專利名稱：壓縮比確定和控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及內燃機，并且尤其涉及點燃式內燃機的壓縮比。
背景技術：
此處的背景資料描述是為了大概介紹本發明的背景。目前署名的發明人的工作，在背景資料章節做了一定程度的描述，還有那些在申請時不可稱作現有技術的方面，這些都既不明顯又不隱含地認作相對于本發明的現有技術。經由進氣歧管把空氣吸入發動機中。節氣門控制進入發動機的氣流。空氣與來自一個或多個燃料噴射器的燃料混合以產生空氣/燃料混合物。空氣/燃料混合物在發動機 的一個或多個燃燒室內燃燒。空氣/燃料混合物的燃燒由火花塞提供的火花引起。燃燒室的壓縮比指的是燃燒室的最大容積與燃燒室的最小容積之比。在內燃機中，最小容積可以出現在活塞處于最高位置(稱作上止點或TDC)的時候。最大容積可以出現在活塞處于最低位置(稱作下止點或BDC)的時候。如果燃燒室的最小容積例如是I個單位容積，燃燒室的最大容積例如是10個單位容積，那么燃燒室的壓縮比可以(理論上)是近似 10 比 I (10:1)。

發明內容
一種系統包括取樣模塊和映射產生模塊。該取樣模塊接收基于帶有功率計的火花點火式發動機的運轉產生火花點火式發動機熱效率的第一映射。火花點火式發動機的燃燒室具有第一壓縮比。該映射產生模塊基于第一映射和具有第二壓縮比的燃燒室產生火花點火式發動機熱效率的第二映射。第二壓縮比不同于第一壓縮比。在其它特征中，一種系統包括取樣模塊、調整模塊和映射產生模塊。該取樣模塊接收基于帶有功率計的火花點火式發動機的運轉產生火花點火式發動機熱效率的第一映射并且為發動機轉速和發動機負荷選擇性地從第一映射輸出熱效率點。火花點火式發動機的燃燒室具有第一壓縮比。該調整模塊基于該熱效率點并且基于具有第二壓縮比的燃燒室產生調整的熱效率點。第二壓縮比不同于第一壓縮比。該映射產生模塊用第二壓縮比的火花點火式發動機熱效率的第二映射中的發動機轉速和發動機負荷對調整的熱效率點作索引。通過下文提供的詳細描述，本發明的更多適用領域將變得顯而易見。應當理解，詳細描述和特定例子僅僅意圖用于說明并且不意圖限制發明范圍。本發明還提供了以下方案
I. 一種系統，包括
取樣模塊，所述取樣模塊接收火花點火式發動機的熱效率的第一映射，所述第一映射基于帶有功率計的火花點火式發動機的運轉產生，
其中，所述火花點火式發動機的燃燒室具有第一壓縮比；和
映射產生模塊，所述映射產生模塊產生火花點火式發動機的熱效率的第二映射，所述第二映射基于所述第一映射和具有第二壓縮比的燃燒室產生，其中，所述第二壓縮比不同于所述第一壓縮比。2.如方案I所述的系統，其中，為了產生所述第二映射，所述映射產生模塊分別基于與燃燒定相角度關聯的燃燒定相熱效率調整值并且分別基于與所述第二壓縮比關聯的壓縮比熱效率調整值選擇性地調整所述第一映射的熱效率點。3.如方案I所述的系統，進一步地包括
燃燒定相調整模塊，其基于在帶有所述功率計的所述火花點火式發動機的運轉期間選擇的燃燒定相角度產生燃燒定相熱效率調整值，以限制發動機爆震低于發動機轉速和發動機負荷下的各個預定最聞水平；和
調整模塊，其基于各個所述燃燒定相熱效率調整值選擇性地調整所述第一映射的熱效率點，· 其中，所述映射產生模塊用所述調整的熱效率點填充所述第二映射。4.如方案3所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述第一映射的熱效率點與所述燃燒定相熱效率調整值的各個總和以及所述第一映射的熱效率點與所述熱效率調整值的各個乘積中的一者產生所述調整的熱效率點。5.如方案3所述的系統，其中，所述燃燒定相調整模塊進一步地基于所述第一與第二壓縮比之間的差值產生所述燃燒定相熱效率調整值。6.如方案5所述的系統，其中，所述燃燒定相調整模塊進一步地基于壓縮比每單位變化對應的所述燃燒定相角度的預定變化產生所述燃燒定相熱效率調整值。7.如方案I所述的系統，進一步地包括
壓縮比調整模塊，其基于所述第一壓縮比和所述第二壓縮比產生壓縮比熱效率調整值；和
調整模塊，其基于所述第一映射的各個熱效率點和所述壓縮比熱效率調整值產生調整的熱效率點，
其中，所述映射產生模塊用所述調整的熱效率點填充所述第二映射。8.如方案7所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述第一映射的熱效率點與所述壓縮比熱效率調整值的各個總和以及所述第一映射的熱效率點與所述壓縮比熱效率調整值的各個乘積中的一者產生所述調整的熱效率點。9.如方案7所述的系統，其中，所述壓縮比調整模塊基于與壓縮比從所述第一壓縮比到所述第二壓縮比的變化相對應的所述熱效率的百分比變化產生所述熱效率調整值。10.如方案7所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述壓縮比熱效率調整值選擇性地增大或減小所述第一映射的熱效率點以產生所述調整的熱效率點。11. 一種系統,包括
取樣模塊，其接收基于帶有功率計的火花點火式發動機的運轉產生的所述火花點火式發動機的熱效率的第一映射并且為發動機轉速和發動機負荷選擇性地從所述第一映射輸出熱效率點，
其中，所述火花點火式發動機的燃燒室具有第一壓縮比；
調整模塊，其基于所述熱效率點并且基于具有第二壓縮比的燃燒室產生調整的熱效率
點，
其中，所述第二壓縮比不同于所述第一壓縮比；和映射產生模塊，其用所述第二壓縮比的所述火花點火式發動機熱效率的第二映射中的發動機轉速和發動機負荷對所述調整的熱效率點作索引。12.如方案11所述的系統，其中，所述調整模塊進一步地基于與燃燒定相角度關聯的第一熱效率調整值和與所述第二壓縮比關聯的第二熱效率調整值產生所述調整的熱效率點。13.如方案11所述的系統，進一步地包括燃燒定相調整模塊，其基于在帶有所述功率計的發動機運轉期間選擇的燃燒定相角度產生熱效率調整值，以限制發動機爆震低于發動機轉速和發動機負荷下的預定最高水平，
其中，所述調整模塊進一步地基于所述熱效率調整值調整所述調整的熱效率點。14.如方案13所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述熱效率點與所述熱效率調整值之和以及所述熱效率點與所述熱效率調整值之積中的一者產生所述調整的熱效率 點。15.如方案13所述的系統，其中，所述燃燒定相調整模塊進一步地基于所述第一與第二壓縮比之間的差值產生所述熱效率調整值。16.如方案15所述的系統，其中，所述燃燒定相調整模塊進一步地基于壓縮比每單位變化對應的所述燃燒定相角度的預定變化產生所述熱效率調整值。17.如方案11所述的系統，進一步地包括壓縮比調整模塊，其基于所述第一壓縮比和所述第二壓縮比產生熱效率調整值，
其中，所述調整模塊進一步地基于所述熱效率調整值調整所述調整的熱效率點。18.如方案17所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述熱效率點與所述熱效率調整值之和以及所述熱效率點與所述熱效率調整值之積中的一者產生所述調整的熱效率點。19.如方案17所述的系統，其中，所述壓縮比調整模塊基于與壓縮比從所述第一壓縮比到所述第二壓縮比的變化相對應的所述熱效率的百分比變化產生所述熱效率調整值。20.如方案17所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述熱效率調整值選擇性地增大或減小熱效率點以產生所述調整的熱效率點。


通過詳細描述和附圖將更完整地理解本發明，其中
圖I是根據本發明的示例發動機開發系統的原理框 圖2是根據本發明的示例熱效率映射模塊的原理框 圖3是作為壓縮比的函數的熱效率和效益增益的示例圖表；
圖4是作為燃燒定相延遲的函數的相對熱效率的示例圖表；
圖5是根據本發明的流程圖，描述基于發動機具有特定壓縮比的情況下的發動機的第一熱效率映射為帶有不同壓縮比的發動機產生第二熱效率映射的示例方法；
圖6是根據本發明的發動機系統的示例實施的原理框 圖7-8是根據本發明的壓縮比控制模塊的示例實施的原理框圖；和 圖9是作為壓縮比的函數的燃燒定相參數的示例圖表。
具體實施例方式下面的描述本質上僅僅是說明性的，并且決不意圖限制本發明、其應用或用途。為了清楚起見，圖中將使用相同的附圖標記表示相似的元件。本文所用的措詞"A、B和C中的至少一個〃應當解釋成意味著使用非專用邏輯〃或〃的邏輯(A或B或C)。應當理解，方法內的步驟可以以不同順序執行，只要不改變本發明的原理。本文所用的措詞〃模塊〃可以指的是、屬于或包括專用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；現場可編程門陣列(FPGA);執行代碼的處理器(共用的、專用的或組);其它的提供所述功能的適當部件；或上述的一些或全部的組合，例如在單片系統中。措詞"模塊〃可以包括存儲由處理器執行的代碼的存儲器(共用的、專用的或組)。上面所用的措詞〃代碼〃可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指的是程序、例行程序、函數、類和/或對象。上面所用的措詞"共用的"意味著來自多個模塊的一些或全部代碼可以使用單個(共用的)處理器來執行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可以由單個(共用的)存儲器來存儲。上面所用的措詞〃組〃意味著來自單個模塊的一些 或全部代碼可以使用一組處理器來執行。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。本文所述裝置和方法可以通過由一個或多個處理器執行的一個或多個計算機程序實現。計算機程序包括存儲在非暫時性有形計算機可讀介質上的處理器可執行指令。計算機程序還可以包括存儲數據。非暫時性有形計算機可讀介質的非限制性例子是非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。在發動機研制期間，控制發動機在發動機轉速和發動機負荷的整個運轉范圍內運轉并且使用功率計和各種傳感器監測發動機。發動機具有已知的或估計的壓縮比。基于發動機運轉期間采集的數據，發動機分析模塊產生各種發動機映射，例如發動機熱效率的發動機映射和/或一個或多個其它發動機映射。基于發動機映射(多個)、壓縮比和可以在其內實施發動機的車輛的特性，車輛分析模塊可以預測或估計一個或多個車輛性能參數。僅僅舉例來說，車輛分析模塊可以產生車輛燃料經濟性預測(例如英里每加侖)和一個或多個車輛性能預測(例如0到60英里每小時的加速時間、超車操作加速時間和/或一個或多個其它適當的性能預測)。為了為不同壓縮比的發動機產生車輛性能預測，發動機開發者重新構造發動機以具有不同壓縮比。重新構造的發動機在整個運轉范圍內與功率計一起運轉，發動機分析模塊產生一組新的一個或多個發動機映射，并且新的發動機映射(多個)用來產生一組一個或多個新的車輛性能預測。重新構造發動機具有不同壓縮比和重新測試發動機的過程可以迭代地執行以確定最適當的壓縮比。壓縮比可以被載入和/或用于校準發動機控制模塊(ECM)在車輛運轉發動機開發后期間將如何控制發動機。然而，與重新構造和重新測試發動機相關的迭代過程會是耗時間和耗資源的。根據本發明的熱效率映射模塊接收具有特定壓縮比的發動機的熱效率映射。在發動機具有基于熱效率映射和兩個預定關系的不同壓縮比的情況下，熱效率映射模塊產生發動機的熱效率映射。預定關系的第一個是使用無爆震極限燃燒定相時壓縮比與熱效率之間的關系。預定關系的第二個是爆震極限燃燒定相與熱效率之間的關系。在發動機具有不同壓縮比的情況下為發動機產生熱效率映射而不必重新構造和重新測試發動機的能力，可以節省時間和資源，可以允許發動機更快地出售并且可以提供一個或多個其它好處。現在參照圖I，給出發動機開發系統100的一種示例實施的原理框圖。控制模塊104使用功率計112控制測試中的發動機108的運轉。控制模塊104可以以預定方式為測試控制發動機108的運轉。僅僅舉例來說，控制模塊104可以在整個預定發動機轉速和發動機負荷運轉范圍內在預定點使發動機108運轉。一個或多個傳感器116與發動機108和功率計112相聯系。傳感器116測量參數并且基于測得的參數提供信號120給數據采集系統122。在運轉期間，數據采集系統122基于測得的參數為發動機108產生不同的發動機映射124。數據采集系統122可以包括例如一個或多個電腦。發動機映射124可以包括例如由作為發動機轉速和發動機負荷的函數映射出的 發動機108的熱效率產生的熱效率映射。發動機負荷可以用質量空氣流量(MAF)、進氣歧管壓力和/或發動機負荷的另一適當指標表達。發動機映射124還包括由作為發動機轉速和發動機負荷的函數映射出的發動機108的爆震極限燃燒定相產生的爆震極限燃燒定相映射。發動機映射124還可以包括一個或多個其它適當的發動機映射，例如發動機性能映射(例如轉矩、馬力等等)。爆震極限燃燒定相可以用曲軸角表達，在這個曲軸角處，噴射燃料的預定百分比(例如百分之50)在燃燒室內燃燒。噴射燃料的百分之五十燃燒時的曲軸角稱為CA50。如果CA50提前，在可以經歷大于預定最高水平的發動機爆震情況下的CA50值就稱作爆震極限CA50或爆震極限燃燒定相角度。爆震極限燃燒定相映射將稱作爆震極限CA50映射。發動機108具有指定壓縮比。壓縮比可以指的是發動機108的燃燒室最大容積與燃燒室最小容積之比。最小容積可以出現在燃燒室內的活塞處于最高位置(稱作上止點或TDC)的時候。最大容積可以出現在活塞處于最低位置(稱作下止點或BDC)的時候。車輛分析模塊128可以基于可以實施發動機108的車輛的虛擬模型并且基于一個或多個發動機映射124產生一個或多個車輛性能預測。車輛的虛擬模型可以包括在一組指定行車條件例如聯邦試驗程序(FTP)、歐洲駕駛循環或另一組適當的行車條件下模擬車輛運行的值。車輛性能預測可以包括例如車輛的預測燃料經濟性(例如英里每加侖)和/或一個或多個預測的車輛性能參數。僅僅舉例來說，預測的車輛性能參數可以包括預測的0到60的加速時間、預測的超車操作時間等等。車輛分析模塊128可以例如選擇性地顯示預測的車輛性能參數。基于預測的燃料經濟性和/或一個或多個預測的車輛性能參數，發動機開發者可以確定發動機108的指定壓縮比是否合適。然而不管指定壓縮比是否合適，發動機開發者可以重新構造發動機108具有不同壓縮比并且重新測試發動機108。可以為具有不同壓縮比的發動機108產生發動機映射124和車輛性能參數的新組。發動機開發者可以評估新的發動機映射和預測車輛性能參數以確定該不同壓縮比是否更合適和/或確認指定壓縮比的適合性。熱效率映射模塊132接收熱效率映射。熱效率映射模塊132還可以接收一個或多個其它的發動機映射124，例如爆震極限CA50映射。如果發動機108具有一個或多個不同壓縮比，熱效率映射模塊132就基于發動機108的熱效率映射和指定壓縮比分別為發動機108產生一個或多個其它熱效率映射136。車輛分析模塊128可以分別基于車輛虛擬模型和基于其它熱效率映射136產生一個或多個車輛性能參數的預測值。現在參照圖2，給出熱效率映射模塊132的一種示例實施的原理框圖。取樣模塊202接收具有指定壓縮比206的發動機108的熱效率映射204。該指定壓縮比206可以是例如，由功率計112提供、由使用者輸入和/或以其它適當方式提供。取樣模塊202還接收具有指定壓縮比206的發動機108的爆震極限CA50映射208。每個映射例如熱效率映射204和爆震極限CA50映射208包括多個點。指定映射的每個點是對應的發動機轉速212和發動機負荷216點處的映射參數的值。僅僅舉例來說，熱效率映射204的熱效率點是在對應數值的發動機轉速212和發動機負荷216處的發動機108的熱效率值。類似地，爆震極限CA50映射208中的爆震極限CA50點對應于對應數值的發動機轉速212和發動機負荷216處的發動機108的爆震極限CA50值。取樣模塊202選擇性地為發動機轉速212和發動機負荷216的指定數值對從熱效率映射204和爆震極限CA50 映射208分別輸出熱效率點220和爆震極限CA50點224。如果發動機108具有第二壓縮比240，調整模塊228為發動機108的第二熱效率映射236接收熱效率點220并且產生調整的熱效率點232。第二壓縮比240可以不同于指定壓縮比206。比選擇模塊244可以設置第二壓縮比240，或者，可以由其它合適的來源例如使用者輸入來提供第二壓縮比240。僅僅舉例來說，比選擇模塊244可以使指定壓縮比206增大或減小預定量(例如0. 25個壓縮比單位、0. 5個壓縮比單位、I. 0個壓縮比單位等等)來產生第二壓縮比240。調整模塊228為發動機轉速212和發動機負荷216的指定數值對處的第二熱效率映射236產生調整的熱效率點232。調整模塊228基于熱效率點220、燃燒定相調整值248和壓縮比調整值252產生調整的熱效率點232。更具體地說，調整模塊228基于燃燒定相調整值248和壓縮比調整值252選擇性地增大或減小熱效率點220以產生調整的熱效率點232。僅僅舉例來說，調整模塊228可以基于熱效率點220與壓縮比的乘積和燃燒定相調整值248、252和/或基于熱效率點220與壓縮比調整值和燃燒定相248、252之和設置調整的熱效率點232。壓縮比調整模塊256基于第二壓縮比240和指定壓縮比206產生壓縮比調整值252。壓縮比調整模塊256使用壓縮比與用非爆震極限CA50產生的熱效率之間的第一預定關系產生壓縮比調整值252。第一預定關系的示例圖示在圖3中示出。現在參照圖3，給出作為壓縮比312的函數的制動熱效率304和百分比熱效率增益308的示例圖表。示例跡線316和320繪出作為壓縮比312的函數的制動熱效率304。示例跡線324繪出作為壓縮比312的函數的百分比熱效率增益308。返回參照圖2，壓縮比調整值252可以例如用與指定壓縮比206到第二壓縮比240的變化相關的百分比效率增益表達。在不同的實施中，壓縮比調整值252可以用與指定壓縮比206到第二壓縮比240的變化相關的熱效率變化表達。燃燒定相調整模塊260基于爆震極限CA50點產生燃燒定相調整值248。燃燒定相調整模塊260進一步地基于指定壓縮比206和第二壓縮比240產生燃燒定相調整值248。更具體地說，燃燒定相調整模塊260基于指定壓縮比206與第二壓縮比240之間的壓縮比差值261產生燃燒定相調整值248。差值模塊262可以基于指定壓縮比206與第二壓縮比240之間的差值確定且輸出壓縮比差值261。僅僅舉例來說，燃燒定相調整可以使用第二預定關系和CA50對壓縮比的靈敏度產生燃燒定相調整值248。CA50對壓縮比的靈敏度可以指的是壓縮比每單位變化對應的CA50的變化(例如爆震極限CA50或最佳CA50)。發動機108的CA50對壓縮比的靈敏度可以是確定值或者可以設置成預定值作為默認僅僅舉例來說，包括在內的是，該預定值可以是壓縮比每單位變化對應的CA50的3°與5°之間的變化，并且在不同實施中，可以是壓縮比每單位變化對應的CA50的4°變化。第二預定關系可以限定出相對熱效率與燃燒延遲之間的關系。第二預定關系的示例圖示在圖4中給出。現在參照圖4，給出作為燃燒延遲408的函數的相對熱效率404的示例圖表。每個示例點412對應于相對熱效率404的數值，作為燃燒延遲408的函數畫出。相對熱效率404可以指的是具有爆震極限CA50點224的發動機108的熱效率點·220相對于具有指定壓縮比下的最佳CA50的發動機108的熱效率點220。相對熱效率404可以指的是由爆震極限CA50點224下運行相對于使用最佳CA50情況下運行引起的百分比熱效率損失。指定壓縮比的最佳CA50可以是預定值(例如距離TDC約8. 5° )或確定值。燃燒延遲408可以指的是相對于指定發動機和運轉狀態的最佳CA50如何延遲爆震極限CA50。僅僅舉例來說，大約虛線416處的0燃燒延遲408對應于沒有從最佳CA50延遲爆震極限CA50的時候。因此，當燃燒延遲408是0時，相對熱效率值404是I。可以基于CA50對壓縮比的靈敏度和壓縮比差值261調整爆震極限CA50以用于確定燃燒延遲408。在不同實施中，相對熱效率404可以用凈平均有效指示壓力(NMEP)表達。僅僅舉例來說，相對熱效率404可以用爆震極限CA50時的NMEP與最佳CA50時的NMEP之比表達。如圖4所示，當爆震極限CA50從最佳CA50提前或延遲時(S卩，當燃燒延遲408離開0時)，相對熱效率404從I減小(非調整值)。僅僅舉例來說，燃燒定相調整模塊260可以基于爆震極限CA50 224確定燃燒延遲408的第一值。基于燃燒延遲408的第一值，燃燒定相調整模塊260然后可以使用第二預定關系確定相對熱效率404的第一值。基于壓縮比差值261和CA50對壓縮比的靈敏度，燃燒定相調整模塊260然后可以確定第二爆震極限CA50值。燃燒定相調整模塊260可以基于第二爆震極限CA50確定燃燒延遲408的第二值。基于燃燒延遲408的第二值，燃燒定相調整模塊260然后可以使用第二預定關系確定相對熱效率404的第二值。燃燒定相調整模塊260可以設置燃燒定相調整值248等于相對熱效率404的第一和第二值之間的差值。返回參照圖2，在燃燒定相調整值248和壓縮比調整值252乘以熱效率點220以確定調整的熱效率點232的實施中，燃燒定相調整模塊260可以設置燃燒定相調整值248等于相對熱效率404。調整模塊228基于燃燒定相調整值248和壓縮比調整值252通過增加或減少熱效率點220產生調整的熱效率點232。調整模塊228提供調整的熱效率點232給映射產生模塊264。映射產生模塊264使用調整的熱效率點232產生第二壓縮比240的第二熱效率映射236。更具體地說，映射產生模塊264用調整的熱效率點232填充與發動機轉速212和發動機負荷216的指定數值對相對應的第二熱效率映射236的條目。換句話說，映射產生模塊264用第二熱效率映射236中的發動機轉速212和發動機負荷216對調整的熱效率點232作索引。熱效率映射模塊132可以為發動機轉速212和發動機負荷216的每組數值重復上述功能以填充第二熱效率映射236的全部條目。如果發動機108具有一個或多個另外的壓縮比，熱效率映射模塊132還可以分別為一個或多個另外的熱效率映射執行上述功能。現在參照圖5，給出了流程圖，描述在發動機108具有不同壓縮比的情況下分別為具有指定壓縮比的發動機108產生熱效率映射的示例方法500。控制從504開始，此處，控制獲得在具有指定壓縮比206的發動機108的測試期間經由數據采集系統122獲得的熱效率映射204和爆震極限CA50映射208。熱效率映射204包括由發動機轉速212和發動機負荷216索引的具有指定壓縮比206的發動機108的熱效率點的映射。爆震極限CA50映射包括由發動機轉速212和發動機負荷216索引的爆震極限CA50點的映射。 在504處，控制獲得發動機108的第二壓縮比240。然而，發動機108具有特定壓縮比206。控制為發動機轉速212和發動機負荷216的數值選擇熱效率點220和爆震極限CA50點224。控制在516處確定燃燒定相調整值248和壓縮比調整值252。如上所述，控制可以基于爆震極限CA50點224和壓縮比差值261使用第二預定關系和CA50對壓縮比的靈敏度確定燃燒定相調整值248。控制可以基于指定壓縮比206與第二壓縮比240之間的差值使用第一預定關系確定壓縮比調整值252。在520處，控制基于熱效率點220以及壓縮比和燃燒定相調整值248和252為第二壓縮比240時的發動機轉速212和發動機負荷216的數值確定調整的熱效率點232。更具體地說，控制基于壓縮比和燃燒定相調整值248和252選擇性地調整(即增大或減小)熱效率點220以產生調整的熱效率點232。如果發動機108具有第二壓縮比240，在524處，控制存儲調整的熱效率點232在第二熱效率映射236中。更具體地說，控制用發動機轉速212和發動機負荷216對第二熱效率映射236中的調整的熱效率點232作索引。在528處，控制可以確定是否完成第二熱效率映射236的產生。如果為真，控制可以繼續進行532 ;如果為假，控制可以在536處選擇發動機轉速212和發動機負荷216的數值的其它(不同)組合并且控制返回512。在不同實施中，控制可以按照預定順序選擇發動機轉速212和發動機負荷216的數值組合從而在第二次選擇數值的指定組合之前每個數值組合都選過一次。例如，當每個數值組合都已經選過一次時，可以認為完成了第二熱效率映射 236。在532處，控制確定是否要在發動機108具有另一壓縮比的情況下產生另一熱效率映射。如果為真，控制可以繼續進彳丁 540 ;如果為假，控制可以結束控制可以在540處為要產生的另一熱效率映射選擇下一壓縮比并且選擇發動機轉速212和發動機負荷216的組合，并且控制可以返回512。在發動機108具有第二壓縮比240的情況下產生的第二熱效率映射236可用于產生一組新的預測車輛性能參數，并且這些預測車輛性能參數可用于確定發動機108的最合適的壓縮比。在具有固定壓縮比發動機的車輛中，能夠基于最合適的壓縮比校準發動機控制模塊(ECM)。ECM可以基于壓縮比設置一個或多個發動機致動器值(例如，燃燒定相、火花正時，等等)。
在具有可變壓縮比發動機的車輛中，發動機映射124和/或預測車輛性能參數可用于建立通過發動機轉速和發動機負荷索引的期望壓縮比的映射。在可變壓縮比發動機的運轉期間，ECM可以基于發動機轉速和發動機負荷選擇運轉狀態的期望壓縮比。ECM能夠基于最佳壓縮比以開環或閉環方式控制一個或多個發動機致動器值。現在參 照圖6,給出發動機系統700的一種不例實施的原理框圖。發動機系統700包括燃燒空氣/燃料混合物以產生用于車輛的驅動轉矩的發動機702。一個或多個電動機和/或電動發電機單元(MGUs)可以與發動機702 —起使用。經由節氣門708把空氣吸入進氣歧管706中。節氣門708改變進入進氣歧管706內的氣流。僅僅舉例來說，節氣門708可以包括具有可旋轉葉片的蝶形閥。發動機控制模塊(ECM)710控制節氣門致動器模塊712 (例如電子節流控制器或ETC)，并且節氣門致動器模塊712控制節氣門708的打開。從進氣歧管706把空氣吸入發動機702的氣缸中。雖然發動機702可以包括一個以上的氣缸，但是僅僅示出單個代表性氣缸714。從進氣歧管706經由一個或多個進氣門例如進氣門718把空氣吸入氣缸714中。ECM 710控制燃料致動器模塊720，并且燃料致動器模塊720控制燃料噴射器721的打開。燃料噴射器721可以將燃料噴入氣缸714中。對于其它類型的發動機，例如多點燃料噴射(MPFI)發動機，燃料可以附加地或替代地噴入進氣系統中。噴射的燃料與空氣混合并且在氣缸714中產生空氣/燃料混合物。氣缸714內的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。基于來自ECM 710的信號，火花致動器模塊722使氣缸714中的火花塞724通電。火花塞724產生的火花點燃空氣/燃料混合物。可以相對于活塞處于TDC位置時的時間規定火花正時。空氣/燃料混合物的燃燒驅動活塞向下，并且活塞驅動曲軸(未示出)的旋轉。在BDC位置之后，活塞開始重新上移并且使燃燒副產物經由一個或多個排氣門例如排氣門726排出。燃燒副產物經由排氣系統727從車輛排出。一個燃燒循環，從氣缸714的角度來看，可以包括曲軸旋轉兩周(即，曲軸旋轉720° )。氣缸114的一個燃燒循環可以包括四個階段進氣階段；壓縮階段；膨脹階段；和排氣階段。僅僅舉例來說，在進氣階段期間，活塞朝著BDC位置下降并且把空氣吸入氣缸714中。在壓縮階段期間，活塞朝著TDC位置上升并且壓縮氣缸714的內含物。在進氣階段期間，可以噴射燃料。在壓縮階段和/或膨脹階段期間，也可以噴射燃料。在膨脹階段期間，燃燒朝著BDC位置驅動活塞。在排氣階段期間，活塞朝著TDC位置上升，使得到的廢氣排出氣缸714。進氣門718可以由進氣凸輪軸728控制，而排氣門726可以由排氣凸輪軸730控制。在不同實施中，多個進氣凸輪軸可以控制每個氣缸的多個進氣門和/或可以控制多列氣缸的進氣門。類似地，多個排氣凸輪軸可以控制每個氣缸的多個排氣門和/或可以控制多列氣缸的排氣門。可以由進氣凸輪相位器732相對于TDC位置改變進氣門718開啟的時間。相位器致動器模塊726可以控制進氣和/或排氣相位器732和734。可以由排氣凸輪相位器734相對于TDC位置改變排氣門726開啟的時間。也可以相對于活塞位置規定燃料噴射正時。在不同實施中，氣缸壓力傳感器750測量氣缸714內的壓力并且基于該壓力產生氣缸壓力信號754。還可以提供一個或多個其它傳感器758。例如，其它傳感器758可以包括質量空氣流量(MAF)傳感器、進氣歧管絕對壓力(MAP)傳感器、進氣溫度(IAT)傳感器、曲軸位置傳感器、冷卻劑溫度傳感器、一個或多個凸輪軸位置傳感器和/或一個或多個其它合適的傳感器。在不同實施中，發動機702可以是可變壓縮比發動機。基于來自ECM 710的信號，壓縮比致動器模塊762控制著調整由氣缸714界定的燃燒室的壓縮比的致動器。該致動器可以包括，例如，提升/降下氣缸714內活塞表面的致動器、控制被致動以調整燃燒室內的壓縮比的輔助活塞(未示出)的致動器、相對于曲軸提升/降下氣缸體的致動器和/或其它合適類型的壓縮比調整致動器。除了控制氣缸714的燃燒室的壓縮比之外，該致動器可以控制其它氣缸界定的其它燃燒室的壓縮比，例如在提升/降下氣缸體的致動器的情況中。ECM 710可以包括為燃燒室產生期望壓縮比的壓縮比控制模塊780。壓縮比控制模塊780可以基于期望壓縮比控制壓縮比致動器模塊762。
現在參照圖7，給出壓縮比控制模塊780的一種示例實施的原理框圖。僅僅舉例來說，圖7的壓縮比模塊780的示例實施可以與沒有包含氣缸壓力傳感器750的實施相關。壓縮比控制模塊780可以包括壓縮比確定模塊804和致動器控制模塊808。壓縮比確定模塊804基于發動機轉速816和發動機負荷820確定用于與氣缸714相關的燃燒室的期望壓縮比812。ECM 710可以基于例如曲軸位置傳感器(未示出)產生的曲軸位置信號中的脈沖確定發動機轉速816。ECM 710可以確定基于例如MAF傳感器測得的MAF、進氣歧管壓力或發動機負荷820的另一合適指示確定發動機負荷820。僅僅舉例來說，壓縮比確定模塊804可以使用使發動機轉速816和發動機負荷820與期望壓縮比812相關聯的函數或映射中的一者確定期望壓縮比812。致動器控制模塊808基于期望壓縮比812控制壓縮比致動器模塊762。現在參照圖8，給出壓縮比控制模塊780的另一種示例實施的原理框圖。僅僅舉例來說，圖8的壓縮比模塊780的示例實施可以與包含氣缸壓力傳感器750的實施相關。壓縮比控制模塊780可以包括開環壓縮比模塊904、目標CA50模塊908、測得CA50模塊912、調整模塊916、壓縮比確定模塊920和致動器控制模塊924。開環壓縮比模塊904基于發動機轉速816和發動機負荷820確定用于與氣缸714相關的燃燒室的開環壓縮比930。僅僅舉例來說，開環壓縮比模塊904可以使用使發動機轉速816和發動機負荷820與期望壓縮比812相關聯的函數或映射中的一者確定開環壓縮比930。目標CA50模塊908確定用于氣缸714的目標CA50 934。下面進一步論述用于氣缸714的目標CA50的確定。測得CA50模塊912基于使用氣缸壓力傳感器750測得的一個或多個氣缸壓力確定用于氣缸938的CA50的測得值。調整模塊916基于目標CA50 934和測得CA50 938確定用于開環壓縮比930的閉環(CL)調整942。僅僅舉例來說，調整模塊916可以基于目標與測得CA50 934和938之間的差值使用比例積分微分(PID)或另一合適類型的CL控制策略產生CL調整942。壓縮比確定模塊920基于開環壓縮比930和CL調整942確定用于燃燒室的期望壓縮比946。僅僅舉例來說，壓縮比確定模塊920可以基于開環壓縮比930和CL調整942設置期望壓縮比946或者設置期望壓縮比946等于開環壓縮比930與CL調整942之和。致動器控制模塊924基于期望壓縮比946控制壓縮比致動器模塊762。返回參照目標CA50 934的確定，延遲模塊950也接收期望壓縮比946。延遲模塊950存儲期望壓縮比946并且輸出上一期望壓縮比954。上一期望壓縮比954等于壓縮比確定模塊920確定的上一控制回路的期望壓縮比946。用這樣的方式，延遲模塊950延遲使用一個控制回路的期望壓縮比946的當前值。目標CA50模塊908基于上一期望壓縮比954確定目標CA50 934 (用于當前控制回路)。目標CA50模塊908可以確定目標CA50 934，例如，使用使上一期望壓縮比954與目標CA50 934相關聯的函數或映射中的一者。僅僅舉例來說，目標CA50模塊908可以確定目標CA50 934，使用基于CA50對壓縮比的靈敏度為發動機702和上一期望壓縮比954設置的第三預定關系。關于第三預定關系的示例圖示在圖9中示出。現在參照圖9，給出了對于爆震極限CA50對壓縮比的不同靈敏度，作為壓縮比964 (例如上一期望壓縮比954)的函數的目標CA50 960 (例如目標CA50 934)的示例圖表。示例跡線962追蹤帶有爆震極限CA50對壓縮比的第一預定靈敏度的作為壓縮比964的函數的目標CA50 960。示例跡線966追蹤帶有爆震極限CA50對壓縮比的第二預定靈敏度的作為壓縮比964的函數的目標CA50 960。示例跡線970追蹤帶有爆震極限CA50對壓縮比的第三預定靈敏度的作為壓縮比964的函數的目標CA50 960。示例跡線974追蹤帶有爆震極限CA50對壓縮比的第四預定靈敏度的作為壓縮比964的函數的目標CA50 960。僅僅舉例來說，爆震極限CA50對壓縮比的第一、第二、第三和第四靈敏度可以分別是壓縮比964的每單位變化對應的爆震極限CA50的2、3、4和5度(° )變化。基于為發動機702設置的爆震極限CA50對壓縮比的靈敏度，目標CA50模塊能夠使用第三預定關系確定目標CA50 934作為上一期望壓縮比954的函數。能夠以多種形式實施本發明的寬泛教導。因此，盡管本發明包含特定例子，但是本發明的真實范圍不應當受此限制，因為本領域技術人員一旦研讀附圖、說明書和下列權利要求，其它改型將變得顯而易見。
權利要求
1.一種系統，包括 取樣模塊，所述取樣模塊接收火花點火式發動機的熱效率的第一映射，所述第一映射基于帶有功率計的火花點火式發動機的運轉產生， 其中，所述火花點火式發動機的燃燒室具有第一壓縮比；和 映射產生模塊，所述映射產生模塊產生火花點火式發動機的熱效率的第二映射，所述第二映射基于所述第一映射和具有第二壓縮比的燃燒室產生， 其中，所述第二壓縮比不同于所述第一壓縮比。
2.如權利要求I所述的系統，其中，為了產生所述第二映射，所述映射產生模塊分別基于與燃燒定相角度關聯的燃燒定相熱效率調整值并且分別基于與所述第二壓縮比關聯的壓縮比熱效率調整值選擇性地調整所述第一映射的熱效率點。
3.如權利要求I所述的系統，進一步地包括 燃燒定相調整模塊，其基于在帶有所述功率計的所述火花點火式發動機的運轉期間選擇的燃燒定相角度產生燃燒定相熱效率調整值，以限制發動機爆震低于發動機轉速和發動機負荷下的各個預定最聞水平；和 調整模塊，其基于各個所述燃燒定相熱效率調整值選擇性地調整所述第一映射的熱效率點， 其中，所述映射產生模塊用所述調整的熱效率點填充所述第二映射。
4.如權利要求3所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述第一映射的熱效率點與所述燃燒定相熱效率調整值的各個總和以及所述第一映射的熱效率點與所述熱效率調整值的各個乘積中的一者產生所述調整的熱效率點。
5.如權利要求3所述的系統，其中，所述燃燒定相調整模塊進一步地基于所述第一與第二壓縮比之間的差值產生所述燃燒定相熱效率調整值。
6.如權利要求5所述的系統，其中，所述燃燒定相調整模塊進一步地基于壓縮比每單位變化對應的所述燃燒定相角度的預定變化產生所述燃燒定相熱效率調整值。
7.如權利要求I所述的系統，進一步地包括 壓縮比調整模塊，其基于所述第一壓縮比和所述第二壓縮比產生壓縮比熱效率調整值；和 調整模塊，其基于所述第一映射的各個熱效率點和所述壓縮比熱效率調整值產生調整的熱效率點， 其中，所述映射產生模塊用所述調整的熱效率點填充所述第二映射。
8.如權利要求7所述的系統，其中，所述調整模塊基于所述第一映射的熱效率點與所述壓縮比熱效率調整值的各個總和以及所述第一映射的熱效率點與所述壓縮比熱效率調整值的各個乘積中的一者產生所述調整的熱效率點。
9.如權利要求7所述的系統，其中，所述壓縮比調整模塊基于與壓縮比從所述第一壓縮比到所述第二壓縮比的變化相對應的所述熱效率的百分比變化產生所述熱效率調整值。
10.一種系統,包括 取樣模塊，其接收基于帶有功率計的火花點火式發動機的運轉產生的所述火花點火式發動機的熱效率的第一映射并且為發動機轉速和發動機負荷選擇性地從所述第一映射輸出熱效率點，其中，所述火花點火式發動機的燃燒室具有第一壓縮比； 調整模塊，其基于所述熱效率點并且基于具有第二壓縮比的燃燒室產生調整的熱效率點， 其中，所述第二壓縮比不同于所述第一壓縮比；和 映射產生模塊，其用所述第二壓縮比的所述火花點火式發動機熱效率的第二映射中的發動機轉速和發動機負荷對所述調整的熱效率點作索引。
全文摘要
本發明涉及壓縮比確定和控制系統及方法。具體地，一種系統包括取樣模塊和映射產生模塊。該取樣模塊接收基于帶有功率計的火花點火式發動機的運轉產生火花點火式發動機熱效率的第一映射。火花點火式發動機的燃燒室具有第一壓縮比。該映射產生模塊基于第一映射和具有第二壓縮比的燃燒室產生火花點火式發動機熱效率的第二映射。第二壓縮比不同于第一壓縮比。
文檔編號F02D15/00GK102777269SQ201210143330
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者R.S.戴維斯 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司