用于瞬态燃料控制补偿的方法与流程

本说明书总体上涉及用于控制车辆发动机以调整瞬态模式的气缸参数设置的方法和系统。

背景技术：

1、车辆发动机在车辆操作期间使用多种发动机操作模式，包括稳态模式和瞬态模式。瞬态模式可以包括其中发动机转速和/或发动机负荷改变的状况。稳态模式可以包括其中发动机操作不变(例如，发动机转速大致恒定并且发动机负荷大致恒定)的状况。瞬态模式的示例可以是在车辆加速、车辆起动、负荷增加等期间。例如，在瞬态模式下的操作可以包括其中后处理装置温度低于阈值温度的冷起动，在所述冷起动时，能够进行时间有效的排气处理。

2、可以使用气缸状况来确定发动机操作模式，所述气缸状况包括发动机转速变化率、燃料喷射加速度和实时腔室温度。发动机转速变化率是从曲柄位置传感器导出并以rpm衡量的发动机转速变化。燃料喷射加速度是从燃料喷射持续时间导出的发动机负荷或扭矩的变化。发动机转速变化率和燃料喷射加速度可以用于指示发动机何时处于瞬态模式或稳态模式。实时腔室温度是燃烧室表面温度，其与活塞顶部温度相关并且可以由发动机控制单元(ecu)或动力传动系统控制单元(pcu)实时计算。实时腔室温度可以用于量化瞬态模式期间的气缸参数设置的补偿。

3、燃料喷射加速度可以取决于发动机转速变化率以及其他发动机状况。当发动机转速增加时，例如在车辆加速期间，燃料喷射频率增加。换句话说，当rpm变化率改变时，燃料喷射加速度改变。当燃料喷射加速度大于正的非零阈值时，可以指示瞬态模式。例如，所述阈值可以是在稳态模式期间使用的标称燃料喷射加速度。尽管可以使用rpm变化率和燃料喷射加速度两者来确定发动机是处于瞬态模式还是稳态模式，但是报告的rpm值可能滞后，并且发动机实际上可能在基于报告的rpm的指示之前处于瞬态模式。

4、在常规的发动机操作期间，在瞬态模式期间应用稳态气缸参数设置。可以在存储于车辆的控制器中的查找表中提供稳态气缸参数设置，其中参考气缸状况以确定要应用哪些气缸参数设置。气缸参数设置可以包括燃料喷射正时(例如，脉冲)设置、用于燃料点火的火花正时设置以及用于打开/关闭气缸的进气门和/或排气门的凸轮正时设置。车辆制造商可以设计查找表以在稳态模式期间优化车辆输出(例如，低排放、高效的燃料经济性)。然而，当在瞬态模式期间应用稳态气缸参数设置时，发动机操作可能导致非优化输出。

5、在其中瞬态模式是车辆加速的示例中，在使用火花正时和凸轮正时的稳态参数设置时增加rpm可能导致燃料燃烧效率比发动机处于稳态模式时更低。较低效率的燃烧可能导致对用户加速请求的响应延迟和排放(烟粒、nox、hc)增加，因为可以针对稳态模式优化稳态气缸参数设置以将排放产生在某个燃料经济性效率下保持低于阈值或发动机。

6、使用稳态映射数据(例如，稳态测试数据)针对稳态模式优化发动机控制，以优化co2和排气排放两者。例如，在瞬态模式期间，在某些发动机状态(包括发动机转速(rpm)、负荷、火花、凸轮等)下，通常不对那些控制进行调整以优化排气尾管排放；在冷起动和其他驾驶循环期间将相同的控制参数应用于瞬态控制。结果，与在稳态模式期间相比，在瞬态模式期间，烟粒、nox、hc、co等的进给气体排放更大。

7、用于解决在瞬态模式期间调整气缸参数设置的其他尝试包括基于实时发动机转速变化率和燃料供应速率来控制转速瞬态期间的发动机操作。由chang等人在u.s.7367313b2中示出了一种示例性方法。其中，包括喷射正时、火花正时、节气门位置、排气再循环阀设置和排气再压缩的控制与当前发动机转速的变化和发动机燃料供应速率的同时变化同步。

8、然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，由于rpm滞后，使用发动机转速变化率来指示发动机处于瞬态模式可能导致要据此确定气缸参数设置的补偿(例如，调整)量的气缸状况的估计/测量不准确。如上所述，燃料喷射加速度与发动机转速变化率相关；随着发动机转速变化率增加，燃料喷射加速度增加以为增加的发动机旋转提供足够的燃料喷射。然而，燃料喷射加速度的增加可能在发动机转速变化率增加之前，因此rpm滞后。如果发动机控制系统在基于发动机转速变化率指示瞬态模式时开始调整用于瞬态模式的气缸参数设置，则发动机可能使用未调整的气缸参数设置达瞬态模式的持续时间，这可能导致非优化的发动机输出(例如，排放、燃料经济性等)。

技术实现思路

1、在一个示例中，可以通过一种用于响应于燃料喷射加速速率大于正阈值而基于腔室温度来调整气缸参数设置的方法来解决上述问题。当其他腔室状况(例如，rpm、发动机负荷、凸轮正时、火花正时等)等于稳态模式期间的腔室状况时，瞬态模式期间的活塞温度与稳态模式期间的活塞温度(例如，腔室温度)的比率影响优化的发动机输出。燃料喷射加速度用于指示发动机处于瞬态模式，与使用发动机转速变化率来指示瞬态模式相比，这可以允许在瞬态模式中更早地调整气缸参数设置。这可以导致优化发动机排放达瞬态模式的更长持续时间。另外，当期望的发动机输出对于不同类型的瞬态模式可能不同(例如，与高腔室温度相比，低腔室温度)时，可以基于实时腔室温度独立地调整气缸参数设置，包括凸轮正时设置、燃料喷射正时设置和火花正时设置(例如，在瞬态模式期间的不同时间处并调整不同的调整量)以允许优化的发动机输出。通过这种方式，可以针对瞬态模式调整气缸参数设置，从而产生优化的发动机输出。

2、应当理解，提供以上
技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

技术特征：

1.一种用于控制发动机的方法，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气缸参数设置是火花正时设置、凸轮正时设置和燃料喷射正时设置中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

5.根据权利要求3所述的方法，其中：

6.根据权利要求3所述的方法，其中：

7.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其还包括测量发动机排放并计算发动机燃料经济性以确定由于使用调整后的气缸参数设置而产生的发动机输出。

9.根据权利要求8所述的方法，其还包括进一步调整所述气缸参数设置以使由于使用调整后的气缸参数设置而产生的所述发动机输出与预定发动机输出匹配。

10.一种发动机系统，其包括：

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述火花塞的所述正时是基于火花正时设置致动的火花发起的正时，所述凸轮轴的所述正时是基于凸轮正时设置致动的用于增加或减少进气门和排气门的打开和关闭的凸轮轴旋转速率，所述燃料喷射器的所述正时是基于燃料喷射正时设置致动的燃料喷射频率，并且从燃料喷射的持续时间导出燃料喷射加速度。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述燃烧室的所述温度由所述发动机的发动机控制单元或动力传动系统控制单元使用活塞顶部温度测量进行实时计算。

13.根据权利要求10所述的系统，其中从在稳态发动机模式期间分别使用的火花塞正时、凸轮轴正时和燃料喷射正时调整对所述火花塞的所述正时、所述凸轮轴的所述正时和所述燃料喷射的所述正时的调整。

14.根据权利要求10所述的系统，其还包括所述发动机的排放控制系统，其中测量所述发动机的排放和燃料经济性，并且进一步调整所述火花塞的所述正时、所述凸轮轴的所述正时和所述燃料喷射器的所述正时以使所述发动机的所述排放和燃料经济性与预定发动机输出匹配。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述预定发动机输出可以由用户或由车辆制造商设定，并且其中所述预定发动机输出是燃料经济性值、排放值或其加权平均值中的一者。

技术总结
本公开提供了“用于瞬态燃料控制补偿的方法”。提供了用于发动机的用于在瞬态模式期间调整气缸参数设置以优化发动机输出的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括响应于燃料喷射加速速率大于正阈值而基于腔室温度来调整气缸参数设置，包括凸轮正时设置、火花正时设置和燃料喷射正时设置，因此指示发动机处于瞬态模式。

技术研发人员：代文,M·弗里德
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11