用于內燃發動機的扭矩調節的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及響應于扭矩需求而對發動機輸出扭矩的調節，特別地，涉及車輛中的發動機扭矩的調節。
【背景技術】
[0002]以往，僅通過控制加速器踏板位置來調節車輛中的發動機輸出扭矩，控制加速器踏板位置通常又確定位于進氣歧管的入口處的節流閥的位置。發動機對節流閥位置的改變的響應通常由于(在進氣閥上游的)進氣歧管中的空氣量而延遲，從而可能沿期望方向修改輸出扭矩之前經過了數個燃燒循環。車輛駕駛員通常不會注意到該延遲，或者通過改變駕駛方式來適應該延遲。
[0003]最近，為了發動機在所有的轉速和負荷條件下高效地運行，空氣管理方面、燃料管理方面以及燃燒定時方面受到發動機的電子控制單元(ECU)的控制，使得可以適應多種操作條件。具體地，必須優先考慮來自其它車輛系統(諸如底盤、傳動系統和制動系統)的扭矩改變請求并且按照這些扭矩改變請求行動。認為更加快速地調節發動機輸出扭矩的手段是期望的，因此對提出了主動改變點火火花的定時。對點火定時的主動控制允許單獨燃燒室中的連續燃燒事件有不同的定時，此外，允許多缸發動機的不同燃燒室有不同的定時;這種控制方法比基于節流閥移動的控制方法明顯快很多。
[0004]通過主動控制點火定時，可以通過延遲點火火花的定時而快速地影響例如在速比改變期間的扭矩降低需求。輸出扭矩減小，但結果是燃燒的效率相對較低。通常，發動機中以及發動機排氣系統中會產生額外的廢熱。不完全燃燒還會導致不期望的廢氣排放物增加。
[0005]例如當發動機空轉時期望請求扭矩升高，可以將過量的空氣/燃料混合物引入燃燒室中并且用延遲的火花將其點燃，以便產生實現期望的空轉速度所需的扭矩輸出。通過將一個燃燒事件與下一燃燒事件之間的點火脈沖的定時提前而實現對扭矩升高請求的快速響應。然而，應當理解的是，該技術也依賴于具有上述缺點的不完全燃燒。
[0006]同樣眾所周知的是，改變進氣閥和/或排氣閥的操作以獲得可用于燃燒的空氣量的改變，但通常認為依賴于凸輪元件的運動的這種系統很慢，并且約為比通過改變點火火花的定時而提供的量級更慢的量級。
[0007]需要一種連續地調節發動機輸出扭矩的方法，其能夠與改變點火定時一樣快地進行響應，但不會出現相關聯的不完全燃燒。

【發明內容】

[0008]根據本發明，提供了對內燃發動機的扭矩輸出進行連續調節的方法，所述發動機具有燃燒室、所述室的提升式進氣閥以及用于激活所述進氣閥的主動式推桿，所述方法包括:
[0009]a)確定扭矩需求；
[0010]b)控制所述主動式推桿將相應的空氣充量提供到所述燃燒室中；
[0011]c)根據燃燒開始的適當定時，命令在所述燃燒室中進行充分有效的燃燒;以及
[0012]d)針對所述燃燒室中的每個連續燃燒事件，重復步驟a)、步驟b)和步驟C)。
[0013]本發明的方法將適當的空氣量提供到燃燒室中，從而最佳點火定時將針對連續燃燒事件給予足以滿足扭矩需求的輸出扭矩。
[0014]特別地，在有意延遲點火脈沖以滿足扭矩降低需求的情況下或者在預期到扭矩升高需求的情況下，可以避免不完全燃燒。
[0015]本發明可以應用于多缸發動機，在多缸發動機中，針對每個連續燃燒事件而獨立地控制每個燃燒室。
[0016]本發明提供了使用主動式推桿來改變允許進入燃燒室中的空氣量和/或允許空氣進入燃燒室中的定時以及/或者從燃燒室排出燃燒氣體的定時，以便在每個燃燒事件時提供所需的空氣充量。
[0017]主動式推桿獨立于凸輪軸或其它閥控制裝置而逐個燃燒事件地提供相關聯的閥操作的相當即時的改變。這種推桿可以包括液壓室，該液壓室的容量由電致動閥(諸如放泄閥)響應于來自發動機ECU的命令來控制。
[0018]根據下述技術中的一種或多種技術，空氣充量可以由主動式推桿來控制:
[0019]-改變閥升程以便在激活周期期間增大或減小提升閥的最大開度。如果打開定時和關閉定時未改變，那么增大的升程將使吸入的空氣量增加，并且減小的升程將使吸入的空氣量減少。
[0020]-通過重新設定閥打開的定時、重新設定閥關閉的定時、或者重新設定閥打開的定時和閥關閉的定時來改變閥打開的持續時間。如果閥升程未改變，那么較長的打開持續時間將易于增加吸入的空氣量，而較短的打開持續時間將易于減少吸入的空氣量。
[0021]-通過重新設定進氣閥打開的定時以增大或減小與排氣閥的操作的重疊(overlap)來改變進氣閥與排氣閥的重疊。減小的重疊將易于增加可用于燃燒的空氣量，而增大的重疊將易于減少可用于燃燒的空氣量。
[0022]可以通過直接減少新鮮空氣充量或者通過控制閥重疊以在燃燒室內保留較大比例的燃燒氣體來減少可用于燃燒的空氣量;這樣的氣體是惰性的，并且無法有助于燃燒。
[0023]如果也為燃燒室的排氣閥設置主動式推桿，那么可以借助于進氣閥推桿、排氣閥推桿或這兩者來改變閥重疊。
[0024]本發明允許有效燃燒，同時提供對扭矩需求改變的基本上即時的響應。然而，并不排除改變點火定時。因而，如果凈效應是為了實現較好的整體燃燒狀況，則可以命令將點火延遲很小的量。小的延遲量(〈10°曲柄角)對燃燒效率的影響通常僅僅是微不足道的，因此在適當的情況下可以允許小的延遲量以及改變空氣充量。
[0025]在本申請的范圍內，明確地設想到，可以獨立地使用或以任何組合的形式采用在前述段落中、在權利要求中和/或在以下描述和附圖中所闡述的各方面、實施例、示例和替選方案，特別地，采用它們的各個特征。結合一個實施例所描述的特征可應用于所有實施例，除非這種特征不相容。
【附圖說明】
[0026]根據以下在附圖中僅通過示例說明的實施例的描述，本發明的其它特征將顯而易見，在附圖中:
[0027]圖1示意性地示出了可應用本發明的發動機的進氣口布置。
[0028]圖2以曲線圖示出了點火定時與燃燒效率之間的關系。
【具體實施方式】
[0029]參照附圖，內燃發動機10具有氣缸11，活塞12在氣缸11內往復運動。燃燒室13被限定在活塞上方，并且容納有提升閥14，提升閥14打開以允許空氣從進氣口 15進入。進氣口從進氣歧管16進行供給，在進氣歧管16的嘴部處設置有節流閥17。
[0030]提升閥14通過彈簧(未示出)而被關閉，并且通過可旋轉凸輪18的作用而被打開，該可旋轉凸輪18通常由凸輪軸的凸出部(lobe)來提供。凸輪18與閥14之間設置有推桿19。
[0031]圖1的總體布置非常常見，并且為了便于進行說明，沒有示出某些其它部件，諸如相應的提升式排氣閥。通常，推桿19是實心的，并且推桿19的特征可以是被動式的。
[0032]然而，圖1的推桿是主動式的，并且其特征在于液壓室20，該液壓室20的容量是根據允許流體如箭頭22所示的那樣流出的放泄閥21的打開和關閉來確定的。室20在壓力作用下接收持續不斷的油供給，并且通過隨著時間而改變放泄閥的開度，可以改變該室中的即時油量以影響進氣閥的操作的升程、持續時間和定時。應當理解的是，主動式推桿可以增強、抵抗或抵消凸輪18的影響。除了應當允許基于事件快速地改變閥升程之外，主動式推桿的種類并不重要。因而，可以設想，對于多缸發動機的每個氣缸而言，根據需要，閥升程可以隨著閥的每個連續開度改變。
[0033]EP-A-2511504中公開了主動式推桿的一個示例，該主動式推桿依賴于電動液壓裝置。對該主動式推桿的命令是通過E⑶23而進行的。
[0034]根據需要，可以為氣缸或每個氣缸設置多個進氣閥，并且一個或多個這樣的閥可以由主動式推桿來致動。
[0035]在使用時，允許空氣進入發動機中通常是經由節流閥17來控制的，節流閥17進而由ECU 23根據諸如加速器踏板位置、高度、空氣溫度等常規控制參數來命令。應當理解的是，改變節流閥17的位置會改變空氣流入速率，但由于進氣歧管16和進氣管(inlet tract)15中容納的空氣量而不會立即影響允許進入燃燒室的空氣量。
[0036]在對扭矩需求改變作出響應的現有技術方法中，進氣閥的升程是由固定長度的推桿(即，被動式推桿)確定的，并且閥打開和關閉的定時是由凸輪18的輪廓(profile)確定的。
[0037]通過發動機的空氣流量可大于產生所要求的扭矩所需的空氣流量，但所產生的扭矩由于延遲點火定時而減小。
[0038]這種現有技術方法在發動機空轉速度下尤其適用，在這種情況下，扭矩升高需求會是期望的。
[0039]作為對扭矩升高需求的響應，將點火定時提前。因而，由于點火定時接近最佳，因此燃燒變得更有效。可以非常快地改變點火定時，因此，(在一個TDC內)發動機對提高的扭矩需求的響應很迅速。
[0040]應當理解的是，在對現有技術的該簡化說明中，并未充分考慮某些控制方面。例如，假定可以根據說明精確地控制發動機扭矩，而實際上，發動機扭矩會在上限和下限內略微且連續地變化。點火定時通常逐個氣缸地變化以實現對扭矩升高需求的快速響應，但存在燃燒效率低的風險。
[0041]在本發明中，通過主動式推桿，例如閥升程由此大大減小而限制允許進入氣缸的空氣量，并且在以全效率充分燃燒的情況下，空氣充量與扭矩需求相當。點火定時充分提前以保證充分有效的燃燒。對于扭矩增大需求，可以增大閥升程以增加空氣充量。
[0042]在不作任何其它考慮的情況下，累積的廢氣排放物由于主動式推桿的操作而以降低的速率上升，從而燃料消耗量較低(由于在扭矩降低時或者在期望扭矩升高的情況下，空氣充量減少)并且廢氣排放物減少。
[0043]對閥升程的調整非常迅速，并且該響應與對點火定時的變化的響應相當。響應時