用于发动机控制的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于发动机控制的方法和系统，公开了用于整合VCR发动机和CVT变速器的方法和系统。响应于驾驶员需求，控制器可以根据转变的燃料经济性效益并进一步根据可能在转变之后的发动机转速‑负荷下引起的任何发动机限制而确定是保持当前压缩比还是转变至替换的压缩比。为了在解决发动机限制的同时提升净燃料经济性效益，压缩比转变可以与CVT调整的发动机转速‑负荷规则相结合，同时保持发动机动力输出。

Method and system for engine control

The present invention relates to methods and systems for engine control, and discloses methods and systems for integrating VCR engines and CVT transmissions. In response to the needs of the driver, the controller can according to the change of fuel economy benefits and further according to any restrictions caused by engine engine speed load may change after the determination is to maintain the current compression ratio or change to the replacement ratio. At the same time in order to enhance the net fuel economy benefits in solving engine restrictions, the compression ratio can change the engine speed and load rules CVT adjust the combination, while keeping the engine power output.

【技术实现步骤摘要】
用于发动机控制的方法和系统
本说明书一般涉及用于控制混合动力车辆系统中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活塞位于下止点(BDC)时的汽缸容积与活塞位于上止点(TDC)时的汽缸容积之比。通常，压缩比越高则内燃发动机的热效率越高，这进而导致燃料经济性得到改善并且发动机能量输出与能量输入之比更高。传统发动机的压缩比是固定的，并且因此在多种工况期间不能优化发动机效率以改善燃料经济性和发动机动力性能。开发了各种技术以使发动机的压缩比能够随着发动机工况而变化。一种示例方法显示在Yoshida等人的美国专利US7258099中。其中，凸轮正时调整被用于改变有效压缩比；例如，进气门延迟关闭被用于减小有效压缩比。还有一些其他方法，如Kamada等人的美国专利申请US20130055990中所示，依靠活塞位移改变机构，其移动活塞使其更靠近或远离汽缸盖，从而改变燃烧室的尺寸。然而，本专利技术的专利技术人已经意识到了这些方法的潜在问题。如一个示例，由于固定的变速器齿轮比，与调整压缩比相关的最佳燃料经济性增益可能无法实现。具体来讲，在给定的驾驶员需求下，对于发动机的每个压缩比，可能存在满足驾驶员需求的相关的固定发动机转速和负荷范围。针对驾驶员需求，发动机控制器可转变至更大的燃料效率压缩比。然而，当压缩比改变后，发动机在相关的发动机转速-负荷下可能受到限制，这会减少压缩比转变的燃料经济性效益。例如，当发动机转变至更高的压缩比后，发动机在高负荷时会受到更多爆震限制。与减轻爆震有关的燃料损耗(fuelpenalty)可能超过转变压缩比的燃料经济性效益。如另一示例，当发动机转变至低的压缩比后，发动机会在低负荷时受到更多摩擦限制。另一个问题是，操作者踏板需求的频繁更改会造成发动机负荷的往复摆动，导致压缩比之间的频繁切换。由于转变期间造成的损耗，过多的压缩比切换会降低燃料经济性。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人已经意识到，通过与无级变速器(continuouslyvariabletransmission,CVT)整合，可变压缩比(VCR)发动机的燃料经济性效益可被更好地调节。具体来讲，CVT可以在保持燃料高效的压缩比和保持发动机的动力输出的同时，使发动机的转速及负荷能够被调节。在一个示例中，通过用于耦接到CVT的发动机的方法可提升燃料经济性，该方法包含：对于期望的动力水平，比较当前压缩比下的发动机效率和在调节的发动机转速-负荷下经修改的压缩比下的发动机效率；以及响应于调整的发动机转速-负荷下的经修改的压缩比的发动机效率高于阀值提升，转变至经修改的压缩比，并且调整至调节的发动机转速-负荷。通过这种方式，对于给定的驾驶员需求，发动机能够以提供更高的燃料经济性的压缩比运行，且在高负荷下不会过度地受到爆震的限制。此外，可以减少频繁切换压缩比的需求。例如，发动机系统可以配置有通过CVT变速器与车轮耦接的VCR发动机。VCR发动机可以配置有活塞位置改变机构，该机构能使压缩比(CR)在至少较低值和较高值之间变化。对于给定的驾驶员需求的动力水平，发动机控制器可以比较每个较高CR和较低CR的燃料效率。然后，对于燃料效率更高的压缩比，控制器可以预计是否存在与相应的发动机转速-负荷相关联的任何限制，比如爆震极限。如果存在，控制器可以进一步确定发动机转速-负荷是否可以在保持所选CR和保持需求的发动机动力输出的同时被改变，并且可以确定与其相关联的任何燃料损耗。如果在转变CR之后可以改变发动机转速-负荷，且实现燃料经济性的净提升，则控制器可以进行CR转变。否则可以保持原始的CR。例如，对于给定的驾驶员需求，当转变至更高的压缩比后，发动机转速可以增大而发动机负荷减小。为了解决在较高压缩比下可预料到的爆震，发动机控制器可以致动CVT以在减小发动机负荷的同时增大发动机转速，从而在提供净燃料效益的同时保持需求的发动机动力输出。相似的，当转变至较低的压缩比时，发动机转速可以(自先前较高CR下的发动机转速)降低，同时发动机负荷(与先前较高CR下的负荷相比)增加。通过这种方式，燃料经济性效益可以被提升。将VCR发动机技术整合到具有CVT变速器的车辆中的技术效果在于，对于给定的驾驶员需求的动力，可变压缩比的效益可被更好地调节。具体来讲，对于给定的驾驶员需求的动力，发动机转速和扭矩可被调整，从而减少较高负荷下的爆震极限和在较低负荷下的摩擦损失，同时考虑到压缩比的改变。对通过与发动机在相应于所选择压缩比的发动机转速-负荷廓线下运行相关联的燃料损耗来评估改变压缩比的燃料经济性效益的技术效果是可以减少频繁的CR切换。此外，即使驾驶员或车轮动力需求发生改变，发动机以更高燃料效率的压缩比运行也是可以被延续的。应理解的是，上述
技术实现思路
被提供用来以简化的形式介绍一系列概念，这些概念将在具体实施方式中被进一步描述。说明书并非旨在确定所要求保护主题的关键或必要特征，被要求保护主题的范围由随附权利要求唯一限定。另外，要求保护的主题不限于解决本公开的上述或任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出示例性车辆动力传动系统。图2显示了部分发动机的视图。图3显示了高水平流程图，其用于选择VCR发动机的发动机压缩比，以及在所选择CR下，通过无级变速器调整发动机的转速-负荷廓线。图4显示了用于选择压缩比使用的示例图。图5显示了发动机运行期间的示例性VCR和CVT调整。图6显示了发动机在两种不同压缩比下的示例性制动器比燃料消耗(BSFC)视图。具体实施方式下述说明涉及提升具有无级变速器(本文中也被称为CVT)的车辆的燃料经济性的系统和方法，例如图1中的动力传动系统；参考图2中的发动机系统所述，该动力传动系统可以包含设置有活塞的发动机，该活塞在燃烧室内的位置可以改变。控制器可以被配置用来执行控制例程，如图3中的示例例程，以选择压缩比，同时在所选择CR下，通过调整CVT的转速比来调整发动机转速-负荷廓线，以更好地调节VCR发动机的燃料经济性效益。如图6中的图示，控制器可比较针对每个压缩比的燃料岛形数据图。参照图4显示了可被控制器用于选择是保持还是转换压缩比的示例性图示。图5显示了具有CR和CVT调整的示例性发动机运行。通过这种方式，VCT技术可与CVT技术整合且协同，以实现显著的燃料经济性提升。参考图1，特别参考进一步描述于此的内燃发动机10被显示为通过曲轴40与液力变矩器11耦接。液力变矩器11还通过涡轮轴17耦接到变速器15。在一个实施例中，变速器15包含带有多个可选转速比的电子控制的变速器。变速器15还可以包含各种其他齿轮，例如主减速比(未显示)。在所阐述的示例中，变速器15是无级变速器(CVT)。CVT可以是能够无停顿地改变通过有效转速比的连续范围的自动变速器，与其形成对比的是提供有限数量固定齿轮比(转速比)的其他机械变速器。CVT的转速比灵活性允许输入轴保持更佳的角速度。如参考图3-4详尽说明的，通过调整CVT的转速比，发动机控制器可以被设置用于在保持所需发动机动力输出的同时改变发动机转速-负荷廓线。例如，通过调整CVT至较低转速比，发动机转速可以被降低，同时相应地增大发动机负荷，从而保持动力输出。如另一示例，通过调整CVT至较高转速比，发动机转速可以提高，同时相应地减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于耦接无级变速器CVT的发动机的方法，所述方法包含：针对动力水平，比较当前压缩比下的发动机效率与具有经调整的发动机转速‑负荷的经修改的压缩比下的发动机效率；以及响应于具有所述经调整的发动机转速‑负荷的所述经修改的压缩比下的所述发动机效率高于阈值提升，转变至所述经修改的压缩比并调整至所述经调整的发动机转速‑负荷。

【技术特征摘要】
2016.05.04 US 15/146,8221.一种用于耦接无级变速器CVT的发动机的方法，所述方法包含：针对动力水平，比较当前压缩比下的发动机效率与具有经调整的发动机转速-负荷的经修改的压缩比下的发动机效率；以及响应于具有所述经调整的发动机转速-负荷的所述经修改的压缩比下的所述发动机效率高于阈值提升，转变至所述经修改的压缩比并调整至所述经调整的发动机转速-负荷。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含响应于低于所述发动机效率的阈值提升，保持所述当前压缩比。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包含在保持所述当前压缩比的同时调整所述发动机转速-负荷，所述当前压缩比下的所述经调整的发动机转速-负荷不同于所述经修改的压缩比下的所述经调整的发动机转速-负荷。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述经修改的压缩比下的所述经调整的发动机转速-负荷基于所述经修改的压缩比下的所述发动机的爆震极限。5.根据权利要求4所述的方法，其中调整至所述经调整的发动机转速-负荷包括增加所述发动机转速，同时降低所述发动机负荷，从而在发动机以所述经修改的压缩比运行接近爆震极限时保持所述动力水平。6.根据权利要求4所述的方法，其中调整至所述经调整的发动机转速-负荷包括降低所述发动机转速，同时增加所述发动机负荷，从而在发动机以所述经修改的压缩比运行远离爆震极限时保持所述动力水平。7.根据权利要求1所述的方法，其中调整至所述经调整的发动机转速-负荷包括选择与所述经调整的发动机转速-负荷匹配的CVT转速比。8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述当前压缩比下的发动机运行以及具有所述经调整的发动机转速-负荷的所述经修改的压缩比下的发动机运行中的每个中保持所述动力水平，并且其中所述动力水平是被确定为发动机负荷和发动机转速的乘积的所述发动机的动力传动系统输出。9.根据权利要求1所述的方法，其中转变至所述经修改的压缩比包括致动可变压缩比机构，从而机械地变更所述发动机的汽缸内的活塞位置。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述可变压缩比机构是活塞位置改变机构，所述活塞位置改变机构包括以下元件中的一个：可变高度活塞冠部、可变长度连接杆、曲轴系统中的额外联动装置、耦接到曲轴轴承的偏心轴、耦接到连接杆的偏心轴、和耦接到活塞销的偏心轴。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述可变压缩比机构是汽缸盖间隙容积改变机构。12.一种用于耦接无级变速器CVT的发动机的方法，所述方法包含：针对驾驶员需求，估计与保持第一压缩比相关联的第一燃料经济性与和转变至第二压缩比相关联的第二燃料经济性，同时以爆震调整的和摩擦调整的发动机转速-负荷廓线运行；以及响应于所述第二燃料经济性高于所述第一燃料经济性，通过对活塞位置的机械调整转变至所述第二压缩比，并且通过对CVT转速比的调整转变至所述爆震调整的和摩擦调整的发动机转速-负荷廓线。13.根据权利要求12所述的方法，其中转变至所述爆震调整的和摩擦调整的发动机转速-负荷...

【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