用于通过发动机增加真空产生的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明描述了用于经由发动机提供真空的方法和系统。在一个示例中，响应于对发动机为车辆真空系统提供真空的请求而停止气体燃料的引入。
【专利说明】用于通过发动机增加真空产生的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于经由发动机提供真空的方法和系统。该方法和系统对增加当发动机在大气压力低于海平面处的大气压力的更高海拔下运转时由发动机提供的真空量特别有用。
【背景技术】
[0002]车辆可以在宽范围的环境状况下运转。一些环境状况(诸如海拔)会影响一些车辆系统的运转。例如，当车辆从大气压力较高的较低海拔行进到大气压力较低的较高海拔时，发动机可能更难以车辆的真空系统产生真空。因为在较高海拔下大气压力较低，所以发动机可以在同样扭矩下以基本相同的进气歧管压力运转，但由于大气压力较低，进气歧管真空减少。因此，发动机可能不能在高海拔下提供与当发动机在海平面运转时一样深的真空。因此，车辆的真空系统可能不能提供期望多的真空辅助。
【发明内容】
[0003]本发明人在此已经认识到上述问题，并且已经开发了运转发动机的方法，其包含:在不存在真空请求的情况下在发动机转速与负荷下燃烧一定量的第一燃料，第一燃料在气体状态下被引入发动机；以及在所述发动机转速与负荷下，响应于真空请求的存在，减少所述第一燃料的量，并增加引入发动机的第二燃料的量。
[0004]通过减少向发动机供应的气体燃料量并由液体燃料替代去除的气体燃料，可以提供通过发动机增加真空产生的技术效果。具体地，液体燃料的喷射而非气体燃料的喷射可以允许发动机以更深的进气歧管真空运转，同时提供相同水平的发动机扭矩。这可以是如下情况，由于液体燃料取代了发动机的进气歧管中的更少体积，因而允许发动机以减少的MAP(例如，更深的进气歧管真空)运转。在一些示例中，气体燃料可以是加压的燃料，诸如压缩天然气(CNG)或丙烷。在其他示例中，气体燃料可以是来自汽油的燃料蒸汽，该汽油从发动机的曲轴箱或从燃料蒸汽存储滤罐引入发动机的进气系统。
[0005]本发明可以提供若干优点。例如，该方法可以改善发动机的产生真空的能力。另夕卜，该方法可以允许车辆运转在更高的海拔，同时提供使车辆的真空致动器运转的足够真空。此外，该方法可以允许发动机通过发射器产生足够的真空以实现进一步的真空产生。
[0006]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
[0007]应当理解，提供以上
【发明内容】
以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的选择的概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]通过单独或参考附图阅读在本文中被称为【具体实施方式】的实施例的示例，将更充分地理解本文所述的优点，其中:
[0009]图1是发动机的示意图；
[0010]图2和图3示出了示例性的预示的车辆运转顺序；以及
[0011]图4示出了用于增加发动机真空产生的第一方法；以及
[0012]图5示出了用于增加发动机真空产生的第二方法。
【具体实施方式】
[0013]本发明涉及控制车辆的动力传动系统。车辆可以包括图1所示的发动机。发动机可以如图2和图3所示地运转，以增加通过发动机的真空产生。图4和图5的方法可以是图1所示的系统的一部分，其提供了图2和图3所示的运转顺序。
[0014]参照图1，内燃发动机10包括多个汽缸，其中的一个汽缸在图1中示出，其由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和具有活塞36的汽缸壁32，该活塞36设置在汽缸壁32中并被连接至曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被耦连至曲轴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以啮合环形齿轮99。起动机96可以被直接安装在发动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，起动机马达96可以选择性地通过带或链向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，起动机96在不接合到发动机曲轴时处于基本状态。
[0015]燃烧室30被显示为经由各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53运转。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。气门罩170包围进气凸轮51和排气凸轮53。曲轴箱强制通风(PCV)系统172包括PCV阀175，其可以选择性地允许曲轴箱气体进入进气歧管44中。
[0016]燃料喷射器66被示为设置为将燃料喷射到汽缸30的进气道内，这是本领域技术人员公知的进气道燃料喷射。可替代地，可以经由直接喷射器93将燃料直接喷射到汽缸内，这是本领域技术人员公知的直接喷射。燃料喷射器66和93与来自控制器12的脉冲宽度信号成比例地输送燃料。取决于燃料系统设计，燃料喷射器66可以喷射气体或液体燃料。类似地，燃料喷射器93可以基于燃料系统设计喷射气体或液体燃料。在一些示例中，燃料喷射器66可以喷射诸如汽油的液体燃料，而燃料喷射器93喷射气体燃料，或反之亦然。可替代地，燃料喷射器93和燃料喷射器66可以供应相同类型的燃料。此外，进气歧管44被显示为与可选的电子节气门62连通，该电子节气门62调整节流板64的位置，以控制从进气道42到进气歧管44的空气流量。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被设置在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。
[0017]来自燃料箱164的燃料蒸汽可以被存储在燃料蒸汽存储滤罐162中。燃料蒸汽存储滤罐162可以包括碳。燃料蒸汽吹扫阀161可以被选择性地打开以及关闭，以允许燃料蒸汽存储滤罐162中存储的燃料蒸汽进入进气歧管44。汽油或汽油与乙醇的混合物可以被存储在燃料箱164中。
[0018]响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126被显示为耦连至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
[0019]当经由足部152作用于制动器踏板150时，可以提供车辆的车轮制动。制动器踏板传感器154向控制器12供应表不制动器踏板位置的信号。通过作用于车辆制动器的制动器增压器140辅助足部152。可以经由通道或管道37向制动器增压器140提供真空。止回阀31允许空气从制动器增压器140被汲取到进气歧管44，并阻止空气从进气歧管44流向制动器增压器140。在进气歧管44中低真空的情况期间，发射器24可以经由止回阀33为制动器增压器140提供更深的真空。在一些示例中，可以经由压缩机向发射器24供应加压的空气，以增加真空产生。
[0020]在一个示例中，转化器70可以包括多块催化剂砖。在另一示例中，可以使用每个均具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。
[0021]控制器12在图1中被示为传统的微型计算机，其包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/o) 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和传统的数据总线。控制器12被显示为接收来自耦连至发动机10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括:来自耦连至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);耦连至加速器踏板130以用于感测由足部132施加的力的位置传感器134 ;来自耦连至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压也可以被感测(传感器未示出)，以便由控制器12进行处理。发动机位置传感器118在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲，根据其可以确定发动机转速(RPM)。
[0022]在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四个行程循环:循环包括进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。一般来说，在进气行程期间，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30中，并且活塞36移动至汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸的底部并在其行程结束的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩行程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其行程结束并最靠近汽缸盖的位置(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文中被称为点火的过程中，被喷射的燃料通过已知的点火装置如火花塞92点燃，从而导致燃烧。在膨胀行程期间，膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气行程期间，排气门54打开，以便将已燃烧的空气-燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。注意，上述内容仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负气门重叠、延迟的进气门关闭或各种其他示例。
[0023]图1的系统提供了车辆系统，其包含:发动机，该发动机包括汽缸、用于向汽缸供应燃料的进气道燃料喷射器、用于向汽缸供应燃料的直接燃料喷射器、向汽缸提供燃料的曲轴箱通风系统；燃料蒸汽存储滤罐，其向汽缸提供燃料；以及控制器，其包括存储在非临时性存储器中的可执行指令，可执行指令响应于对真空的请求而提供激活直接燃料喷射器并停止(deactivating)进气道燃料喷射器。
[0024]在一些示例中，该车辆系统还包含用于响应于对真空的请求而停止(deactivating)从燃料蒸汽存储滤罐到发动机的流动的附加指令。该车辆系统还包含用于响应于对真空的请求而停止从曲轴箱通风系统到汽缸的流动的附加指令。该车辆系统包括，直接燃料喷射器喷射液体燃料，而进气道燃料喷射器喷射气体燃料。该车辆系统包括，气体燃料是压缩天然气或丙烷，而液体燃料是汽油或液体丙烷。该车辆系统还包含真空容器和用于响应于真空容器中存储的真空量而激活或停止对真空的请求的附加指令。
[0025]现在参照图2，示出了预示的发动机运转顺序。可以通过根据图4的方法运转的图1的系统提供图2的顺序。图2包括表示运转顺序期间的感兴趣的时间的竖直标记T0-T9。沿每个X轴的SS标记表示该顺序在时间上的断开。
[0026]自图2顶部的第一曲线表示大气压力随时间的变化。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示大气压力，并且大气压力沿Y轴箭头的方向增加。
[0027]自图2顶部的第二曲线表示对车辆的真空系统中的增加真空的请求。对真空的请求可以基于真空容器中存储的真空的水平。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示真空请求，并且当迹线处于靠近Y轴箭头的更高水平时，存在对真空的请求。当迹线处于靠近X轴的更低水平时，对真空的请求不被确认。
[0028]自图2顶部的第三曲线表示进气凸轮提前随时间的变化。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示进气凸轮提前，并且进气凸轮在Y轴箭头的方向上更提前。基本凸轮位置在TDC进气行程之后打开进气门。因此，提前进气凸轮正时朝向TDC进气行程或更早地提前进气门打开时间。进气凸轮正时在Y轴箭头的方向上进一步提前。水平线202表示针对在发动机正运转的情况下的特定转速与负荷的MBT火花正时。
[0029]自图2顶部的第四曲线表示点火花火正时提前随时间的变化。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示点火花火正时，并且火花正时在Y轴箭头的方向上更提前。水平线202表示针对最佳扭矩的最小点火正时(MBT)。
[0030]自图2顶部的第五曲线表示液体燃料喷射的启用状态随时间的变化。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示液体燃料喷射的启用状态。具体地，当迹线处于靠近Y轴箭头的更高水平时，激活或启用液体燃料喷射。当迹线处于靠近X轴的更低水平时，停止液体燃料喷射。液体燃料是在液体状态下被喷射到发动机的燃料。在一些示例中，一部分液体燃料可以在燃料喷射期间或之后汽化(例如，汽油)。然而，所喷射的燃料依丨日是液体喷射的燃料。
[0031]自图2顶部的第六曲线表示气体燃料喷射的启用状态随时间的变化。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示气体燃料喷射的启用状态。具体地，当迹线处于靠近Y轴箭头的更高水平时，激活或启用气体燃料喷射。当迹线处于靠近X轴的更低水平时，停止气体燃料喷射。气体燃料是在气体状态下被引入发动机的燃料(例如，CNG、丙烷、或H2)。
[0032]自图2顶部的第七曲线表示燃料蒸汽吹扫的启用状态随时间的变化。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示燃料蒸汽吹扫的启用状态。具体地，当迹线处于靠近Y轴箭头的更高水平时，激活或启用燃料蒸汽吹扫。当迹线处于靠近X轴的更低水平时，停止燃料蒸汽吹扫。燃料蒸汽吹扫可以移除燃料蒸汽存储滤罐(诸如碳罐)中存储的燃料蒸汽。可以通过打开图1的阀161来提供燃料蒸汽吹扫。
[0033]自图2顶部的第八曲线表示发动机曲轴箱通风的启用状态随时间的变化。X轴表示时间，并且时间从图2的左侧向图2的右侧增加。Y轴表示发动机曲轴箱通风的启用状态。具体地，当迹线处于靠近Y轴箭头的更高水平时，激活或启用发动机曲轴箱通风。当迹线处于靠近X轴的更低水平时，停止发动机曲轴箱通风。发动机曲轴箱可以包括来自发动机燃料的碳氢化合物气体或排放到发动机汽缸并燃烧的机油。可以通过打开图1的阀175来提供发动机曲轴箱通风。
[0034]在时间TO处，大气压力处于较高水平，并且没有来自车辆的真空系统的增加真空的请求。发动机的进气凸轮处于低水平提前，而火花正时处于中等水平提前。液体燃料喷射被停止，而气体燃料喷射被启用。此外，燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风都被激活。因此，在时间TO处，发动机正单独使用气体燃料源运转。当发动机靠近海平面(其中大气压力会由于低海拔而更高)正在中等水平发动机转速与负荷下运转时，会存在这种工况。
[0035]在时间Tl处，当发动机继续在更高的大气压力下运转时，来自车辆的真空系统的真空增加的请求被确认。对额外真空的请求可以响应于车辆的真空系统中的真空容器中的真空水平。响应于真空请求而提前进气凸轮正时，使得朝向下止点进气行程提前进气门关闭时间。通过更靠近下止点进气行程关闭发动机进气门，来自发动机汽缸的更少的内容物会被推回到发动机进气歧管内，因此可以降低进气歧管压力。
[0036]可以同时调整一组不同的发动机致动器(例如，进气凸轮正时、火花正时、液体/气体燃料喷射启用、燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风)以增加发动机的真空产生，或可以如图2所示那样一个接一个地调整发动机致动器。在一个示例中，其中一组发动机致动器被同时调整，基于在真空请求的时刻的真空容器中的真空水平与发动机进气歧管中的真空水平之间的差而调整每个致动器。在一个示例中，表格或函数基于在真空请求的时刻的真空容器中的真空水平与发动机进气歧管中的真空水平之间的差而输出经验地确定的致动器调整。另一方面，响应于对真空的请求，图2所示的顺序将每个致动器调整预定量，其中致动器调整相继发生，直至达到期望的进气歧管真空。
[0037]在进气凸轮正时开始被提前之后不久，增加发动机花火提前，使得发动机更靠近针对最大扭矩的最小点火正时(MBT)运转。通过更靠近MBT火花正时运转，可以使用更少的新鲜空气来提供额外的发动机扭矩，以便当火花正时被提前时，可以关闭发动机节气门，以产生额外的真空。在时间Tl处，气体燃料喷射、燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风保持激活。在时间Tl处，液体燃料喷射保持停止。在这个示例中，在时间T2之前，通过提前火花正时和凸轮正时，判断发动机进气歧管真空没有到达期望的真空水平。
[0038]在时间T2处，响应于真空请求和进气歧管真空的当前水平，气体燃料(例如，CNG、丙烷、H2)从气体燃料存储箱到发动机的喷射被减小至零。然而，在一些示例中，气体燃料的喷射可以渐变至除了零流量水平外的更小水平。通过减小气体燃料到发动机进气歧管内的流量，可以使发动机在更高的进气歧管真空下运转，因为更少的歧管体积被气体燃料取代。在时间T2处，液体燃料的喷射也被激活。通过将液体燃料喷射到发动机，发动机的进气歧管中的更少体积可以被燃料蒸汽占据。因此，发动机可以被运转为，通过停止或减少正被燃烧的气体燃料部分并增加正被燃烧的液体燃料部分来产生额外的真空。应当注意，停止喷射气体燃料与开始喷射液体燃料之间可以有重叠，以减少发动机扭矩干扰，并改善空燃比控制。
[0039]在时间T2后不久，响应于真空请求和发动机进气歧管中的真空水平而停止燃料蒸汽吹扫。燃料蒸汽吹扫从燃料蒸汽存储滤罐(例如，图1的162)移除燃料蒸汽，使得燃料蒸汽被燃烧而不是被释放到大气。通过减少燃料蒸汽吹扫，更少的发动机进气歧管体积被燃料蒸汽占据，以便发动机进气歧管可以在更高的真空水平下运转。在这个示例中，在燃料蒸汽吹扫被停止之后，发动机进气歧管真空达到期望的真空水平。因此，允许发动机曲轴箱通风继续，以便可以减少曲轴箱蒸汽。
[0040]在时间Τ3处，响应于真空系统的真空容器中的真空水平，对车辆的真空系统的增加真空的请求改变为不被确认的状态。响应于对真空的请求不被确认，进气凸轮正时开始被延迟，发动机火花正时也是如此。此外，响应于对真空的请求不被确认，液体燃料喷射被停止，而气体燃料喷射被激活。因此，发动机返回到燃烧气体燃料的状态。
[0041]在时间Τ4处,响应于增加真空请求不被确认,燃料蒸汽吹扫被实现，如通过燃料蒸汽吹扫启用迹线改变状态为高水平而表示的。曲轴箱通风保持启用，如通过曲轴箱通风启用信号保持在更高水平而表示的。
[0042]应当注意，与所示正时相比，用于激活以及停止各种致动器的正时可以被调整，以便依据燃料和发动机特性来改善发动机空气-燃料控制和扭矩控制。另外，发动机进气歧管真空可以通过调整比图2所示的那些致动器更少或更多数量的致动器而被增加至期望水平。
[0043]在时间Τ4与时间Τ5之间，图2的时间线中具有断开。时间的断开允许图2示出当发动机正在大体相同的发动机转速与负荷下运转时在不同海拔(例如，不同的大气压力)下控制发动机的方式的差异。因此，在这个示例中，从时间Τ0到时间T9，发动机转速与负荷是相同的。然而，从时间T4到时间T5，大气压力减小。
[0044]在时间T5处，增加真空请求将状态从更低水平改变为更高水平，以请求来自车辆的真空系统的真空的增加。相比于时间T1，发动机正在更高的海拔和更低的大气压力下运转。发动机进气凸轮正时和火花正时被提前，以降低发动机进气歧管压力。然而，由于在更高的海拔下更少空气可用，相比于时间T0，恰在时间T5之前，发动机节气门(未示出)在更大的打开位置运转。
[0045]在时间T6处，发动机进气歧管真空没有达到期望的真空水平。因此，响应于对增加真空的请求和进气歧管真空水平，液体燃料喷射被启用，如通过液体燃料喷射启用迹线改变状态为更高水平而表示的。另外，响应于对增加真空的请求和进气歧管真空水平，气体燃料喷射被停止，如通过气体燃料喷射启用迹线改变状态为更低水平所表示的。此外，响应于对增加真空的请求和进气歧管真空水平，燃料蒸汽吹扫被停止，如通过燃料蒸汽吹扫启用迹线转变为更低水平所表示的。在气体燃料喷射和燃料蒸汽吹扫已经被停止之后，发动机进气歧管真空没有达到期望的真空水平，因为发动机节气门由于在更高的海拔下更少空气可用而被进一步打开。
[0046]在时间T7处，响应于对增加真空的请求和发动机进气歧管真空水平，曲轴箱通风启用迹线转变为更低水平，以表示曲轴箱通风被停止。响应于对增加真空的请求和进气真空水平，通过停止曲轴箱通风，可以进一步增加发动机进气歧管真空。通过停止曲轴箱通风可以将发动机进气歧管真空增加至期望水平，因为更少燃料蒸汽取代更少进气歧管体积。
[0047]在时间T8处，增加真空请求转变为更低水平，以停止对发动机的真空系统中的额外真空的请求。响应于真空系统容器的真空水平达到期望的真空水平，对额外真空的请求可以被停止或不被确认。响应于真空请求被停止或不被确认，进气凸轮正时和火花正时被延迟。此外，响应于增加真空请求不被确认，气体燃料的喷射被启用，而液体燃料的喷射被停止。当然，喷射气体燃料与停止喷射液体燃料之间可以有重叠时间。
[0048]在时间T9处，响应于增加的真空请求不被确认，燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风被重新激活，如通过燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风迹线转变为更高状态所表示的。重新激活燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风允许来自发动机内的和燃料箱中产生的燃料蒸汽被燃烧。
[0049]以此方式，可以调整不同发动机致动器的运转，以增加经由发动机进气歧管真空提供的真空水平。另外，图2示出了，通过逐渐增加响应于对额外真空的请求而被调整的致动器的数量，发动机可以在更高的海拔下提供增加的真空。
[0050]现在参照图3，示出了增加经由发动机进气歧管产生的真空的发动机运转顺序。图3所示的多条曲线是图2中所描述的相同致动器。因此，为了简便起见，省略了已经描述的曲线的描述，只描述了新的曲线。图2中的发动机工况与图3所示的发动机工况相同。竖直标记T10-T19表示该顺序中的感兴趣的时间。
[0051]自图3顶部的第三曲线中的水平线302表示MBT火花正时。从X轴接近水平线302的火花正时正在提前。
[0052]自图3顶部的第五曲线表示进气道燃料喷射的启用状态随时间的变化。正被喷射的进气道燃料可以是气体或液体。X轴表示时间，并且时间从图3的左侧向图3的右侧增加。Y轴表示进气道燃料喷射的启用状态。具体地，当迹线处于靠近Y轴箭头的更高水平时，激活或启用进气道燃料喷射。当迹线处于靠近X轴的更低水平时，停止进气道燃料喷射。当发动机正在燃烧空气-燃料混合物时，停止进气道燃料喷射可以减少发动机进气歧管中的燃料蒸汽的形成。因此，可以减少正被汽化的燃料或气体燃料占据的进气歧管的体积。
[0053]自图3顶部的第六曲线表示直接燃料喷射的启用状态随时间的变化。正被喷射的直接燃料可以是气体或液体。X轴表示时间，并且时间从图3的左侧向图3的右侧增加。Y轴表示直接燃料喷射的启用状态。具体地，当迹线处于靠近Y轴箭头的更高水平时，激活或启用直接燃料喷射。当迹线处于靠近X轴的更低水平时，停止直接燃料喷射。当发动机正在燃烧空气-燃料混合物时，激活直接燃料喷射可以减少发动机进气歧管中的燃料蒸汽的形成，因为燃料蒸汽进入发动机进气歧管的机会更小。以此方式，可以减少被汽化的燃料或气体燃料占据的进气歧管的体积。
[0054]在时间TlO处，大气压力处于更高水平，并且没有对车辆的真空系统的增加真空的请求。发动机的进气凸轮处于低水平提前，而火花正时处于中等水平提前。直接燃料喷射被停止，而进气道燃料喷射被启用。此外，燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风都被激活。因此，在时间TlO处，发动机正在燃烧仅进气道喷射的燃料。当发动机靠近海平面(其中大气压力会由于低海拔而更高)在中等水平发动机转速与负荷下运转时，会存在这种工况。
[0055]在时间Tll处，当发动机继续在更高的大气压力下运转时，对车辆的真空系统的真空的增加的请求被确认。对额外真空的请求可以响应于车辆的真空系统中的真空容器中的真空水平。响应于真空请求而提前进气凸轮正时，因此朝向下止点进气行程提前进气门关闭时间。通过更靠近下止点进气行程来关闭发动机进气门，来自发动机汽缸的更少的内容物会被推回到发动机进气歧管内，因此可以降低进气歧管压力。
[0056]可以同时调整一组不同的发动机致动器(例如，进气凸轮正时、火花正时、液体/气体燃料喷射启用、燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风)以增加发动机的真空产生，或可以如图3所示那样一个接一个地调整发动机致动器。然而，响应于对真空的请求，图3所示的顺序将每个致动器调整预定量，其中致动器调整相继发生，直至达到期望的进气歧管真空。
[0057]在时间T11处，火花正时保持不变，而进气道燃料喷射、燃料蒸汽吹扫和曲轴箱通风保持激活。在时间T11处，直接燃料喷射保持停止。在这个示例中，在时间T12之前，通过提前凸轮正时，判断发动机进气歧管真空没有达到期望的真空水平。
[0058]在时间T12处，响应于对增加真空的请求和当前发动机真空水平，朝向MBT火花正时提前用于发动机的发动机火花正时。通过更靠近MBT火花正时运转，可以使用更少的新鲜空气来提供额外的发动机扭矩，以便当火花正时被提前时，可以关闭发动机节气门，由此增加发动机真空。
[0059]在时间T12后不久，响应于真空请求和发动机进气歧管中的真空水平而停止燃料蒸汽吹扫。燃料蒸汽吹扫从燃料蒸汽存储滤罐(例如，图1的162)移除燃料蒸汽，使得燃料蒸汽被燃烧而不是被释放到大气。通过减少燃料蒸汽吹扫，更少的发动机进气歧管容积被燃料蒸汽占据，以便发动机进气歧管可以在更高的真空水平下运转。在这个示例中，在燃料蒸汽吹扫被停止之后，发动机进气歧管真空达到期望的真空水平。因此，允许发动机曲轴箱通风和进气道燃料喷射保持激活，而进气道燃料喷射保持停止。
[0060]在时间T13处，响应于真空系统的真空容器中的真空水平，对车辆的真空系统的增加真空的请求改变到不被确认的状态。响应于对真空的请求不被确认，进气凸轮正时开始被延迟，发动机火花正时也是如此。因此，发动机返回到燃烧进气道喷射的和来自发动机曲轴箱的燃料蒸汽的状态。
[0061]在时间T14处，响应于增加真空请求不被确认,燃料蒸汽吹扫被启用，如通过燃料蒸汽吹扫启用迹线改变状态为高水平所表示的。
[0062]应当注意，与所示正时相比，可以调整用于激活以及停止各种致动器的正时，以便依据燃料和发动机特性来改善发动机空气-燃料控制和扭矩控制。另外，发动机进气歧管真空可以被增加至调整比被图2所示的致动器更少或更多数量的致动器的期望水平。
[0063]在时间T14与时间T15之间，图3的时间线中有断开。时间的断开允许图3示出当发动机正在大体相同的发动机转速与负荷下运转时在不同海拔(例如，不同的大气压力)下控制发动机的方式的差异。因此，在这个示例中，从时间T10到时间T19，发动机转速与负荷是相同的。然而，从时间T14到时间T15，大气压力减小。
[0064]在时间T15处，增加真空请求将状态从更低水平改变为更高水平，以请求用于车辆的真空系统的真空的增加。相比于时间T11，发动机正在更高的海拔和更低的大气压力下运转。发动机进气凸轮正时和火花正时被提前，以降低发动机进气歧管压力。然而，由于在更高的海拔下更少空气可用，相比于时间T10，恰在时间T15之前，发动机节气门(未示出)在更大的打开位置运转。
[0065]在时间T16处，发动机进气歧管真空没有达到期望的真空水平。因此，响应于对增加真空的请求和进气歧管真空水平，燃料蒸汽吹扫被停止，如通过燃料蒸汽吹扫启用迹线转变为更低水平所表示的。在燃料蒸汽吹扫已经被停止之后，发动机进气歧管真空没有达到期望的真空水平，因为发动机节气门由于在更高的海拔下更少空气可用而被进一步打开。
[0066]在时间T17处，响应于对增加真空的请求和发动机进气歧管真空水平，曲轴箱通风启用迹线转变为更低水平，以表示曲轴箱通风被停止。响应于对增加真空的请求和进气真空水平，通过停止曲轴箱通风，可以进一步增加发动机进气歧管真空。通过停止曲轴箱通风依然没有将发动机进气歧管真空增加至期望水平。因此，激活直接燃料喷射，并增加直接喷射到发动机汽缸的燃料量。另外，减少进气道喷射到发动机汽缸的燃料量，或可以停止到发动机汽缸的进气道喷射。因此，发动机进气歧管中会存在更少燃料蒸汽，以便发动机可以产生额外真空。在这个示例中，在进气道燃料喷射器被停止并且在直接燃料喷射器被激活之后，发动机进气歧管达到期望的进气歧管真空。在时间T17处，发动机继续燃烧空气-燃料。
[0067]在时间T18处，增加真空请求转变为更低水平，以停止对发动机的真空系统中的额外真空的请求。响应于真空系统容器的真空水平达到期望的真空水平，对额外真空的请求可以被停止或不被确认。响应于真空请求被停止或不被确认，进气凸轮正时和火花正时被延迟。此外，燃料蒸汽吹扫被重新激活，如通过燃料蒸汽吹扫启用迹线转变为更高水平所表示的。
[0068]在时间T19处，响应于增加的真空请求不被确认，进气道燃料喷射和曲轴箱通风被重新激活，如通过进气道燃料喷射启用迹线和曲轴箱通风迹线转变为更高状态所表示的。此外，直接喷射被停止。重新激活曲轴箱通风允许来自发动机内的燃料蒸汽被燃烧。
[0069]以此方式，可以调整不同发动机致动器的运转，以增加经由发动机进气歧管真空提供的真空水平。另外，图3示出了，通过逐渐增加响应于对额外真空的请求而被调整的致动器的数量，发动机可以在更高的海拔下提供增加的真空。
[0070]现在参照图4，示出了用于增加发动机真空产生的第一方法。图4的方法可以与图5的方法一起使用。另外，图4的方法可以作为存储在图1所示的系统的非临时性存储器中的可执行指令被并入。此外，图4的方法可以提供图2所示的运转顺序。
[0071]在402处，方法400判断车辆真空系统的额外真空是否被请求。在一个示例中，根据存储器中存储的变量的水平来确定用于确定额外真空是否正被请求的请求。如果方法400判断增加的真空正被请求，回答为是，并且方法400进入到404。否则，回答是否，并且方法400进入到430。
[0072]在430处，方法400使已经被调整的所有致动器的运转状态返回到致动器的基本位置(例如，在增加的真空未被请求的情况下的相同工况期间的致动器的位置)。例如，如果响应于增加真空的请求已经停止进气道燃料喷射器并且已经激活直接燃料喷射器，则激活进气道燃料喷射器并停止直接燃料喷射器。在为增加发动机真空而被调整的所有致动器的运转返回到其基本运转状态之后，方法400退出。
[0073]在404处，方法400增加发动机进气凸轮正时提前。在一个示例中，在对增加真空的请求期间针对当前工况的发动机进气凸轮正时提前调整被经验地确定，并被存储在表格或函数中。基于表格或函数的输出来提前发动机的基本进气凸轮正时。在一个示例中，真空系统真空容器真空水平与进气歧管真空水平之间的差被用来索引表格或函数。在进气凸轮正时被提前之后，方法400进入到406。
[0074]在406处，方法400判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法400进入到408。否则，回答是否，并且方法400退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0075]在408处，方法400增加发动机火花正时提前。在一个示例中，在对增加真空的请求期间针对当前工况的火花正时提前调整被经验地确定，并被存储在表格或函数中。基于表格或函数的输出来提前发动机的基本火花正时。在一个示例中，真空系统真空容器真空水平与进气歧管真空水平之间的差被用来索引表格或函数。在发动机火花正时被提前之后，方法400进入到410。
[0076]在410处，方法400判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法400进入到412。否则，回答是否，并且方法400退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0077]在412处，方法400停止气体燃料喷射器并激活液体燃料喷射器。可替代地，方法400可以减少经由气体燃料喷射器喷射的燃料量，并增加经由液体燃料喷射器喷射的燃料量。通过增加所喷射的液体燃料量，发动机可以在更高的进气歧管真空以相同的发动机转速提供相同的扭矩。气体燃料喷射器被停止并且液体燃料喷射器被激活之后，方法400进入到414。
[0078]在414处，方法400判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法400进入到416。否则，回答是否，并且方法400退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0079]在416处，方法400停止燃料蒸汽吹扫。可以通过关闭发动机进气道与燃料蒸汽存储滤罐之间的阀来停止燃料蒸汽吹扫。燃料蒸汽吹扫被停止之后，方法400进入到418。
[0080]在418处，方法400判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法400进入到420。否则，回答是否，并且方法400退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0081]在420处，方法400停止曲轴箱通风。可以通过关闭发动机进气道与发动机的内部区域(例如，气门罩或发动机曲轴箱的内部)之间的阀来停止曲轴箱通风。在曲轴箱通风被停止之后，方法400进入到420。
[0082]在422处，方法400判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法400进入到424。否则，回答是否，并且方法400退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0083]在424处，方法400调整其他致动器以便通过发动机增加真空产生。例如,发动机前端附件可以与发动机脱离或分离，以增加发动机真空产生。在另一示例中，可以响应于产生额外真空的请求而打开充气运动控制阀。在为增加发动机真空的其他致动器的调整已经开始之后，方法400退出。
[0084]现在参照图5，示出了用于增加发动机真空产生的第二方法。图5的方法可以与图4的方法一起使用。另外，图5的方法可以作为存储在图1所示的系统的非临时性存储器中的可执行指令而被并入。此外，图5的方法可以提供图3所示的运转顺序。
[0085]在502处，方法500判断车辆真空系统的额外真空是否被请求。在一个示例中，根据存储器中存储的变量的水平来确定用于确定额外真空是否正被请求的请求。如果方法500判断增加的真空正被请求，回答为是，并且方法500进入到504。否则，回答是否，并且方法500进入到530。
[0086]在530处，方法500使已经被调整的所有致动器的运转状态返回到致动器的基本位置(例如，在增加的真空未被请求的情况下的相同工况期间的致动器的位置)。例如，如果响应于增加真空的请求已经停止进气道燃料喷射器并且已经激活直接燃料喷射器，则激活进气道燃料喷射器并停止直接燃料喷射器。在为增加发动机真空而被调整的所有致动器的运转返回到其基本运转状态之后，方法500退出。
[0087]在504处，方法500增加发动机进气凸轮正时提前。在一个示例中，在对增加真空的请求期间针对当前工况的发动机进气凸轮正时提前调整被经验地确定，并被存储在表格或函数中。基于表格或函数的输出来提前发动机的基本进气凸轮正时。在一个示例中，真空系统真空容器真空水平与进气歧管真空水平之间的差被用来索引表格或函数。在进气凸轮正时被提前之后，方法500进入到506。
[0088]在506处，方法500判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法500进入到508。否则，回答是否，并且方法500退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0089]在508处，方法500增加发动机火花正时提前。在一个示例中，在对增加真空的请求期间针对当前工况的火花正时提前调整被经验地确定，并被存储在表格或函数中。基于表格或函数的输出来提前发动机的基本火花正时。在一个示例中，真空系统真空容器真空水平与进气歧管真空水平之间的差被用来索引表格或函数。在发动机火花正时被提前之后，方法500进入到510。
[0090]在510处，方法500判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法500进入到512。否则，回答是否，并且方法500退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0091]在512处，方法500停止燃料蒸汽吹扫。可以通过关闭发动机进气道与燃料蒸汽存储滤罐之间的阀来停止燃料蒸汽吹扫。燃料蒸汽吹扫被停止之后，方法500进入到514。
[0092]在514处，方法500判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法500进入到516。否则，回答是否，并且方法500退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0093]在516处，方法500停止曲轴箱通风。可以通过关闭发动机进气道与发动机的内部区域(例如，气门罩或发动机曲轴箱的内部)之间的阀来停止曲轴箱通风。在曲轴箱通风被停止之后，方法500进入到518。
[0094]在518处，方法500判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法500进入到520。否则，回答是否，并且方法400退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0095]在520处，方法500停止进气道燃料喷射器并激活直接燃料喷射器。可替代地，方法500可以减少经由进气道燃料喷射器喷射的燃料量，并增加经由直接燃料喷射器喷射的燃料量。通过增加直接喷射的燃料量，发动机可以在更高的进气歧管真空以相同的发动机转速提供相同的扭矩。进气道燃料喷射器被停止并且直接燃料喷射器被激活之后，方法500进入到522。
[0096]在522处，方法500判断发动机是否正提供期望水平的真空，以及车辆真空系统的额外真空是否被请求。如果发动机的进气歧管中的真空小于阈值真空并且对增加真空的请求存在，则回答为是，并且方法500进入到524。否则，回答是否，并且方法500退出，以便不再提供进一步的致动器调整。
[0097]在524处，方法500调整其他致动器以便通过发动机增加真空产生。例如,发动机前端附件可以与发动机脱离或分离，以增加发动机真空产生。在另一示例中，可以响应于对产生额外真空的请求而打开充气运动控制阀。在为增加发动机真空的其他致动器的调整已经开始之后，方法500退出。
[0098]应当注意，图4和图5的方法示出了发动机真空增加致动器被一次一个按顺序地调整。然而，为了减少发动机提供期望真空所花费的时间量，还可以同时调整一组发动机真空增加致动器。
[0099]当发动机系统包括气体燃料喷射器、液体燃料喷射器、直接燃料喷射器和进气道燃料喷射器时，图4和图5的方法可以一起使用。例如，可以经由进气道燃料喷射器喷射气体燃料，而可以经由直接喷射器喷射汽油。可替代地，可以经由进气道燃料喷射器喷射液体燃料，而可以经由直接燃料喷射器喷射气体燃料。
[0100]因此，图4和图5的方法提供了一种用于运转发动机的方法，其包含:在不存在真空请求的情况下在发动机转速与负荷下燃烧一定量的第一燃料，第一燃料在气体状态下被引入发动机；以及在所述发动机转速与负荷下，响应于真空请求的存在，减少第一燃料的量，并增加被引入发动机的第二燃料的量。该方法包括，第二燃料在液体状态下被引入发动机。
[0101]在一些示例中，该方法包括，响应于真空请求的存在，第一燃料的量被减小至大体为零(例如，小于额定喷射器流速的3%)。该方法包括，第一燃料是压缩天然气、氢气或丙烷，并且其中第一燃料被喷射到发动机。该方法包括，第二燃料是汽油，并且其中真空请求基于真空容器中存储的真空量。该方法还包含，响应于真空请求的存在而提前进气门正时。该方法包括，第一燃料是在被存储在容纳碳的滤罐中的燃料。
[0102]图4和图5的方法还提供了一种运转发动机的方法，其包含:在真空请求不存在的情况下，经由进气道喷射器或直接喷射器将燃料喷射到发动机的汽缸；以及在真空请求存在的情况下，停止进气道喷射器，并使直接喷射器运转。该方法包括，进气道和直接喷射器喷射液体燃料。该方法包括，进气道和直接喷射器喷射气体燃料。该方法还包含，响应于真空请求的存在而停止向发动机提供气体燃料。该方法包括，经由发动机的曲轴箱提供气体燃料。该方法包括，经由碳罐提供气体燃料。该方法还包含，响应于真空请求的存在而选择性地停止多个气体燃料源。
[0103]本领域的普通技术人员应当理解，图4和图5中所描述的方法可以表示任何数目的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种步骤或功能可以所示的顺序进行，并行进行，或在一些情况下省略。同样，为了实现本文所述目的、特征和优点，处理的次序不是必需要求的，而是为了容易示出和描述的目的而提供。尽管没有明确地示出，但本领域的普通技术人员将意识到，一个或多个所示的步骤或功能可以根据所用的特定策略而重复地进行。
[0104]在此结束本说明书。本领域的技术人员阅读本说明书将会想到不背离本发明的精神和范围的许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或可替代的燃料配置运行的13、I4、I5、V6、V8、V1(^PV12发动机可以利用本说明书以获益。
【权利要求】
1.一种用于运转发动机的方法，该方法包含: 在不存在真空请求的情况下在发动机转速和负荷下燃烧一定量的第一燃料，所述第一燃料在气体状态下被引入所述发动机；以及 在所述发动机转速和负荷下，响应于所述真空请求的存在而减少所述第一燃料的所述量，并增加被引入所述发动机的第二燃料的量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二燃料在液体状态下被引入所述发动机。
3.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述真空请求的存在，所述第一燃料的所述量被减小至基本为零。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一燃料是压缩天然气、氢气或丙烷，并且其中所述第一燃料被喷射到所述发动机。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二燃料是汽油，并且其中所述真空请求基于真空容器中存储的真空量。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包含，响应于所述真空请求的存在而提前进气门正时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一燃料是被存储在容纳碳的滤罐中的燃料。
8.一种用于运转发动机的方法，该方法包含: 在真空请求不存在的情况下，经由进气道喷射器或直接喷射器将燃料喷射到所述发动机的汽缸；以及 在所述真空请求存在的情况下，停止所述进气道喷射器，并运转所述直接喷射器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述进气道喷射器和直接喷射器喷射液体燃料。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述进气道喷射器和直接喷射器喷射气体燃料。
11.根据权利要求8所述的方法，其还包含，响应于所述真空请求的存在而停止向所述发动机提供气体燃料。
12.根据权利要求11所述的方法，其中经由所述发动机的曲轴箱提供所述气体燃料。
13.根据权利要求11所述的方法，其中经由碳罐提供所述气体燃料。
14.根据权利要求8所述的方法，其还包含，响应于所述真空请求的存在而选择性地停止多个气体燃料源。
15.—种车辆系统，其包含: 发动机，其包括汽缸、用于向所述汽缸供应燃料的进气道燃料喷射器、用于向所述汽缸供应燃料的直接燃料喷射器和向所述汽缸提供燃料的曲轴箱通风系统； 燃料蒸汽存储滤罐，其向所述汽缸提供燃料；以及 控制器，其包括存储在非临时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令提供响应于对真空的请求而激活所述直接燃料喷射器并停止所述进气道燃料喷射器。
16.根据权利要求15所述的车辆系统，其还包含用于响应于所述对真空的请求而停止从所述燃料蒸汽存储滤罐到所述发动机的流动的附加指令。
17.根据权利要求16所述的车辆系统，其还包含用于响应于所述对真空的请求而停止从所述曲轴箱通风系统到所述汽缸的流动的附加指令。
18.根据权利要求15所述的车辆系统，其中所述直接燃料喷射器喷射液体燃料，并且其中所述进气道燃料喷射器喷射气体燃料。
19.根据权利要求18所述的车辆系统，其中所述气体燃料是压缩天然气或丙烷，并且其中所述液体燃料是汽油。
20.根据权利要求15所述的车辆系统，其还包含真空容器和用于响应于所述真空容器中存储的真空量而激活或停止所述对真空的请求的附加指令。
【文档编号】F02D19/06GK104295379SQ201410332324
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】R·D·普斯夫, R·W·坎宁哈姆 申请人:福特环球技术公司