确定当发动机中的一个或多个气缸停用时发动机的速度的系统和方法与流程

本发明大体上涉及内燃机，且更具体地涉及用于确定当发动机中的一个或多个气缸停用时发动机的速度的系统和方法。

背景技术：

此处提供的背景描述是为了大体呈现本发明的上下文的目的。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为对现有技术的多个方面的描述而言，既不明确地也不隐含地被认可为是本发明的现有技术。

发动机的气缸可以停用为改进燃料经济性并且降低排放量。气缸可以通过停止在气缸内产生火花、停止向气缸输送燃料和禁用气缸的进气阀和排气阀而停用。在一些发动机中，每个进气阀和排气阀可以单独禁用，从而提供连续地调节停用气缸的数量和/或调节哪些气缸停用的能力。

停用发动机的气缸可以导致发动机速度显著变化。发动机控制系统通常使用发动机速度来确定目标致动器值，诸如目标火花正时、目标凸轮相位器位置和目标扭矩转换器滑移。因此，发动机速度由于气缸停用的变化可以导致目标致动器值中不期望的变化。

技术实现要素：

根据本发明原理的系统包括点火分数模块、发动机速度模块和致动器控制模块。点火分数模块确定目标点火分数，目标点火分数与在发动机的点火顺序中第一数量的气缸中的目标数量的启用气缸对应。第一数量是目标点火分数的分母。发动机速度模块基于曲轴位置信号确定多个时段，每个时段对应于预定量的曲轴旋转。发动机速度模块基于多个时段和目标点火分数确定发动机速度。致动器控制模块基于发动机速度控制发动机以及扭矩转换器中至少一者的致动器。

本发明的其他应用领域从详述、权利要求书和附图将显而易见。详述和特定示例仅仅是用于说明目的，且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

从详述和附图将更全面地理解本发明，其中：

图1是根据本发明原理的示例性发动机系统的功能框图；

图2是根据本发明原理的示例性控制系统的功能框图；以及

图3是说明根据本发明原理的示例性控制方法的流程图。

在附图中，参考数字可以重新使用来识别类似和/或相同元件。

具体实施方式

发动机控制系统通常基于随着检测到曲轴位置传感器上的预定数量的齿所经过的时段来确定发动机速度。例如，与齿的预定数量对应的曲轴旋转的预定量可以除以所经过的时段以获得发动机速度。发动机速度的解析可以通过降低齿的预定数量而增加，且反之亦然。

发动机控制系统还可以基于停用气缸的目标数量来确定目标点火分数。目标点火分数对应于发动机的预定点火顺序中下一气缸的某个数量中待启用的气缸的目标数量。因此，目标点火分数的分子是待启用的气缸的目标数量。目标点火分数的分母可以等于重复模式的点火和非点火气缸中的气缸的最小数量。

停用发动机的一个或多个气缸可以增加随着检测到预定数量的齿所经过的时段的变化，这可以增加基于时段确定的发动机速度的变化。此发动机速度变化可以通过降低发动机速度的解析而减小，这可以通过增加用于确定发动机速度的预定数量的齿的数量来完成。然而，目标致动器值可以基于发动机速度而确定，且降低发动机速度的解析可以增加响应于发动机速度的变化而调节目标致动器值之前经过的时间。

根据本发明的系统和方法将发动机速度的变化最小化，同时通过基于点火分数的分母确定发动机速度来维持可接受响应时间。在一个示例中，系统和方法产生指示多个时段的信号，其中每个时段对应于预定数量的齿检测。系统和方法然后基于点火分数的分母将信号过滤并且基于过滤信号确定发动机速度。

在另一个示例中，该系统和方法通过确定选定数量的时段的平均值来过滤表示时段的信号，其中所选定的数量等于点火分数的分母。然后，该系统和方法可以基于时段的平均值确定发动机速度。例如，该系统和方法可以将与时段相对应的曲轴旋转的预定量除以时段的平均值来获得发动机速度。当目标点火分数的分母改变时，每当确定发动机速度时，该系统和方法可以1的递增将所选择的数量从分母的先前值调节至分母的当前值。这可以进一步减小发动机速度的变化。

现在参照图1，发动机系统100包括发动机102，该发动机102燃烧空气/燃料混合物来为车辆产生驱动扭矩。发动机102所产生的驱动扭矩量基于来自驱动器输入模块104的驱动器输入。驱动器输入可以基于加速器踏板的位置。驱动器输入也可以基于巡航控制系统，该巡航控制系统可以是一种改变车辆速度来维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。

空气通过进气系统108被吸入发动机102。进气系统108包括进气歧管110和节流阀112。节流阀112可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节流阀致动器模块116，该节流阀致动器模块116调节节流阀112的开度以控制被吸入进气歧管110的空气量。

来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸内。尽管发动机102可以包括多个气缸，为了便于说明，图中示出了单个代表性的气缸118。仅仅为了示例，发动机102可以包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个和/或12个气缸。ECM 114可以停用一些气缸，这在一定的发动机运行条件下可以提高燃料经济性。

发动机102可以使用四冲程循环来操作。下文描述的四冲程被称作进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每次回转期间，气缸118内会发生四个冲程中的两个冲程。因此，气缸118需要两个曲轴回转来经历所有的四个冲程。

在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入气缸118。ECM 114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块124对燃料喷射器125所执行的燃料喷射进行调节以获得期望的空气/燃料比。燃料可以在中央位置处或多个位置处注入进气歧管110，诸如，靠近每个气缸的进气阀122位置处。在各种实施方式中，燃料可以直接被注入气缸或与气缸相关联的混合腔室内。燃料致动器模块124可以停止向停用的气缸注入燃料。

喷射的燃料在气缸118内与空气混合并且产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)将空气/燃料混合物压缩。发动机102可以是压燃式发动机，这种情况下气缸118内的压缩点燃空气/燃料混合物。可替代地，发动机102可以是火花点火式发动机，这种情况下火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号驱动火花塞128以在气缸118中产生火花，从而点燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞位于其最顶上位置的时间来指定火花正时，该最顶上位置被称作上止点(TDC)。

火花致动器模块126由火花正时信号控制，该火花正时信号指定在距离TDC之前或是之后多远处产生火花。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可以与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可以停止在停用的气缸中产生火花。

产生火花可以被称作点火事件。火花致动器模块126可以具有改变每个点火事件的火花正时的能力。当上一点火事件和下一点火事件之间的火花正时信号改变时，火花致动器模块126甚至可以能够改变下一点火事件的火花正时。在各种实施方式中，发动机102可以包括多个气缸，并且火花致动器模块126可以通过用于发动机102中所有气缸的相同量来改变相对于TDC的火花正时。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为活塞到达TDC的时间和活塞返回至下止点(BDC)的时间之间的时间。在排气冲程期间，活塞从BDC向上移动并且通过排气阀130排除燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。

进气阀122可以由进气凸轮轴140控制，同时排气阀130可以由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制用于气缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可以控制多组气缸(包括气缸118)的多个进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可以控制用于气缸118的多个排气阀和/或可以控制用于多组气缸(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。

进气阀122打开的时间可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC变化。排气阀130打开的时间可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC变化。相位器致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号控制进气和排气凸轮相位器148和150。当实施时，可变阀提升也可以通过相位器致动器模块158来控制。

ECM 114可通过指示相位器致动器模块158停用气缸118以禁止进气阀122和/或排气阀130的打开。相位器致动器模块158可以通过将进气阀122与进气凸轮轴140断开联接来禁止进气阀122的打开。类似地，相位器致动器模块158可以通过将排气阀130与排气凸轮轴142断开联接来禁止排气阀130的打开。在各种实施方式中，相位器致动器模块158可以使用除凸轮轴外的其他装置，诸如电磁或电液压致动器来控制进气阀122和/或排气阀130。

发动机系统100可包括升压装置，其可向进气歧管110提供加压空气。例如，图1示出了包括热涡轮160-1的涡轮增压器，其由流过排气系统134的热排放气体驱动。涡轮增压器还包括由涡轮机160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该涡轮机160-1压缩空气通向节流阀112。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可以压缩来自节流阀112的空气并将压缩的空气输送到进气歧管110。

排气泄压阀162可使排气到旁通涡轮160-1，从而降低涡轮增压器的升压(吸入空气压缩的量)。ECM 114可经由升压致动器模块164控制涡轮增压器。升压致动器模块164可通过控制排气泄压阀162的位置来调节涡轮增压器的升压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可通过升压致动器模块164来控制。涡轮增压器可以具有可变的几何形状，其可通过升压致动器模块164来控制。

中冷器(未示出)可能消耗包含在压缩空气充气中的一些热，其随着空气被压缩而产生。压缩空气充气也可能已从排气系统134的部件吸收热。虽然为了说明的目的分别示出，但是涡轮机160-1和压缩机160-2可以彼此附接，将进气布置成紧靠热排气。

排气系统134可以包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地将废气重定向导回进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮机160-1的上游。EGR阀170可以由EGR致动器模块172来控制。

发动机系统100可以使用曲轴位置(CKP)传感器180测量曲轴的位置。发动机冷却液的温度可以使用发动机冷却液温度(ECT)传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或者在其中冷却液被循环的其他位置处，如散热器(未示出)。

进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184来测量。在各种实施方式中，可以测量发动机真空，其是环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差。流入进气歧管110的空气的质量流率可以使用质量空气流量(MAF)传感器186来测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可以位于还包括节流阀112的壳体中。

节流致动器模块116可以使用一个或多个节流位置传感器(TPS)190监视节流阀112的位置。抽入发动机102中的空气的环境温度可使用进气温度(IAT)传感器192来测量。ECM 114使用来自传感器的信号，以作出用于发动机系统100的控制决定。

ECM 114可与变速器控制模块(TCM)194通信，以协调发动机102、变速器(未示出)和/或将发动机102联接到变速器的扭矩转换器(未示出)的操作。例如，TCM 194可切换变速器，并且ECM 114可减少变速器齿轮换挡期间发动机102的扭矩输出。在另一个示例中，ECM 114可基于由CKP传感器180产生的CKP信号196确定发动机102的速度，并且TCM 194可基于发动机速度调节扭矩转换器滑移。如下面更详细讨论的，ECM 114可基于CKP信号196和目标点火分数的分母确定发动机速度。在各种实施方式中，ECM 114和TCM 194的各种功能可以集成到一个或多个模块中。

现在参考图2，ECM 114的示例实施方式包括扭矩请求模块202、发动机速度模块204、点火分数模块206、燃料控制模块208、火花控制模块210和相位器控制模块212。扭矩请求模块202基于来自驱动器输入模块104的驱动器输入确定驱动器扭矩请求。例如，扭矩请求模块202可以将加速器踏板位置的一个或多个映射存储到所需的扭矩，并且可以基于所述映射中选定的一个来确定驱动器扭矩请求。扭矩请求模块202输出驱动器扭矩请求。

发动机速度模块204基于来自CKP传感器180的CKP信号196确定发动机102的速度。例如，CKP信号196可指示CKP传感器180上的齿的检测时间，并且发动机速度模块204可测量检测CKP传感器180上预定数量的齿时所经历的时段。发动机速度模块204接着可基于所测量的时段和对应于预定数量的齿的预定的曲轴旋转量确定发动机速度。例如，CKP传感器180可包括58个齿，且两个相邻齿的前缘之间的间隔可对应于6度的曲轴旋转。因此，如果预定数量的齿为15个，则预定量的曲轴旋转可为90度。发动机速度模块204可将预定的曲轴旋转量除以对应的(测得的)时段来获得发动机速度。发动机速度模块204可减少预定数量的齿(例如，减至1个)，以提高发动机速度的解析，且反之亦然。发动机速度模块204输出发动机速度。

点火分数模块206确定发动机102的目标点火分数。目标点火分数对应于发动机102的预定点火顺序中下一气缸的第一数量(N)中的待启用气缸的目标数量(M)。因此，目标点火分数的分子为待启用气缸的目标数量(M)，目标点火分数的分母为预定点火顺序中随后气缸的第一数量(N)。第一数量(N)可为处于点火和非点火气缸的重复模式中的气缸的最小数量。

在一个示例中，5/8的目标点火分数表示应当启用预定点火顺序中下8个气缸中的5个。因此，在该示例中，应当停用预定点火顺序中下8个气缸中的3个。0的目标点火分数对应于被停用的发动机102的所有气缸(且0个气缸被启用)，而且目标点火分数1对应于被启用的发动机102的所有气缸(且0个气缸被停用)。

点火分数模块206可基于驱动器扭矩请求、发动机速度和当前的变速器齿轮比确定目标点火分数。例如，点火分数模块206可使用将驱动器扭矩请求、发动机速度和齿轮比与目标点火分数联系的功能和映射中的一个来确定目标点火分数。点火分数模块206可接收来自于TCM 194的当前变速器齿轮比。点火分数模块206输出目标点火分数。

在各种实施方式中，点火分数模块206可确定实现目标点火分数的发动机102的点火模式。点火模式可指示发动机102的预定点火顺序中被启用的气缸和被停用的气缸。点火模式可指定用于每一个发动机周期，其中每一个发动机周期对应于720度的曲轴旋转。例如，对于具有点火顺序为1-8-7-2-6-5-4-3的8缸发动机而言，1-8-7-2-5-3的点火模式可指定用于一个发动机周期，指示气缸1、8、7、2、5和3在气缸6和4被停用的同时来启用。

可替代地，点火模式可指定用于小于或大于包括在发动机周期中的气缸事件的数量的气缸事件数量。气缸事件可指代点火事件和/或曲柄角增量，在其期间，火花在气缸活动时于气缸中产生。例如，对于以上讨论的示例8缸发动机，1-7-2-5-4-1-8-2-6-4-3-8-7-6-5-3的点火模式可被指定。特别地，该点火模式产生两个启用气缸后跟一个启用气缸的气缸事件模式。因此，使用该点火模式实现的点火分数为2/3，其中3为处于点火和非点火气缸的重复模式中的气缸的最小数量。

燃料控制模块208、火花控制模块210和相位器控制模块212可基于点火模式分别控制燃料输送、火花产生和阀停用。例如，燃料控制模块208可中断停用气缸的燃料供给，火花控制模块210可中断停用气缸中的火花产生，并且相位器控制模块212可停用停用气缸的阀门。燃料控制模块208可通过将目标燃料供给率发送给燃料致动器模块124来对燃料输送进行控制。火花控制模块210可通过将目标火花正时发送给火花致动器模块126来对火花产生进行控制。相位器控制模块212可通过将目标阀门状态(例如，启用/禁用)发送给相位器致动器模块158来对阀门停用进行控制。另外或可替代地，相位器控制模块212可将目标凸轮相位器位置发送给相位器致动器模块158，以调节进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150的位置和角度。

发动机速度模块204在基于CKP信号196确定发动机速度时可使用点火分数的分母。如上所述，发动机速度模块204可基于检测CKP传感器180上预定数量的齿时所经历的时段确定发动机速度。此外，发动机速度模块204可产生指示多个时段的信号，其中多个时段中的每一个都对应于预定数量的齿检测。然后，发动机速度模块204可基于点火分数的分母将信号过滤，并基于过滤信号确定发动机速度。

发动机速度模块204可以通过确定多个时段的第二数量(P)的平均值来将指示时段的信号过滤。发动机速度模块204接着可以将对应于时段的第二个数字的曲轴旋转的预定量除以时段和，以获得发动机速度。发动机速度模块204可以基于点火分数的分母确定第二数量。例如，发动机速度模块204可以将第二数量设定等于点火分数的分母。

当点火分数的分母改变时，发动机速度模块204可以将第二个数字从点火分数的分母的先前值调节为点火分数的分母的当前值。发动机速度模块204可以通过每当发动机速度模块204确定发动机速度便递增1来将第二数量从分母的先前值调节为分母的当前值。例如，如果点火分数的分母从3变为6，则发动机速度模块204可以在点火分数改变之后分别针对第一、第二、第三发动机速度确定将第二数量调节为4、5和6。

燃料控制模块208、火花控制模块210和相位器控制模块212可以基于发动机速度分别确定目标燃料供给速率、目标火花正时和目标凸轮相位器位置。另外或可替代地，TCM 194可以基于发动机速度确定目标扭矩转换器滑移。燃料控制模块208、火花控制模块210、相位器控制模块212和TCM 194可以称为致动器控制模块。目标燃料供给速率、目标火花正时、目标凸轮相位器位置和目标扭矩转换器滑移可以称为目标致动器值。致动器控制模块可以使用将发动机速度和可能其他发动机操作条件与目标致动器值关联的功能和映射来确定目标致动器值。

现在参考图3，用于确定当发动机102的一个或多个气缸停用时发动机102的速度的方法开始于步骤302。该方法在图2的模块的上下文中描述。然而，执行方法步骤的特定模块可以不同于下文提及的模块，和/或方法可以与图2的模块分开实施。

在304处，扭矩请求模块202确定驱动器扭矩请求。在306处，点火分数模块206确定目标点火分数。在308处，发动机速度模块204确定目标点火分数的分母相对于分母的先前值是否保持不变。换句话来说，发动机速度模块204确定当前迭代中确定的分母的当前值是否与先前迭代中确定的分母的先前值相同。

如果分母的当前值与分母的先前值相同，则方法在310处继续。否则，方法在312处继续。在310处，发动机速度模块204将第二个数字(P)设定等于点火分数的分母。

在312处，发动机速度模块204以每当确定发动机速度便递增1将第二数量(P)从目标点火分数的分母的先前值调节为分母的当前值。例如，发动机速度模块204可以在图3中描绘的每个迭代循环期间将发动机速度确定一次。因此，发动机速度模块204可以在图3中描绘的迭代循环的每次执行时将第二数量调节1。

在314处，发动机速度模块304确定多个时段的第二数量(P)的平均值，其中每个时段对应于预定量的曲轴旋转。在316处，该方法基于时段的第二数量(P)的平均值确定发动机速度。在318处，一个或多个控制模块194、210和212基于发动机速度调节目标致动器值。所调节的目标致动器值可以包括目标火花正时、目标凸轮相位器位置和目标扭矩转换器滑移。

以上描述的本质仅仅是说明性的并且决不旨在限制本发明、其应用或用途。本发明的广泛教导可通过各种形式来实施。虽然本发明包括特定实例，但是本发明的真实范围不应该局限于此，因为当研究图式、说明书和以下权利要求书之后将明白其他修改。如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应被理解为意指使用非排他性逻辑或的逻辑(A或B或C)，并且不应被理解为意指“至少一个A、至少一个B和至少一个C”。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以不同次序(或同时)执行而不改变本发明的原理。

在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”取代。术语“模块”可以指代以下项的部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合式模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合式模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或成组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或成组)；提供所述功能性的其他合适的硬件部件；或某些或所有上述的组合，诸如在片上系统中。

模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合上的有线或无线接口。本发明的任何给定模块的功能可在通过接口电路连接的多个模块之间进行分配。例如，多个模块可允许负载平衡。在另一个示例中，服务器(又称远程或云)模块可代表客户模块实现某些功能。

在上文中使用的术语“代码”可包括软件、固件和/或微码，并可指程序、子程序、功能、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包括执行来自于多个模块的部分或全部代码的单个处理器电路。术语“群处理器电路”包括与其他处理器电路联合起来一同执行来自于一个或多个模块的部分或全部代码的处理器电路。多个处理器电路的参考包括离散模上的多个处理器电路、单个模上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核心、单个处理器电路的多个线程或以上组件的组合。术语“共享存储器电路”包括存储来自于多个模块的部分或全部代码的单个存储器电路。术语“群存储器电路”包括与其他存储器联合起来一同存储来自于一个或多个模块的部分或全部代码的存储器电路。

术语“存储器电路”为术语“计算机可读介质”的子集。本文所使用的术语“计算机可读介质”不包括通过介质(诸如，通过载波)传播的瞬态电信号或电磁信号；术语“计算机可读介质”由此可被认为是有形或非瞬态的。非瞬态且有形的计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(例如，闪速存储器电路、可擦除且可编程的只读存储器电路或掩膜式只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如，静态随机访问存储器电路或动态随机访问存储器电路)、磁存储介质(例如，模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如，CD、DVD或蓝光光盘)。

本申请中所描述的设备和方法可通过专用计算机部分或完全地实施，其中专用计算机通过配置通用计算机来执行嵌入计算机程序中的一个或多个特定功能来体现。上述的功能块、流程图部件和其他元件被用作为软件规范，其可通过技术人员或程序员的常规工作转变成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一种非瞬态且有形的计算机可读介质中的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可包括与专用计算机的硬件互动的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置互动的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等等。

计算机程序可包括：(ⅰ)待分析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)或XML(扩展标记语言)；(ⅱ)汇编代码；(ⅲ)通过编译器从源代码中生成的目标代码；(ⅳ)通过解释器进行执行的源代码；(ⅴ)通过即时编译器进行编译和执行的源代码等等。仅仅作为示例，源代码可利用语言语法进行编写，其中语言包括C、C++、C、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal,Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(动态服务器主页)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua和

根据35U.S.C.§112(f)的规定，除非元件使用短语“用于”明确地详述，或在方法权利要求的情况下，元件使用短语“用于……的操作”或“用于……步骤”，否则权利要求书中详述的元件没有任何一个意在成为“方法加功能”元件。