用于改善發(fā)動機(jī)的扭矩響應(yīng)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于改善發(fā)動機(jī)的扭矩響應(yīng)的系統(tǒng)和方法。該方法對于響應(yīng)于發(fā)動機(jī)扭矩需求的增加可以呈現(xiàn)扭矩生產(chǎn)遲滯的發(fā)動機(jī)會特別有用。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)扭矩響應(yīng)于請求的或期望的發(fā)動機(jī)扭矩的變化可以被增加。在至少達(dá)到其中發(fā)動機(jī)缺乏將附加空氣吸入發(fā)動機(jī)汽缸的能力的狀況的情況下，發(fā)動機(jī)扭矩可以通過增加供應(yīng)至發(fā)動機(jī)的空氣和燃料的量被增加。供應(yīng)至發(fā)動機(jī)的燃料量可以隨著被吸入發(fā)動機(jī)的空氣量的增加而被增加，以便發(fā)動機(jī)接近化學(xué)計(jì)量比狀況運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，可能存在吸入發(fā)動機(jī)汽缸的空氣量小于期望量的狀況。例如，如果發(fā)動機(jī)被供應(yīng)氣體燃料，該氣體燃料可以取代汽缸中的一些空氣，從而限制發(fā)動機(jī)可以產(chǎn)生的扭矩的量。因此，可能無法提供期望的發(fā)動機(jī)扭矩響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在此發(fā)明人已經(jīng)意識到上述缺點(diǎn)并已經(jīng)開發(fā)了一種發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方法，所述方法包含:響應(yīng)于儲存在燃料箱中的氣體燃料的壓力超過閾值水平，向發(fā)動機(jī)直接噴射氣體燃料；以及響應(yīng)于儲存在燃料箱中的氣體燃料的壓力小于閾值水平，增加發(fā)動機(jī)的怠速并向發(fā)動機(jī)空氣進(jìn)氣裝置噴射氣體燃料。
[0004]通過響應(yīng)于儲存在燃料箱中的燃料的壓力增加發(fā)動機(jī)的怠速，改善發(fā)動機(jī)的扭矩響應(yīng)是有可能的。例如，如果氣體燃料被直接噴射至發(fā)動機(jī)汽缸，發(fā)動機(jī)可以快速響應(yīng)期望發(fā)動機(jī)扭矩的增加。然而，如果當(dāng)不可獲得來自氣體燃料儲存箱的較高壓力的氣體燃料時(shí)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)變經(jīng)由發(fā)動機(jī)進(jìn)氣噴射來噴射氣體燃料(例如，噴射燃料至發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣道)，在發(fā)動機(jī)怠速下的發(fā)動機(jī)輸出扭矩可能無法如期望那樣快速響應(yīng)。因?yàn)橛扇剂峡梢匀〈徊糠制兹莘e，發(fā)動機(jī)可以在較低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生較少扭矩，所以在較低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機(jī)扭矩響應(yīng)可以被抑制。然而，如果發(fā)動機(jī)怠速被增加，由于針對每秒鐘的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了更多次的燃燒事件，因此發(fā)動機(jī)功率輸出可以在短時(shí)間的時(shí)期內(nèi)更快增加。因而，具有發(fā)動機(jī)進(jìn)氣噴射的發(fā)動機(jī)的性能可以被改善，以便在直接噴射模式和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣噴射模式之間的車輛加速度可以更一致。
[0005]本描述可以提供若干優(yōu)點(diǎn)。具體地，該方法可以降低改善的發(fā)動機(jī)扭矩響應(yīng)。進(jìn)一步地，該方法可以在駕駛員較少注意的燃料噴射模式之間作出改變。更進(jìn)一步地，該方法可以在車輛使用氣體燃料運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)擴(kuò)展車輛的行進(jìn)范圍。
[0006]當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖考慮時(shí)，本描述的以上優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)，以及特征從以下【具體實(shí)施方式】中將易于理解。
[0007]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍由隨附于【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0008]通過閱讀實(shí)施例的示例(本文稱為【具體實(shí)施方式】)，單獨(dú)參考或與附圖結(jié)合參考，將更充分的理解本文描述的優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0009]圖1是發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0010]圖2示出了示例車輛傳動系配置；
[0011]圖3和圖4示出了示例燃料系統(tǒng)的示意圖；
[0012]圖5和圖6示出了示例車輛運(yùn)轉(zhuǎn)順序；以及
[0013]圖7和圖8示出了用于運(yùn)轉(zhuǎn)車輛的示例方法。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本描述涉及運(yùn)轉(zhuǎn)包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的車輛。發(fā)動機(jī)可以被配置為如圖1所示的發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)可以被機(jī)械地耦接至其他車輛部件以形成如圖2所示的動力傳動系統(tǒng)?？梢越?jīng)由圖3和圖4所示的系統(tǒng)之一向發(fā)動機(jī)供應(yīng)氣體和/或液體燃料。車輛可以根據(jù)圖5和圖6所示的模擬/仿真運(yùn)轉(zhuǎn)順序運(yùn)轉(zhuǎn)。圖7和圖8所示的方法可以被包括在圖1-4的系統(tǒng)中并可以提供圖5和圖6中的順序。
[0015]參考圖1，包含多個(gè)汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10，其由電子發(fā)動機(jī)控制器12控制，圖1示出了其中一個(gè)汽缸。發(fā)動機(jī)10包括燃燒室30和汽缸壁32，活塞36被設(shè)置在汽缸壁中并且被連接至曲軸40。飛輪97和環(huán)形齒輪99被耦接至曲軸40。啟動器96包括小齒輪軸98和小齒輪95。小齒輪軸98可以選擇地推進(jìn)小齒輪95與環(huán)形齒輪99嚙合。啟動器96可以被直接地安裝至發(fā)動機(jī)的前方或發(fā)動機(jī)的后方。在一些示例中，啟動器96可以選擇地經(jīng)由帶或鏈向曲軸40供應(yīng)扭矩。在一種示例中，當(dāng)未接合至發(fā)動機(jī)曲軸時(shí)，啟動器96處于基礎(chǔ)狀態(tài)。燃燒室30被示為經(jīng)由各自的進(jìn)氣門52和排氣門54與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通。每個(gè)進(jìn)氣門和排氣門可以通過進(jìn)氣凸輪51和排氣凸輪53運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)氣凸輪51的位置可以由進(jìn)氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以由排氣凸輪傳感器57確定。
[0016]液體燃料噴射器66被示出經(jīng)定位將燃料直接噴入汽缸30，這被本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱為直接噴射?？商娲?，液體燃料可以被噴射至進(jìn)氣道，這被本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱為進(jìn)氣道噴射。氣體直接燃料噴射器68直接供應(yīng)氣體燃料至燃燒室30。發(fā)動機(jī)進(jìn)氣噴射器(例如，歧管中央氣體噴射器)67a將氣體噴入進(jìn)氣歧管44?？商娲?，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣噴射器(例如，氣道氣體噴射器)67b將氣體燃料噴入汽缸進(jìn)氣道49。噴射器67b被不出為噴射器67a的擴(kuò)展版本，但是在一些示例中，噴射器67b可以直接進(jìn)入汽缸進(jìn)氣道49而不進(jìn)入進(jìn)氣歧管44。燃料噴射器66、67a、67b和68輸送與來自控制器12的脈沖寬度成比例的液體或氣體燃料。燃料由包括燃料箱、燃料栗和燃料軌道(未示出)的燃料系統(tǒng)(未示出)輸送至燃料噴射器66。如圖3和圖4所示，燃料系統(tǒng)供應(yīng)燃料至噴射器66、67a、67b和68。
[0017]進(jìn)氣歧管44被示出與可選電子節(jié)氣門62連通，可選電子節(jié)氣門62調(diào)節(jié)節(jié)流板64的位置以控制從空氣進(jìn)氣裝置42至進(jìn)氣歧管44的空氣流。在一些示例中，節(jié)氣門62和節(jié)流板64可以被放置在進(jìn)氣門52和進(jìn)氣歧管44之間，使得節(jié)氣門62是氣道節(jié)氣門。
[0018]無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)88響應(yīng)于控制器12經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。通用排氣氧(UEGO)傳感器126被示出耦接至催化轉(zhuǎn)化器70上游的排氣歧管48?？商娲兀p態(tài)排氣氧傳感器可以代替UEGO傳感器126。
[0019]在一種示例中，轉(zhuǎn)化器70可以包括多塊催化劑磚。在另一個(gè)示例中，能夠使用每個(gè)都具有多塊磚的多個(gè)排放控制裝置。在一種示例中，轉(zhuǎn)換器70能夠是三元型催化劑。
[0020]控制器12在圖1中示為常規(guī)微型計(jì)算機(jī)，其包括:微處理器單元(CPU) 102、輸入/輸出端口(I/o) 104、只讀存儲器(ROM) 106、隨機(jī)存取存儲器(RAM) 108、?；畲鎯ζ?KAM) 110以及常規(guī)數(shù)據(jù)總線?？刂破?2被示出接收來自耦接至發(fā)動機(jī)10的傳感器的各種信號，除了之前討論的那些信號以外，所述信號還包括:來自耦接至冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來自耦接至進(jìn)氣歧管44的壓力傳感器122的發(fā)動機(jī)歧管壓力(MAP)的測量值；來自感測曲軸40位置的霍爾效應(yīng)傳感器118的發(fā)動機(jī)位置傳感器的信號；來自傳感器120的進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣質(zhì)量的測量值；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量值。大氣壓力也可以被感測(傳感器未示出)以用于由控制器12處理。在本描述的一個(gè)優(yōu)選方面，曲軸每旋轉(zhuǎn)一次，發(fā)動機(jī)位置傳感器118產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等距脈沖，根據(jù)該脈沖能夠確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)。
[0021]在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，發(fā)動機(jī)10內(nèi)的每個(gè)汽缸通常經(jīng)歷四個(gè)沖程循環(huán):該循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。一般來說，在進(jìn)氣沖程期間，排氣門54關(guān)閉而進(jìn)氣門52打開?？諝饨?jīng)由進(jìn)氣歧管44被引入燃燒室30，并且活塞36移動至汽缸的底部，以增加燃燒室30內(nèi)的容積?；钊?6靠近汽缸的底部并在其沖程結(jié)束的位置(例如，當(dāng)燃燒室30處于其最大容積時(shí))通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為下止點(diǎn)(BDC)。在壓縮沖程期間，進(jìn)氣門52和排氣門54都關(guān)閉?；钊?6朝向汽缸蓋移動，以壓縮燃燒室30內(nèi)的空氣?；钊?6在其沖程結(jié)束并最靠近汽缸蓋的點(diǎn)(例如，當(dāng)燃燒室30處于其最小容積時(shí))通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為上止點(diǎn)(TDC)。在下文中被稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室中。在下文中被稱為點(diǎn)火的過程中，被噴射的燃料通過已知的點(diǎn)火手段(諸如火花塞92)點(diǎn)燃，導(dǎo)致燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體將活塞36推回至BDC。曲軸40將活塞運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門54打開，以便將已燃燒的空氣-燃料混合物釋放至排氣歧管48，并且活塞返回至TDC。注意，以上僅作為示例示出，并且進(jìn)氣門和排氣門打開和/或關(guān)閉正時(shí)可以改變，諸如提供正或負(fù)氣門重疊、進(jìn)氣門延遲關(guān)閉或各種其他示例。
[0022]圖2是車輛動力傳動系統(tǒng)200的框圖。動力傳動系統(tǒng)200可以由車輛290中的發(fā)動機(jī)10供應(yīng)動力。可以使用圖1中示出的發(fā)動機(jī)啟動系統(tǒng)啟動發(fā)動機(jī)10。另外，發(fā)動機(jī)10可以經(jīng)由扭矩致動器204(諸如燃料噴射器、節(jié)氣門，等等)產(chǎn)生或調(diào)節(jié)扭矩。
[0023]發(fā)動機(jī)輸出扭矩可以經(jīng)由軸275和葉輪285被傳遞至液力變矩器206。液力變矩器206包括渦輪286以將扭矩輸出至變速裝置輸入軸270。輸入軸270將液力變矩器206機(jī)械地耦接至自動變速裝置208。液力變矩器206也包括液力變矩器旁路鎖止離合器(TCC) 212。當(dāng)TCC被鎖定時(shí)，扭矩從葉輪285直接傳遞至渦輪286。TCC由控制器12電氣地運(yùn)轉(zhuǎn)?？商娲兀琓CC可以被液壓地鎖定。在一種示例中，液力變矩器可以被稱為變速裝置的部件。
[0024]當(dāng)液力變矩器鎖止離合器212被完全分離時(shí)，液力變矩器206經(jīng)由液力變矩器渦輪286和液力變矩器葉輪285之間的流體輸送將發(fā)動機(jī)扭矩傳遞至自動變速裝置208，因此使得扭矩倍增。相反，當(dāng)液力變矩器鎖止離合器212被完全接合時(shí)，發(fā)動機(jī)輸出扭矩經(jīng)由液力變矩器離合器被直接輸送至變速裝置208的輸入軸270?？商娲?，液力變矩器鎖止離合器212可以被部分接合，因此使得直接中繼至自動變速裝置208的扭矩的量能夠被調(diào)節(jié)。控制器12可以被配置為通過響應(yīng)于各種發(fā)動機(jī)工況或者基于駕駛員的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)請求調(diào)節(jié)液力變矩器鎖止離合器來調(diào)節(jié)液力變矩器212傳遞的扭矩量。
[0025]自動變速裝置208包括檔位離合器(例如，檔位1-6) 211和前進(jìn)離合器210。檔位離合器211和前進(jìn)離合器210可以被選擇地接合以推