[发明专利]用于发动机怠速速度控制的点火提前

说明书

技术领域

本发明涉及火花点燃式内燃机，尤其涉及确定用于发动机怠速速度控制的点火提前。

背景技术

这一部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景技术，并不构成现有技术。

内燃机燃烧燃料与空气混合物以产生驱动扭矩。更具体地，空气通过计量空气流量的节气门吸入发动机。空气与燃料混合，再使用活塞在气缸内压缩空气燃料混合物。空气燃料混合物在气缸内燃料，以在气缸内往复地驱动活塞，从而驱动发动机的曲轴。燃烧通过火花塞在气缸内产生火花而点燃。点火正时根据曲轴相对于活塞的角度位置来提供，以在气缸内获得特定的位置(例如，上止点(TDC))，在该特定位置点燃火花。

对于给定发动机速度和气缸内的空气燃料混合物量，存在产生最大发动机扭矩的最佳点火正时。这称为最大化最佳扭矩或MBT。对于给定的点火提前和给定量的空气燃料混合物，气缸内空气与燃料混合物的燃烧相对于产生的扭矩量具有可变性。燃烧可变性具有许多原因，这里并不描述，但是它引起可变的发动机扭矩，从而引起可变的发动机速度。

在怠速期间，需要将发动机运行在预定发动机速度。由于燃烧可变性引起发动机速度变化，所以发动机怠速速度控制系统应当能够对此进行补偿。

一个方法是将平均点火提前从用于MBT的点火正时延迟，并通过在单独气缸发火事件的基础上改变点火提前来补偿发动机速度误差。因为该平均点火正时对于给定的燃料/空气比次优的，所以发动机提供的扭矩比最优点火正时少。如果需要另外的扭矩来提高发动机速度，那么将点火正时提前以更加靠近用于MBT的点火正时，从而对于相同的空气/燃料比提供更多的扭矩。类似地，如果因为发动机速度高于所需而需要较小的扭矩，那么延迟点火正时。因为可比改变空气/燃料比快得多地执行点火正时调整，所以调整点火正时。

通过将点火正时调整为小于最优，发动机怠速速度控制的该方法保持了扭矩储备，即具有MBT点火正时的发动机产生的扭矩与延迟点火正时产生的扭矩之间的差。其扭矩储备建立在这样一个水平：如果发生大的未曾预料到的扭矩负载作用在发动机上(例如，动力转向的全转向)，那么将发动机速度保持在预定的最小速度之上。发动机怠速速度控制通常只利用最大约30％的扭矩储备来解决燃烧可变性。

对于固定空气/燃料比由给定点火正时变化所产生的扭矩量依赖于当前点火提前、当前空气/燃料比和当前发动机速度。在给定空气率时，发动机扭矩与点火正时之间的关系表示为随空气率变化的非线性曲线，该曲线在点火正时提前接近于MBT时变平。这可表现出怠速速度控制系统的问题。

如果扭矩储备值大，那么在正常点火控制操作范围内发动机扭矩对于点火正时变化的变化(即，曲线的斜率)相对恒定。因此，作为所需发动机速度与实际发动机速度之间差值的函数的点火正时变化通过空气流量和点火正时不变的增益，将发动机保持得足够好。对于典型的发动机，平均点火正时约为TDC(BTDC)之前13°，对于负载不变化但燃烧具有典型可变性的怠速情况，位于10°与16°BTDC之间。如果扭矩储备减小，那么当系统出现更小的不曾预料的负载时，点火正时变化的实际操作范围变化，曲线斜率可在正常点火控制范围上快速地变化。

在用于各空气流率的曲线之间，曲线形状和斜率都大大地变化。结果，使用点火正时不变的增益无法输出可接受的发动机速度控制。随着发动机变热时发生的不同发动机怠速速度，这个问题变得复杂起来。因此，所需点火正时增益必须从表格来安排，其中多张表格需要用来覆盖发动机运行期间遇到的发动机怠速速度范围。精确地填制这种表格非常耗时，并且成本很高。

发明内容

因此本发明提供了一种用于调节内燃机怠速速度的发动机怠速速度控制系统。所述发动机怠速速度控制系统包括基于当前点火正时确定所述发动机的指示扭矩的第一模块和基于所述指示扭矩确定所需指示扭矩的第二模块。第三模块基于所述所需指示扭矩确定新的点火正时，第四模块基于所述新的点火正时调节所述发动机的运行。

在一方面，所述发动机怠速速度控制系统还包括基于所述所需指示扭矩和所述指示扭矩确定所需指示扭矩百分比的第五模块，和基于所述所需指示扭矩百分比确定所需点火正时延迟的第六模块。所述新的点火正时基于所述所需点火正时延迟确定。

在另一方面，所述发动机怠速速度控制系统还包括基于当前发动机运行参数确定最大最佳扭矩点火正时的第五模块。所述新的点火正时基于所述最大最佳扭矩点火正时确定。

在另一方面，所述发动机怠速速度控制系统还包括基于当前发动机运行参数确定指示最大最佳扭矩的第五模块。