CN104968919A - 选择性切断内燃机的一个或多个气缸的喷射的方法以及对应的机动车辆 - Google Patents

选择性切断内燃机的一个或多个气缸的喷射的方法以及对应的机动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明主要涉及通过选择性切断受控点火内燃机的一个或多个气缸的喷射来管理发动机转矩的方法。根据本发明，所述方法包括一旦检测到：达到喷射提前时间极限、喷射错误或发动机双飞轮发生故障这些安全问题中的至少一个时，确定喷射允许被切断的气缸的最大数量(Nmax)的步骤，所述方法还包括实施切断其中一个气缸的喷射的步骤，所述切断其中一个气缸的喷射的步骤在喷射允许被切断的气缸的最大数量(Nmax)极限内可被重复。本发明的另一目的在于提供一种机动车辆，所述机动车辆装配有能够实施根据本发明的方法的发动机电脑。

Description

选择性切断内燃机的一个或多个气缸的喷射的方法以及对应的机动车辆
技术领域
本发明涉及选择性切断内燃机的一个或多个气缸的喷射的方法以及对应的机动车辆。
本发明应用于机动车辆控制领域，所述机动车辆装配有受控点火的热力动力系统(GMP)以及具有手动型变速箱(BVM)、自动型变速箱(BVA)，操控型变速箱(BVMP)或双离合型变速箱(DCT)。
背景技术
装配有例如通过汽油运行的受控点火热力动力系统的车辆以本身已知的方式装配有管理程序，所述管理程序能够选择车辆机构的运行点、更具体地选择内燃机的运行点，以就受控转矩而言遵守驾驶员的期望。
在每个发动机气缸中，需要在活塞到达上止点(PMH)之前触发点火火花，以在通过上止点(PMH)时充分执行空气/汽油混合物的燃烧。而且，点火提前时间(AA)限定了分离火花瞬间与到达上止点瞬间的旋转角。
由于发动机运行条件持续变化，根据发动机参数采用点火提前时间。然而，点火提前时间被发动机的约束所限制。而且，当提前时间过大时，火花产生得过早，由于燃料密度不足，火焰前缘传播较慢。在经过上止点时燃烧不停止，以在沿壁压缩时使未燃烧的部分燃料达到自动点燃阈值，这可引起爆音现象。发动机不以最佳方式运行并且加速度较小。与爆音相反，需要用最低界限限制点火提前时间，以避免无法点火以及机械元件断裂，例如排气管或催化剂断裂。点火提前时间的这种限制确保了混合物的点燃。
为了满足驾驶员期望的转矩而由发动机实施的转矩取决于燃料喷射量、燃料室中具有的空气量以及用于触发燃烧的点火时间。对于给定的空气量和燃料喷射量，在图1中示出了发动机实施的转矩根据点火提前时间变化的曲线。对于(空气和燃料)消耗的国际标准，发动机将在最佳提前时间点上提供最大转矩，以使效率达到最佳。
为了增大或减小发动机转矩，可选择改变点火提前时间的方案，该方案的好处在于对发动机转矩有瞬间影响以及因此具有很快的动力。可选地，可以提供通过打开或关闭节气门或通过使用涡轮增压器来改变空气量的方案。然而，这种方案呈现很慢的动力。因此由于空气循环的慢动力而通常选择通过改变点火提前时间来遵循驾驶员期望的突然变化。
然而，在来自驾驶员期望的设定转矩要求较小的情况下，由于最小提前时间限制了点火提前时间，遵循该设定值是困难或不可能的。而且，如果点火提前时间过长时间地呈现对应于最小或最大极限的值，在喷射器失灵或如排气管这样的机械零件发生故障的情况下可能会产生安全问题。
发明内容
本发明旨在通过提供一种通过选择性切断受控点火内燃机的一个或多个气缸的喷射来管理发动机转矩的方法有效地改善这些缺点，其特征在于，所述方法包括一旦检测到：达到喷射提前时间极限、喷射错误或发动机双飞轮故障这些安全问题中的至少一个时确定喷射允许被切断的气缸的最大数量的步骤，所述方法还包括实施切断其中一个气缸的喷射的步骤，所述切断其中一个气缸的喷射的步骤在喷射允许被切断的气缸的最大数量极限下可被重复。
尤其在转矩设定值很小的阶段期间本发明还能够改善车况和车辆辅助(prestation)。另外，用于产生要求转矩的气缸数量的优化能够减少消耗，节省了未使用的气缸中的燃料喷射。还注意到，切断一些气缸内的喷射能够解决与机械故障相关或与发动机控制限制相关的问题，例如爆音或遵循较小的转矩设定值。
根据一种实施例，在遵循设定转矩下降的情况下，所述方法包括减小点火提前时间直到达到点火提前时间极限，然后在气缸喷射被切断之后增大点火提前时间，以补偿由于切断了所述气缸的喷射而造成的转矩损失，以用于之后将点火提前时间降低到点火提前时间极限。
根据一种实施例，根据车况模块、紧急刹车管理模块和变速箱管理模块的转矩需求来确定喷射允许被切断的气缸的最大数量。
根据所述方法的一种实施例：
-车况模块根据发动机转速和发动机可实施的最大转矩通过既定比值来确定喷射允许被切断的气缸的第一数量，
-紧急刹车管理模块根据发动机负载和转速通过校准来确定喷射允许被切断的气缸的第二数量，
-变速箱管理模块借助于改变比值以及调节内燃机转速通过校准来确定喷射允许被切断的气缸的第三数量，
-根据分配给不同模块的优先顺序依据由不同模块提供的气缸数量来确定喷射允许被切断的气缸的最大数量。
根据一种实施例，喷射允许被切断的气缸的最大数量的极限为内燃机气缸数量减一。
根据一种实施例，将优先顺序按照升序分配给车况模块、紧急刹车管理模块和变速箱管理模块。
根据一种实施例，如果验证了以下切断标准，其中一个气缸的喷射允许被切断：
-发动机转速大于阈值，
-设定转矩小于阈值，以及
-已检测到驾驶员的脚抬起并且发动机转矩等于发动机损失转矩。
根据一种实施例，发动机转速的阈值大约为1500转/分钟。
根据一种实施例，设定转矩的阈值大约为30N.m。
本发明的目的还在于提供一种机动车辆，所述机动车辆装配有实施根据本发明的方法的发动机电脑。
附图说明
通过阅读以下详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚。附图仅作为本发明的示意性而非极限性示例给出。
图1已在之前描述，示出了发动机实施的转矩根据点火提前时间变化的曲线图；
图2示出了根据本发明的内燃机转矩控制管理系统的模块的示意图；
图3示出了确保确定喷射允许被切断的气缸的最大数量的模块的示意图；
图4示出了发动机的不同参数随时间变化的图形，其中发动机气缸在遵循设定转矩实施根据本发明的方法时处于启动状态。
具体实施方式
相同、相似或类似的构件在不同附图中保留相同的附图标记。
图2示出了并入发动机电脑中的受控点火内燃机的转矩控制管理系统1。该系统1包括解释驾驶员期望的模块2。该模块2能够确定设定转矩。根据发动机转速Wm、变速箱接合的变速比R和由驾驶员致动的油门踏板的位置P来确定设定转矩Cc，以重新记录驾驶员的加速期望。
车况模块3确保了设定转矩Cc的过滤，以限制感受到的突变。该模块3还根据车况优化的相关需求、感受等级、所期望的车辆类型和遵循的转矩设定值来确保车辆转矩的管理。模块3考虑发动机损失，以使车况转矩Ca等于来自过滤的预防转矩Cp和发动机的损失转矩Cf的总和：Ca＝Cp+Cf。发动机的损失转矩Cf为发动机用于使车辆前行所需的转矩，所述车辆尤其考虑发动机摩擦以及与例如发电机这样的附件相关联的损失。
模块4确保了紧急刹车的转矩需求管理，以用于尤其确保车辆的防滑。模块5确保与车辆变速箱的限制相关联的转矩需求管理。
模块6确保气缸的选择性切断管理，即根据来自不同模块3到5的喷射允许被切断的气缸的数量的相关信息来对一定数量的发动机气缸的喷射进行切断。
更确切地，车况模块3根据发动机转速Wm和内燃机可实施的最大转矩Cmax通过既定比值来确定喷射允许被切断的气缸的数量N1。
紧急刹车管理模块4根据发动机负载Ch和发动机转速Wm通过校准来确定喷射允许被切断的气缸的数量N2。事实上，发动机负载越大，可切断的气缸越少，以能够实现该负载。不可在例如单一气缸上要求大负载。
变速箱管理模块5借助于改变比值以及调节转速通过校准来确定喷射允许被切断的气缸的数量N3。
如图3所示，模块6之后通过模块6.1分配给模块3-5的优先等级来确保选择性切断要求的合成，以确定喷射允许被切断的气缸的数量N’。必要时，该数量N’可由模块6.2限制，以确定喷射允许被切断的气缸的最大数量Nmax，该最大数量等于发动机气缸数量减一。事实上，至少一个气缸需处于运行状态，否则发动机停止并且不再是选择性切断而是全部切断。
而且，在优先考虑安全限制而非车况的情况下，将优先权按照升序分配给车况模块3、紧急刹车管理模块4和变速箱管理模块5。
作为示例，如果车况模块3允许切断两个气缸的喷射，而变速箱管理模块5允许切断一个气缸的喷射，那么仅允许切断一个气缸的喷射。由于该方案，可管理需切断喷射的车辆运行状况和待切断的气缸数量，而无损害机械元件或对于车辆紧急刹车或车况性能的风险。
模块6将对应于喷射允许被切断的气缸的最大数量Nmax的信号发送到属于发动机层的喷射管理模块7(参考图2)。
根据遵循设定值需求和与安全性相关的需求，模块6还确保了对应于管理气缸喷射切断的启动和停止的第二信号SA的发送。将优先权给予安全性需求，目的在于保护发动机和车辆的运行以及保护乘客。而且，在检测到安全问题时启动一个或多个气缸的选择性切断，以避免损坏传动链元件。
这些安全问题涉及出现爆音现象、与曲轴联接的减振器双飞轮故障或喷射错误。在与可向喷射器传送的燃料量对应的发动机转矩不由发动机实施时，喷射错误例如由发动机电脑检测到。在该情况下，切断喷射故障的气缸。减振器双飞轮故障在启动时检测，减振器双飞轮不会实现发动机转速振荡的补偿。在该情况下，停止在喷射允许被切断的气缸的最大数量Nmax极限下的一个或多个气缸，以减小发动机转速振荡，进而避免减振器双飞轮故障。
另外，优选地，为了加强系统安全性，仅在以下切断标准被验证时，其中一个气缸的喷射允许被切断：
-发动机转速Wm大于阈值V1，该阈值例如大约为1500转/分钟，在该低转速情况下，应提供用于确保车辆低速行驶的转矩，
-设定转扭小于阈值V2，该阈值例如大约为30N.m，以及
-已检测到驾驶员的脚抬起并且发动机转矩等于发动机的损失转矩Cf。
在遵循设定转矩的情况下，根据设定转矩Cc的变化，因此根据驾驶员通过踏板的期望变化来实施气缸的选择性切断的停止。事实上，如果设定转矩Cc增加，则不再需要切断气缸喷射。另外，根据紧急刹车管理模块4和变速箱管理模块5的转矩需求变化来实施选择性切断的停止。
之后参考图4描述在遵循设定转矩Cc时根据本发明的气缸选择性切断方法的实施例。该附图在图形下部示出了设定转矩Cc、发动机实施的转矩Cm、点火提前时间AA以及气缸启动状态随时间的变化(纵坐标的数量表示喷射已被切断的气缸数量)。还用虚线表示出发动机最小转矩CAAmin，所述发动机最小转矩可对应于点火提前时间的最小极限AAmin而达到。在示例中，对于包括带有四个气缸的内燃机的车辆，喷射可被切断的气缸的最大数量Nmax等于3。
限定了表示遵循转矩设定值Ccons能力的设定效率□cons，所述设定效率为设定转矩Cc和发动机转矩Cm之间的比值，即□cons＝Cc/Cm。
更确切地，在阶段P1过程中，设定转矩Cc减小而预先限定的切断标准被遵守。为了使发动机转矩Cm实施为设定转矩Cc，减小点火提前时间AA直到等于最小极限AAmin。通过改变点火提前时间，发动机转矩Cm减小到可达到的转矩CAAmin。点火提前时间最小极限AAmin被发动机的约束限定以及因此不可改变。在达到点火提前时间的最低界限AAmin时，切断气缸喷射以减小发动机可实施的最小转矩CAAmin。该最小转矩的减小能够再次增大点火提前时间。事实上，在切断气缸喷射后，该点火提前时间AA的增大使得其能够补偿转矩损失，因此补偿设定效率□cons的下降。
由于该操作，点火提前时间AA可再次减小直到再次达到最低界限AAmin。因此将再次切断气缸喷射，这能够增大点火提前时间AA。如附图清楚所示，在存在喷射允许被切断的多个气缸时多次重复这些步骤。切断喷射的气缸越多，所实施的转矩Cm越小。
在阶段P2过程中达到喷射允许被切断的气缸的最大数量Nmax。由于设定转矩Cc大于在带有一个气缸的发动机运行构造中可达到的最小转矩CAAmin，发动机转矩Cm还可遵循转矩设定值Cc。
在阶段P3过程中，设定转矩Cc连续减小到小于转矩CAAmin。然而，由于不能够切断附加气缸的喷射以及由于点火提前时间AA被最低界限AAmin限制，不可能再遵循设定转矩Cc。效率□cons下降。如果提前点火时间AA在很长时间内被保持在最小值上，这种情况在催化剂劣化时是危险的。一旦转矩设定值Cc重新大于可达到的最小值CAAmin，发动机转矩Cm可再次遵循设定转矩Cc以使效率□cons增大。
在阶段P4过程中，与阶段P1相反，当设定转矩Cc增大时，允许在之前喷射被切断的气缸内再次喷射。在每次启动之后，对应于点火提前时间最小极限的转矩CAAmin增大，以便能够减小点火提前时间AA，以补偿转矩的增大，因此补偿由于附加气缸导致的设定效率的下降。之后能够逐渐增大点火提前时间AA以遵循转矩设定Cc直到可由附加气缸实施新转矩CAAmin。在所有气缸启动时，能够仅改变点火提前时间AA以遵循设定转矩Cc的增大。
明确的是，在双飞轮减振器或喷射器上检测到另一安全问题的情况下，可在点火提前时间AA到达遵循设定值时的预期等级之前切断一个或多个气缸的喷射。
可以理解，本领域技术人员可对前述的发动机转矩管理方法的参数进行改变而不脱离本发明的范围。尤其在紧急刹车管理模块4、如ESP系统(全称为“Electronic Stability Program”)出现故障或不存在的情况下，仅根据由车况模块2和变速箱管理模块5反馈的值来确定喷射允许被切断的气缸的最大数量Nmax。而且，可根据应用来采用阈值V1和V2。

Claims (10)

1.一种通过选择性切断受控点火内燃机的一个或多个气缸的喷射来管理发动机转矩(Cm)的方法，其特征在于，所述方法包括一旦检测到：达到喷射提前时间极限、喷射错误或发动机双飞轮故障这些安全问题中的至少一个时，确定喷射允许被切断的气缸的最大数量(Nmax)的步骤，所述方法还包括实施切断其中一个气缸的喷射的步骤，所述切断其中一个气缸的喷射的步骤在喷射允许被切断的气缸的最大数量(Nmax)极限下可被重复。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在遵循设定转矩(Cc)下降的情况下，所述方法包括减小点火提前时间(AA)直到达到点火提前时间极限(AAmin)，然后在气缸喷射被切断之后增大点火提前时间(AA)以补偿由于切断了所述气缸的喷射而造成的转矩损失，以用于之后将点火提前时间(AA)降低到点火提前时间极限。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，根据车况模块(3)、紧急刹车管理模块(4)和变速箱管理模块(5)的转矩需求来确定喷射允许被切断的气缸的最大数量(Nmax)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
-车况模块(3)根据发动机转速(Wm)和发动机可实施的最大转矩(Cmax)通过既定比值来确定喷射允许被切断的气缸的第一数量(N1)，
-紧急刹车管理模块(4)根据发动机负载(Ch)和转速(Wm)通过校准来确定喷射允许被切断的气缸的第二数量(N2)，
-变速箱管理模块(5)借助于改变比值以及调节内燃机转速通过校准来确定喷射允许被切断的气缸的第三数量(N3)，
-根据分配给不同模块(3-5)的优先顺序依据由不同模块(3-5)提供的气缸数量(N1-N3)来确定喷射允许被切断的气缸的最大数量(Nmax)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，喷射允许被切断的气缸的最大数量(Nmax)的极限为内燃机气缸数量减一。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其特征在于，将优先顺序按照升序分配给车况模块(3)、紧急刹车管理模块(4)和变速箱管理模块(5)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，如果验证了以下切断标准，其中一个气缸的喷射允许被切断：
-发动机转速(Wm)大于阈值(V1)，
-设定转矩(Cc)小于阈值(V2)，以及
-已检测到驾驶员的脚抬起并且发动机转矩(Cm)等于发动机的损失转矩(Cf)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，发动机转速(Wm)的阈值(V1)大约为1500转/分钟。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其特征在于，设定转矩(Cc)的阈值(V2)大约为30N.m。
10.一种机动车辆，所述机动车辆装配有实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的发动机电脑。
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