专利名称：压缩比确定和控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，并且尤其涉及点燃式内燃机的压缩比。
背景技术：
此处的背景资料描述是为了大概介绍本发明的背景。目前署名的发明人的工作，在背景资料章节做了一定程度的描述，还有那些在申请时不可称作现有技术的方面，这些都既不明显又不隐含地认作相对于本发明的现有技术。经由进气歧管把空气吸入发动机中。节气门控制进入发动机的气流。空气与来自一个或多个燃料喷射器的燃料混合以产生空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机 的一个或多个燃烧室内燃烧。空气/燃料混合物的燃烧由火花塞提供的火花引起。燃烧室的压缩比指的是燃烧室的最大容积与燃烧室的最小容积之比。在内燃机中，最小容积可以出现在活塞处于最高位置(称作上止点或TDC)的时候。最大容积可以出现在活塞处于最低位置(称作下止点或BDC)的时候。如果燃烧室的最小容积例如是I个单位容积，燃烧室的最大容积例如是10个单位容积，那么燃烧室的压缩比可以(理论上)是近似 10 比 I (10:1)。
发明内容
一种系统包括取样模块和映射产生模块。该取样模块接收基于带有功率计的火花点火式发动机的运转产生火花点火式发动机热效率的第一映射。火花点火式发动机的燃烧室具有第一压缩比。该映射产生模块基于第一映射和具有第二压缩比的燃烧室产生火花点火式发动机热效率的第二映射。第二压缩比不同于第一压缩比。在其它特征中，一种系统包括取样模块、调整模块和映射产生模块。该取样模块接收基于带有功率计的火花点火式发动机的运转产生火花点火式发动机热效率的第一映射并且为发动机转速和发动机负荷选择性地从第一映射输出热效率点。火花点火式发动机的燃烧室具有第一压缩比。该调整模块基于该热效率点并且基于具有第二压缩比的燃烧室产生调整的热效率点。第二压缩比不同于第一压缩比。该映射产生模块用第二压缩比的火花点火式发动机热效率的第二映射中的发动机转速和发动机负荷对调整的热效率点作索引。通过下文提供的详细描述，本发明的更多适用领域将变得显而易见。应当理解，详细描述和特定例子仅仅意图用于说明并且不意图限制发明范围。本发明还提供了以下方案
I. 一种系统，包括
取样模块，所述取样模块接收火花点火式发动机的热效率的第一映射，所述第一映射基于带有功率计的火花点火式发动机的运转产生，
其中，所述火花点火式发动机的燃烧室具有第一压缩比；和
映射产生模块，所述映射产生模块产生火花点火式发动机的热效率的第二映射，所述第二映射基于所述第一映射和具有第二压缩比的燃烧室产生，其中，所述第二压缩比不同于所述第一压缩比。2.如方案I所述的系统，其中，为了产生所述第二映射，所述映射产生模块分别基于与燃烧定相角度关联的燃烧定相热效率调整值并且分别基于与所述第二压缩比关联的压缩比热效率调整值选择性地调整所述第一映射的热效率点。3.如方案I所述的系统，进一步地包括
燃烧定相调整模块，其基于在带有所述功率计的所述火花点火式发动机的运转期间选择的燃烧定相角度产生燃烧定相热效率调整值，以限制发动机爆震低于发动机转速和发动机负荷下的各个预定最闻水平；和
调整模块，其基于各个所述燃烧定相热效率调整值选择性地调整所述第一映射的热效率点，· 其中，所述映射产生模块用所述调整的热效率点填充所述第二映射。4.如方案3所述的系统，其中，所述调整模块基于所述第一映射的热效率点与所述燃烧定相热效率调整值的各个总和以及所述第一映射的热效率点与所述热效率调整值的各个乘积中的一者产生所述调整的热效率点。5.如方案3所述的系统，其中，所述燃烧定相调整模块进一步地基于所述第一与第二压缩比之间的差值产生所述燃烧定相热效率调整值。6.如方案5所述的系统，其中，所述燃烧定相调整模块进一步地基于压缩比每单位变化对应的所述燃烧定相角度的预定变化产生所述燃烧定相热效率调整值。7.如方案I所述的系统，进一步地包括
压缩比调整模块，其基于所述第一压缩比和所述第二压缩比产生压缩比热效率调整值；和
调整模块，其基于所述第一映射的各个热效率点和所述压缩比热效率调整值产生调整的热效率点，
其中，所述映射产生模块用所述调整的热效率点填充所述第二映射。8.如方案7所述的系统，其中，所述调整模块基于所述第一映射的热效率点与所述压缩比热效率调整值的各个总和以及所述第一映射的热效率点与所述压缩比热效率调整值的各个乘积中的一者产生所述调整的热效率点。9.如方案7所述的系统，其中，所述压缩比调整模块基于与压缩比从所述第一压缩比到所述第二压缩比的变化相对应的所述热效率的百分比变化产生所述热效率调整值。10.如方案7所述的系统，其中，所述调整模块基于所述压缩比热效率调整值选择性地增大或减小所述第一映射的热效率点以产生所述调整的热效率点。11. 一种系统,包括
取样模块，其接收基于带有功率计的火花点火式发动机的运转产生的所述火花点火式发动机的热效率的第一映射并且为发动机转速和发动机负荷选择性地从所述第一映射输出热效率点，
其中，所述火花点火式发动机的燃烧室具有第一压缩比；
调整模块，其基于所述热效率点并且基于具有第二压缩比的燃烧室产生调整的热效率
点，
其中，所述第二压缩比不同于所述第一压缩比；和映射产生模块，其用所述第二压缩比的所述火花点火式发动机热效率的第二映射中的发动机转速和发动机负荷对所述调整的热效率点作索引。12.如方案11所述的系统，其中，所述调整模块进一步地基于与燃烧定相角度关联的第一热效率调整值和与所述第二压缩比关联的第二热效率调整值产生所述调整的热效率点。13.如方案11所述的系统，进一步地包括燃烧定相调整模块，其基于在带有所述功率计的发动机运转期间选择的燃烧定相角度产生热效率调整值，以限制发动机爆震低于发动机转速和发动机负荷下的预定最高水平，
其中，所述调整模块进一步地基于所述热效率调整值调整所述调整的热效率点。14.如方案13所述的系统，其中，所述调整模块基于所述热效率点与所述热效率调整值之和以及所述热效率点与所述热效率调整值之积中的一者产生所述调整的热效率 点。15.如方案13所述的系统，其中，所述燃烧定相调整模块进一步地基于所述第一与第二压缩比之间的差值产生所述热效率调整值。16.如方案15所述的系统，其中，所述燃烧定相调整模块进一步地基于压缩比每单位变化对应的所述燃烧定相角度的预定变化产生所述热效率调整值。17.如方案11所述的系统，进一步地包括压缩比调整模块，其基于所述第一压缩比和所述第二压缩比产生热效率调整值，
其中，所述调整模块进一步地基于所述热效率调整值调整所述调整的热效率点。18.如方案17所述的系统，其中，所述调整模块基于所述热效率点与所述热效率调整值之和以及所述热效率点与所述热效率调整值之积中的一者产生所述调整的热效率点。19.如方案17所述的系统，其中，所述压缩比调整模块基于与压缩比从所述第一压缩比到所述第二压缩比的变化相对应的所述热效率的百分比变化产生所述热效率调整值。20.如方案17所述的系统，其中，所述调整模块基于所述热效率调整值选择性地增大或减小热效率点以产生所述调整的热效率点。
通过详细描述和附图将更完整地理解本发明，其中
图I是根据本发明的示例发动机开发系统的原理框 图2是根据本发明的示例热效率映射模块的原理框 图3是作为压缩比的函数的热效率和效益增益的示例图表；
图4是作为燃烧定相延迟的函数的相对热效率的示例图表；
图5是根据本发明的流程图，描述基于发动机具有特定压缩比的情况下的发动机的第一热效率映射为带有不同压缩比的发动机产生第二热效率映射的示例方法；
图6是根据本发明的发动机系统的示例实施的原理框 图7-8是根据本发明的压缩比控制模块的示例实施的原理框图；和 图9是作为压缩比的函数的燃烧定相参数的示例图表。
具体实施例方式下面的描述本质上仅仅是说明性的，并且决不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，图中将使用相同的附图标记表示相似的元件。本文所用的措词"A、B和C中的至少一个〃应当解释成意味着使用非专用逻辑〃或〃的逻辑(A或B或C)。应当理解，方法内的步骤可以以不同顺序执行，只要不改变本发明的原理。本文所用的措词〃模块〃可以指的是、属于或包括专用集成电路(ASIC);电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的处理器(共用的、专用的或组);其它的提供所述功能的适当部件；或上述的一些或全部的组合，例如在单片系统中。措词"模块〃可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共用的、专用的或组)。上面所用的措词〃代码〃可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指的是程序、例行程序、函数、类和/或对象。上面所用的措词"共用的"意味着来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个(共用的)处理器来执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个(共用的)存储器来存储。上面所用的措词〃组〃意味着来自单个模块的一些 或全部代码可以使用一组处理器来执行。此外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器来存储。本文所述装置和方法可以通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序实现。计算机程序包括存储在非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性例子是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。在发动机研制期间，控制发动机在发动机转速和发动机负荷的整个运转范围内运转并且使用功率计和各种传感器监测发动机。发动机具有已知的或估计的压缩比。基于发动机运转期间采集的数据，发动机分析模块产生各种发动机映射，例如发动机热效率的发动机映射和/或一个或多个其它发动机映射。基于发动机映射(多个)、压缩比和可以在其内实施发动机的车辆的特性，车辆分析模块可以预测或估计一个或多个车辆性能参数。仅仅举例来说，车辆分析模块可以产生车辆燃料经济性预测(例如英里每加仑)和一个或多个车辆性能预测(例如0到60英里每小时的加速时间、超车操作加速时间和/或一个或多个其它适当的性能预测)。为了为不同压缩比的发动机产生车辆性能预测，发动机开发者重新构造发动机以具有不同压缩比。重新构造的发动机在整个运转范围内与功率计一起运转，发动机分析模块产生一组新的一个或多个发动机映射，并且新的发动机映射(多个)用来产生一组一个或多个新的车辆性能预测。重新构造发动机具有不同压缩比和重新测试发动机的过程可以迭代地执行以确定最适当的压缩比。压缩比可以被载入和/或用于校准发动机控制模块(ECM)在车辆运转发动机开发后期间将如何控制发动机。然而，与重新构造和重新测试发动机相关的迭代过程会是耗时间和耗资源的。根据本发明的热效率映射模块接收具有特定压缩比的发动机的热效率映射。在发动机具有基于热效率映射和两个预定关系的不同压缩比的情况下，热效率映射模块产生发动机的热效率映射。预定关系的第一个是使用无爆震极限燃烧定相时压缩比与热效率之间的关系。预定关系的第二个是爆震极限燃烧定相与热效率之间的关系。在发动机具有不同压缩比的情况下为发动机产生热效率映射而不必重新构造和重新测试发动机的能力，可以节省时间和资源，可以允许发动机更快地出售并且可以提供一个或多个其它好处。现在参照图I，给出发动机开发系统100的一种示例实施的原理框图。控制模块104使用功率计112控制测试中的发动机108的运转。控制模块104可以以预定方式为测试控制发动机108的运转。仅仅举例来说，控制模块104可以在整个预定发动机转速和发动机负荷运转范围内在预定点使发动机108运转。一个或多个传感器116与发动机108和功率计112相联系。传感器116测量参数并且基于测得的参数提供信号120给数据采集系统122。在运转期间，数据采集系统122基于测得的参数为发动机108产生不同的发动机映射124。数据采集系统122可以包括例如一个或多个电脑。发动机映射124可以包括例如由作为发动机转速和发动机负荷的函数映射出的 发动机108的热效率产生的热效率映射。发动机负荷可以用质量空气流量(MAF)、进气歧管压力和/或发动机负荷的另一适当指标表达。发动机映射124还包括由作为发动机转速和发动机负荷的函数映射出的发动机108的爆震极限燃烧定相产生的爆震极限燃烧定相映射。发动机映射124还可以包括一个或多个其它适当的发动机映射，例如发动机性能映射(例如转矩、马力等等)。爆震极限燃烧定相可以用曲轴角表达，在这个曲轴角处，喷射燃料的预定百分比(例如百分之50)在燃烧室内燃烧。喷射燃料的百分之五十燃烧时的曲轴角称为CA50。如果CA50提前，在可以经历大于预定最高水平的发动机爆震情况下的CA50值就称作爆震极限CA50或爆震极限燃烧定相角度。爆震极限燃烧定相映射将称作爆震极限CA50映射。发动机108具有指定压缩比。压缩比可以指的是发动机108的燃烧室最大容积与燃烧室最小容积之比。最小容积可以出现在燃烧室内的活塞处于最高位置(称作上止点或TDC)的时候。最大容积可以出现在活塞处于最低位置(称作下止点或BDC)的时候。车辆分析模块128可以基于可以实施发动机108的车辆的虚拟模型并且基于一个或多个发动机映射124产生一个或多个车辆性能预测。车辆的虚拟模型可以包括在一组指定行车条件例如联邦试验程序(FTP)、欧洲驾驶循环或另一组适当的行车条件下模拟车辆运行的值。车辆性能预测可以包括例如车辆的预测燃料经济性(例如英里每加仑)和/或一个或多个预测的车辆性能参数。仅仅举例来说，预测的车辆性能参数可以包括预测的0到60的加速时间、预测的超车操作时间等等。车辆分析模块128可以例如选择性地显示预测的车辆性能参数。基于预测的燃料经济性和/或一个或多个预测的车辆性能参数，发动机开发者可以确定发动机108的指定压缩比是否合适。然而不管指定压缩比是否合适，发动机开发者可以重新构造发动机108具有不同压缩比并且重新测试发动机108。可以为具有不同压缩比的发动机108产生发动机映射124和车辆性能参数的新组。发动机开发者可以评估新的发动机映射和预测车辆性能参数以确定该不同压缩比是否更合适和/或确认指定压缩比的适合性。热效率映射模块132接收热效率映射。热效率映射模块132还可以接收一个或多个其它的发动机映射124，例如爆震极限CA50映射。如果发动机108具有一个或多个不同压缩比，热效率映射模块132就基于发动机108的热效率映射和指定压缩比分别为发动机108产生一个或多个其它热效率映射136。车辆分析模块128可以分别基于车辆虚拟模型和基于其它热效率映射136产生一个或多个车辆性能参数的预测值。现在参照图2，给出热效率映射模块132的一种示例实施的原理框图。取样模块202接收具有指定压缩比206的发动机108的热效率映射204。该指定压缩比206可以是例如，由功率计112提供、由使用者输入和/或以其它适当方式提供。取样模块202还接收具有指定压缩比206的发动机108的爆震极限CA50映射208。每个映射例如热效率映射204和爆震极限CA50映射208包括多个点。指定映射的每个点是对应的发动机转速212和发动机负荷216点处的映射参数的值。仅仅举例来说，热效率映射204的热效率点是在对应数值的发动机转速212和发动机负荷216处的发动机108的热效率值。类似地，爆震极限CA50映射208中的爆震极限CA50点对应于对应数值的发动机转速212和发动机负荷216处的发动机108的爆震极限CA50值。取样模块202选择性地为发动机转速212和发动机负荷216的指定数值对从热效率映射204和爆震极限CA50 映射208分别输出热效率点220和爆震极限CA50点224。如果发动机108具有第二压缩比240，调整模块228为发动机108的第二热效率映射236接收热效率点220并且产生调整的热效率点232。第二压缩比240可以不同于指定压缩比206。比选择模块244可以设置第二压缩比240，或者，可以由其它合适的来源例如使用者输入来提供第二压缩比240。仅仅举例来说，比选择模块244可以使指定压缩比206增大或减小预定量(例如0. 25个压缩比单位、0. 5个压缩比单位、I. 0个压缩比单位等等)来产生第二压缩比240。调整模块228为发动机转速212和发动机负荷216的指定数值对处的第二热效率映射236产生调整的热效率点232。调整模块228基于热效率点220、燃烧定相调整值248和压缩比调整值252产生调整的热效率点232。更具体地说，调整模块228基于燃烧定相调整值248和压缩比调整值252选择性地增大或减小热效率点220以产生调整的热效率点232。仅仅举例来说，调整模块228可以基于热效率点220与压缩比的乘积和燃烧定相调整值248、252和/或基于热效率点220与压缩比调整值和燃烧定相248、252之和设置调整的热效率点232。压缩比调整模块256基于第二压缩比240和指定压缩比206产生压缩比调整值252。压缩比调整模块256使用压缩比与用非爆震极限CA50产生的热效率之间的第一预定关系产生压缩比调整值252。第一预定关系的示例图示在图3中示出。现在参照图3，给出作为压缩比312的函数的制动热效率304和百分比热效率增益308的示例图表。示例迹线316和320绘出作为压缩比312的函数的制动热效率304。示例迹线324绘出作为压缩比312的函数的百分比热效率增益308。返回参照图2，压缩比调整值252可以例如用与指定压缩比206到第二压缩比240的变化相关的百分比效率增益表达。在不同的实施中，压缩比调整值252可以用与指定压缩比206到第二压缩比240的变化相关的热效率变化表达。燃烧定相调整模块260基于爆震极限CA50点产生燃烧定相调整值248。燃烧定相调整模块260进一步地基于指定压缩比206和第二压缩比240产生燃烧定相调整值248。更具体地说，燃烧定相调整模块260基于指定压缩比206与第二压缩比240之间的压缩比差值261产生燃烧定相调整值248。差值模块262可以基于指定压缩比206与第二压缩比240之间的差值确定且输出压缩比差值261。仅仅举例来说，燃烧定相调整可以使用第二预定关系和CA50对压缩比的灵敏度产生燃烧定相调整值248。CA50对压缩比的灵敏度可以指的是压缩比每单位变化对应的CA50的变化(例如爆震极限CA50或最佳CA50)。发动机108的CA50对压缩比的灵敏度可以是确定值或者可以设置成预定值作为默认仅仅举例来说，包括在内的是，该预定值可以是压缩比每单位变化对应的CA50的3°与5°之间的变化，并且在不同实施中，可以是压缩比每单位变化对应的CA50的4°变化。第二预定关系可以限定出相对热效率与燃烧延迟之间的关系。第二预定关系的示例图示在图4中给出。现在参照图4，给出作为燃烧延迟408的函数的相对热效率404的示例图表。每个示例点412对应于相对热效率404的数值，作为燃烧延迟408的函数画出。相对热效率404可以指的是具有爆震极限CA50点224的发动机108的热效率点·220相对于具有指定压缩比下的最佳CA50的发动机108的热效率点220。相对热效率404可以指的是由爆震极限CA50点224下运行相对于使用最佳CA50情况下运行引起的百分比热效率损失。指定压缩比的最佳CA50可以是预定值(例如距离TDC约8. 5° )或确定值。燃烧延迟408可以指的是相对于指定发动机和运转状态的最佳CA50如何延迟爆震极限CA50。仅仅举例来说，大约虚线416处的0燃烧延迟408对应于没有从最佳CA50延迟爆震极限CA50的时候。因此，当燃烧延迟408是0时，相对热效率值404是I。可以基于CA50对压缩比的灵敏度和压缩比差值261调整爆震极限CA50以用于确定燃烧延迟408。在不同实施中，相对热效率404可以用净平均有效指示压力(NMEP)表达。仅仅举例来说，相对热效率404可以用爆震极限CA50时的NMEP与最佳CA50时的NMEP之比表达。如图4所示，当爆震极限CA50从最佳CA50提前或延迟时(S卩，当燃烧延迟408离开0时)，相对热效率404从I减小(非调整值)。仅仅举例来说，燃烧定相调整模块260可以基于爆震极限CA50 224确定燃烧延迟408的第一值。基于燃烧延迟408的第一值，燃烧定相调整模块260然后可以使用第二预定关系确定相对热效率404的第一值。基于压缩比差值261和CA50对压缩比的灵敏度，燃烧定相调整模块260然后可以确定第二爆震极限CA50值。燃烧定相调整模块260可以基于第二爆震极限CA50确定燃烧延迟408的第二值。基于燃烧延迟408的第二值，燃烧定相调整模块260然后可以使用第二预定关系确定相对热效率404的第二值。燃烧定相调整模块260可以设置燃烧定相调整值248等于相对热效率404的第一和第二值之间的差值。返回参照图2，在燃烧定相调整值248和压缩比调整值252乘以热效率点220以确定调整的热效率点232的实施中，燃烧定相调整模块260可以设置燃烧定相调整值248等于相对热效率404。调整模块228基于燃烧定相调整值248和压缩比调整值252通过增加或减少热效率点220产生调整的热效率点232。调整模块228提供调整的热效率点232给映射产生模块264。映射产生模块264使用调整的热效率点232产生第二压缩比240的第二热效率映射236。更具体地说，映射产生模块264用调整的热效率点232填充与发动机转速212和发动机负荷216的指定数值对相对应的第二热效率映射236的条目。换句话说，映射产生模块264用第二热效率映射236中的发动机转速212和发动机负荷216对调整的热效率点232作索引。热效率映射模块132可以为发动机转速212和发动机负荷216的每组数值重复上述功能以填充第二热效率映射236的全部条目。如果发动机108具有一个或多个另外的压缩比，热效率映射模块132还可以分别为一个或多个另外的热效率映射执行上述功能。现在参照图5，给出了流程图，描述在发动机108具有不同压缩比的情况下分别为具有指定压缩比的发动机108产生热效率映射的示例方法500。控制从504开始，此处，控制获得在具有指定压缩比206的发动机108的测试期间经由数据采集系统122获得的热效率映射204和爆震极限CA50映射208。热效率映射204包括由发动机转速212和发动机负荷216索引的具有指定压缩比206的发动机108的热效率点的映射。爆震极限CA50映射包括由发动机转速212和发动机负荷216索引的爆震极限CA50点的映射。 在504处，控制获得发动机108的第二压缩比240。然而，发动机108具有特定压缩比206。控制为发动机转速212和发动机负荷216的数值选择热效率点220和爆震极限CA50点224。控制在516处确定燃烧定相调整值248和压缩比调整值252。如上所述，控制可以基于爆震极限CA50点224和压缩比差值261使用第二预定关系和CA50对压缩比的灵敏度确定燃烧定相调整值248。控制可以基于指定压缩比206与第二压缩比240之间的差值使用第一预定关系确定压缩比调整值252。在520处，控制基于热效率点220以及压缩比和燃烧定相调整值248和252为第二压缩比240时的发动机转速212和发动机负荷216的数值确定调整的热效率点232。更具体地说，控制基于压缩比和燃烧定相调整值248和252选择性地调整(即增大或减小)热效率点220以产生调整的热效率点232。如果发动机108具有第二压缩比240，在524处，控制存储调整的热效率点232在第二热效率映射236中。更具体地说，控制用发动机转速212和发动机负荷216对第二热效率映射236中的调整的热效率点232作索引。在528处，控制可以确定是否完成第二热效率映射236的产生。如果为真，控制可以继续进行532 ;如果为假，控制可以在536处选择发动机转速212和发动机负荷216的数值的其它(不同)组合并且控制返回512。在不同实施中，控制可以按照预定顺序选择发动机转速212和发动机负荷216的数值组合从而在第二次选择数值的指定组合之前每个数值组合都选过一次。例如，当每个数值组合都已经选过一次时，可以认为完成了第二热效率映射 236。在532处，控制确定是否要在发动机108具有另一压缩比的情况下产生另一热效率映射。如果为真，控制可以继续进彳丁 540 ;如果为假，控制可以结束控制可以在540处为要产生的另一热效率映射选择下一压缩比并且选择发动机转速212和发动机负荷216的组合，并且控制可以返回512。在发动机108具有第二压缩比240的情况下产生的第二热效率映射236可用于产生一组新的预测车辆性能参数，并且这些预测车辆性能参数可用于确定发动机108的最合适的压缩比。在具有固定压缩比发动机的车辆中，能够基于最合适的压缩比校准发动机控制模块(ECM)。ECM可以基于压缩比设置一个或多个发动机致动器值(例如，燃烧定相、火花正时，等等)。
在具有可变压缩比发动机的车辆中，发动机映射124和/或预测车辆性能参数可用于建立通过发动机转速和发动机负荷索引的期望压缩比的映射。在可变压缩比发动机的运转期间，ECM可以基于发动机转速和发动机负荷选择运转状态的期望压缩比。ECM能够基于最佳压缩比以开环或闭环方式控制一个或多个发动机致动器值。现在参 照图6,给出发动机系统700的一种不例实施的原理框图。发动机系统700包括燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动转矩的发动机702。一个或多个电动机和/或电动发电机单元(MGUs)可以与发动机702 —起使用。经由节气门708把空气吸入进气歧管706中。节气门708改变进入进气歧管706内的气流。仅仅举例来说，节气门708可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)710控制节气门致动器模块712 (例如电子节流控制器或ETC)，并且节气门致动器模块712控制节气门708的打开。从进气歧管706把空气吸入发动机702的气缸中。虽然发动机702可以包括一个以上的气缸，但是仅仅示出单个代表性气缸714。从进气歧管706经由一个或多个进气门例如进气门718把空气吸入气缸714中。ECM 710控制燃料致动器模块720，并且燃料致动器模块720控制燃料喷射器721的打开。燃料喷射器721可以将燃料喷入气缸714中。对于其它类型的发动机，例如多点燃料喷射(MPFI)发动机，燃料可以附加地或替代地喷入进气系统中。喷射的燃料与空气混合并且在气缸714中产生空气/燃料混合物。气缸714内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自ECM 710的信号，火花致动器模块722使气缸714中的火花塞724通电。火花塞724产生的火花点燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞处于TDC位置时的时间规定火花正时。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，并且活塞驱动曲轴(未示出)的旋转。在BDC位置之后，活塞开始重新上移并且使燃烧副产物经由一个或多个排气门例如排气门726排出。燃烧副产物经由排气系统727从车辆排出。一个燃烧循环，从气缸714的角度来看，可以包括曲轴旋转两周(即，曲轴旋转720° )。气缸114的一个燃烧循环可以包括四个阶段进气阶段；压缩阶段；膨胀阶段；和排气阶段。仅仅举例来说，在进气阶段期间，活塞朝着BDC位置下降并且把空气吸入气缸714中。在压缩阶段期间，活塞朝着TDC位置上升并且压缩气缸714的内含物。在进气阶段期间，可以喷射燃料。在压缩阶段和/或膨胀阶段期间，也可以喷射燃料。在膨胀阶段期间，燃烧朝着BDC位置驱动活塞。在排气阶段期间，活塞朝着TDC位置上升，使得到的废气排出气缸714。进气门718可以由进气凸轮轴728控制，而排气门726可以由排气凸轮轴730控制。在不同实施中，多个进气凸轮轴可以控制每个气缸的多个进气门和/或可以控制多列气缸的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可以控制每个气缸的多个排气门和/或可以控制多列气缸的排气门。可以由进气凸轮相位器732相对于TDC位置改变进气门718开启的时间。相位器致动器模块726可以控制进气和/或排气相位器732和734。可以由排气凸轮相位器734相对于TDC位置改变排气门726开启的时间。也可以相对于活塞位置规定燃料喷射正时。在不同实施中，气缸压力传感器750测量气缸714内的压力并且基于该压力产生气缸压力信号754。还可以提供一个或多个其它传感器758。例如，其它传感器758可以包括质量空气流量(MAF)传感器、进气歧管绝对压力(MAP)传感器、进气温度(IAT)传感器、曲轴位置传感器、冷却剂温度传感器、一个或多个凸轮轴位置传感器和/或一个或多个其它合适的传感器。在不同实施中，发动机702可以是可变压缩比发动机。基于来自ECM 710的信号，压缩比致动器模块762控制着调整由气缸714界定的燃烧室的压缩比的致动器。该致动器可以包括，例如，提升/降下气缸714内活塞表面的致动器、控制被致动以调整燃烧室内的压缩比的辅助活塞(未示出)的致动器、相对于曲轴提升/降下气缸体的致动器和/或其它合适类型的压缩比调整致动器。除了控制气缸714的燃烧室的压缩比之外，该致动器可以控制其它气缸界定的其它燃烧室的压缩比，例如在提升/降下气缸体的致动器的情况中。ECM 710可以包括为燃烧室产生期望压缩比的压缩比控制模块780。压缩比控制模块780可以基于期望压缩比控制压缩比致动器模块762。
现在参照图7，给出压缩比控制模块780的一种示例实施的原理框图。仅仅举例来说，图7的压缩比模块780的示例实施可以与没有包含气缸压力传感器750的实施相关。压缩比控制模块780可以包括压缩比确定模块804和致动器控制模块808。压缩比确定模块804基于发动机转速816和发动机负荷820确定用于与气缸714相关的燃烧室的期望压缩比812。ECM 710可以基于例如曲轴位置传感器(未示出)产生的曲轴位置信号中的脉冲确定发动机转速816。ECM 710可以确定基于例如MAF传感器测得的MAF、进气歧管压力或发动机负荷820的另一合适指示确定发动机负荷820。仅仅举例来说，压缩比确定模块804可以使用使发动机转速816和发动机负荷820与期望压缩比812相关联的函数或映射中的一者确定期望压缩比812。致动器控制模块808基于期望压缩比812控制压缩比致动器模块762。现在参照图8，给出压缩比控制模块780的另一种示例实施的原理框图。仅仅举例来说，图8的压缩比模块780的示例实施可以与包含气缸压力传感器750的实施相关。压缩比控制模块780可以包括开环压缩比模块904、目标CA50模块908、测得CA50模块912、调整模块916、压缩比确定模块920和致动器控制模块924。开环压缩比模块904基于发动机转速816和发动机负荷820确定用于与气缸714相关的燃烧室的开环压缩比930。仅仅举例来说，开环压缩比模块904可以使用使发动机转速816和发动机负荷820与期望压缩比812相关联的函数或映射中的一者确定开环压缩比930。目标CA50模块908确定用于气缸714的目标CA50 934。下面进一步论述用于气缸714的目标CA50的确定。测得CA50模块912基于使用气缸压力传感器750测得的一个或多个气缸压力确定用于气缸938的CA50的测得值。调整模块916基于目标CA50 934和测得CA50 938确定用于开环压缩比930的闭环(CL)调整942。仅仅举例来说，调整模块916可以基于目标与测得CA50 934和938之间的差值使用比例积分微分(PID)或另一合适类型的CL控制策略产生CL调整942。压缩比确定模块920基于开环压缩比930和CL调整942确定用于燃烧室的期望压缩比946。仅仅举例来说，压缩比确定模块920可以基于开环压缩比930和CL调整942设置期望压缩比946或者设置期望压缩比946等于开环压缩比930与CL调整942之和。致动器控制模块924基于期望压缩比946控制压缩比致动器模块762。返回参照目标CA50 934的确定，延迟模块950也接收期望压缩比946。延迟模块950存储期望压缩比946并且输出上一期望压缩比954。上一期望压缩比954等于压缩比确定模块920确定的上一控制回路的期望压缩比946。用这样的方式，延迟模块950延迟使用一个控制回路的期望压缩比946的当前值。目标CA50模块908基于上一期望压缩比954确定目标CA50 934 (用于当前控制回路)。目标CA50模块908可以确定目标CA50 934，例如，使用使上一期望压缩比954与目标CA50 934相关联的函数或映射中的一者。仅仅举例来说，目标CA50模块908可以确定目标CA50 934，使用基于CA50对压缩比的灵敏度为发动机702和上一期望压缩比954设置的第三预定关系。关于第三预定关系的示例图示在图9中示出。现在参照图9，给出了对于爆震极限CA50对压缩比的不同灵敏度，作为压缩比964 (例如上一期望压缩比954)的函数的目标CA50 960 (例如目标CA50 934)的示例图表。示例迹线962追踪带有爆震极限CA50对压缩比的第一预定灵敏度的作为压缩比964的函数的目标CA50 960。示例迹线966追踪带有爆震极限CA50对压缩比的第二预定灵敏度的作为压缩比964的函数的目标CA50 960。示例迹线970追踪带有爆震极限CA50对压缩比的第三预定灵敏度的作为压缩比964的函数的目标CA50 960。示例迹线974追踪带有爆震极限CA50对压缩比的第四预定灵敏度的作为压缩比964的函数的目标CA50 960。仅仅举例来说，爆震极限CA50对压缩比的第一、第二、第三和第四灵敏度可以分别是压缩比964的每单位变化对应的爆震极限CA50的2、3、4和5度(° )变化。基于为发动机702设置的爆震极限CA50对压缩比的灵敏度，目标CA50模块能够使用第三预定关系确定目标CA50 934作为上一期望压缩比954的函数。能够以多种形式实施本发明的宽泛教导。因此，尽管本发明包含特定例子，但是本发明的真实范围不应当受此限制，因为本领域技术人员一旦研读附图、说明书和下列权利要求，其它改型将变得显而易见。
权利要求
1.一种系统，包括 取样模块，所述取样模块接收火花点火式发动机的热效率的第一映射，所述第一映射基于带有功率计的火花点火式发动机的运转产生， 其中，所述火花点火式发动机的燃烧室具有第一压缩比；和 映射产生模块，所述映射产生模块产生火花点火式发动机的热效率的第二映射，所述第二映射基于所述第一映射和具有第二压缩比的燃烧室产生， 其中，所述第二压缩比不同于所述第一压缩比。
2.如权利要求I所述的系统，其中，为了产生所述第二映射，所述映射产生模块分别基于与燃烧定相角度关联的燃烧定相热效率调整值并且分别基于与所述第二压缩比关联的压缩比热效率调整值选择性地调整所述第一映射的热效率点。
3.如权利要求I所述的系统，进一步地包括 燃烧定相调整模块，其基于在带有所述功率计的所述火花点火式发动机的运转期间选择的燃烧定相角度产生燃烧定相热效率调整值，以限制发动机爆震低于发动机转速和发动机负荷下的各个预定最闻水平；和 调整模块，其基于各个所述燃烧定相热效率调整值选择性地调整所述第一映射的热效率点， 其中，所述映射产生模块用所述调整的热效率点填充所述第二映射。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述调整模块基于所述第一映射的热效率点与所述燃烧定相热效率调整值的各个总和以及所述第一映射的热效率点与所述热效率调整值的各个乘积中的一者产生所述调整的热效率点。
5.如权利要求3所述的系统，其中，所述燃烧定相调整模块进一步地基于所述第一与第二压缩比之间的差值产生所述燃烧定相热效率调整值。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述燃烧定相调整模块进一步地基于压缩比每单位变化对应的所述燃烧定相角度的预定变化产生所述燃烧定相热效率调整值。
7.如权利要求I所述的系统，进一步地包括 压缩比调整模块，其基于所述第一压缩比和所述第二压缩比产生压缩比热效率调整值；和 调整模块，其基于所述第一映射的各个热效率点和所述压缩比热效率调整值产生调整的热效率点， 其中，所述映射产生模块用所述调整的热效率点填充所述第二映射。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述调整模块基于所述第一映射的热效率点与所述压缩比热效率调整值的各个总和以及所述第一映射的热效率点与所述压缩比热效率调整值的各个乘积中的一者产生所述调整的热效率点。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述压缩比调整模块基于与压缩比从所述第一压缩比到所述第二压缩比的变化相对应的所述热效率的百分比变化产生所述热效率调整值。
10.一种系统,包括 取样模块，其接收基于带有功率计的火花点火式发动机的运转产生的所述火花点火式发动机的热效率的第一映射并且为发动机转速和发动机负荷选择性地从所述第一映射输出热效率点，其中，所述火花点火式发动机的燃烧室具有第一压缩比； 调整模块，其基于所述热效率点并且基于具有第二压缩比的燃烧室产生调整的热效率点， 其中，所述第二压缩比不同于所述第一压缩比；和 映射产生模块，其用所述第二压缩比的所述火花点火式发动机热效率的第二映射中的发动机转速和发动机负荷对所述调整的热效率点作索引。
全文摘要
本发明涉及压缩比确定和控制系统及方法。具体地，一种系统包括取样模块和映射产生模块。该取样模块接收基于带有功率计的火花点火式发动机的运转产生火花点火式发动机热效率的第一映射。火花点火式发动机的燃烧室具有第一压缩比。该映射产生模块基于第一映射和具有第二压缩比的燃烧室产生火花点火式发动机热效率的第二映射。第二压缩比不同于第一压缩比。
文档编号F02D15/00GK102777269SQ201210143330
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者R.S.戴维斯 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司