CN104100391A

CN104100391A - 用于为车辆提供真空的方法和系统

Info

Publication number: CN104100391A
Application number: CN201410132395.0A
Authority: CN
Inventors: R·D·普斯弗
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: RU2638703C2; US9488117B2; CN104100391B; DE102014206124A1; US20140303872A1; RU2014112748A

Abstract

本发明描述了用于改善车辆的真空产生的方法和系统。在一个示例中，以交替方式调整发动机转速与交流发电机负荷，从而增加通过发动机提供给真空容器的真空量。

Description

用于为车辆提供真空的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于为车辆提供真空的方法和系统。该方法和系统对包括小排量发动机的车辆尤其有用。

背景技术

真空可以被用作车辆中的装置致动介质。例如，真空可以被用来辅助驾驶员应用车辆制动器。具体地，真空作用于制动助力器膈膜，以便当驾驶员踩下制动器踏板时增加施加至车辆制动器的力量。然而，如果车辆包括更小排量的发动机，则发动机可能难以经由其进气歧管或喷射器提供所期望的尽可能多的真空。改善由发动机产生的真空量的一种方法是降低发动机负荷，以便需要更少的空气来维持发动机运行。然而，当期望额外的真空时并非总是可能降低发动机负荷。另外，即使一些负荷能够从发动机卸载以便发动机能够提供额外的真空，但卸载负荷会降低发动机效率、车辆驾驶性能和/或驾驶员舒适度。

发明内容

发明人在此已经认识到上述问题，并且已经开发了一种发动机方法，其包含：在第一状况下，响应于期望的发动机进气歧管真空，以交替方式降低第一发动机操作参数和第二操作参数；以及在第二状况下，在降低第一发动机操作参数之后，降低第二发动机操作参数。

通过以交替方式调整发动机转速和由交流发电机或另一依赖发动机转速的装置施加至发动机的负荷，有可能改善经由发动机产生的真空。此外，发动机输出扭矩可以被维持在提供改善的车辆驾驶性能和驾驶员舒适度的同时通过发动机产生真空的水平。例如，耦合至发动机的装置（诸如交流发电机）的负荷可以被逐步地降低至更低的发动机负荷。在施加至发动机的负荷的每次逐步降低之间，可以调整发动机转速，以便进一步降低由依赖发动机转速的装置提供给发动机的负荷。当发动机进气歧管真空达到阈值真空时，可以停止对施加至发动机的负荷和发动机转速进行调整，因此不会提供额外的真空，并且因此发动机更有效地操作。此外，发动机可以继续为负荷装置供应动力，从而改善车辆驾驶性能和驾驶员舒适度，同时增加由发动机产生的真空。以此方式，可以改善发动机效率，同时由发动机提供期望的真空量。

本发明可以提供若干优势。具体地，该方法可以改善发动机提供真空时的发动机效率。此外，该方法可以考虑到对施加至发动机的负荷具有相反的依赖发动机转速的影响的不同装置。此外，通过允许一些发动机负荷的部分性能，该方法可以改善车辆驾驶性能。

当单独或结合附图参照以下具体实施方式时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。

应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

当单独或关于附图参照具体实施方式时，通过阅读实施例的示例，将会更充分地理解本文中所描述的优势，其中：

图1是发动机的示意图；

图2显示了示例车辆和车辆传动系配置；

图3显示了不同的依赖发动机转速的发动机负荷特性的示例曲线图；

图4显示了示例发动机真空产生顺序；以及

图5和图6显示了操作发动机的示例方法。

具体实施方式

本发明涉及控制车辆动力传动系统。车辆可以包括图1-2所示的发动机和传动装置。发动机可以包括将负荷施加至发动机并提供辅助功能的依赖发动机转速的装置。如图4所示，可以根据图5和图6的流程图中所示的方法控制经由依赖发动机转速的装置施加至发动机的负荷与发动机转速。

参照图1，包含多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，在图1中显示了多个汽缸中的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36被定位在汽缸壁32中并被连接至曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被耦合至曲轴40。启动器96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。启动器96可以被直接安装在发动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，启动马达96可以通过皮带或链条向曲轴40选择性地供应扭矩。在一个示例中，当不与发动机曲轴啮合时，启动器96处于基本状态。

燃烧室30被显示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。

显示了燃料喷射器66，其被定位成将燃料喷射到汽缸30的进气道内，本领域技术人员称之为进气道燃料喷射。可替换地，燃料可以被直接喷射到汽缸内，本领域技术人员称之为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地传送液体燃料。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道（未显示）的燃料系统（未显示）将燃料传送至燃料喷射器66。另外，进气歧管44被显示为与可选的电子节气门62连通，该电子节气门62调整节流板64的位置，以控制从进气口42至进气歧管44的空气流。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。

响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。宽域排气氧（UEGO）传感器126被显示为在催化转换器70的上游耦合至排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。

经由真空端口24向车辆系统供应真空。当进气歧管压力小于真空容器138中的压力时，进气歧管真空经由真空通道37和止回阀60从真空容器138吸入空气。可替换地，真空端口24可以是由来自涡轮增压器（未显示）的压缩空气提供动力的喷射器。当真空通道37内的压力低于真空容器138内的压力时，止回阀60允许流动。在一些示例中，由于真空容器138能够供应遍及整个真空系统的真空，以及由于制动助力器140也可以包含真空容器，因此真空容器138可以被称为真空系统容器。可以经由真空容器压力传感器193监测容器138中的压力。真空系统容器138经由止回阀65向制动助力器140提供真空。止回阀65允许空气从制动助力器140进入真空系统容器138，并充分阻止空气从真空系统容器138进入制动助力器140。真空系统容器138还可以向其他真空消耗装置（诸如涡轮增压器的废气门致动器、加热与通风致动器、传动系致动器（例如，四轮驱动致动器）、燃料蒸汽吹扫系统、发动机曲轴箱通风装置以及燃料系统泄漏检测系统）提供真空。止回阀61允许空气从次真空消耗装置（例如，除车辆制动系统之外的真空消耗装置）流动到真空系统容器138。制动助力器140可以包括内部真空容器，并且它可以放大由脚152通过制动器踏板150提供给制动缸148的用于施加至车辆制动器（未显示）的力。其他真空产生器可以被连接至容器138。

当通过脚152应用制动踏板150时，可以提供车辆的车轮制动。制动踏板传感器154向控制器12提供表示制动踏板位置的信号。由制动助力器140辅助脚152应用车辆制动器。

在一个示例中，转换器70可以包含多个催化剂砖块。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均具有多个砖块。在一个示例中，转换器70可以是三元催化剂。

控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括：微处理单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、只读存储器（ROM）106、随机存取存储器（RAM）108、保活存取器（KAM）110和常规数据总线。控制器12被示为接收来自耦合至发动机100的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括：来自耦合至冷却套114的温度传感器112的发动机冷却液温度（ECT）；耦合至加速器踏板130用于感测由脚132施加的力的位置传感器134；来自耦合至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力（MAP）的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压也可以被感测（传感器未显示）以便由控制器12处理。发动机位置传感器118针对曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲，根据该等间距脉冲确定发动机转速（RPM）。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸一般经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般来说，在进气冲程期间，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30，并且活塞36移动至汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36接近汽缸的底部并处在其冲程末期的位置（例如，当燃烧室30处于其最大容积时）通常被本领域技术人员称为下止点（BDC）。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程末期并最靠近汽缸盖的位置（例如，当燃烧室30处于其最小容积时）通常被本领域技术人员称为上止点（TDC）。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文中被称为点火的过程中，被喷射的燃料通过已知的点火装置如火花塞92点燃，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换成转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，以便将已燃烧的空气-燃料混合气释放至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。注意，上述内容仅作为示例显示，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如用以提供正气门重叠或负气门重叠、延迟进气门关闭或各种其他示例。

图2是车辆201和车辆传动系200的方框图。传动系200可以由发动机10提供动力。发动机10可以通过图1中显示的启动马达来启动。另外，发动机10可以经由扭矩致动器204诸如燃料喷射器、节气门等产生或调整扭矩。

发动机10可以为包括空调压缩机235和交流发电机241的发动机扭矩负荷提供扭矩。空调压缩机235压缩空气，以便为车辆201的车厢提供冷却。交流发电机241供应电力，以给车辆电池充电，并操作车辆的电子组件。

发动机输出扭矩可以经由轴237传输至液力变矩器206的叶轮285的输入侧。液力变矩器206包括涡轮286，以便将扭矩输出至传动装置输入轴270。传动装置输入轴270将液力变矩器206机械地耦合至自动传动装置208。液力变矩器206还包括液力变矩器旁通锁止离合器212（TCC）。当TCC被锁定时，扭矩从叶轮285直接输送至涡轮286。TCC由控制器12电动地操作。可替换地，TCC可以被液压地锁定。在一个示例中，液力变矩器可以被称为传动装置的组件。液力变矩器涡轮转速与位置可以经由位置传感器239确定。在一些示例中，118和/或239可以是扭矩传感器，或者可以是位置传感器与扭矩传感器的组合。

当液力变矩器锁止离合器212完全脱离时，液力变矩器206经由液力变矩器涡轮286与液力变矩器叶轮285之间的流体输送将发动机扭矩传输至自动传动装置208，由此实现扭矩倍增。相反，当液力变矩器的锁止离合器212完全啮合时，发动机输出扭矩经由传动装置液力变矩器的锁止离合器直接输送至传动装置208的输入轴（未显示）。可替换地，液力变矩器的锁止离合器212可以部分啮合，由此使得能够调整直接传递至传动装置的扭矩量。控制器12可以被配置成响应于各种发动机工况或基于驾驶员的发动机操作需求，通过调整液力变矩器锁止离合器来调整通过液力变矩器212传输的扭矩量。

自动传动装置208包括齿轮离合器（例如，齿轮1-6）211和前进离合器210。齿轮离合器211与前进离合器210可以被选择性地啮合以推进车辆。来自自动传动装置208的输出扭矩可以进而被传递至后轮216以便经由输出轴260推进车辆。具体地，自动传动装置208可以响应于车辆行进条件在输入轴270处输送输入驱动扭矩，之后将输出驱动扭矩传输至后轮216。扭矩还可以经由变速箱261被引导至前轮217。通过啮合不止一个齿轮，传动装置能够吸收而非传输扭矩，这在一些状况下可能是有用的。

此外，摩擦力可以通过啮合车轮制动器218而被施加至车轮216。在一个示例中，响应于驾驶员将其脚压在制动踏板（图1中的150处）上，车轮制动器218可以被啮合。在其他示例中，控制器12或链接至控制器12的控制器可以实施啮合车轮制动器。以同样的方式，响应于驾驶员从制动踏板松开其脚，可以通过使车轮制动器218分离来降低施加至车轮216的摩擦力。此外，车辆制动器可以通过控制器12将摩擦力施加至车轮216，以此作为自动发动机停止过程的一部分。

机械油泵214可以与自动传动装置208流体连通，以便为啮合各种离合器提供液压压力，各种离合器诸如为前进离合器210、齿轮离合器211和/或液力变矩器锁止离合器212。例如，机械油泵214可以根据液力变矩器206进行操作，并且可以通过发动机的旋转被驱动。因此，机械油泵214中产生的液压压力可以随着发动机转速增加而增加，并且可以随着发动机转速减少而减少。这有时是压力调节的，并且将压力增加至防止不期望的传动装置滑动所需的压力之上会增加传动装置所消耗的扭矩（因此未被传输至驱动轮）。这在一些状况下可能是有用的特征。

控制器12可以被配置成接收来自如在图1中更详细地显示的发动机10的输入，并且据此控制发动机的扭矩输出和/或液力变矩器、传动装置、离合器和/或制动器的操作。作为一个示例，可以通过控制节气门打开量和/或气门正时、涡轮增压发动机或机械增压发动机的升压和气门升程来调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合，由此控制发动机扭矩输出。可以在逐个汽缸的基础上执行发动机控制，以控制发动机扭矩输出。控制器12还可以选择性地启动以及停用车辆的电力负荷271和273。车辆的电力负荷可以包括但不限于除冰装置、座椅加热器、风扇和马达。

当满足怠速停止条件时，控制器12可以通过对发动机中断燃料和火花而开始发动机关闭。此外，为了保持传动装置中的扭力大小，控制器12可以将传动装置208的旋转元件接合至传动装置的壳体259并且由此接合至车辆的框架。当发动机重新起动的条件满足和/或车辆操作员想发动车辆时，控制器12可以通过恢复发动机汽缸中的燃烧而再次起动发动机。

因此，图1和图2提供了一种用于发动机系统的系统，其包含：包括进气歧管的发动机；被机械地耦合至发动机的交流发电机；被机械地耦合至发动机的液力变矩器；以及包括可执行指令的控制器，该可执行指令被存储在非瞬态存储器中，用于响应于真空请求而在调整发动机转速与降低交流发电机负荷之间交替。该发动机系统还包含响应于真空请求而逐渐降低空调负荷的附加指令。

在一些示例中，该发动机系统还包含调整发动机转速以降低经由交流发电机和液力变矩器施加至发动机的负荷的附加指令。该发动机系统还包含通过调整发动机转速来降低经由交流发电机和液力变矩器施加至发动机的负荷的附加指令。该发动机系统还包含响应于真空超过阈值真空而停止在调整发动机转速和降低交流发电机负荷之间交替。

现在参照图3，其显示了不同的依赖发动机转速的发动机负荷特性的示例曲线图。Y轴表示由依赖发动机转速的负荷施加至发动机的扭矩。X轴表示随着依赖发动机转速的负荷的输入而变化的发动机转速。

在理想状况下，曲线302和303可以是双曲线（恒定的功率）。（转速×扭矩=功率）。在理想状况下，曲线304可以是抛物线，表示流体耦合器和类似的旋转流体机械。（扭矩=K*转速^2）。

曲线304表示静止车辆的液力变矩器的发动机负荷特性。对于运动中的车辆，液力变矩器曲线是相似的，但X轴是发动机转速减去涡轮转速。发动机负荷特性显示了施加至发动机的液力变矩器扭矩负荷与发动机转速的平方成比例地增加。曲线302表示向一个或更多个电力负荷供应恒定量功率的交流发电机的发动机负荷特性。该发动机负荷特性显示了施加至发动机的交流发电机的扭矩负荷随着发动机转速增加而降低，因为功率是扭矩乘以转速。曲线306表示供应恒定量功率以压缩空调系统中的制冷剂的空调压缩机的发动机负荷特性。该发动机负荷特性显示了施加至发动机的空调扭矩负荷随着发动机转速增加而降低，因为功率是扭矩乘以转速。

如果车辆系统仅包括交流发电机和液力变矩器，或者如果空调压缩机关闭，则曲线302与曲线304之和为曲线308。曲线308的最小值出现在320处，这表示当液力变矩器和交流发电机操作时经由液力变矩器和交流发电机施加至发动机的最小负荷。如果发动机转速从320处的发动机转速增加或降低，施加至发动机的扭矩量将增加。而且，如果发动机转速被控制到320处的发动机转速，经由液力变矩器和交流发电机施加至发动机的扭矩被最小化。通过最小化施加至发动机的扭矩，发动机可以以更小的空气量被操作来提供期望的发动机转速。以更小的空气量操作发动机允许发动机产生额外真空。在320处施加至发动机的扭矩可以通过从320延伸直线至Y轴产生扭矩值330来找到。在320处的发动机转速可以通过从320延伸直线至X轴产生发动机转速331来找到。在计算上，最小值320可以通过找到曲线308的导数何处为零来找到。

如果交流发电机连同空调压缩机和液力变矩器一起操作，则施加至发动机的扭矩由曲线310表示，曲线310是曲线302、306与304的和。当三个依赖转速的负荷施加至发动机时，其最小发动机扭矩在322处。曲线310最小扭矩的位置可以通过找到曲线310的导数在何处等于零来确定。因此，曲线302、304与306的和可以是用于确定当交流发电机、液力变矩器和空调压缩机操作时施加至发动机的扭矩为最小的情况下的发动机转速的基础。提供最小发动机扭矩的发动机转速通过从位置322延伸直线至X轴来找到。位置322处的发动机扭矩通过从322延伸直线至Y轴来找到。在计算上，通过求解曲线310的导数何处为零，用以Y表示的X来求解曲线310的方程，并将以Y表示的X的值代入曲线310的方程，可以确定322处的发动机转速和发动机扭矩。此外，表示曲线302、304与306以及代表不同恒定功率水平的其他曲线的函数或表格可以是用于确定期望的发动机转速的基础，该发动机转速产生在液力变矩器、交流发电机和空调压缩机施加发动机负荷状况下的最低发动机扭矩。

应当提及的是，在一些示例中，其他依赖转速的发动机负荷（诸如冷却液泵、油泵、传动装置泵、交流发电机、AC压缩机、液力变矩器和总的发动机摩擦）也可以被描述为依据发动机工况而加在一起的曲线和/或函数。即使考虑其他发动机负荷，该方法也是相同的。例如，计算出求和的发动机扭矩，确定使所施加的发动机扭矩最小化的发动机转速，并且使针对该状况的进气歧管真空最大化。

如果前端附件传动装置（FEAD）负荷关闭，液力变矩器负荷趋于在施加至发动机的负荷中占首要地位，则最小发动机扭矩趋于使发动机转速趋向最小怠速转速。如果FEAD负荷开启并且传动装置处于空档（因此液力变矩器负荷为零），此状况趋于使发动机转速趋向最大怠速转速，以最大化发动机真空产生。

现在参照图4，其显示了示例发动机真空产生顺序。图4的顺序可以在图1和图2所示的系统中由图5和图6的方法来提供。垂直标记T₀-T₄表示顺序期间所感兴趣的时间。

从图4顶部起的第一曲线图表示发动机转速与时间的关系。Y轴表示发动机转速，并且发动机转速沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从左到右增加。

从图4顶部起的第二曲线图表示施加至发动机的交流发电机负荷与时间的关系。Y轴表示施加至发动机的交流发电机负荷，并且交流发电机负荷沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从左到右增加。

从图4顶部起的第三曲线图表示施加至发动机的空气压缩机负荷与时间的关系。Y轴表示空气压缩机负荷，并且空气压缩机负荷沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从左到右增加。

从图4顶部起的第四曲线图表示施加至发动机的液力变矩器负荷与时间的关系。Y轴表示施加至发动机的液力变矩器负荷，并且施加至发动机的液力变矩器负荷沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从左到右增加。

从图4顶部起的第五曲线图表示存储在真空容器中的真空量与时间的关系。Y轴表示存储在真空容器中的真空量，并且真空沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从左到右增加。水平线402表示真空容器中期望的真空量。如果存储在真空容器中的真空小于水平402，则可以采取控制动作，以便增加通过发动机产生的真空量。

在时间T₀处，响应于车辆制动器踏板（未显示）的使用，发动机转速开始降低，并且存储的真空量开始降低。施加至发动机的交流发电机负荷处于较高水平，同时施加至发动机的空调负荷也处于较高水平。由于发动机转速处于较高水平，因此液力变矩器负荷处于较高水平。时间T₀处的状况指示车辆制动器被施加而车辆正在减速时的状况。

在时间T₀与时间T₁之间，存储的真空量进一步降低，施加至发动机的交流发电机负荷和空调负荷保持恒定。施加至发动机的液力变矩器负荷随发动机转速减小而减小。响应于对驾驶员（未显示）提供的低期望发动机扭矩作出响应的较低期望发动机转速，发动机转速降低。

在时间T₁处，响应于存储的真空小于水平402而采取控制动作。采取控制动作以增加通过发动机产生的真空。具体地，卸载（例如，移除）施加至交流发电机的电力负荷，从而降低交流发电机施加至发动机的负荷。通过降低施加至发动机的负荷，发动机产生额外的真空是可能的。空调压缩机负荷保持在较高水平，并且存储的真空水平量处于较低值。

在时间T₁与时间T₂之间，以交替方式调整交流发电机负荷与发动机转速，所以交流发电机负荷被降低之后调整发动机转速降低。应当注意，发动机转速可以在交流发电机负荷之前被调整。在这个具体示例中，在时间T₁之后，施加至发动机的交流发电机负荷降低了三次。发动机转速也被调整了三次。发动机转速被调整为表示液力变矩器、交流发电机和空调压缩机的发动机负荷特性指示施加至发动机的扭矩为最低的发动机转速。例如，如图3中曲线在320处所示，期望的发动机转速可以由所施加的发动机负荷曲线或特性的和的最小值来确定。交叉点表示由依赖转速的发动机负荷施加至发动机的最小负荷。随着施加至发动机的负荷和发动机转速被调整，存储的真空量开始增加。液力变矩器负荷随着发动机转速降低而降低。应当注意，在一些示例中，可以根据依赖转速的负荷增加发动机转速。

在时间T₂处，交流发电机电压输出降低，以进一步降低交流发电机施加至发动机的负荷。发动机转速响应于交流发电机、液力变矩器和空调压缩机的依赖发动机转速的特性而被调整，以降低施加至发动机的扭矩。

在时间T₃处，响应于存储真空小于水平402而采取另一控制动作。具体地，通过降低可变排量压缩机的排量来卸载（例如，移除）空调负荷。交流发电机负荷保持在较低水平，并且存储的真空量继续增加，但它依旧低于水平402。

在时间T₃与时间T₄之间，以交替方式调整施加至发动机的空调负荷与发动机转速，因此空调负荷被减小之后调整发动机转速降低。应当注意，可以在空调负荷之前调整发动机转速。在这个示例中，施加至发动机的空调负荷在时间T₃之后降低了三次。发动机转速也被调整三次。发动机转速被调整至表示液力变矩器、交流发电机和空调压缩机的发动机负荷特性指示施加至发动机的扭矩最低的发动机转速。随着施加至发动机的负荷和发动机转速被调整，存储的真空量继续增加。液力变矩器负荷随着发动机转速降低而降低。

在时间T₄处，由于存储的真空量仍小于水平402，因此发动机转速进一步降低，以降低经由液力变矩器施加至发动机的扭矩。在一个示例中，发动机转速可以被降低至基础怠速转速（例如，对应于使发动机变暖但未增加升高发动机怠速转速的任何额外速度的怠速转速）。随着发动机产生真空的能力增加，存储的真空量继续增加。在时间T₄之后不久，存储的真空量到达水平402。

以此方式，可以增加通过发动机产生并供应给真空容器的真空量。此外，如果在发动机扭矩降低至低水平之前达到期望真空水平，发动机可以继续向被耦合至发动机的负荷供应扭矩，以此改善驾驶员舒适度和车辆驾驶性能。

现在参照图5和图6，其显示了一种用于操作发动机以选择性地改善真空产生的方法。图5和图6的方法可以作为可执行指令存储在图1和图2系统中显示的控制器12的非瞬态存储器中。此外，图5和图6的方法可以提供图4所示的发动机操作顺序。

在502处，方法500确定工况。所述工况可以包括但不限于发动机转速、存储在真空容器中的真空水平、交流发电机电流或负荷、空调负荷、车辆速度、车辆制动器状态和发动机负荷。在工况被确定后，方法500进行至504。

在504处，方法500判断交流发电机电流是否处于较高水平。在一个示例中，当交流发电机电流或负荷大于阈值水平时，交流发电机电流或负荷可以被判断为处于较高水平。如果方法500判断交流发电机电流或负荷高于阈值水平，方法500进行至506。否则，方法500进行至图6的558。

在558处，方法500朝着基础发动机转速降低发动机转速。在一些示例中，发动机转速可以被降低至基础发动机转速。通过将发动机转速降低至基础发动机转速，可以降低液力变矩器施加至发动机的负荷。因为交流发电机负荷已经处于较低水平，发动机负荷的更大降低可以经由将发动机转速降低至基础发动机转速（例如，当发动机变暖并且未实施加速以提升发动机转速时使用的最低发动机怠速）而通过液力变矩器来实现。在发动机转速被降低至基础怠速之后，方法500进行至560。

在560处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。在一个示例中，真空水平或存储量通过读取与真空容器通信的真空传感器或压力传感器的输出来确定。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至562。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在562处，方法500通过选择性地停用车辆电力负荷来降低交流发电机施加至发动机的负荷。在一个示例中，当被停用时可能不显著的车辆电力负荷被停用。可替换地，供应给电力负荷的电流可以通过场效应晶体管或其他装置来降低。在一个示例中，单个电力装置可以被停用或接收降低的电流量，而其他电力装置保持在其当前的电力使用水平。在供应给一个或更多个电力装置的电力被减少之后，方法500进行至564。

在564处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至566。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在566处，方法500判断可以从交流发电机卸载的电力负荷都已经被卸载之后，交流发电机的电力负荷是否小于阈值水平。在一个示例中，卸载的电力负荷与可以被卸载的电力负荷阈值量进行比较。如果电力负荷从交流发电机卸载之后，交流发电机的电力负荷小于阈值水平，回答为“是”，并且方法500进行至568。否则，回答为“否”，并且方法500返回至562。

在568处，方法500通过减小压缩机排量来降低空调压缩机施加至发动机的负荷。在一个示例中，通过改变空调压缩机中挡板的位置来降低空调压缩机排量。在空调压缩机排量被降低后，方法500进行至570。

在570处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至572。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在572处，方法500判断空调压缩机排量是否小于期望空调压缩机排量。如果该空调压缩机排量小于阈值空调压缩机排量，回答为“是”，并且方法500进行至退出。否则，回答为“否”，并且方法500返回至568。

在506处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至508。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在508处，方法500调整进气门和/或排气门正时，以改善发动机容积效率。在一个示例中，提前进气凸轮以改善发动机容积效率。通过改善发动机容积效率，额外空气可以从发动机进气歧管吸入，以此增加发动机的真空产生。凸轮正时调整进行后，方法500进行至510。

在510处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至512。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在512处，方法500调整火花正时和/或喷射正时，以便朝着最佳扭矩的最小火花或燃料正时（MBT）提前燃烧正时。通过经由火花或喷射正时的开始来增加发动机扭矩输出，降低发动机空气量是可能的，因此进气节气门能够关闭，从而增加通过发动机产生的真空。在进行火花和/或燃料喷射正时调整后，方法500进行至514。

在514处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至516。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在516处，方法500基于耦合至发动机的负荷确定提供给发动机最低扭矩负荷的发动机转速。耦合至发动机的负荷可以包括基于发动机转速的负荷，诸如液力变矩器、交流发电机和空调压缩机。在一个示例中，期望的发动机转速由发动机负荷特性（例如，存储在控制器存储器中表示由诸如交流发电机、液力变矩器和空调压缩机等装置施加至发动机的负荷的曲线或函数）确定。具体地，表示发动机负荷装置的当前状态的发动机负荷特性被加载到存储器中，并被求和以提供表示当前施加至发动机的所有负荷的曲线。通过求和各个发动机负荷提供的曲线的最小值是经由找到曲线导数何处为零和最小扭矩水平来确定的。通过在求和曲线具有最小扭矩值处求解X（例如，发动机转速）与Y（例如，发动机扭矩）来找到发动机转速与施加至发动机的扭矩。

例如，如关于图3所描述的，发动机转速被调整至对应于320的发动机转速。在一个示例中，其中液力变矩器发动机负荷特性被表示为发动机转速与发动机负荷扭矩的函数，并且其中交流发电机负荷特性被表示为发动机转速与发动机负荷扭矩的的函数，施加至发动机的液力变矩器扭矩与施加至发动机的交流发电机扭矩之和由曲线308表示。最小值320可以通过找到曲线308的导数何处为零与最小发动机扭矩来确定。通过求得由X表示的曲线308（例如，交流发电机与液力变矩器曲线之和）的方程的解Y，并将Y的解代入表示曲线308的导数为零的方程，来确定发动机转速。通过表示液力变矩器扭矩特性与交流发电机扭矩特性之和的曲线308，进而将发动机转速调整至最小扭矩被施加至发动机的情况下的大体发动机转速（例如+50RPM），以提供降低的发动机扭矩。在施加至发动机的求和扭矩特性最小值被确定后，方法500进行至518。

应当注意，多种曲线或函数或表格可以被用来描述交流发电机和/或空调压缩机在车辆工况的范围内施加至发动机的负荷。特定曲线或函数之间的工况可以被插补。

在518处，方法500将期望发动机转速调整至在516处确定的发动机转速，以便降低发动机扭矩。发动机转速可以通过调整发动机空气量、火花正时和/或燃料量来调整。以此方式，发动机转速可以被调整至使发动机扭矩基本最小化（例如，将发动机扭矩降低至最小发动机扭矩上下5%的范围内，以操作发动机和耦合至发动机的依赖发动机转速的负荷）以操作依赖发动机转速的发动机负荷。在发动机转速被调整后，方法500进行至520。

在520处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至522。否则，回答为“否”，并且方法500行进至退出。

在522处，方法500通过选择性地停用车辆电力负荷来卸载施加至交流发电机的电力负荷和发动机负荷。在一个示例中，当被停用时可能不显著的车辆电力负荷被停用。可替换地，可以通过场效应晶体管或其他装置来降低供应给电力负荷的电流。在一个示例中，单个电力装置可以被停用或接收降低的电流量，而其他电力装置保持在其当前的电力使用水平。在供应给一个或更多个电力装置的电力降低后，方法500进行至524。

在524处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至526。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在526处，如在516处所描述的，方法500基于依赖发动机转速的负荷（诸如液力变矩器、交流发电机和空调压缩机）确定在发动机上提供低发动机扭矩负荷的发动机转速。由于在调整交流发电机负荷后工况改变，因此新的发动机转速基于刚刚降低的交流发电机负荷来确定。在期望发动机转速被修正之后，方法500进行至528。

在528处，方法500将发动机转速调整为期望发动机转速。可以通过调整发动机扭矩将发动机转速调整至期望发动机转速。可以通过火花正时、发动机空气量和发动机燃料量来调整发动机扭矩。具体地，如果期望较高发动机转速，则增加发动机扭矩输出。如果期望较低发动机转速，则降低发动机扭矩输出。在发动机转速被调整为期望发动机转速后，方法500进行至530。

在530处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至532。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在532处，方法500判断可从交流发电机卸载的电力负荷都已经被卸载后交流发电机的电力负荷是否小于阈值水平。在一个示例中，卸载的电力负荷与可以被卸载的电力负荷阈值量进行比较。如果在电力负荷已经从交流发电机卸载后交流发电机的电力负荷小于阈值水平，则回答为“是”，并且方法500进行至534。否则，回答为“否”，并且方法500返回至522。

在534处，方法500降低来自交流发电机的电压输出。通过降低交流发电机电压输出，施加至发动机的交流发电机负荷可以被降低。在一个示例中，通过调整交流发电机场电流来降低交流发电机电压输出。在交流发电机电压输出被调整后，方法500进行至536。

在536处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至538。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在538处，如在516处所描述的，方法500根据依赖发动机转速的负荷（诸如液力变矩器、交流发电机和空调压缩机）确定在发动机上提供低发动机扭矩负荷的发动机转速。由于在调整交流发电机负荷后工况改变，因此新的发动机转速基于刚刚降低的交流发电机负荷来确定。在期望发动机转速被修正后，方法500进行至540。

在540处，方法500将发动机转速调整至期望发动机转速。可以通过调整发动机扭矩将发动机转速调整至期望发动机转速。可以通过火花正时、发动机空气量和发动机燃料量来调整发动机扭矩。具体地，如果期望较高发动机转速，则增加发动机扭矩输出。如果期望较低发动机转速，则降低发动机扭矩输出。在发动机转速被调整至期望发动机转速后，方法500进行至542。

在542处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至544。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在544处，如在568处所描述的，方法500降低空调压缩机排量。在压缩机排量降低后，方法500进行至546。

在546处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至548。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在548处，如在516处所描述的，方法500根据依赖发动机转速的负荷（诸如液力变矩器、交流发电机和空调压缩机）确定在发动机上提供低发动机扭矩负荷的发动机转速。由于调整交流发电机负荷后工况改变，因此新的发动机转速基于刚刚降低的交流发电机负荷来确定。期望发动机转速修正后，方法500进行至550。

在550处，方法500将发动机转速调整至期望发动机转速。可以通过调整发动机扭矩将发动机转速调整至期望发动机转速。可以通过火花正时、发动机空气量和发动机燃料量来调整发动机扭矩。具体地，如果期望较高发动机转速，则增加发动机扭矩输出。如果期望较低发动机转速，则降低发动机扭矩输出。发动机转速被调整至期望发动机转速后，方法500进行至542。

在552处，方法500判断存储在真空容器中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。可替换地，方法500可以判断发动机进气歧管中的真空是否小于期望阈值真空水平或量。然后，该真空水平与期望真空水平进行比较。如果存储的真空水平小于期望真空水平，回答为“是”，并且方法500进行至554。否则，回答为“否”，并且方法500进行至退出。

在554处，方法500判断空调压缩机排量是否小于期望空调压缩机排量。如果空调压缩机排量小于阈值空调压缩机排量，回答为“是”，并且方法500进行至退出。否则，回答为“否”，并且方法500返回至544。在一些示例中，阈值空调压缩机排量是最小空调压缩机排量。

在556处，方法500朝着基础发动机转速降低发动机转速。在一些示例中，发动机转速可以被降低至基础发动机转速。通过将发动机转速降低至基础发动机转速，可以降低液力变矩器施加至发动机的负荷。由于交流发电机负荷已经处于较低水平，发动机负荷的进一步降低可以通过将发动机转速降低至基础发动机转速（例如，当发动机变暖并且未实施加速以提升发动机转速时使用的最低发动机怠速）来实现。在发动机转速被降低至基础怠速之后，方法500退出。

以此方式，可以采取控制动作来降低施加至发动机负荷，所以发动机以较低扭矩输出操作，因此发动机可以为车辆产生额外真空。还应当注意，尽管在图5和图6中所描述的控制动作被示为连续执行，但在其他示例中，控制动作可以并列以及同时被执行。例如，交流发电机施加至发动机的负荷与空调压缩机施加至发动机的负荷可以同时降低。类似地，凸轮正时调整与火花正时调整可以同时进行，并且施加至发动机的基于发动机转速的负荷同时降低。

因此，图5和图6的方法提供了一种发动机方法，其包含：在第一状况下，响应于期望发动机进气歧管真空，以交替方式降低第一发动机操作参数和第二操作参数；以及在第二状况下，在降低第一发动机操作参数后降低第二发动机操作参数。该发动机方法包括，其中第一发动机操作参数是发动机转速，而第二发动机操作参数是交流发电机负荷。

在一些示例中，该发动机方法还包含，在降低第一发动机操作参数和第二发动机操作参数之后，以交替方式降低第三发动机操作参数和第一发动机操作参数。该发动机方法包括，其中第三发动机操作参数是空调压缩机负荷。该发动机方法还包含，在第一状况下，将发动机转速降低至使由第一装置和第二装置提供到发动机上的负荷基本最小化的速度。该发动机方法包括，其中第一装置是液力变矩器，而第二装置是交流发电机。该发动机方法包括，其中第一状况是第一交流发电机输出电流，而第二状况是第二交流发电机电流，第一交流发电机电流大于第二交流发电机电流。

图5和图6的方法还提供了一种发动机方法，其包含：将发动机转速调整至响应依赖发动机转速的至少两种发动机负荷特性之间的关系的速度，至少两种发动机负荷特性中依赖发动机转速的第一发动机负荷特性随着发动机转速增加而增加发动机负荷，至少两种发动机负荷特性中依赖发动机转速的第二发动机负荷特性随着发动机转速增加而降低发动机负荷。该发动机方法包括，其中依赖发动机转速的第一发动机负荷特性和依赖发动机转速的第二发动机负荷特性是两个函数，其描述耦合至发动机的装置施加至发动机的负荷与发动机转速的关系。

在一些示例中，该发动机方法还包括，将发动机转速基本调整至使两个函数提供施加至发动机的最小扭矩的发动机转速。该发动机方法包括，两个函数中的一个描述用于变化的发动机转速的恒定交流发电机输出电力。该发动机方法还包含依赖发动机转速的第三发动机负荷特性，其中依赖发动机转速的第一发动机负荷特性、依赖发动机转速的第二发动机负荷特性和依赖发动机转速的第三发动机负荷特性是描述发动机负荷与发动机转速的关系的三个函数，并且基本将发动机转速调整至使三个函数之和提供施加至发动机的最小扭矩。该发动机方法包括，该关系是经由根据依赖发动机转速的至少两种发动机负荷特性而操作的两个装置施加至发动机的基本最小负荷。该发动机方法包括，两个装置中的第一装置是液力变矩器，并且两个装置中的第二装置是交流发电机。该发动机方法包括，两个装置中的第一装置是液力变矩器，并且两个装置中的第二装置是空调压缩机。

本领域技术人员将认识到，图5和图6中所描述的方法可以表示任意数量的处理策略如事件驱动、中断驱动、多任务处理、多线程处理等策略中的一种或更多种。因此，所说明的各种步骤或功能可以按照所示的顺序执行，并列地执行，或在某些情况下省略。类似地，处理的顺序并不是实现所描述的目标、特征和优点所必需的，而是仅提供用于说明和描述的方便。虽然没有明确示出，但本领域技术人员将认识到所示出的步骤或功能中的一个或更多个可以基于所使用的特定策略而被反复执行。

在此结束本说明书。本领域技术人员阅读本说明书后将会想到不脱离本说明书的精神和范围的许多改变和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或可替换的燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以使用本说明书而得益。

Claims

1.一种发动机方法，其包含：

在第一状况下，响应于期望发动机进气歧管真空，以交替方式调整第一发动机操作参数和第二操作参数；以及

在第二状况下，在降低所述第一发动机操作参数后降低所述第二发动机操作参数。

2.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述第一发动机操作参数是发动机转速，并且其中所述第二发动机操作参数是交流发电机负荷。

3.根据权利要求2所述的发动机方法，其进一步包含在降低所述第一发动机操作参数和所述第二发动机操作参数后，以交替方式调整第三发动机操作参数和所述第一发动机操作参数。

4.根据权利要求3所述的发动机方法，其中所述第三发动机操作参数是空调压缩机负荷。

5.根据权利要求1所述的发动机方法，其进一步包含在所述第一状况下，将发动机转速降低至使由第一装置和第二装置提供到发动机上的负荷基本最小化的速度。

6.根据权利要求5所述的发动机方法，其中所述第一装置是液力变矩器，并且其中所述第二装置是交流发电机。

7.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述第一状况是第一交流发电机输出电流，并且其中所述第二状况是第二交流发电机电流，所述第一交流发电机电流大于所述第二交流发电机电流。

8.一种发动机方法，其包含：

将发动机转速调整至响应于依赖发动机转速的至少两种发动机负荷特性之间的关系的速度，所述至少两种发动机负荷特性中依赖发动机转速的第一发动机负荷特性随发动机转速增加而增加发动机负荷，所述至少两种发动机负荷特性中依赖发动机转速的第二发动机负荷特性随发动机转速增加而降低发动机负荷。

9.根据权利要求8所述的发动机方法，其中所述依赖发动机转速的第一发动机负荷特性和所述依赖发动机转速的第二发动机负荷特性是描述耦合至发动机的装置所施加的发动机负荷与发动机转速的关系的两个函数。

10.根据权利要求9所述的发动机方法，其中所述发动机转速被基本调整至使所述两个函数的和是施加至发动机的最小扭矩的发动机转速。

11.根据权利要求10所述的发动机方法，其中所述两个函数中的一个描述用于变化的发动机转速的恒定交流发电机输出电力。

12.根据权利要求11所述的发动机方法，其进一步包含依赖发动机转速的第三发动机负荷特性，其中所述依赖发动机转速的第一发动机负荷特性、所述依赖发动机转速的第二发动机负荷特性和所述依赖发动机转速的第三发动机负荷特性是描述发动机负荷与发动机转速的关系的三个函数，并且将发动机转速基本调整至使所述三个函数是最小的所施加发动机扭矩的发动机转速。

13.根据权利要求8所述的发动机方法，其中所述关系是经由根据所述至少两种依赖发动机转速的发动机负荷特性进行操作的两个装置施加至发动机的基本最小化的负荷。

14.根据权利要求13所述的发动机方法，其中所述两个装置中的第一装置是液力变矩器，并且其中所述两个装置中的第二装置是交流发电机。

15.根据权利要求13所述的发动机方法，其中所述两个装置中的第一装置是液力变矩器，并且其中所述两个装置中的第二装置是空调压缩机。

16.一种发动机系统，其包含：

发动机，其包括进气歧管；

交流发电机，其机械地耦合至所述发动机；

液力变矩器，其机械地耦合至所述发动机；以及

控制器，其包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，所述可执行指令用于响应于真空请求而在调整所述发动机的转速与降低所述交流发电机的负荷之间交替。

17.根据权利要求16所述的发动机系统，其进一步包含响应于所述真空请求而逐渐降低空调负荷的附加指令。

18.根据权利要求16所述的发动机系统，其进一步包含调整发动机转速以降低经由所述交流发电机和所述液力变矩器施加至所述发动机的负荷的附加指令。

19.根据权利要求16所述的发动机系统，其进一步包含通过调整发动机转速来降低经由所述交流发电机和所述液力变矩器施加至所述发动机的负荷的附加指令。

20.根据权利要求19所述的发动机系统，其进一步包含响应于真空超过阈值真空而停止在调整所述发动机的转速与降低所述交流发电机上的负荷之间交替。