用于内燃发动机的扭矩调节的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及响应于扭矩需求而对发动机输出扭矩的调节，特别地，涉及车辆中的发动机扭矩的调节。
【背景技术】
[0002]以往，仅通过控制加速器踏板位置来调节车辆中的发动机输出扭矩，控制加速器踏板位置通常又确定位于进气歧管的入口处的节流阀的位置。发动机对节流阀位置的改变的响应通常由于(在进气阀上游的)进气歧管中的空气量而延迟，从而可能沿期望方向修改输出扭矩之前经过了数个燃烧循环。车辆驾驶员通常不会注意到该延迟，或者通过改变驾驶方式来适应该延迟。
[0003]最近，为了发动机在所有的转速和负荷条件下高效地运行，空气管理方面、燃料管理方面以及燃烧定时方面受到发动机的电子控制单元(ECU)的控制，使得可以适应多种操作条件。具体地，必须优先考虑来自其它车辆系统(诸如底盘、传动系统和制动系统)的扭矩改变请求并且按照这些扭矩改变请求行动。认为更加快速地调节发动机输出扭矩的手段是期望的，因此对提出了主动改变点火火花的定时。对点火定时的主动控制允许单独燃烧室中的连续燃烧事件有不同的定时，此外，允许多缸发动机的不同燃烧室有不同的定时;这种控制方法比基于节流阀移动的控制方法明显快很多。
[0004]通过主动控制点火定时，可以通过延迟点火火花的定时而快速地影响例如在速比改变期间的扭矩降低需求。输出扭矩减小，但结果是燃烧的效率相对较低。通常，发动机中以及发动机排气系统中会产生额外的废热。不完全燃烧还会导致不期望的废气排放物增加。
[0005]例如当发动机空转时期望请求扭矩升高，可以将过量的空气/燃料混合物引入燃烧室中并且用延迟的火花将其点燃，以便产生实现期望的空转速度所需的扭矩输出。通过将一个燃烧事件与下一燃烧事件之间的点火脉冲的定时提前而实现对扭矩升高请求的快速响应。然而，应当理解的是，该技术也依赖于具有上述缺点的不完全燃烧。
[0006]同样众所周知的是，改变进气阀和/或排气阀的操作以获得可用于燃烧的空气量的改变，但通常认为依赖于凸轮元件的运动的这种系统很慢，并且约为比通过改变点火火花的定时而提供的量级更慢的量级。
[0007]需要一种连续地调节发动机输出扭矩的方法，其能够与改变点火定时一样快地进行响应，但不会出现相关联的不完全燃烧。
【发明内容】
[0008]根据本发明，提供了对内燃发动机的扭矩输出进行连续调节的方法，所述发动机具有燃烧室、所述室的提升式进气阀以及用于激活所述进气阀的主动式推杆，所述方法包括:
[0009]a)确定扭矩需求；
[0010]b)控制所述主动式推杆将相应的空气充量提供到所述燃烧室中；
[0011]c)根据燃烧开始的适当定时，命令在所述燃烧室中进行充分有效的燃烧;以及
[0012]d)针对所述燃烧室中的每个连续燃烧事件，重复步骤a)、步骤b)和步骤C)。
[0013]本发明的方法将适当的空气量提供到燃烧室中，从而最佳点火定时将针对连续燃烧事件给予足以满足扭矩需求的输出扭矩。
[0014]特别地，在有意延迟点火脉冲以满足扭矩降低需求的情况下或者在预期到扭矩升高需求的情况下，可以避免不完全燃烧。
[0015]本发明可以应用于多缸发动机，在多缸发动机中，针对每个连续燃烧事件而独立地控制每个燃烧室。
[0016]本发明提供了使用主动式推杆来改变允许进入燃烧室中的空气量和/或允许空气进入燃烧室中的定时以及/或者从燃烧室排出燃烧气体的定时，以便在每个燃烧事件时提供所需的空气充量。
[0017]主动式推杆独立于凸轮轴或其它阀控制装置而逐个燃烧事件地提供相关联的阀操作的相当即时的改变。这种推杆可以包括液压室，该液压室的容量由电致动阀(诸如放泄阀)响应于来自发动机ECU的命令来控制。
[0018]根据下述技术中的一种或多种技术，空气充量可以由主动式推杆来控制:
[0019]-改变阀升程以便在激活周期期间增大或减小提升阀的最大开度。如果打开定时和关闭定时未改变，那么增大的升程将使吸入的空气量增加，并且减小的升程将使吸入的空气量减少。
[0020]-通过重新设定阀打开的定时、重新设定阀关闭的定时、或者重新设定阀打开的定时和阀关闭的定时来改变阀打开的持续时间。如果阀升程未改变，那么较长的打开持续时间将易于增加吸入的空气量，而较短的打开持续时间将易于减少吸入的空气量。
[0021]-通过重新设定进气阀打开的定时以增大或减小与排气阀的操作的重叠(overlap)来改变进气阀与排气阀的重叠。减小的重叠将易于增加可用于燃烧的空气量，而增大的重叠将易于减少可用于燃烧的空气量。
[0022]可以通过直接减少新鲜空气充量或者通过控制阀重叠以在燃烧室内保留较大比例的燃烧气体来减少可用于燃烧的空气量;这样的气体是惰性的，并且无法有助于燃烧。
[0023]如果也为燃烧室的排气阀设置主动式推杆，那么可以借助于进气阀推杆、排气阀推杆或这两者来改变阀重叠。
[0024]本发明允许有效燃烧，同时提供对扭矩需求改变的基本上即时的响应。然而，并不排除改变点火定时。因而，如果净效应是为了实现较好的整体燃烧状况，则可以命令将点火延迟很小的量。小的延迟量(〈10°曲柄角)对燃烧效率的影响通常仅仅是微不足道的，因此在适当的情况下可以允许小的延迟量以及改变空气充量。
[0025]在本申请的范围内，明确地设想到，可以独立地使用或以任何组合的形式采用在前述段落中、在权利要求中和/或在以下描述和附图中所阐述的各方面、实施例、示例和替选方案，特别地，采用它们的各个特征。结合一个实施例所描述的特征可应用于所有实施例，除非这种特征不相容。
【附图说明】
[0026]根据以下在附图中仅通过示例说明的实施例的描述，本发明的其它特征将显而易见，在附图中:
[0027]图1示意性地示出了可应用本发明的发动机的进气口布置。
[0028]图2以曲线图示出了点火定时与燃烧效率之间的关系。
【具体实施方式】
[0029]参照附图，内燃发动机10具有气缸11，活塞12在气缸11内往复运动。燃烧室13被限定在活塞上方，并且容纳有提升阀14，提升阀14打开以允许空气从进气口 15进入。进气口从进气歧管16进行供给，在进气歧管16的嘴部处设置有节流阀17。
[0030]提升阀14通过弹簧(未示出)而被关闭，并且通过可旋转凸轮18的作用而被打开，该可旋转凸轮18通常由凸轮轴的凸出部(lobe)来提供。凸轮18与阀14之间设置有推杆19。
[0031]图1的总体布置非常常见，并且为了便于进行说明，没有示出某些其它部件，诸如相应的提升式排气阀。通常，推杆19是实心的，并且推杆19的特征可以是被动式的。
[0032]然而，图1的推杆是主动式的，并且其特征在于液压室20，该液压室20的容量是根据允许流体如箭头22所示的那样流出的放泄阀21的打开和关闭来确定的。室20在压力作用下接收持续不断的油供给，并且通过随着时间而改变放泄阀的开度，可以改变该室中的即时油量以影响进气阀的操作的升程、持续时间和定时。应当理解的是，主动式推杆可以增强、抵抗或抵消凸轮18的影响。除了应当允许基于事件快速地改变阀升程之外，主动式推杆的种类并不重要。因而，可以设想，对于多缸发动机的每个气缸而言，根据需要，阀升程可以随着阀的每个连续开度改变。
[0033]EP-A-2511504中公开了主动式推杆的一个示例，该主动式推杆依赖于电动液压装置。对该主动式推杆的命令是通过E⑶23而进行的。
[0034]根据需要，可以为气缸或每个气缸设置多个进气阀，并且一个或多个这样的阀可以由主动式推杆来致动。
[0035]在使用时，允许空气进入发动机中通常是经由节流阀17来控制的，节流阀17进而由ECU 23根据诸如加速器踏板位置、高度、空气温度等常规控制参数来命令。应当理解的是，改变节流阀17的位置会改变空气流入速率，但由于进气歧管16和进气管(inlet tract)15中容纳的空气量而不会立即影响允许进入燃烧室的空气量。
[0036]在对扭矩需求改变作出响应的现有技术方法中，进气阀的升程是由固定长度的推杆(即，被动式推杆)确定的，并且阀打开和关闭的定时是由凸轮18的轮廓(profile)确定的。
[0037]通过发动机的空气流量可大于产生所要求的扭矩所需的空气流量，但所产生的扭矩由于延迟点火定时而减小。
[0038]这种现有技术方法在发动机空转速度下尤其适用，在这种情况下，扭矩升高需求会是期望的。
[0039]作为对扭矩升高需求的响应，将点火定时提前。因而，由于点火定时接近最佳，因此燃烧变得更有效。可以非常快地改变点火定时，因此，(在一个TDC内)发动机对提高的扭矩需求的响应很迅速。
[0040]应当理解的是，在对现有技术的该简化说明中，并未充分考虑某些控制方面。例如，假定可以根据说明精确地控制发动机扭矩，而实际上，发动机扭矩会在上限和下限内略微且连续地变化。点火定时通常逐个气缸地变化以实现对扭矩升高需求的快速响应，但存在燃烧效率低的风险。
[0041]在本发明中，通过主动式推杆，例如阀升程由此大大减小而限制允许进入气缸的空气量，并且在以全效率充分燃烧的情况下，空气充量与扭矩需求相当。点火定时充分提前以保证充分有效的燃烧。对于扭矩增大需求，可以增大阀升程以增加空气充量。
[0042]在不作任何其它考虑的情况下，累积的废气排放物由于主动式推杆的操作而以降低的速率上升，从而燃料消耗量较低(由于在扭矩降低时或者在期望扭矩升高的情况下，空气充量减少)并且废气排放物减少。
[0043]对阀升程的调整非常迅速，并且该响应与对点火定时的变化的响应相当。响应时