[发明专利]用于发动机控制的方法与系统

说明书

本发明涉及用于发动机控制的方法与系统。提供用于增强在混合动力车辆系统中的可变压缩比发动机的益处的方法和系统。在发动机上拉和下拉期间，车辆控制器可以将所述发动机保持在较低压缩比，特别是当穿过其中能够发生压缩跳动的低速区域时。在发动机操作期间，响应于驱动器需求的改变，所述控制器可以选择切换所述压缩比或维持当前压缩比，同时使用马达扭矩来平稳扭矩不足，所述选择基于燃料经济性。

技术领域

本说明书总体涉及用于控制混合动力车辆系统中的发动机压缩比的方法和系统。

背景技术

内燃发动机的压缩比被定义为当活塞处于下死点(BDC)时的汽缸容积与活塞处于上死点(TDC)时的汽缸容积的比率。通常，压缩比越高，内燃发动机的热效率越高。这进而导致改善的燃料经济性以及发动机的输出能量与输入能量的较高比率。在常规发动机中，压缩比是固定的，并且因此在工况下不可优化发动机效率以便改善燃料经济性和发动机功率性能。

已经开发各种技术，以便使得发动机的压缩比能够随着发动机工况而变化。Yoshida等人在US 7,258,099中示出了一种示例方法。其中，使用凸轮正时调整来改变有效压缩比。例如，使用进气门延迟关闭来减小有效压缩比。另外其他方法(诸如Kamada等人在US20130055990中所示的方法)依赖于活塞位移改变机构，其更靠近或进一步远离汽缸盖移动活塞，由此改变燃烧室的尺寸。

然而，本文的发明人已经认识到有关此类方法的潜在问题。作为一个示例，可能存在与Yoshida的凸轮正时调整相关联的约束和折衷，诸如在期望低压缩比时的减小的容积效率、扭矩和功率。另一个问题在于操作者踏板需求的频繁变化可致使发动机负载来回移动，从而导致压缩比之间的频繁切换。过多的压缩比切换能够由于转换期间发生的损失而使燃料经济性下降。在发动机遇到多个发动机上拉(pull-up)和下拉(pull-down)(诸如在频繁的起动/停止事件期间)的情况下，在混合动力车辆中这个问题可被加剧。上拉和下拉期间的燃料损失可与发动机的泵送和摩擦功成比例。与频繁的发动机上拉和下拉相关联的另一个问题在于当发动机穿过低速度范围(例如，在300rpm-500rpm之间)时能够发生跳动(bobble)。这种快速和重复的临时速度波动(相对于穿过窗口的平均速度改变)是由于来自在该速度范围内激励车辆的发动机压缩-膨胀循环的扭矩脉动，特别是在具有发动机与车轮之间的直接机械连接的公共混合动力动力系设计(诸如动力分配)中。

发明内容

本文的发明人已经认识到，能够在混合动力车辆系统中利用可变压缩比(VCR)发动机(诸如配置有机械地改变燃烧室活塞位置的机构的发动机)，以便减少发动机上拉和下拉事件期间的压缩比而不受相关联的约束和折衷的阻碍。同时，能够利用电池电力来减小压缩比切换的频率。在一个示例中，可以通过用于混合动力车辆系统的方法来改善燃料经济性，所述方法包括：响应于驱动器/驾驶员(driver)需求，在经由马达扭矩推进车辆和经由发动机扭矩推进车辆之间转变；以及在转变期间，当发动机转速等于或低于阈值转速时，经由机械调整将发动机转换到较低压缩比。另外，控制器可以至少基于系统电池荷电状态，在维持给定压缩比或转换到另一个压缩比之间进行选择。因此，能够减少频繁的压缩比切换。

作为示例，混合动力车辆系统可以配置有用于经由马达扭矩推进车轮的电池供电的电动马达、以及用于经由发动机扭矩推进车轮的VCR发动机。VCR发动机可以包括用于机械地改变发动机的压缩比(诸如通过改变活塞在汽缸内的位置、或改变汽缸盖容积(作为非限制性示例))的VCR机构。在发动机被上拉(诸如在从电气模式转换到发动机模式期间)的情况以及发动机被下拉(诸如在从发动机模式转换到电气模式期间)的情况期间，可能通过较低压缩比来操作发动机。特别地，可以在发动机上拉期间选择和保持较低压缩比设置，直到发动机转速超过跳动区域(例如，在300rpm-500rpm之间)。类似地，在发动机下拉期间，发动机可以刚好在发动机进入跳动区域之前转换到较低压缩比设置。一旦在跳动区域之外，车辆控制器就可以选择为给定扭矩需求提供最高燃料经济性的压缩比。例如，这可以包括响应于扭矩需求改变，提供发动机扭矩同时维持当前压缩比设置，并且同时附加地施加一定量的马达扭矩以便满足驱动器扭矩需求。