运转发动机的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及运转发动机的方法和系统。本发明公开了一种改善混合动力车辆的运转的系统和方法。在一个示例中，响应于导致汽缸充气包含排气的比例量变化高于阈值百分比的发动机工况变化而调节发动机运转。描述的方法可以改善车辆驾驶性能和燃料经济性。
【专利说明】运转发动机的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于改善车辆的驾驶性能和燃料经济性的系统和方法。该方法对于连接至电机的发动机特别有用。
【背景技术】
[0002]可能希望吸入汽缸包含25%以上的再循环排气的气体质量运转发动机。通过较高浓度的再循环排气运转发动机，可以增加发动机效率并减少发动机爆震的可能性。在较低的中等发动机负荷至较高的中等发动机负荷之间可以较高的EGR浓度运转发动机。由于在较低发动机负荷和较高的EGR速率下的燃烧稳定性可能低于预期，在发动机负荷较低时，可以较低的排气再循环(EGR)水平运转发动机。
[0003]在从一个位置行驶至另一个位置的期间，驾驶员响应于行驶状况可能频繁地改变发动机负荷使得发动机从较低负荷运转改变为较高负荷运转。类似地，驾驶员响应于行驶状况可能改变发动机负荷使得发动机负荷从较高负荷变为较低负荷。发动机转速和负荷的变化可能导致进入发动机汽缸的排气比例从较高浓度减少为较低浓度以确保发动机燃烧稳定性。然而，当可能需要减少进入发动机汽缸的EGR比例(fract1n)时发动机EGR阀的响应和EGR流量动态(flow dynamics)可能导致进入发动机汽缸的EGR比例短暂地增加。所以增加的EGR比例可能导致发动机失火。如果发动机失火，发动机排放和车辆驾驶性能可能会劣化。
【发明内容】
[0004]发明人在此已经认识到上述缺点并研发了一种运转发动机的方法，该方法包含:将气体混合物吸进汽缸，气体混合物包含一定比例的排气，至少一部分气体混合物参与汽缸中的燃烧；并且响应于导致气体混合物的比例变化高于阈值百分比的工况变化而使发动机进入燃料切断状态。
[0005]通过响应于导致吸入发动机的气体混合物的排气比例变化高于阈值百分比的工况变化而进入燃料切断状态，可以产生从发动机进气歧管排出过量EGR而没有发动机失火的技术效果。例如，如果驾驶员至少部分地释放加速器踏板导致希望进入发动机的排气的比例减小40%，发动机可以转变为燃料切断状态直到发动机进气歧管中EGR的比例小于进气歧管中的EGR阈值比例。这样，当发动机负荷变化时可以通过较高的EGR浓度运转发动机且没有发动机失火。
[0006]根据本发明的一个实施例，进一步包含在第一状况期间增加马达的正扭矩输出，并且其中在第二状况期间马达的扭矩输出为负。
[0007]根据本发明的一个实施例，进一步包含在第一状况期间至少部分地打开节气门，并且在第二状况期间至少部分地关闭节气门。
[0008]根据本发明的一个实施例，进一步包含在第一和第二状况期间至少部分地关闭EGR 阀。
[0009]根据本发明的一个实施例，进一步包含在第一和第二状况期间经由马达使车辆减速。
[0010]根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于发动机进气歧管内气体中排气的比例而调节发动机输出扭矩。
[0011]根据本发明的一个实施例，其中发动机吸入气体混合物并且进一步包含响应于导致气体混合物包含排气的比例变化高于阈值百分比的工况变化而使发动机进入燃料切断状态的额外指令。
[0012]根据本发明的一个实施例，其中增加驾驶员需求扭矩。
[0013]根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于导致发动机排气再循环量减小的发动机工况变化而增加马达的负扭矩的额外指令。
[0014]根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于导致发动机排气再循环量减小的发动机工况变化而增加马达的正输出扭矩的额外指令。
[0015]根据本发明的一个实施例，经由限制向发动机提供的节气门打开量、燃料量或火花提前量来限制发动机扭矩。
[0016]本发明可以提供多个优点。特别地，该方法可以减小混合动力传动系中的传动系扭矩扰动。进一步地，该方法可以改善车辆驾驶性能。再进一步地，该方法可以减小传动系磨损，从而增加传动系的使用寿命。
[0017]单独或结合附图阅读下面的【具体实施方式】，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。
[0018]应理解，提供上文的概述用于以简化形式引入一系列原理，其将在【具体实施方式】中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]单独或结合附图阅读本说明书中【具体实施方式】的示例实施例，将更加完全地理解本发明的上述优点。
[0020]图1是发动机的示意图；
[0021]图2显示示例车辆传动系配置；
[0022]图3显示预想的车辆运转序列；
[0023]图4是显示一种运转发动机的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]本发明涉及控制混合动力车辆的发动机运转。混合动力车辆可以包括如图1-2显示的发动机和传动系集成的起动机/发电机(DISG)或电机。无论有没有DISG，在车辆运转期间可以运转发动机。DISG集成进传动系与发动机曲轴在相同轴线上并且在变速器的变矩器泵轮旋转时旋转。此外，DISG可以不与传动系选择性地接合或分离。而是，DISG是传动系的整体部件。更进一步地，无论发动机运转或不运转，可以运转DISG。可以根据图4的方法以图3显示的序列运转发动机。
[0025]参考图1，内燃发动机10包含多个汽缸，其显示在图1中的一个汽缸通过电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和活塞36位于其中并连接至曲轴40的汽缸壁32。飞轮97和环形齿轮99连接至曲轴40。起动机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以接合环形齿轮99。起动机96可直接地安装在发动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，起动机96可通过带或链选择性地提供扭矩至曲轴40。在一个示例中，当与发动机曲轴不接合时起动机96处于基准状态。燃烧室30显示为分别通过进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。可以通过进气凸轮51和排气凸轮53运转每个进气和排气门。进气凸轮51的位置可以通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以通过排气凸轮传感器57确定。进气凸轮51和排气凸轮53可以相对于曲轴40移动。
[0026]燃料喷射器66显示为设置以直接将燃料喷射到燃烧汽缸30内，本领域内技术人员称之为直接喷射。可替代地，可将燃料喷射至进气道，本领域内的技术人员称之为进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例地传输燃料。燃料通过燃料系统(未示出)运送到燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)。此外，进气歧管44显示为与可选的调节节流板64的位置的电子节气门62连通以控制空气从空气进气42流向进气歧管44。在一个示例中，可以使用低压直接喷射系统，其中燃料压力可以升高至约20-30bar。可替代地，高压、双级燃料系统可用于产生较高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以设置在进气门52和进气歧管44之间使得节气门62是进气道节气门。
[0027]无分电器点火系统88响应于控制器12通过火花塞92给燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126显示为连接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，可用双态排气氧传感器代替UEGO传感器126。
[0028]排气可以经由通道45从排气歧管48再循环至进气歧管44。可以经由控制器12选择性地打开或关闭EGR阀47以允许排气在排气歧管48和进气歧管44之间流动。在一些示例中，可以基于EGR阀47两边的压力下降和EGR阀门位置来测量或估算EGR流动速率。
[0029]在一个示例中，转化器70可包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可使用多个排放控制设备，其每个具有多个砖。在一个示例中转化器70可以是三元催化剂。
[0030]图1中控制器12显示为常规的微型计算机，包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出(I/o)端口 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、不失效存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12显示为接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括:来自连接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);连接至加速踏板130用于感应脚132应用力的位置传感器134的信号；来自连接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感应曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器信号；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；来自传感器58的节气门位置的测量值。也可感应大气压力(传感器未显示)用于由控制器12处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每个旋转时产生预订数目的等距脉冲，根据其可确定发动机转速(RPM)。
[0031]在一些示例中，如图2显示的在混合动力车辆中发动机可连接至电动马达/电池系统。此外，在一些示例中，可采用其它发动机配置，例如柴油发动机。
[0032]在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环:循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程中，通常排气门54关闭且进气门52打开。空气通过进气歧管44流入燃烧室30，并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36接近汽缸的底部并且在其冲程的终点时(例如当燃烧室30处于最大容积时)所处的位置称为下止点(BDC)。在压缩冲程中，进气门52和排气门54关闭。活塞36向汽缸的顶部运动以便压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员将活塞36处于其冲程的终点并且接近汽缸的顶部时(例如当燃烧室30处于最小容积时)所处的位置称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室。在下文称为点火的过程中，通过已知的点火方式例如火花塞92点燃喷射的燃料致使燃烧。在膨胀冲程中，膨胀的气体将活塞36推回至下止点。曲轴40将活塞的运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气过程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞回到上止点。需要指出的是上文仅描述为实施例，并且可改变进气门、排气门的打开和/或关闭正时，例如以提供正气门重叠或负气门重叠、推迟进气门关闭或各种其它的实施例。
[0033]图2是车辆传动系200和车辆290的框图。可以通过发动机10驱动传动系200。可以通过图1显示的发动机起动系统或经由DISG240起动发动机10。此外，发动机10可以经由扭矩驱动器(比如燃料喷射器、节气门等)204产生或调节扭矩。
[0034]发动机输出扭矩可以传输至双质量飞轮232的输入侧。发动机转速以及双质量飞轮输入侧位置和转速可以通过发动机位置传感器118确定。双质量飞轮232可以包括用于抑制传动系扭矩扰动的弹簧和单独质量(未显示)。双质量飞轮232的输出侧显示为机械地连接至分离离合器236的输入侧。可以电动地或液压地驱动分离离合器236。位置传感器234设置在双质量飞轮232的分离离合器一侧上以感应双质量飞轮232的输出位置和转速。分离离合器236的下游侧显示为机械地连接至DISG输入轴237。
[0035]可以运转DISG240以提供扭矩至传动系200或者将传动系扭矩转换为存储在电能存储装置275中的电能。DISG240比图1中显示的起动机96具有更高的输出扭矩容量(torquecapacity)。此外，DISG240直接驱动传动系200或者被传动系200直接驱动。没有带、齿轮或链将DISG240连接至传动系200。但是，DISG240与传动系200以相同的速率旋转。电能存储装置275可以是电池、电容器或电感器。DISG240的下游侧经由241机械连接至变矩器206的泵轮285。DISG240的上游侧机械连接至分离离合器236。变矩器206包括涡轮286以输出扭矩至输入轴270。输入轴270将变矩器206机械连接至自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁通锁止离合器(TCC) 212。当TCC锁定时扭矩从泵轮285直接传输至涡轮286。通过控制器12电动运转TCC。可替代地，可以液压锁定TCC。在一个示例中，变矩器可以指变速器的部件。可经由位置传感器239确定变矩器涡轮转速和位置。在一些示例中，238和/或139可以是扭矩传感器或者可以是组合式位置和扭矩传感器。
[0036]当变矩器锁止离合器212完全分离时，变矩器206经由变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的液体传递将发动机扭矩传输至自动变速器208，从而实现扭矩放大。相反，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出扭矩直接传输至变速器208的输入轴(未显示)。可替代地，可以部分地接合变矩器锁止离合器212，从而能调节直接传输至变速器的扭矩量。控制器12可以配置用于响应于多种发动机工况或者基于基于驾驶员的(driver-based)的发动机运转请求通过调节变矩器锁止离合器而调节通过变矩器212传输的扭矩量。
[0037]自动变速器208包括挡位离合器(例如挡位1-6)211和前进离合器210。可以选择性地接合挡位离合器211和前进离合器210以推进车辆。来自自动变速器208的扭矩输出从而可以经由输出轴260传输至车轮216以推进车辆。具体地，在输出驱动扭矩传输至车轮216之前自动变速器208可以响应于车辆行驶状况传输在输入轴270处的输入驱动扭矩。
[0038]此外，通过接合车轮制动器218还可以施加摩擦力至车轮216。在一个示例中，响应于驾驶员用他的脚踩压制动器踏板(未显示)而可以接合车轮制动器218。在其它示例中，控制器12或连接至控制器12的控制器可以应用或接合车轮制动器。同样，响应于驾驶员将他的脚从制动器踏板释放而可以通过分离车轮制动器218减小至车轮216的摩擦力。此外，作为发动机自动停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器12而施加摩擦力至车轮216。
[0039]机械油泵214可以与自动变速器208流体连通以提供液压压力而接合多个离合器，比如前进离合器210、挡位离合器211和/或变矩器锁定离合器212。例如，机械油泵214可以根据变矩器206而运转，并且可以通过发动机或DISG的旋转经由输入轴241驱动。从而，机械油泵214中产生的液压压力可以随发动机转速和/或DISG转速的增加而增加，并且可以随发动机转速和/或DISG转速的减小而减小。
[0040]控制器12可配置用于接收来自如图1中更详细显示的发动机10的输入并相应地控制发动机的扭矩输出和/或变矩器、变速器、DISG、离合器和/或制动器的运转。作为一个示例，可以通过调节火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气(通过控制节气门开度和/或气门正时、气门升程)以及用于涡轮或机械增压发动机的增压的组合而控制发动机扭矩输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气控制发动机扭矩输出。在所有的情况中，可在逐缸基础(cyIinder-by-cylinder basis)上执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。如本【技术领域】中已知，控制器12还可以通过调节流向或流自DISG的磁场和/或电枢绕组的电流而控制DISG产生的扭矩输出和电能。
[0041]当满足怠速停止(idle-stop)状况时，控制器12可以通过切断至发动机的燃料和火花而发起发动机停机。然而，在一些示例中发动机可以继续旋转。此外，为了维持变速器中一定量的转矩，控制器12可将变速器208的旋转部件固定在变速器的壳体259上并从而固定在车架上。特别地，控制器12可以接合一个或多个变速器离合器(比如前进离合器210)并且将接合的变速器离合器锁到变速箱259和车辆上。可以改变(例如增加)变速器离合器压力以调节变速器离合器的接合状态并提供需要量的变速器扭矩。当满足再起动状况时和/或车辆驾驶员想要启动车辆时，控制器12可以通过恢复发动机汽缸中的燃烧而再启用发动机。
[0042]发动机停机期间还可以基于变速器离合器压力调节车轮制动器压力以辅助锁定(tieup)变速器同时减小传输通过车轮的扭矩。具体地，通过应用车轮制动器218同时锁定一个或多个接合的变速器离合器，可以在变速器上施加相反的力，并因此施加在传动系上，从而保持变速器齿轮处于主动接合以及变速器齿轮系中的潜在旋转能量，而不移动车轮。在一个示例中，在发动机停机期间可以调节车轮制动器压力以协调车辆制动器的应用和接合的变速器离合器的锁定。这样，通过调节车轮制动器压力和离合器压力，当发动机停机时可以调节变速器中保留的转矩量。
[0043]在替代的示例中，电机可以连接至多阶固定传动比变速器的一个输入而发动机连接至多阶固定传动比变速器的第二输入。多阶固定传动比变速器可以包括将发动机连接电机的行星齿轮组。图4的方法可以应用到这种传动系配置以及预期的但是出于简洁的目的没有提到的其它配置。
[0044]从而，图1和2的系统提供一种混合动力车辆系统，包含:发动机，连接至发动机的马达，以及包括用于响应于驾驶员需求扭矩改变期间驾驶员需求扭矩和发动机扭矩之间的差异而调节马达扭矩、响应于进入发动机的EGR的流率而限制发动机扭矩的可以执行的非瞬态指令的控制器。可以经由限制节气门打开量、凸轮正时或燃料喷射量来限制发动机扭矩。混合动力车辆系统包括其中发动机吸入气体混合物并且进一步包含响应于导致气体混合物包含排气的比例改变高于阈值百分比的工况变化使发动机进入燃料切断状态的额外指令。
[0045]在一些示例中，混合动力车辆系统包括其中增加驾驶员需求扭矩。混合动力车辆系统进一步包含响应于导致发动机排气再循环量减小的发动机工况变化而增加马达的负输出扭矩的额外指令。混合动力车辆系统进一步包含响应于导致发动机排气再循环量减小的发动机工况变化而增加马达的正输出扭矩的额外指令。混合动力车辆系统包括其中经由限制向发动机提供的节气门打开量、燃料量或火花提前量来限制发动机扭矩。
[0046]现在参考图3，显示了示例发动机运转序列。可以经由图1和2中的系统根据图4中的方法执行存储在非瞬态存储器中的指令而提供图3中的序列。图3中的序列显示了指示该运转序列期间特定的相关时间的垂直标记T0-T6。
[0047]从图3顶端起的第一图表是驾驶员需求扭矩相对于时间的图表。X轴代表时间并且时间在图3的左侧开始并且朝图3的右侧增加。Y轴代表驾驶员需求扭矩并且驾驶员需求扭矩朝Y轴箭头方向增加。在一个示例中，可以经由加速器踏板输入驾驶员需求扭矩。加速器踏板的位置转换为希望的驾驶员需求扭矩。驾驶员需求扭矩可以对应于希望的变速器输入扭矩。从而，可以经由图2中显示的发动机、图2中显示的DISG或者发动机和DISG的组合来提供驾驶员需求扭矩。希望的发动机扭矩可以基于驾驶员需求扭矩在发动机和马达之间的分配。
[0048]从图3顶部起的第二个图表是发动机节气门位置相对于时间的图表。X轴代表时间并且时间在图3的左侧开始并且朝图3的右侧增加。Y轴代表节气门位置并且节气门位置朝Y轴箭头方向增加。可以基于希望的发动机扭矩调节节气门位置。节气门打开量随随着节气门位置的增加而增加。
[0049]从图3顶部起的第三个图表是实际的发动机EGR比例相对于时间的图表。X轴代表时间并且时间在图3的左侧开始并且朝图3的右侧增加。Y轴代表实际的发动机EGR比例并且实际的发动机EGR比例朝Y轴箭头方向增加。可以经由调节EGR阀的位置和/或打开进气门和打开排气门之间的重叠量来调节实际的发动机EGR比例。在一个示例中，实际的发动机EGR比例可以确定为内部和外部EGR的总和。可以经由EGR阀两边的压力下降和EGR阀门位置来确定外部EGR量或流率。可以从基于进气和排气门重叠、发动机转速和发动机负荷的经验确定的EGR比例来确定内部EGR量或流率。
[0050]从图3顶部起的第四个图表是希望的发动机EGR比例相对于时间的图表。X轴代表时间并且时间在图3的左侧开始并且朝图3的右侧增加。Y轴代表希望的发动机EGR比例并且希望的发动机EGR比例朝Y轴箭头方向增加。希望的发动机EGR比例可以基于发动机转速和负荷。例如，可以将经验确定的EGR比例存储在经由发动机转速和负荷索引的表格或函数中。发动机负荷可以定义为吸入的发动机空气质量除以最大理解吸入的发动机空气质量。可以基于希望的发动机EGR比例来调节EGR阀位置。在一个示例中，希望的发动机EGR比例是吸入发动机的包含排气的气体的比例。例如,如果发动机吸入的气体(例如包含空气和EGR)为X克/分并且X克气体的0.3倍是EGR，那么希望的EGR比例是吸入气体质量的30%。
[0051]从图3顶部起的第五个图表是燃料喷射启用标记状态相对于时间的图表。X轴代表时间并且时间在图3的左侧开始并且朝图3的右侧增加。Y轴代表燃料喷射启用标记的状态。当燃料喷射启用标记轨迹处于X轴附近的较低水平时发动机的燃料喷射是停用的。当燃料喷射启用标记轨迹处于Y轴箭头附近的较高水平时发动机的燃料喷射是启用的。当燃料喷射启用轨迹处于较高水平时燃料喷射器是启用的并且在运转。
[0052]从图3顶部起的第六个图表是发动机输出扭矩相对于时间的图表。X轴代表时间并且时间在图3的左侧开始并且朝图3的右侧增加。Y轴代表发动机输出扭矩并且发动机输出扭矩朝Y轴箭头方向增加。可以经由节气门、火花提前、凸轮正时和燃料喷射量来调节发动机扭矩。
[0053]从图3顶部起的第七个图表是电机或DISG输出扭矩相对于时间的图表。X轴代表时间并且时间在图3的左侧开始并且朝图3的右侧增加。Y轴代表电机或DISG输出扭矩并且电机扭矩或DISG扭矩朝Y轴箭头方向增加。DISG扭矩在X轴上方为正、在X轴下方为负而在X轴上为零。
[0054]在时间TO处，驾驶员需求扭矩处于中等水平并且节气门响应于驾驶员需求扭矩而部分地打开。实际的和希望的EGR比例也处于中等水平并且燃料喷射是启用的使得发动机燃烧空气-燃料混合物。发动机扭矩处于中等水平并且电机扭矩基本为零。
[0055]在时间Tl处，响应于驾驶员释放加速器踏板驾驶员需求扭矩减小。响应于驾驶员需求扭矩减小节气门位置在初期减小以降低发动机扭矩。响应于希望的EGR比例改变超过阈值EGR比例或百分比燃料喷射停用。可替代地，可以响应于驾驶员需求扭矩或发动机扭矩的改变而停用燃料喷射。在驾驶员需求扭矩和/或发动机扭矩改变之后实际的EGR比例短暂增加。由于EGR系统动态和发动机气流动态之间的差异实际的EGR比例可能增加。例如，由于EGR阀关闭得比节气门慢或者由于调节进气和排气门打开正时重叠所花费的时间实际的EGR比例可能增加。响应于至发动机的燃料流切断或停止发动机扭矩减小。响应于终止发动机的燃料流电机输出扭矩以正的方向增加。然而，应注意DISG扭矩也可以变为负使得响应于驾驶员需求扭矩减小使车辆减速的至少一部分时间内DISG可以吸收传动系扭矩。此外，紧接在停用发动机的燃料流之后，增加节气门打开量。
[0056]通过增加节气门打开量同时关闭EGR阀并减小进气和排气门重叠，发动机进气系统中气体的EGR比例减小。所以，进入发动机汽缸的气体的EGR比例减小。此外，由于经由停止发动机的燃料流而停止燃烧，发动机失火的可能性减小。
[0057]在时间Tl和时间T2之间，DISG扭矩逐渐减小以基于希望的车辆减速速率控制车辆减速。在一些示例中，DISG扭矩可以转变为负扭矩来控制车辆减速。
[0058]在时间T2处，驾驶员需求扭矩保持处于较低水平并且响应于发动机进气和汽缸中的EGR比例小于阈值EGR比例节气门打开量减小。在一些示例中，响应于对应于将进气系统的希望容积排空的多个汽缸进气事件可以关闭节气门。
[0059]例如，如果进气系统容积是发动机汽缸容积的2.5倍并且希望在再启用发动机汽缸之前将进气系统的容积排空，在关闭节气门并在发动机汽缸中再发起燃烧之前发动机执行针对每个汽缸的两个进气事件以及针对一半发动机汽缸的额外进气事件。可替代地，可以在经由汽缸进气事件来排空发动机进气系统的预定容积且不启用燃料流之后关闭节气门以减少后处理催化剂的氧化同时减少燃料消耗。
[0060]在其它示例中，可以打开节气门并且发动机进气系统中一部分容积的气体可以吸入发动机直到发动机进气系统中实际的EGR比例是希望的EGR比例。随后，可以关闭节气门。从而，节气门仅打开足够长的时间使实际的EGR比例达到希望的EGR比例并且随后开始关闭至希望的打开量。燃料喷射保持停用直到进气歧管压力减小至阈值压力以限制发动机扭矩而不必提供显著的火花延迟。
[0061]实际的EGR比例减小至较低水平并且响应于实际的EGR比例达到预定的希望的EGR比例而再启用燃料喷射。在其它示例中，燃料喷射可以保持关闭直到发动机转速减小至希望的水平或直到请求发动机输出扭矩增加。发动机扭矩随着燃料喷射的再启用而增加。
[0062]应注意如果驾驶员完全释放加速器踏板则希望车辆减速并且切断燃料。在该状况期间DISG进入吸收模式以控制车辆减速。此外，如果仅部分减小加速器踏板或驾驶员需求(例如没有释放踏板和/或驾驶员需求扭矩高于零)，DISG可以向车辆传动系提供正扭矩同时切断燃料并控制(例如打开并随后关闭)节气门以从发动机进气歧管抽取EGR。
[0063]在时间T3处，响应于驾驶员经由加速器踏板(未显示)增加扭矩需求驾驶员需求扭矩增加。节气门打开量增加并且实际的和希望的EGR比例随着驾驶员需求扭矩的增加而增加。响应于EGR动态而限制发动机扭矩使得在加速期间减小发动机爆震的可能性。可以经由限制节气门打开量或气门正时来限制发动机扭矩。由于发动机扭矩受到限制，DISG输出扭矩增加以提供扭矩使得发动机扭矩加上DISG扭矩等于驾驶员需求扭矩。DISG扭矩随着发动机扭矩接近驾驶员需求扭矩而减小。燃料喷射保持启用使得发动机产生用于车辆传动系的扭矩。
[0064]在时间T4处，响应驾驶员释放加速器踏板驾驶员需求扭矩再次减小。响应于驾驶员需求扭矩减小节气门位置在初期减小以降低发动机扭矩。此外，希望的EGR比例的变化速率减小量高于阈值量。在这种驾驶员需求扭矩减小期间，发动机扭矩保持为正并且节气门打开量不增加。从而，控制器可以改变其响应来改变发动机状态以减小发动机失火的可能性。节气门打开量减小至其中在发动机进气系统中当前的EGR比例时发动机可以希望水平的燃烧稳定性的转速和负荷继续运转的水平。DISG的负扭矩输出增加以抵消发动机输出扭矩使得在发动机输出扭矩和DISG扭矩加在一起时提供驾驶员需求扭矩。希望的EGR比例基于发动机转速和负荷而减小。随着时间的推移，通过调节进气门和排气门打开正时重叠以及至少部分地关闭EGR阀(未显示)使实际的EGR比例朝希望的EGR比例减小。当从发动机进气系统吸入气体来减小EGR比例时燃料喷射保持启用并且发动机继续燃烧空气-燃料混合物。
[0065]在时间T4和时间Τ5之间，实际的EGR比例减小同时电机基于希望的车辆减速速率来控制车辆减速。发动机继续燃烧空气-燃料混合物并且驾驶员需求扭矩减小。
[0066]在时间Τ5处，实际的EGR比例减小至希望的EGR比例的水平并且节气门打开量和发动机扭矩减小以降低燃料消耗以及发动机输出扭矩趋向驾驶员需求扭矩。由于实际的EGR比例减小发动机可以失火可能性减小的较低负荷运转。电机负输出扭矩随着发动机输出扭矩减小而减小。燃料喷射保持启用并且发动机继续燃烧空气-燃料混合物。
[0067]在时间Τ6处，响应于驾驶员经由加速器踏板(未显示)增加扭矩需求驾驶员需求扭矩增加。节气门打开量增加并且实际和希望的EGR比例随着驾驶员需求扭矩的增加而增力口。响应于EGR动态而再次限制发动机扭矩使得在期间可以减小发动机爆震的可能性。可以经由限制节气门打开量或气门正时来限制发动机扭矩。由于发动机扭矩受到限制，增加电机输出扭矩以提供扭矩使得发动机扭矩加上DISG扭矩等于驾驶员需求扭矩。发动机输出扭矩随着EGR比例接近希望的EGR比例而增加。DISG扭矩随着发动机扭矩接近驾驶员需求扭矩而减小。燃料喷射保持启用使得发动机产生用于车辆传动系的扭矩。
[0068]这样，图4的方法可以对发动机以较高EGR比例运转时发动机负荷的变化提供不同的响应。对发动机负荷变化的这两个不同响应可以基于发动机负荷的变化速率、指定期间内发动机负荷的变化幅度、指定期间内希望的EGR比例的变化、希望的EGR比例的变化速率或者其它适当的状况。
[0069]现在参考图4，运转车辆发动机的示例方法的流程图。图4的方法可以存储为图1和2中显示的控制器12的非瞬态存储器中可以执行的指令。图4的方法可以提供图3中显示的预想运转序列。
[0070]在402处，方法400确定工况。工况可以包括但不限于发动机扭矩需求、发动机转速、发动机扭矩、DISG转速和扭矩、车速、环境温度和压力、驾驶员需求扭矩、希望的EGR比例、实际的EGR比例或EGR量、DISG扭矩和电池荷电状态。可以从图1中的加速器踏板130和控制器12推断驾驶员需求扭矩。可以从发动机转速和负荷估算发动机扭矩。在确定工况之后方法400前进至404。
[0071]在404处，方法400确定发动机在当前工况下当前的实际EGR比例或EGR速率是否高于阈值水平(例如高于进入汽缸的气体的25%)。在一个示例中，阈值水平是可以在较低发动机转速和负荷时导致发动机失火的EGR比例。如果方法400确定当前的实际EGR或EGR速率高于阈值水平，方法400前进至406。否则，方法400前进至420。可以通过估算的EGR流率除以发动机空气流率和估算的EGR流率的总和来确定实际的EGR比例。可以经由EGR阀两边的压力下降和EGR阀门位置确定EGR流率。可以经由空气流量计或从发动机转速和进气歧管压力确定发动机空气流率。
[0072]在406处，方法400确定在指定期间希望的发动机扭矩需求的减小是否高于第一发动机扭矩需求阈值减小或者在指定期间希望的吸入EGR比例的减小是否高于第一吸入EGR比例阈值的减小。可替代地，方法400可以确定希望的发动机EGR比例是否以高于第一阈值速率的速率改变、或者希望的发动机EGR的改变量是否高于第一阈值量、或者发动机负荷的改变是否高于第一阈值量或者发动机转速的改变是否高于第一阈值量以作为采取措施来减少由发动机吸入较高量EGR导致的发动机失火的可能性的基础。例如，当发动机从第一发动机转速和负荷转变为第二发动机转速和负荷(第一发动机转速和负荷高于第二发动机转速和负荷)时可能存在上述状况。
[0073]如果方法400确定希望的吸入EGR比例减小高于第一希望的吸入EGR比例阈值减小或者可替代地如果存在其它描述的状况，答案为是且方法400前进至408。否则，答案为否且方法400前进至420。
[0074]应注意可以经由控制器12基于发动机工况(例如基于发动机转速和负荷)确定希望的EGR比例。类似地，可以经由控制器12确定其它控制变量的希望值的状态。
[0075]在408处，方法400确定在指定期间希望的发动机扭矩需求减小是否高于第二发动机扭矩需求阈值减小或者在指定期间希望的吸入EGR比例减小是否高于第二吸入的EGR比例阈值减小。可替代地，方法400可以确定希望的发动机EGR比例是否以高于第二阈值速率的速率改变、或者希望的发动机EGR改变量是否高于第二阈值量、或者发动机负荷的改变是否高于第二阈值量、或者发动机转速的改变高于第二阈值量以作为采取措施来减小由发动机吸入较高量EGR导致的发动机失火的可能性的基础。如果方法400确定希望的吸入EGR比例的减小高于第二吸入的EGR比例阈值减小或者可替代地如果存在其它描述的状况，答案为是且方法400前进至410。否则，答案为否且方法400前进至430。
[0076]在其它示例中，408处的答案为是可以使方法400前进至430。408处的答案为否可以使方法400前进至410。从而,对于DISG具有低于或高于本发明描述的系统的扭矩输出容量的不同系统而言对工况变化的响应可以不同。
[0077]在430处，方法400增加DISG或电机扭矩输出以补偿(例如增加DISG扭矩以代替发动机扭矩)当停用至发动机的燃料流时将会发生的传动系扭矩的减小。在一个示例中，DISG或电机扭矩增加至在停止至发动机的燃料流之前发动机输出扭矩的预定扭矩范围内的扭矩。例如，可以增加DISG扭矩以提供在停用至发动机的燃料流之前发动机提供至传动系的扭矩的95%。从而，DISG输出扭矩代替发动机扭矩以改善车辆驾驶性能。
[0078]额外地，可以调节DISG或电机输出扭矩以相对于发动机位置增加。例如，基于发动机中燃烧终止之前至发动机汽缸的最后一次燃料喷射事件的正时增加DISG扭矩。在另一个示例中，可以基于最后一次燃料喷射事件之后发动机燃烧终止之前预测的最后一次燃烧事件的正时增加DISG输出扭矩。
[0079]还调节DISG输出扭矩以在终止至发动机的燃料流之后提供希望速率的车辆减速。从而，可以增加DISG输出扭矩并且随后响应于请求的EGR比例或请求的发动机扭矩的减小而减小。在增加DISG正扭矩之后方法400前进至432。
[0080]在432处，方法400终止至发动机汽缸的燃料流。在一个示例中，终止至发动机的燃料流并继续发动机中的燃烧直到终止燃料喷射之前喷射的燃料燃烧掉。在终止燃料喷射之后方法400前进至434。
[0081]在434处，方法400增加发动机节气门的打开量。打开节气门通过增加吸入发动机汽缸的气体中空气的比例来减小吸入发动机汽缸的EGR比例。可以基于希望的EGR比例减小速率调节节气门打开量。如果EGR比率减小速率较高，节气门打开较快并且打开至较大的打开量。如果EGR比例减小速率较低，节气门打开较慢并且打开至较小的打开量。希望的EGR比例减小速率可以基于EGR比例或发动机负荷变化之前的EGR比例。在替代示例中，节气门可以打开预定量或打开至预定位置。在打开节气门之后方法400前进至436。
[0082]在436处，方法400确定从发动机进气系统抽取的EGR是否达到进气歧管中或吸进发动机汽缸的EGR比例等于希望的EGR比例的程度。额外地，方法400确定发动机转速是否已经减小至阈值发动机转速以下。在一些示例中，可以确定终止至发动机的燃料喷射之后在预定数量的汽缸进气事件之后EGR比例减小至希望水平。在其它示例中，可以基于流进发动机的EGR量和流进发动机的空气量来确定吸入发动机汽缸的EGR比例减小至希望的EGR比例。在一个示例中，根据泵/箱(pump/tank)模型解出发动机进气系统中的EGR比例。如果方法400确定吸入发动机汽缸或发动机进气系统中的EGR比例小于阈值EGR比例或者如果发动机转速小于阈值转速则答案为是且方法400前进至438。否则，答案为否且方法400返回至434。
[0083]在438处，方法400至少部分地关闭发动机节气门。在一个示例中，发动机节气门关闭至其中当发动机在当前发动机转速下以化学计量状况运转时发动机气流将提供希望扭矩量的位置。从而，发动机节气门调节至提供希望气流的位置。在至少部分地关闭节气门之后方法400前进至440。
[0084]在440处，方法400再启用至发动机的燃料输送并且开始燃烧。可以顺序地再启用燃料以改善发动机排放。此外，如果DISG扭矩仍然为正，DISG扭矩随着发动机开始提供扭矩而减小。可以发动机扭矩增加的速率减小DISG扭矩。在恢复至发动机的燃料输送之后方法400前进至420。
[0085]在410处，方法400响应于请求的发动机扭矩减小或者响应于吸入发动机汽缸的EGR比例减小高于阈值EGR比例减小而减小发动机输出扭矩。在一个示例中，发动机输出扭矩减小至将允许发动机以在发生发动机扭矩或希望的EGR比例减小之前输送至发动机的EGR比例运转的最低水平。例如，如果在驾驶员需求扭矩降低至35N-m之前发动机以0.6负荷和0.25EGR比例运转以提供100N-m的扭矩，发动机负荷可以减小至0.3负荷，其是在0.25EGR比例时支持希望水平的燃烧稳定性的最低发动机负荷。发动机负荷可以随着EGR比例的减小而减小。在其它示例中，发动机输出扭矩可以减小至基于在发生发动机扭矩或希望的EGR比例减小之前发动机输出扭矩和发动机转速的预定扭矩。在发动机输出扭矩开始减小之后方法400前进至412。
[0086]在412处，方法400调节DISG扭矩以提供增加至发动机扭矩的希望的驾驶员需求扭矩。DISG扭矩可以增加至正DISG输出扭矩或者DISG可以输出取决于发动机输出扭矩和希望的驾驶员需求扭矩而增加的负扭矩。例如，如果驾驶员需求扭矩高于发动机扭矩，增加DISG使得发动机扭矩和DISG扭矩的总和在希望的驾驶员需求扭矩的预定扭矩之内(例如+5N-m)。此外，如果驾驶员需求扭矩小于发动机扭矩，DISG扭矩为负以吸收发动机扭矩使得发动机扭矩和DISG扭矩的总和在希望的驾驶员需求扭矩的预定扭矩内。在调节DISG扭矩之后方法400前进至414。
[0087]在414，方法400确定从发动机进气系统抽取的EGR是否达到进气歧管内或吸入发动机汽缸的EGR比例小于希望的EGR比例的程度。额外地，方法400确定发动机转速是否减小至阈值发动机转速以下。在一些示例中，可以确定在终止至发动机的燃料喷射之后在预定数量的汽缸进气事件之后EGR比例减小至希望的水平。在其它示例中，可以基于流入发动机的EGR量和流进发动机的空气量来确定吸入发动机汽缸的EGR比例减小至希望的EGR比例。在一个示例中，可以根据泵/箱模型解出发动机进气系统中的EGR比例。如果方法400确定吸入发动机汽缸的或发动机进气系统中的EGR比例小于阈值EGR比例或者如果发动机转速小于阈值转速则答案为是且方法400前进至416。否则，答案为否且方法400返回至414。方法400将发动机转速与阈值发动机转速比较以确保发动机可以继续旋转而不停止。
[0088]在416处，方法400将发动机扭矩调节至驾驶员需求扭矩或较低扭矩。可以经由减小节气门打开量和提供至发动机的燃料量来减小发动机扭矩。可替代地，可以调节节气门打开量和凸轮正时以减小发动机输出扭矩。在减小发动机扭矩之后方法400前进至418。
[0089]在418处，方法400响应于发动机扭矩减小而经由DISG向传动系提供正扭矩。随后减小DISG扭矩以控制车辆减速(例如图3的时间T5)。DISG扭矩在初期朝正方向增加至在发动机扭矩减小至驾驶员需求扭矩之前发动机扭矩的预定扭矩内的扭矩。在调节DISG扭矩之后方法400前进至420。
[0090]在420处，方法400确定驾驶员需求扭矩的增加是否高于阈值扭矩和/或发动机扭矩是否高于阈值扭矩。此外，方法400可以确定希望的EGR比例的增加是否高于阈值EGR比例。如果对上述任何状况的答案为是，方法400前进至450。否则，答案为否且方法前进至退出。
[0091]在450处，方法400响应于希望的驾驶员需求扭矩和EGR动态而增加发动机输出扭矩。特别地，可以基于实际EGR比例与希望EGR比例匹配有多快的动态来限制发动机输出扭矩的增加。在一些示例中，EGR比例的增加速率可能受到EGR阀的响应、凸轮执行器的响应和进气歧管容积的限制。所以，在一个示例中，可以降低节气门和/或凸轮正时调节的响应以匹配EGR的动态。在一个示例中，通过节气门的气流的增加速率可以限制至或基于EGR流率增加。例如，如果在特定期间EGR流率增加10%，在EGR流率增加的相同期间通过节气门的气流可以限制至10%的流率增加。在其它示例中，可以测量EGR流动态并且随后经由限制节气门打开速率或凸轮正时调节速率将发动机气流动态限制为以EGR流量动态相同的速率进展。响应于EGR流动态而增加发动机扭矩输出之后方法400前进至452。
[0092]在452处，方法400调节DISG输出扭矩以提供发动机输出扭矩和驾驶员需求扭矩之间的差异。希望的发动机扭矩可以基于驾驶员需求扭矩。如果驾驶员需求扭矩进展缓慢，当发动机扭矩和希望的驾驶员需求扭矩之间不存在差异时不调节DISG输出扭矩。如果驾驶员需求扭矩进展比较迅速，DISG输出扭矩可以在初期增加并且随后随着发动机输出扭矩与驾驶员需求扭矩相匹配而减小。这样，当发动机扭矩朝驾驶员需求扭矩发展时可以调节DISG输出扭矩以提供驾驶员需求扭矩。
[0093]在驾驶员需求扭矩增加之前DISG提供一部分驾驶员需求扭矩的一些示例中，调节DISG输出扭矩以提供发动机输出扭矩和驾驶员需求扭矩之间的扭矩差异。调节DISG输出扭矩之后方法400前进至454。
[0094]在454，方法400基于驾驶员需求扭矩和车辆工况确定发动机扭矩是否处于希望的发动机扭矩。如果发动机输出希望的发动机扭矩，答案为是且方法400前进至退出。否贝U，方法400返回至450并且发动机输出扭矩以基于进入发动机的EGR流增加的流率的速率继续增加。
[0095]从而，图4的方法提供一种运转发动机的方法，包含:将气体混合物吸进汽缸，气体混合物包含一定比例的排气，至少一部分气体混合物参与汽缸中的燃烧；并且响应于导致气体混合物的比例变化高于阈值百分比的工况变化而使发动机进入燃料切断状态。方法包括其中气体混合物包含排气的比例高于气体混合物的25%并且其中以第一发动机转速和负荷吸入气体混合物。方法还包括其中工况的变化是从第一发动机转速和负荷变为第二发动机转速和负荷，第二发动机转速和负荷不同于第一发动机转速和负荷。
[0096]在一些示例中，方法进一步包含响应于工况变化而增加节气门的打开量。方法进一步包含增加马达的正扭矩输出以提供扭矩至传动系，发动机机械连接至传动系。方法进一步包含调节马达以使车辆减速。方法包括其中经由至少部分地关闭EGR阀来改变气体混合物的比例。
[0097]在另一个示例中，图4的方法提供了一种运转发动机的方法，包含:响应于第一状况期间导致吸进汽缸的气体混合物内排气比例变化高于阈值百分比的发动机工况变化使发动机进入燃料切断状态；并且响应于不同于第一状况的第二状况期间导致吸进汽缸的气体混合物内排气的比例变化高于阈值百分比的工况而增加马达的扭矩输出并减小发动机的扭矩输出同时继续发动机中的燃烧。
[0098]此外，方法包括其中第一状况是第一驾驶员需求扭矩减小并且其中第二状况是第二驾驶员需求扭矩减小，第一驾驶员需求扭矩减小高于第二驾驶员需求扭矩减小。方法进一步包含在第一状况期间增加马达的正扭矩输出，并且其中在第二状况期间马达的扭矩输出为负。方法进一步包含在第一状况期间至少部分地打开节气门，并且在第二状况期间至少部分地关闭节气门。方法进一步包含在第一和第二状况期间至少部分地关闭EGR阀。方法进一步包含在第一和第二状况期间经由马达使车辆减速。方法进一步包含响应于发动机进气歧管的气体中排气的比例而调节发动机输出扭矩。
[0099]本【技术领域】的技术人员应理解，图4描述的方法可以代表任意数量处理策略中的一者或多者，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所说明的多个步骤或功能可以说明的序列、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，处理顺序并非达到本文描述的目标、特征和优点所必需的，而是便于说明和描述。尽管没有明确说明，本【技术领域】的技术人员应理解取决于使用的特定策略可以重复执行一个或多个说明的步骤或功能。
[0100]本领域的技术人员阅读所有描述应理解不脱离本发明的精神和范围可以做出很多改变和变型。例如，通过天然气、汽油、柴油或替代的燃料配置运转的I3、I4、I5、V6、V8、VlO和V12发动机可以使用本发明来改进。
【权利要求】
1.一种运转发动机的方法，包含: 将气体混合物吸进汽缸，所述气体混合物包含一定比例的排气，所述气体混合物的至少一部分参与所述汽缸中的燃烧；以及 响应于导致所述气体混合物的所述比例的变化高于阈值百分比的工况变化而使所述发动机进入燃料切断状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物包含排气的的所述比例高于所述气体混合物的25%并且其中以第一发动机转速和负荷吸入所述气体混合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述工况的变化是从所述第一发动机转速和负荷变为第二发动机转速和负荷，所述第二发动机转速和负荷不同于所述第一发动机转速和负荷。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包含响应于所述工况变化而增加节气门的打开量。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包含增加马达的正扭矩输出以提供扭矩至传动系，所述发动机机械连接至所述传动系。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包含调节所述马达以使车辆减速。
7.根据权利要求1所述的方法，其中经由至少部分地关闭EGR阀来改变所述气体混合物的所述比例。
8.—种运转发动机的方法，包含: 响应于第一状况期间导致吸进汽缸的气体混合物的排气比例变化高于阈值百分比的发动机工况变化而使发动机进入燃料切断状态；以及 响应于不同于所述第一状况的第二状况期间导致吸进所述汽缸的所述气体混合物中所述排气比例变化高于所述阈值百分比的工况而增加马达的扭矩输出并减小所述发动机的扭矩输出同时继续发动机中的燃烧。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一状况是第一驾驶员需求扭矩减小并且其中所述第二状况是第二驾驶员需求扭矩减小，所述第一驾驶员需求扭矩减小高于所述第二驾驶员需求扭矩减小。
10.一种混合动力车辆系统，包含: 发动机； 连接至所述发动机的马达；以及 控制器，所述控制器包括响应于驾驶员需求扭矩改变期间驾驶员需求扭矩和发动机扭矩之间的差异而调节马达扭矩的可执行的非瞬态指令。
【文档编号】B60W10/06GK104290744SQ201410340000
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】C·P·格卢格拉, M·D·切卡拉, J·A·多林 申请人:福特环球技术公司