[发明专利]用于可变压缩比发动机的系统和方法

说明书

本公开提供了“用于可变压缩比发动机的系统和方法”。提供了用于经由制动器维持发动机的压缩比以及同时禁用施加到相关联的可变压缩比机构的致动器的电流的方法和系统。在压缩比转变之前和期间改变经由所述制动器施加在压缩比控制轴上的制动力以使所述控制轴按所需速度移动。将制动扭矩施加与来自VCR致动器的马达扭矩和施加在所述控制轴上的发动机扭矩进行协调以实现平滑的CR转变。

技术领域

本描述大体上涉及用于可变压缩比发动机的方法和系统。

背景技术

内燃发动机的压缩比(CR)由气缸几何形状限定，该压缩比是当活塞处于下止点(BDC)相对于上止点(TDC)时的气缸容积的比。较高压缩比通常与较高热效率和发动机燃料经济性相关。可变压缩比(VCR)发动机可以机械方式使每个气缸的压缩比在高压缩比(HCR)与低压缩比(LCR)设置之间改变。例如，通过使活塞在气缸筒中的位置机械地移位使得其离气缸筒顶部更近或更远(诸如经由联接到活塞的偏心轮)，可以改变TDC处的容积以及因此改变压缩比设置。可以在轻度到中等负荷下(也就是说，在无爆震状况期间)选择HCR设置以利用较高的热效率和所得的提高的燃料经济性，并且维持该HCR设置直到来自早起的爆震开始的火花延迟耗掉燃料经济性益处为止。之后，可以选择LCR设置，从而对热效率和燃烧定相效率进行折衷。可连续变化的系统可以将压缩比调整为LCR设置与HCR设置之间的可变值以优化任何工况下的燃烧定相效率和热效率。

VCR发动机的一个示例由Kamada等人在US 7,802,544中示出，其中活塞和曲轴经由多个连杆(那里是两个)彼此连接。然而，可能存在发动机需要以固定压缩比操作的工况，诸如在发动机起动期间。维持对应于固定压缩比的位置可能需要来自VCR致动器的扭矩，这又需要致动器汲取恒定功率。这可能耗掉VCR发动机的燃料经济性优点。在发动机起动期间，维持固定CR所需的电流可能对发动机增加显著起动电流负荷，从而致使发动机失速。另外，VCR发动机部件耐久性可能因恒定扭转而减小。

在其他示例中，VCR致动器可以配置有将VCR控制轴保持在对应于所需固定CR设置的固定位置的制动机构。联接到VCR控制轴的这种制动机构的一个示例由Meintschel等人在US 7,934,475中示出。其中，用于控制VCR致动器的驱动装置含有具有集成的制动功能的联接机构。激励安装于外壳的绕组以激活制动功能。

然而，发明者已经认识到，关于这种制动机构的可能问题是可能难以平衡在CR设置之间迅速转变与维持固定CR设置的冲突需要。具体地说，维持固定CR设置可能需要激活制动功能，并且将控制轴锁定在对应于固定CR设置的位置。另一方面，当激活制动功能并锁定控制轴时，发动机可能无法从高压缩比迅速转变为低压缩比。由于发动机在瞬态状况期间可以切换压缩比的速率取决于VCR控制轴可通过VCR致动器移动的速度，因此制动功能可能负面地影响发动机的瞬态加速度问题。缓慢转变可能导致令驾驶员反感的缓慢加速。

发明内容

在一个示例中，可以通过用于发动机的方法来解决上述问题，所述方法包括：经由来自制动器的制动力维持用于改变发动机的压缩比的控制轴的位置；以及在所述控制轴的致动之前和期间基于工况而调整所述制动力。以这种方式，VCR发动机可以减小的功率消耗保持在固定CR设置中，同时能够在扭矩瞬变期间在CR设置之间迅速切换。