汽油发动机爆震控制

阅读:868发布:2020-05-13

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1.一种往复活塞式内燃发动机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括用于所述进气阀的主动式推杆,由此能够按照需求调整阀操作,所述方法包括:
a)检测在燃烧事件期间在燃烧室中的燃烧爆震;
b)针对所述室中的随后的燃烧事件,命令所述主动式推杆以减小爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
c)针对所述室中的连续的燃烧事件,重复步骤a)和步骤b),直到未检测到燃烧爆震为止。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
d)检测所述燃烧室中的燃烧爆震的不存在;
e)针对所述室中的随后的燃烧事件,命令所述主动式推杆以接近爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
f)重复步骤d)和步骤e),直到再次检测到燃烧爆震为止。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中,仅通过命令所述主动式推杆减少所述燃烧室中的空气充量来处理燃烧爆震。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中,通过将命令所述主动式推杆减少所述燃烧室中的空气充量与延迟所述燃烧室中的燃烧的开始相结合来处理燃烧爆震。
5.根据权利要求4所述的方法,所述方法应用于火花点火式发动机,通过延迟点火火花的定时而延迟燃烧的开始。
6.一种火花点火式往复活塞式内燃发动机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,能够按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
a)提供所述发动机的阈值操作温度
b)在低于所述阈值的情况下,允许通过操作所述主动式推杆和/或通过操作所述系统来处理燃烧爆震;以及
c)在高于所述阈值的情况下,允许仅通过操作所述主动式推杆来处理燃烧爆震。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,在高于所述阈值的情况下,通过命令所述主动式推杆减少所述燃烧室中的空气充量来处理燃烧爆震。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法,其中,在高于所述阈值的情况下,点火火花的定时固定不变。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述定时固定为向上突破所述阈值的时间的瞬时值,并且所述定时保持固定不变,直到随后向下突破所述阈值为止。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的方法,其中,在低于所述阈值的情况下,通过以减小爆震的方式改变所述点火定时以及通过以减小爆震的方式改变所述主动式推杆的操作来处理燃烧爆震。
11.一种在火花点火式往复活塞式内燃发动机机中获得最佳空气充量而不会发生燃烧爆震的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,能够按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
a)命令所述主动式推杆改变允许进入所述燃烧室的空气充量;以及
b)改变点火火花的定时,以对于所述节流阀的所有位置实现最佳的燃料经济性。
12.一种火花点火式往复活塞式内燃发动机机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,能够按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
a)对于辛烷值较高的燃料,仅通过改变点火火花的定时来控制燃烧爆震;以及b)对于辛烷值较低的燃料,通过将改变点火火花的定时与命令所述主动式推杆改变允许进入所述燃烧室的空气充量相结合来控制燃烧爆震。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,辛烷值较高的燃料在90RON至100RON的范围内,而辛烷值较低的燃料在80RON至95RON的范围内。
14.一种对多缸往复活塞式内燃发动机的旋转平顺性进行改进的方法,所述发动机均具有用于每个气缸的燃烧室、位于每个室的进气口处的相应的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括用于每个所述进气阀的主动式推杆,由此,能够按照需求调整阀操作,所述方法包括:
a)检测在燃烧事件期间一个气缸具有比任何其它气缸严重的燃烧爆震;
b)针对所述一个气缸中的随后的燃烧事件,命令相应的主动式推杆以减小爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
c)针对所述一个气缸中的连续的燃烧事件,重复步骤a)和步骤b),直到燃烧爆震在所述一个气缸中没有在任何其它气缸中严重为止。
15.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法,所述方法应用于对多缸发动机的气缸中的爆震的检测。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法,所述方法单独地应用于每个气缸,以改变允许进入所述每个气缸的相应的空气充量。
17.根据权利要求16所述的方法,所述方法应用于逐个气缸地控制燃烧爆震。
18.一种内燃发动机的电子控制单元,所述单元具有处理器和存储器,所述处理器适于通过参照包括在所述存储器中的控制参数来实现根据权利要求1至17中的任一项所述的方法。
19.一种内燃发动机,所述内燃发动机适于根据权利要求1至17中的任一项所述的方法,其中,主动式推杆包括提升式进气阀的用于连续地改变所述进气阀的阀升程的电动液压致动装置。
20.根据权利要求19所述的内燃发动机,其中,所述主动式推杆位于凸轮与所述进气阀之间,并且所述主动式推杆用于独立于所述凸轮而连续地改变所述进气阀的阀升程。
21.一种车辆,所述车辆具有根据权利要求19或权利要求20所述的内燃发动机。

说明书全文

汽油发动机爆震控制

技术领域

[0001] 本发明涉及具有爆震传感器的往复活塞式内燃发动机,并且涉及用于这种发动机的爆震控制方法。

背景技术

[0002] 火花点火活塞式发动机通常被配置成以很高的点火提前(ignition advance)程度进行操作,以便保证最佳的燃烧和动输出。所需的点火提前量通常随着发动机转速而增大,并且开发了用以确保针对所有的转速和负荷条件施加期望的点火提前的系统。这种系统并不构成本发明的部分,而是众所周知的;在一个示例中,在发动机电子控制单元(ECU)的查找表中提供了点火提前的特性。
[0003] 点火提前量通常受到燃烧“爆震”限制,燃烧“爆震”是众所周知的火花引起的燃烧变得有点不稳定的现象。燃烧爆震会对发动机部件造成非常大的损害。许多状况造成爆震发生,并且用于将爆震减至最低程度的常规方法包括爆震传感器,该爆震传感器实质上为用于将与爆震相关联的声音频率与其它燃烧相关噪声区分开的扩音器。当检测到爆震时,点火控制系统立即延迟点火直到爆震停止为止,并且设置了适当的控制回路以在所有的发动机转速和负荷条件下保证最佳点火提前。
[0004] 对于多缸发动机而言,基于点火的爆震控制系统可以逐个气缸地进行操作,并且具有能够在一个燃烧循环内减小爆震的响应速率。
[0005] 一些汽油发动机由于燃烧爆震现象而不能在整个速度范围内在最佳点火定时运行。因而,对于某些转速和负荷条件,发动机可能是“爆震受限”的,并且为了在这样的条件下实现高燃烧效率,必须尽可能接近爆震极限来操作发动机。
[0006] 延迟点火火花的定时以避免爆震是快速响应手段,并且可以立即消除爆震—即,在一个燃烧循环内消除爆震。然而,通常,针对每个连续燃烧循环的点火延迟量受限制,从而点火提前将逐渐减小(以及重新提前)了很小的量以优化燃烧而不引起爆震。
[0007] 尽管通过减小点火提前程度来进行爆震控制是快速且有效的技术,但其具有某些缺点。
[0008] 立即延迟点火定时意味着相关联的气缸中的空气/燃料混合物的燃烧的效率低。产生的是额外的废热而不是动力,这会对发动机冷却和排气系统增加热负荷。换句话说,在点火火花时,存在过多的燃料,这既会导致比与由燃烧事件产生的动力相当的燃料消耗量大的燃料消耗量,又会导致较大废气排放量
[0009] 由于延迟点火火花而引起的额外的热负荷会造成另一种结果,这是因为热的发动机更易于爆震。随着发动机变得越热,爆震状况就会变得越严重,结果会是非常不利的控制循环。
[0010] 尽管最佳性能会需要高级的95RON辛烷,但车辆发动机优选地应当基于各种不同的燃料安全地运行。在使用低级燃料(例如91RON辛烷)的情况下,可以使用很高程度的点火延迟来保护发动机免受爆震的影响,而这不可避免地导致发动机的温度以及冷却和排气系统的温度过高。
[0011] 理论上,可以通过对发动机的常规进气和排气阀的操作的一些改变来解决燃烧爆震,但实际上,使常规的凸轮轴及类似元件移动的响应时间太长,并且该响应时间可能具有比改变点火定时的时间大的量级。
[0012] 所需要的是保证最佳点火定时和燃烧效率的、提供对燃烧爆震的控制的快速装置和方法。另外,应当具有基于低至85RON辛烷的低级燃料运行的能力。

发明内容

[0013] 根据本发明的一方面,提供了往复活塞式内燃发动机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括用于所述进气阀的主动式推杆(active tappet),由此,可以按照需求调整阀操作,所述方法包括:
[0014] a)检测在燃烧事件期间在燃烧室中的燃烧爆震;
[0015] b)针对所述室中的随后的燃烧事件,命令所述主动式推杆以减小爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
[0016] c)针对所述室中的连续的燃烧事件,重复步骤a)和步骤b),直到未[0017] 检测到燃烧爆震为止。
[0018] 该方法旨在连续地进行操作,从而设置常规的爆震传感器以监听气缸或每个气缸的燃烧室中的爆震。
[0019] 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,以便减小在该燃烧室中在下一燃烧事件时爆震的可能性。因此,本发明可以提供一个燃烧循环内的爆震控制。
[0020] 主动式推杆提供了逐个事件地基本上立即改变相关联的阀的操作。这样的推杆可以包括液压室,该液压室的容量是由电致动阀(诸如放泄阀(bleed valve))响应于来自发动机ECU的命令来控制的。
[0021] 在一个实施例中,主动式推杆可以位于凸轮轴与进气阀之间,以便将凸轮轴升程传递给所述阀。然而,主动式推杆提供了相关联的阀独立于凸轮轴或其它阀控制装置而进行操作。
[0022] 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:
[0023] –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。
[0024] –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。
[0025] –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。
[0026] 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。
[0027] 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。
[0028] 通常,通过提供减少用于燃烧的空气量来实现爆震减小或爆震消除。因此,可以不需要点火延迟来实现连续燃烧事件中的爆震控制,并且燃烧可以在最佳点火定时发生。因而,燃料消耗量和废气排放物减少,同时没有产生现有技术方法的废热。
[0029] 本发明的控制方法可以包括:
[0030] d)检测所述燃烧室中的燃烧爆震的不存在;
[0031] e)针对所述室中的随后的燃烧事件,命令所述主动式推杆以接近爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
[0032] f)重复步骤d)和步骤e),直到再次检测到燃烧爆震为止。
[0033] 例如通过直接增加空气充量或者通过减小燃烧室中剩余的燃烧气体的比例,接近爆震的改变将易于增加可用于燃烧的空气量。
[0034] 因此,本发明可以提供全面的爆震控制方法,由此,为了点火提前对于所有的发动机转速和负荷条件而言均是最佳的,感测燃烧爆震(或燃烧爆震的不存在)。
[0035] 对于发动机的所有工作条件、尤其是转速、负荷、温度、高度以及其它相关参数,可以通过已知的方法来根据实验确定适用于点火提前和阀操作(空气进入)的值。这些值例如可存储在ECU的查找表中,或者可通过参考适当的算法来确定这些值。
[0036] 在本发明的实施例中,改变点火定时可与改变阀操作结合使用以达到比仅通过使用任一种方法能够达到的响应时间快的响应时间,或者仅使用任一种方法可以通过对于发动机的其它操作考虑因素来折衷。
[0037] 根据本发明的一方面,提供了一种火花点火式往复活塞式内燃发动机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,可以按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
[0038] a)提供用于所述发动机的阈值操作温度;
[0039] b)在低于所述阈值的情况下,允许通过操作所述主动式推杆和/或通过操作所述系统来处理燃烧爆震;以及
[0040] c)在高于所述阈值的情况下,允许仅通过操作所述主动式推杆来处理燃烧爆震。
[0041] 本发明的这个方面允许对在提升的发动机温度下(诸如在高环境温度下遇到或者在例如牵引期间负荷不足时)的爆震进行处理。在高于阈值温度的情况下,不使用延迟点火来处理燃烧爆震的技术,该阈值温度可以根据车辆类型和发动机类型来基于实验确定。因此,避免了由于延迟使发动机温度升高的点火而造成的逐渐地恶化的控制循环。
[0042] 在实施例中,点火定时固定为与向上越过温度阈值相关联的值,并且点火定时保持固定不变,直到沿向下方向下一次越过温度阈值为止。在此期间,仅通过命令主动式推杆在每个连续燃烧事件时改变空气充量来控制爆震。
[0043] 根据本发明的一方面,提供了一种在火花点火式往复活塞式内燃发动机中获得最佳空气充量而不会发生燃烧爆震的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,可以按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
[0044] a)命令所述主动式推杆改变允许进入所述燃烧室的空气充量,并且结合地改变点火火花的定时,以对于所述节流阀的所有位置实现最佳的燃料经济性。
[0045] 利用该方法,通过根据已知的发动机操作参数实现空气充量与点火定时的最佳平衡,能够获得最佳的燃料经济性而不会引起燃烧爆震。
[0046] 根据本发明的一方面,提供了一种火花点火式往复活塞式内燃发动机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,可以按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
[0047] 对于辛烷值较高的燃料,仅通过改变点火火花的定时来控制燃烧爆震;以及[0048] 对于辛烷值较低的燃料,通过将改变点火火花的定时与命令所述主动式推杆改变允许进入所述燃烧室的空气充量相结合来控制燃烧爆震。
[0049] 在这个方面,针对仅可利用辛烷值较低的燃料的情形而提供了方便的解决方案。辛烷值较低的燃料更容易导致燃烧爆震,因此,如果提供辛烷值较低的燃料,那么被设计为需要特定的最小辛烷额定值的发动机可能遭受燃烧爆震。车辆驾驶员会认识到,已提供了辛烷值较低的燃料,但该实施例通过允许经由主动式推杆改变空气充量来使得能够适应较大范围的辛烷值。
[0050] 根据本发明的一方面,提供了一种对多缸往复活塞式内燃发动机的旋转平顺性进行改进的方法,所述发动机具有用于每个气缸的燃烧室、位于每个室的进气口处的相应的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括用于所述进气阀的主动式推杆,由此,可以按照需求调整阀操作,所述方法包括:
[0051] a)检测在燃烧事件期间一个气缸具有比任何其它气缸严重的燃烧爆震;
[0052] b)针对所述一个气缸中的随后的燃烧事件,命令相应的主动式推杆以减小爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
[0053] c)针对所述一个气缸中的连续的燃烧事件,重复步骤a)和步骤b),直到燃烧爆震在所述一个气缸中没有在任何其它气缸中严重为止。
[0054] 该方面提供了通过经由主动式推杆改变空气充量来独立于其它气缸处理具有最严重的燃烧爆震的气缸。在发动机的所有气缸当中,最严重的气缸可能不断地改变,因此,该方法可连续地应用于不同气缸以便实现发动机的平顺运行。
[0055] 本发明的各方面可应用于具有处理器和/或存储器以实现这些方法的电子控制单元,应用于具有一个或多个主动式推杆的内燃发动机,以及应用于这样装配的车辆。
[0056] 在本发明的每个方面,主动式推杆或每个主动式推杆可以位于凸轮轴与相关联的进气阀或排气阀之间。
[0057] 在本申请的范围内,明确地设想到,可以独立地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个方面、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,除非这样的特征不相容。

附图说明

[0058] 根据以下对参照附图、仅通过示例描述的实施例的描述,本发明的其它特征将显而易见,在附图中:
[0059] 图1示出了发动机燃烧室内的事件的示例性噪声曲线图(noise profile);
[0060] 图2示出了现有技术的对爆震感测的点火响应;
[0061] 图3示出了点火延迟对燃烧效率的影响;
[0062] 图4示意性地示出了可以应用本发明的内燃发动机的进气口布置。

具体实施方式

[0063] 参照附图,图1示出了来自内燃发动机的燃烧室的示例性噪声曲线图。常规的爆震传感器监听这种噪声以确定阈值(FT)的突破(breach),以区分爆震事件(t5-t6)与背景噪声(t1-t2)和正常燃烧事件(t3-t4)。基于这样的检测,电子信号被传递至ECU的点火控制模,并且通常延迟车辆点火直到爆震传感器没有再检测到爆震为止。此后,可以再次提前点火。图1中的迹线的形状表示典型的燃烧事件,而并不是实际燃烧顺序的图示。
[0064] 图2示出了典型的现有技术控制策略,其中,用t1与t10之间的9个方块表示连续的燃烧事件。在t1处,感测到爆震,并且对于下一燃烧事件,点火延迟了很小的量。在图示中,对于三个连续燃烧事件,感测到爆震,每个燃烧事件之后是进一步的延迟。在第四个方块中,并未感测到爆震,并且对于接下来的两个方块,再次提前点火。在方块6中,再次感测到爆震,接着在方块7中是延迟,在方块8中是提前,以及在方块9中由于感测到爆震而进一步延迟。
[0065] 技术人员根据发动机的能力和控制系统的能力来确定在每个方块中施加的延迟量和提前量。尽管在该示例中阶跃变化对于延迟和提前这两者来说是相同的,但不需要非得如此。通过该手段,可以在发动机的整个操作范围(operating envelope)内控制爆震。
[0066] 图3示出了燃烧效率(η)如何随着点火从最佳点(0)延迟而改变。根据操作情况,小程度的延迟(-10°)对效率的影响会相对小,而大的延迟(-20°)的影响较大。
[0067] 图4示出了内燃发动机10,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被限定在该活塞上方,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。进气口由进气歧管16进行供给,在进气歧管16的嘴部处设置有节流阀17。
[0068] 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(未示出)的凸起部(lobe)来提供,在凸轮18与阀14之间设置有推杆19。
[0069] 图4的总体布置非常常见,并且为了便于说明,没有示出某些其它部件,诸如相应的提升排气阀。
[0070] 图4的推杆是主动式的,并且可通过使该推杆的部件相对地向内移动以及向外移动来在长度上调节该推杆,从而阀的升程会在最小值与最大值之间变化。除了主动式推杆应当允许阀的升程基于事件快速改变之外,主动式推杆的种类并不重要。因而,能够设想,阀的升程可以根据需要随着阀的每个连续开度改变。图4通过示例的方式示出了示意性的电动液压推杆19,其具有以稳定的速率被供给油的液压室20和用以允许变化的油量如箭头22所示的那样流出的受螺线管操作的放泄阀21。阀21根据来自ECU 23的电子信号来进行操作。
[0071] 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具有可变容量的液压室的这种电动液压装置。
[0072] 在使用时,允许空气进入发动机是经由节流阀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。因此,不能通过改变节流阀的位置来即时地控制爆震。
[0073] 在本发明的方法中,通过使用主动式推杆、根据爆震传感器来改变至发动机中的空气进入以大大减小或消除爆震。如根据以下描述将变得明显的是,改变空气进入仅可用于抵抗爆震,或者可与点火延迟结合使用。本发明特别应用于多缸火花点火式发动机。
[0074] 在第一实施例中,通过命令主动式推杆或每个主动式推杆减少在其中检测到燃烧爆震的气缸中的空气充量来控制燃烧爆震。对于每个连续燃烧事件,空气充量可以逐个气缸地逐渐减少,直到不再检测到爆震为止。
[0075] 可以仅通过控制主动式推杆来以这种方式处理燃烧爆震,但在大多数情况下,控制主动式推杆会与延迟点火火花结合使用,以便用最小的燃料消耗量实现最佳的总燃烧效率。特别地,在发动机转速/负荷图的爆震最为严重以及发动机可能另外要求爆震受限的区域中,可以利用使用主动式推杆来单独地控制空气充量。
[0076] 如图3所示,通常可以使用点火延迟而不会对总燃烧效率造成严重影响,但应当理解的是,容许的延迟量是由特定的发动机及其状况来支配的;可通过常规的方法来根据实验确定图3的特性。
[0077] 对于每个气缸,适当的控制循环将允许主动式推杆在连续的燃烧循环以接近爆震的方式增加空气充量,以便允许发动机尽可能接近爆震极限而进行操作。选择与处理燃烧爆震相关联的每次空气充量逐渐减少的数量和类型以给出可接受的控制响应,并且该数量和类型可与任何相应的空气充量的逐渐增大相同或不同。
[0078] 在实施例中,本发明允许在发动机操作温度高的状况下(例如,当发动机在很高的环境温度下进行操作时或者当进行牵引时)改变空气充量。在这种情况下,通过延迟点火来处理燃烧爆震会起反作用,因为延迟的点火通常会导致发动机冷却系统吸收额外的废热,这转而导致发动机更热并且进一步需要点火延迟。
[0079] 在这种情况下,可选择发动机阈值温度(例如根据车辆类型和规格来设定),在高于该发动机阈值温度的情况下,仅通过经由主动式推杆改变空气充量来控制燃烧爆震。由此,避免了发热量增加,并且因而避免了热量输入至发动机,同时提供了燃烧爆震的有效处理。
[0080] 实施例涉及点火定时系统与主动式推杆的改变以使在选择的发动机转速和负荷条件下的燃烧最优化。主动式推杆的使用提供了附加控制参数(空气充入量)以确保可以在发动机负荷/转速图上的所有期望部分处基本上实现最佳的燃料经济性。
[0081] 本发明的重要方面涉及在辛烷值较低的燃料被提供至燃烧室的情况下对燃烧爆震的处理。这样的燃料(根据发动机类型和时间的状态)易于使燃烧爆震加剧,并且在火花点火式发动机中,这样的燃料通常需要大的点火延迟量。这样进而产生额外的废热,而这又导致可能被认为过高的发动机温度和排气温度。
[0082] 在这个方面,使用主动式推杆来改变空气充量使得能够安全地使用辛烷值较低的燃料(包括接近80RON的辛烷值非常低的燃料),而没有燃烧爆震的险。在辛烷额定值最低的情况下,可以将减少空气充量与延迟点火定时结合使用以保护发动机免受由于燃烧爆震而造成的损坏。
[0083] 通过逐个气缸地改变空气充量并且针对连续燃烧事件以不同的量改变空气充量来处理燃烧爆震的能力使得能够改进发动机操作的平顺性。本发明的一个实施例对燃烧爆震比任何其它气缸严重的气缸进行处理,以便促进不同气缸中的燃烧事件的均衡。所处理的气缸可连续地改变以便针对所有的发动机转速与负荷条件而实现平顺的运行,并且主动式推杆的特别的优点在于对于连续的燃烧循环做出不同响应的能力。
[0084] 如上所述,当对燃烧爆震进行响应时,通过直接影响进入的空气充量或者通过确保在燃烧之后较大比例的燃烧气体剩余在燃烧室中来减少空气充量。
[0085] 应当理解的是,装配有主动式推杆的每个发动机将具有不同的特性,这些特性可以通过常规方法来根据实验确定。另外,发动机的安装也会影响燃烧爆震的严重程度(prevalence),特别地,取决于由发动机冷却系统提供的冷却量。
[0086] 因此,空气充量改变值会随着情况的不同而不同,但可以选择空气充量改变值,以达到在所有使用情况下且逐个气缸地在一个燃烧循环内限制燃烧爆震的目的。
[0087] 尽管关于凸轮操作阀进行了描述,但应当理解的是,可以独立于凸轮而使用主动式推杆来激活阀,并且主动式推杆可以替换这样的凸轮而修改其升程。
[0088] 上述实施例仅作为示例,并不旨在限制本发明。
[0089] 在以下编号的方面中描述了本发明的特征:
[0090] 1.一种往复活塞式内燃发动机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括用于所述进气阀的主动式推杆,由此,能够安装需要调整阀操作,所述方法包括:
[0091] a)检测在燃烧事件期间在燃烧室中的燃烧爆震;
[0092] b)针对所述室中的随后的燃烧事件,命令所述主动式推杆以减小爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
[0093] c)针对所述室中的连续的燃烧事件,重复步骤a)和步骤b),直到未检测到燃烧爆震为止。
[0094] 2.根据方面1所述的方法,还包括:
[0095] d)检测所述燃烧室中的燃烧爆震的不存在;
[0096] e)针对所述室中的随后的燃烧事件,命令所述主动式推杆以接近爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
[0097] f)重复步骤d)和步骤e),直到再次检测到燃烧爆震为止。
[0098] 3.根据方面1所述的方法,其中,仅通过命令所述主动式推杆减少所述燃烧室中的空气充量来处理燃烧爆震。
[0099] 4.根据方面1所述的方法,其中,通过将命令所述主动式推杆减少所述燃烧室中的空气充量与延迟所述燃烧室中的燃烧的开始相结合来处理燃烧爆震。
[0100] 5.根据方面4所述的方法,所述方法应用于火花点火式发动机,通过延迟点火火花的定时而延迟燃烧的开始。
[0101] 6.一种火花点火式往复活塞式内燃发动机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,能够按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
[0102] a)提供所述发动机的阈值操作温度;
[0103] b)在低于所述阈值的情况下,允许通过操作所述主动式推杆和/或通过操作所述系统来处理燃烧爆震;以及
[0104] c)在高于所述阈值的情况下,允许仅通过操作所述主动式推杆来处理燃烧爆震。
[0105] 7.根据方面6所述的方法,其中,在高于所述阈值的情况下,通过命令所述主动式推杆减少所述燃烧室中的空气充量来处理燃烧爆震。
[0106] 8.根据方面7所述的方法,其中,在高于所述阈值的情况下,点火火花的定时固定不变。
[0107] 9.根据方面8所述的方法,其中,所述定时固定为向上突破所述阈值的时间的瞬时值,并且所述定时保持固定不变,直到随后向下突破所述阈值为止。
[0108] 10.根据方面6所述的方法,其中,在低于所述阈值的情况下,通过以减小爆震的方式改变所述点火定时以及通过以减小爆震的方式改变所述主动式推杆的操作来处理燃烧爆震。
[0109] 11.一种在火花点火式往复活塞式内燃发动机机中获得最佳空气充量而不会发生燃烧爆震的方法,所述发动机机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,能够安装需要调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
[0110] a)命令所述主动式推杆改变允许进入所述燃烧室的空气充量;以及[0111] b)改变点火火花的定时,以对于所述节流阀的所有位置实现最佳的燃料经济性。
[0112] 12.一种火花点火式往复活塞式内燃发动机机中的燃烧爆震控制的方法,所述发动机具有燃烧室、位于所述燃烧室的进气口处的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括:用于所述进气阀的主动式推杆,由此,能够按照需求调整阀操作;以及改变点火火花的定时的系统,所述方法包括:
[0113] a)仅通过改变点火火花的定时来控制燃烧爆震;以及
[0114] b)对于辛烷值较低的燃料,通过将改变点火火花的定时与命令所述主动式推杆改变允许进入所述燃烧室的空气充量相结合来控制燃烧爆震。
[0115] 13.根据方面12所述的方法,其中,辛烷值较高的燃料在90RON至100RON的范围内,二辛烷值较低的燃料在80RON至95RON的范围内。
[0116] 14.一种对多缸往复活塞式内燃发动机的旋转平顺性进行改进的方法,所述发动机具有用于每个气缸的燃烧室、位于每个室的进气口处的相应的提升阀、在所述阀上游的进气歧管以及位于所述歧管的进气口处的节流阀,所述发动机还包括用于每个所述进气阀的主动式推杆,由此,能够按照需求调整阀操作,所述方法包括:
[0117] a)检测在燃烧事件期间一个气缸具有比任何其它气缸严重的燃烧爆震;
[0118] b)针对所述一个气缸中的随后的燃烧事件,命令相应的主动式推杆以减小爆震的方式改变相关联的阀的操作;以及
[0119] c)针对所述一个气缸中的连续的燃烧事件,重复步骤a)和步骤b),直到燃烧爆震在所述一个气缸中没有在任何其它气缸中严重为止。
[0120] 15.根据方面1所述的方法,所述方法应用于多缸发动机的气缸中的爆震的检测。
[0121] 16.根据方面15所述的方法,所述方法单独地应用于每个气缸,以改变允许进入所述每个气缸的相应的空气充量。
[0122] 17.根据方面16所述的方法,所述方法应用于逐个每个气缸地控制燃烧爆震。
[0123] 18.一种内燃发动机的电子控制单元,所述单元具有处理器和存储器,所述处理器适于参照包括在所述存储器中的控制参数来实现根据方面1所述的方法。
[0124] 19.一种内燃发动机,所述内燃发动机适于根据方面1所述的方法,其中,主动式推杆包括提升式进气阀的用于连续地改变所述进气阀的阀升程的电动液压致动装置。
[0125] 20.根据方面19所述的内燃发动机,其中,所述主动式推杆位于凸轮与所述进气阀之间,并且所述主动式推杆用于独立于所述凸轮而连续地改变所述进气阀的阀升程。
[0126] 21.一种车辆,所述车辆具有根据方面19所述的内燃发动机。
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