具有增压和点火控制的直喷式酒精发动机的制作方法

专利名称：具有增压和点火控制的直喷式酒精发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有增压和点火控制的直喷式酒精发动机。
技术背景已识别出用于缓解能源价格上涨及环境问题的各种燃料。例如，酒精被视为是有 吸引力的替代能源，特别是作为用于汽车应用的燃料。各种发动机系统可以与酒精燃 料一同使用，以充分利用各种发动机技术，如涡轮增压器、机械增压器等。此外，可 以使用各种方法来控制具有此类装置的酒精燃料发动机，包括根据发动机燃料中的酒 精含量及各种工况调节增压或点火正时。发明人在此认识到关于具有燃料供给系统的酒精燃料发动机的若干相关问题，并 发现可以通过改变喷射量、喷射正时及喷射次数，用酒精燃料或酒精混合物操作发动 机系统以实现改进的发动机性能。发明内容在一个示例中，提供具有至少 一个汽缸并燃烧燃料的发动机所使用的发动机系 统，所述系统包括连接到所述汽缸的直喷式燃料喷射器；连接到所述发动机并与所 述汽缸流体连通的进气增压装置；及在直接喷射的燃料中的酒精含量变化时，至少改 变所述汽缸的点火正时及所述装置的增压量的控制系统，所述系统搡作所述发动机， 以便至少在一种工况期间，在所述酒精含量增加时产生增加的峰值扭矩输出。以此方式，可以使用直喷及增压以及适当的增压、点火及燃料控制系统来通过酒 精增加的蒸发热及增加的辛烷值利用增加的进气冷却效应，以提供具有改进的峰值扭 矩输出的发动机。在一个具体示例中，至少在某些工况下，在使用与具有较少的酒精 含量的另一燃料相比包含增加的酒精的燃料时可以增加峰值发动机扭矩。即使包含增 加的酒精的燃料能量密度较低，也可以使用上述方法实现这样的性能。因此，可以鼓励而不是阻碍顾客使用替代燃料，因为这样的使用可以提供改进的 发动机性能。改进的性能可以提供各种益处，如改进的牵引能力、改进的加速度，和 /或各种其他益处。此外，使用这样的替代燃料也可以提供减少的排放及各种其他环境和/或经济上 的优点。例如，使用直喷燃料可以减少变化的酒精量对进气系统产生的液化效应。然 后可以使用改进的空燃比控制，通过提供更恰当的点火正时来进一步降低爆震可能 性。
在另一方面，可以实现改进的营销和/或广告。例如，可以告知潜在消费者包含 (具有本文中所述的一个或多个特征的)发动机的汽车在使用包含增加的酒精的燃料 时，可以获得改进的汽车性能、而不是仅仅保持原有性能或实现降级的性能。


图1示出一般的发动机系统；图2示出部分发动机视图；图3示出具有涡轮增压器的发动机；图4示出示例燃料箱和泵配置；图5示出示例喷射正时操作；图6示出发动机处理序列的流程图；图7示出如何确定运行参数的示意流程图；图8示出变速器和冷却系统如何受扭矩、转速及踏板位置影响的过程控制流程 图；及图9-图IO示出销售具有各种发动机特征的汽车的示例广告和营销策略的流程图。
具体实施方式
图1示出发动机IO接收多种物质(1、 2.....N)的供给，如箭头8所示。各种物质可以包括多种不同的燃料混合物或各种其他替换物。在一个示例中，可以向发动 机供给具有不同的汽油和/或酒精和/或水浓度的多种不同的物质，且可以用混合的状 态供给，或分离地供给。此外，提供给发动机的不同物质的相对量和/或比率可以响 应于工况由控制器6控制，工况可以通过传感器4提供或推断。或者，在某些工况下， 相对量和/或比率可以通过由客户向汽车添加的燃料混合物来确定，且因此不会在运 行期间发生显著的变化。在一个示例中，不同的物质可以表示具有不同酒精水平的不同燃料，包括一种物 质是汽油，而另一种物质是乙醇。在另一个示例中，发动机io可以使用汽油作为第 一物质，而使用包含酒精的燃料，如乙醇、甲醇、汽油和乙醇的混合物(如，约含 85%的乙醇和15%的汽油的E85)、汽油和甲醇的混合物(如，约含85%的甲醇和15% 的汽油的M85)、酒精和水的混合物、酒精、水和汽油的混合物等作为第二物质。在 又一个示例中，第一物质可以是具有比作为第二物质的汽油酒精混合物低的酒精浓度 的汽油酒精混合物。在一个实施例中，在使用汽油和包含酒精的燃料(如，乙醇)两者时，可以因为 酒精的不同属性而调整工况来利用酒精燃料增加的进气冷却(如，通过直接喷射)， 以便提供改进的发动机性能。然后此现象与增加的压缩比和/或增压和/或发动机尺寸
减小结合，可以用于例如获得燃料经济效益(通过减少发动机的爆震限制)，同时还 允许以改进的发动机输出扭矩进行发动机操作。现参考图2，示出了多汽缸发动机中的一个汽缸，以及与该汽缸连接的进气路径 和排气路径。在图2所示的实施例中，发动机IO使用直接喷射器66。此外，发动机 10能够使用多种不同的燃料混合物。例如，发动机10可以使用汽油和包含酒精的燃 料的混合物，包含酒精的燃料如乙醇、甲醇、汽油和乙醇的混合物(如，约含85%的 乙醇和l /。的汽油的E85) >汽油和甲醇的混合物(如，约含85%的甲醇和15%的汽油 的MS"等。直接喷射器66可以用于喷射汽油和基于酒精的燃料的混合物，其中混 合物中两种燃料量的比率可以由控制器12通过例如混合阀调节。在另一个实施例中， 可以使用不同尺寸的喷射器和不同的燃料。包括多个燃烧室的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10的燃 烧室30如图所示包括燃烧室壁32，活塞36位于其中并连接到曲轴40。起动电动机 (未示出)可以经由飞轮(未示出)连接到曲轴40,或者也可以使用直接发动机起 动。在一个具体示例中，如果需要的话，活塞36可以包括凹陷或槽(未示出)来帮 助形成分层的进气和进燃料。然而，在可选实施例中，可以使用平坦的活塞。燃烧室或汽缸30如图所示经由相应的进气门52a和52b(未示出)及排气门54a 和54b (未示出)与进气歧管44和排气歧管48连通。因此，虽然可以使用每汽缸四 个气门，在另一示例中，也可以使用每汽缸单个进气门和单个排气门。在又一个示例 中，可以使用每汽缸两个进气门和一个排气门。燃烧室30具有关联的压缩比，这是当活塞36位于下止点与位于上止点时的容积 比率。通常，压縮比在9:1到10:1的范围内。然而，在使用辛烷值更高的燃料、具 有更高的潜在蒸发焓的燃料，和/或直接喷射时，压缩比会升高，这是由于辛烷值、 潜在蒸发焓，及直接喷射对爆震所具有的缓解效应。燃料喷射器66如图所示直接连接到燃烧室30以与通过电子驱动器68从控制器 12接收的信号脉冲宽度dfpw成比例地直接向其中供给喷射的燃料。虽然图2示出喷 射器66为侧置喷射器，它也可以位于活塞上方，如靠近火花塞92的位置。由于某些 基于酒精的燃料更低的挥发性，这样的位置可以改进混合及燃烧。或者> 喷射器可以 位于上方并靠近进气门来改进混合。也可以使用附加的燃料喷射器'。燃料和/或水可以由包括燃料箱、燃料泵，及燃料导管的高压燃料系统(未示出) 供给到燃料喷射器66。或者，燃料和/或水可以由单级燃料泵以较低压力供给，在此 情况下，直接燃料喷射正时在压缩行程期间会比使用高压燃料系统的情况受到更多限 制。此外，虽然未示出，但燃料管可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。进气歧管44如图所示经由节气板62与节气门体58连通。在此具体示例中，节 气板62连接到电动机94，使得椭圆形的节气板62的位置通过电动机94由控制器l2
控制。此配置可以称为电子节气门控制(ETC)，这也可以在怠速控制期间使用。在 可选实施例中(未示出)，平行于节气板62安排旁路空气通道，以通过定位于空气 通道内的怠速控制旁路间在怠速控制期间控制吸入的空气流。在后面的这个可选实施 例中，节气板62由汽车的操作者驱动，而加速器踏板和节气门之间的线缆、或其他 装置未在图中示出。排气传感器76如图所示连接到催化转化器70上游的排气歧管48 (其中传感器 76可以对应于各种不同的传感器)。例如，传感器76可以是用于提供排气空燃比的 指示的多种已知传感器中的任何一种，如线性氧传感器、UEG0、双态氧传感器、EG0、 HEGO,或HC或CO传感器。在此具体示例中，传感器76是向控制器12提供信号EG0 的双态氧传感器，控制器12将信号EG0转换为双态信号EG0S。信号EGOS的高电压 状态指示排气处于浓化学计量，而信号EGOS的低电压状态指示排气处于稀化学计量。 信号EGOS可在反馈空燃比控制期间有利地使用以在化学计量的均勾运作模式期间将 平均空燃比保持在化学计量。无分电器点火系统88响应于来自控制器12的点火提前信号SA经由火花塞92向 燃烧室30提供点火火花。控制器12可以通过控制喷射正时、喷射量、喷射模式等等，使燃烧室30以各种 燃烧模式运作，包括均匀空燃比模式和/或分层空燃比模式。在一个示例中，可以通 过在压缩行程期间运行喷射器66来形成分层。在另一示例中，可以通过在进气行程 期间运行喷射器66 (可以是开启气门喷射)来形成均匀的混合气。在其他示例中， 可以在一个或多个行程期间(如，进气行程和/或压缩行程)使用来自喷射器66的多 次喷射。在某些示例中，可以在燃烧室中形成分层混合气和均匀混合气的组合。更多 的示例可以包括在不同的工况下使用不同的喷射正时和混合气形成，如下文所述。控制器12可以调节由燃料喷射器66供给的燃料量，使得可以选择燃烧室30中 均匀的空燃混合气或分层的空燃混合气或其组合处于化学计量空燃比、比化学计量空 燃比浓的值，或比化学计量空燃比稀的值。排放控制装置72如困所示位于催化转化器70下游。排放控制装置72可以是三 元催化剂、微粒过滤器、N0x捕集器，或其组合。控制器12如图所示为微计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口 l(H、 用于可执行程序和校准值的电子存储介质，在此具体示例中如图所示为只读存储器芯 片106、随机存取存储器108、保活存储器110,及常规数据总线。除了先前讨论的 那些信号之外，控制器12如图所示还从连接到发动机10的传感器接收各种信号，包 括来自连接到节气门体58的质量空气流量传感器100的吸入质量空气流量(MAF)测 量值、来自连接到冷却套管114的温度传感器1"的发动机冷却剂温度(ECT)、来 自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118的齿面点火传感器信号(PIP),及来自节气 门位置传感器120的节气门位置(TP)、来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)、
来自爆震传感器182的爆震指示，及来自传感器180的绝对或相对环境湿度指示。发 动机转速信号RPM由控制器12以常规方式从信号PIP生成，而来自歧管压力传感器 的歧管压力信号MAP提供进气歧管中的真空或压力的指示。在化学计量的运作期间， 此传感器可以给出发动机负荷的指示。此外，此传感器和发动机转速一起可以提供吸 入汽缸中的进气(包括空气)的估计。在一个示例中，传感器118也被用作发动机转 速传感器，它在曲轴每旋转一周时产生预定数量的等距脉冲。继续图2，示出了可变凸轮轴正时系统。具体来说，发动机10的凸轮轴130如 图所示与摇臂132和134连接以驱动进气门52a、 52b和排气门54a、 54b。凸轮轴130 直接连接到壳体136。壳体136形成具有多个齿138的齿轮。壳体136以机械方式经 由正时链条或正时皮带(未示出)连接到曲轴40。因此，壳体136和凸轮轴130可 以按基本上等于曲轴速度二分之一的速度或其他适合的速度旋转。然而，通过如本文 稍后将描述的液压联轴器的处理，凸轮轴130相对曲轴40的位置可以由提前室142 和延迟室144中的液压改变。通过允许高压液压液进入提前室142,凸轮轴130和曲 轴40之间的相对关系提前。因此，进气门52a、 52b和排气门54a、 54b相对于曲轴 40在早于正常的时间开启和关闭。类似地，通过允许高压液压液进入延迟室144,凸 轮轴130和曲轴40之间的相对关系延迟。因此，进气门52a、 52b和排气门54a、 54b 相对于曲轴40在晚于正常的时间开启和关闭。虽然此示例示出了其中同时控制进气门正时和排气门正时的系统，也可以使用可 变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时，或固定凸轮正时。此外， 也可以使用可变气门升程。此外，可以使用凸轮廓线切换来提供可基于工况选择的多 种(通常是两种)凸轮廓线。再此外，气门机构可以是指形从动滚轮、直接作用机械 止回阀、机电摇臂、电动液压摇臂，或其他摇臂。继续可变凸轮正时系统，连接到壳体136的齿138和凸轮轴130允许经由向控制 器12提供信号VCT的凸轮正时传感器150测量相对凸轮位置。齿l、 2、 3和4较佳 地用于测量凸轮正时并等距间隔开(例如，在V-8双排发动机中，彼此间隔90度)， 而齿5较佳地用于汽缸标识，如下文稍后所述。此外，控制器12发送控制信号(LACT、 RACT)到现有的电磁阀(未示出)来控制进入提前室142、延迟室1"的液压液的流 量，或不让液压液进入两者。可以用各种方式测量相对凸轮正时。总的来说，PIP信号的上升沿与从壳体136 上的多个齿138中的一个接收信号之间的时间或旋转角度给出了相对凸轮正时的测 量。对于具有两排汽缸和一个五齿齿轮的V-S发动机的具体示例来说，每周旋转中四次接收特定汽缸排的凸轮正时的测量，及用于汽缸标识的额外信号。传感器160也可以经由信号162提供排气中的氧浓度的指示，这向控制器12提 供指示02浓度的电压。例如，传感器160可以是HEGO、 UEGO、 EGO,或其他类型的排 气传感器。还应注意，如上文中参考传感器76所述的那样，传感器160可以对应于
各种不同的传感器。如上所述，图2仅示出了多汽缸发动机中的一个汽缸，且应理解，每个汽缸都具 有其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。虽然未在图2中示出，但发动机IO可以连接到各种增压装置，如机械增压器或 涡轮增压器，如图3所示。在增压的发动机上，可以通过调整排气泄压阀和/或压缩 机旁通阀来保持所需扭矩。现具体参考图3,示例发动机IO如图所示具有四个直列汽缸。在一个实施例中， 发动机IO可以具有涡轮增压器319,涡轮增压器319包括连接到排气歧管48中的涡 轮319a及连接到进气歧管44中的压縮机319b。虽然图3并未示出中冷器，但可以 可选地使用它。涡轮319a通常经由驱动轴315连接到压缩机319b。可以使用各种类 型的涡轮增压器和排列。例如，可以使用可变几何涡轮增压器(VGT),其中在发动 机运行期间可以通过控制器12来改变涡轮和/或压缩机的几何形状。或者，或附加地， 当可变截面喷嘴在排气管中位于涡轮的上游和/或下游(和/或在进气管中位于压缩机 的上游或下游)，用于改变通过涡轮增压器的气体的有效膨胀或有效压缩时，可以使 用可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。可以使用另一些方法来改变排气中的膨胀，如排气 泄压闽。图3示出了涡轮319a周围的示例旁通阀320和压缩机319b周围的示例旁通 阀322,其中每个阀都通过控制器12控制。如上所述，这些阀可以位于涡轮或压缩 机内，或可以是可变喷嘴。同样，如果需要的话，也可以使用双涡轮增压器排列，和/或顺序涡轮增压器排 列。在多个可调整的涡轮增压器和/或级的情况下，取决于工况(如，歧管压力、空 气流量、发动机转速等等)，可能需要通过涡轮增压器改变膨胀的相对量。此外，如 果需要的话，可以使用机械或电力驱动的发动机增压器。现参考图4，对具有单个喷射器的示例示出了示例燃料供给系统，其中该单个喷 射器是直接喷射器。在该示例中，燃料箱400如图所示用于保存燃料，如汽油和酒精 混合物。燃料箱具有内部燃料泵402,其中内部燃料泵是低压燃料泵。燃料泵404通 过燃料管406连接到低压燃料泵402,其中燃料泵404是高压燃料泵。高压外部燃料 泵404连接到与燃料喷射器410连接的燃料导管408。如本文中所述，可以通过调节 例如泵402和/或404之一的泵运行参数来调节喷射器处的燃料压力。现参考图5A,描述用于在考虑燃料系统中的酒精量的情况下调节燃料喷射参数 的例程。在510,例程读取燃料的酒精含量。燃料的酒精含量可以是酒精百分比、酒 精的质量比、酒精的体积比、燃料中的氧量，或对燃料中的酒精量的各种其他指示。 这样的指示可以由酒精传感器提供，或基于工况估计得出，或通过两者的组合得出。 可以使用来自排气传感器的反馈以及诸如质量空气流量、燃料喷射脉冲宽度、歧管压 力等其他参数得出燃料中的酒精含量的估计。继续图5A,在512,例程读取可用于调节燃料喷射正时和/或燃料喷射量的其他
工况，诸如发动机冷却剂温度、来自爆震传感器的反馈、汽缸空气量、歧管压力、进 气温度、歧管温度、所需空燃比、点火正时、大气压力，和/或各种其他参数。然后，在513,例程在给定燃料中的酒精含量情况下确定是否基于所需发动机输 出扭矩及发动机转速调节燃料喷射压力，如果是则进行调节。因为酒精是部分氧化的 (例如，乙醇是CHsOH),所以在燃烧期间受到氧化时与非氧化的碳氢化合物，如汽 油相比释放出更少的能量(具有更低的热值)。所喷射的燃料的质量作为酒精含量的 函数增加，以提供与汽油相同的燃烧能量，这要求燃料系统具有更大的动态范围。可 以调节脉冲宽度来提供所需的燃料量。然而，为了处理广泛多样的燃料，包括具有高 酒精含量的燃料，仅通过增加脉冲宽度来提供更大的燃料量可能不足以满足在低燃料 需求工况下保持可接受的脉间重复性这一附加限制。通过改变燃料供给压力，可以解 决燃料的酒精含量变化时的直喷动态范围问题，即在较高转速和/或较高扭矩工况下 以较高的压力供给，而在较低转速和/或较低扭矩工况下以较低的压力供给。继续图5A,在514,例程基于工况及燃料中的酒精量确定每发动机循环中执行的 喷射次数。例如，在燃料中的酒精量增加时，可以为给定的工况(如，给定的转速/ 负荷工况)选择更多或更少的喷射次数。同样，在每动力循环中进行多次喷射的情况 下，在酒精含量增加时，可以在较早的喷射中喷射更高比例的燃料，从而有更多时间 用于蒸发。然后，在516,例程基于工况及燃料中的酒精量确定一个喷射正时(或在每循环 多次喷射的情况下确定多个正时)。例如，随着燃料中的酒精增加，可以提前一次或 多次喷射的喷射正时，以便利用酒精较高的潜在蒸发焓，以允许更多的时间用于蒸发。. 在一个示例中，喷射正时可以作为酒精含量以及酒精类型(如，乙醇还是甲醇)的函 数提前。例如，与乙醇相比，甲醇的喷射正时可以提前更多，因为其潜在蒸发焓相对 更高。同时，可以基于喷射次数调节喷射正时。在另一个示例中，可以作为酒精含量 的函数将喷射正时提前至其中存在进气推回(pushback)的时间段。以此方式，可以使酒精燃料经过进气门(一进一出共两次)来辅助其蒸发。通过以此方式冷却进气系 统，可以增加进入燃烧室的进气密度，从而改进发动机的峰值扭矩输出。因此，可以 基于发动机扭矩和酒精含量来调节喷射正时，以改进发动机输出。注意，可以基于燃料中的酒精含量做出其他发动机控制调节，如对点火正时、增 压的调节，和/或各种其他调节。在一个示例中，作为由酒精含量带来的燃料中增加 的辛烷值的函数，控制器可以增加可变几何涡轮增压器上的增压(或通过排气泄压阀 控制)。由于直喷进入汽缸，所以在汽缸中发生燃料的蒸发冷却效应。与进气道喷射 相比，这会增加冷却并允许更高的增压而不引起爆震。在另一个示例中，控制器可以调节气门正时来增加气门重叠，并在气门重叠期间 喷射至少部分地含有酒精的燃料，以通过燃料中增加的酒精增强进气冷却效应。例如， 可以提前进气门正时和/或可以延迟排气门正时，如下文中参考图5B所述。
此外，也可以响应于燃料中的酒精量调节点火正时和/或气门正时。 可变的喷射正时和每循环喷射次数的各种示例在图5B中示出，其中垂直虛线表 示进气门开启和进气门关闭。作为一个示例，进气门开启持续时间约为248°而排气 门开启持续时间约为240° ,其中进气门在进气行程上止点之前约10°处开启，并在 进气行程下止点之后约58°处关闭，而排气门在膨胀行程下止点之前约50°处开启， 并在进气行程上止点之后约10°处关闭。应理解，上述气门控制情景只是一个示例， 且可以使用其他适合的气门正时。各种参数都会影响在图5B的图表中所示的调节， 如本文中所述，这包括燃料中的酒精量和/或其他运行参数，如酒精类型、燃料喷射 正时、燃料喷射脉冲数、燃料喷射供给压力、增压、爆震检测、温度、发动机起动， 或其他。在第一图(I)中，单次喷射如图所示部分发生在进气行程期间，并在进气门关 闭之后结東。该喷射部分发生在进气门处于开启期间。在该示例中，该喷射与第二图 (II)中的喷射正时相比提前，而第二图示出在压縮行程期间较短的燃料喷射持续时 间及较晚的正时两者。较短的持续时间可以例如用于补偿增加的能量密度及较低的酒 精含量。第三图(III)示出循环期间的多次喷射(两次)，且两者都在压缩行程期 问。然而，基于酒精含量和/或其他参数，喷射也可以发生在进气行程和压缩行程期 间，如第四图(IV)所示。此外，如通过比较第三图和第四图所示，可以基于燃料中 的酒精含量和/或其他参数调节相对喷射量。同样，第五图(V)还示出燃料中酒精含量的变化会如何影响喷射之间的持续时间。第六图(VI )示出可变正时、相对喷射量及喷射之间的正时响应于如燃料中的酒 精含量这样的参数发生变化的示例。最后，最后一图(VII)示出对气门重叠使用推 回效应的喷射正时。如上所述，这样的操作可用于进一步通过燃料中增加的酒精含量 利用进气冷却/蒸发效应，以增加发动机扭矩同时减少爆震效应。现参考图6,描述用于响应于燃料成分及驾驶者需求确定所需发动机运行参数， 以控制发动机和/或动力系统扭矩的例程600。特别是，例程600调节发动机的扭矩来补偿燃料成分的变化。具体来说，在610,例程600读取各种发动机和工况输入传感器及参数，如发动 机转速、踏板位置、质量空气流量传感器(MAF)、燃料酒精含量等。然后'在620, 可以使用读取的值来计算所需扭矩。然后，例程在630确定发动机和/或动力系统驱 动器的各种设置，以提供所需的扭矩。参考图7给出一种用于提供扭矩控制的示例方 法的附加细节。现参考图7,示意性地示出用于响应于输入值确定各种发动机运行参数以便提供 扭矩控制的例程700。输入参数总地在702处示出，并经处理产生所需的输出，输出 总地在726处示出。输入702可以包括MAF 704、驾驶者需求传感器706 (如，踏板位置检测器、档 位检测器等)、曲轴角传感器708,及酒精含量(如通过传感器712得到或基于其他 传感器估计)，以及其他参数。在一个实施例中，例程700可以用于在714确定所需扭矩。例如，所需扭矩可以 是作为燃料成分和/或发动机转速和/或驾驶者需求的函数确定的所需的发动机扭矩。 具体来说，可以响应于来自曲轴角传感器708和驾驶者需求传感器706的值确定所需 扭矩714。或者，例程可以基于例如驾驶者需求、车速及传动比确定所需的车轮扭矩。 然后可以将所需的车轮扭矩以及传动比和其他参数转换为所需的发动机扭矩。此外，在发动机的峰值扭矩或扭矩范围随燃料中的酒精含量变化的示例中，所需 扭矩也基于燃料中的酒精量。例如，可以用酒精含量来缩放驾驶者需求，使得最大踏 板位置对应于最大扭矩，即使酒精含量和最大扭矩输出都在变化。以此方式，汽车搡 作者能够在各种工况，如燃料中变化的酒精含量下获得汽车的峰值发动机扭矩。继续图7，例程还可以通过所需扭矩确定各种控制设置，如在718确定点火正时 (用于在730控制火花塞)，在716确定所需增压(用于在728控制涡轮增压器调节) 及在727确定所需节气门位置。此外，例程还识别燃料混合物的化学计量空燃比，然 后在720将其用作反馈控制使用的所需空燃比。例如，在722通过所需空燃比以及来 自排气氧传感器的反馈确定所需燃料质量，然后将该燃料质量用于调节喷射器724的 燃料脉冲宽度。现参考图8，描述例程800,该例程用于控制汽车操作以使发动机适应可随燃料 中的酒精量变化的可变扭矩范围(如，通过可变的峰值扭矩输出)。具体来说，在 810,例程基于燃料中的酒精含量及工况确定当前可用的扭矩范围。基于扭矩范围， 可以在820中执行各种调节，诸如-调节变速器换档点或其他变速器操作(如变矩器锁定，和/或离合器压力水平 和/或廓线)以提供适当的档位选择、变速器性能，及发动机扭矩输出(例如，变速 器换档可以发生在不同的踏板位置，以适应随燃料中的酒精量增加而增加的扭矩输 出)。-调节牵引控制或其他汽车稳定性控制(如，火花抑制、减少燃料供给、车轮制 动，和/或关闭节气门)以防止在驾驶者施加了额外的加油门或转向动作时失去对汽 车的控制。-调节诊断机制(如节气门关闭、发动机过热等)以检查发动机组件故障。 -调节发动机冷却(如主动空气冷却和/或液体冷却)，从发动机中带走废热能， 其中可以调节冷却流、风扇转速，或各种其他参数。基于这些调节控制汽车操作可以有助于高效率水平及改进的性能下的发动机运作。注意，本文中包括的控制例程可用于各种发动机配置'如上述的那些。本文中所 述的具体例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、多线程等等。因此，所示的各步骤或功能可以按所述顺序执行、并行执行， 或在某些情况下省略。类似地，处理的顺序不是实现在此所述的本发明的示例实施例 的特征和优点所必须的，而是为了便于演示和说明提供的。取决于所使用的具体策略， 所示步骤或功能中的一个或多个可以重复执行。此外，所述的步骤可以用图形表示要 编程到控制器12中的计算机可读存储介质中的代码。应理解，在本文中公开的配置和例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,及其他发动机类型。作为另一个示例，各种 其他机构可以用在对汽缸中的每个气门使用两种不同的气门曲线，并选择性地停用一 个或多个气门以为压缩或自动点火燃烧提供正确的流量状态的系统中。本发明的主题 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 非易见的组合及子组合。图9示意性地示出用于促进包含能够以多种燃料的混合物和/或/混合体操作的 发动机的汽车的销售的营销方法900,这样的汽车如包含具有一个或多个本文中所述 特征的发动机的灵活燃料汽车。特别是，营销方法900可以促进发动机和/或包含这 样的发动机的汽车的销售，该发动机能够在以包含增加的酒精量的燃料操作时与汽油 相比具有更高的峰值发动机输出扭矩。在910中，各种广告渠道均可用于促销发动机。这些渠道可以包括多种媒体形式， 诸如但不限于电视、印刷品、新闻、广播、互联网等。广告的目标可以指向各种受众， 如关注保护环境的消费者，他们也需要具有高牵引能力、高峰值扭矩等的汽车。广告 可以具有营销焦点。在一个示例中，广告可以用在使用包含增加的酒精的燃料时提供 的高扭矩值来吸引注意力。在另一个示例中，广告可以用这样的发动机在使用包含增 加的酒精的燃料时的排放来吸引注意力。在又一个示例中，广告可以用在使用包含增 加的酒精的燃料时提供的增加的燃料经济性来吸引注意力。在又一个示例中，广告可 以用该汽车能够以各种酒精水平的燃料，包括不加酒精的汽油搡作的能力来吸引注意 力。例如，营销策略可以广告宣传含酒精的燃料以及增压如何提供改进的爆震减少， 即使在使用含酒精的燃料时也允许改进的汽车范围。并且，也可以使用上述方法的组 合。在920,销售具有能够使用基于酒精的燃料来实现与汽油相比具有改进的性能的 发动机的汽车。可以强调的是，该发动机具有允许较高扭矩及在燃料中使用酒精的组 合特性。例如，技术规格表中可以描述直喷、可变增压、可调节的点火正时等。现参考图10,例程iooo描述销售具有灵活燃料发动机的汽车的营销策略的一个实施例。在1020中，可以组织公众展示来允许公众观看以灵活燃料搡作的汽车。例如， 公众展示可以安排在车展上。在另一个示例中，可以在替代能源专题讨论会或会议上
展示发动机。在又一个示例中，可以将展示安排在公共场所中，如商场中。可以通过 该汽车展示多种概念。例如，可以用监视器展示发动机产生的扭矩。此外，可以监视 扭矩，同时也可以监视燃料成分。继续图IO,在1 030，感兴趣的消费者可以填写信息卡片以便于进一步接触。该 卡片可以包含个人信息，如地址、电话号码、电子邮件地址等。在一个实施例中，该 信息卡片可以包括汽车牌子、车型。在另一个实施例中，信息卡片可以包括人口统计 数据，如年龄、种族、性别等。在1040,可以将比较报告发送给感兴趣的消费者。该报告可以包括如价格、燃 料经济性、变化的酒精含量的最大扭矩，和/或排放比较这样的信息。感兴趣的消费 者从而可以进一步获取有关灵活燃料汽车的信息。此外，销售商可以得到来自感兴趣 的消费者的联系信息，以用于将来的活动。下面的权利要求特别指出视为新颖和非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发明权利要求 的修改或通过在本申请或相关申请中提供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 发明的主题之内。
权利要求
1. 具有至少一个汽缸并燃烧燃料的发动机所使用的发动机系统，所述系统包括 连接到所述汽缸的直喷式燃料喷射器；连接到所述发动机并与所述汽缸流体连通的进气增压装置；及 在直接喷射的燃料中的酒精含量变化时，至少改变所述汽缸的点火正时及所述装置的增压量的控制系统，所述系统操作所述发动机，以便至少在一种工况期间，在所述酒精含量增加时产生增加的峰值扭矩输出。
2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统在最大踏板位置处提 供所述峰值扭矩，即使在所述酒精含量变化时亦如此。
3. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统还响应于所述酒精含 量的变化调节变速器换档，以适应所述可得到的增加的峰值扭矩。
4. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统还响应于所述酒精含量的变化调节发动机冷却。
5. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统还响应于所述酒精含 量的变化调节牵引控制搡作。
6. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统响应于所述酒精含量 和爆震传感器的反馈两者相应地改变点火正时和增压。
7. 营销汽车的方法，其特征在于，包括向消费者广告宣传汽车，其中包括广告宣传所述汽车可以在用包含增加的酒精的 燃料操作时提供改进的发动机输出性能；及销售所述汽车，所述汽车具有用包含变化的酒精量的所述燃料操作的发动机，并 通过所述增加的酒精提供所述改进的性能。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改进的发动机输出性能包括增 加的最大扭矩。
9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改进的发动机输出性能包括改 进的牵引能力。
10. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改进的发动机输出性能包括增 加的最大加速度。
11. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述汽车还具有用于调节发动机输 出的控制器，其中在最大踏板位置处获得最大的发动机输出，即使在所述酒精含量变 化时亦如此。
12. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括广告宣传所述汽车可以随着 变化的酒精量来改变增压和点火正时两者以提高发动机性能。
13. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括广告宣传所述汽车可以在使 用含酒精的燃料时与汽油相比实现改进的发动机输出。
14. 具有至少一个汽缸并燃烧燃料的发动机所使用的发动机系统，所述系统包括 连接到所述汽缸的直喷式燃料喷射器；连接到所述发动机并与所述汽缸流体连通的进气增压装置；及 在直接喷射的燃料中的酒精含量变化时，至少改变所述汽缸的点火正时及所述装 置的增压量的控制系统，所述系统搡作所述发动机，以便至少在一种工况期间，在所 述酒精含量增加时产生增加的峰值扭矩输出，其中至少对所述一种工况，与较低酒精 含量的操作相比，随着酒精含量的增加改变增压量和点火正时。
15. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制系统至少基于排气传感 器的信息来确定酒精含量。
16. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制系统在最大踏板位置处 提供所述峰值扭矩，即使在所述酒精含量变化时亦如此。
17. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制系统还响应于所述酒精 含量的变化调节变速器换档，以适应所述可得到的增加的峰值扭矩。
18. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制系统还响应于所述酒精 含量的变化调节发动机冷却。
19. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制系统还响应于所述酒精 含量的变化调节牵引控制搡作。
全文摘要
可以在直喷式发动机中通过燃料中的酒精含量调节发动机的增压发动机操作和点火正时。此外，可以在许多相关的系统中执行各种调节来得到增加的最大发动机扭矩，这样的调节如牵引控制、变速器换档等。最后，可以对具有一个或多个所公开的特征的汽车进行营销和/或广告来促进汽车销售。
文档编号G06Q30/00GK101122264SQ20071014193
公开日2008年2月13日 申请日期2007年8月8日 优先权日2006年8月11日
发明者罗伯特·A·斯坦 申请人:福特环球技术公司