CN105840365B - 控制吸气器动力流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制吸气器动力流的方法。提供用于控制增压发动机中的吸气器切断阀的方法和系统。一种示例方法包括响应于发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间,增大吸气器切断阀的开口以允许动力流穿过吸气器。因此,可以简化对吸气器切断阀的控制。

Description

控制吸气器动力流的方法
技术领域
本发明涉及控制穿过耦接到发动机系统的喷射器的动力流。
背景技术
车辆系统可包括使用真空致动的各种真空消耗装置。这些可包括例如制动助力器、燃料蒸汽滤罐等。这些装置使用的真空可以由专用真空泵提供。在其他实施例中,一个或多个吸气器(可替换地被称为喷射器、文氏管泵、喷射泵和排泄器)可耦接在可利用发动机气流并且将其用于产生真空的发动机系统中。
由于吸气器是无源装置,因而它们当用在发动机系统中时提供低成本真空产生。在吸气器处产生的真空的量可通过控制穿过吸气器的动力气流速率来控制。虽然与电驱动或发动机驱动的真空泵相比较,吸气器可以以较低成本和改善的效率产生真空,但它们在发动机进气系统中的使用传统上被可用进气歧管真空和最大节气门旁通流两者约束。用于解决此问题的一些途径涉及将阀与吸气器串行布置,或者使阀并入到吸气器的结构中。此类阀可被称为吸气器切断阀(ASOV)或吸气器控制阀(ACV)。阀的打开量经调整以控制穿过吸气器的动力气流速率,并且从而控制在吸气器处产生的真空的量。通过控制阀的打开量,流经吸气器的空气的量和吸入气流速率可以变化,从而当发动机工况诸如进气歧管压力变化时调节真空产生。
控制穿过吸气器的动力流速率的示例途径由Emmerich等人在US 6,220,271中示出。在此,螺线管操作的ASOV基于制动助力器中的压力(或真空水平)来控制穿过吸气器的动力流。当制动助力器中的真空水平降低到低于阈值时,ASOV打开以允许在吸气器处产生真空。在吸气器处产生的真空然后供应到制动助力器。
本发明人在此已经认识到关于动力流控制的以上途径可能存在的问题。例如,在某些发动机状况期间打开ASOV以用于真空产生可能不利地影响排放。进一步地,通过基于制动助力器中的压力控制ASOV,ASOV和吸气器的操作在车辆排放测试程序期间可能没有被充分地测试。在此,由于足够的制动助力器真空可以是可用的而不需运用ASOV,因此ASOV在车辆排放测试(例如,美国联邦测试程序1975)期间可能没有被致动打开。
发明内容
本发明人在此已经认识到至少部分地解决以上问题的途径。在一种示例途径中,提供一种用于发动机的方法,该方法包括响应于发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间,增大吸气器切断阀(ASOV)的开口以允许动力流穿过吸气器。以这种方式,可独立于制动助力器状况和其他环境状况来控制ASOV。
例如,发动机可包括用于无源真空产生的吸气器。在一个示例中,发动机可以为自然吸气式的,其中吸气器可以被耦接在进气通道中耦接的进气节气门的对面的节气门旁通通道中。在替换的实施例中,发动机可以为包括压缩机的增压发动机,其中吸气器可以在压缩机的两端耦接在压缩机旁通通道中。在又一实施例中,发动机可以通过在进气节气门对面耦接在节气门旁通通道中的吸气器来增压。穿过吸气器的动力流可以通过吸气器控制阀(ACV)调整。当发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间时,控制器可以将ACV激活到打开位置。在一个示例中,第一较低速度可以为基于变速器过载极限(lugging limit)的速度。在另一个示例中,第二较高速度可以基于发动机的红线速度。如果发动机速度减少到低于第一较低速度或如果发动机速度增加到高于第二较高速度,则控制器可以朝向关闭位置调节ACV。因此,穿过吸气器的动力流可基于发动机速度而不是制动助力器中的现有真空水平来调整。
以这种方式,可控制ACV操作以用于真空产生。基于发动机速度控制穿过吸气器的动力流速率提供对ACV的更简化的控制。进一步地,通过基于发动机速度调控ACV,吸气器和ACV操作可以在排放测试程序期间进行可靠地测试。具体地,ACV可在示例联邦排放测试程序期间运用。总之,利用用于ACV的简化的控制算法,可以实现制造成本的减少连同增强的排放达标。
应当理解,提供上述发明内容以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征,所述主题的范围由随附权利要求书唯一地限定。此外,所要求保护的主题并不限于解决上述或本公开任何部分提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1A示出包括吸气器的自然吸气发动机系统的示意图。
图1B示出包括吸气器的增压发动机系统的示意图。
图2描绘示例混合动力车辆系统布局。
图3呈现说明根据本公开的用于控制被包括在图1A和图1B的发动机系统中的吸气器切断阀(ASOV)的操作的程序的高水平流程图。
图4示出说明用于确定状况是否适合打开ASOV的程序的示例流程图。
图5示出说明根据本公开的用于确定混合动力电动车辆(HEV)系统中的ASOV的位置的程序的示例流程图。
图6描绘说明用于确立发动机速度是否在用于打开ASOV的期望范围内的程序的示例流程图。
图7呈现说明用于验证修改ASOV的位置的发动机状况变化是否已经发生的程序的示例流程图。
图8示出说明用于监测ASOV的温度的程序的示例流程图。
图9描绘说明用于确定待施加到ASOV用于致动的期望电流和电压的程序的示例流程图。
图10(包括图10A和图10B)示出说明用于基于现有发动机劣化状况确定ASOV的位置的程序的示例流程图。
图11示出根据本公开的基于发动机速度和ASOV温度的ASOV的示例控制操作。
图12呈现基于进气歧管压力的变化的ASOV的示例控制操作。
图13描绘基于检测到的发动机劣化状况的ASOV的示例控制操作。
图14示出当被包括在图2的HEV系统中时的ASOV的示例控制操作。
具体实施方式
以下详细描述涉及用于在耦接到发动机系统(诸如图1A的自然吸气发动机系统和图1B的强制进气发动机系统)的吸气器处产生真空的方法和系统。发动机系统可被包括在混合动力电动车辆(HEV)诸如图2所示的混合动力车辆系统中。在吸气器处的真空产生可由耦接到吸气器上游或下游的吸气器切断阀(ASOV)调整。因此,可调节ASOV的开口以控制穿过吸气器的动力流,因此控制在吸气器处产生的真空量。控制器可被配置成执行一个或多个控制程序,诸如图3至图10的示例程序,以基于发动机状况诸如发动机速度(图6)、可取决于提供给ASOV的电流和电压(图9)的ASOV温度(图8)和HEV系统中的发动机状况(图5)打开或关闭ASOV(图3和图4)。发动机状况的变化可确定是否将调节ASOV的位置(图7)。另外,控制器可基于发动机劣化状况的确定修改ASOV的位置(图10)。示例ASOV调节参照图11至图14进行描述。
转向图1A,其示出火花点火内燃发动机10的示意图。图1A所示的发动机10的实施例包括自然吸气发动机且不包括增压装置。发动机10包括多个汽缸,其中的一个汽缸30(也称为燃烧室30)在图1A中示出。
发动机10的汽缸30可包括其中定位有活塞36的燃烧室壁32。活塞36可耦接到曲轴40,使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统(未示出)耦接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地,起动马达可经由飞轮(未示出)耦接到曲轴40,以启用发动机10的起动操作。
燃烧室30可经由进气通道42接收来自进气歧管46的进气,并且可经由排气歧管48和排气通道19排放燃烧气体。进气歧管46和排气歧管48可经由相应的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中,燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在该示例中,进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可各自包括一个或多个凸轮,并且可以利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气凸轮轴和排气凸轮轴的角位置可分别由位置传感器55和57确定。因此,进气凸轮的位置可由位置传感器55确定,而排气凸轮的位置可由位置传感器57确定。
在可替换的实施例中,进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动控制。例如,汽缸30可以可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器66被示为直接耦接到燃烧室30,用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接将燃料喷射到其中。以这种方式,燃料喷射器66提供了所谓的燃料到燃烧室30中的直接喷射。例如,燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨燃料轨的燃料系统(在图1A中未示出)输送到燃料喷射器66。在一些实施例中,燃烧室30可以可替换地或另外包括以这样的配置布置在进气歧管46中的燃料喷射器,即该配置提供所谓的燃料到燃烧室30上游的进气道中的进气道喷射。
在选定的操作模式下,响应于来自控制器12的火花提前信号SA,点火系统88可经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。虽然示出了火花点火部件,但在一些实施例中,发动机10的燃烧室30或一个或多个其他燃烧室可在有或没有点火火花的情况下以压缩点火模式操作。
进气歧管46被示为与具有节流板64的进气节气门62连通。在该特定示例中,节流板64的位置可通过控制器12经由提供给包括有进气节气门62的电动马达或致动器的信号而改变,这是通常被称为电子节气门控制(ETC)的配置。进气节气门62可控制从进气通道42到进气歧管46和燃烧室30等其他发动机汽缸的气流。节流板64的位置可通过来自节气门位置传感器58的节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可包括用于将相应的信号MAF和BP提供给控制器12的质量空气流量传感器120和大气压力传感器121。大气压力传感器121也可被配置为允许其测量进气温度(IAT)以及大气压力(BP)的温度/压力传感器。
进一步地,在所描绘的实施例中,排气再循环(EGR)系统可将来自排气通道19的期望的排气部分经由EGR通道82传送到进气歧管46。所提供的EGR量可通过控制器12经由EGR阀80改变。通过将排气引到发动机10,用于燃烧的可用氧气的量减少,从而降低燃烧火焰温度并且减少例如NOx的形成。
曲轴箱强制通风(PCV)管道78可将曲轴箱(未示出)耦接到进气歧管46,使得曲轴箱中的气体可以受控的方式从曲轴箱排出。进一步地,来自燃料蒸汽滤罐(未示出)的蒸发排放物可通过将燃料蒸汽滤罐耦接到进气歧管的燃料蒸汽吹扫管道76吹扫到进气歧管46中。
排气传感器126被示为耦接到排放控制装置70上游的排气通道19。传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器,诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置70被示为沿排气传感器126下游的排气通道19布置。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置,或它们的组合。氧传感器79被示为耦接到排放控制装置70下游的尾管77。排放控制装置70的氧含量可基于来自排气传感器126和氧传感器79的测量值来估计。
吸气器20可在进气节气门62的对面耦接在管道23(本文中也称为旁通进气通道23或节气门旁通通道23)中。管道23可以平行于进气通道42,如图1A所示,并且可以将从空气净化器133下游接收的进气的一部分经由吸气器20转向到进气歧管46。从进气节气门62的上游转向的空气的一部分可流入管道23的第一端25,穿过吸气器20,并且在管道23的第二端26离开进入进气节气门62下游的进气歧管46。穿过吸气器20的气流在吸气器20内创建低压区,从而为真空罐和真空消耗装置诸如燃料蒸汽滤罐、制动助力器等提供真空源。因此吸气器(其可以可替换地被称为喷射器、文氏管、喷射泵和排泄器)为无源真空产生装置,其当用在发动机系统中时可提供低成本真空产生。所产生的真空量可取决于穿过吸气器20的动力气流速率。如图1A所示,吸气器切断阀(ASOV)74可耦接到吸气器20下游的管道23。可替换地,ASOV 74可耦接在吸气器20的上游。在其他实施例中,ASOV 74可与吸气器20成一整体(例如,阀可以布置在吸气器喉管处)。ASOV 74也可称为吸气器控制阀或ACV 74。
ASOV 74可以被主动地控制以允许/不允许动力流穿过吸气器(在双态ASOV的情况下)或减少/增加穿过吸气器的流(在连续可变的ASOV的情况下)。因此,通过调节ASOV 74的开口,穿过吸气器20的动力流可变化,并且可调控在吸气器喉管处抽吸的真空量以满足发动机真空需求。
ASOV 74可以为电致动阀,并且其状态可以通过控制器12基于各种发动机工况控制。在一个示例中,ASOV 74可以为电磁阀。本文中,ASOV可以通过电流的流动致动。这样,当没有电流供应到电致动ASOV时,ASOV 74的默认位置可以为关闭(或完全关闭)位置。因此,ASOV的默认位置的变化(例如,ASOV 74的打开)可通过向ASOV供应电流来实现。如将参照图9所述,用于致动ASOV的电流和电压值可基于发动机舱浸泡温度(underhood soaktemperature)确定。
在可替换的实施例中,ASOV可以为气动(例如,真空致动)阀;本文中,用于阀的致动真空可以来源于进气歧管和/或真空罐和/或发动机系统的其他低压槽(low pressuresinks)。在ASOV为气动控制阀的实施例中,对ASOV的控制可以独立于动力传动系控制模块执行(例如,ASOV可以基于发动机系统内的压力/真空水平被动地控制)。
无论是电致动还是用真空致动,ASOV 74可以为双态阀(例如,双通阀)或连续可变阀。双态阀可以被控制成完全打开或完全关闭(关上),使得双态阀的完全打开位置是阀没有施加流限制的位置,并且双态阀的完全关闭位置是阀限制所有流使得没有流可穿过该阀的位置。相比之下,连续可变阀可以部分打开到不同程度。具有连续可变ASOV的实施例在控制穿过吸气器的动力流方面可提供更大灵活性,其缺点是连续可变阀可能比双态阀成本更高。在其他示例中,ASOV 74可以为闸门阀、枢转板阀、提升阀或另一种合适类型的阀。
ASOV 74的状态(例如,打开或关闭)可以基于各种发动机工况确定,如将参照图3至图14在本公开中所详细描述的。控制器12可以可操作地耦接到ASOV 74,以在打开位置或关闭位置之间致动ASOV 74(或针对连续可变阀呈现其之间的任何位置)。在第一示例中,控制器可基于真空罐诸如制动助力器中的真空水平致动ASOV。例如,当制动助力器中的真空水平低于阈值时,经由吸气器的真空产生可以通过致动打开ASOV来激活。在第二示例中,ASOV可以基于发动机进气口中期望的气流来控制。详细来讲,当进入进气歧管的气流速率比期望的要大时(这可能导致额外燃料被喷射),可以关闭ASOV。虽然控制ASOV的以上示例可适合于日常的发动机操作,但这些控制方法在排放测试程序期间可能不允许对吸气器或ASOV的充分测试。这样,当ASOV控制基于制动助力器中的真空水平或基于进气中的期望气流时,在排放测试和/或诊断程序期间可以不致动ASOV。
因此,本公开描述至少部分基于发动机速度的ASOV控制方法。例如,当发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间时,控制器可命令ASOV 74(从偏关闭的位置)到打开位置。通过基于发动机速度打开ASOV,喷射器动力流可引起比期望的气流要大的气流的状况减少(例如,被最小化)。由于比期望的要大的气流速率导致额外的燃料被喷射,因而经由ASOV控制气流可改善发动机性能和燃料经济性。更进一步地,当ASOV控制基于发动机速度时,确保在排放测试程序期间的ASOV致动。因此,可确保ASOV(和吸气器)的诊断,同时评估ASOV(和吸气器)对车辆排放的影响。
对于电致动ASOV,控制器也可基于ASOV的温度调整ASOV的致动。例如,当ASOV的温度高于阈值时,可以(从打开)关闭ASOV。在又一个示例中,基于发动机劣化状况的检测可以利用用于调控ASOV的不同控制算法。可替换的控制方法可用于混合动力电动车辆。
返回到图1A,由吸气器20产生的真空可引导到真空罐138和制动助力器140中的制动真空罐184(也称为制动蓄积器184)。真空罐138可经由通道73通过位于第一管道93中的第一止回阀63接收真空。第一止回阀63允许气流从真空罐138朝向吸气器20,并且阻止气流从吸气器20朝向真空罐138。传感器125可估计真空罐138内的压力水平(或真空水平)。这样,传感器125可以为压力传感器或真空传感器。虽然所描绘的实施例将第一止回阀63示为不同的阀,但在吸气器的可替换实施例中,止回阀63可以整合进吸气器中。制动蓄积器184可经由通道73通过耦接在第二管道65中的第二止回阀94接收来自吸气器20的真空。制动蓄积器184中的可用压力可以由真空传感器127(或压力传感器127)估计。控制器12可以因此从传感器125和127中的每一个接收压力水平读数。在可替换的实施例中,制动蓄积器184可以直接从真空罐138接收真空。
制动蓄积器184可以为制动助力器140中的内部真空罐,制动助力器140进而可耦接到车轮制动器(未示出)。制动蓄积器184中的真空可放大由车辆操作者196经由制动器踏板150提供给主缸用于施加车辆制动(未示出)的力。制动器踏板150的位置可以由制动器踏板传感器154监测。真空传罐138可以耦接到一个或多个发动机真空消耗装置。例如,真空罐138可以耦接到滤罐吹扫阀/净化阀(未示出)、电荷运动控制阀(未示出)和增压发动机中的涡轮废气致动器(在图1A中未示出)中的一个或多个。
虽然在图1A中未示出,但在其他示例中,真空罐138和制动蓄积器184可以经由分开的通道直接耦接到进气歧管46。即,制动蓄积器184可以经由与将真空罐138直接耦接到进气歧管46的第二通道不同的第一通道直接耦接到进气歧管。进一步地,第一通道和第二通道可不包括吸气器20并且可绕过吸气器20。当进气歧管真空深于在吸气器处产生的真空或当吸气器不产生真空时,真空罐138和制动蓄积器184可从进气歧管46接收真空。
控制器12在图1A中示为常规微型计算机,其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、不失效存储器110和常规数据总线。控制器12命令各种致动器,诸如节流板64、ASOV 74、EGR阀80、燃料喷射器66等。控制器12被示为接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号,除先前讨论的那些信号外,还包括:来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);耦接到加速器踏板192用于感测由车辆操作者196调节的加速器位置的位置传感器194;来自耦接到进气歧管46的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量;来自耦接到进气通道42的温度/压力传感器121的进气温度和大气压力(BP)的测量;来自压力传感器127的制动器真空罐184中的真空的测量;来自压力传感器125的真空罐138中的真空的测量;来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自质量空气流量传感器120的进入发动机的空气质量的测量;以及来自传感器58的节气门位置的测量。
控制器12也从用于估计排放控制装置70的氧储存容量的排气传感器126和氧传感器79接收通信。发动机位置传感器118可在曲轴每转产生预定数目的等间隔脉冲,由此可确定发动机速度(RPM)。控制器12中的存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据以及被预期但未具体列出的其它变量编程,其中所述计算机可读数据表示可由处理器102执行以便执行下述方法的指令。示例方法和程序在本文参照图3至图10描述。
图1B描绘包括增压发动机的示例发动机系统11。发动机系统11类似于图1A的发动机系统10,主要不同之处在于吸气器的定位以及涡轮增压器和高压排气再循环(HP-EGR)管道的包括。因此,先前在图1A中介绍的发动机部件在图1B中类似地编号,并且不再重复介绍。
发动机11包括压缩装置,诸如至少包括沿进气通道42布置的压缩机162的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器,压缩机162可至少部分地由沿排气通道19布置的排气涡轮164(例如,经由轴)驱动。压缩机162从进气通道42抽吸空气,以供应增压室144。排气使经由轴161耦接到压缩机162的排气涡轮164转动。对于机械增压器,压缩机162可至少部分地由发动机和/或电机驱动,并且可不包括排气涡轮。因此,经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或多个汽缸的压缩量可通过控制器12改变。
废气门168可被耦接在涡轮增压器内排气涡轮164的两端。具体地,废气门168可被包括在耦接在排气涡轮164的入口和出口之间的旁通通道166中。通过调节废气门168的位置,可控制由排气涡轮提供的增压量。
进一步地,在图1B的示例发动机系统中,吸气器21可以在压缩机162的对面耦接在管道28(本文也称为压缩机旁通通道28)中。管道28可以平行于进气通道42,如图1B所示,并且可以将来自压缩机162下游和进气节气门62上游的增压空气的一部分经由吸气器21转向到压缩机162上游。从压缩机162下游(和进气节气门62上游)转向的压缩空气的一部分可流入管道28的第一端29,穿过吸气器21并且可在管道28的第二端27离开进入压缩机162上游的进气通道42。穿过吸气器21的气流在吸气器21内创建低压区,从而为真空罐和真空消耗装置(诸如燃料蒸汽滤罐、制动助力器等)提供真空源。由吸气器产生的真空量可取决于穿过吸气器21的动力气流速率。如图1B所示,吸气器切断阀(ASOV)74可耦接到吸气器21上游的压缩机旁通通道28。可替换地,ASOV 74可耦接在吸气器21的下游。进一步地,如之前参照图1A所提及的,ASOV 74可以由控制器12调控,以改变在吸气器21处产生的真空的水平。这样,对ASOV 74的控制可基于发动机速度、ASOV的温度和将在下面参照图3至图14描述的其他状况。类似于图1A,在吸气器21处产生的真空可供应给真空罐138和制动器蓄积器184中的每一个。
在本文中应当理解,虽然图1B示出吸气器21在压缩机162对面耦接在管道28(或压缩机旁通通道28)中,但其他增压发动机实施例可包括耦接在进气节气门62两端的吸气器21,如图1A的自然吸气发动机的示例实施例所示。可替换的实施例可包括在发动机系统内在不同位置中耦接的多个喷射器。这些多个喷射器可经由止回阀组合以提供期望的真空水平。
发动机11可包括高压EGR(HP-EGR)系统,其用于将排气的一部分从排气歧管再循环到进气歧管,具体地,从排气涡轮164上游的发动机排气再循环到进气节气门62和压缩机162中的每一个下游的进气歧管46。HP-EGR系统可包括HP-EGR管道84和HP-EGR阀158,HP-EGR阀158被配置成控制沿HP-EGR管道84再循环的排气量。虽然在图1B中未示出,但发动机11也可包括低压EGR(LP-EGR)系统,其用于将排气的一部分从排气歧管再循环到进气歧管,具体地,从排气涡轮164下游的发动机排气再循环到进气压缩机162上游的发动机进气口。
图1B的控制器12可以类似于图1A所示的控制器12。然而,除了对各种致动器诸如节流板64、ASOV 74、燃料喷射器66等的命令之外,图1B的控制器12还可命令HP-EGR阀158和废气门168。进一步地,图1B的控制器12可以接收来自先前在图1A中介绍的传感器的信号以及来自耦接到发动机11中的压缩机162下游的增压室144的传感器123的节气门入口压力(或增压压力)的测量。
应当理解,虽然本公开在以下描述中可以参考发动机10,但除非特别指出,否则其余的描述也可应用于图1B的发动机11。
在一些实施例中,发动机(例如,发动机10或发动机11)可以耦接到混合动力车辆中的电动马达/电池系统。混合动力车辆可具有平行配置、串行配置或它们的变型或组合。进一步地,在一些实施例中,可采用其他发动机配置,例如柴油发动机。
图2示出示例车辆推进系统200。车辆推进系统200包括燃料燃烧发动机10和马达220。作为非限制性示例,发动机10可包括内燃发动机,并且马达220可包括电动马达。车辆推进系统200的发动机10可以为在图1A的实施例中描绘的发动机10或在图1B的实施例中描绘的发动机11。马达220可以被配置成利用或消耗不同于发动机10的能源。例如,发动机10可以消耗液体燃料(例如,汽油)以产生发动机输出,而马达220可以消耗电能以产生马达输出。因此,具有车辆推进系统200的车辆可被称为混合动力电动车辆(HEV)。
根据车辆推进系统遇到的工况,车辆推进系统200可利用各种不同的操作模式。这些模式中的一些可使发动机10能够保持处于“关闭”状态(即,设定成其中发动机静止的停用状态),其中发动机处的燃料燃烧被停止。例如,在选定的工况下,当发动机10停用时,马达220可经由驱动轮230推进车辆,如箭头222所示。
在其他工况期间,发动机10可以设定为停用状态(如上所述),而马达220可以被操作以给储能装置250充电。例如,马达220可从驱动轮230接收车轮扭矩,如箭头222所示,其中马达可将车辆的动能转化成电能以储存在储能装置250中,如箭头224所示。此操作可被称为车辆的再生制动。因此,在一些实施例中,马达220可提供发电机的功能。然而,在其他实施例中,发电机260可代替地从驱动轮230接收车轮扭矩,其中发电机可将车辆的动能转化成电能以储存在储能装置250中,如箭头262所指示。
在其他工况期间,发动机10可通过燃烧从燃料系统240接收的燃料操作,如箭头242所示。例如,当马达220停用时,发动机10可被操作以经由驱动轮230推进车辆,如箭头212所示。在其他工况期间,发动机10和马达220可均被操作以经由驱动轮230推进车辆,如箭头212和222分别所示。发动机和马达两者均可选择性地推进车辆的配置可被称为并行式车辆推进系统。需注意,在一些实施例中,马达220可经由第一组驱动轮推进车辆,并且发动机10可经由第二组驱动轮推进车辆。
在其他实施例中,车辆推进系统200可被配置为串行式车辆推进系统,由此发动机不直接推进驱动轮。相反,发动机10可被操作以向马达220提供动力,马达220进而可经由驱动轮230推进车辆,如箭头222所示。例如,在选定工况期间,发动机10可驱动发电机260,发电机260进而可如箭头214所示地向马达220或如箭头262所示地向储能装置250中的一个或多个供应电能。作为另一个示例,发动机10可被操作以驱动马达220,马达200进而可提供发电机功能以将发动机输出转化成电能,其中电能可以储存在储能装置250处以供马达以后使用。
燃料系统240可包括用于将燃料储存在车辆上的一个或多个燃料箱244。例如,燃料箱244可储存一种或多种液体燃料,包括但不限于:汽油、柴油和醇类燃料。在一些示例中,燃料可以作为两种或更多种不同燃料的混合物储存在车辆上。例如,燃料箱244可以被配置成储存汽油和乙醇的混合物(例如,E10、E85等)或汽油和甲醇的混合物(例如,M10、M85等),由此这些燃料或燃料混合物可以输送到发动机10,如箭头242所示。因此,液体燃料可以从燃料箱244供应到图2所示的马达车辆的发动机10。其他合适的燃料或燃料混合物可以供应到发动机10,其中它们可以在发动机处燃烧以产生发动机输出。发动机输出可用于推进车辆,如箭头212所示,或用于经由马达220或发电机260给储能装置250再充电。
在一些实施例中,储能装置250可以被配置成储存电能,所述电能可供应到驻留在车辆上的其他电力负载(不同于马达),包括车厢暖气和空调、发动机起动、前灯、车厢音频和视频系统等。作为非限制示例,储能装置250可包括一个或多个电池和/或电容器。
控制系统12(本文中也称为控制器12)可与发动机10、马达220、燃料系统240、储能装置250和发电机260中的一个或多个通信。如将由图5的过程流程所述,控制系统12可从发动机10、马达220、燃料系统240、储能装置250和发电机260中的一个或多个接收传感反馈信息。进一步地,响应于此传感反馈,控制系统12可将控制信号发送到发动机10、马达220、燃料系统240、储能装置250和发电机260中的一个或多个。控制系统12可从车辆操作者196接收车辆推进系统的操作者请求输出的指示。例如,控制系统12可从与踏板192通信的踏板位置传感器194接收传感反馈。踏板192可以示意性地指制动踏板和/或加速器踏板。
储能装置250可以周期性地从驻留在车辆外部的电源280(例如,不是车辆的一部分)接收电能,如箭头284所示。作为非限制性示例,车辆推进系统200可被配置为插电式混合动力电动车辆(HEV),由此电能可经由电能传输电缆282从电源280供应到储能装置250。在从电源280对储能装置250再充电操作期间,电传输电缆282可以电耦接储能装置250和电源280。当操作车辆推进系统以推进车辆时,电传输电缆282可在电源280和储能装置250之间断开。控制系统12可识别和/或控制储存在储能装置处的电能的量,其可被称为荷电状态(SOC)。储能装置250也可被称为电池。
在其他实施例中,电传输电缆282可以省略,其中可在储能装置250处从电源280无线接收电能。例如,储能装置250可经由电磁感应、无线电波和电磁共振中的一个或多个从电源280接收电能。这样,应当理解,任何合适的途径可用于从不包括车辆的一部分的电源对储能装置250再充电。以这种方式,马达220通过利用不同于发动机10利用的燃料的能源推进车辆。
燃料系统240可周期性地从驻留在车辆外部的燃料源接收燃料。作为非限制性示例,通过经由燃料分配装置270接收燃料,可以给车辆推进系统200加燃料,如箭头272所示。在一些实施例中,燃料箱244可被配置成储存从燃料分配装置270接收的燃料,直到其供应到发动机10用于燃烧。在一些实施例中,控制系统12可经由燃料液位传感器(fuel levelsensor)接收储存在燃料箱244的燃料的液位的指示。储存在燃料箱244中的燃料的液位(例如,如燃料液位传感器所识别的)可传达给车辆操作者,例如经由燃料表或车辆仪表面板296中的指示。
车辆推进系统200也可包括环境温度/湿度传感器298以及侧倾稳定性控制传感器,诸如(多个)横向和/或纵向和/或横摆率传感器299。车辆仪表面板296可包括(多个)指示灯和/或基于文本的显示器,在该显示器中将消息显示给操作者。车辆仪表面板296也可包括用于接收操作者输入的各种输入部分,诸如按钮、触摸屏、语音输入/识别等。例如,车辆仪表面板296可包括加燃料按钮297,其可由车辆操作者手动致动或按压以开始加燃料。例如,如下面更详细所述的,响应于车辆操作者致动加燃料按钮297,可以使车辆中的燃料箱减压,使得可以执行加燃料。
在可替换的实施例中,在没有显示器的情况下,车辆仪表面板296可将音频消息传达给操作者。进一步地,(多个)传感器299可包括指示道路粗糙度的垂直加速计。这些装置可连接到控制系统12。在一个示例中,响应(多个)传感器299,控制系统可调节发动机输出和/或车轮制动器,以增加车辆的稳定性。
现在转向图3,其示出用于操作耦接到诸如图1A中的吸气器的上游或下游(或与吸气器成一整体)的进气旁通通道的吸气器控制阀(ACV)的示例程序300。程序300也可用于控制耦接到增压发动机诸如图1B的发动机11中的压缩机旁通通道的ACV。通过基于发动机状况调控ACV的开口,该程序允许调节穿过吸气器的动力流。
在304处,该程序包括估计和/或测量发动机和/或车辆工况。这些工况包括例如发动机速度、发动机温度、大气状况(温度、BP、湿度等)、MAP、(增压发动机中的)增压压力、期望扭矩、EGR、电池荷电状态(SOC)等。
在306处,程序300可确定发动机状况是否允许(从关闭位置)打开ACV。具体地,如果存在合适的发动机状况,则ACV的开口可以增大以允许真空产生。在ACV为双态阀(例如,双通阀)的示例中,该程序可确定是否将ACV从完全关闭位置调节到完全打开位置。如果ACV为连续可变阀,则该程序可确定是否可将ACV从完全关闭位置调控到在完全关闭和完全打开之间的位置。在一个示例中,用于打开ACV的合适的发动机状况可以为发动机速度高于变速器过载极限。在另一个示例中,合适的发动机状况可包括MAP低于节气门入口压力(TIP)。如前所述,ACV控制可不取决于真空罐中所储存的真空的水平。在306处,控制器可以激活图4的程序400,以确定状况是否适合打开ACV。如果确定不存在用于打开ACV的合适状况,则程序300可前进至308以等待适当的发动机状况,并且可不打开ACV。在一个示例中,基于现有发动机状况,可保持ACV的先前位置或可将ACV调节到偏关闭的位置。
然而,如果确定可以打开ACV,则程序300继续到310,在310处打开ACV以用于真空产生。例如,ACV的开口可增大以允许更高的动力流穿过吸气器。因此,ACV可以为螺线管控制的阀。将ACV致动到打开位置可包括使电流流动以给螺线管通电。进一步地,控制器可在开口方向上致动ASOV螺线管。打开阀可包括完全打开阀或将阀从关闭位置(例如,完全关闭)移动到偏打开的位置。应当注意,在所述示例中,当没有电流流动至螺线管时,ACV的默认位置可以为关闭位置。在其他示例中,ACV可以为连续可变阀,其中ACV的打开程度可以在完全打开位置、完全关闭位置和它们之间的任何位置之间调节。作为由于ACV打开导致的穿过吸气器的动力流增加的结果,在吸气器处可抽吸较大量的真空。
在312处,程序300可确定发动机状况是否发生变化,该变化需要关闭ACV。例如,发动机速度可以低于变速器过载极限。在另一个示例中,MAP可以高于在增压发动机的示例中的TIP。在312处控制器可以激活图7的程序700,以确定发动机状况是否已将变化到足以关闭ACV。
如果确定发动机状况未变化,则程序300前进至314,以将ACV保持处于其打开位置(其中在310处ACV的开口增大),用于继续产生真空。然后程序300可返回到312以监测可能涉及关闭ACV的发动机状况的任何变化。
可替换地,如果在312处确定发动机状况的变化已导致关闭ACV的需求,则程序300继续到316,以例如通过使电流的流动中断来关闭ACV。例如,可以将ACV从完全打开位置调节到完全关闭位置。在另一个示例中,ACV可以从主要打开位置移动到主要关闭位置。在螺线管ACV的示例中,到螺线管的电流流动可停止,从而引起阻碍动力流穿过吸气器的ACV的关闭。然后程序300结束。
现在转向图4,其呈现用于确定打开ACV的合适的发动机状况是否普遍存在(prevalent)的程序400。如上文所提及的,控制器可在图3的程序300的306处激活程序400。具体地,程序400评估发动机速度、(增压发动机中的)歧管压力、劣化状况等,以确定ACV的位置。
在404处,可以确定车辆系统是否为混合动力车辆。如果是,则程序400前进至406,在406处基于图5的程序500确定ACV位置。具体地,基于发动机运行状况和发动机停机状况,在混合动力车辆系统中可以不同方式调控ACV位置。例如,在发动机静止下来之前,发动机停机机会可用于产生附加真空。然后程序400可继续到410。
如果在404处确定车辆系统不是混合动力车辆,则程序400前进至408,以确定发动机速度是否在期望范围内。可以激活图6的程序600,以用于确定发动机的旋转速度是否在第一较低速度和第二较高速度之间。
现在参照图6,在此描绘程序600,用于测量发动机速度并且确定发动机速度是否在允许打开ACV的合适范围内。在602处,程序600可以估计或测量发动机速度。因此,发动机速度可以基于来自耦接到曲轴的霍尔效应传感器(例如,发动机10和发动机11的霍尔效应传感器118)的表面点火感测信号(PIP)来测量。霍尔效应传感器118可在曲轴每转产生预定数目的等间隔脉冲,由此可确定发动机速度(RPM)。
接着在604处,程序600可确定所测量或估计的发动机速度是否落入第一较低速度Sp_1和第二较高速度Sp_2之间的期望范围内。例如,第一较低速度Sp_1可以基于变速器过载极限。变速器过载极限可以为这样的速度,即低于该速度发动机可能经历过载。因此,变速器过载极限可以为减少驱动传动系振动的最小速度。对于给定的发动机负载,当发动机速度显著较低时,在变速器中可产生噪声和振动。在一个示例中,变速器过载极限(和Sp_1)可以为1250RPM。在另一个示例中,变速器过载极限(和Sp_1)可以为1500RPM。第二较高速度Sp_2可以基于红线速度(redline speed)。红线速度是指针对给定发动机的对发动机速度的预定最大极限,其中以高于红线的速度操作给定发动机可能引起显著的发动机部件劣化。在一个示例中,红线速度(和Sp_2)可以为6000RPM。在另一个示例中,红线速度(和Sp_2)可以为7000RPM。
如果在604处确认估计或测量的发动机速度在Sp_1和Sp_2之间,则程序600继续到608,以确定发动机速度在期望范围内。在此,如果不存在与打开ACV冲突的其他发动机状况,则可以打开ACV(或ACV的开口可以增大)。然而,如果确定发动机速度低于Sp_1或高于Sp_2,则程序600前进至606,以确定发动机速度不在期望范围内。因此,如果发动机速度低于Sp_1或高于Sp_2,则ACV可不打开(并且如果ACV打开的话可以关闭)。然后程序600可以结束。因此,程序600可以确定发动机速度是否在期望范围内,并且该结果可以由图4的程序400使用。
返回到程序400中的408,如果确定发动机不在期望范围内,则程序400继续到414,在414处ACV可不打开并且可以保持处于关闭位置(或如果ACV打开的话可以关闭)。因此,ACV可不调节到打开位置并且可以完全关闭。换句话说,ACV的开口可不增大。然后程序400可以前进至416。
然而,如果在408处确定发动机速度在期望范围内,则程序400继续到在增压发动机中的可选步骤410,其中可确认发动机中存在增压状况况连同歧管绝对压力(MAP)低于或等于TIP。歧管压力可以由歧管压力传感器(诸如图1A和图1B的压力传感器122)估计,而节气门入口压力(或增压室压力)可以由节气门入口压力传感器诸如图1B的TIP传感器123确定。如果确定MAP高于TIP(例如,当发动机退出增压状况,TIP等于大气压力时),则程序400前进至412,在412处可以确定灰色空气(grey air)再循环的可能性,并且前进至414以不打开ACV,并且将ACV保持处于关闭位置。如果需要,大气压力(BP)可以由组合温度/压力传感器诸如图1B的传感器121测量。
灰色空气可以呈以下形式存在于进气歧管中,即来自燃料蒸汽滤罐(诸如来自图1A和图1B中的吹扫管道76)的吹扫燃料蒸汽、从曲轴箱强制通风(PCV)系统(诸如经由图1A和图1B中的PCV管道78)接收的空气和燃料蒸汽的混合物、来自排气门和进气门之间的重叠部分的排气回流和/或从排气再循环(EGR)系统诸如图1A和图1B中所示的EGR系统接收的排气。当存在于发动机进气口的冷却器位置中时,空气、排气和燃料蒸汽的这种混合物可包括作为半聚合沉积物蓄积的组分。例如,由于空气净化器可以为冷却器,因而半聚合沉积物可积聚在进气通道中的空气净化器中。当歧管压力高于增压发动机中的TIP并且ACV打开(或ACV的开口增大)时,进气歧管内的空气、燃料蒸汽和排气的混合物可朝向进气通道中的空气净化器(诸如图1A和图1B中的空气净化器133)流过压缩机旁通通道(诸如图1B的管道28)中的吸气器。因此,为了减少残留物经由压缩机旁通通道从灰色空气再循环形成,当测量到MAP高于TIP时,可以关闭ACV。
然而,如果确定不存在增压状况或MAP等于或低于TIP,则程序400前进至416。
应当注意,如果发动机不是强制进气发动机(例如,自然吸气发动机),则程序400可略过410并且从408直接前进至416(或经由410)。
在416处,程序400可确认是否已设定诊断故障代码(DTC)。当识别出发动机内的一个或多个部件劣化时,可以在控制器中设定DTC。在一些实施例中,当识别出劣化时可以激活故障指示灯(MIL)以警告车辆操作者。进一步地,基于识别的劣化,控制器可以修改一个或多个发动机参数以允许继续可靠的发动机操作。因此,即使一个或多个部件可能劣化,控制器也可以允许发动机操作,同时发信号通知车辆操作者以解决该问题。
响应于发动机劣化的诊断的发动机操作可被称为修改的发动机操作。修改的发动机操作可以包括用改变的发动机参数诸如增加或减少的EGR流、修改的火花正时、修正的燃料喷射等操作发动机。进一步地,对发动机操作参数的修改可以基于识别的劣化。作为示例,ACV位置可以取决于诊断的劣化状况。第一劣化状况可能期望关闭的ACV,而第二劣化状况可能需要ACV保持打开。在另一个示例中,如果确定排气传感器劣化,则可修改燃料喷射正时和/或燃料喷射量。
因此,如果在416处程序400确认已检测到劣化状况,则在418处可以激活图10的程序1000,以确定ACV的合适位置。如上所提及的,ACV的位置可以基于劣化类型以及所产生的修改的发动机操作。接着,在420处,基于程序1000,可以确定响应于检测到的劣化状况修改的发动机操作是否允许打开ACV。如果否,则程序400前进至422,在422处ACV可以关闭或保持处于关闭位置(例如,ACV可以不打开)。可替换地,如果在420处确认在修改的发动机操作中打开ACV是期望的,则程序400继续到424,以确定ACV可以调节到打开位置。打开位置可以包括完全打开位置或在完全打开和完全关闭之间的位置中的一者。然后程序400可以结束。
因此,控制器可以基于发动机速度调节吸气器切断阀(ASOV)的位置。因此,ASOV的第一初始位置可通过现有的测量的发动机速度确定。例如,当现有发动机速度高于第一速度(Sp_1)并且低于第二速度(Sp_2)时,仅基于发动机速度的ASOV的第一初始位置可以为打开(或主要打开、部分打开)位置。通过将ASOV保持处于打开位置,可允许相当大的动力流穿过吸气器。可替换地,当现有发动机速度低于第一速度或高于第二速度时,ASOV的第一初始位置可以为关闭位置。然而,如果MAP被估计为高于增压发动机中的TIP,则可以改变第一初始位置。在ASOV的第一初始位置为打开位置的示例中,如果测量到MAP高于TIP,则ASOV可以调节到关闭位置(例如,完全关闭),以减少灰色空气再循环以及沉积物在空气净化器和/或其他进气通道部件中的形成。进一步地,ACV的第一初始位置可以基于发动机劣化状况和所产生的修改的发动机操作来修改。因此,如果响应于发动机劣化而修改的发动机操作需要不同的ACV位置,则响应于灰色空气再循环的可能性调节的ACV位置也可以改变。因此,ACV的第一初始位置可以由其他发动机状况超控(override)。
现在转向图5,其示出用于确定混合动力车辆系统中的ACV位置的程序500。具体地,当制动发动机被激活用于推进时,并且如果发动机速度在如图6所述的期望范围内,则ACV位置可以基于发动机速度调节。当命令发动机停机并且发动机速度落入较低期望范围内时,也可以打开ACV用于真空产生。更进一步地,在发动机停机期间也可以基于催化剂的氧含量打开或关闭ACV。
在502处,可以确定混合动力车辆是否在发动机运行状况下操作。在此,发动机可以被加燃料,并且可以燃烧以推进混合动力车辆。可替换地,发动机可以燃烧以给混合动力车辆中的电池再充电。如果确定发动机没有操作而停机且静止,则程序500前进至504,以确认是否已命令发动机运行状况。当混合动力车辆主要由马达推进时,发动机可以静止,并且可以不燃烧。作为示例,在城市行驶或在较低车辆速度下,马达可以为推进混合动力车辆的主要力。在此,当接收到扭矩需求增加时,可以激活发动机以用于燃烧并且推进混合动力车辆。
如果还未发出发动机运行命令,则程序500继续到506,以保持发动机关闭状况并且结束。在另一方面,如果已激活发动机用于操作,则程序500前进至508,以确定发动机运行状况是否用于车辆推进。例如,可以致动发动机以给电池再充电。在另一个示例中,发动机可以已经响应于增加的操作者扭矩需求(诸如当加速时)被激活。如果在508处确定还未激活发动机用于车辆推进,则程序500前进至510,以确定发动机正在操作用于电池再充电。在此,发动机可以被控制以在怠速速度(例如,900RPM)下操作,同时给电池再充电。因此,发动机可不推进混合动力车辆。在低发动机速度(例如,怠速)下可紧密控制空燃比,以减少噪声、振动和粗糙性(NVH)问题。由于在电池再充电期间发动机可以以较低速度操作,因此ACV可以保持处于(或移动到)关闭位置,以减小对空燃比的负面影响。因此,在512处,程序500可以确定ACV的期望位置为关闭位置。详细来讲,穿过吸气器的动力流可以在怠速速度期间使空燃比控制复杂化,并且因此,ACV可以关闭以中断穿过吸气器的动力气流。然后程序500可以结束。
然而,如果在508处确定已经激活发动机用于车辆推进,则程序500继续到514,以确定现有发动机速度是否在第一较低速度(Sp_1)和第二较高速度(Sp_2)之间。如之前参照程序600所述,第一较低速度可以基于发动机的变速器过载极限。例如,第一较低速度可以为1200RPM。第二较高速度(Sp_2)可以基于发动机红线速度。对于混合动力车辆中的示例发动机,示例第二较高速度可以为5000RPM。
如果确定发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间,则程序500前进至530,以确定ACV的期望位置为打开位置。在此,打开位置可以指示对ACV的期望调节,从而导致穿过吸气器的动力流增加。因此,打开位置可以指示增大ACV的开口。如果发动机速度高于第二较高速度(Sp_2)或发动机速度低于第一较低速度(Sp_1),则程序500继续到520,以确定ACV的期望位置为关闭位置。在此,穿过吸气器的动力气流可能为不期望的,并且当ACV调节到关闭位置时,ACV的开口可以减小。
返回到502,如果确认发动机运行并且是可操作的,则程序500前进至516,以确认控制器是否已命令发动机停机。例如,在公路上巡航时,发动机可以操作并且推进处于马达关闭状况下的混合动力车辆。随后,当混合动力车辆离开公路以在地面街道上行驶时,可以命令发动机关闭,同时激活马达用于推进车辆。在另一个示例中,发动机可以被激活并且是可操作的,用于给电池再充电。在给电池充电到期望水平之后,可以命令发动机停机。
如果在516处确认已命令发动机停机,则程序500移动到518,以检查发动机速度是否在第三速度(Sp_3)和第四速度(Sp_4)之间。具体地,可以确认发动机速度是否高于第四速度以及低于第三速度。在此,第三速度(Sp_3)可以低于怠速速度。例如,如果怠速速度为900RPM,则第三速度可以为700RPM。在另一个示例中,第三速度可以为500RPM。第四速度(Sp_4)可以为刚好在即将发生的发动机停止之前发生的速度。例如,在发动机停止时的发动机速度可以为50RPM。在此,第四速度(Sp_4)可以为100RPM。在另一个示例中,Sp_4可以为200RPM。在另一个示例中,当发动机静止下来时,第四速度可以基于减少发动机停机摇晃。在发动机停机期间,一旦发动机汽缸中的燃烧停止,活塞就可能使捕集在发动机汽缸中的空气压缩和膨胀。因此,在加燃料终止之后进入汽缸中的过量气流可能导致在汽缸内捕集空气。空气的此压缩和膨胀可能产生可以传输到车身的扭转脉冲,从而导致称为停机摇晃的加重的NVH问题。
因此,一旦命令发动机停机并且在进气节气门关闭的情况下发动机旋转减慢至静止,基于发动机速度范围并且基于发动机停机摇晃可以短暂地打开ACV用于产生真空。通过在发动机停止之前关闭ACV,可以减少至汽缸的过量气流,从而导致发动机停机摇晃减轻。
如果在518处确定发动机速度高于第四速度并且也低于第三速度,则程序500继续到522,以确定储存在排放控制装置中的氧含量是否为阈值Threshold_1或接近阈值Threshold_1。例如,排放控制装置可以为能够储存氧的三元催化剂。具体地,在稀发动机状况期间氧可以储存在三元催化剂中。在不加燃料转动发动机并且在打开ACV用于真空产生(当发动机速度在Sp_3和Sp_4之间时)的发动机停机期间可以发生稀发动机状况。流过吸气器进入进气歧管、汽缸并且最终进气排放控制装置的空气可能导致氧储存在三元催化剂中。进一步地,三元催化剂可以被氧饱和,从而降低了其在发动机重新起动后处理排放物的能力。
因此,如果在522处确定储存在排放控制装置中的氧水平为阈值Threshold_1或接近阈值Threshold_1(例如,阈值可以低于饱和度),则程序500前进至520,以确定期望的ACV位置为关闭位置。进一步地,ASOV可以与混合动力车辆中发动机的进气节气门同步地关闭。具体地,在发动机停机命令之后,当进气节气门关闭以减少穿过进气通道的气流时,可以同时关闭ACV。
在另一方面,如果确定排放控制装置中的氧含量没有处于阈值或接近阈值(例如,大大低于阈值),则程序500继续到530,以确定ACV可以打开。因此,可以独立于发动机速度来控制ACV。详细来讲,ACV可不主要基于发动机速度来调整,而是也可以基于排放控制装置的氧储存含量来调整。
应当理解,如果在发动机停机(在第三速度和第四速度之间)之后打开ACV,则催化剂中的氧含量可以在气流穿过吸气器的持续时间内增加。响应于储存的氧含量的增加,随后的发动机重新起动可以包括首先以比化学计量空燃比更富地给汽缸加燃料。
因此,在发动机正在推进车辆并且发动机速度高于第一较低速度(例如,怠速速度或变速器过载极限)并且低于第二较高速度(诸如红线速度)的发动机运行状况期间,可以经由吸气器在混合动力车辆中的发动机中产生真空。进一步地,当发动机旋转减慢至静止并且发动机速度低于第三速度(例如,低于带速速度)且高于第四速度(刚好在发动机停止之前发生的速度)时,也可以在吸气器处产生真空。然而,如果储存在三元催化剂中的氧水平为阈值水平或接近阈值水平,则即使发动机速度在第三速度和第四速度之间,在发动机停机时也可不打开ACV。在此,ACV位置可以遵循进气节气门的位置。具体地,在发动机停机时,当进气节气门移动到其完全关闭位置,ACV可以调节到完全关闭位置。
应当注意,第一发动机速度可以称为第一速度,第二发动机速度也可以称为第二速度,第三发动机速度也可以称为第三速度,并且第四发动机速度也可以称为第四速度。
因此,示例混合动力车辆系统可以包括发动机;进气歧管;耦接在进气通道中的进气节气门;耦接到电池的发电机;使用来自发动机和发电机中的一个或多个的扭矩推进的车轮;包括压缩机的增压装置,该压缩机定位在进气节气门上游的进气通道中;耦接在压缩机旁通通道中的喷射器;喷射器控制阀(ECV),其定位在压缩机旁通通道中的喷射器上游,调整穿过喷射器和压缩机旁通通道中的每一个的动力流;耦接到压缩机下游的进气通道的喷射器的动力入口;耦接到压缩机上游的进气通道的喷射器的动力出口;以及具有在非暂时性存储器中并且可由处理器执行的指令的控制器,所述指令用于:在第一状况期间,在第一发动机速度和第二发动机速度之间打开ECV,第一发动机速度低于第二发动机速度,并且在第二状况期间,在第三发动机速度和第四发动机速度之间打开ECV,第四发动机速度标称上高于发动机静止时的速度,并且在第三状况期间,独立于发动机速度关闭ECV。在此,第一工况可包括用于推进混合动力车辆系统的发动机运行状况,第二状况可包括发动机转动减慢至静止,并且第三状况可包括催化剂的氧含量为氧含量阈值。控制器可包括用于响应于发动机速度低于第一发动机速度、发动机速度高于第二发动机速度、发动机速度高于第三发动机速度以及发动机速度低于第四发动机速度中的一个关闭ECV的进一步的指令。第一发动机速度可以基于变速器过载极限,第二发动机速度可以基于红线速度,并且第三发动机速度可以低于怠速速度。控制器可包括用于响应于进气歧管中的压力高于进气节气门的入口处的压力关闭ECV的进一步的指令。
现在转向图7,其描绘了用于确定可导致改变ACV位置的发动机状况是否已变化的程序700。具体地,程序700确定是否存在可导致关闭ACV的发动机状况(例如,发动机速度、歧管压力、ACV温度)的变化。
在702处,程序700可以确认发动机速度是否已变化。如之前参照图6的程序600所述,当确定发动机速度高于第一较低速度(Sp_1)并且低于第二较高速度(Sp_2)时,可以打开ACV。因此,具体地在702处可以确定发动机速度是否已经减小到低于第一较低速度Sp_1,或者发动机速度是否已经增加到高于第二较高速度Sp_2。如果是,则程序700继续到703,以确定当前发动机速度低于Sp_1或高于Sp_2。
在704处可执行可选确认,以确定发动机速度是否低于第一较低速度,并且车辆速度(Vs)是否基本上为零。例如,车辆可以静止(并且Vs可以基本上为零)和怠速。在另一个示例中,即使车辆正在移动,发动机速度可以为怠速。在704处可进行可选确认,以确保当车辆正在移动时产生足够的真空。如果车辆速度高于零(例如,车辆正在移动),并且发动机速度低于第一较低速度(Sp_1),则程序700可前进至705,以将ACV保持处于其打开位置。然而,如果车辆速度基本上为零,并且发动机速度低于第一较低速度,则程序700可以继续到716。在一些实施例中,控制器可以略过704处的可选确认,并且从703直接前进至716。进一步地,在716处,程序700可以确定ACV位置的变化是期望的。具体地,响应于发动机速度的变化,ACV可以(从打开位置)调节到关闭位置。
如果在702处确定发动机速度不存在变化,则对于增压发动机程序700前进至706处的可选检查。如果发动机是自然吸气的,则程序700可以从702直接前进至710。具体地,程序700在706处可确认在增压发动机中MAP是否已发生变化。如之前参照程序400中的410和412所说明的,当MAP低于或等于TIP时,可以打开ACV。如果在706处确认MAP变化,则然后程序700可前进至708,以确定MAP高于TIP。例如,当发动机退出增压状况并且TIP基本上等于BP时,MAP可以高于TIP。当MAP高于TIP时,可能发生灰色空气再循环。因此,在716处ACV可以调节到关闭位置以减少灰色空气再循环。
在另一方面,如果确定在增压发动机中MAP没有变化,则程序700继续到710,在710处可以估计ACV的温度。ACV的温度可以基于至ACV的电流的流动来估计。如之前所说明的,ACV可以为机电螺线管阀,其可通过电流的传递从默认关闭位置打开。电流的流动可使ACV加热,从而导致部件劣化。因此,可以监测ACV的温度,使得ACV温度增加到高于阈值温度可以导致至ACV的电流流动停止,从而允许用于冷却ACV的静止周期。对ACV温度的估计将参照图8在下文进一步进行描述。
接着,在712处,程序700确定ACV的温度是否为温度阈值Thresh_T或高于温度阈值Thresh_T。在一个示例中,温度阈值Thresh_T可以为200℃。在另一个示例中,温度阈值Thresh_T可以为150℃。如果确定ACV的温度为温度阈值或高于温度阈值,则程序700继续到712,以关闭ACV。因此,至ACV的电流流动可以终止,从而允许ACV完全关闭。相反,如果ACV的温度低于温度阈值Thresh_T,则程序700前进至714,以将ACV保持处于其打开位置,并且然后结束。
因此,在示例发动机系统中的控制器可以包括在非暂时性存储器中并且可由处理器执行的指令,所述指令用于基于发动机速度调节吸气器控制阀(ACV)的开口,以及响应于发动机状况的变化超控所述调节。对ACV开口的调节可包括响应于发动机速度高于第一速度并且低于第二速度增大ACV的开口。进一步地,发动机状况的变化可包括发动机速度的变化,并且其中所述超控可包括响应于发动机速度的变化而关闭ACV。发动机速度的变化可包括发动机速度降低到低于第一速度以及发动机速度增加到高于第二速度中的一者。发动机状况的变化的另一个示例可包括进气歧管压力的变化,并且其中所述超控可包括响应于进气歧管压力高于节气门入口压力而关闭ACV。发动机状况的变化的又一个示例可包括ACV温度的变化,诸如ACV温度的增加。在此,所述超控可包括响应于ACV温度超过温度阈值(例如,图7的Thresh_T)而关闭ACV。控制器可包括用于在车辆静止时(例如,当Vs=0时)响应于发动机速度降低到低于第一速度而关闭ACV的进一步的指令。换句话说,控制器可包括用于如果车辆正在移动则响应于发动机速度降低到低于第一较低速度(例如,Sp_1)而不关闭ACV的指令。
图8的程序800示出用于估计ACV温度的方法。具体地,ACV的温度基于电流流动的量和电流流动的持续时间来估计。
在802处,程序800可确认ACV被命令打开。如果否,则程序800继续到804,并且不估计ACV的温度。如果是,则程序800前进至806,以估计用于至ACV的期望电流的期望电压。期望电压和到ACV的期望电流可以通过图9的程序900估计。具体地,期望电压和期望电流可以基于估计的发动机舱浸泡温度。
参照图9,程序900展示用于激活ACV(例如,打开ACV)的期望电压和电流的估计。在902处,可以估计发动机舱浸泡温度。发动机舱浸泡温度可以为在车辆的发动机罩下围绕发动机的空气的温度。发动机舱温度(接近发动机)可以基于各种传感器的测量值来推断。在904处,程序900包括使用进气温度和发动机冷却剂温度来估计发动机舱浸泡温度。进气温度的测量值可以从组合温度/压力传感器诸如图1A和图1B的传感器121获得,而发动机冷却剂温度的测量值可以从发动机冷却剂温度传感器诸如图1A和图1B的传感器112接收。在一个示例中,进气温度测量值可足以估计发动机舱浸泡温度。在另一个示例中,进气温度的测量值和发动机冷却剂温度的测量值可以用加权函数进行平均,以确定发动机舱浸泡温度。
接着,在906处,可以估计电阻和力常数。因此,在902处估计的发动机舱浸泡温度可用作用于估计由于ACV的螺线管中的电磁线圈相互作用所造成的电阻和力常数的基准温度。在908处,期望的电流可以基于力常数来确定,连同期望电压可从估计的电阻中获知。针对ACV中的螺线管估计的力常数可以允许获知抵靠螺线管阀中的弹簧保持阀打开所需要的最小电流。进一步地,电阻连同期望电流允许基于欧姆定律计算期望电压。
在一个示例中,ACV可以实施为将阀保持处于第一位置的弹簧,其中螺线管抵抗弹簧力。螺线管可以产生与施加的电流直接成比例的力。进一步地,由于成本的原因,可以使用占空比电压输出驱动器,而不是电流控制的输出驱动器。通过形成对螺线管的电阻的估计,占空比电压输出可用于控制施加的电流(由于电阻是合理已知的)。电阻随温度而变化在本领域中也是众所周知的。因此,通过推断ACV的温度,可以计算螺线管电阻,并且可以施加期望的占空比电压以打开或保持打开ACV。因此,通过施加较小而足够的电能,可以保存电功率并且可以减少对ACV的加热。
因此,应当理解,如果ACV使用诸如图9中的计算被致动打开,则ACV可以在较低功耗下以更有效的方式被致动。进一步地,ACV的温度可以不显著地上升,从而允许ACV停用(并且关闭)以便冷却ACV使得ACV温度降低到更合适的操作温度的静止周期减少。
现在转向图8中的程序800的806,在获知期望电压和期望电流后,程序800移动到808,以估计ACV的温度。因此,估计方法基于电流、由ACV吸收的热量以及耗散到周围环境的热量。以下公式可用于估计ACV的温度:
其中Q可表示热,I可表示电流,R可表示电阻,t可表示时间,并且Th可表示热传递的集总时间常数(lump time constant)。
以这种方式,ACV的电阻抗及其对周围环境的导热性可以用于确定ACV的温度。
因此,用于增压发动机的示例方法可包括响应于发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间,增大吸气器切断阀(ASOV)的开口以允许动力流穿过吸气器。在此,第一较低速度可以基于变速器过载极限,并且第二较高速度可以基于红线速度。该方法还可包括当发动机速度小于第一较低速度时,以及当发动机速度大于第二较高速度时,关闭ASOV。ASOV可经由至ASOV的电流的流动打开,并且其中ASOV可以在中断电流的流动后关闭。该方法可包括基于估计的发动机舱浸泡温度确定电压和电流的流动以打开ASOV,所述发动机舱浸泡温度经由来自一个或多个传感器的输入估计。该方法还可包括响应于ASOV温度超过温度阈值关闭ASOV。ASOV温度可以基于由到ASOV的电流的流动产生的热量以及从ASOV耗散的热量。该方法还可包括在增压状况期间,响应于进气歧管压力高于节气门入口压力关闭ASOV。应当理解,以上示例方法可用于混合动力车辆系统中的增压发动机。
现在转向图10(包括图10A和图10B),其示出基于诊断发动机劣化状况并且也基于响应于诊断的发动机劣化状况修改的发动机操作调整吸气器控制阀(ACV)的示例程序1000。具体地,ACV的位置可基于修改的发动机操作中的改变的发动机参数。
如之前参照图3的程序300所述,对发动机和/或发动机部件劣化的检测可导致由控制器设定诊断故障代码(DTC)。进一步地,基于已检测到的发动机和/或部件劣化,控制器可以以管理模式操作发动机,其中所述管理模式甚至在检测到发动机劣化之后仍适合于保持可靠的发动机操作。因此,发动机可以在管理模式下使用修改的操作参数来操作。进一步地,相对于当发动机操作更稳健而没有任何被识别的劣化状况时的ACV调整,ACV可以在管理模式下以不同的方式被调整。
在1002处,程序1000可确定是否已设定DTC。如果否,则程序1000前进至1004,其中ACV位置可以基于发动机速度、ACV温度等选择,如之前参照图4、图5、图6和图7所述。
然而,如果DTC已由控制器设定,则程序1000继续到1006,以确定发动机劣化的类型。接着,在1008处,程序1000可以确认是否已识别第一类型的发动机劣化。作为示例,第一类型的发动机劣化可包括不显著影响发动机操作的劣化状况。如果是,则程序1000前进至1009,以激活第一管理模式(或管理模式1)。管理模式1可以是用于响应于第一类型的发动机劣化(也称为第一发动机劣化)的检测来操作发动机的一组发动机操作参数。进一步地,第一类型的发动机劣化可包括对可导致进气歧管真空增加的发动机操作参数的调节。
在1010处,可以确认第一发动机劣化是否包括MAF传感器的劣化的指示。如果是,则程序1000前进至1012,以经由进气节气门主动控制气流。进一步地,气流可以降低以减少发动机中的扭矩。作为示例,气流可以通过命令减小进气节气门的打开而降低。例如,可命令进气节气门的打开为40%的减小百分比打开(例如,小于半开)。进一步地,可不允许进气节气门的打开增加到高于40%。在另一个示例中,可命令进气节气门的打开为30%。应当理解,当完全打开时,进气节气门的打开程度可以为100%。进一步地,当完全关闭时,进气节气门的打开程度可以为0%。因此,相对于当进气节气门完全打开时的100%打开,进气节气门的30%打开可以为减小的打开。
由于期望的EGR流率可以基于来自MAF传感器的读数,因而MAF传感器的劣化可导致在1014处中断EGR流。例如,EGR阀(诸如EGR阀80)可以调节到关闭位置,以终止进入进气歧管的EGR流。因此,在以上示例中,响应于MAF传感器的劣化的检测而修改的发动机操作包括减少穿过进气节气门的气流以及关闭EGR阀。
由于进气中的真空不用于抽吸来自排气通道的一部分排气,因而禁用EGR流可导致歧管真空水平的增加。因此,发动机可产生足够的基本真空。因此,在1024处,程序1000可确认进气歧管真空水平是否高于第一阈值T_V。在一个示例中,阈值T_V可以为15英寸汞柱。在另一个示例中,第一阈值T_V可以为17英寸汞柱。如果进气歧管真空低于第一阈值T_V(进气歧管真空的水平小于T_V),则程序1000前进至1026,在1026处ACV可以不调节并且可以保持处于其位置。例如,如果已经打开,则ACV可以保持处于打开位置。因此,真空可以继续由吸气器产生。进一步地,然后程序1000可以返回到1024。
然而,如果在1024处确定进气歧管真空水平高于(例如,深于)第一阈值T_V,则程序1000继续到1034,以关闭(或保持关闭)ACV。然后程序1000可以结束。在此,当需要时,在进气歧管中的足够的真空可用于供应到真空罐或真空致动装置。更进一步地,因为由于过量空气可能产生附加扭矩,所以穿过吸气器的附加气流可能不是期望的。因此,在管理模式下或在修改的发动机操作期间,过量扭矩可能是不期望的。
返回到1010,如果确定MAF传感器未劣化,则程序1000前进至1016,以确定是否检测到可变气门正时(VVT)系统的劣化。如果是,则程序1000继续到1018,以通过控制进气节气门来控制进入汽缸的进气气流。在1020处VVT系统可以返回到默认位置,并且在1022处可以中断进入进气歧管的补充气流。在此,修改的发动机操作包括禁用VVT系统以及终止进入进气歧管的补充气流。例如,EGR管道可以关闭,从而禁用进入进气歧管的EGR流,来自燃料系统滤罐的吹扫流可以终止,并且/或者来自曲轴强制通风系统的气流可以停止。因此,可以以更可靠的方式控制发动机操作。
通过阻止附加气流和燃料蒸汽连同排气(例如,从燃料系统滤罐)进入进气歧管,由于基本真空不用于将这些空气和燃料混合物抽吸到进气歧管中,因而进气歧管中的真空水平可增加。因此,程序1000在1024处可确定进气歧管中的真空水平是否高于(例如,深于)阈值T_V。如果进气歧管真空水平低于阈值T_V,则程序1000前进至1026,在1026处,ACV如果已经打开就可以保持处于打开位置。因此,真空可继续由吸气器产生。进一步地,然后程序1000返回到1024。然而,如果在1024处确定进气歧管真空水平高于(例如,深于)阈值T_V,则程序1000继续到1034,以关闭(或保持关闭)ACV。因此,可以确定ACV可以不打开。然后程序1000可以结束。
返回到1016,如果未诊断出VVT系统的劣化,则程序1000前进至1028并且确定已检测到另一种类型的第一发动机劣化。因此,程序1000描绘第一发动机劣化状况的两个示例,诸如MAF传感器的劣化和VVT系统的劣化。如果两个示例中没有一个被检测到,则发动机的另一个部件可能劣化,并且可确定为第一发动机劣化状况。因此,响应于第一发动机劣化状况的检测而修改的发动机操作可包括歧管真空水平的上升。在可替换的示例中,响应于由第一发动机劣化状况的识别引起的修改的发动机操作,进气歧管中的基本真空可不增加。
基于在1028处识别的另一第一发动机劣化,利用不同的发动机操作参数可以激活适当的管理模式。在1030处,程序1000可以确定是否响应于修改的发动机操作关闭ACV。例如,响应于在1028处确定的另一类型的第一发动机劣化激活的管理模式可以要求ACV关闭。如果是,则程序1000前进至1034,以关闭ACV或确定ACV可以不打开。可替换地,可以确定发动机状况不要求关闭ACV。
应当理解,MAF传感器劣化和VVT系统劣化的示例被包括在程序1000中作为第一发动机劣化状况的示例,所述第一发动机劣化状况可导致可引起歧管真空水平增加的修改的发动机操作。在不脱离本公开的范围的情况下,可能遇到其他类似的劣化状况,其可以被包括在第一类型的劣化状况内。
因此,用于发动机的示例系统可包括发动机进气歧管;耦接在进气通道中的进气节气门;在进气节气门两端耦接在旁通空气进气通道中的吸气器;吸气器控制阀,其定位在旁通空气进气通道中的吸气器下游,用于调整穿过吸气器和旁通空气进气通道中的每一个的动力流;耦接到进气节气门上游的进气通道的吸气器的动力入口;耦接到进气节气门下游的进气通道的吸气器的动力出口;以及具有在非暂时性存储器中并且可由处理器执行的指令的控制器,所述指令用于响应于第一发动机劣化状况的指示关闭吸气器控制阀,以及中断经由吸气器的真空产生。第一发动机劣化状况可包括进气歧管真空水平增加到高于第一阈值水平。例如,如程序1000中的第一发动机劣化状况的管理可包括进气歧管中真空水平的增加,如在1024处所述。因为可以禁用EGR流、滤罐吹扫流和PCV流中的一个或多个,所以可以发生真空水平的增加。在一个示例中,第一发动机劣化状况可包括质量空气流量(MAF)传感器的劣化(如程序1000中所示)。在另一个示例中,第一发动机劣化状况可包括可变气门正时(VVT)系统的劣化。
返回到1008,如果确定检测到的发动机劣化不是第一类型,则程序1000继续到1036,以确定已识别第二类型的发动机劣化。作为示例,第二类型的发动机劣化可包括相当大地影响发动机操作的劣化状况。接着,在1037处可以激活第二管理模式(例如,管理模式2)。管理模式2可以为用于响应于第二类型的发动机劣化(也称为第二发动机劣化)的检测来操作发动机的一组发动机操作参数。在一个示例中,第二类型的发动机劣化可包括调节发动机操作参数,使得它们产生进气歧管真空水平的降低(或进气歧管中压力的增加)。应当理解,管理模式2可以不同于在1009处的管理模式1。
在1038处,可以确认第二发动机劣化是否包括进气节气门卡在打开位置。例如,节气门可以卡在完全打开位置或大部分打开位置,并且显著气流可以进入发动机进气口。如果是,则程序1000继续到1040,以禁用和停用多个传感器和致动器。在一个示例中,EGR可以禁用于关闭位置。进一步地,可以忽略来自EGR传感器的测量。更近一步地,可以停用EGR传感器。可替换地,响应于卡住的节气门的检测,控制器可以忽略来自其他传感器的测量。进一步地,在1042处,通过调整燃料喷射和/或通过调节火花正时可以控制发动机操作(例如,产生的扭矩)。例如,火花正时可以延迟以减少发动机扭矩。在另一个示例中,燃料喷射量可以减少以降低发动机扭矩。因此,响应于诊断卡出在打开位置中的进气节气门而修改的发动机操作可包括利用修改的火花正时和/或燃料喷射(例如喷射正时、脉冲宽度等)操作发动机。
接着,在1052处,程序100可确定歧管真空水平是否已降低到低于第二阈值T_L。由于进气节气门卡在打开位置,进气歧管中的压力可增加,从而导致歧管真空水平的降低。在一个示例中,第二阈值T_L可以为5英寸汞柱。在另一个示例中,第二阈值T_L可以等于大气压力。如果确定歧管真空水平高于第二阈值T_L,则程序1000继续到1054,以将ACV保持处于其位置。在一个示例中,ACV可以处于关闭位置,并且因此可以在1054处保持处于关闭位置。在另一方面,如果确定进气歧管真空水平已降低到低于第二阈值T_L,则程序1000前进至1062,以确定ACV可以打开。因此,ACV可以调节到包括完全打开位置以及大部分打开位置的打开位置。因此,响应于歧管中增加的压力以及进气歧管真空水平的对应减小,ACV可以打开用于真空产生。具体地,响应于进气节气门卡在打开位置,ACV的开口可以增大。
返回到1038,如果确定进气节气门未卡在打开位置,则程序1000移动到1044,以确认节气门位置传感器(TPS)是否劣化。TPS向控制器(诸如图1A和图1B的传感器58)提供进气节气门的位置的指示。如果是,则程序1000前进至1046,以将进气节气门保持处于大部分打开位置。作为示例,进气节气门可以调节到大部分打开位置,其中进气节气门的打开程度增大。例如,进气节气门的百分比打开可以为75%。在另一个示例中,节气门的百分比打开可以为85%。进一步地,可以抑制对进气节气门的位置的进一步调节,该调节将减小进气节气门的打开程度。
如之前所提及的,当完全打开时,进气节气门的打开程度可以为100%。进一步地,当完全关闭时,进气节气门的打开程度可以为0%。因此,相对于当进气节气门完全关闭时的0%打开,进气节气门的85%打开可以为显著增大的打开。
由于TPS传感器的劣化使得来自TPS传感器的测量不可用,因而控制器可将进气节气门调节到大部分打开位置,以便足够的气流进入发动机汽缸。通过将进气节气门保持处于大部分打开(或完全打开)的位置,发动机可以继续产生足够的扭矩。因此,发动机扭矩可以经由燃料切断和/或火花正时调节来控制。接着,在1048处,各种传感器和致动器可以禁用。例如,一旦识别到第二发动机劣化状况,EGR阀就可以禁用并且调节到关闭位置,从而终止EGR流。进一步地,可以忽略来自多个传感器的测量。例如,可以忽略来自EGR传感器的测量。进一步地,在1050处,通过调节火花正时/或燃料喷射可以控制扭矩产生。因此,响应于检测到劣化的TPS传感器的管理模式可包括为了更高的气流调节进气节气门的位置,以及修改火花正时和燃料喷射以及其他参数以控制扭矩。
接着,程序1000前进至1052,在1052处可确定歧管真空水平是否已降低到低于第二阈值T_L。在此,由于进气节气门保持打开,因而进气歧管中的压力可以增加(例如,高达大气压力),从而导致歧管真空水平的降低。在一个示例中,第二阈值T_L可以为3英寸汞柱。在另一个示例中,第二阈值T_L可以为5英寸汞柱。如果确定歧管真空水平高于(或深于)第二阈值T_L,则程序1000继续到1054,以将ACV保持处于其位置。在一个示例中,ACV可以处于关闭位置,并且因此可以在1054处保持处于关闭位置。在另一个示例中,如果ACV为连续可变阀,则ACV可以处于部分打开位置。在此,ACV可以保持处于其部分打开位置。
在另一方面,如果在1052处确定进气歧管真空水平已降低到低于第二阈值T_L,则程序1000前进至1062,以确定ACV可以打开。因此,ACV可以调节到包括完全打开位置以及大部分打开位置的打开位置。例如,如果ACV的初始位置为部分打开位置,则在1062处,ACV可以改变为完全打开位置。因此,响应于歧管中增加的压力(以及所产生的较低水平的进气歧管真空的),ACV可以打开以允许真空产生。具体地,响应于节气门位置传感器的劣化,ACV的开口可以增大。
返回到1044,如果未诊断出TPS的劣化,则程序1000前进至1056并且确定已检测到另一类型的第二发动机劣化。因此,程序1000描绘了第二发动机劣化状况的两个示例,诸如TPS的劣化和进气节气门卡在打开位置。如果这两个示例中没有一个被检测到,则发动机的另一个部件可能劣化。例如,第二发动机劣化状况可包括向ACV控制算法(图3的程序300)提供输入的一个或多个传感器的劣化。作为一个示例,发动机速度(或曲轴速度)传感器的劣化可以被包括在第二发动机劣化状况中。在图1A和图1B的实施例中,耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)可以提供发动机速度的测量。由于ACV的位置可以基于发动机速度(图6的程序600),因而霍尔效应传感器118的劣化可影响对于ACV的控制。作为另一个示例,歧管绝对压力(MAP)传感器(诸如图1A和图1B的传感器122)的劣化也可以被认为是第二发动机劣化状况。发动机速度传感器或MAP传感器的劣化可影响对ACV位置的调节。
响应于第二发动机劣化状况的检测,可以修改发动机操作,其中第二发动机劣化状况包括提供用于ACV控制的输入的一个或多个传感器的劣化。基于在1056处识别的另一第二发动机劣化,在1056处利用不同的发动机操作参数也可以激活适当的管理模式。修改的发动机操作可产生歧管真空水平的减少。在1058处,程序1000可确定是否响应于修改的发动机操作打开ACV。例如,响应于另一类型的第二发动机劣化而激活的管理模式可要求ACV打开。详细来讲,由于ACV位置很大程度上基于来自一个或多个传感器(例如,发动机速度传感器、MAP、IAT)的反馈,因此这些传感器中的一个或多个的劣化可导致ACV的开口增大。进一步详细来讲,响应于向ACV控制算法提供输入的一个或多个传感器的劣化,ACV可不保持处于完全关闭位置。在一个示例中,ACV可以调节到在完全打开和完全关闭中间的位置。在另一个示例中,ACV可以调节到大部分打开位置。
如果在1058处确定ACV要被打开,则程序1000前进至1062,以确定ACV可以打开。因此,ACV的开口可以增大。如果否,则程序1000前进至1060,以将ACV保持处于关闭位置。可替换地,在1060处可以确定发动机状况不要求打开ACV。
应当理解,进气节气门卡在打开位置和TPS劣化的示例被包括在程序1000中作为第二发动机劣化状况的示例,所述第二发动机劣化工况可以导致可引起歧管真空水平降低的修改的发动机操作。在不脱离本公开的范围的情况下,可以遇到其他类似的劣化状况,其被包括在在第二类型的劣化状况内。
因此,用于发动机的示例方法可包括响应于诊断发动机劣化状况打开吸气器切断阀,所述发动机劣化状况包括进气歧管真空水平降低到低于阈值真空水平。示例方法还可包括响应于诊断发动机劣化状况来调节发动机操作参数。如程序1000中所述,响应于第二发动机劣化的诊断,可以调节燃料喷射和火花正时中的一者。发动机劣化状况的一个示例可包括卡在大部分打开位置的进气节气门。发动机劣化状况的另一个示例可包括进气节气门位置传感器的劣化。
应当注意,以上引用的诊断和相关联的发动机操作的示例可用于自然吸气发动机,诸如图1A的发动机10。虽然示例程序1000展示了两种类型的发动机劣化(第一类型和第二类型),但可以存在可包括发动机工况的不同变化的附加类型。
因此,用于发动机的另一个示例方法可包括响应于诊断出第一发动机劣化状况关闭吸气器控制阀(ACV),以及响应于诊断出第二发动机劣化状况打开ACV,第二发动机劣化状况不同于第一发动机劣化状况。第一发动机劣化状况可包括进气歧管真空水平增加到高于第一阈值水平。第一发动机劣化状况的示例可以为质量空气流量(MAF)传感器的劣化。该方法还可包括响应于MAF传感器的劣化中断排气再循环(EGR)流。第一发动机劣化状况的另一个示例可包括可变气门正时系统的劣化。进一步地,第二发动机劣化状况可包括进气歧管真空水平降低到低于第二阈值水平。第二发动机劣化状况的示例可包括进气节气门卡在大部分打开位置。该方法还可包括响应于进气节气门卡在大部分打开位置而调节燃料喷射和火花正时中的一个或多个。第二发动机劣化状况中的另一个示例可包括进气节气门位置传感器的劣化。第二发动机劣化状况的又一示例可包括向用于ACV的控制算法提供输入的一个或多个传感器的劣化。在此,示例传感器可包括发动机速度传感器和/或MAP传感器。ACV可在进气节气门两端耦接到旁通通道,所述旁通通道包括吸气器。在一个示例中,ACV可以为连续可变阀。在另一个示例中,ACV可以为双态阀。
现在参照图11示出示例ASOV调节。在图11的示例中,ASOV调节基于发动机速度和ASOV的温度。图1100以曲线1102描绘ASOV的状态,以曲线1104描绘ASOV的温度,以及以曲线1106描绘发动机速度。时间在x轴线上绘制,并且时间沿x轴线从左向右增加。ASOV被示为可调节到完全打开位置或完全关闭位置的双态阀。ASOV可以为电致动的螺线管阀。在其他实施例中,ASOV可以为能够呈现在完全打开和完全关闭之间的位置的连续可变阀。进一步地,线1103表示温度阈值(诸如图7的Thresh_T)。此外,线1107表示第一较低速度(诸如图5和图6的Sp_1),并且线1105表示第二较高速度,诸如图5和图6的Sp_2。如之前所提及的,对于给定的发动机,第一较低速度(Sp_1)可以基于变速器过载极限,而第二较高速度(Sp_2)可以基于红线速度。因此,ASOV可以耦接在混合动力车辆或非混合动力车辆内的自然吸气发动机或强制进气发动机中。
在t0和t1之间,发动机可以处于怠速,如由处于怠速速度的发动机速度的曲线所示。在一个示例中,发动机可以冷起动。在怠速状况期间可以关闭ASOV(曲线1102),特别是在冷起动转动时,以使空燃比计算稳定。进一步地,由于ASOV被电致动,当冷起动时电池电荷可能较低时,将ASOV保持处于关闭位置可以减少从电池汲取的电流。如之前所提及的,ASOV的默认位置可以为关闭位置,其中电流可不流动到ASOV。因此,ASOV的温度在t0和t1之间较低。
在t1,发动机速度可随着车辆加速而急剧增加。由于现在发动机速度高于第一较低速度(线1107),同时保持低于第二较高速度(线1105),因而在t1可以打开ASOV。因为现在ASOV通过电流的流动被致动到打开位置,其温度可逐渐上升,如曲线1104所示。在t2,ASOV温度可以达到温度阈值(线1103)。响应于ASOV的温度达到温度阈值,通过停止至ASOV的电流流动,在t2可以关闭ASOV。即使发动机速度在期望范围内,例如,在第一较低速度和第二较高速度之间,在t2也可以关闭ASOV。因此,基于发动机速度的ASOV的位置可以由增加到高于温度阈值的ASOV温度超控。因此,在t2可允许静止周期以供ASOV冷却下来。因此,在t2之后,ASOV温度可降低。
在t3,发动机速度可能随着车辆减慢也降低到低于第一较低速度(线1107)。进一步地,发动机在t3和t4之间可以以怠速速度转动。响应于发动机速度低于第一较低速度阈值,ASOV在t3和t4之间保持关闭。在t4,发动机速度急剧上升并且暂时达到第二较高速度,如在1111处所示。因此,ASOV可不打开直到发动机速度稳定在第一较低速度和第二较高速度之间,诸如在t5时。应当注意,在t5,ASOV的温度也低于温度阈值,从而允许至ASOV的电流流动,以用于打开ASOV。由于发动机速度保持在第一较低速度和第二较高速度之间,并且ASOV的温度也保持低于温度阈值,因而t5过后,ASOV可以保持打开。
以这种方式,控制吸气器控制阀(ACV)的示例方法可包括基于发动机速度调节ACV的开口,以及响应于发动机状况的变化超控所述调节。例如,所述调节可包括响应于发动机速度高于第一速度(Sp_1)并且低于第二速度(Sp_2),增大ACV的开口。在一个示例中,发动机状况的变化可包括发动机速度的变化,其中所述超控包括响应于发动机速度的变化关闭ACV(诸如在图1100的t3处)。发动机速度的变化可包括发动机速度降低到低于第一速度以及发动机速度增加到高于第二速度中的一者。在另一个示例中,发动机状况的变化可包括ASOV温度超过温度阈值,并且其中所述超控包括关闭ASOV。具体地,响应于ACV的温度超过温度阈值,ASOV位置可以(从大部分打开位置或完全打开位置)调节到完全关闭位置。
现在转向图12,示出了基于发动机速度和歧管压力的变化的示例ACV调节。图1200以曲线1202描绘ACV的状态,以曲线1204描绘歧管压力(MAP),以曲线1206(短虚线)描绘节气门入口压力(TIP),以及以曲线1208描绘发动机速度。时间在x轴线上绘制,并且时间沿x轴线从左向右增加。所示的示例ACV为可调节到完全打开位置或完全关闭位置的双态阀。在其他实施例中,ACV可以为能够呈现在完全打开和完全关闭之间的位置的连续可变阀。进一步地,线1205表示大气压力(BP),线1209表示第一较低速度(诸如图5和图6的Sp_1),并且线1207表示第二较高速度,诸如图5和图6的Sp_2。如之前所提及的,对于给定的发动机,第一较低速度(Sp_1)可以基于变速器过载极限,而第二较高速度(Sp_2)可以基于红线速度。因此,示例ACV可以耦接在混合动力车辆或非混合动力车辆内的强制进气发动机中。
在t0和t1之间,发动机可以处于怠速,如曲线1208所示。在怠速状况期间可以关闭ACV(曲线1202),以保持期望的气流,从而使空燃比和排放稳定。由于发动机处于怠速,因而进气节气门可以关闭,从而导致较低的歧管压力状况(曲线1204)。进一步地,由于发动机在怠速时可以不被增压,因而TIP可以为大气压力或接近大气压力(如曲线1206和线1205所示)。因此,在t0和t1之间TIP(曲线1206)高于MAP(曲线1204)。
在t1,发动机速度可以急剧上升,从而产生可用于车辆推进的发动机扭矩的增加。例如,车辆可能正在加速以与公路上的交通融合。因此,现在发动机可以被增压,从而导致TIP以及MAP增加。进一步地,现在TIP和MAP中的每一个可以高于大气压力。在所示的示例中,进气节气门可以大部分打开,从而允许MAP基本上类似于TIP。更进一步地,当发动机速度高于第一较低速度(线1209)并且低于第二较高速度(线1207)时,ACV可以在t1处打开。因为由于增压发动机操作,进气歧管真空水平可能较低,因而打开ACV可允许真空产生。在t1和t2之间,发动机速度保持在第一较低速度和第二较高速度之间,因此ACV在相同持续时间内可以保持打开。因此,在ACV保持打开的情况下,动力流可以从压缩机的下游(以及进气节气门的上游)被引导穿过吸气器。进一步地,在吸气器的喉管处产生的真空可以抽吸到制动蓄积器和真空罐中。
在t1和t2之间,增压状况可以稳定,并且MAP可以与TIP大约相同或可以低于TIP。在t2,增压状况可以随着发动机速度略微降低而降低,但发动机速度保持在第一较低速度(线1209)和第二较高速度(线1207)之间。当发动机退出增压状况时,TIP可以更快地减少,并且在t2可以基本上等于BP。然而,MAP可以以比TIP慢的速率降低。因此,在t2和t3之间MAP可以高于TIP。进一步地,在MAP高于TIP(以及BP,如图所示)的情况下,灰色空气再循环和在进气口的冷却器区域处的残留物形成的可能性可能增加。因此,ACV在t2关闭,直到在t3处,MAP减少低于TIP上升。当TIP高于MAP时,可以在t3打开ACV。只要发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间,ACV就可以保持打开以用于真空产生。如果MAP高于TIP,则ACV的位置被超控,并且ACV从打开(例如,完全打开)位置调节到关闭位置(例如,完全关闭)。
图13的图1300描绘基于发动机速度和发动机劣化状况的检测的示例ACV调节。因此,发动机劣化的识别可导致具有不同发动机参数的修改的发动机操作。修改的发动机操作可以称为管理模式。因此,可以响应于基于修改的发动机操作的发动机状况来调节ACV。图1300以曲线1302描绘ACV的状态,以曲线1304描绘发动机劣化状况类型,以曲线1306描绘歧管真空水平,以曲线1308描绘EGR阀位置,以曲线1310描绘进气节气门位置,以及以曲线1312描绘发动机速度。时间在在x轴线上绘制,并且时间沿x轴线从左向右增加。示例ACV可以为能够呈现在完全打开和完全关闭之间的位置的连续可变阀。可替换地,示例ACV可以为能够调节到完全打开位置或完全关闭位置的双态阀。进一步地,线1305表示进气歧管真空水平的第一阈值(例如,图10的第一阈值T_V),线1307表示进气歧管真空水平的第二阈值(例如,图10的第二阈值T_L),线1313表示第一较低发动机速度(诸如图5和图6的Sp_1),并且线1311表示第二较高发动机速度,诸如图5和图6的Sp_2。如之前所提及的,对于给定的发动机,第一较低发动机速度(Sp_1)可以基于变速器过载极限,而第二较高发动机速度(Sp_2)可以基于红线速度。因此,示例ACV可以耦接在混合动力车辆或非混合动力车辆内的自然吸气发动机中。
在t0和t1之间,发动机速度可以处于怠速,其中进气节气门处于偏闭合(例如,完全闭合)位置。因此,进气歧管真空水平可以显著较高(或较深)。在怠速状况期间EGR阀可以关闭。因为发动机处于怠速(以减少空燃比误差)并且足够的进气歧管真空是可用的,所以ACV也可以关闭。进一步地,在t0和t1之间,还未检测到发动机劣化。
在t1,响应于从静止推进车辆的扭矩需求,发动机速度迅速增加。进气节气门可以处于大开位置(或偏打开位置,如曲线1310所示),以提供大量气流。在大开的节气门状况期间EGR阀可以关闭(曲线1308)。然而ACV在t2可以打开,因为发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间。此外,在大开的节气门状况期间可以观察到歧管真空水平的迅速降低。
在t1和t2之间,进气节气门可以调节到偏打开和偏关闭之间的位置(例如,在完全打开和完全关闭之间的中间),进气歧管真空水平可稳定,并且发动机速度可停留在第一较低速度(线1313)和第二较高速度(线1311)之间。当进气歧管真空水平较低时,ACV可以保持处于其打开位置以产生真空。在t1和t2之间,当发动机速度稳定时,EGR阀可以打开以实现NOx排放的减少。当EGR阀逐渐打开时,进气歧管真空可,因为歧管真空被用于将EGR气体抽吸到进气口中。如所描绘的,进气歧管真空在t2处可基本上达到第二阈值(线1307)。
在t2,控制器可检测第一发动机劣化状况(曲线1304)。在一个示例中,可以检测到MAF传感器劣化。在另一个示例中,可以识别VVT系统的劣化。因此,进气节气门可逐渐朝向偏关闭位置调节,从而减少气流。应当注意,进气节气门未完全关闭。如之前所提及的,进气节气门的打开程度可以为40%。在另一个示例中,进气节气门的打开程度可以为30%。发动机速度可以逐渐下降,同时继续保持在第一较低速度和第二较高速度之间。响应于第一发动机劣化状况的检测,EGR阀在t2也可以关闭(曲线1308),以减少进入进气口中的过量气流。响应于进气节气门朝向偏关闭位置的调节以及EGR阀的关闭,进气歧管真空水平逐渐上升,使得在t3处进气歧管真空可以高于第一阈值(线1305)。由于在进气歧管中存在足够的真空并且过量气流可能是不期望的,因而ACV在t3处可以关闭并且然后可以保持关闭。
在t4和t5之间,一段持续时间可以过去,其中可以解决和纠正第一发动机劣化状况。例如,可以修复劣化的传感器或劣化的系统。因此,在t5,不同的行驶周期可随之发生,其中发动机是稳健的。在t5和t6之间,发动机速度低于第一较低速度(线1313),并且进气节气门处于偏关闭位置。因此,进气歧管真空水平较高(例如,较深),并且由于发动机速度低于第一较低速度,ACV被关闭。EGR阀关闭,并且没有检测到劣化。
在t6,当进气节气门打开到在大部分打开和大部分关闭之间的位置时,发动机速度逐渐上升并且稳定在第一较低速度和第二较高速度之间。如图所示,在t5,进气节气门的开口可增大以适度地从偏关闭位置打开。同时,由于进气节气门增大的开口,进气歧管真空水平可以在t6和t7之间降低,并且ACV可以打开以用于真空产生。如示例中所描绘的,ACV可以部分打开,使得ACV可以处于在完全打开和完全关闭之间的位置。这对连续可变ACV是可能的。可替换地,如果为双态阀,则ACV可以调节到完全打开位置,如虚线1303所示。因此,在第一较低速度和第二较高速度之间打开ACV确保过量气流不会不利地影响空燃比控制。t6过去之后,EGR阀可以逐渐打开。
在t7,控制器可以检测并发信号通知第二发动机劣化状况(曲线1304)。在所描绘的示例中,第二发动机劣化状况可包括进气节气门卡在打开位置(曲线1310)。在另一个示例中,第二发动机劣化状况可包括劣化的节气门位置传感器诸如图1A和图1B的传感器58的检测。
响应于在t7发信号通知第二发动机劣化状况,可发起修改的发动机操作,其中可调节发动机参数以提供可靠的发动机操作。例如,由于进气节气门卡在大部分打开位置,从而允许较大比例的空气流入发动机中,因而通过调节火花正时和/或燃料喷射(例如,喷射正时、脉冲宽度等)可以控制扭矩产生。进一步地,响应于发信号通知第二发动机劣化状况,EGR阀在t7处可以关闭。利用修改的发动机操作和调节的火花正时和/或燃料喷射,发动机速度在t7之后可以减小。然而,发动机速度可保持高于第一较低速度。进一步地,在进气节气门大部分打开的情况下,进气歧管真空水平可以降低到低于第二阈值(线1307)。响应于在t7处进气歧管真空水平减少到低于第二阈值,ACV可以打开(或保持打开)以用于真空产生。如图1300所示,ACV在t7可以打开到完全打开位置。这可在为连续可变的ACV中发生。
以这种方式,用于发动机的示例方法可包括响应于发动机速度确定吸气器切断阀(ASOV)的第一位置,以及基于发动机劣化状况的检测调节ASOV的第一位置。ASOV的第一位置可包括响应于发动机速度高于第一速度(图1300的线1313)并且低于第二速度(图1300的线1311)的大部分打开位置,并且其中调节第一位置包括当检测到第一发动机劣化状况时将ASOV调节到大部分关闭位置(例如,在图1300中的t3处)。第一发动机劣化状况可包括进气歧管真空增加到高于第一阈值水平(例如,在图1300中t3处的曲线1306)。在另一个示例中,ASOV的第一位置可包括如在图1300中的t6处的部分打开位置(曲线1302),并且其中所述调节包括当检测到第二发动机劣化状况时将ASOV调节到完全打开位置(如在图1300中的t7处)。第二发动机劣化状况的示例可包括诸如由于节气门卡在大部分打开位置而导致的进气歧管真空降低到低于第二阈值水平。
图14呈现示出响应于发动机速度和排放控制装置中的氧含量的示例吸气器控制阀(ACV)调节的图1400。在所描绘的示例中,ACV可以耦接在被包括在混合动力电动车辆(HEV)中的发动机中(例如,自然吸气发动机、强制进气发动机)。混合动力电动车辆可以为串行混合动力车辆、并行混合动力车辆或串并行混合动力车辆。图1400以曲线1402呈现催化剂的氧含量的变化,以曲线1404呈现空燃比(AFR),以曲线1406呈现发动机操作,以曲线1408呈现马达/发电机操作,以曲线1410呈现电池荷电状态(SOC)的变化,以曲线1412呈现ACV的状态,以及以曲线1414呈现发动机速度。
时间在在x轴线上绘制,并且时间从x轴线的左侧向x轴线的右侧增加。所示的示例ACV为能够调节到完全打开位置或完全关闭位置的双态阀。在其他实施例中,ACV可以为能够呈现在完全打开和完全关闭之间的位置的连续可变阀。图1400还包括表示催化剂中阈值氧含量(诸如图5的Threshold_1)的线1401,表示化学计量AFR的线1403,表示电池SOC的第一较高SOC阈值的线1405和表示电池SOC的第二较低SOC阈值的线1407,表示第二较高发动机速度(Sp_2)的线1411,表示第一较低发动机速度(Sp_1)的线1413,指示怠速速度(例如,900RPM)的线1415,表示第三发动机速度(Sp_3)的线1417,以及指示第四发动机速度(Sp_4)的线1419。如之前参照图5所述,对于给定的发动机,第三发动机速度可以为低于怠速速度的速度。第四发动机速度可以为标称上高于发动机停机时的速度的发动机速度。作为示例,发动机停机时的发动机速度可以为50RPM。在此,示例第四发动机速度可以为100RPM。
在t0和t1之间,混合动力车辆系统可以以发动机关闭模式操作(曲线1406),其中混合动力车辆使用马达扭矩推进(曲线1408)。由于发动机停机并且静止,因而催化剂的氧含量不存在变化(曲线1402),ACV保持关闭,并且AFR未绘制出。进一步地,由于马达为车辆运动提供动力,因而电池SOC在t0和t1之间可逐渐降低。
在t1,可命令发动机“打开”。例如,当操作者扭矩需求增加时,可以激活发动机。如图所示,马达在t1可以转变为“关闭”(如果不需要马达扭矩)。在另一个示例中,马达可继续操作(例如,以减小的速度)以提供减少的马达扭矩需求。当马达停用时,电池SOC在t1和t3之间不变化,于是(whereupon)可以重新激活马达。进一步地,为了改善的燃烧和催化性能,在t1,发动机可以以比化学计量AFR更富地操作(曲线1404的AFR_1)。响应于发动机以比化学计量AFR更富地燃烧,催化剂的氧含量减少。更进一步地,发动机速度可以从静止经过怠速速度转变到进入由线1413表示的第一较低速度(Sp_1)和由线1411指示的第二较高速度(Sp_2)之间的范围。如图所示,发动机速度在t2达到线1411和线1413之间的速度,于是ACV从其先前关闭位置打开。在发动机速度保持在期望范围之间(例如,在Sp_1和Sp_2之间)的持续时间内,ACV可以保持打开。如之前参照图1100所说明的,ACV温度的增加可导致ACV关闭而不考虑发动机速度(例如,不是基于发动机速度),但是此情形在图1400的示例操作中未示出。
在t3,可以命令发动机停机,并且可以停用发动机,同时激活马达。因此,t3过后,电池SOC可降低。当发动机减速并且发动机速度在t4下降到低于第一较低速度(Sp_1)时,ACV可以关闭。当发动机速度从第一较低速度转变经过怠速速度时,ACV可保持关闭。应当注意,当发动机在t3关闭时,催化剂中的氧含量足够低于氧含量阈值(线1401)。当发动机速度在t5达到第三速度(由线1417指示的Sp_3)并且降低时,ACV在t5可被致动打开以用于附加真空产生。因此,一旦命令发动机停机,进气节气门就可关闭。通过允许较小的气流穿过吸气器,可以在发动机达到静止之前产生真空,同时标称地将空气泵送到催化剂中。由于催化剂中的氧含量低于氧含量阈值,因而催化剂能够储存来自穿过吸气器的过量气流的附加氧。因此,ACV在t5可以打开。响应于发动机速度在t6下降到低于第四速度,ACV可以关闭。将会观察到,当ACV在t5和t6之间打开时,由于过量空气流入催化剂中,催化剂中的氧含量增加。需要注意的是,第四速度仅高于发动机静止时的速度。
发动机可以在t6和t7之间静止,同时车辆主要由马达推进。当马达完全负责车辆运动时,电池SOC从t3逐渐降低,并且在t7处电池SOC达到第二较低SOC阈值(线1407),于是可以激活发动机用于电池再生。在t7,命令发动机被“打开”,并且发动机速度从静止上升到怠速并且当电池被充电时保持处于怠速(例如,900RPM)。由于发动机速度未达到第一较低速度(线1413)和第二较高速度(线1411)之间的期望范围,因而ACV在t7和t9之间保持关闭。在此,发动机可以不推进车辆,但可主要用于电池再生。因此,电池SOC在t7和t8之间上升。
还应当注意,当在t7处命令发动机“打开”时的初始AFR(AFR_2)比当在t1处命令发动机“打开”时的初始AFR(AFR_1)更富。由于在t5和t6之间的发动机停机阶段期间过量的氧可能被储存在催化剂,因而在t7处的AFR可以比在t1处的AFR更富。如图1400中所描绘,在t1处的氧含量低于在t7处的氧含量。如将观察到的,由于在催化剂处从吸气器接收的过量气流,在t6处的氧含量高于在t5处储存的氧含量。例如,由于在先前发动机停机之后,ACV可以不打开以用于真空产生,因而在t0处储存的氧含量(以及在t1处所产生的AFR)可以低于在t6处储存的氧含量(以及在t7处产生的AFR)。
在t8,电池SOC接近第一较高SOC阈值(线1405),但没有处于允许在电动模式(发动机关闭模式)下的制动事件期间用于电池再充电的裕量(margin)的第一较高SOC阈值。响应于电池SOC接近第一较高SOC阈值,在t8处可将停机命令传达给发动机。然后发动机可以不加燃料地转动至静止。当在t9处发动机速度从怠速速度下降到第三速度时,ACV可以被致动打开。应当注意,在t9处催化剂中的氧含量基本上低于阈值氧含量。因此,ACV在t9处打开以用于真空产生。因此,ACV的位置可以基于发动机速度在第三速度和第四速度之间以及催化剂的氧储存容量来调节。ACV在t9和t10之间的简短周期内保持打开,并且响应于空气流入催化剂中,催化剂中的氧含量在t9和t10之间增加。在t10,发动机速度减少到低于第四速度,并且可在t11之前达到静止。响应于发动机速度在t10处达到第四速度,ACV也在t10处关闭。
在t11和t12之间,HEV操作的持续时间可消逝,包括发动机运行持续时间。因此,具有发动机运行状况的HEV操作的持续时间未在图14中示出。在t12,当马达“关闭”时,发动机可操作并且推进车辆。进一步地,由于在t12处发动机速度在第一较低速度(线1413)和第二较高速度(线1411)之间,因此ACV打开。更进一步地,AFR可以标称上比化学计量更稀,从而导致在t12和t13之间催化剂的氧含量逐渐增加。
在t13,可发出发动机停机命令,并且当激活马达用于车辆推进时,发动机可转变为“关闭”。ACV可以保持打开直到在t14处发动机速度减少到低于第一较低速度(线1413)。当ACV打开时,由于经由吸气器接收的气流,催化剂中的氧含量继续增加直到t14。在t14,由于发动机速度低于第一较低速度,ACV可以关闭。当发动机速度下降越过怠速速度,并且在t15处减少到低于第三速度(线1417)时,由于催化剂中的氧含量基本上为氧含量阈值(线1401),ACV可保持关闭。因此,ACV位置可以响应于催化剂的氧含量来调节。因此,当发动机速度在第三速度和第四速度之间时,如果催化剂的氧含量基本上为氧含量阈值,则在发动机的停机命令之后ACV可不打开。
响应于在t13处的发动机停机命令,发动机的进气节气门(在图14中未示出)可调节到完全关闭位置。应当注意,即使在t13处发出发动机停机命令,ACV被描绘为在t14关闭。然而,在t13处命令发动机停机和在t14处发动机速度减少到低于第一较低发动机速度(线1413)之间的时间段可为短暂的。因此,由于t13和t14之间的持续时间可以为短的,因此ACV可以在与进气节气门移动到其完全关闭位置基本上相同的时间(从打开)调节到其完全关闭位置。
因此,用于混合动力车辆中的发动机的方法可包括在用于车辆推进的发动机运行状况期间,在第一发动机速度(Sp_1)和第二发动机速度(Sp_2)之间打开吸气器切断阀(ASOV),第一发动机速度低于第二发动机速度,以及在发动机的第一停机命令之后,在第三发动机速度(Sp_3)和第四发动机速度(Sp_4)之间打开ASOV,第四发动机速度标称上高于发动机停止。该方法还可包括在用于车辆推进的发动机运行状况期间,响应于ASOV温度超过阈值温度而关闭ASOV。该方法也可包括在发动机的第一停机命令之后,响应于排放催化剂的氧含量低于阈值打开ASOV。该方法还可包括在第一停机命令之后的发动机重新起动期间,比化学计量空燃比更富地操作发动机。该方法可另外包括在发动机的第二停机命令之后,关闭ACV而不考虑发动机速度。在此,因为排放催化剂中的氧含量为氧含量阈值或接近氧含量阈值,所以ACV可不打开。ASOV可以与关闭混合动力车辆中的发动机的进气节气门同步地关闭。
以这种方式,吸气器控制阀(ACV)可以基于发动机速度来调整。通过基于发动机速度调控ACV,吸气器和ACV的操作可在车辆排放测试期间进行可靠的测试。因此,使用发动机速度作为判定ACV位置的参数可实现更简化的ACV控制算法。进一步地,基于发动机速度选择的ACV位置可基于ACV的温度以及响应于发动机劣化诊断修改的发动机操作来改变。通过在ACV温度超过温度阈值时关闭ACV,ACV劣化可降低,同时增强其操作。通过基于响应于发动机劣化状况而修改的发动机操作调节ACV位置,诸如气流误差和低真空的问题可以被解决。此外,混合动力车辆中的ACV也可以基于在发动机停机之后的发动机速度和排放催化剂中的氧含量来调整。因此,可以增强催化性能,同时确保排放达标以及提供足够的真空。
注意,本文中包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可存储为非暂时存储器中的可执行指令,并且可由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统实行。本文所述的特定程序可表示任何数目的处理策略中的一种或多种,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,所说明的各种动作、操作和/或功能可按说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样,处理的顺序不是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必需的,而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略,可重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地,所述动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内的代码,其中所述动作通过执行包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件的系统中的指令实行。
应当理解,因为许多变化是可能的,所以本文所公开的配置和程序实际上是示例性的,并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义。例如,上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置,以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解成包括一个或多个此类元件的结合,既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求,无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同或不同,仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (16)

1.一种用于发动机的方法,其包括:
通过来自进气压缩机的压缩空气操作所述发动机,并且其中进气歧管压力小于或等于节气门入口压力,并且发动机速度在第一较低速度和第二较高速度之间;以及
在通过来自所述进气压缩机的所述压缩空气进行发动机操作期间,并且所述进气歧管压力小于或等于所述节气门入口压力,响应于所述发动机速度在所述第一较低速度和所述第二较高速度之间,增大吸气器切断阀即ASOV的开口以允许动力流穿过吸气器;
在没有压缩空气的情况下以怠速操作所述发动机;以及
响应于怠速时的发动机操作,关闭所述ASOV。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一较低速度基于变速器过载极限,并且所述第二较高速度基于红线速度。
3.根据权利要求1所述的方法,还包括当所述发动机速度小于所述第一较低速度时,以及当所述发动机速度大于所述第二较高速度时,关闭所述ASOV。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述怠速小于所述第一较低速度和所述第二较高速度,其中经由至所述ASOV的电流流动来打开所述ASOV,并且其中在中断所述电流流动后所述ASOV被关闭。
5.根据权利要求4所述的方法,其中基于估计的发动机舱浸泡温度确定电压和打开所述ASOV的所述电流流动,所述发动机舱浸泡温度经由来自一个或多个传感器的输入估计。
6.根据权利要求5所述的方法,还包括当所述发动机速度在所述第一较低速度和所述第二较高速度之间时,响应于所述ASOV的温度超过温度阈值关闭所述ASOV。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述ASOV的温度基于由至所述ASOV的所述电流流动产生的热量和从所述ASOV耗散的热量。
8.根据权利要求1所述的方法,还包括在退出通过压缩空气进行发动机操作期间,当所述发动机速度在所述第一较低速度和所述第二较高速度之间时响应于进气歧管压力高于节气门入口压力关闭所述ASOV,其中在所述进气压缩机的下游在进气节气门和所述进气压缩机之间测量所述节气门入口压力。
9.一种车辆系统,其包括:
包括进气节气门的发动机;
包括压缩机的增压装置,所述压缩机定位在所述进气节气门上游的进气通道中;
耦接在压缩机旁通通道中的吸气器;
吸气器切断阀即ASOV,其定位在所述压缩机旁通通道中的所述吸气器上游,调整穿过所述吸气器和所述压缩机旁通通道中的每一个的动力流;
所述吸气器的在所述压缩机下游耦接到所述进气通道的动力入口;
所述吸气器的在所述压缩机上游耦接到所述进气通道的动力出口;以及
具有在非暂时性存储器上并且由处理器执行时使得控制器进行以下动作的指令的控制器,所述指令用于:
用来自所述压缩机的压缩空气操作所述发动机,以及在所述操作期间,
基于发动机速度调节所述ASOV的开口;
响应于发动机状况的变化超控所述调节;
在没有压缩空气的情况下以怠速操作所述发动机;以及
响应于所述发动机以怠速操作,关闭所述ASOV。
10.根据权利要求9所述的车辆系统,其中所述调节包括响应于发动机速度高于第一速度并且低于第二速度增大所述ASOV的开口。
11.根据权利要求10所述的车辆系统,其中所述发动机状况的变化包括发动机速度的变化,并且其中所述超控包括响应于发动机速度的所述变化关闭所述ASOV。
12.根据权利要求11所述的车辆系统,其中发动机速度的所述变化包括所述发动机速度降低到低于所述第一速度以及发动机速度增加到高于所述第二速度中的一者。
13.根据权利要求12所述的车辆系统,其中所述控制器包括进一步的指令,当所述指令被执行时使得所述控制器响应于所述车辆系统静止时所述发动机速度降低到低于所述第一速度关闭所述ASOV。
14.根据权利要求10所述的车辆系统,其中所述发动机状况的变化包括所述ASOV的温度的变化,并且其中所述超控包括响应于所述ASOV的所述温度超过温度阈值将所述ASOV位置调节到完全关闭位置。
15.根据权利要求10所述的车辆系统,其中发动机状况的变化包括进气歧管压力的变化,并且其中所述超控包括响应于进气歧管压力高于节气门入口压力关闭所述ASOV。
16.根据权利要求10所述的车辆系统,其中发动机状况的变化包括第一发动机劣化状况的确定,并且其中所述超控包括响应于所述第一发动机劣化状况的所述确定关闭所述ASOV。
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