多行程发动机的变速器换挡规律的制作方法

专利名称：多行程发动机的变速器换挡规律的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的推进系统，具体涉及多行程发动机的变速器换挡规律。 背景抆术
一些内燃发动机可以四行程模式操作，以该模式操作，发动机每四个活塞行程执 行一次燃烧循环。其他内燃发动机可以二行程模式操作，以该模式操作，发动机每两 个活塞行程执行一次燃烧循环。与四行程模式相比，发动机以二行程模式操作时可以 产生较大的最大扭矩，因为与四行程模式相比在二行程模式中发动机的燃烧频率较高 从而功率密度较高。然而，与二行程模式相比，发动机以四行程模式操作时可以显示 出较高的燃料效率，这部分地是因为在开始进气的燃烧之前有较好的空气燃料混合。
气门驱动系统的进步使得发动机可以在一些工况下以二行程模式操作，在其他工 况下以四行程模式操作。该方法允许提高燃料效率并增加发动机的最大扭矩。然而， 发明人在此认识到该方法的一些问题。在一个示例中，作为多模式发动机能力的结果， 变速器换挡可能增加。增加的变速器换挡会造成燃料经济性减少、变速器磨损增加， 及车辆的驾驶性能降低因为变速器换挡可由车辆驾驶员感觉到。

发明内容
发明人认识到在一些示例中可以通过一种搡作车辆的推进系统的方法减少变速 器换挡，其中推进系统包括通过变速器与车辆的一个或多个驱动轮连接的内燃发动
机。在非限制性示例中，该方法包括操作发动机以产生发动机输出，通过变速器将
发动机输出传递到车辆的一个或多个驱动轮；及调节发动机在每个燃烧循环中执行的
行程的数量同时使变速器在不同的传动比之间换挡。例如，该发动机可以在通过减少 变速器的传动比使变速器升挡时从四行程模式转换到二行程模式。以此方式，与发动 机以四行程模式操作时适合的换挡幅度相比，变速器可以按较大幅度换挡(如，换挡 至较高的传动比)，同时如果发动机转换到二行程模式可提供增加的最大扭矩可能性 则可适合使用新的传动比。
发明人在此还认识到取决于发动机是以四行程模式还是以二行程模式操作，发 动机振动转速限制(lug limit)(即在NVH变得不可接受时的发动机较低转速限制) 会不同。例如，发明人认识到作为二行程搡作增加的燃烧频率的结果，与四行程模 式相比在二行程模式中振动转速限制较低。因此，描述一种操作车辆的推进系统的方 法。在发动机以较低的发动机转速旋转时，可以通过增加发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量同时增加变速器的传动比来降低车速；以及在发动机以较高的发动机
转速旋转时，可以通过减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量同时将变速器 保持在选择的传动比来降低车速。
以此方式，在一些工况下，当发动机转速接近发动机以四行程模式搡作时的振动 转速限制时，通过将发动机从四行程模式转换到二行程模式而不是执行变速器换挡， 可以延迟或消除车辆减速期间的变速器换挡。使用协同的模式转换可以允许变速器在 车辆减速期间在较长的时间段中保持在选择的传动比，从而允许消除接下来在车辆驾 驶员请求加速车辆时的变速器升挡。


图1示出车辆的示例推进系统。
图2至图4示出描述可用于控制图1所示推进系统的示例处理流程的流程图。 图5示出示例变速器换挡规律(shift schedule )。 图6示出描述可用于控制图1所示推进系统的示例处理流程的流程图。 图7A和7B分别示出描述推进系统的示例汽缸在二行程循环中和四行程循环中的 操作的示例时间线。
图8示出图l所示推进系统的示例发动机汽缸的详细示意图。
图9A、 9B和9C是示出如何在变速器换挡期间调节发动机燃烧模式的时间线。
具体实施例方式
图1示出包括内燃发动机100的车辆推进系统。发动机100可以通过变速器140 与示意性地由130表示的一个或多个车辆驱动轮可操作地连接。发动机100可以包括 一个或多个燃烧室或汽缸110，燃烧室或汽缸110的非限制性示例在图8中示意性地 示出。在图1所示的示例推进系统中，发动机100总共包括八个汽缸。发动机IOO在 其他实施例中可以包括其他适合数量的汽缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、10 个或12个汽缸。控制系统120可以和发动机100以及变速器MO、驱动轮130及车
辆推进系统的其他适合的部件可操作地连接并通信连接。
在一些实施例中，变速器140可以配置为可在传动比范围上连续地增加或减小变 速器传动比的无级变速器(CVT)。在其他实施例中，变速器1"可以包括可由车辆 驾驶员或控制系统选择的多个离散的传动比。例如，可以通过使变速器在由变速器提 供的两个或多个离散的传动比之间换挡以调节变速器的传动比。
取决于推进系统出现的工况可以选择性地以多个不同的燃烧模式中的一个操作 发动机汽缸IIO。在非限制性示例中，发动机汽缸110可以在一些工况下在二行程循 环中操作，并可以在其他工况下在四行程循环中操作。二行程模式对应于使用两个活 塞行程执行燃烧的燃烧循环，而四行程模式对应于使用四个活塞行程执行燃烧的燃烧循环。
由于在二行程模式中每两个活塞行程发生一次燃烧，与四行程模式相比在二行程 模式中发动机可以产生大得多的发动机扭矩。具体来说，可以通过将发动机从四行程 模式转换到二行程模式增加发动机的相对燃烧频率和功率密度。相反，可以通过将发 动机从二行程模式转换到四行程模式减少发动机的相对燃烧频率和功率密度。图7A
和7B分别示出了这些模式中的每个的示例。在其他实施例中，发动机汽缸可以配置 为以其他或不同的燃烧模式操作，包括六行程模式或八行程模式。
图2示出描述可以由控制系统120执行的示例处理流程的流程图。图2的处理流 程示出二行程模式和四行程模式之间的转换如何可与变速器换挡协同以便允许供给 适合的车轮扭矩用于推进车辆。
在210,可以由控制系统评估一个或多个工况。这些工况可以包括发动机转速、 车速、请求(如由车辆驾驶员请求)的车轮扭矩的指示、变速器状态(如选择的挡位)、 发动机的当前燃烧模式、发动机节气门位置、当前燃烧模式的发动机扭矩储备(torque reserve)、环境工况、发动机噪声振动和不平稳性(群H )的指示以及参考图8描述 的其他工况中的一个或多个。
在非限制性示例中，控制系统可以识别增加或减少车辆的车轮扭矩的请求。该请 求增加或减少的车轮扭矩可以通过用户输入装置如图8中872所示的加速器踏板传送 到控制系统。
在212,可以判断控制系统是否应调节变速器的选择的挡位和发动机的燃烧模式 两者以响应请求的车轮扭矩改变。如果212的回答判断为是，则处理流程可前进至 214,在该处可以响应于210处识别的工况调节选择的变速器挡位和发动机的燃烧模 式。
在第一示例中，控制系统可以执行变速器降挡(即，增加传动比)同时将发动机 从二行程模式转换到四行程模式。通过变速器降挡(如增加传动比)，可以通过增加 的传动比增加发动机的转速，同时将发动机转换到四行程模式可用于减少由发动机产 生的扭矩的量。该方法可以由控制系统用于响应请求的向车辆的驱动轮供给的扭矩的 增加或减少，如下文中参考图3和图4更详细的描述。
在第二示例中，控制系统可以使变速器降挡同时将发动机从四行程模式转换到二 行程模式。降挡用于增加发动机转速，而转换到二行程模式还增加发动机的扭矩储备。 该方法可以由控制系统用于响应请求的向车辆的驱动轮供给的扭矩的增加。
在第三示例中，控制系统可以执行变速器升挡(即，减小传动比)同时将发动机 从二行程模式转换到四行程模式。变速器升挡用于降低发动机转速，而转换到四行程 模式可以减少扭矩储备同时增加发动机效率。
在第四示例中，控制系统可以执行变速器升挡同时将发动机从四行程循环转换到 二行程循环。取决于工况，该方法可以由控制系统用于响应请求的向车辆的驱动轮供给的扭矩的增加或减小，如下文参考图3和图4更详细的描述。
或者，如果212处的回答判断为否，则处理流程可以替代地前进至216。在216, 可以判断是否通过调节发动机的燃烧模式而不调节变速器的选择的挡位来响应请求 的车轮扭矩的改变。如果216处的回答为是，则处理流程可以前进至218,在该处可 以响应于请求的车轮扭矩的改变调节发动机的燃烧模式，同时保持当前选择的变速器 挡位。
在第一示例中，控制系统可以将发动机从二行程模式转换到四行程模式，同时保 持当前选择的传动比。该方法可以由控制系统用于响应请求的车轮扭矩的减小(如， 松开加速器踏板(tip-out))。在第二示例中，控制系统可以将发动机从四行程模 式转换到二行程模式，同时保持当前选择的传动比。该方法可以由控制系统用于响应 请求的车轮扭矩的增加(如，踩加速器踏板(tip-in))。
或者，如果216处的回答判断为否，则处理流程可以前进至220。在220,判断 是否通过调节变速器的选择的挡位而不调节发动机的燃烧模式来响应请求的车轮扭 矩的改变。如果220处的回答判断为是，则处理流程可以前进至222，在该处可以调
节选择的变速器挡位同时保持发动机当前的燃烧模式。
在第一示例中，控制系统可以使变速器降挡，同时将发动机保持在二行程循环中。 在第二示例中，控制系统可以使变速器降挡，同时将发动机保持在四行程循环中。这 些方法可以由控制系统用于响应请求的向车辆的驱动轮供给的扭矩的增加。在第三示 例中，控制系统可以使变速器升挡，同时将发动机保持在二行程循环中。在第四示例 中，控制系统可以使变速器升挡，同时将发动机保持在四行程循环中。
从214、 218、 222和220,处理流程可以前进至224。在224,可以调节向发动
机汽缸供给的空气和燃料以响应请求的车轮扭矩的改变。从214、 218和222，在
处执行的对空气和燃料的调节可以附加于对变速器挡位和/或发动机燃烧模式做出的 调节。从220，可以执行在224处执行的对空气和燃料的调节，同时保持发动机燃烧
模式和选择的变速器挡位。
在第一示例中，可以在224增加向发动机汽缸供给的空气和燃料以响应请求的车 轮扭矩的增加，从而增加发动机产生的扭矩的量。在另一个示例中，可以减少向发动 机汽缸供给的空气和燃料以响应请求的车轮扭矩的减小，从而减小由发动机产生的扭
矩的量。
可以根据预定的空燃比或空燃比范围执行对向发动机供给的空气和燃料的调节。 例如，控制系统可以增加或减少向发动机汽缸供给的空气和燃料的量，同时保持化学 计量空燃比或其他适合的空燃比。从224,处理流程返回210。
以此方式，图2提供可以由推进系统执行的各种搡作中的至少部分，通过这些操 作可以协同变速器状态和发动机燃烧模式以在给定的车速下向驱动轮提供请求的车 轮扭矩。如下文中在图5的上下文中所述，发动机可以在第一工况期间以二行程模式操作并可以在第二工况期间以四行程模式操作。在非限制性示例中，发动机可以在较 低发动机转速下以二行程模式操作，并可以在较高发动机转速下以四行程模式操作。 图3示出描述可以响应于车辆驾驶员踩加速器踏板或请求的车辆加速执行的示 例处理流程的流程图。图3的处理流程提供图2描述的更加一般的处理流程的非限制
性示例。
在310，判断是否发生了车辆驾驶员踩加速器踏板或是否请求了车辆加速。例如， 控制系统可以基于来自如图8所示的踏板位置传感器的输入判断是否发生了踩加速 器踏板。如果310处的回答判断为否，则处理流程返回。或者，如果310处的回答判 断为是，则处理流程前进至312。在312，判断发动机当前是否以二行程模式操作。 如果312处的回答判断为是，则处理流程前进至314。
在314，判断是否将发动机从二行程模式转换到四行程模式。在314将发动机转 换到四行程模式的决定可以基于下列中的一个或多个在310和210处识别的踩加速
器踏板或请求的加速的量，发动机以四行程模式操作时的扭矩产生限制、发动机以四 行程模式和二行程模式操作时的振动转速限制，及发动机以四行程模式和二行程模式 操作时的超速限制。
在一个示例中，响应于较大的踩加速器踏板或较大的请求的车速的增加，314处 的回答可以判断为否，且响应于较小的踩加速器踏板或较小的请求的车速的增加，314 处的回答可以判断为是。将发动机保持在二行程循环中可以允许发动机输出较多扭 矩，将发动机转换到四行程循环可以允许发动机输出较少扭矩，同时可以通过使变速 器降挡来增加车轮扭矩。
如果314处的回答判断为否，则处理流程可以前进至316,在该处推进系统可以
通过使变速器降挡同时将发动机的操作保持在二行程模式中来响应踩加速器踏板或 请求的加速。在变速器降挡时，可以增加车轮扭矩同时将发动机保持在当前的燃烧模 式。
或者，如果314处的回答判断为是(即，将执行到四行程循环的转换)，则处理 流程可以前进至318。在318,可以将发动机转换到四行程模式且可以响应于踩加速 器踏板或车辆加速请求使变速器降挡。回到312,如果312处的回答替代地判断为否 (即，发动机当前未以二行程模式操作)，处理流程可以前进至320。在320,可以 判断发动机当前是否以四行程模式操作。如果320处的回答判断为是，则处理流程可 以前进至322。
在322,判断是否将发动机从四行程循环转换到二行程循环。在322将发动机转 换到二行程模式的决定可以基于下列中的一个或多个在310和210识别的踩加速器 踏板或请求的加速的量，发动机以四行程模式操作时的扭矩产生限制，发动机以四行 程模式和二行程模式搡作时的振动转速限制，及发动机以四行程模式和二行程模式搡
作时的超速限制。在一个示例中，控制系统可以判断是否可以仅通过调节燃烧模式，仅通过调节变 速器挡位，或通过调节燃烧模式和变速器挡位两者实现踩加速器踏板或请求的加速。 可以响应于在310或210识别的踩加速器踏板或请求的加速的量来判断322处的回 答。
例如，如果不执行到二行程模式的转换，则处理流程可以前进至324。在324, 发动机可以保持四行程模式且可以使变速器降挡。或者，如果322处的回答为是，则 处理流程可以前进至326,在该处可以判断是否使变速器降挡。在一个示例中，控制 系统可以识别是否响应于下列中的一个或多个执行降挡踩加速器踏板的量、发动机 以二行程模式操作时的扭矩产生限制、发动机以二行程模式操作时的振动转速限制，
及发动机以二行程模式搡作时的超速限制。
例如，如果发动机不能在以二行程模式操作时产生足够的扭矩以满足踩加速器踏 板所指示的请求的车轮扭矩，则可以使变速器降挡。在另一个示例中，如果降挡会使 发动机转速增加超过发动机以二行程模式操作时的超速限制，则可以不执行降挡。
如果326处的回答判断为是，则处理流程可以前进至328。在328，发动机可以 从四行程模式转换到二行程模式，且可以使变速器降挡。328处的操作可以由控制系 统执行以响应于与324处的操作相比较大的踩加速器踏板或较大的请求的车速的增 加，因为二行程模式与四行程模式相比可以提供较大的发动机输出扭矩。或者，如果 326处的回答判断为否(即，不执行变速器降挡)，则处理流程可以前进至330。
在330，可以判断是否与到二行程模式的转换相结合执行变速器升挡。控制系统 可以在330响应于下列中的一个或多个判断是否执行升挡踩加速器踏板的量、发动 机以二行程模式操作时的扭矩产生限制、发动机以二行程模式操作时的振动转速限
制，及发动机以二行程模式操作时的超速限制。
例如，如果在发动机转换到二行程模式之前发动机转速大于二行程模式的超速限 制，则控制系统可以判断将伴随转换进行升挡。在另一个示例中，如果升挡之后的发 动机转速会超过发动机以二行程模式搡作时的振动转速限制，则可以不执行升挡。
如果330处的回答判断为是，则处理流程可以前进至332。在332,变速器可以
升挡且发动机可以从四行程模式转换到二行程模式。从四行程模式到二行程模式的转
换即使在变速器升挡时也允许推进系统实现由踩加速器踏板指示的请求的车轮扭矩。 或者，如果330处的回答判断为否(即，不执行升挡)，则处理流程可以前进至
334。在334，发动机可以从四行程模式转换到二行程模式同时保持当前选择的变速
器挡位，且可以搡作发动机以实现由踩加速器踏板指示的请求的车轮扭矩。从316、
318、 324、 328、 332和334,处理流程可以返回310。
如参考图3所述，可以搡作发动机以在四行程模式中执行燃烧，在该模式中响应
于驾驶员踩加速器踏板可以将发动机从四行程模式转换到二行程模式且可以调节变 速器的传动比。在一些示例中可以如332处所示通过使变速器升挡调节传动比'或在一些示例中可以如328处所示通过使变速器降挡调节变速器的传动比。在执行这些转 换之后，可以操作发动机以在二行程模式中执行燃烧以根据驾驶员踩加速器踏板增加 通过变速器向驱动轮供给的扭矩的水平。
图4示出描述可以响应于车辆驾驶员松开加速器踏板或请求的车辆减速执行的 示例处理流程的流程图。图4的处理流程提供图2中描述的更加一般的处理流程的另 一个非限制性示例。
在410，可以判断是否发生了车辆驾驶员松开加速器踏板或是否请求了车辆减速。 例如，控制系统可以基于来自如图8所示的踏板位置传感器的输入判断是否发生了松 开加速器踏板。如果410处的回答判断为否，则处理流程可以返回。或者，如果410 处的回答判断为是，则处理流程可以前进至412。在412，可以判断发动机是否当前 以二行程模式操作。如果412处的回答判断为否，则处理流程可以前进至414。
在414，可以在车辆减速或发生了松开加速器踏板时保持四行程模式。在416， 可以判断是否已达到四行程模式的发动机振动转速限制。例如，控制系统可以如上文 中参考210所述评估发动机转速，从而可以比较发动机转速与可存储在控制系统的存 储器中的四行程模式的振动转速限制。在非限制性示例中，四行程模式的振动转速限 制可以约为1100 rpm或其他适合的发动机转速。
如果416处的回答判断为否(如，发动机转速接近或超过四行程模式的振动转速 限制)，则处理流程可以返回414,在该处在松开加速器踏板或车辆减速的整个过程 中保持四行程模式。或者，如果416处的回答判断为是，则处理流程可以前进至418。 在41S,发动机可以转换到二行程模式同时保持当前变速器挡位。由于发动机以二行 程模式操作时的燃烧频率近似于发动机以四行程模式操作时的两倍，二行程模式的振 动转速限制可以近似地为四行程模式的振动转速限制的一半。例如，在四行程模式中 的振动转速限制是1100 rpm时，二行程模式中的振动转速限制可以是550 rpm。通 过将发动机从四行程模式转换到二行程模式，发动机可以在车辆减速期间延长在当前 选择的挡位中的操作。
以此方式，当发动机在较低发动机转速下旋转或操作时，可以通过增加发动机在 每个燃烧循环中执行的行程的数量(如，从二行程模式转换到四行程模式)同时增加 变速器的传动比(如，降挡)来降低车速；以及当发动机在较高发动机转速下旋转或 操作时，可以通过减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量(如，从四行程模 式转换到二行程模式)同时将变速器保持在选择的传动比来降低车速。
如下文参考图5所述，类似的方法可以用于增加车速。例如，当发动机在较高发 动机转速下旋转时，可以通过减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量同时减 小变速器的传动比(如，升挡)来增加车速；以及当发动机在较低发动机转速下旋转 时，可以通过增加发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量同时将变速器保持在选 择的传动比来增加车速。从418，处理流程可以前进至420。在420,可以判断是否已达到发动机以二行 程模式操作时的振动转速限制。如参考416所述，控制系统可以比较当前的发动机转 速与存储在存储器中的二行程模式的振动转速限制以确定发动机转速是否接近或超 过特定燃烧模式的振动转速限制。如果420处的回答为否，则处理流程可以前进至 430,在该处可以保持二行程模式。从430,处理流程可以返回420。
或者，如果420处的回答判断为是(如，发动机转速接近或小于二行程模式的振 动转速限制)，则处理流程可以前进至422。在422和424,变速器可以降挡且发动 机可以转换到四行程模式。在一些实施例中，控制系统可以在车辆减速期间相对于二 行程模式优先选择四行程模式以便保存燃料并进一步减小发动机扭矩。从424,处理 流程可以返回414。
回到412，如果412处的回答替代地判断为否(即，当前模式为二行程模式)， 则处理流程可以前进至426。在426，可以判断发动机转速是否小于四行程模式的振 动转速限制。如果426处的回答判断为否，则发动机可以在428响应于松开加速器踏 板或在车辆减速事件期间转换到四行程模式以保存燃料并减小发动机扭矩。从428, 处理流程可以前进至414。
或者，如果426处的回答判断为是(即，发动机转速接近或低于四行程模式的振 动转速限制)，则处理流程可以前进至430,在该处可以保持二行程模式。以此方式， 控制系统可以配置为如果未超过四行程模式的振动转速限制则响应于松开加速器踏 板或请求的车辆减速将发动机转换到四行程模式，同时将二行程模式用于保持当前选 择的挡位，若不然将会执行降挡。通过保持当前选择的挡位达较长时间，可以对本质 上相对短时间的松开加速器踏板作出响应而不需要变速器换挡。因此，在短暂的松开 加速器踏板之后发生后续的踩加速器踏板时，至少避免了两次变速器换挡，即通过使 用二行程模式可以消除第一次从初始选择的挡位的降挡及之后的第二次回到初始选
择的挡位的升挡。
图5描述示例变速器换挡规律，这些换挡规律示出了图2至图4的处理流程。选 择性地以二行程模式和四行程模式操作的发动机的第一换挡规律在510以实线示出。 仅以四行程模式操作的发动机的第二换挡规律在520以虛线示出。
在较低的车速下，发动机可以四行程模式(4S)中操作同时选择变速器挡位中的 第一挡(1G)。在较高的车速下，变速器可以升挡(如，传动比减小)。如虛线520 所示，变速器可以升挡至第二挡(2G)同时发动机继续在四行程循环中操作。相比之 下，实线510示出到二行程模式的转换如何可以允许变速器以较大幅度升挡同时在给
定的发动机转速下供给相同水平或类似水平的车轮扭矩。
例如，变速器可以升挡至第三挡(3G)而不是第二挡(2G)因为发动机以二行程 模式操作时具有足够的扭矩储备以允许可选地跳过第二挡(2G)。因此，通过协同升
挡减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量，可以可选地消除或省略变速器的中间挡位，从而降低变速器的成本、重量和复杂性并减少变速器在加速事件期间执行 换挡的次数。
例如，如果发动机替代地如参考虛线520所示的四行程循环在每个燃烧事件中以 恒定数量的行程操作，则会需要中间的变速器挡位以在车速范围上提供请求的车轮扭 矩。虛线520还示出变速器如何可以在更高的速度下升挡至第三挡(3G)同时保持四 行程操作。相比之下，搡作点530示出发动机如何可以从二行程模式再次转换到四行 程模式以在较高的发动机转速下操作。
短划线550示出发动机转速如何可以在选择的传动比如3G下成比例于车速改变。 在非限制性示例中，操作点530可以表示发动机在四行程循环中操作时的振动转速限 制，或可以表示作为发动机转速的换挡点大于发动机在四行程循环中操作时的振动转 速限制。如短划线550所示，发动机可以在较低发动机转速下以二行程模式操作并可 以在较高发动机转速下以四行程模式中操作。
在更高的发动机转速下，实线510所示的发动机从四行程模式(4S)到二行程模 式(2S)的转换可以允许变速器直接从第三挡(3G)进入第五挡(5G),从而跳过第 四挡。在从3G至5G传动比减小时，发动机转速可以降低并可以执行二行程模式。因 为发动机在二行程模式中与四行程模式相比能够产生较大的发动机扭矩，即使在作为 升挡的结果传动比有较大减少时，发动机也仍然可以供给请求的车轮扭矩。
相比之下，虛线520示出四行程发动机如何在再次升挡至第五挡(5G)之前使用 到中间的第四挡(4G)的升挡以便在车速范围上供给请求的车轮扭矩。如实线510中 的搡作点540所示，多行程发动机可以从二行程模式(2S )再次转换到四行程模式(4S ) 同时保持变速器状态在第五挡。
如图5所示，可以通过取决于发动机是否在二行程模式和四行程模式之间转换或 发动机是否保持在四行程模式中使变速器以不同方式换挡来增加车速。图5的示例， 由四行程循环和二行程循环之间的转换提供的多行程操作允许减少变速器执行的换 挡的次数(如，跳过中间挡位)，并可以可选地允许从变速器中消除或省略中间挡位 的至少部分。
在一些实施例中，可以在变速器中保留这些中间挡位从而发动机在四行程模式和 二行程模式之间转换的能力发生故障或劣化时仍然允许发动机在车速的整个范围上 通过使用中间挡位来供给请求的车轮扭矩，如参考虛线5M所示。
以与上文中参考车速增加所述类似的方式，可以降低车速。在车辆初始以较高速 度工作的一个示例中，在发动机在四行程模式中接近其振动转速限制时，发动机可以 从四行程模式转换到二行程模式，而不是执行降挡。例如，当发动机初始在四行程循 环(4S)中操作且变速器处在第五挡OG)时，推进系统可以通过如实线510在MO 所示将发动机转换到二行程循环来响应车速的降低。相比之下'虛线5"描述专门地 以四行程模式操作的发动机可以如何使用如从第五挡(5G)到第四挡(化)的转换所示的变速器降挡。
注意，当在变速器中保留了中间挡位时，发动机可以在车辆减速期间可选地以四 行程模式操作以便增加燃料效率，从而使用中间挡位以将发动机转速保持在四行程模 式的振动转速限制及超速限制内。
图5还示出变速器可以如何响应于工况的改变在较低传动比和较高传动比之间 换挡，工况诸如车速、发动机转速，或由加速器踏板位置指示的驾驶员请求的发动机 扭矩。此外，图5描述可以如何在变速器从较低传动比换挡至较高传动比期间增加发
动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量；及可以如何在变速器从较低传动比换挡至
较高传动比期间减少发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量。
图6示出描述可以由控制系统执行以使汽缸在二行程循环和四行程循环之间转 换的示例处理流程的流程图。在612，判断是否根据图2至图4的处理流程在二行程 循环中操作发动机的汽缸。如果612处的回答为是，则控制系统可以根据二行程循环 在614调节一个或多个汽缸的进气门正时和/或排气门正时，在616调节汽缸的燃料 加注，并在618调节点火正时。
或者，如果612处的回答判断为否，则处理流程可以前进至620,在该处判断根 据图2至图4的处理流程是否在四行程循环中操作汽缸。如果620处的回答为是，则 处理流程可以根据四行程循环在622调节一个或多个汽缸的进气门正时和/或排气门 正时，在624调节汽缸的燃料加注，并在626调节点火正时。此外，在一些实施例中， 可以响应于发动机的特定的搡作模式调节节气门位置以改变向执行燃烧的汽缸供给 的进气流量。
此外参考图7A和7B，分别示出在二行程循环中和四行程循环中操作的示例汽缸 的正时图。以活塞位置为基准沿图7A和7B的横轴提供时间的指示。上止点(TDC) 和下止点(BDC)表示活塞在整个发动机操作中往复运动时相对于汽缸的位置。图7A 和7B的比较示出汽缸的进气门和排气门如何可以在二行程循环中相对于四行程循环 以两倍的频繁或更高的频率开启。此外，在二行程循环期间相对于在四行程循环期间 可以用两倍的频率向发动机供给燃料。例如，可以在二行程循环期间近似地每360度 曲轴角即向汽缸加注燃料，并在四行程循环期间近似地每720度曲轴角即向汽缸加注 燃料。再者，在二行程循环中汽缸内的空燃充气的点火可以在近似地在每个TDC处执 行(如近似地每360度曲轴角即执行)，且在四行程循环中点火可以近似地在每隔一 个TDC处执行(如近似地每720度曲轴角即执行)。
图8示出包括与汽缸连接的进气系统和排气系统部件的发动机100的示例汽缸 110的示意图。注意，汽缸110可以对应于上述多行程汽缸中的一个或多个。汽缸110 至少部分地由燃烧室壁810和活塞812界定。活塞812可以通过曲轴臂连接到曲轴 816,以及发动机的其他活塞。曲轴816可以如图1所示通过变速器"0与驱动轮1" 可操作地连接。汽缸110可以通过进气通道820接收进气。进气通道820还与发动机100的其他 汽缸连通。进气通道820可以包括具有节流板844的节气门842,节流板844可以由 控制系统120调节以改变向发动机汽缸提供的进气的流量。汽缸110可以通过一个或 多个进气门822与进气通道820连通。在非限制性示例中，这些进气门可以配置为设 置在汽缸110的顶部或上部区域附近的进气提升阀。然而，在其他实施例中，这些进 气门可以设置在汽缸的下部区域。
进气门执行器824可以包括与一个或多个进气提升闽可操作地连接的气门驱动 系统。进气门执行器824可以允许调节一个或多个进气门的开启正时和关闭正时以允 许发动机以二行程模式和四行程模式操作。例如，可以操作进气门执行器824以增加 进气提升阀开启的频率以执行二行程模式或减小进气提升阀开启的频率以执行四行 程模式。在一些实施例中，进气门执行器824可以包括凸轮廓线变换装置以允许在二 行程模式和四行程模式的每个期间使用不同的凸轮驱动进气门。在其他实施例中，进 气门驱动器824可以包括用于控制一个或多个进气门的开启正时和关闭正时的电磁 气门驱动器(EVA)。
汽缸110可以通过排气通道830排出燃烧产物。汽缸110可以通过一个或多个排 气门832与排气通道830连通。在非限制性示例中，这些排气门可以配置为设置在汽 缸110的顶部或上部区域附近的排气提升阀。排气门驱动器834可以包括与一个或多 个排气提升阀可操作地连接的气门驱动系统。排气门执行器834可以允许调节一个或 多个排气门的开启正时和关闭正时以允许发动机以二行程模式和四行程模式搡作。例 如，可以操作排气门执行器834以增加排气提升阀开启的频率以执行二行程模式或减 小排气提升阀开启的频率以执行四行程模式。在一些实施例中，排气门执行器834可 以包括凸轮廓线变换装置以允许在二行程模式和四行程模式的每个期间使用不同的 凸轮驱动排气门。在其他实施例中，排气门执行器834可以包括用于控制一个或多个 排气门的开启正时和关闭正时的电磁气门执行器(EVA)。
在一些实施例中，汽缸110可选地包括可由点火系统858驱动的火花塞856。燃 料喷射器850可以设置在汽缸中以直接向汽缸供给燃料。然而，在其他实施例中，燃 料喷射器可以设置在进气门822上游的进气通道"0内。燃料喷射器850可以由驱动 器852驱动。
图8中示意性地示出控制系统的非限制性示例。控制系统120可以包括处理 子系统(CPU) 880,该处理子系统中可以包括一个或多个处理器。CPU 880可以和存 储器通信，存储器包括只读存储器UOM) 882、随机存取存储器(RAM) 884,及保活 存储器(KAM) 886中的一个或多个。存储介质只读存储器882可以编程有表示指令 的计算机可读数据，这些指令可由处理子系统880执行以用于执行本文中描述的方法 和处理流程以及可想到但未具体列出的其他变体。
CPU 880可以通过输入/输出装置888与发动机100的各种传感器和执行器通信。在非限制性示例中，这些传感器可以向控制系统提供工况信息，工况信息可以包括 通过传感器8"获得的流过进气通道820的质量空气流量(MAF)的指示，通过传感 器848获得的歧管空气压力(MAP)的指示，通过节气门842获得的节气门位置(TP) 的指示，通过可与冷却剂通道814连通的传感器854获得的发动机冷却剂温度(ECT) 的指示，通过传感器870获得的发动机转速(PIP)的指示，通过传感器838获得的 排气氧含量(EGO)的指示，通过踏板872的位置传感器876获得的来自车辆驾驶员 874的请求或输入(PP)的指示，通过传感器826获得的进气门位置的指示，及通过 传感器836获得的排气门位置的指示，以及其他工况信息。
此外，控制系统可以通过下述执行器中的一个或多个控制包括汽缸110的发动机 IOO的操作可改变燃料喷射正时和燃料喷射量的驱动器852,可改变点火正时的点 火系统858,可改变进气门正时的进气门执行器824、可改变排气门正时的排气门执 行器834,及可改变节流板844的位置的节气门842,以及其他执行器。注意，进气 门执行器824和排气门执行器834可以包括电磁气门执行器(EVA)和/或基于凸轮从 动件的执行器。
图9A、9B和9C是描述在变速器换挡期间可以如何调节发动机燃烧模式的时间线。 在这些示例的每个中，变速器通过中间的换挡从第一传动比调节到第二传动比。第一 传动比可以低于或高于第二传动比。在换挡期间，发动机燃烧模式通过中间的模式转 换从每循环中执行第一数量的行程的模式转换到每循环中执行第二数量的行程的模 式。例如，发动机可以从二行程循环转换到四行程循环，或相反。如图9A、 9B和9C 所示，至少在一些示例中，模式转换与换挡相比可以更加快速地执行。
如图9A所示，模式转换可以在换挡开始之后开始且在换挡完成之前完成。或者， 如图9B所示，模式转换可以在换挡开始之后但在换挡完成之前开始，且在换挡完成 之后完成。或者，如图9C所示，模式转换可以在换挡开始之前开始，其中模式转换 可以在换挡开始之后但在换挡完成之前完成。因此，如图9A、 M和9C所示，模式转 换可以在换挡期间执行。
应注意，本文中包括的示例控制和估值处理流程可用于各种发动机和/或车辆系 统配置。本文所述的处理流程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种，如事件 驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种步骤、搡作或功能可以按所 示的顺序执行、并行执行，或在一些情况下略去。类似地，处理的顺序不是实现本文 中所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为便于演示和说明而提供。取决于 所使用的具体策略，可以重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。此外'所述步骤 可以在图形上表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒体中的代码。
还应理解，在本文中公开的配置和处理流程本质上是示例性的，且这些具体实施 例不应被视为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于 V-6、 1-4、 1-6、 V-8、 V-IO、 V-12、对置4缸、及其他的发动机类型。本申请的主题包括在本文中公开的各种系统和配置，及其他特征、功能，和/或属性的所有新颖和 非显而易见的组合及子组合。
本申请的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权 利要求可能引用"一个"元素或"第一"元素或其等价。这样的权利要求应被理解为 包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的 元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本申请权 利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权 利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括 在本申请的主题之内。
权利要求
1.一种操作车辆的推进系统的方法，所述推进系统包括通过变速器与车辆的一个或多个驱动轮连接的内燃发动机，所述方法包括操作所述发动机以在四行程模式中执行燃烧；响应于驾驶员踩加速器踏板，将所述发动机从四行程模式转换到二行程模式并调节变速器的传动比；及在所述转换之后，操作发动机以在二行程模式中执行燃烧以根据所述驾驶员踩加速器踏板增加通过变速器向所述一个或多个驱动轮供给的扭矩的水平。
2. 如权利要求i所述的方法，其特征在于，所述调节变速器的传动比包括响应 于驾驶员踩加速器踏板降低变速器的传动比。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述调节变速器的传动比包括响应于驾驶员踩加速器踏板增加变速器的传动比。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述发动机从四行程模式转换到 二行程模式在所述降低变速器的传动比开始之后开始并在所述降低变速器的传动比 完成之前完成。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述发动机从四行程模式转换到 二行程模式在所述降低变速器的传动比开始之前开始并在所述降低变速器的传动比 完成之前完成。
6. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述发动机从四行程模式转换到 二行程模式在所述降低变速器的传动比开始之后开始并在所述降低变速器的传动比 完成之后完成。
7. —种车辆推进系统，包括 包括进气提升阀的内燃发动机；一个或多个驱动轮；将所述发动机可操作地连接到所述一个或多个驱动轮的变速器；及 控制系统，所述控制系统配置为操作所述发动机以在四行程模式中执行燃烧；响应于驾驶员踩加速器踏板，降低变速器的传动比并通过增加所述进气提升阀的开启频率将所述发动机从四行程模式转换到二行程模式；及在所述转换之后，操作所述发动机以在二行程模式中执行燃烧以根据所述驾 驶员踩加速器踏板增加通过降低的变速器的传动比向所述一个或多个驱动轮供 给的扭矩的水平。
8. 如权利要求7所述的车辆推进系统，其特征在于，所述控制系统还配置为响应于驾驶员松开加速器踏板保持所述发动机以四行程模式操作；及在所述驾驶员松开加速器踏板之后在发动机转速减速至第一振动转速限制时将所述发动机转换到二行 程模式同时将变速器保持在选择的传动比。
9. 如权利要求7所述的车辆推进系统，其特征在于，还包括与所述进气提升阀可操作地连接的气门驱动系统，所述控制系统配置为通过所述气门驱动系统增加所述进气提升闽的开启频率；其中所述气门驱动系统包括凸轮廓线变换系统和电磁气门驱 动系统中的一个。
10. 如权利要求7所述的车辆推进系统，其特征在于，所述控制系统还配置为在较低发动机转速下在变速器的传动比降低之后操作所述发动机以在二行程模式中执行燃烧；及在较高发动机转速下在变速器的传动比降低之后将所述发动机从二行程模 式转换到四行程模式。
全文摘要
本发明涉及多行程发动机的变速器换挡规律。其中描述了一种多模式内燃发动机。在一个示例中，通过调节发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量同时使变速器在不同的传动比之间换挡，该发动机可以协同变速器换挡在二行程模式和四行程模式之间转换。在选择的工况下，可以增加发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量同时变速器从较高传动比换挡至较低传动比。在其他工况下，可以增加发动机在每个燃烧循环中执行的行程的数量，同时变速器从较低传动比换挡至较高传动比。通过本发明，可以延迟或消除车辆减速期间的变速器换挡，从而提高燃料经济性、减少变速器磨损增加，并改进车辆的驾驶性能。
文档编号B60W10/06GK101612937SQ20091015134
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月24日 优先权日2008年6月25日
发明者大卫·卡尔·比德纳, 戈皮昌德拉·苏尼拉 申请人:福特环球技术公司