專利名稱：利用電液氣門致動控制發(fā)動機爆震的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機，更具體地涉及利用電液氣門致動(EHVA)控制發(fā)動機爆震的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
在此提供的背景描述是為了總體介紹本發(fā)明的背景。在本背景技術部分描述的程度上，目前署名的發(fā)明人的成果、以及本描述的在提交申請時可能不構成現(xiàn)有技術的方面， 既非明示地也非隱含地被認為是本發(fā)明的現(xiàn)有技術。內燃機通過可由節(jié)氣門調節(jié)的進氣系統(tǒng)將空氣吸入進氣歧管。進氣歧管中的空氣可分別通過多個進氣門分配至多個氣缸，并與燃料混合以形成空氣/燃料(A/F)混合物。A/ F混合物可在氣缸內燃燒，以驅動可旋轉地轉動曲軸的活塞，從而產生驅動扭矩。由燃燒產生的廢氣可分別通過多個排氣門從氣缸排出，并被排入排氣歧管。進氣及排氣門可由一根或多根凸輪軸致動。然而，替代性地，可利用電控液壓致動器(“電液”控制)來致動進氣及排氣門。發(fā)動機的進氣及排氣門的電液控制可稱為電液氣門致動(EHVA)。因此，配備EHVA的發(fā)動機可能不包括凸輪軸(即，無凸輪發(fā)動機)。例如，EHVA系統(tǒng)可通過控制液壓力(例如油壓)來選擇性地致動(即，打開)進氣及排氣門。

發(fā)明內容
用于發(fā)動機的控制系統(tǒng)包括爆震控制模塊和氣門控制模塊。爆震控制模塊基于與氣缸對應的發(fā)動機爆震來調節(jié)氣缸的進氣門和排氣門中的一個或多個的打開時段。氣門控制模塊基于被調節(jié)的時段、利用一個或多個液壓致動器控制進氣門和排氣門中的一個或多個。用于控制發(fā)動機的方法包括基于與氣缸對應的發(fā)動機爆震調節(jié)氣缸的進氣門和排氣門中的一個或多個的打開時段，和基于被調節(jié)的時段、利用一個或多個液壓致動器控制進氣門和排氣門中的一個或多個。在還有的其他特征中，上述系統(tǒng)和方法通過由一個或多個處理器執(zhí)行的計算機程序來實施。計算機程序可駐留在實體計算機可讀介質上，諸如但不限于存儲器、非易失性數(shù)據(jù)儲存器和/或其他合適的實體儲存介質。方案1. 一種用于發(fā)動機的控制系統(tǒng)，包括爆震控制模塊，其基于與氣缸對應的發(fā)動機爆震來調節(jié)所述氣缸的進氣門和排氣門中的一個或多個打開的時段；以及
氣門控制模塊，其基于調節(jié)后的時段、利用一個或多個液壓致動器控制所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個。方案2.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊縮短所述進氣門打開的時段。方案3.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊延長所述進氣門和排氣門都打開的時段。方案4.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊縮短所述排氣門打開的時段。方案5.根據(jù)方案4所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊使所述排氣門打開的時段提前，以使所述排氣門較早地關閉。方案6.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，當與所述氣缸對應的所述發(fā)動機爆震大于預定的爆震閾值時，所述爆震控制模塊調節(jié)所述氣缸的所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個打開的時段。方案7.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述一個或多個液壓致動器中的每個液壓致動器基于液壓力選擇性地接合，并且其中利用三個電磁閥和三個液壓流體軌道來控制所述液壓力。方案8.根據(jù)方案7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述三個電磁閥包括兩個二通電磁閥和一個三通電磁閥，并且其中所述三個液壓流體軌道具有低壓、中壓和高壓。方案9.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，最大制動扭矩(MBT)火花正時被命令。方案10.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動機是火花點火(Si)發(fā)動機和均質充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機中的一種。方案11. 一種用于控制發(fā)動機的方法，包括
基于與氣缸對應的發(fā)動機爆震來調節(jié)所述氣缸的進氣門和排氣門中的一個或多個打開的時段；以及
基于調節(jié)后的時段、利用一個或多個液壓致動器控制所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，調節(jié)所述氣缸的所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個打開的時段包括縮短所述進氣門打開的時段。方案13.根據(jù)方案11所述的方法，其中，調節(jié)所述氣缸的所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個打開的時段包括延長所述進氣門和排氣門都打開的時段。方案14.根據(jù)方案11所述的方法，其中，調節(jié)所述氣缸的所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個打開的時段包括縮短所述排氣門打開的時段。方案15.根據(jù)方案14所述的方法，其中，縮短所述排氣門打開的時段包括使所述排氣門打開的時段提前，以使所述排氣門較早地關閉。方案16.根據(jù)方案11所述的方法，還包括當與所述氣缸對應的所述發(fā)動機爆震大于預定的爆震閾值時，調節(jié)所述氣缸的所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個打開的時段。
方案17.根據(jù)方案11所述的方法，還包括基于液壓力選擇性地接合所述一個或多個液壓致動器中的每個液壓致動器，并利用三個電磁閥和三個液壓流體軌道控制所述液壓力。方案18.根據(jù)方案17所述的方法，其中，所述三個電磁閥包括兩個二通電磁閥和一個三通電磁閥，并且其中所述三個液壓流體軌道具有低壓、中壓和高壓。方案19.根據(jù)方案11所述的方法，還包括命令最大制動扭矩(MBT)火花正時。方案20.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述發(fā)動機是火花點火(Si)發(fā)動機和均質充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機中的一種。本發(fā)明的其他應用領域將通過以下提供的詳細說明而變得明顯。應理解的是，該詳細說明和具體示例僅用于說明的目的，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。


通過該詳細說明和附圖本發(fā)明將會被更充分地理解，附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性電液致動氣門的示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性控制模塊的功能框圖；以及
圖4是根據(jù)本發(fā)明利用電液氣門致動(EHVA)來控制發(fā)動機爆震的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式以下的說明本質上僅是示例性的，并且決不用于限制本發(fā)明、其應用或使用。為清楚起見，附圖中相同的附圖標記用于標識相似的元件。如本文所使用的，短語“A、B、和C中的至少一個”應解釋為表示利用非排它性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應理解的是，在不改變本發(fā)明的原理的情況下，可以不同的順序執(zhí)行方法內的步驟。如本文所使用的，術語模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的(共用的、專用的、或分組的)處理器和存儲器、組合邏輯電路、和/或提供所描述功能的其他合適的部件。發(fā)動機中的空氣/燃料(A/F)混合物的異常燃燒可引起發(fā)動機爆震(即，發(fā)動機的燃燒噪聲或振動)。利用一根或多根凸輪軸控制進氣及排氣門的發(fā)動機系統(tǒng)可能在控制發(fā)動機爆震方面受到限制。更具體地，凸輪軸發(fā)動機可具有有限數(shù)量的氣門控制輪廓(例如兩個)。因此，常規(guī)的控制系統(tǒng)可通過調節(jié)火花提前來管理(即，限制)發(fā)動機爆震。更具體地，常規(guī)的控制系統(tǒng)可延遲火花提前以減少發(fā)動機爆震。然而，延遲火花提前可導致降低的燃料經濟性。因此，提出一種利用電液氣門致動(EHVA)來改善發(fā)動機爆震控制的系統(tǒng)和方法。 當檢測到發(fā)動機爆震時，該系統(tǒng)和方法可控制一個或多個氣缸的負載。例如，當發(fā)動機爆震傳感器的測量值(即，發(fā)動機爆震強度)大于預定的爆震閾值時，該系統(tǒng)和方法可檢測到發(fā)動機爆震。通過控制一個或多個氣缸的負載來減少發(fā)動機爆震允許連續(xù)的最大制動扭矩 (MBT)火花正時(即，沒有火花提前的延遲)。該系統(tǒng)和方法可通過減少氣缸中的新鮮空氣充量來降低氣缸的負載。例如，該系統(tǒng)和方法可通過縮短進氣門的打開時段來減少新鮮空氣充量。另外地或替代性地，該系統(tǒng)和方法可通過稀釋氣缸中的空氣來降低氣缸的負載。例如，該系統(tǒng)和方法可通過延長進氣門和排氣門都打開的時段(“氣門重疊”)來稀釋氣缸中的空氣。另外，例如，該系統(tǒng)和方法可通過縮短排氣門打開的時段(即，較早關閉排氣門)來稀釋氣缸中的空氣?，F(xiàn)在參考圖1，發(fā)動機系統(tǒng)10包括發(fā)動機12。例如，發(fā)動機12可包括火花點火 (Si)發(fā)動機、壓縮點火(Cl)發(fā)動機(例如，柴油發(fā)動機)或均質充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機。然而，發(fā)動機12—諸如在混合發(fā)動機系統(tǒng)(例如電動機、電池系統(tǒng)、發(fā)電機等)中還可包括不同類型的發(fā)動機和/或附加部件。發(fā)動機12通過可由節(jié)氣門18調節(jié)的進氣系統(tǒng)16將空氣吸入進氣歧管14。例如， 節(jié)氣門18可以是電控的(例如電子節(jié)氣門控制或ETC)。質量空氣流量(MAF)傳感器20可測量進入進氣歧管14的氣流的速率。例如，MAF傳感器20的測量值可指示發(fā)動機12上的負載。進氣歧管14中的空氣可分別通過多個進氣門對分配至多個氣缸22。盡管示出了六個氣缸，但發(fā)動機12可包括其他數(shù)量的氣缸。空氣可與來自多個燃料噴射器沈的燃料混合，以形成空氣/燃料(A/F)混合物。 例如，燃料噴射器26可分別經由氣缸22的進氣端口噴入燃料(例如端口燃料噴射)或分別將燃料直接噴入氣缸(例如直接燃料噴射)。另外，例如，燃料噴射器26可取決于發(fā)動機的類型在不同的時間噴入燃料。氣缸22中的A/F混合物可分別被活塞(未示出)壓縮， 并被多個火花塞觀點燃(例如SI發(fā)動機或利用火花輔助的HCCI發(fā)動機)。然而，氣缸22 中的空氣還可被活塞(未示出)壓縮并通過將燃料噴入加壓空氣而燃燒(例如CI發(fā)動機， 諸如柴油發(fā)動機)?；钊?未示出)可旋轉地轉動曲軸34，以產生驅動扭矩。發(fā)動機轉速傳感器36可測量曲軸34的旋轉速度(例如以每分鐘轉數(shù)或RPM為單位)。驅動扭矩可經由變速器40 傳遞至車輛的傳動系38 (例如車輪)。另外，例如，變速器40可經由諸如變矩器的液力耦合器耦聯(lián)至曲軸34。變速器輸出軸轉速(TOSQ傳感器42可測量變速器40的輸出軸的旋轉速度(例如以RPM為單位)。例如，TOSS傳感器42的測量值可指示車輛的速度。由燃燒產生的廢氣可分別通過多個排氣門30從氣缸22排出，并被排入排氣歧管 44。具體地，進氣及排氣門M、30可由液壓致動器32致動。換句話說，液壓致動器32可以是電控的以選擇性地致動(即，提升)進氣及排氣門對、30。然后，排氣歧管44中的廢氣在被釋放入大氣之前可由排氣處理系統(tǒng)46處理。然而，廢氣還可經由廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)再循環(huán)到例如進氣歧管14中，或者給渦輪增壓器(未示出)提供動力。然而，發(fā)動機12還可包括其他類型的強制進氣裝置(例如機械增壓器)。發(fā)動機爆震傳感器48可測量發(fā)動機爆震。更具體地，發(fā)動機爆震傳感器48可測量發(fā)動機12的振動(例如燃燒噪聲)。例如，發(fā)動機爆震傳感器48可以是數(shù)字爆震傳感器。另外，盡管示出了單個發(fā)動機爆震傳感器，但可設置超過一個的發(fā)動機爆震傳感器。例如，發(fā)動機系統(tǒng)10可包括用于多個氣缸22中的每個氣缸的發(fā)動機爆震傳感器。換句話說， 為分別測量多個氣缸22的發(fā)動機爆震可設置多個發(fā)動機爆震傳感器。控制模塊50可與發(fā)動機系統(tǒng)10的各種部件通訊并控制所述各種部件。具體地， 控制模塊50可從節(jié)氣門18、MAF傳感器20、燃料噴射器沈、火花塞觀、液壓致動器32、發(fā)動機轉速傳感器36、變速器40、T0SS傳感器42、排氣處理系統(tǒng)46和/或發(fā)動機爆震傳感器48接收信號?？刂颇K50可控制節(jié)氣門18 (例如ETC)、進氣及排氣門M、30(通過控制液壓致動器30)、燃料噴射器沈、火花塞觀、變速器40和/或排氣處理系統(tǒng)46。另外，控制模塊 50可與其他部件通訊和/或控制其他部件(例如EGR系統(tǒng)、渦輪增壓器或機械增壓器等)。 控制模塊50還可實施本發(fā)明的系統(tǒng)或方法?，F(xiàn)在參考圖2，其中示出了示例性電液致動氣門55。例如，電液致動氣門55可包括液壓致動器34中的一個液壓致動器和進氣或排氣門26、32中的一個。電液致動氣門55 包括液壓致動器60、氣門61和回位彈簧62。具體地，液壓致動器60通過控制液壓流體壓力被選擇性地激勵，以打開/關閉氣門61。氣門61可通過捕集液壓流體(即維持恒定的液壓力)而被鎖定。回位彈簧62可輔助氣門61返回關閉位置(即當致動器60被去激勵時)。電液致動氣門55還分別包括第一、第二和第三電磁閥63-65。例如，第一和第二電磁閥63、64可包括二通電磁閥，而第三電磁閥65可包括三通電磁閥。第一、第二和第三電磁閥是電控的(例如經由控制模塊50)，以控制液壓流體壓力并因而控制液壓致動器60和氣門61。另外地或替代性地，電液致動氣門55可包括用于控制液壓流體流動/壓力并因而控制液壓致動器60和氣門61的內部反饋系統(tǒng)(IFS)69。具體地，控制模塊50可選擇性地致動第一、第二和/或第三電磁閥63-65的組合， 以分別允許來自第一、第二和第三液壓流體軌道66-68的液壓流體流動(以及因此而產生的液壓力)。例如，第一液壓流體軌道66可包括低壓軌道(例如比第一閾值低)，第三液壓流體軌道68可包括高壓軌道(例如高于第二閾值)，而第二液壓流體軌道可包括中壓(即， 基準壓力)軌道(例如介于第一與第二閾值之間，或者確切地說是介于低壓軌道與高壓軌道之間的壓力)。現(xiàn)在參考圖3，其中更詳細地示出了控制模塊50?？刂颇K50可包括爆震控制模塊74和氣門控制模塊78?？刂颇K50還可包括用于存儲確定的和/或預定的參數(shù)的存儲器(未示出)。例如，存儲器(未示出)可包括非易失性存儲器(NVM)。爆震控制模塊74從發(fā)動機爆震傳感器48接收信號(“爆震信號”)。例如，爆震信號可指示測量出的發(fā)動機爆震的強度。爆震控制模塊74還可接收指示發(fā)動機操作參數(shù)的信號。例如，爆震控制模塊74可從MAF傳感器20接收指示發(fā)動機上的負載的信號。然而，爆震控制模塊74可接收指示其他發(fā)動機操作參數(shù)的其他信號。發(fā)動機操作參數(shù)(例如 MAF)可用于確定進氣及排氣門M、30的期望的正時(即進氣及排氣門M、30打開或關閉的時段)。爆震控制模塊74可基于爆震信號(“測量出的發(fā)動機爆震”)的強度調節(jié)進氣和 /或排氣門對、30打開的時段。換句話說，當測量出的發(fā)動機爆震增強時，爆震控制模塊74 可降低氣缸的負載。然而，替代性地，當在之前的發(fā)動機循環(huán)期間測量出的發(fā)動機爆震大于預定的發(fā)動機爆震閾值時(即，當檢測到發(fā)動機爆震時)，爆震控制模塊74可調節(jié)進氣和 /或排氣門24、30打開的時段。降低氣缸的負載可包括減少氣缸中的新鮮空氣的量和/或 (例如用廢氣)稀釋氣缸中的空氣。因此，例如，爆震控制模塊74可縮短進氣門M打開的時段。另外地或替代性地， 例如，爆震控制模塊74可延長進氣及排氣門24、30都打開的時段(即，增大氣門重疊量)。 另外地或替代性地，例如，爆震控制模塊74可縮短排氣門30打開的時段(即，較早關閉排氣門30)。 氣門控制模塊78基于來自爆震控制模塊74的調節(jié)后的時段來控制進氣及排氣門 24,30o更具體地，氣門控制模塊78可根據(jù)調節(jié)后的時段利用液壓致動器32控制進氣及排氣門對、30。例如，氣門控制模塊78可產生用于液壓致動器32的控制信號，然后液壓致動器32可相應地致動進氣和/或排氣門對、30。此外，示出并討論了一個進氣門24、一個排氣門32和一組(即一對)液壓致動器32，控制模塊50可測量發(fā)動機爆震、調節(jié)氣門正時、 并控制多個氣缸22中超過一個氣缸的氣門?，F(xiàn)在參考圖4，利用EHVA控制發(fā)動機爆震的方法開始于100。在100處，控制模塊 50可測量發(fā)動機爆震(例如經由來自發(fā)動機爆震傳感器48的爆震信號)。在104處，控制模塊50可確定測量出的發(fā)動機爆震是否大于預定的發(fā)動機爆震閾值。如結果為是，則控制可進入108。如結果為否，則控制可返回100。在108處，控制模塊50可基于測量出的發(fā)動機爆震來調節(jié)進氣和/或排氣門24、 30打開的時段。在112處，控制模塊50可基于調節(jié)后的時段利用液壓致動器32來控制進氣及排氣門對、30。然后，控制可返回100。能夠以多種形式實施本發(fā)明的廣義教導。因此，盡管本發(fā)明包括特定示例，但是由于通過對附圖、說明書、和所附權利要求書的研究，其它變型將對本領域技術人員而言變得顯而易見，所以本發(fā)明的真實范圍不應局限于此。
權利要求
1.一種用于發(fā)動機的控制系統(tǒng)，包括爆震控制模塊，其基于與氣缸對應的發(fā)動機爆震來調節(jié)所述氣缸的進氣門和排氣門中的一個或多個打開的時段；以及氣門控制模塊，其基于調節(jié)后的時段、利用一個或多個液壓致動器控制所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊縮短所述進氣門打開的時段。
3.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊延長所述進氣門和排氣門都打開的時段。
4.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊縮短所述排氣門打開的時段。
5.根據(jù)權利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，所述爆震控制模塊使所述排氣門打開的時段提前，以使所述排氣門較早地關閉。
6.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，當與所述氣缸對應的所述發(fā)動機爆震大于預定的爆震閾值時，所述爆震控制模塊調節(jié)所述氣缸的所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個打開的時段。
7.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述一個或多個液壓致動器中的每個液壓致動器基于液壓力選擇性地接合，并且其中利用三個電磁閥和三個液壓流體軌道來控制所述液壓力。
8.根據(jù)權利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述三個電磁閥包括兩個二通電磁閥和一個三通電磁閥，并且其中所述三個液壓流體軌道具有低壓、中壓和高壓。
9.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，最大制動扭矩(MBT)火花正時被命令。
10.一種用于控制發(fā)動機的方法，包括基于與氣缸對應的發(fā)動機爆震來調節(jié)所述氣缸的進氣門和排氣門中的一個或多個打開的時段；以及基于調節(jié)后的時段、利用一個或多個液壓致動器控制所述進氣門和所述排氣門中的一個或多個。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用電液氣門致動控制發(fā)動機爆震的系統(tǒng)和方法，具體提供一種用于發(fā)動機的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括爆震控制模塊和氣門控制模塊。爆震控制模塊基于與氣缸對應的發(fā)動機爆震來調節(jié)氣缸的進氣門和排氣門中的一個或多個打開的時段。氣門控制模塊基于調節(jié)后的時段、利用一個或多個液壓致動器控制進氣門和排氣門中的一個或多個。
文檔編號F01L9/02GK102418615SQ201110223638
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2010年8月5日
發(fā)明者G. 布倫南 D. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司