[发明专利]用于可变压缩比发动机的系统和方法

说明书

提供了用于改进可变压缩比发动机的校准的方法和系统。通过在每个压缩比设定下比较气缸燃料流量和IMEP来检测和应对气缸间压缩比变化。还校准包括EGR和VCT计划的稀释参数以应对所述气缸间压缩比变化。

技术领域

本说明书大体上涉及用于控制可变压缩比发动机的压缩比的方法和系统。

背景技术/发明内容

内燃发动机的压缩比(CR)被限定为活塞处于下止点(BDC)时的气缸容积与活塞处于上止点(TDC)时的气缸容积的比率。一般，压缩比越高，内燃发动机的热效率和燃料经济性越高。已开发了可变压缩比(VCR)发动机，其中每个气缸的压缩比可以在较高设定与较低设定之间变化，以提高发动机性能。例如，可以在无爆震状况期间使用较高压缩比设定以利用高热效率，而可以在易爆震状况期间使用较低压缩比设定。在VCR发动机中，连杆或其它机构(例如，偏心轮)可以联接到每个气缸的活塞，以使压缩比在较高设定与较低设定之间机械地变化。

Caswell在US 4,469,055中示出了VCR发动机的一个示例。其中，在发动机运转期间，基于发动机工况而调整发动机的CR。例如，CR可以针对发动机燃料效率或发动机性能或两者进行优化。CR校准，也就是说根据发动机转速和负荷的CR命令，可以基于原型发动机而校准。

然而，本发明人已经发现此类系统的潜在问题。作为一个示例，在发动机操作期间的CR调整需要准确地知道实际CR。然而，由于制造公差，每个发动机可能在每个气缸中具有略微不同的压缩比(CR)。在VCR发动机中，除了非VCR发动机的正常变化之外，VCR机构的每个部件还可能具有引起显著的零件间变化的制造公差。因此，影响发动机稀释的参数的校准(诸如基于来自原型发动机的CR数据的排气再循环(EGR)校准或可变凸轮正时(VCT)校准)对于生产发动机来说可能不是最佳的。所得的较高的气缸间的CR变化可能在具有低于平均值的CR的那些气缸上产生不稳定的燃烧，从而在那些气缸上引起更高的噪声、振动和粗糙性(NVH)、更高的失火风险，以及更低的效率。使用优质制造方法和/或“挑选配合”零件可以用于控制或应对气缸之间的CR差值，但是此类方法增加显著的成本。

在一个示例中，以上问题可以通过一种方法至少部分地解决，所述方法包括：基于在所述发动机的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个而校准可变压缩比发动机的压缩比计划；以及基于所述压缩比计划校准而根据经更新的排气再循环(EGR)校准计划来调整通到所述发动机的EGR流量。以此方式，改进了VCR发动机的稀释优化。

作为一个示例，可以根据每个VCR机构设定来量化VCR发动机的每个气缸的实际CR。例如，可以量化在多个压缩比设定中的每一个下每个发动机气缸的CR。在一个示例中，可以基于在VCR发动机的每个CR设定下每个气缸的所获悉的(learned)燃料流量和IMEP而量化每个气缸的CR。接着，可以识别量化的压缩比中的最低者。接着，可以基于所有气缸的所识别的最低CR而更新标称EGR或VCT计划。可以基于来自原型发动机的映射数据而创建标称EGR/VCT计划。在发动机负荷高于阈值负荷时的状况期间，在发动机稀释要求较低的情况下，可以根据标称EGR/VCT计划来提供发动机稀释。然而，在发动机负荷低于阈值负荷时的状况期间，在发动机稀释要求较高的情况下，可以根据经更新的EGR/VCT计划来提供发动机稀释。具体地，随着最低CR降低，可以减小所提供的发动机稀释，诸如通过减小EGR阀的开度或通过将进气门关闭正时和排气门关闭正时中的一个或多个提前(从而减小正气门重叠)。在一个示例中，由于VCR机构劣化，或由于未满足最佳CR的进入条件(例如，未满足温度、油压和电流限制条件)，实际CR可能显著低于命令的CR。通过在此类状况期间下调整EGR/VCT计划，可以提高燃烧稳定性和发动机性能，同时补偿最佳CR的缺乏。