CN101457699A - 用于改善燃料经济性的依赖于车辆速度的校准调整 - Google Patents

用于改善燃料经济性的依赖于车辆速度的校准调整 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于改善燃料经济性的依赖于车辆速度的校准调整。提供了一种用于改善车辆燃料经济性的控制系统和方法。基础定时模块可产生基础定时信号。调整模块计算车辆速度补偿因子并基于该车辆速度补偿因子来产生定时调整信号。车辆速度调整模块基于该基础定时信号和该定时调整信号来调节校准参数(例如，诸如发动机定时)。根据某些实施方案，调整模块包括基础调整模块和车辆速度补偿模块。基础调整模块产生基础调整信号。车辆速度补偿模块产生车辆速度补偿因子。该基础调整信号可基于发动机速度。该基础调整信号可进一步基于传送至发动机的燃料量。

Description

用于改善燃料经济性的依赖于车辆速度的校准调整
技术领域
本公开涉及车辆控制系统，更具体地讲，涉及用于改善车辆燃料经济性的车辆控制系统。
背景技术
由于柴油机燃烧过程的高压缩比和柴油燃料更高的能量密度，柴油发动机通常具有比汽油发动机更高的热效率和更低的燃料消耗。因此，柴油发动机可具有更高的热燃烧效率，与具有类似输出的汽油发动机相比，这种更高的热燃烧效率可使得燃料经济性得以改善。
鉴于相对严格的排放限制，柴油发动机的发展变得具有挑战性。这样的一种挑战涉及在限制发动机噪音的同时试图改善燃料消耗以及产生低水平的规定排放量。
发明内容
车辆的内部背景噪音水平会随着车速在包括风噪音水平、轮胎滚动噪音水平等因素增大时而增大。通常，增大的背景噪音可掩盖发动机噪音。因此，提供了一种用于改善车辆燃料经济性的控制系统和方法。基础定时模块(base timing module)产生基础定时信号。调整模块计算车辆速度补偿因子，并基于该车辆速度补偿因子产生定时调整信号。车辆速度调整模块基于该基础定时信号和该定时调整信号来调节校准参数(例如，诸如发动机定时)。
根据某些实施方案，调整模块包括基础调整模块和车辆速度补偿模块。基础调整模块产生基础调整信号。车辆速度补偿模块产生车辆速度补偿因子。基础调整信号可基于发动机的速度。基础调整信号可进一步基于传送至发动机的燃料量。
根据附加的特征，车辆速度调整模块可基于基础定时信号和定时调整信号来调节涡轮增压信号。车辆速度调整模块还可基于基础定时信号和定时调整信号来调节排气再循环(EGR)信号。
根据下文提供的详细说明，本公开的其它应用领域将显而易见。应理解的是，尽管详细的说明和具体的实例表示了本公开的优选实施例，但其仅意图用于举例说明的目的，且并不意图限定本公开的范围。
附图说明
根据详细的说明和附图，可更加充分地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开某些实施方案的、基于车辆速度来调节发动机定时的控制系统的功能框图；
图2是图解了根据本公开某些实施方案的定时控制的逻辑框图；
图3是图解了根据本公开某些实施方案的调整控制的逻辑框图；
图4是显示了根据本公开某些实施方案的、用于基于车辆速度来调节发动机定时的步骤的流程图；及
图5是根据本公开某些实施方案的、燃烧噪音及制动燃料消耗率-主定时的示例性曲线。
具体实施方式
如下对优选实施例的说明本质上仅仅是示例性的，且绝非意图限定本公开、其应用或用途。本文所用的用语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享处理器、专用处理器或成组处理器)及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它适合组件。本文所用的用语“增压”是指由附加的强制导入系统(例如，涡轮增压器)引入发动机中的一定量的压缩空气。用语“定时”大体是指燃料引入发动机缸体(燃料喷入)中的起始时刻。
现在参看图1，其示意地图解了根据本公开的示例性发动机控制系统10。发动机控制系统10包括发动机12和控制模块14。发动机12还可包括：进气歧管15、具有燃料喷射器(未具体显示)的燃料喷射系统16、排气系统17和涡轮增压器18。示例性发动机12可包括六个缸体20，这六个缸体构造于呈V型布局的相邻的缸体储器22、24中。尽管图1绘示了六个缸体(N＝6)，但应理解，发动机12可包括额外的或较少的缸体20。例如，本发明涵盖具有2、4、5、8、10、12和16个缸体的发动机。此外，预期发动机12可具有直列(in-line)型缸体构造。尽管对采用无火花和无节流压缩点火的内燃机(例如，柴油发动机)进行了描述，但本公开还可应用于采用火花点火的内燃机。
在发动机运行期间，通过由发动机进气冲程所形成的入口真空将空气吸入进气歧管15。空气从进气歧管15吸入到单独的缸体20中，并在其中进行压缩。燃料通过喷射系统16喷射并与空气混合。在一个实例中，控制器14可与喷射系统16通信，以便使用预喷射。对于预喷射，在主填充之前先将少量的燃料喷入到缸体20中，以希望预填充燃料将刚好在喷射主填充燃料之前开始燃烧，从而使主填充燃料迅速地点燃，而没有显著的延迟。对空气/燃料混合物进行压缩，压缩热和/或电能点燃空气/燃料混合物。排气通过排气导管26排出缸体20。排气驱动涡轮增压器18的涡轮机叶片25，而涡轮机叶片25又驱动压缩机叶片。压缩机叶片可将额外的空气(增压)传送至进气歧管15并传送进入缸体20以用于燃烧。
涡轮增压器18可以是任何适合的涡轮增压器，例如但不限于可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。涡轮增压器18可包括多个可变位置的叶片27，该可变位置叶片基于来自控制模块14的信号而对从车辆排气17传送至发动机12的空气量进行调节。更具体来说，叶片27可以在完全敞开位置与完全闭合位置之间移动。当叶片27处在完全闭合位置时，涡轮增压器18将最大的空气量传送到进气歧管15中，并从而传送到发动机12中。当叶片27处在完全敞开位置时，涡轮增压器18将最小的空气量传送到发动机12中。所传送的空气量是通过在完全敞开位置与完全闭合位置之间选择性地定位叶片27来进行调节的。
涡轮增压器18包括对通至叶片促动器(未显示)的液压流体的流量进行操纵的电子控制叶片螺线管28。该叶片促动器控制叶片27的位置。叶片位置传感器30基于叶片27的物理位置来产生叶片位置信号。增压传感器31基于由涡轮增压器18传送至进气歧管15的额外空气来产生增压信号。尽管将本文中实施的涡轮增压器描述为VNT，但预期也可以是使用其它的采用不同电子控制方法的涡轮增压器。
歧管绝对压力(MAP)传感器34位于进气歧管15上，并基于进气歧管15中的压力来提供MAP信号。质量空气流量(MAF)传感器36位于空气入口内且基于流入进气歧管15中的空气的质量来提供质量空气流量(MAF)信号。控制模块14使用该MAF信号来确定供给到发动机12的A/F比。RPM传感器44提供发动机速度信号。进气歧管温度传感器46产生进气温度信号。控制模块14将喷射器定时信号传输至喷射系统16。车辆速度传感器49产生车辆速度信号。
排气导管26可包括排气再循环(EGR)阀50。EGR阀50可以使排气的一部分再循环。控制器14可控制EGR阀50来实现所期望的EGR率。
控制模块14控制发动机系统10的总体操作。更具体来说，控制模块14基于各种参数，包括但不限于驾驶者输入、稳定性控制等，来控制发动机系统的运行。控制模块14可提供为“发动机控制模块”(ECM)。
控制模块14还可通过调节通至叶片螺线管28的电流来调节涡轮增压器18的运行。根据本公开一个实施例的控制模块14可与叶片螺线管28通信，以使进入进气歧管15的空气(增压)流量增大。
现在参看图2-4，将进一步详细地描述根据本公开一个实施例的、用于基于车辆速度来调节校准参数的方法54(图4)。将了解的是，校准参数可包括以下参数的各种组合：与燃料喷射定时、预喷射量、预喷射定时、喷射压力、EGR水平、涡轮增压比有关的参数以及其它参数。如图2中所示，车辆速度调整模块62可包括基础定时模块64和调整模块66。基础定时模块64可基于当前的发动机输入参数来产生基础定时信号。示例性输入参数可包括MAP信号、MAF信号、发动机RPM、增压信号和其它信号。调整模块66可产生定时调整信号。车辆速度调整模块62可基于基础定时信号和定时调整信号来输出经校正的定时信号。在一个实例中，车辆速度调整模块62可基于基础定时信号和定时调整信号的和来输出经过校正的定时信号。
现在转到图3，其更加详细地显示了调整模块66。调整模块66可以是独立式模块或可与车辆速度调整模块62集成。调整模块66可包括基础调整模块70和车辆速度补偿模块72。基础调整模块70可基于运行参数(例如，诸如发动机速度和传送至发动机12的燃料量)来产生基础调整信号。车辆速度补偿模块72可基于车辆速度来产生速度补偿因子。在一个实例中，可提供一个查询表格，该查询表格可输出与车辆速度成比例的因子。因此，定时调整基于该基础调整信号和速度补偿因子而产生。在一个实例中，该定时调整可以是基础调整信号与速度补偿因子的乘积。
现在具体参看图4，将对方法54进行描述。控制始于步骤80。在步骤82中，控制会确定发动机12是否在运转。如果发动机12没有在运转，则控制结束于步骤84。如果发动机12在运转，则在步骤86中，控制会确定基础定时。在步骤88中，控制会确定车辆速度。在步骤90中，控制会确定车辆速度补偿因子。在步骤92中，控制会确定调整。在步骤94中，控制基于基础定时和该调整来计算经过校正的定时。如所述的那样，该经过校正的定时可以是基础定时和调整的和。在步骤96中，控制会调节所指定的校准参数(即，诸如发动机定时等)。然后，控制循环至步骤86。
此外，该控制方法可根据与燃烧噪音有关的各种运行参数而基于车辆速度来调节校准参数，这些不同操作参数包括但不限于：燃料喷射定时、预喷射量、预喷射定时、喷射压力、EGR水平、涡轮增压比和其它。通过这种方式，控制器14可与喷射系统16通信，以调节燃料喷射定时。在其它实例中，控制器14可与EGR阀50通信，以调节排气流。在其它实例中，控制器14可与涡轮增压器18通信(例如，通过电子控制叶片螺线管28的方式来操纵叶片27的位置)，以调节增压。
图5显示了燃烧噪音(dBa)及制动燃料消耗率(BSFC)-主定时(DegBTDC)的示例性曲线。如图中所示，相对于主定时，燃料消耗与燃烧噪音之间存在折衷关系。具体来说，随着主定时增加，燃料消耗增大，同时燃烧噪音减小。本公开的控制策略可通过实施基于车辆速度的定时校正来优化这种折衷关系。如以上所述，在较高车辆速度时，存在较高的背景噪音，该较高背景噪音可掩盖燃烧噪音。通过利用这种关系，可控制定时校准来改善燃料经济性，而同时放松对燃烧噪音的限制。
根据上述说明，本领域的技术人员现在可了解，本公开的宽泛的教导可以以多种形式来实施。因此，尽管已结合其特定实例阐述了本公开，但本公开的实际范围不应局限于此，因为在本领域的技术人员研习附图、说明书和所附的权利要求之后，其它修改形式对于他们而言将显而易见。

Claims (19)

1.一种用于发动机的控制系统，其包括：
基础定时模块，其产生基础定时信号；
调整模块，其计算车辆速度补偿因子并基于所述车辆速度补偿因子来产生定时调整信号；及
车辆速度调整模块，其基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来调节校准参数。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述调整模块包括：
基础调整模块，其产生基础调整信号；及
车辆速度补偿模块，其产生所述车辆速度补偿因子。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述基础调整信号基于所述发动机的速度。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述基础调整信号进一步基于传送至所述发动机的燃料量。
5.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述车辆速度调整模块基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来调节发动机定时。
6.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述车辆速度调整模块基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来进一步调节涡轮增压信号。
7.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述车辆速度调整模块基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来进一步调节EGR信号。
8.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述车辆速度调整模块基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来进一步调节预喷射量。
9.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述车辆速度调整模块基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来进一步调节预喷射定时。
10.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述车辆速度补偿因子基于来自车辆速度传感器的输入。
11.一种用于操作内燃机的方法，所述方法包括：
确定所述发动机的基础定时信号；
确定车辆速度；
基于所述车辆速度来确定车辆速度补偿因子；
基于所述车辆速度补偿因子来产生定时调整信号；及
基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来调节所述发动机的定时。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
产生基础调整信号并基于所述基础调整信号来确定所述定时调整信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基础调整信号基于所述发动机的速度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基础调整信号进一步基于传送至所述发动机的燃料量。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来调节涡轮增压信号。
16.一种用于操作内燃机的方法，所述方法包括：
确定所述发动机的基础定时信号；
确定车辆速度；
基于所述车辆速度来确定车辆速度补偿因子；
基于所述车辆速度补偿因子来产生定时调整信号；及
基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来调节所述发动机的燃烧噪音参数。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述发动机的速度来确定基础调整信号，且基于所述基础调整信号来确定所述定时调整信号。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述基础定时信号和所述定时调整信号来调节涡轮增压信号。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，调节燃烧噪音参数包括如下操作中的至少一种操作：调节燃料喷射定时、调节预喷射量、调节预喷射定时、调节喷射压力及调节EGR水平。
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