CN102116209A

CN102116209A - 可变排量发动机的燃料管理系统和方法

Info

Publication number: CN102116209A
Application number: CN2010105759176A
Authority: CN
Inventors: G·J·小海斯科; C·M·内尔; A·G·海斯科
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: DE102010052690A1; CN102116209B; US8630785B2; US20110130943A1

Abstract

本发明涉及可变排量发动机的燃料管理系统和方法。一种燃料管理系统，包括踏板阻力确定模块和踏板阻力调节模块。踏板阻力确定模块根据发动机和变速器运行条件中的至少一个来确定期望的加速器踏板阻力。踏板阻力调节模块根据该期望的加速器踏板阻力调节踏板阻力装置。

Description

可变排量发动机的燃料管理系统和方法

技术领域

本发明涉及可变排量发动机，更具体地涉及改善燃料经济性的可变排量发动机的燃料管理系统和方法。

背景技术

这里提供的背景技术的描述是为了大致介绍本发明的背景。在背景技术部分中在一定程度上描述的当前署名发明人的工作，以及那些在申请时所述描述中不能称作现有技术的方面，即不明确地也不隐含地认为是抵触本发明的现有技术。

可变排量发动机在要求采用气缸停缸时提供了改善的燃料经济性和期望的转矩。当需要高输出转矩时，向可变排量发动机的所有气缸提供燃料和空气(即，全气缸模式)。在低发动机转速、低负载和/或其它低效状态，有些气缸(例如，只有一半气缸)会被停用以减小节流损失并改善燃料经济性(即，停用模式)。当驾驶员踩下加速器踏板以请求比停用模式下获得的转矩大的转矩时，该发动机可以从停用模式转换至全气缸模式，因此需要启动所有的气缸。

发明内容

一种燃料管理系统，包括踏板阻力确定模块和踏板阻力调节模块。该踏板阻力确定模块根据发动机和变速器运行条件中的至少一个来确定期望加速器踏板阻力。该踏板阻力调节模块根据该期望加速器踏板阻力调节踏板阻力装置。

在一个特征中，该踏板阻力确定模块在发动机处于全气缸模式下时确定第一期望踏板阻力和当发动机处于停用模式时确定第二期望踏板阻力。第二期望踏板阻力是可变的，并至少当发动机即将转换至全气缸模式时大于第一踏板阻力。

一种减小燃料消耗的方法，包括根据发动机和变速器运行条件中的至少一个来确定期望加速器踏板阻力，并根据该期望加速器踏板阻力调节踏板阻力装置。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1.一种燃料管理系统，包括：踏板阻力确定模块，其根据发动机和变速器运行条件中的至少一个来确定期望加速器踏板阻力；和踏板阻力调节模块，其根据期望加速器踏板阻力调节踏板阻力装置。

方案2.根据方案1所述的燃料管理系统，还包括确定发动机模式的发动机模式确定模块，其中所述期望加速器踏板阻力根据所述发动机模式而变。

方案3.根据方案2所述的燃料管理系统，其中踏板阻力确定模块在发动机处于全气缸模式时确定第一期望踏板阻力，并在发动机处于停用模式时确定第二期望踏板阻力。

方案4.根据方案3所述的燃料管理系统，其中第二期望踏板阻力大于第一期望踏板阻力。

方案5.根据方案3所述的燃料管理系统，其中第一期望踏板阻力和第二期望踏板阻力中的至少一个是常数。

方案6.根据方案3所述的燃料管理系统，其中第一期望踏板阻力和第二期望踏板阻力中的至少一个随着质量空气压力(MAP)而变化。

方案7.根据方案3所述的燃料管理系统，其中第一踏板阻力为变量并且在发动机运行条件位于发动机从全气缸模式转换至停用模式的启动条件的预定范围内时增大。

方案8.根据方案3所述的燃料管理系统，其中第二踏板阻力为变量并且在发动机运行条件位于发动机从停用模式转换至全气缸模式的启动条件的预定范围内时增大。

方案9.根据方案1所述的燃料管理系统，其中期望加速器踏板阻力根据变速器的换挡状态而改变。

方案10.根据方案9所述的燃料管理系统，其中期望加速器踏板阻力随着传动比而变化。

方案11.根据方案9所述的燃料管理系统，其中踏板阻力确定模块在变速器产生高于阈值的传动比时确定第一期望踏板阻力，并且在变速器产生低于该阈值的传动比时确定第二期望踏板阻力。

方案12.根据方案11所述的燃料管理系统，其中第二期望踏板阻力大于第一期望踏板阻力。

方案13.一种减小燃料消耗的方法，包括：根据发动机和变速器运行条件中的至少一个来确定期望加速器踏板阻力；和根据该期望加速器踏板阻力来调节踏板阻力装置。

方案14.根据方案13所述的方法，还包括当发动机的全部气缸均工作时确定第一期望踏板阻力并当发动机的气缸中的至少一个气缸停用时确定第二期望踏板阻力。

方案15.根据方案14所述的方法，其中第二期望踏板阻力大于第一期望踏板阻力。

方案16.根据方案14所述的方法，其中第一期望踏板阻力和第二期望踏板阻力中的至少一个随着质量空气压力(MAP)而变化。

方案17.根据方案14所述的方法，其中第一期望踏板阻力为变量并且在发动机运行条件位于发动机从全气缸模式转换至停用模式的启动条件的预定范围内时增大。

方案18.根据方案14所述的方法，其中第二期望踏板阻力为变量并且至少在发动机运行条件位于发动机从停用模式转换至全气缸模式的启动条件的预定范围内时增大。

方案19.根据方案13所述的方法，还包括当变速器产生第一传动比时确定第一期望踏板阻力，并当变速器产生第二传动比时确定第二期望踏板阻力。

方案20.根据方案19所述的方法，其中，第二期望踏板阻力大于第一期望踏板阻力，且第二传动比小于第一传动比。

从下面提供的详细描述中将显现出本发明更广泛的应用领域。应当理解，具体实施方式和特定示例尽管表示了本发明的优选实施例，但其只是为了举例，而并不期望限制本发明的范围。

附图说明

通过具体实施方式和附图将更全面地理解本发明，其中：

图1是包括根据本发明的燃料管理模块的示例性发动机系统的功能方块图；

图2是根据本发明的燃料管理模块的功能方块图；和

图3是根据本发明的减小燃料消耗的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，其并不期望限制本发明及其应用或用途。为了清楚起见，附图中将使用相同的附图标记表示同样的部件。本文所用的术语″模块″是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或其它的提供所述功能的适当元件。

当发动机处于停用模式时，尤其当该发动机即将启动另外的气缸并转换至全气缸模式时，根据本发明的燃料管理系统增大抵抗加速器踏板的踏板阻力。因此，为了达到相同的踏板下压度，在停用模式下驾驶员可能需要施加比全气缸模式下更大的踏板力。该燃料管理系统减小了由无意的驾驶员行为引起的发动机从停用模式转换至全气缸模式的可能性。通过使发动机更经常地且更长时间地处于停用模式，该燃料管理系统改善了燃料经济性。

另外，在发动机处于全气缸模式时以及当该发动机将要进入停用模式时，根据本发明的燃料管理系统可增大抵抗加速器踏板的踏板阻力。在全气缸模式期间踏板阻力的增大防止驾驶员改变当前的发动机运行条件并将发动机从全气缸模式至停用模式的转换最大程度化。

参照图1，发动机系统10包括发动机12、进气歧管14、排气歧管16、排气系统18、喷射系统20以及点火系统22。该发动机12是可变排量发动机并包括多个气缸21。尽管示出的是8个气缸21，但该发动机12可包括任意数量的气缸。

通过节气门24将空气吸入进气歧管14并将其分配入各气缸21。每个气缸21都包括进气门30、排气门32、燃料喷射器34以及火花塞36。为了清楚起见，只示出了一个进气门30、一个排气门32、一个燃料喷射器34以及一个火花塞36。

燃料喷射器34喷射燃料，所述燃料在空气被吸入气缸21时与空气相结合。活塞(未示出)压缩气缸21内的空气/燃料混合物。火花塞36启动该空气/燃料混合物的燃烧，以使得活塞在气缸21中往复运动。活塞驱动曲轴(未示出)以产生驱动转矩。当排气门32打开时，气缸21内的燃烧排气被驱使出排气口。该排气在排气系统18中被处理并释放到周围环境。

该节气门24根据加速器踏板26的位置调节进入到进气歧管14内的空气质量流量。该踏板位置由踏板位置传感器28来测量。该踏板位置传感器28检测该加速器踏板26的位置并传送相应的信号至控制模块40。控制模块40根据该踏板位置确定期望发动机转矩并由此控制节气门24。

在加速器踏板26的一侧提供踏板阻力装置44。仅作为示例，该踏板阻力装置44可包括螺线管和柱塞(均未示出)。该柱塞可以安装在该螺线管中并连接至加速器踏板26。当驾驶员压下加速器踏板26并在加速器踏板26上施加踏板力时，该螺线管可被电流通电激活从而使柱塞抵抗该加速器踏板26而运动。因此，该柱塞施加踏板阻力以抵抗驾驶员施加的踏板力。当驾驶员抬升他/她的脚离开加速器踏板26时，该踏板阻力推动该加速器踏板26回到其原始(即，释放)位置。

该控制模块40包括根据发动机和/或变速器运行模式调节阻力装置44的踏板阻力的踏板控制模块50。当该发动机12运行于燃料效率更高的模式时(例如，停用模式)，该踏板控制模块50增大踏板阻力。增大的踏板阻力防止发动机12由于驾驶员无意的行为而切换至燃料效率较低的模式(例如，全气缸模式)。

参照图2，该踏板控制模块50可以是燃料管理模块51的一部分。燃料管理模块51可进一步包括气缸停用模块52。气缸停用模块52根据发动机运行条件(包括但不限于，发动机负荷和发动机转速)停用气缸21中的一些气缸。

更具体地，该气缸停用模块52包括发动机转矩确定模块56、发动机模式确定模块58以及气缸停用控制模块60。该发动机转矩确定模块56与踏板位置传感器28通讯并根据踏板位置(即，踏板下压度)确定期望发动机转矩。该发动机模式确定模块58接收指示期望发动机转矩的信号并根据该期望转矩确定期望的发动机模式。

该发动机12可以在全气缸模式和停用模式(或缩减气缸模式)之间运行。当期望高输出转矩时，该发动机12在全气缸模式下运行，所有气缸21都被激活并被提供燃料和空气。当期望较小的发动机转矩且没有超出发动机转速限度时，该发动机12运转在停用模式下。在该停用模式下，气缸21中的一些气缸(例如，一半气缸)被停用。仅作为示例，通过停止向一个或多个气缸提供燃料或者关闭与上述气缸相关的进气门30和排气门32，便可停用上述气缸21。基于期望的发动机模式，该气缸停用控制模块60将发动机12转换至全气缸模式或停用模式。

当加速器踏板26被下压至阈值位置时，该发动机12可从停用模式转换至全气缸模式。在阈值位置，歧管空气压力(MAP)增加至阈值压力。该阈值压力可对应于发动机12在停用模式下所能提供的最大转矩。替换性地，该阈值压力可对应于最大歧管空气压力，不会导致车辆产生不期望的噪声、振动以及刺耳(NVH)水平。当该发动机12转换至全气缸模式时，附加燃料被加入非点火气缸，且火花正时被延迟以使得转换过程平稳。

踏板控制模块54包括踏板阻力确定模块62和踏板阻力调节模块64。当该发动机12运行在全气缸模式时，该踏板阻力确定模块62确定第一踏板阻力作为期望踏板阻力。当该发动机12运行在停用模式时，该踏板阻力确定模块62确定第二踏板阻力作为期望踏板阻力。第一踏板阻力和第二踏板阻力可以是常数或随着例如MAP(以踏板位置为基础)、发动机转矩或发动机转速而变化。

第一踏板阻力和第二踏板阻力可以被设置为常量或变量。当第一踏板阻力和第二踏板阻力为常数时，第二踏板阻力可以被设置成大于第一踏板阻力以要求更大的力来重新启动被停用的气缸。当第二踏板阻力为变量时，则至少在发动机即将再启动停用的气缸时，第二踏板阻力可以增加至大于第一踏板阻力。换句话说，至少当发动机运行条件位于发动机从停用模式转换至全气缸模式的启动条件的预定范围内时，可以增加第二踏板阻抗。

作为示例，当MAP减少到第一阈值时，发动机可从全气缸模式转换至停用模式。在停用模式下，可保持该踏板阻力恒定，直到MAP增加至比第一阈值高的第二阈值。当MAP高于第二阈值时，该发动机12可以即将再启动另外的气缸。因此，当MAP在第一阈值和第二阈值之间时，可增加踏板阻力以有助于将该发动机12保持在停用模式。

第一踏板阻力可以是变量，并当该发动机即将从全气缸模式进入停用模式时可以增大。更具体地，当发动机运行条件位于发动机从全气缸模式转换至停用模式的启动条件的预定范围内时，该发动机将迅速进入停用模式。为了防止驾驶员由于无意地压下加速器踏板而改变当前发动机运行条件离开所述启动条件，可以增大第一踏板阻力。因此，该增大的踏板阻力使得发动机在当前发动机运行条件下能够更为迅速地进入停用模式，不会由于驾驶员无意地压下加速器踏板而被中断。

该踏板阻力调节模块64根据期望的加速器踏板阻力调节踏板阻力装置44。因此，当踏板阻力在停用模式下增大时，为了获得相同的踏板下压度，驾驶员需要施加比全气缸模式通常所需的踏板力更大的踏板力。因此，踏板控制模块54减小了意外将发动机12从停用模式转换至全气缸模式的可能性，与驾驶员施加比加速器踏板所期望的力更大的力的趋势无关。

例如，当发动机12处停用模式时，驾驶员可能打算稍微地加速以及稍微增大转矩。然而，该驾驶员可能会不合适地或无意地施加比加速器踏板26期望的力更大的力。当加速器踏板26被压低到阈值位置时，控制模块40可将踏板下压度解释为从所有工作的气缸21获取发动机转矩的需求。因此，发动机12可以从停用模式转换至全气缸模式。

本发明的踏板控制模块54要求驾驶员施加比在全气缸模式下所需的踏板力更大的踏板力以获得相同的踏板下压度。踏板控制模块54减小了无意地压低加速器踏板26至阈值位置从而触发全气缸模式的可能性。由于发动机12更经常地被保持在停用模式，燃料经济性得到改善。

踏板控制模块54可以与任意燃料效率控制系统一起使用，从而即便在全气缸模式也能节省燃料消耗。例如，踏板控制模块54可与换挡模块70通讯。当变速器72处于高挡位时(例如，当车辆以小于1的传动比超速行驶时)，可认为发动机12在燃料效率更高的模式下运行。

当为了加速而增加节气门开度(例如，以踏板位置为基础)时，自动变速器72可被调成低挡。换低挡将引起转矩输出的增大以及发动机转速的增大，由此增加燃料消耗。虽然大多数车辆的加速都需要换低挡，但驾驶员可能会无意地或不适当地施加比加速器踏板26期望的力更大的力，从而不必要地触发换低挡。在这种情况下，燃料消耗更高。

因此，踏板控制模块54可以与换挡模块70一起使用以减小不必要的换低挡的可能性，从而改善燃料经济性。换挡模块70可包括换挡确定模块74，其根据车辆速度和节气门开度确定目标(或期望)挡位或传动比。踏板控制模块54可响应于目标挡位或传动比的确定并由此调节踏板阻力。

例如，当目标挡位是比所达到的挡位低的挡位时或目标传动比大于所达到的传动比时，在换挡之后发动机12将在较小的燃料效率下运行。这样，踏板控制模块54可在换挡之后确定第一踏板阻力作为期望的踏板阻力。当目标挡位是比所达到的挡位高的挡位时或目标传动比小于所达到的传动比时，在换挡之后发动机12将在更高的燃料效率下运行。因此，踏板控制模块54可在换挡之后确定第二踏板阻力作为期望的踏板阻力。第二踏板阻力大于该第一踏板阻力。当该自动变速器72处于更高挡位且发动机12在更高的燃料效率下运行时，抵抗加速器踏板26的增大的踏板阻力要求来自驾驶员的更大的踏板力来触发换低挡。因此，踏板控制模块54减小了不必要的换低挡的可能性，由此改善燃料经济性。

该踏板阻力可随传动比而变。例如，当变速器74处于最高挡位时，踏板阻力可以是最大的。当变速器74处于第一挡位时，踏板阻力可以是最小的。

尽管附图中未示出，但是可提供开关以允许驾驶员手动地启动或停用踏板控制模块54。当开关断开时，踏板控制模块54被停用。因此，踏板阻力不可被调节。当开关接通时，踏板控制模块54被启动以与燃料-效率控制系统的一部分或全部进行通讯。踏板控制模块54在发动机12转换至更高的燃料-效率模式时增大踏板阻力，并在发动机12转换至更低的燃料-效率模式时减小踏板阻力。

现在参见图3，一种减小燃料消耗的方法80从步骤82开始。步骤84中，发动机模式确定模块58确定发动机12是否运行在全气缸模式。步骤86中，如果发动机12处于全气缸模式，则踏板阻力确定模块62确定第一踏板阻力作为期望的踏板阻力。步骤88中，踏板阻力调节模块64调节踏板阻力装置44以产生第一踏板阻力。步骤90中，如果发动机12在步骤84中处于停用模式，则踏板阻力确定模块62确定第二踏板阻力作为期望的踏板阻力。步骤92中，踏板阻力调节模块64调节踏板阻力装置44以产生第二踏板阻力。方法80在步骤94中结束。

现在，本领域技术人员可以从上面的描述中认识到本发明的宽泛教导可以以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定示例，但是本发明的真实范围不会由此受到限制，因为本领域技术人员在研究附图、说明书以及所附权利要求的基础上，将很容易获得其它改型。

Claims

1.一种燃料管理系统，包括：

踏板阻力确定模块，其根据发动机和变速器运行条件中的至少一个来确定期望加速器踏板阻力；和

踏板阻力调节模块，其根据期望加速器踏板阻力调节踏板阻力装置。

2.根据权利要求1所述的燃料管理系统，还包括确定发动机模式的发动机模式确定模块，其中所述期望加速器踏板阻力根据所述发动机模式而变。

3.根据权利要求2所述的燃料管理系统，其中踏板阻力确定模块在发动机处于全气缸模式时确定第一期望踏板阻力，并在发动机处于停用模式时确定第二期望踏板阻力。

4.根据权利要求3所述的燃料管理系统，其中第二期望踏板阻力大于第一期望踏板阻力。

5.根据权利要求3所述的燃料管理系统，其中第一期望踏板阻力和第二期望踏板阻力中的至少一个是常数。

6.根据权利要求3所述的燃料管理系统，其中第一期望踏板阻力和第二期望踏板阻力中的至少一个随着质量空气压力(MAP)而变化。

7.根据权利要求3所述的燃料管理系统，其中第一踏板阻力为变量并且在发动机运行条件位于发动机从全气缸模式转换至停用模式的启动条件的预定范围内时增大。

8.根据权利要求3所述的燃料管理系统，其中第二踏板阻力为变量并且在发动机运行条件位于发动机从停用模式转换至全气缸模式的启动条件的预定范围内时增大。

9.根据权利要求1所述的燃料管理系统，其中期望加速器踏板阻力根据变速器的换挡状态而改变。

10.一种减小燃料消耗的方法，包括：

根据发动机和变速器运行条件中的至少一个来确定期望加速器踏板阻力；和

根据该期望加速器踏板阻力来调节踏板阻力装置。