[发明专利]可变凸轮定时和可变汽缸排量发动机系统的协同

说明书

技术领域

本申请涉及用于操作与可变凸轮定时(VCT)协同的可变汽缸排 量内燃发动机(VDE)的方法。

背景技术

以可变数量的进行燃烧(active)汽缸或非燃烧/未进行燃烧 (deactivated)汽缸操作的发动机可以被用于提高燃料燃烧效率，同时 可选择地维持化学计量学上的总排气混合物空气燃料比。在一些示例 中，半数的发动机汽缸可以在选定条件下被停用(汽缸中没有进行燃 烧)，其中所述选定条件可以由例如速度/负载窗等参数以及包括车辆 速度等多种其他操作条件定义。VDE控制系统可以通过控制影响汽缸 的进气阀和排气阀操作的多个汽缸阀停用装置(deactivator)而停用选 定汽缸。可变汽缸排量能力可以与例如可变凸轮定时(VCT)结合以 进一步改善燃料燃烧效率和车辆的排放性能。

然而，可变汽缸排量发动机的潜在问题可能发生在各种位移模式 之间的转换操作时，例如，当从非VDE(或全部汽缸进行燃烧)模式 转换到VDE(或减少的汽缸进行燃烧)模式时，并且反之亦然。具体 地，所述转换可以明显地影响歧管压力、发动机气流、发动机功率和 发动机扭矩输出。这可以在很大程度上归因于与进行燃烧和未进行燃 烧汽缸的数量相关的每个汽缸负载的改变。类似的发动机操作参数还 可能受VCT影响。因此，对于配备有VCT和可变汽缸排量能力的发 动机，系统要求在VDE转换期间的协同以促使发动机扭矩达到驾驶员 需要的扭矩，同时维持发动机操作条件在可接受的极限内。

用于协同VCT和VDE系统的一种示例性方法在Michelini等人的 专利申请US 6,499,449中说明。在这个示例中，VCT、节气门控制和 火花延迟被用于在VDE转换期间控制歧管空气压力(MAP)，由此 维持恒定的驾驶员需要的扭矩输出。具体地，在从缩减汽缸模式到全 部汽缸模式的转换期间，凸轮定时被延迟以减少在再次进行燃烧后提 供到汽缸的空气充量和MAP。

然而，本发明人意识到这种方法的一些问题，特别是在转换期间 的一些问题。作为一个示例，由于与进行燃烧汽缸和未进行燃烧汽缸 的数量相关的每个汽缸负载的改变，所述转换明显影响汽缸的汽缸单 位负载，其影响程度差不多为100％并且可以更高。这样，用于一种模 式的可接受的凸轮定时可以导致在另一种模式中的过度的剩余物，因 此在转换期间/之后产生发动机不点火(misfire)的潜在可能。例如， 在停用汽缸被再次进行燃烧的情况下，每个汽缸的负载可以减小到一 定水平，此时在部分汽缸模式中可接受的凸轮定时可能在全部汽缸模 式中不能被接受，这是由于汽缸可以在较高负载下容许增多的剩余物。 此外，如果凸轮定时被调节以影响气流从而维持发动机扭矩，则这可 能加剧所述情况，其中剩余物甚至会增大到进一步超过可接受水平。 例如，如果凸轮定时从进行燃烧汽缸时已经延迟的定时被进一步延迟， 则汽缸不点火可能在转换后立即发生，因此使性能减退。类似的发动 机操作参数还可能受VCT影响。因此，对于配备有VCT和可变汽缸 排量能力的发动机，系统要求在VDE转换期间的协同以促使发动机扭 矩达到驾驶员需要的扭矩，同时维持发动机操作条件在可接受的极限 内。

发明内容

因此，在一个示例中，上述问题可以由一种操作内燃发动机的方 法解决，所述内燃发动机包括与多个未进行燃烧汽缸协同的可变凸轮 定时(VCT)机构，每个汽缸具有多个汽缸阀，所述方法包括：在再 次使未进行燃烧的汽缸的进行燃烧转换之前在第一汽缸阀定时下进行 操作，并且在所述转换之前，将汽缸阀定时从第一阀定时提前，在所 述转换之后，所述汽缸阀定时仍提前于第二阀定时，所述第二阀定时 相对于第一阀定时提前。

在一个特别的示例中，可变汽缸排量发动机被构造为以双等变量 凸轮定时方式操作。这里，在汽缸再次进行燃烧之前，也就是，在从 缩减汽缸模式到全部汽缸模式转换期间，凸轮定时可以被提前(也就 是，延迟较小量)以促使仍在汽缸中的剩余物的量被充分减小。可接 受的VCT相角可以基于发动机负载、歧管压力、估算的大气压强、边 线/爆震极限以及其他发动机操作参数确定。以这种方式，汽缸可以准 备再次进行燃烧从而在转换期间和转换后提供可接受水平的剩余物， 同时其他参数补偿了发动机扭矩的影响。这样，可以减少在汽缸再次 进行燃烧时的不点火和部分燃烧。