改善的燃料经济性以及发动机的输出能量与输入能量的较高比率。在常规发动机中，压缩比是固定的，并且因此在工况下不可优化发动机效率以便改善燃料经济性和发动机功率性能。已经开发各种技术，以便使得发动机的压缩比能够随着发动机工况而变化。Yoshida等人在US7,258,099中示出了一种示例方法。其中，使用凸轮正时调整来改变有效压缩比。例如，使用进气门延迟关闭来减小有效压缩比。另外其他方法(诸如Kamada等人在US20130055990中所示的方法)依赖于活塞位移改变机构，其更靠近或进一步远离汽缸盖移动活塞，由此改变燃烧室的尺寸。然而，本文的专利技术人已经认识到有关此类方法的潜在问题。作为一个示例，可能存在与Yoshida的凸轮正时调整相关联的约束和折衷，诸如在期望低压缩比时的减小的容积效率、扭矩和功率。另一个问题在于操作者踏板需求的频繁变化可致使发动机负载来回移动，从而导致压缩比之间的频繁切换。过多的压缩比切换能够由于转换期间发生的损失而使燃料经济性下降。在发动机遇到多个发动机上拉(pull-up)和下拉(pull-down)(诸如在频繁的起动/停止事件期间)的情况下，在混合动力车辆中这个问题可被加剧。上拉和下拉期间的燃料损失可与发动机的泵送和摩擦功成比例。与频繁的发动机上拉和下拉相关联的另一个问题在于当发动机穿过低速度范围(例如，在300rpm-500rpm之间)时能够发生跳动(bobble)。这种快速和重复的临时速度波动(相对于穿过窗口的平均速度改变)是由于来自在该速度范围内激励车辆的发动机压缩-膨胀循环的扭矩脉动，特别是在具有发动机与车轮之间的直接机械连接的公共混合动力动力系设计(诸如动力分配)中。
技术实现思路
本文的专利技术人已经认识到，能够在混合动力车辆系统中利用可变压缩比(VCR)发动机(诸如配置有机械地改变燃烧室活塞位置的机构的发动机)，以便减少发动机上拉和下拉事件期间的压缩比而不受相关联的约束和折衷的阻碍。同时，能够利用电池电力来减小压缩比切换的频率。在一个示例中，可以通过用于混合动力车辆系统的方法来改善燃料经济性，所述方法包括：响应于驱动器/驾驶员(driver)需求，在经由马达扭矩推进车辆和经由发动机扭矩推进车辆之间转变；以及在转变期间，当发动机转速等于或低于阈值转速时，经由机械调整将发动机转换到较低压缩比。另外，控制器可以至少基于系统电池荷电状态，在维持给定压缩比或转换到另一个压缩比之间进行选择。因此，能够减少频繁的压缩比切换。作为示例，混合动力车辆系统可以配置有用于经由马达扭矩推进车轮的电池供电的电动马达、以及用于经由发动机扭矩推进车轮的VCR发动机。VCR发动机可以包括用于机械地改变发动机的压缩比(诸如通过改变活塞在汽缸内的位置、或改变汽缸盖容积(作为非限制性示例))的VCR机构。在发动机被上拉(诸如在从电气模式转换到发动机模式期间)的情况以及发动机被下拉(诸如在从发动机模式转换到电气模式期间)的情况期间，可能通过较低压缩比来操作发动机。特别地，可以在发动机上拉期间选择和保持较低压缩比设置，直到发动机转速超过跳动区域(例如，在300rpm-500rpm之间)。类似地，在发动机下拉期间，发动机可以刚好在发动机进入跳动区域之前转换到较低压缩比设置。一旦在跳动区域之外，车辆控制器就可以选择为给定扭矩需求提供最高燃料经济性的压缩比。例如，这可以包括响应于扭矩需求改变，提供发动机扭矩同时维持当前压缩比设置，并且同时附加地施加一定量的马达扭矩以便满足驱动器扭矩需求。以此方式，能够减小车辆系统中的燃料经济性损失。在混合动力车辆中使用VCR技术的技术效果之一在于在频繁的发动机上拉和下拉期间，能够在较少的约束和折衷下减小压缩比。在开始/停止事件期间的较低压缩比导致较低汽缸压力，这减少了泵唧功(用于使汽缸空气压缩和膨胀的功)、活塞环摩擦和活塞侧负载，由此提高了燃料经济性。另外，减少发动机上拉/下拉期间的热传递损失和漏气，从而降低压缩/膨胀环路中的负缸内平均有效压力(IMEP)。这样使得能够减小摩擦损失和泵送损失，并且可以改善噪音、振动和不舒适性(NVH)。此外，通过在较低发动机转速区域中施加较低压缩比，减小了扭矩脉动(诸如当发动机穿过跳动区域时发生的那些)。在所选择的发动机工况期间，使用电池电力以满足驱动器需求同时维持发动机压缩比的技术效果在于能够减小压缩比切换。另外，尽管驱动器或车轮扭矩需求变化，也能够延长以更加燃料有效的压缩比进行的发动机操作。应理解，以上简述被提供用于以简化形式引入在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或本质特征，所述要求保护的主题的范围由随附的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决以上或在本公开中的任何部分提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出用于混合动力电动车辆的示例推进系统。图2示出局部发动机视图。图3示出用于在混合动力电动车辆中的发动机上拉和下拉事件期间机械地调整发动机压缩比的高级流程图。图4示出用于通过使用马达扭矩来协调发动机压缩比调整以用于提高混合动力电动车辆中的燃料经济性的高级流程图。图5示出压缩比使用的示例映射图。图6示出可用于决定在扭矩转换期间是否切换发动机压缩比的示例图。图7示出在混合动力车辆系统的操作期间的示例压缩比调整。具体实施方式以下描述涉及用于改善混合动力车辆系统(诸如图1的车辆系统)中的燃料经济性的系统和方法。如参照图2的发动机系统所描述的，车辆系统可以包括配置有可变压缩比(VCR)机构的发动机，所述可变压缩比(VCR)机构能够经由机械调整而使发动机的压缩比变化。控制器可以被配置为执行控制例程(诸如图3的示例例程)，以便在发动机上拉和下拉事件期间降低发动机的压缩比，从而减少相关联的泵送损失和NVH。控制器还可以响应于驱动器需求改变来执行例程(诸如图4的示例例程)，以便在转换到另选压缩比与维持当前压缩比之间进行选择，同时使用马达扭矩来满足需求不足。参照图5-图6示出示例映射图，控制器可以使用所述示例映射图来选择压缩比。图7中示出通过压缩比调整进行的示例混合动力车辆操作。以此方式，VCT技术能够与混合动力车辆技术相结合以便实现显着的燃料经济性改善。图1描绘用于车辆的混合动力推进系统100。在所描绘的实施例中，车辆是混合动力电动车辆(HEV)，但另选实施例可以包括使用液压、气动、飞轮或其他能量储存系统和马达的混合动力车辆。推进系统100包括具有多个汽缸30的内燃发动机10。可以从燃料系统(未示出)向发动机10的每个汽缸提供燃料，所述燃料系统包括一个或多个燃料箱、一个或多个燃料泵和喷射器66。参考图2提供发动机的详细实施例。发动机10经由扭矩输入轴18向变速器44递送动力。在所描绘的示例中，变速器44是包括行星齿轮组22和一个或多个旋转齿轮元件的动力分配变速器(或驱动桥)。变速器44还包括发电机24和电动马达26。由于其各自可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合动力车辆的方法，其包括：响应于驱动器需求，在经由马达扭矩推进所述车辆和经由发动机扭矩推进所述车辆之间转变；以及在所述转变期间，并且响应于处于或低于阈值转速的发动机转速，将发动机转换到较低压缩比。

【技术特征摘要】
2016.05.04 US 15/146,6871.一种用于混合动力车辆的方法，其包括：响应于驱动器需求，在经由马达扭矩推进所述车辆和经由发动机扭矩推进所述车辆之间转变；以及在所述转变期间，并且响应于处于或低于阈值转速的发动机转速，将发动机转换到较低压缩比。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转变包括：响应于驱动器需求的减少，在发动机下拉事件期间从经由发动机扭矩推进所述车辆转变到经由马达扭矩推进所述车辆；以及响应于驱动器需求的增加，在发动机重新起动事件期间从经由马达扭矩推进所述车辆转变到经由发动机扭矩推进所述车辆，所述马达扭矩包括从能量储存系统抽取的电动、液压、气动和飞轮马达扭矩中的一个或多个。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值转速对应于其中来自发动机压缩-膨胀循环的扭矩脉动导致高于阈值NVH的发动机转速。4.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括，当经由发动机扭矩推进所述车辆时，在所述发动机转速高于所述阈值转速之后将所述发动机转换到较高压缩比。5.根据权利要求4所述的方法，其中转换到所述较低压缩比包括将可变压缩比机构致动到第一位置，并且其中转换到所述较高压缩比包括将所述可变压缩比机构致动到第二位置，所述可变压缩比机构包括活塞位置改变机构和汽缸盖容积改变机构中的一个，所述活塞位置改变机构包括椭圆曲轴、联接到活塞销的偏心件、可变高度活塞顶、可变长度连接杆和非常规曲柄系统连杆中的一个。6.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括在所述转变期间，使用来自所述能量储存系统的马达扭矩减小扭矩瞬变。7.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：在处于所述较低压缩比时，响应于所述驱动器需求的减少：当荷电状态高于阈值时，维持所述较低压缩比，同时经由所述能量储存系统减小扭矩瞬变；以及当所述荷电状态低于所述阈值时，转换到所述较高压缩比。8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：在处于所述较高压缩比时，响应于所述驱动器需求的增加：当所述荷电状态高于所述阈值时，维持所述较高压缩比，同时经由所述系统电池减小扭矩瞬变；以及当所述荷电状态低于所述阈值时，转换到所述较低压缩比。9.一种用于混合动力电动车辆的方法，其包括：在基于驱动器需求选择的第一压缩比处，经由发动机推进所述车辆；以及响应于驱动器需求的改变，基于所述驱动器需求的改变和电池荷电状态中的每一个，在维持所述第一压缩比与转换到第二不同压缩比之间进行选择。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括，当维持所述第一压缩比时，经由来自联接到所述电池的电动马达的马达扭矩补偿所述驱动器需求中的不足。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一压缩比低于所述第二压缩比，所述驱动器需求的改变是驱动器需求下降，并且其中所述选择包括：当所述电池荷电状态低于阈值时，转换到所述第二压缩比，并且当所述电池荷电状态高于所述阈值时，维持所述第一压缩比。12.根据权利要求9所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·J·米勒，T·G·里昂，D·R·马丁，
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