汽油發(fā)動機爆震控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有爆震傳感器的往復活塞式內(nèi)燃發(fā)動機，并且涉及用于這種發(fā)動機的爆震控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火花點火活塞式發(fā)動機通常被配置成以很高的點火提前(ignit1nadvance)程度進行操作，以便保證最佳的燃燒和動力輸出。所需的點火提前量通常隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速而增大，并且開發(fā)了用以確保針對所有的轉(zhuǎn)速和負荷條件施加期望的點火提前的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)并不構(gòu)成本發(fā)明的部分，而是眾所周知的；在一個示例中，在發(fā)動機電子控制單元(ECU)的查找表中提供了點火提前的特性。
[0003]點火提前量通常受到燃燒“爆震”限制，燃燒“爆震”是眾所周知的火花引起的燃燒變得有點不穩(wěn)定的現(xiàn)象。燃燒爆震會對發(fā)動機部件造成非常大的損害。許多狀況造成爆震發(fā)生，并且用于將爆震減至最低程度的常規(guī)方法包括爆震傳感器，該爆震傳感器實質(zhì)上為用于將與爆震相關(guān)聯(lián)的聲音頻率與其它燃燒相關(guān)噪聲區(qū)分開的擴音器。當檢測到爆震時，點火控制系統(tǒng)立即延遲點火直到爆震停止為止，并且設置了適當?shù)目刂苹芈芬栽谒械陌l(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷條件下保證最佳點火提前。
[0004]對于多缸發(fā)動機而言，基于點火的爆震控制系統(tǒng)可以逐個氣缸地進行操作，并且具有能夠在一個燃燒循環(huán)內(nèi)減小爆震的響應速率。
[0005]—些汽油發(fā)動機由于燃燒爆震現(xiàn)象而不能在整個速度范圍內(nèi)在最佳點火定時運行。因而，對于某些轉(zhuǎn)速和負荷條件，發(fā)動機可能是“爆震受限”的，并且為了在這樣的條件下實現(xiàn)高燃燒效率，必須盡可能接近爆震極限來操作發(fā)動機。
[0006]延遲點火火花的定時以避免爆震是快速響應手段，并且可以立即消除爆震一即，在一個燃燒循環(huán)內(nèi)消除爆震。然而，通常，針對每個連續(xù)燃燒循環(huán)的點火延遲量受限制，從而點火提前將逐漸減小(以及重新提前)了很小的量以優(yōu)化燃燒而不引起爆震。
[0007]盡管通過減小點火提前程度來進行爆震控制是快速且有效的技術(shù)，但其具有某些缺點。
[0008]立即延遲點火定時意味著相關(guān)聯(lián)的氣缸中的空氣/燃料混合物的燃燒的效率低。產(chǎn)生的是額外的廢熱而不是動力，這會對發(fā)動機冷卻和排氣系統(tǒng)增加熱負荷。換句話說，在點火火花時，存在過多的燃料，這既會導致比與由燃燒事件產(chǎn)生的動力相當?shù)娜剂舷牧看蟮娜剂舷牧?，又會導致較大廢氣排放量。
[0009]由于延遲點火火花而引起的額外的熱負荷會造成另一種結(jié)果，這是因為熱的發(fā)動機更易于爆震。隨著發(fā)動機變得越熱，爆震狀況就會變得越嚴重，結(jié)果會是非常不利的控制循環(huán)。
[0010]盡管最佳性能會需要高級的95R0N辛烷，但車輛發(fā)動機優(yōu)選地應當基于各種不同的燃料安全地運行。在使用低級燃料(例如91R0N辛烷)的情況下，可以使用很高程度的點火延遲來保護發(fā)動機免受爆震的影響，而這不可避免地導致發(fā)動機的溫度以及冷卻和排氣系統(tǒng)的溫度過高。
[0011]理論上，可以通過對發(fā)動機的常規(guī)進氣閥和排氣閥的操作的一些改變來解決燃燒爆震，但實際上，使常規(guī)的凸輪軸及類似元件移動的響應時間太長，并且該響應時間可能具有比改變點火定時的時間大的量級。
[0012]所需要的是保證最佳點火定時和燃燒效率的、提供對燃燒爆震的控制的快速裝置和方法。另外，應當具有基于低至85R0N辛烷的低級燃料運行的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了往復活塞式內(nèi)燃發(fā)動機中的燃燒爆震控制的方法，所述發(fā)動機具有燃燒室、位于所述燃燒室的進氣口處的提升閥、在所述閥上游的進氣歧管以及位于所述歧管的進氣口處的節(jié)流閥，所述發(fā)動機還包括用于所述進氣閥的主動式推桿(active tappet)，由此，可以按照需求調(diào)整閥操作，所述方法包括:
[0014]a)檢測在燃燒事件期間在燃燒室中的燃燒爆震；
[0015]b)針對所述室中的隨后的燃燒事件，命令所述主動式推桿以減小爆震的方式改變相關(guān)聯(lián)的閥的操作；以及
[0016]c)針對所述室中的連續(xù)的燃燒事件，重復步驟a)和步驟b)，直到未
[0017]檢測到燃燒爆震為止。
[0018]該方法旨在連續(xù)地進行操作，從而設置常規(guī)的爆震傳感器以監(jiān)聽氣缸或每個氣缸的燃燒室中的爆震。
[0019]本發(fā)明提供了使用主動式推桿來改變允許進入燃燒室中的空氣量和/或允許空氣進入燃燒室中的定時以及/或者從燃燒室排出燃燒氣體的定時，以便減小在該燃燒室中在下一燃燒事件時爆震的可能性。因此，本發(fā)明可以提供一個燃燒循環(huán)內(nèi)的爆震控制。
[0020]主動式推桿提供了逐個事件地基本上立即改變相關(guān)聯(lián)的閥的操作。這樣的推桿可以包括液壓室，該液壓室的容量是由電致動閥(諸如放泄閥(bleed valve))響應于來自發(fā)動機ECU的命令來控制的。
[0021]在一個實施例中，主動式推桿可以位于凸輪軸與進氣閥之間，以便將凸輪軸升程傳遞給所述閥。然而，主動式推桿提供了相關(guān)聯(lián)的閥獨立于凸輪軸或其它閥控制裝置而進行操作。
[0022]根據(jù)下述技術(shù)中的一種或多種技術(shù)，空氣充量可以由主動式推桿來控制:
[0023]-改變閥升程以便在激活周期期間增大或減小提升閥的最大開度。如果打開定時和關(guān)閉定時未改變，那么增大的升程將使吸入的空氣量增加，并且減小的升程將使吸入的空氣量減少。
[0024]-通過重新設定閥打開的定時、重新設定閥關(guān)閉的定時、或者重新設定閥打開的定時和閥關(guān)閉的定時來改變閥打開的持續(xù)時間。如果閥升程未改變，那么較長的打開持續(xù)時間將易于增加吸入的空氣量，而較短的打開持續(xù)時間將易于減少吸入的空氣量。
[0025]-通過重新設定進氣閥打開的定時以增大或減小與排氣閥的操作的重疊(overlap)來改變進氣閥與排氣閥的重疊。減小的重疊將易于增加可用于燃燒的空氣量，而增大的重疊將易于減少可用于燃燒的空氣量。
[0026]可以通過直接減少新鮮空氣充量或者通過控制閥重疊以在燃燒室內(nèi)保留較大比例的燃燒氣體來減少可用于燃燒的空氣量;這樣的氣體是惰性的，并且無法有助于燃燒。
[0027]如果也為燃燒室的排氣閥設置主動式推桿，那么可以借助于進氣閥推桿、排氣閥推桿或這兩者來改變閥重疊。
[0028]通常，通過提供減少用于燃燒的空氣量來實現(xiàn)爆震減小或爆震消除。因此，可以不需要點火延遲來實現(xiàn)連續(xù)燃燒事件中的爆震控制，并且燃燒可以在最佳點火定時發(fā)生。因而，燃料消耗量和廢氣排放物減少，同時沒有產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)方法的廢熱。
[0029]本發(fā)明的控制方法可以包括:
[0030]d)檢測所述燃燒室中的燃燒爆震的不存在；
[0031]e)針對所述室中的隨后的燃燒事件，命令所述主動式推桿以接近爆震的方式改變相關(guān)聯(lián)的閥的操作；以及
[0032]f)重復步驟d)和步驟e)，直到再次檢測到燃燒爆震為止。
[0033]例如通過直接增加空氣充量或者通過減小燃燒室中剩余的燃燒氣體的比例，接近爆震的改變將易于增加可用于燃燒的空氣量。
[0034]因此，本發(fā)明可以提供全面的爆震控制方法，由此，為了點火提前對于所有的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷條件而言均是最佳的，感測燃燒爆震(或燃燒爆震的不存在)。
[0035]對于發(fā)動機的所有工作條件、尤其是轉(zhuǎn)速、負荷、溫度、高度以及其它相關(guān)參數(shù)，可以通過已知的方法來根據(jù)實驗確定適用于點火提前和閥操作(空氣進入)的值。這些值例如可存儲在ECU的查找表中，或者可通過參考適當?shù)乃惴▉泶_定這些值。
[0036]在本發(fā)明的實施例中，改變點火定時可與改變閥操作結(jié)合使用以達到比僅通過使用任一種方法能夠達到的響應時間快的響應時間，或者僅使用任一種方法可以通過對于發(fā)動機的其它操作考慮因素來折衷。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種火花點火式往復活塞式內(nèi)燃發(fā)動機中的燃燒爆震控制的方法，所述發(fā)動機具有燃燒室、位于所述燃燒室的進氣口處的提升閥、在所述閥上游的進氣歧管以及位于所述歧管的進氣口處的節(jié)流閥，所述發(fā)動機還包括:用于所述進氣閥的主動式推桿，由此，可以按照需求調(diào)整閥操作；以及改變點火火花的定時的系統(tǒng)，所述方法包括:
[0038]a)提供用于所述發(fā)動機的閾值操作溫度；
[0039]b)在低于所述閾值的情況下，允許通過操作所述主動式推桿和/或通過操作所述系統(tǒng)來處理燃燒爆震；以及
[0040]c)在高于所述閾值的情況下，允許僅通