[发明专利]用于发动机控制的方法和系统

说明书

技术领域

本申请涉及利用压缩天然气来调整双燃料车辆中的发动机运转。

背景技术

为了缓解传统燃料的价格上涨，以及为了减少排气排放，替代性燃料已经被开发。例如，天然气已经被认为是引人注目的代替性燃料。对于汽车应用而言，天然气可以被压缩并且作为气体在高压下被存储在汽缸中。利用适于CNG（压缩天然气）燃料的特定物理和化学性质的各种发动机技术和喷射技术，各种发动机系统可以使用CNG燃料。例如，单一燃料的发动机系统可以被配置为仅以CNG运转，而多燃料系统可以被配置为以CNG和一种或更多种其它燃料（诸如汽油或汽油混合液体燃料）运转。基于发动机工况，发动机控制系统可以使这样的多燃料系统以各种运转模式运转。

Surnilla等人在US7703435中描述了一种示例性多燃料系统。其中，发动机被配置为以CNG、汽油或两者的混合物运转。基于每个燃料存储箱中可用的燃料量以及基于可用燃料的类型和特性而在特定工况期间选择用于使发动机运转的燃料。例如，通过在高驾驶员需求期间选择特定燃料，可以延长车辆里程。作为另一示例，通过针对发动机起动情况储备特定燃料，可以改善发动机排放。

发明内容

然而，本发明人在此已经认识到‘435的方法不能利用可用燃料的所有特性。例如，该方法未考虑在特定的转速-负荷情况下某些燃料与燃料组合的扭矩优势。例如，虽然在大多数发动机转速-负荷情况下CNG燃料产生比汽油更小的扭矩，但在选择的转速-负荷情况下，诸如在低发动机转速与高负荷情况下，当发动机变热（例如，发动机冷却剂温度和发动机空气充气温度较高）时，CNG的峰值扭矩输出会高于汽油。同样，会存在共同供给CNG和汽油燃料提供优于仅供给任一燃料的扭矩优势的选择的情况。在选择的发动机工况期间，CNG提供扭矩优势的区域也可以是汽油运转为爆震受限的区域。本发明人在此已经认识到，在CNG提供扭矩优势的选择的情况期间，可以调整发动机的变速器换档进度，从而提高车辆性能。例如，可以通过这样的方法提高车辆性能，该方法包括响应于使发动机从以第一液体燃料运转转换到仅以第二气体燃料运转而选择性地调整变速器换档进度。通过在气体燃料的喷射产生比液体燃料的喷射更高的峰值扭矩时的情况下选择性地调整变速器换档进度，提高以气体燃料诸如CNG运行的车辆的响应性和燃料经济性。

作为一个示例，发动机可以被配置为以第一气体燃料（诸如CNG）和第二液体燃料（诸如汽油）运转。例如，发动机可以经由进气道喷射接收CNG，而经由直接喷射接收汽油。基于发动机工况，可以对发动机汽缸喷射可变比率的第一燃料和第二燃料，同时将汽缸燃烧维持在化学计量比。这可以包括在一些情况下仅以汽油喷射运转发动机、在其他情况下仅以CNG喷射运转发动机、以及在另外的情况下以两种燃料的共同供给运转发动机。

在高负荷与低发动机转速情况（例如，在1000-1500rpm范围内）期间，当冷却剂与空气充气温度升高时，在以任意量的汽油运转的情况下，发动机可以变为爆震受限。爆震受限的燃料要求火花延迟，这反过来减小了扭矩并增加了制动器比燃料消耗。在一个示例中，仅CNG喷射的峰值扭矩输出可以是在相同情况下仅汽油喷射的峰值扭矩输出的120%。换句话说，在这样的情况下，转换为仅以CNG的发动机运转可以提供扭矩优势。该更高的扭矩输出还使变速器换档进度能够朝向更早的升档和更迟的降档调整。通过提前升档进度以及延迟降档进度，提高了以CNG运转时的车辆响应度，使发动机感觉到以CNG运转时的“扭矩（torque-ier）”。此外，通过减少对富运行或以火花延迟运转的需要，CNG运转期间的降档有助于提高燃料经济性。具体地，CNG的辛烷减小了具有热进气和热冷却剂温度的高负荷运转所需的火花延迟。因此，发动机在更低的发动机转速下产生比汽油更多的扭矩。这在低发动机转速与更低的燃料消耗下提供了高扭矩的客户驾驶性能增强。因此，降低了对火花延迟（为解决爆震）的需要，减小了与火花延迟有关的扭矩损失和功率损失。因此，这改善了燃料经济性。在不具有与汽油运转关联的升档的情况下，通过降低发动机转速以及降低泵送损失来改善制动器比燃料消耗（BSFC）。

以此方式，转换为CNG运转可以在多燃料系统中被有利地使用，以便在选择的发动机工况下利用燃料的高扭矩输出。CNG使用在那些情况下的扭矩优势还可以被用来实现更早的变速器升档和更迟的变速器降档。通过响应于从汽油使用转换为仅CNG使用而调整变速器换档进度，CNG使用期间的车辆响应度能够被提高，并且类似于在汽油使用期间的车辆响应度。总的来说，改善了发动机性能和操作者驾驶感觉。