用于可变排量发动机的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于可变排量发动机的方法和系统。提供了用于使用经由节气门体模型计量的空气流量监测可变排量发动机的扭矩递送的方法和系统。在当空气流量估计不准确的工况期间，诸如在节气门全开处，即使操作者扭矩需求低，施加到发动机的吸气比仍被约束到1.0。基于命令吸气比相对于基于扭矩递送估计的实际吸气比，推断VDE退化。

Methods and systems for variable displacement engines

The present invention relates to a method and system for variable displacement engines. A method and system for monitoring the torque delivery of a variable displacement engine using air flow measured by a throttle body model are provided. When the air flow estimation is inaccurate, such as when the throttle is fully open, the inspiration ratio applied to the engine is still limited to 1.0 even if the operator's torque requirement is low. VDE degradation is inferred based on the command inspiration ratio relative to the actual inspiration ratio based on the torque delivery estimation.

【技术实现步骤摘要】
用于可变排量发动机的方法和系统
本说明书整体上涉及用于可变排量发动机的扭矩监测的方法和系统。
技术介绍
发动机可被配置成以可变数量的活动或停用汽缸操作以增加燃料经济性，同时任选地维持总排气混合物空燃比约为化学计量比。此类发动机被称为可变排量发动机(VDE)。其中，发动机汽缸的一部分可在由诸如发动机转速/负荷窗口的参数限定的选定状况期间，以及包括操作者扭矩需求的各种其他工况期间被禁用。常规的VDE控制系统可通过控制影响汽缸的进气门和排气门的操作的多个汽缸气门停用器或者通过控制影响汽缸加燃料的多个可选择性地停用的燃料喷射器来禁用选定的一组汽缸，诸如汽缸组。较新的跳过点火(skip-fire)或可变动的(rolling)VDE系统可被配置成基于指定的控制算法在持续变化的基础上激活/停用单独的汽缸以提供特定的点火模式。VDE系统可利用各种用于确保恰当的扭矩递送并诊断VDE系统的潜在退化的扭矩监测方法。尝试解决扭矩监测的示例包括将两个独立的扭矩估计值来源与操作者请求的扭矩进行比较。一个示例方法由Light等在美国专利No.6,705,286中示出。其中，扭矩监测算法将驾驶员扭矩需求与两个独立的扭矩估计值进行比较，其中一个扭矩估计值根据节气门位置估计，且另一个扭矩估计值根据到进气歧管的质量气流(MAF)估计。如果两个实际的扭矩估计值中的一个超过驾驶员需求的扭矩，则监测算法逻辑干预发动机扭矩产生并设置诊断代码。扭矩监测的其他方法包括基于燃料喷射的方法，其中可基于火花事件的持续时间来评估气门退化。然而，本专利技术人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，基于燃料喷射的扭矩监测可不适合与可变动的VDE系统一起使用，因为活动汽缸的数量可经常被高估，并且封装约束可限制包括单独用于所有汽缸感测的燃料喷射器的可行性。作为另一示例，用于扭矩估计的基于MAP的方法依赖经由MAF传感器输出确定的空气流量计量与经由MAP的变化确定的吸气汽缸的动态影响的比较。然而，依赖用于空气流量计量的MAF传感器和用于歧管压力变化的MAP传感器增加了车辆系统的成本和复杂性。另外，传感器本身可易于退化。用于空气流量计量的其他方法可在所选的发动机工况下对经过节气门体的空气流量进行建模。然而，此类模型在节气门全开(wideopenthrottle，WOT)或接近节气门全开的状况下可不准确。由于不准确的结果，由VDE系统提供的实际扭矩可超过驾驶员需求的扭矩，从而导致燃料经济性的损失以及令驾驶员反感的驾驶性能问题。例如，车辆可出现“跳跃”。空气流量估计中的不准确性也能够导致实际吸气比/进气比(inductionratio)被错误地估计，并且VDE机构被错误地指示为退化。如果响应于该指示而禁用VDE机构，则VDE模式中的发动机运行时间不必要地减少，从而导致燃料经济性的损失。
技术实现思路
本专利技术人已认识到，在发动机以节气门全开(WOT)或接近节气门全开操作时的状况期间，可通过约束吸气比来降低扭矩不准确性。例如，VDE系统可被限制为以1的吸气比操作以减少过扭矩问题。鉴于车辆驾驶性能的改善，由此导致的燃料经济性的暂时下降对于车辆驾驶员可为可接受的。因此，在一个示例中，上述问题可至少部分地通过以下方法来解决，该方法包括以基于操作者扭矩需求的吸气比操作可变排量发动机；并且响应于节气门位置在节气门全开的阈值距离内，独立于操作者扭矩需求，增加吸气比。以这种方式，可使用更准确的扭矩估计以更可靠地推断VDE系统的实际吸气比。在一个示例中，可响应于操作者扭矩需求在一个或多个发动机汽缸被选择性地停用的情况下操作可变排量发动机。例如，在较高的发动机转速和负荷下，发动机可在较少的汽缸停用的情况下以较高的吸气比操作，而在较低的发动机转速和负荷下，发动机可在较多的气缸汽缸停用的情况下以较低的吸气比操作。如果所期望的吸气比在1.0的阈值内，则所施加的吸气比可被约束到1.0，同时超控(override)所期望的吸气比。另外，在所期望的吸气比在1.0的阈值之外，但是进气节气门处于WOT的阈值距离或在WOT的阈值距离内的发动机工况期间，所施加的吸气比可朝向1.0增加(例如，通过递增地移动到下一个最可能的吸气比逐步朝向1.0增加)，同时超控所期望的吸气比。通过在空气流量计量可能不准确时的状况期间约束所施加的吸气比，可降低扭矩不准确性。在其他状况期间，可经由用于推断空气流量的节气门体模型和节气门两端的歧管压力的变化率推断实际吸气比。如果实际吸气比与命令吸气比显著不同，则可推断VDE系统的退化，并可采取缓解措施。以这种方式，通过依赖用于计量空气流量的节气门体模型，减少对MAF传感器的依赖，而不损害扭矩估计的准确性或潜在VDE退化的识别。在空气流量估计和扭矩估计可能不准确的工况期间选择性地约束所施加的吸气比的技术效果在于减少过量递送扭矩的可能性。通过增加实际吸气比估计的可靠性，减少了错误诊断VDE退化和过早禁用VDE操作的可能性。通过使发动机能够在发动机操作的更长持续时间进行VDE操作，可扩展VDE的燃料经济性和发动机性能益处。应该理解，提供上述
技术实现思路
是为以简化形式引入所选概念，所选概念将在具体实施例中进一步描述。这并非意味着确立所要求的主题的关键或基本特征，主题的保护范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求的主题不限于解决以上的或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示出发动机系统布局的示例实施例。图2示出部分发动机视图。图3示出可以被实施用于操作发动机的示例程序，包括响应于节气门位置控制吸气比。图4示出可以被实施用于基于测量的吸气比诊断VDE退化的示例程序。图5示出根据本公开的包括响应于节气门位置控制吸气比的发动机的预测操作。图6示出根据本公开的扭矩监测方法的示例框图。具体实施方式以下描述涉及被配置用于所选的单独的汽缸停用的发动机(在此也被称为可变动的VDE)的扭矩监测的系统和方法，诸如用于图1至图2的发动机系统。如图6所示，除了来自现有MAP传感器的数据之外，通过利用节气门体模型以估计实际气流，可确定并比较独立的扭矩估计值。发动机控制器可被配置成执行控制程序诸如图3的示例程序，以协调节气门和吸气比调节，以便将节气门位置维持在距节气门全开一定裕度(margin)处。控制器可进一步被配置成执行诊断程序，诸如图4的示例程序，以当基于独立的扭矩估计值估计的实际吸气比显著偏离基于操作者扭矩需求估计的期望吸气比时，识别VDE机构的退化。另外，在当空气流量估计可易于不准确时的状况期间，诸如当节气门位置接近节气门全开(WOT)时，控制器可限制所施加的吸气比。图5中示出了具有VDE诊断的示例发动机操作。现在转到图1，示出了示例发动机系统100。发动机系统100包括具有第一汽缸组13和第二汽缸组14的发动机10。在所描绘的示例中，发动机10为具有两个汽缸组的V-8发动机，其中每个汽缸组具有四个汽缸15。然而，在替代的示例中，发动机可具有替代的配置，诸如替代的汽缸数量(例如，V-6、V-4等等)，或直列式布置的汽缸(例如，I-3、I-4等等)。发动机10具有进气歧管17，和联接到排放控制系统30的排气歧管18，进气歧管17具有进气节气门20。排放控制系统30包括一个或多个催化剂和空燃比传感器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：以基于操作者扭矩需求的吸气比操作可变排量发动机；以及响应于节气门位置在节气门全开的阈值距离内，独立于所述操作者扭矩需求，增加所述吸气比。

【技术特征摘要】
2017.06.16 US 15/625,5041.一种方法，其包括：以基于操作者扭矩需求的吸气比操作可变排量发动机；以及响应于节气门位置在节气门全开的阈值距离内，独立于所述操作者扭矩需求，增加所述吸气比。2.根据权利要求1所述的方法，其中以基于操作者扭矩需求的吸气比操作包括：当所述操作者扭矩需求较高时以较高的吸气比操作，以及当所述操作者扭矩需求较低时以较低的吸气比操作，所述较高的吸气比通过选择性地停用较少的发动机汽缸被提供，所述较低的吸气比通过选择性地停用较多的发动机汽缸被提供。3.根据权利要求1所述的方法，其中增加所述吸气比包括：递增地增加在每个发动机循环上点火的活动汽缸的数量。4.根据权利要求1所述的方法，其中增加所述吸气比包括：将所述吸气比约束到1.0或接近1.0。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸气比为命令吸气比，所述方法还包括：基于通过所述节气门的建模的质量空气流量相对于所述节气门两端的感测的歧管压力变化率估计实际吸气比，将所述命令吸气比与所述估计的实际吸气比进行比较，以及基于所述比较指示可变排量发动机机构的退化。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述指示响应于所述命令吸气比与所述估计的实际吸气比之间的差值高于阈值差值，所述方法还包括：响应于所述指示，独立于所述操作者扭矩需求禁用选择性汽缸停用。7.根据权利要求5所述的方法，其中基于当节气门位置在节气门全开的所述阈值距离之外时的所述节气门位置对所述建模的质量空气流量进行建模。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述建模的质量空气流量不基于质量空气流量传感器的输出。9.根据权利要求5所述的方法，其中估计所述实际吸气比包括：基于通过所述节气门的所述建模的质量空气流量相对于所述节气门两端的感测的歧管压力变化率，估计实际发动机扭矩；以及基于所述实际发动机扭矩，估计所述实际吸气比。10.根据权利要求5所述的方法，其还包括：响应于所述命令吸气比在1.0的阈值内，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·班克，A·Y·卡尼克，S·K·韦特，J·A·多林，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US