專利名稱：用于使泵送損失減少最大化的內(nèi)燃機(jī)凸輪軸調(diào)度策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及內(nèi)燃機(jī)，且更具體地涉及通過(guò)減少泵送損失而提 供增加的燃料經(jīng)濟(jì)性的內(nèi)燃機(jī)凸輪軸調(diào)度策略。
背景技術(shù)：
在改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性的努力中，內(nèi)燃機(jī)結(jié)合了凸輪軸調(diào)度策略，該
凸輪軸調(diào)度策略主要基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度(RPM)和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)凸 輪軸正時(shí)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷基于空氣流(例如每個(gè)汽缸捕集的空氣 (APC))、相對(duì)負(fù)荷(與APC成比例的排量)或容積效率的其它量度 來(lái)確定。
控制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的一種已知技術(shù)是進(jìn)氣門(mén)延遲關(guān)閉(LIVC)。在 LIVC中，進(jìn)氣節(jié)流被進(jìn)氣回流替代，即，氣體返回到進(jìn)氣歧管，直到 汽缸內(nèi)獲得了所需要的充氣，這有效地減少了系統(tǒng)中的泵送損失。
但是，因?yàn)橐阎耐馆嗇S調(diào)度策略利用基于APC的表格，并且還 因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍的重-中負(fù)荷區(qū)域中，相對(duì)于A P C中的相對(duì)小的 變化，LIVC引起歧管絕對(duì)壓力(MAP)的不相稱地大的變化，所以這 些已知的凸輪軸調(diào)度策略將LIVC的應(yīng)用限于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍的輕負(fù)荷 區(qū)域。
因此，盡管這些已知凸輪軸調(diào)度策略可用于改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性，但 是這種改進(jìn)受限于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍的輕負(fù)荷區(qū)域，并且導(dǎo)致在重-中負(fù) 荷運(yùn)行范圍中的未達(dá)到最佳的燃料效率。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)了一種凸輪軸調(diào)度方法，包括測(cè)量駕駛員輸入；基于所測(cè) 量到的駕駛員輸入計(jì)算駕駛員請(qǐng)求的扭矩；以及基于所述駕駛員請(qǐng)求 的扭矩調(diào)度凸輪軸。
在一個(gè)示例實(shí)施例中，所述駕駛員輸入為加速踏板位置，其與駕
駛員請(qǐng)求扭矩的百分比相關(guān)?；谒鲴{駛員請(qǐng)求扭矩選擇凸輪位置， 并且基于所迷駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比，凸輪位置被調(diào)節(jié)以提供最佳燃料經(jīng)濟(jì)性凸輪位置和最佳扭矩輸出凸輪位置中的 一個(gè)。
從下面對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明 的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)。


圖1為包括根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的凸輪軸調(diào)度策略的內(nèi)燃機(jī)系
統(tǒng)的示意圖2為圖1的內(nèi)燃機(jī)的詳細(xì)視圖3為示出根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的凸輪軸調(diào)度策略的流程圖；以
及
圖4為用于在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的凸輪軸調(diào)度策略中的駕駛 員輸入的示例曲線圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，其中相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，圖l為根據(jù)本發(fā) 明 一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃才幾系統(tǒng)10的示意圖。內(nèi)燃才幾系統(tǒng)10包括內(nèi)燃4幾12 和與內(nèi)燃機(jī)12通信的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14包括用于 存儲(chǔ)凸輪軸調(diào)度策略的存儲(chǔ)器16。
如下所進(jìn)一步描述的，凸輪軸調(diào)度策略用于選擇地控制凸輪軸的
旋轉(zhuǎn)，凸輪軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)氣和排氣門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14用于接收駕駛員輸入18,并根據(jù)凸輪軸調(diào)度策
1
刖
如圖2中所示，內(nèi)燃機(jī)12包括至少一個(gè)凸輪軸20,所述凸輪軸20布 置成與內(nèi)燃機(jī)12可旋轉(zhuǎn)地連接。凸輪定相致動(dòng)器或相位器2i與發(fā)動(dòng)才;u 控模塊14器可操作的通信，并且相位器21基于凸輪軸調(diào)度策略來(lái)相應(yīng) 地調(diào)度每個(gè)凸輪軸20。
每個(gè)凸輪軸20都包括多個(gè)凸角20A。當(dāng)凸輪軸20旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述多個(gè) 凸角20A用于與活塞26的運(yùn)動(dòng)相合拍地打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)氣和排氣門(mén)24,所 述活塞26基于曲軸30的旋轉(zhuǎn)而在汽缸孔28內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
剛好在活塞26中的一個(gè)在進(jìn)氣沖程中開(kāi)始從上止點(diǎn)(TDC)向下 移動(dòng)時(shí)，與該活塞26相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣門(mén)將打開(kāi)，從而允許空氣/燃料混合 物加速進(jìn)入與該活塞相關(guān)聯(lián)的汽缸孔28中。然后剛好在活塞26到達(dá)汽缸孔28的底部，即靠近進(jìn)氣沖程的底部時(shí)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉。
然后，在壓縮空氣/燃料混合物的壓縮沖程中活塞26向上移動(dòng)，剛好在活塞26到達(dá)汽缸孔28的頂部，即壓縮沖程的末尾附近，空氣/燃料混合物被點(diǎn)燃。例如，空氣/燃料混合物被汽油機(jī)中的火花塞(未示出)或由柴油機(jī)中與燃燒相關(guān)聯(lián)的熱和壓力點(diǎn)燃，從而在汽缸孔28內(nèi)產(chǎn)生壓力。然后，在動(dòng)力沖程中該壓力將活塞26向下推回。
因此，剛好在活塞26到達(dá)底部，即在動(dòng)力沖程末尾汽缸孔28的下止點(diǎn)(BDC)時(shí)，與該活塞26相關(guān)聯(lián)的排氣門(mén)打開(kāi)。然后，活塞26向上移動(dòng)以將燃燒產(chǎn)物或廢氣從汽缸孔28通過(guò)與該活塞26相關(guān)聯(lián)的排氣門(mén)推出，該循環(huán)重復(fù)。
這些氣門(mén)事件的正時(shí)通過(guò)凸輪輪廓(即，凸輪凸角20A的幾何形狀)和凸輪軸調(diào)度策略來(lái)控制，該調(diào)度策略可操作以選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸20,從而延遲進(jìn)氣和/或排氣門(mén)24的打開(kāi)和/或關(guān)閉。
凸輪軸調(diào)度策略存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14的存儲(chǔ)器16內(nèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14接收駕駛員輸入18;基于駕駛員請(qǐng)求扭矩選擇凸輪位置，并基于所選擇的凸輪位置調(diào)度凸輪軸20。
如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，當(dāng)駕駛員輸入18表現(xiàn)出恒定的或漸減的扭矩請(qǐng)求4 0時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14基于第 一 或默認(rèn)的凸輪軸調(diào)度策略42來(lái)調(diào)度凸輪軸20,在所示實(shí)施例中，第一或默認(rèn)的凸輪軸調(diào)度策略42為最小泵送損失模式。
在最小泵送損失模式中，電子控制模塊14結(jié)合了進(jìn)氣門(mén)延遲關(guān)閉(LIVC),從而延遲進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉事件、減小汽缸捕集、進(jìn)而降低有效壓縮比和允許更加靠近最佳扭矩點(diǎn)火提前的最小提前(MBT)。這樣，在最小泵送損失模式時(shí)，內(nèi)燃機(jī)12內(nèi)的泵送損失最小化，從而產(chǎn)生改進(jìn)的燃料效率。
當(dāng)駕駛員輸入18表現(xiàn)出漸增扭矩請(qǐng)求44時(shí)，即更高百分比的駕駛員請(qǐng)求扭矩，并且歧管絕對(duì)壓力(MAP) 46比環(huán)境壓力P減去預(yù)定值X更小時(shí)，如塊48中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14可運(yùn)行以保持默認(rèn)的凸輪軸調(diào)度策略42，同時(shí)為了提高性能打開(kāi)節(jié)氣門(mén)50。
然而，當(dāng)駕駛員輸入18為漸增扭矩請(qǐng)求，并且歧管絕對(duì)壓力(MAP)46比環(huán)境壓力P減去預(yù)定值X更大時(shí)，如塊52中所示，那么發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14可運(yùn)行以基于第二凸輪調(diào)度策略54來(lái)調(diào)度凸輪軸20,在所示實(shí)施例中，第二凸輪調(diào)度策略54為扭矩模式。
在扭矩模式中，電子控制模塊14指令進(jìn)氣凸輪提前，其中進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉正時(shí)被提前以利用進(jìn)氣慣性(即，進(jìn)氣進(jìn)入燃燒室的速度)，從而增大進(jìn)氣速度。該增大的速度在進(jìn)氣上產(chǎn)生"增壓"效果。這樣，在扭矩模式中，內(nèi)燃機(jī)12的扭矩輸出被最大化，從而產(chǎn)生提高的車(chē)輛性能和響應(yīng)性。
在所示的示例實(shí)施例中，駕駛員輸入18為加速踏板位置，其與駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比有關(guān)。當(dāng)駕駛員踩踏加速踏板時(shí)，加速踏板位置從零變到最大位置(即，全加速踏板行程)。同樣，在所示示例實(shí)施例中，預(yù)定值X基于、但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)RPM和/或大氣壓力。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊I4可操作用于基于加速踏板位置來(lái)確定全加速踏板位置行程的百分比，并基于發(fā)動(dòng)機(jī)RPM將全加速踏板行程的百分比與最大扭矩的百分比(即，駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比)關(guān)聯(lián)，如圖4中所示。
當(dāng)基于加速踏板位置計(jì)算駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比，并且駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比為凸輪軸調(diào)度策略的輸入時(shí)，進(jìn)氣門(mén)可完全延遲直至零發(fā)動(dòng)機(jī)真空的點(diǎn)，這顯著地降低與歧管真空相關(guān)聯(lián)的泵送功損失。
另外，由于1%至4%的制動(dòng)比燃料消耗(BSFC)穩(wěn)態(tài)增益導(dǎo)致重-中負(fù)荷操作區(qū)域，并且當(dāng)車(chē)重增加或當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量降低時(shí)，重-中負(fù)荷操作區(qū)域?yàn)楦宇l繁的速度-負(fù)荷區(qū)域，且還受比傳統(tǒng)策略更早加檔的積極的"燃料經(jīng)濟(jì)性，，變速標(biāo)定的影響，所以，凸輪軸和節(jié)氣門(mén)調(diào)度策略允許在爆震受限的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況中的有效壓縮比管理。也就是說(shuō)，在低發(fā)動(dòng)機(jī)速度和相對(duì)高發(fā)動(dòng)機(jī)速度或高環(huán)境溫度時(shí)，內(nèi)燃機(jī)對(duì)于推薦的燃料有爆震限制。這樣，在沒(méi)有可聽(tīng)得見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震發(fā)生
的情況下，不能獲得最佳扭矩的最佳點(diǎn)火提前。
如上所述，通過(guò)延遲進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉事件，可減少汽缸捕集，從而降低有效壓縮比，允許更加靠近MBT。
有效壓縮比管理的燃料經(jīng)濟(jì)性益處有兩點(diǎn)第一，內(nèi)燃機(jī)的爆震限制較少，這允許利用更高的幾何壓縮比來(lái)提高輕負(fù)荷燃料經(jīng)濟(jì)性；第二，點(diǎn)火正時(shí)的提前降低了催化轉(zhuǎn)化器溫度，這允許延遲燃料富化保護(hù)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明示例的凸輪軸調(diào)度策略，當(dāng)駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比超過(guò)閾值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14調(diào)節(jié)凸輪位置，以提供由凸輪軸調(diào)度策略指示的最佳扭矩輸出凸輪軸位置。相反，當(dāng)駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比低于閾值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊14調(diào)節(jié)凸輪位置，以提供也是由凸輪軸調(diào)度策略指示的最佳燃料經(jīng)濟(jì)性凸輪位置。
另外，因?yàn)楸景l(fā)明示例的凸輪軸策略基于駕駛員輸入動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)凸輪位置，與當(dāng)前已知的靜態(tài)APC表相反，所以通過(guò)更大百分比的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍可包含LIVC,從而提供重-中負(fù)荷范圍中的改善的燃料經(jīng)濟(jì)性。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到在所附權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)用于實(shí)施本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施方式。例如，雖然內(nèi)燃機(jī)12圖示為包括圖2中單個(gè)凸輪軸20的推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)，但是應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)燃機(jī)12不限于推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)，而是也可為已知的單個(gè)頂置凸輪(SOHC)發(fā)動(dòng)機(jī)、雙頂置凸輪(DOHC)發(fā)動(dòng)機(jī)等等。
另外，在所示示例實(shí)施例中，凸輪軸調(diào)度策略僅應(yīng)用于進(jìn)氣凸輪軸。但是，所圖示的凸輪軸調(diào)度策略不限于僅調(diào)度進(jìn)氣凸輪軸，因?yàn)樗鶊D示的策略可應(yīng)用于排氣凸輪軸，其中排氣凸輪軸獨(dú)立于進(jìn)氣凸輪軸的控制是可能的。
權(quán)利要求
1.一種凸輪軸調(diào)度方法，包括下列步驟計(jì)算駕駛員請(qǐng)求扭矩；以及基于所述駕駛員請(qǐng)求扭矩調(diào)度所述凸輪軸。
2. 如權(quán)利要求l所述的凸輪軸調(diào)度方法，還包括測(cè)量駕駛員輸入 的步驟，其中所述駕駛員請(qǐng)求扭矩基于所述測(cè)量到的駕駛員輸入來(lái)計(jì)算。
3. 如權(quán)利要求2所述的凸輪軸調(diào)度方法，其中所述駕駛員輸入為 加速^皆板位置。
4. 如權(quán)利要求3所迷的凸輪軸調(diào)度方法，其中所述加速踏板位置 與駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比相關(guān)。
5. 如權(quán)利要求2所述的凸輪軸調(diào)度方法，其中基于所迷駕駛員請(qǐng) 求扭矩的百分比調(diào)節(jié)凸輪位置以提供最佳燃料經(jīng)濟(jì)性凸輪位置和最佳 扭矩輸出凸輪位置中的 一個(gè)。
6. 如權(quán)利要求5所述的凸輪軸調(diào)度方法，還包括基于所述駕駛員 請(qǐng)求扭矩選擇凸輪位置的步驟，其中調(diào)度凸輪軸的步驟包括將所述凸輪位置調(diào)節(jié)為所選擇的凸輪位置。
7. 如權(quán)利要求6所述的凸輪軸調(diào)度方法，其中在駕駛員請(qǐng)求扭矩 的第一百分比范圍期間，所述凸輪位置是恒定的。
8. 如權(quán)利要求6所述的凸輪軸調(diào)度方法，其中在駕駛員請(qǐng)求扭矩 的第二百分比范圍期間，所述凸輪位置被提前。
9. 一種凸輪軸調(diào)度方法，包括下列步驟 基于駕駛員輸入計(jì)算駕駛員請(qǐng)求扭矩； 基于所述駕駛員請(qǐng)求扭矩選擇凸輪位置；以及 基于所選擇的凸輪位置調(diào)度所述凸輪軸。
10. 如權(quán)利要求9所述的凸輪軸調(diào)度方法，所述駕駛員輸入為加速踏板位置。
11. 如權(quán)利要求10所述的凸輪軸調(diào)度方法，其中所述加速踏板位置與駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比相關(guān)。
12. 如權(quán)利要求9所迷的凸輪軸調(diào)度方法，其中基于所述駕駛員請(qǐng) 求扭矩的百分比調(diào)節(jié)凸輪位置以提供最佳燃料經(jīng)濟(jì)性凸輪位置和最佳 扭矩輸出凸輪位置中的一個(gè)。
13. —種車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，包括 包括至少一個(gè)凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)；以及與所述內(nèi)燃機(jī)通信的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊 能運(yùn)行用以基于駕駛員請(qǐng)求扭矩來(lái)調(diào)度所述凸輪軸。
14. 如權(quán)利要求13所述的車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模 塊能運(yùn)行用以接收駕駛員輸入。
15. 如權(quán)利要求14所述的車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模 塊能運(yùn)行用以基于所述駕駛員輸入計(jì)算所述駕駛員請(qǐng)求扭矩。
16. 如權(quán)利要求15所述的車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述駕駛員輸入為 加速踏板位置。
17. 如權(quán)利要求16所述的車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述加速踏板位置 與駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比相關(guān)。
18. 如權(quán)利要求13所述的車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，其中基于所述駕駛員請(qǐng) 求扭矩的百分比調(diào)節(jié)凸輪位置以提供最佳燃料經(jīng)濟(jì)性凸輪位置和最佳 扭矩輸出凸輪位置中的一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于使泵送損失減少最大化的內(nèi)燃機(jī)凸輪軸調(diào)度策略。公開(kāi)了一種凸輪軸調(diào)度方法，包括測(cè)量駕駛員輸入；基于所測(cè)量到的駕駛員輸入計(jì)算駕駛員請(qǐng)求扭矩；以及基于所述駕駛員請(qǐng)求扭矩調(diào)度所述凸輪軸。在一個(gè)實(shí)施例中，所述駕駛員輸入為加速踏板位置，其與駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比相關(guān)。基于所述駕駛員請(qǐng)求扭矩的百分比，凸輪位置被調(diào)節(jié)以提供最佳燃料經(jīng)濟(jì)性凸輪位置和最佳扭矩輸出凸輪位置中的一個(gè)。
文檔編號(hào)F02D29/02GK101644196SQ200910165738
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者A·S·奎亞特科夫斯基, P·納努亞 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司