有效氣缸數(shù)控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】基于包括P個子時段的預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)，氣缸控制模塊選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個。所選擇氣缸起用/停用模式與每個子時段Q個起用氣缸相對應，Q是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間且包括0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)的整數(shù)，P是大于1的整數(shù)，有效氣缸的期望平均數(shù)是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間的數(shù)。所述氣缸控制模塊還基于所選擇預定氣缸起用/停用模式確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；在P個子時段中的第一數(shù)量期間使用所選擇預定氣缸起用/停用模式且在P個子時段中的第二數(shù)量期間使用調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式。
【專利說明】有效氣缸數(shù)控制系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2012年9月10日提交的美國臨時申請N0.61/698,816的權(quán)益。上述申請的公開內(nèi)容在此作為參考全文引入。
[0002]本申請與2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798,451,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，351、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，586、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，590、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，435、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，536、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，471、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，737,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，518,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/799，129、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，540、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，574、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/799，181、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/799，116、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，624、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，384,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，775和2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，400有關(guān)。上述申請的公開內(nèi)容在此作為參考全文引入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸停用控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在此提供的背景說明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當前所署名發(fā)明人的工作(在【背景技術(shù)】部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請時的現(xiàn)有技術(shù)的各方面，既不明顯地也非隱含地被承認為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005]內(nèi)燃發(fā)動機在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物以驅(qū)動活塞，從而產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。進入發(fā)動機的空氣流量經(jīng)由節(jié)氣門調(diào)節(jié)。更具體地，節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)氣門面積，其增加或減少進入發(fā)動機的空氣流量。當節(jié)氣門面積增加時，進入發(fā)動機的空氣流量增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃料噴射的速率，以給氣缸提供期望空氣/燃料混合物和/或?qū)崿F(xiàn)期望扭矩輸出。增加提供給氣缸的空氣和燃料量增加發(fā)動機的扭矩輸出。
[0006]在某些情況下，發(fā)動機的一個或多個氣缸可停用。氣缸的停用可包括停用氣缸的進氣閥的打開和關(guān)閉，和中止氣缸的燃料供應。一個或多個氣缸可例如在所述一個或多個氣缸停用時發(fā)動機能夠產(chǎn)生請求扭矩量時停用，以例如減少燃料消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種氣缸控制系統(tǒng)，包括氣缸控制模塊和燃料控制模塊?；诎≒個子時段的預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)，所述氣缸控制模塊選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個。所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個與每個子時段Q個起用氣缸相對應，Q是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間(包括)的整數(shù)，P是大于1的整數(shù)，有效氣缸的期望平均數(shù)是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間的數(shù)。所述氣缸控制模塊還基于所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；在？個子時段中的第一數(shù)量期間使用所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個且在P個子時段中的第二數(shù)量期間使用調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式；基于期望氣缸起用/停用模式致動所述氣缸中要起用的第一氣缸的進氣和排氣閥的打開；且基于期望氣缸起用/停用模式停止所述氣缸中要停用的第二氣缸的進氣和排氣閥的打開。所述燃料控制模塊將燃料提供給所述氣缸中的第一氣缸且禁止所述氣缸中的第二氣缸的燃料供應。
[0008]一種氣缸控制方法，包括:基于包括P個子時段的預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)，選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個。所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個與每個子時段Q個起用氣缸相對應，Q是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間(包括)的整數(shù)，P是大于1的整數(shù)，有效氣缸的期望平均數(shù)是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間的整數(shù)或非整數(shù)。所述氣缸控制方法還包括:基于所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；在？個子時段中的第一數(shù)量期間使用所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個且在P個子時段中的第二數(shù)量期間使用調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式；基于期望氣缸起用/停用模式致動所述氣缸中要起用的第一氣缸的進氣和排氣閥的打開；基于期望氣缸起用/停用模式停止所述氣缸中要停用的第二氣缸的進氣和排氣閥的打開；將燃料提供給所述氣缸中的第一氣缸；以及禁止所述氣缸中的第二氣缸的燃料供應。
[0009]方案1.一種氣缸控制系統(tǒng)，包括:
氣缸控制模塊，所述氣缸控制模塊:
基于包括P個子時段的預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)，選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個，
其中，所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個與每個子時段Q個起用氣缸相對應，Q是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間且包括0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)的整數(shù)，P是大于1的整數(shù)，有效氣缸的期望平均數(shù)是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間的整數(shù)或非整數(shù)；
基于所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；在P個子時段中的第一數(shù)量期間使用所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個且在P個子時段中的第二數(shù)量期間使用調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式；
基于期望氣缸起用/停用模式致動所述氣缸中要起用的第一氣缸的進氣和排氣閥的打開；以及
基于期望氣缸起用/停用模式停止所述氣缸中要停用的第二氣缸的進氣和排氣閥的打開；和
燃料控制模塊，所述燃料控制模塊將燃料提供給所述氣缸中的第一氣缸且禁止所述氣缸中的第二氣缸的燃料供應。
[0010]方案2.根據(jù)方案1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個停用氣缸變?yōu)槠鹩脷飧祝源_定調(diào)節(jié)氣缸起用
/停用模式。
[0011]方案3.根據(jù)方案2所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，當Q小于期望平均數(shù)時，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個停用氣缸變?yōu)槠鹩脷飧住?br> [0012]方案4.根據(jù)方案1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個起用氣缸變?yōu)橥Ｓ脷飧?，以確定調(diào)節(jié)氣缸起用
/停用模式。
[0013]方案5.根據(jù)方案4所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，當Q大于期望平均數(shù)時，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個起用氣缸變?yōu)橥Ｓ脷飧住?br> [0014]方案6.根據(jù)方案1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊基于Q和期望平均數(shù)來確定P個子時段的第一數(shù)量和第二數(shù)量。
[0015]方案7.根據(jù)方案6所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊基于Q和預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)之間的差來確定P個子時段的第一數(shù)量和第
二數(shù)量。
[0016]方案8.根據(jù)方案1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊基于Q是大于期望平均數(shù)且最接近期望平均數(shù)的整數(shù)來選擇所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個。
[0017]方案9.根據(jù)方案1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊基于Q是小于期望平均數(shù)且最接近期望平均數(shù)的整數(shù)來選擇所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個。
[0018]方案10.根據(jù)方案1所述的氣缸控制系統(tǒng),其中,所述氣缸控制模塊還:
基于所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個來確定第二調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式，其中，第二調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式不同于調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；以及
在P個子時段的第三數(shù)量期間還使用第二調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式。
[0019]方案11.一種氣缸控制方法，包括:
基于包括P個子時段的預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)，選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個，
其中，所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個與每個子時段Q個起用氣缸相對應，Q是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間且包括0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)的整數(shù)，P是大于1的整數(shù)，有效氣缸的期望平均數(shù)是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間的整數(shù)或非整數(shù)；
基于所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；在P個子時段中的第一數(shù)量期間使用所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個且在P個子時段中的第二數(shù)量期間使用調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式；
基于期望氣缸起用/停用模式致動所述氣缸中要起用的第一氣缸的進氣和排氣閥的打開；基于期望氣缸起用/停用模式停止所述氣缸中要停用的第二氣缸的進氣和排氣閥的打開；
將燃料提供給所述氣缸中的第一氣缸；以及禁止所述氣缸中的第二氣缸的燃料供應。
[0020]方案12.根據(jù)方案11所述的氣缸控制方法，其中，確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式包括:將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個停用氣缸變?yōu)槠鹩脷飧住?br> [0021]方案13.根據(jù)方案12所述的氣缸控制方法，其中，確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式包括:當Q小于期望平均數(shù)時，將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個停用氣缸變?yōu)槠鹩脷飧住?br> [0022]方案14.根據(jù)方案11所述的氣缸控制方法，其中，確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式包括:將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個起用氣缸變?yōu)橥Ｓ脷飧住?br> [0023]方案15.根據(jù)方案14所述的氣缸控制方法，其中，確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式包括:當Q大于期望平均數(shù)時，將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個起用氣缸變?yōu)橥Ｓ脷飧住?br> [0024]方案16.根據(jù)方案11所述的氣缸控制方法，還包括:基于Q和期望平均數(shù)來確定P個子時段的第一數(shù)量和第二數(shù)量。
[0025]方案17.根據(jù)方案16所述的氣缸控制方法，還包括:基于Q和預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)之間的差來確定P個子時段的第一數(shù)量和第二數(shù)量。
[0026]方案18.根據(jù)方案11所述的氣缸控制方法，還包括:基于Q是大于期望平均數(shù)且最接近期望平均數(shù)的整數(shù)來選擇所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個。
[0027]方案19.根據(jù)方案11所述的氣缸控制方法，還包括:基于Q是小于期望平均數(shù)且最接近期望平均數(shù)的整數(shù)來選擇所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個。
[0028]方案20.根據(jù)方案11所述的氣缸控制方法，還包括:
基于所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個來確定第二調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式，其中，第二調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式不同于調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；以及
在P個子時段的第三數(shù)量期間還使用第二調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式。
[0029]本發(fā)明的進一步應用領(lǐng)域從下文提供的詳細說明顯而易見。應當理解的是，詳細說明和具體示例僅旨在用于說明的目的且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]從詳細說明和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中:
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；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機控制模塊的功能框圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的氣缸控制模塊的功能框圖；和圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的氣缸停用方法的功能框圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 車輛發(fā)動機的一個或多個氣缸可根據(jù)選擇停用模式(即，序列)停用和/或操作。例如，發(fā)動機包括多個可能停用模式，車輛確定實施哪一個停用模式且相應地選擇停用模式。發(fā)動機的氣缸基于停用模式選擇性地操作(即，點火或不點火)通過一個或多個發(fā)動機循環(huán)。僅作為示例，車輛控制模炔基于多個因素確定所選擇停用模式，包括但不限于，期望有效氣缸數(shù)(ECC)、與每個停用模式有關(guān)的相應燃料經(jīng)濟性和/或與每個停用模式有關(guān)的噪音和振動(N&V)。燃料效率和N&V至少部分地基于氣缸起用和停用的序列(即，停用模式)。
[0032]多個預定基本模式中的每一個可以與整數(shù)ECC相對應(例如，1，2，3，…，n，其中，η是發(fā)動機中的氣缸數(shù)量)。期望ECC與期望發(fā)動機輸出扭矩相對應。更具體地，期望ECC與在預定時段(例如，預定數(shù)量的曲軸轉(zhuǎn)數(shù)、發(fā)動機循環(huán)或氣缸事件)期間起用氣缸的期望平均數(shù)相對應，以在預定時段期間實現(xiàn)期望發(fā)動機輸出扭矩。
[0033]預定時段包括多個預定子時段，每個子時段與預定基本模式的長度相對應。在根據(jù)本發(fā)明原理的氣缸停用系統(tǒng)中，在預定時段期間使用預定基本時段中的兩個或更多個的組合以實現(xiàn)非整數(shù)ECC。例如，為了在8缸發(fā)動機中實現(xiàn)6.5的期望ECC，在一些(例如，一半)預定子時段期間可以使用每個子時段起用8個氣缸中的6個(且2個氣缸停用)的第一預定基本模式，且在其它(例如，另一半)預定子時段期間可以使用每個子時段起用8個氣缸中的7個(且1個氣缸停用)的第二預定基本模式。因而，在預定時段期間可實現(xiàn)每個子時段6.5個有效氣缸的平均值。
[0034]現(xiàn)在參考圖1，示出示例性發(fā)動機系統(tǒng)100的功能框圖。車輛的發(fā)動機系統(tǒng)100包括發(fā)動機102，發(fā)動機102基于來自于駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生扭矩。空氣通過進氣系統(tǒng)108被吸入發(fā)動機102。進氣系統(tǒng)108可包括進氣歧管110和節(jié)氣門閥112。僅作為示例，節(jié)氣門閥112可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶形閥。發(fā)動機控制模塊(ECM) 114控制節(jié)氣門致動器模塊116，節(jié)氣門致動器模塊116調(diào)整節(jié)氣門閥112的開度來控制進入進 氣歧管110中的空氣流量。
[0035]空氣從進氣歧管110被抽吸到發(fā)動機102的氣缸中。雖然發(fā)動機102包括多個氣缸，但為了說明目的，示出了單個的具有代表性的氣缸118。僅作為示例，發(fā)動機102可能包括2、3、4、5、6、8、10和/或12個氣缸。ECM 114在某些情況下可指導氣缸致動器模塊120以選擇性地停用某些氣缸，如下文進一步所述，這可改善燃料效率。
[0036]發(fā)動機102可使用四沖程循環(huán)操作。下文所述的四個沖程將稱為進氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)每一轉(zhuǎn)期間，在氣缸118內(nèi)發(fā)生四個沖程中的兩個。因而，氣缸118需要兩個曲軸轉(zhuǎn)來經(jīng)歷所有四個沖程。
[0037]在進氣沖程期間，空氣從進氣歧管110通過進氣閥122抽吸到氣缸118中。ECM114控制燃料致動器模塊124，燃料致動器模塊124調(diào)節(jié)燃料噴射，以實現(xiàn)期望的空氣/燃料比。燃料可以在中央位置噴射燃料進入進氣歧管110或在多個位置噴射燃料進入進氣歧管110，例如，在每個氣缸進氣閥122附近。在各個實施方式(未示出)中，燃料可以直接噴射到氣缸中或者噴射到與氣缸有關(guān)的混合腔/端口中。燃料致動器模塊124可以中止向要停用的氣缸噴射燃料。
[0038]噴射的燃料與空氣混合且在氣缸118中形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，氣缸118中的活塞(未顯示出)壓縮空氣/燃料混合物。發(fā)動機102可以是壓縮點火發(fā)動機，在該情況下壓縮引起空氣/燃料混合物的點火?？蛇x地，發(fā)動機102可以是火花點火發(fā)動機，在該情況下，基于來自ECM 114的信號，火花致動器模塊126激勵氣缸118中的火花塞128，其點火空氣/燃料混合物。一些類型的發(fā)動機，例如均質(zhì)充氣壓縮點火(HCCI)發(fā)動機，可執(zhí)行壓縮點火和火花點火兩者?；鸹ǖ亩〞r可相對于活塞處于其最上位置時的時間(稱為上止點(TDC))來規(guī)定。
[0039]火花致動器模塊126可以由定時信號控制，定時信號指定在TDC之前或之后多遠產(chǎn)生火花。由于活塞位置與曲軸旋轉(zhuǎn)直接相關(guān)，因而火花致動器模塊126的操作可以與曲軸位置同步?；鸹ㄖ聞悠髂K126可中止將火花提供給停用氣缸或者將火花提供給停用氣缸。
[0040]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動活塞向下運動，從而驅(qū)動曲軸。燃燒沖程可限定為活塞到達TDC和活塞返回到最下位置(稱為下止點(BDC))時之間的時間。
[0041]在排氣沖程期間，活塞開始從BDC向上移動并且通過排氣閥130排出燃燒副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物通過排氣系統(tǒng)134從車輛中排出。
[0042]進氣閥122可被進氣凸輪軸140所控制，而排氣閥130可被排氣凸輪軸142所控制。在各種實施方式中，多個進氣凸輪軸(包括進氣凸輪軸140)可以控制氣缸118的多個進氣閥(包括進氣閥122)和/或可以控制多組氣缸(包括氣缸118)的進氣閥(包括進氣閥122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制氣缸118的多個排氣閥和/或可以控制多組氣缸(包括氣缸118)的排氣閥(包括排氣閥130)。
[0043]氣缸致動器模塊120可以通過停止打開進氣閥122和/或排氣閥130而停用氣缸118。進氣閥122打開的時間可由進氣凸輪移相器148相對于活塞TDC變化。排氣閥130打開的時間可由排氣凸輪移相器150相對于活塞TDC變化。移相器致動器模塊158可根據(jù)來自ECM 114的信號控制進氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150。在實施時，可變閥升程(未示出)還可以由移相器致動器模塊158控制。在各種其它實施方式中，進氣閥122和/或排氣閥130可以通過凸輪軸之外的致動器(例如，機電致動器、電動液壓致動器、電磁致動器等)控制。
[0044]發(fā)動機系統(tǒng)100可以包括為進氣歧管110提供加壓空氣的增壓裝置。例如，圖1繪制了渦輪增壓器，其包括由流經(jīng)排氣系統(tǒng)134的排氣驅(qū)動的渦輪160-1。渦輪增壓器還包括由渦輪160-1驅(qū)動的壓縮機160-2，其壓縮通向節(jié)氣門閥112的空氣。在各種實施方式中，由曲軸驅(qū)動的增壓器(未示出)可壓縮來自于節(jié)氣門閥112的空氣且將壓縮空氣提供給進氣歧管110。
[0045]廢氣門162可以允許排氣旁通渦輪160-1，因此減少渦輪增壓器的增壓(進氣空氣壓縮量)。ECM 114可經(jīng)由增壓致動器模塊164控制渦輪增壓器。增壓致動器模塊164可以通過控制廢氣門162的位置來調(diào)整渦輪增壓器的增壓。在各種實施方式中，多個渦輪增壓器可以由增壓致動器模塊164控制。渦輪增壓器可以具有可變幾何形狀，其可以由增壓致動器模塊164控制。
[0046]中間冷卻器(未不出)可以耗散壓縮空氣充氣中包含的一些熱量，這些熱量在空氣被壓縮時產(chǎn)生。雖然為了圖示目的單獨示出，但是渦輪160-1和壓縮機160-2可以彼此機械地連接，使得進氣空氣緊鄰熱排氣。壓縮空氣充氣還可以從排氣系統(tǒng)134的部件吸收熱量。
[0047]發(fā)動機系統(tǒng)100可以包括排氣再循環(huán)(EGR)閥170，其選擇性地將排氣改向回到進氣歧管110。EGR閥170可以位于渦輪增壓器的渦輪160-1的上游。EGR閥170可以由EGR致動器模塊172控制。
[0048]曲軸位置可以使用曲軸位置傳感器180測量。發(fā)動機冷卻劑的溫度可以用發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測量。ECT傳感器182可以位于發(fā)動機102中或在冷卻劑循環(huán)的其他位置，例如散熱器(未示出)。
[0049]進氣歧管110中的壓力可以使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量。在各種實施方式中，發(fā)動機真空度可以被測量，發(fā)動機真空度是環(huán)境空氣壓力和進氣歧管110中壓力之間的差。流入進氣歧管110的空氣質(zhì)量流率可以使用空氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器186測量。在各種實施方式中，MAF傳感器186可以位于還包括節(jié)氣門閥112的殼體內(nèi)。
[0050]節(jié)氣門閥112的位置可以使用一個或多個節(jié)氣門位置傳感器(TPS) 190測量。被抽吸到發(fā)動機102中的空氣的溫度可以使用進氣空氣溫度(IAT)傳感器192測量。發(fā)動機系統(tǒng)100還可以包括一個或多個其它傳感器193。ECM 114可以利用來自傳感器的信號對發(fā)動機系統(tǒng)100作出控制決定。
[0051]ECM 114可以與變速器控制模塊194通信以協(xié)調(diào)變速器(未示出)中的換檔。例如，ECM 114可以在換檔期間減少發(fā)動機扭矩。發(fā)動機102經(jīng)由曲軸將扭矩輸出給變速器(未示出)。一個或多個聯(lián)接裝置，例如變矩器和/或一個或多個離合器，調(diào)節(jié)變速器輸入軸和曲軸之間的扭矩傳輸。扭矩在變速器輸入軸和變速器輸出軸之間經(jīng)由齒輪傳輸。
[0052]扭矩在變速器輸出軸和車輛車輪之間經(jīng)由一個或多個差速器、傳動軸等傳輸。接收由變速器輸出的扭矩的車輪將稱為驅(qū)動輪。不從變速器接收扭矩的車輪將稱為非驅(qū)動輪。
[0053]ECM 114可以與混合動力控制模塊196通信以協(xié)調(diào)發(fā)動機102和一個或多個電動馬達198的操作。電動馬達198也可以起到發(fā)電機的作用，且可以用于產(chǎn)生電能以由車輛電氣系統(tǒng)所使用和/或存儲于蓄電池中。在各種實施方式中，ECM 114、變速器控制模塊194和混合動力控制模塊196的各個功能可以集成于一個或多個模塊。
[0054]改變發(fā)動機參數(shù)的每個系統(tǒng)都可以稱作發(fā)動機致動器。每個發(fā)動機致動器接收致動器值。例如，節(jié)氣門致動器模塊116可被稱作發(fā)動機致動器，且節(jié)氣門開啟面積可以被稱作致動器值。在圖1的示例中，節(jié)氣門致動器模塊116通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門閥112的葉片的角度來實現(xiàn)節(jié)氣門開啟面積。
[0055]火花致動器模塊126也可以被稱作發(fā)動機致動器，而相應的致動器值可以是相對于氣缸TDC的火花提前量。其他發(fā)動機致動器可包括氣缸致動器模塊120、燃料致動器模塊124、移相器致動器模塊158、增壓致動器模塊164和EGR致動器模塊172。對于這些發(fā)動機致動器，致動器值可分別對應于氣缸起用/停用序列、燃料供應速率、進氣和排氣凸輪移相器角度、增壓壓力和EGR閥開啟面積。ECM 114可產(chǎn)生致動器值以便使得發(fā)動機102產(chǎn)生期望發(fā)動機輸出扭矩。
[0056]ECM 114和/或發(fā)動機系統(tǒng)100的一個或多個其它模塊可以實施本發(fā)明的氣缸停用系統(tǒng)。例如，ECM 114基于一個或多個因素來從多個基本模式選擇氣缸停用模式，包括但不限于發(fā)動機速度、請求扭矩、選擇檔位、每缸空氣量(APC，例如，每個氣缸中空氣質(zhì)量的估計值或計算值)、每個氣缸的殘余排氣量(RPC，例如每個氣缸中的殘余排氣質(zhì)量)、以及相應氣缸標識符(ID)。所選擇氣缸停用模式包括0個或更多個停用氣缸。ECM 114選擇性地起用一個或多個停用氣缸以實現(xiàn)期望ECC。[0057]僅作為示例，基本模式可僅僅對應于整數(shù)ECC，且期望ECC可以在整數(shù)之間(例如，6.5)。因此，ECM 114選擇性地起用與等于6的ECC相對應的基本模式中的停用氣缸中的一個，以實現(xiàn)6.5的期望ECC。例如，在基本模式的4個循環(huán)序列中，ECM 114在四個循環(huán)中的兩個中起用停用氣缸中的一個。因而，在兩個循環(huán)中，起用6個氣缸，且在另兩個循環(huán)中，起用7個氣缸，從而得到6.5的ECC。在停用氣缸中的一個被起用的兩個循環(huán)中，ECM 114可起用相同氣缸，或者可以在起用兩個停用氣缸中的選定氣缸之間輪換。例如，ECM 114可以在一個循環(huán)中起用兩個停用氣缸中的一個，且在另一循環(huán)中起用兩個停用氣缸中的另一個?；蛘撸珽CM 114可以在四個循環(huán)中的兩個內(nèi)在第一時段內(nèi)起用兩個停用氣缸中的一個，且在第二時段內(nèi)起用兩個停用氣缸中的另一個。因此，在基本模式的選定循環(huán)內(nèi)選擇性地起用的停用氣缸在停用氣缸之間輪轉(zhuǎn)。
[0058]僅作為示例，ECM 114在基本模式操作期間多頻繁地(即，點火頻率)起用(即，點火)停用氣缸，例如，對于 ECCt < n，根據(jù)[ECCt - ECC’] / {(ECC，+ 1)- ECC’}，其中，ECCt對應于目標(S卩，期望)ECC，ECC’對應于小于或等于ECCt的最大整數(shù)ECC，η對應于氣缸總數(shù)。因此，當ECCt為6.5且ECC為6時，點火頻率是0.5，因而，在基本模式循環(huán)的一半期間起用所停用氣缸中的一個。當ECCt = ECC’時，ECM 114根據(jù)對應基本模式操作氣缸。當ECCt = ECC’ = η時，ECM 114起用所有氣缸。被起用的停用氣缸可以輪轉(zhuǎn)以最小化N&V和/或防止任何停用氣缸停用不希望的時間長度。在一些實施方式中，基本模式中的一個或多個停用氣缸可以被“掩?！币苑乐惯@些氣缸在輪轉(zhuǎn)中起用。例如，停用氣缸中的一個或多個可以被“掩?！币宰钚』疦&V。此外，當在ECC’的值之間過渡(即，在基本模式之間過渡)時，ECM 114可保持在當前基本模式，直到與下一基本模式中起用氣缸相對應的停用氣缸點火。點火的停用氣缸對應于下一基本模式中的第一點火氣缸。
[0059]在其它實施方式中，ECC’對應于大于或等于ECCt的最小整數(shù)ECC，且在基本模式的選定循環(huán)中停用一個或多個起用氣缸。換句話說，不是起用所停用氣缸以增加基本模式的ECC，起用氣缸被停用以減少基本模式的ECC。例如，如果ECCt為6.5且ECC’為7，那么起用氣缸中的一個的停用頻率對應于[ECC，- ECCt] / {(ECC’ - (ECC，- 1)}或0.5。因此，在基本模式的一半循環(huán)期間，起用氣缸中的一個被停用。該關(guān)系式提供與上文提供的關(guān)系式類似但相反的結(jié)果。然而，一個關(guān)系式可以使用，且決定是停用一個或多個起用氣缸還是起用一個或多個停用氣缸可以基于ECC’是大于還是小于ECCt進行。在另外的實施方式中，ECM 114在兩個或更多個基本模式之間過渡以實現(xiàn)期望ECC。例如，如果期望ECC為
6.5，ECM 114可對于給定時段的一半根據(jù)與等于6的ECC相對應的基本模式操作，且對于給定時段的另一半根據(jù)與等于7的ECC相對應的基本模式操作。
[0060]現(xiàn)在參考圖2，示出了示例性發(fā)動機控制模塊(ECM) 200的功能框圖。扭矩請求模塊204可基于一個或多個駕駛員輸入212來確定扭矩請求208，例如，加速踏板位置、制動踏板位置、巡航控制輸入和/或一個或多個其它合適駕駛員輸入。扭矩請求模塊204可以附加地或者替代地基于一個或多個其它扭矩請求來確定扭矩請求208，例如由ECM 200產(chǎn)生的扭矩請求和/或從車輛的其它模塊(例如，變速器控制模塊194、混合動力控制模塊196、底盤控制模塊等)接收的扭矩請求。
[0061 ] 一個或多個發(fā)動機致動器可以基于扭矩請求208和/或一個或多個其它扭矩請求來控制。例如，節(jié)氣門控制模塊216可以基于扭矩請求208來確定期望節(jié)氣門開度220。節(jié)氣門致動器模塊116可基于期望節(jié)氣門開度220來調(diào)節(jié)節(jié)氣門閥112的開度?；鸹刂颇K224可基于扭矩請求208來確定期望火花定時228。火花致動器模塊126可基于期望火花定時228來產(chǎn)生火花。燃料控制模塊232可基于扭矩請求208來確定一個或多個期望燃料供應參數(shù)236。例如，期望燃料供應參數(shù)236可包括燃料噴射量、噴射所述量的燃料噴射次數(shù)、以及每次噴射的定時。燃料致動器模塊124可以基于期望燃料供應參數(shù)236來噴射燃料。增壓控制模塊240可基于扭矩請求208來確定期望增壓244。增壓致動器模塊164可基于期望增壓244來控制增壓裝置輸出的增壓。
[0062]此外，氣缸控制模塊248基于扭矩請求208來(例如，從多個基本模式)產(chǎn)生期望氣缸起用/停用模式252。氣缸致動器模塊120根據(jù)期望氣缸起用/停用模式252來停用要停用氣缸的進氣和排氣閥且根據(jù)期望氣缸起用/停用模式252來起用要起用氣缸的進氣和排氣閥。
[0063]僅作為示例，氣缸控制模塊248可部分地基于APC、RPC、發(fā)動機速度、所選擇變速器檔位、滑移和/或車輛速度來選擇期望氣缸起用/停用模式252。例如，APC模塊256基于MAP、MAF、節(jié)氣門和/或發(fā)動機速度來確定APC，RPC模塊260基于進氣角度和排氣角度、EGR閥位置、MAP和/或發(fā)動機速度來確定RPC，且發(fā)動機速度模塊264基于曲軸位置來確定發(fā)動機速度。氣缸控制模塊248選擇性地起用選定基本模式中的停用氣缸(和/或選擇性地停用選定基本模式中的起用氣缸)，以實現(xiàn)整數(shù)ECC之間的期望ECC。
[0064]燃料供應根據(jù)期望氣缸起用/停用模式252對停用氣缸中止(零燃料供應)，燃料根據(jù)期望氣缸起用/停用模式252提供給起用氣缸?；鸹ǜ鶕?jù)期望氣缸起用/停用模式252提供給起用氣缸?；鸹筛鶕?jù)期望氣缸起用/停用模式252提供給停用氣缸或中止提供給停用氣缸。氣缸停用不同于燃料切斷(例如，減速燃料切斷)，因為在燃料切斷期間燃料供應被中止的氣缸的進氣和排氣閥在燃料切斷期間仍打開和關(guān)閉。
[0065]現(xiàn)在參考圖3，示出了氣缸控制模塊248的示例性實施方式。數(shù)量N個預定氣缸起用/停用模式(僅作為示例，基本模式)存儲在模式數(shù)據(jù)庫304中。N是大于或等于2的整數(shù)，且可以是例如3，4，5，6，7，8，9，10或其它合適值。N個預定氣缸起用/停用模式中的每一個包括氣缸的預定點火順序的接下來Μ個事件中每一個的指示符。Μ是可小于、等于或大于發(fā)動機102的氣缸總數(shù)的整數(shù)。僅作為示例，Μ可以是20，40，60，80，發(fā)動機的氣缸總數(shù)的倍數(shù)或其它合適值。Μ可以是可標定的，且例如基于發(fā)動機速度、扭矩請求和/或發(fā)動機102的氣缸總數(shù)來設(shè)定。
[0066]Μ個指示符中的每個指示在預定點火順序中對應氣缸應當起用還是停用。僅作為示例，Ν個預定氣缸起用/停用模式可均包括具有Μ個(數(shù)量的)0和/或1的陣列。0可表示對應氣缸應當起用，1可表示對應氣缸應當停用，或者反之亦然。
[0067]模式控制模塊308選擇Ν個預定氣缸起用/停用模式中的一個，且將期望氣缸起用/停用模式252設(shè)定為Ν個預定氣缸起用/停用模式中的所選擇一個。發(fā)動機102的氣缸在預定點火順序中根據(jù)期望氣缸起用/停用模式252起用或停用。期望氣缸起用/停用模式252可以重復，直到選擇Ν個預定氣缸起用/停用模式中的不同一個。
[0068]模式控制模塊308包括模式確定模塊312和模式修改模塊316。模式確定模塊312與模式數(shù)據(jù)庫304通信以部分地基于圖2中所述的因素(包括ECCt (可以基于扭矩請求和/或其它因素確定))來選擇氣缸起用/停用模式。[0069]例如，模式確定模塊312可以選擇N個預定氣缸起用/停用模式中具有與小于ECCt的最接近整數(shù)(或者大于ECCt的最接近整數(shù))相對應的起用氣缸數(shù)的一個。模式確定模塊312可以基于N個預定氣缸起用/停用模式的排序來選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個。僅作為示例，N個預定氣缸起用/停用模式可以如2012年8月24日提交的臨時專利申請N0.61/693，057中所述那樣排序，所述臨時專利申請全文引入。
[0070]模式修改模塊316從模式確定模塊312接收N個預定氣缸起用/停用模式中的所選擇一個，且如上文關(guān)于圖1和2所述那樣動態(tài)地修改期望氣缸起用/停用模式252。例如，模式修改模塊316接收所選擇氣缸起用/停用模式，其包括與ECC’相對應的點火氣缸數(shù)，且基于ECCt修改所選擇氣缸起用/停用模式以選擇性地起用所停用氣缸中的一個或多個。
[0071]僅作為示例，模式修改模塊316根據(jù)[ECCt - ECC，] / {(ECC，+ 1) - ECC，}來修改所選擇氣缸起用/停用模式的一個或多個循環(huán)。從模式修改模塊316輸出的期望氣缸起用/停用模式252包括所述修改。換句話說，對于一些循環(huán)，期望氣缸起用/停用模式252對應于所選擇停用模式(例如，選擇基本模式)。在其它循環(huán)，期望氣缸起用/停用模式252包括一個或多個附加起用氣缸以實現(xiàn)ECCt。如果基本模式中多于一個氣缸被停用，那么模式修改模塊316還確定在每個循環(huán)中起用哪個停用氣缸。
[0072]現(xiàn)在參考圖4，氣缸停用方法400在404開始。在408，方法400選擇氣缸起用/停用模式。在412，方法400確定所選擇氣缸起用/停用模式的ECC (S卩，ECC’)是否等于ECCt。如果為真，那么方法400繼續(xù)416。如果為假，那么方法400繼續(xù)420。在416，方法400輸出所選擇氣缸起用/停用模式。
[0073]在420，方法400確定選擇性地起用所選擇氣缸起用/停用模式中的哪個(哪些)停用氣缸，包括多頻繁地起用所停用氣缸(即，停用氣缸的點火頻率)，且在停用模式的哪個循環(huán)中起用所停用氣缸。在424，方法400在所選擇氣缸起用/停用模式的選擇循環(huán)中修改所選擇氣缸起用/停用模式。在428，方法400根據(jù)所選擇氣缸起用/停用模式控制氣缸停用/起用。方法400在432結(jié)束。
[0074]前述說明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不旨在限制本發(fā)明、其應用或使用。本發(fā)明的廣泛教示可以以多種形式實施。因此，盡管本發(fā)明包括特定的示例，但是由于當研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求書時，其他修改是顯而易見的，所以本發(fā)明的真實范圍并不如此限制。為了清楚起見，在附圖中使用相同的附圖標記標識類似的元件。如在此所使用的，短語“A、B和C中的至少一個”應當理解為意味著使用非排他邏輯“或”的一種邏輯(A或B或C)。應當理解的是，方法內(nèi)的一個或多個步驟可以以不同順序(或同時地)執(zhí)行而不改變本發(fā)明的原理。
[0075]如本文所使用的，措辭“模塊”可以指代以下項、是以下項的一部分、或者包括以下項:專用集成電路(ASIC);分立電路；集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或者群組)；提供所述功能的其它合適硬件部件；或者上述中的一些或全部的組合，例如在系統(tǒng)級芯片中。措辭“模塊”可以包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或者群組)。
[0076]如上使用的措辭“代碼”可以包括軟件、固件和/或微碼，可指程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｈ缟鲜褂玫拇朕o“共享”表示可使用單個(共享)處理器執(zhí)行來自多個模塊的一些或全部代碼。另外，來自多個模塊的一些或全部代碼可由單個(共享)存儲器存儲。如上使用的措辭“群組”表示可使用一組處理器執(zhí)行來自單個模塊的一些或全部代碼。另外，來自單個模塊的一些或全部代碼可使用一組存儲器來存儲。
[0077]本文所述的設(shè)備和方法可通過由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個計算機程序來部分地或全部地實施。計算機程序包括存儲在至少一個非臨時性有形計算機可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計算機程序還可包括和/或依賴于存儲數(shù)據(jù)。非臨時性有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性示例為非易失性存儲器、易失性存儲器、磁性存儲器和光存儲器。
【權(quán)利要求】
1.一種氣缸控制系統(tǒng)，包括:氣缸控制模塊，所述氣缸控制模塊:基于包括P個子時段的預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)，選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個，其中，所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個與每個子時段Q個起用氣缸相對應，Q是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間且包括0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)的整數(shù)，P是大于1的整數(shù)，有效氣缸的期望平均數(shù)是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間的整數(shù)或非整數(shù)；基于所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；在P個子時段中的第一數(shù)量期間使用所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個且在P個子時段中的第二數(shù)量期間使用調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式；基于期望氣缸起用/停用模式致動所述氣缸中要起用的第一氣缸的進氣和排氣閥的打開；以及基于期望氣缸起用/停用模式停止所述氣缸中要停用的第二氣缸的進氣和排氣閥的打開；和燃料控制模塊，所述燃料控制模塊將燃料提供給所述氣缸中的第一氣缸且禁止所述氣缸中的第二氣缸的燃料供應。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個停用氣缸變?yōu)槠鹩脷飧祝源_定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式。`
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，當Q小于期望平均數(shù)時，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個停用氣缸變?yōu)槠鹩脷飧住?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個起用氣缸變?yōu)橥Ｓ脷飧?，以確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，當Q大于期望平均數(shù)時，所述氣缸控制模塊將所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個的一個起用氣缸變?yōu)橥Ｓ脷飧住?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模炔基于Q和期望平均數(shù)來確定P個子時段的第一數(shù)量和第二數(shù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣缸控制系統(tǒng),其中,所述氣缸控制模炔基于Q和預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)之間的差來確定P個子時段的第一數(shù)量和第二數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模炔基于Q是大于期望平均數(shù)且最接近期望平均數(shù)的整數(shù)來選擇所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸控制系統(tǒng)，其中，所述氣缸控制模炔基于Q是小于期望平均數(shù)且最接近期望平均數(shù)的整數(shù)來選擇所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個。
10.一種氣缸控制方法,包括:基于包括P個子時段的預定時段的每個子時段的起用氣缸的期望平均數(shù)，選擇N個預定氣缸起用/停用模式中的一個，其中，所述N個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個與每個子時段Q個起用氣缸相對應，Q是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間且包括0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)的整數(shù)，Ρ是大于1的整數(shù)，有效氣缸的期望平均數(shù)是0和發(fā)動機的氣缸總數(shù)之間的整數(shù)或非整數(shù)；基于所述Ν個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個確定調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式；在Ρ個子時段中的第一數(shù)量期間使用所述Ν個預定氣缸起用/停用模式中的所述一個且在Ρ個子時段中的第二數(shù)量期間使用調(diào)節(jié)氣缸起用/停用模式來產(chǎn)生預定時段的期望氣缸起用/停用模式；基于期望氣缸起用/停用模式致動所述氣缸中要起用的第一氣缸的進氣和排氣閥的打開；基于期望氣缸起用/停用模式停止所述氣缸中要停用的第二氣缸的進氣和排氣閥的打開；將燃料提供給所述氣缸中的第一氣缸；以及禁止所述氣缸中的第二氣缸的燃料供應。
【文檔編號】F02D17/02GK103670730SQ201310408177
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】D.W.伯利, R.S.貝克曼 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司