本公开涉及用于以间歇燃烧模式运行发动机的方法和发动机控制装置。
背景技术
美国专利no.7577511公开了一种用于执行间歇燃烧模式的方法，其中气缸中的燃烧被间歇地跳过。该公布公开了一种用于通过改变间歇燃烧模式中点火气缸的比γ[γ＝点火气缸数/(点火气缸数+跳过气缸数)]来调节发动机输出的方法。
在上述公布中，通过以如下型式执行间歇燃烧模式来将点火气缸比设置为6/8(＝75％)，在该型式中五个气缸相继点火，跳过一个气缸，一个气缸点火，然后跳过一个气缸。在该间歇点火型式中，对应于五个气缸的时段和对应于一个气缸的时段作为跳过气缸间隔存在。跳过气缸间隔由从跳过燃烧时起直到跳过另一燃烧为止点火的气缸数表示。
在跳过气缸间隔较长的时段中，每单位时间的扭矩产生量增加。在跳过气缸间隔短的时段中，每单位时间的扭矩产生量减小。因此，如果在间歇点火型式中存在跳过气缸间隔相差很大的时段，则发动机的旋转波动增大。
相反，如果跳过气缸间隔是恒定的，则由于跳过气缸而引起的扭矩波动发生在某一周期中，这产生振动和噪声。因此，可能发生具有可能干扰乘员的低频的振动和噪声。
技术实现要素：
因此，本公开的目的是提供一种用于以间歇燃烧模式运行发动机的方法和一种发动机控制装置，其抑制具有可能干扰乘员的低频的振动和噪声的发生，同时限制发动机旋转波动的增加。
为了实现上述目的，本公开的第一方面提供了一种用于以间歇燃烧模式运行发动机的方法，使得通过重复间歇点火型式，发动机的点火气缸比变得等于基于发动机的运行状态设置的目标点火气缸比，在间歇点火型式中，n个气缸相继点火，然后m个气缸相继跳过，其中n和m是自然数的变量。该方法包括以如下方式切换间歇点火型式：n和m中的一个被设置为等于在切换间歇点火型式之前的值的值，n和m中的另一个仅从切换间歇点火型式之前的值改变1；周期地执行间歇点火型式的切换，使得每当执行预定次数的间歇点火型式的切换时，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式；并且，在间歇点火型式的切换的一个周期中的点火气缸比变为等于目标点火气缸比。
为了实现上述目的，本公开的第二方面提供了一种发动机控制装置，其包括：目标点火气缸比设定部，其基于发动机的运行状态设置目标点火气缸比；和间歇燃烧指令部，其输出指令信号，指令信号指令是否点火或跳过正在进入燃烧冲程的气缸。间歇燃烧指令部通过重复输出型式来输出指令信号，在输出型式中，燃烧指令部指令相继点火n个气缸，然后指令相继跳过m个气缸中的点火，其中n和m是自然数的变量。间歇燃烧指令部以如下方式切换间歇点火型式：n和m中的一个被设置为等于在切换间歇点火型式之前的值的值；n和m中的另一个仅从切换间歇点火型式之前的值改变1；周期地执行输出型式的切换，使得每当执行输出型式的切换预定次数时，出现与先前输出型式相同的输出型式；并且，在输出型式的切换的一个周期中的点火气缸比变得等于目标点火气缸比。
通过下面结合附图示出示例性实施例的描述，所公开的实施例的其它方面和优点将变得显而易见。
附图说明
通过参考以下实施例的描述以及附图可以理解本公开:
图1是应用了根据本公开的第一实施例的发动机控制装置的发动机的示意图；
图2是示出发动机控制装置的控制结构的框图；
图3是示出在全气缸燃烧期间目标点火气缸比、发动机转速和要求负荷率之间的关系的图表；
图4是示出了在间歇点火型式中的每一个间歇点火型式的要求负荷率与在全气缸燃烧期间的要求负荷率之间的关系的图表；
图5是示出在以2/3的点火气缸比执行间歇燃烧模式期间发动机负荷率和发动机转速的变化的时序图；
图6是示出根据本公开的第二实施例设置间歇燃烧控制区域的方式的图表；并且
图7是示出了根据本公开的第四实施例的在间歇点火型式中的每一个间歇点火型式中的要求负荷率和在全气缸燃烧期间的要求负荷率之间的关系的图表。
具体实施方式
第一实施例
在下文中，将参照图1至5描述根据第一实施例的用于以间歇燃烧模式运行发动机的方法和发动机控制装置。
如图1所示，发动机11包括排列成一行的四个气缸#1至#4。气缸#1至#4的点火顺序为气缸#1、气缸#3、气缸#4和气缸#2的顺序。发动机11包括进气通道12，空气流量计13设置在进气通道12中。空气流量计13检测在进气通道12内流动的进气的流量(进气量ga)。进气通道12还设置有节气门14，节气门14是用于调节进气量ga的流量控制阀。此外，发动机11包括为各个气缸设置的喷射器15和火花塞16。从喷射器15喷射的进气和燃料的空气-燃料混合物通过进气通道12供应到气缸#1至#4。在气缸#1至#4的每一个中，空气燃料混合物通过相关火花塞16的放电被点燃并燃烧。
发动机控制装置10被配置为用于控制发动机11的运行的微控制器。发动机控制装置10接收来自空气流量计13、检测发动机11的曲柄角的曲柄角传感器17、检测节气门14的开度(节气门开度ta)的节气门开度传感器18、以及检测加速踏板的下压量的加速踏板传感器19的检测信号。发动机控制装置10通过基于来自各种传感器的检测信号执行节气门14的开度控制、喷射器15的燃料喷射控制和火花塞16的点火正时控制来控制发动机11的运行。
发动机控制装置10从由曲柄角传感器17检测到的曲柄角的变化率获得发动机转速ne。发动机控制装置10还从由加速踏板传感器19检测到的加速踏板的下压量和发动机转速ne获得发动机11的要求扭矩。
发动机控制装置10执行点火气缸比γ的可变控制，作为发动机11的运行控制的一部分。点火气缸比γ是点火气缸数在点火的气缸(点火气缸)数和跳过的气缸(跳过气缸)数之和中的比例。在进入燃烧冲程的所有气缸都点火的全气缸燃烧模式中，点火气缸比γ为1。在一些气缸中的燃烧被跳过的间歇燃烧模式中，点火气缸比γ小于1。
如图2所示，发动机控制装置10包括间歇燃烧指令部20和空气量调节部21，作为涉及到点火气缸比γ的可变控制的控制结构。
间歇燃烧指令部20执行目标点火气缸比设定过程p1、间歇点火型式确定过程p2、喷射指令过程p3和点火指令过程p4。通过这些过程，间歇燃烧指令部20设定目标点火气缸比γt，并根据基于目标点火气缸比γt确定的点火型式分别向气缸#1至#4的喷射器15和火花塞16输出喷射信号和点火信号。
空气量调节部21执行要求负荷率计算过程p5和目标节气门开度设定过程p6。通过这些过程，空气量调节部21根据点火型式的切换来调节发动机负荷率kl。发动机负荷率kl是气缸进气量对最大气缸进气量的比率。在这种情况下，气缸进气量是一个气缸每个周期的进气量，并且最大气缸进气量是当节气门14的开度最大时的气缸进气量。
首先，将描述由间歇燃烧指令部20执行的过程p1至p4的细节。
目标点火气缸比设定过程p1基于发动机转速ne和全气缸燃烧负荷率kla设定目标点火气缸比γt。全气缸燃烧负荷率kla表示当发动机11以全气缸燃烧模式运行时产生要求扭矩所需的发动机负荷率kl。kla的值基于发动机转速ne和要求扭矩来计算。目标点火气缸比γt设定为值1/2(50％)、2/3(约67％)、3/4(75％)、4/5(80％)和1(100％)中的任一个。
如图3所示，在发动机转速ne小于或等于预设值ne1的区域中，目标点火气缸比γt的值被设定为1，而与全气缸燃烧负荷率kla无关。
相反，在发动机转速ne超过预设值ne1的区域中，目标点火气缸比γt的值根据全气缸燃烧负荷率kla可变地设定在1/2至1的范围内。更具体地，如果全气缸燃烧负荷率kla大于或等于预设值kl1并且小于预设值kl2(kl2>kl1)，则目标点火气缸比γt被设定为3/4(75％)。如果全气缸燃烧负荷率kla大于或等于预设值kl2且小于预设值kl3(kl3>kl2)，则目标点火气缸比γt被设定为4/5(80％)。此外，如果全气缸燃烧负荷率kla大于或等于预设值kl3，则目标点火气缸比γt被设定为1(100％)。如上所述，在发动机转速ne超过预设值ne1并且全气缸燃烧负荷率kla大于或等于预设值kl1的区域中，全气缸燃烧负荷率kla越高，目标点火气缸比γt的值被设定为越大。
在发动机转速ne大于预设值ne1并且全气缸燃烧负荷率kla小于预设值kl1的区域中，目标点火气缸比γt被设定为值1/2或2/3。在上述区域中，发动机转速ne越高，目标点火气缸比γt的值被设定为2/3时的全气缸燃烧负荷率kla的下限值越大。
在间歇点火型式确定过程p2中，根据目标点火气缸比γt的设定值来确定由发动机11执行的间歇点火型式，如表1所示。在过程p2中，指定在所确定的间歇点火型式中要跳过的气缸的跳过指令被传递到喷射指令过程p3和点火指令过程p4。此外，在过程p2中，下一点火气缸比γn被传递到要求负荷率计算过程p5。下一点火气缸比γn是在当前执行的间歇点火型式结束之后将执行的下一间歇点火型式(以下，称为下一点火型式)中的点火气缸比γ的值。要求负荷率计算过程p5由空气量调节部21执行。
[表1]
[表2]
其中n个气缸相继点火然后m个气缸相继跳过的间歇点火型式将表示为[n-m]，其中值n和m是任意自然数。n的值表示间歇点火型式中的点火气缸数，m的值表示间歇点火型式中的跳过气缸数。间歇点火型式[1-1]、[2-1]、[3-1]、[4-1]和[5-1]中每一个中的气缸的点火和跳过顺序如表2所示。
如表1所示，当目标点火气缸比γt的值被设定为2/3、3/4和4/5中的任一个时，在重复切换间歇点火型式的同时，执行间歇燃烧模式。相反，当目标点火气缸比γt的值为1/2时，间歇点火型式被固定到型式[1-1]。在这种情况下，通过重复间歇点火型式[1-1]来执行间歇燃烧模式。如果目标点火气缸比γt的值设定为1，则执行全气缸燃烧模式。
在喷射指令过程p3中，根据基于有无跳过指令和发动机11的运行状态计算出的喷射正时和喷射时间，将喷射信号输出到气缸#1至#4的喷射器15。更具体地说，未接收到跳过指令的气缸的喷射器15的喷射信号在喷射正时被接通，并且当从信号被接通起经过喷射时间时被切断。相反，已经接收到跳过指令的气缸的喷射器15的喷射信号保持切断，直到跳过指令被移除。喷射信号是指令点火气缸或跳过点火的指令信号，这取决于该信号是否在可以在进入燃烧冲程的气缸中执行喷射的时间段内接通。
在点火指令过程p4中，根据有无跳过指令和基于发动机11的运行状态计算的点火正时，点火信号被输出到气缸#1至#4的火花塞16。更具体地说，在从开始向点燃线圈(未示出)的初级线圈供应电流到停止电流供应的时间段期间，未接收到跳过指令的气缸的火花塞16的点火信号被接通。接收到跳过指令的气缸的火花塞16的点火信号保持断开，直到跳过指令被移除。火花塞16在停止向初级线圈供给电流时产生火花放电以点火。点火信号是指令点火气缸或跳过点火的指令信号，这取决于该信号是否在进入燃烧冲程的气缸中能够执行点燃的时间段内接通。
间歇燃烧指令部20根据已经如表3所示设定的目标点火气缸比γt的值执行间歇燃烧模式或全气缸燃烧模式。表3示出了当从轮到#1气缸时的时间点开始具有每个目标点火气缸比γt的间歇燃烧模式时气缸的点火和跳过顺序。
[表3]
随后，将详细描述由空气量调节部21执行的要求负荷率计算过程p5和目标节气门开度设定过程p6。
在要求负荷率计算过程p5中，要求负荷率klt被计算为使得要求负荷率klt与全气缸燃烧负荷率kla和从间歇点火型式确定过程p2传递的下一点火气缸比γn的关系满足由表达式(1)表示的关系。要求负荷率klt的值从要求负荷率计算过程p5传递到目标节气门开度设定过程p6。当将以当前执行的间歇点火型式点火的最后气缸的进气冲程结束时，要求负荷率klt被传递到目标节气门开度设定过程p6。
klt＝(kla-kl0)×γn+kl0(1)
在以全气缸燃烧负荷率kla设定为发动机负荷率kl的情况下执行全气缸燃烧模式时发动机11每单位时间产生的扭矩被定义为全气缸燃烧期间的平均扭矩。通过重复间歇点火型式执行间歇燃烧模式时由发动机11每单位时间产生的扭矩被定义为每个间歇点火型式的平均扭矩。此外，发动机11的输出扭矩变为零时的发动机负荷率kl的值被定义为零扭矩负荷率kl0。表达式(1)用于计算发动机负荷率kl，作为要求负荷率klt的值，在该发动机负荷率kl，下一次执行的间歇点火型式的平均扭矩变为等于全气缸燃烧期间的平均扭矩。
如图4所示，要求负荷率klt随着间歇点火型式的点火气缸数减少而指数地增加。因此，当在间歇点火型式[1-1]和[2-1]之间转换时，需要在很大程度上调节发动机负荷率kl。
在目标节气门开度设定过程p6中，计算目标节气门开度。目标节气门开度是使发动机负荷率kl等于要求负荷率klt所需的节气门开度ta的目标值。使用节气门模型来执行目标节气门开度的计算，该节气门模型是用于通过节气门14的进气的行为的物理模型。节气门14的开度根据计算出的目标节气门开度来控制。
随后，将参照图5描述用于以间歇燃烧模式运行发动机11的方法和发动机控制装置10的运行和优点。
图5示出了当以2/3的点火气缸比γ执行间歇燃烧模式时喷射信号、点火信号、要求负荷率klt、发动机负荷率kl和发动机转速ne的变化。图5所示的喷射信号和点火信号是独立地输出到气缸#1至#4的喷射器15和火花塞16的信号的组合。图5中的虚线示出了在根据由间歇燃烧指令部20执行的喷射信号和点火信号的输出来执行上述间歇燃烧模式而不通过空气量调节部21调节发动机负荷率kl的情况下发动机转速ne的变化。
如上所述，为了获得2/3的点火气缸比γ，间歇燃烧模式通过以型式[2-1]、[3-1]、[2-1]和[1-1]的顺序重复切换间歇点火型式来执行。在这种情况下，将从型式[2-1]到型式[3-1]、[2-1]、[1-1]以及回到型式[2-1]的四次切换定义为一个周期，并且周期地执行间歇点火型式的切换。在这种情况下，每当间歇点火型式被切换四次，就会出现与前一次相同的间歇点火型式。
在这种情况下，根据间歇点火型式的切换，跳过气缸间隔以两个气缸、三个气缸、两个气缸和一个气缸的顺序周期地改变。独立地聚焦于要切换的三种间歇点火型式[3-1]、[2-1]和[1-1]，点火气缸比γ为3/4、2/3和1/2。然而，在间歇点火型式的切换的一个周期中，点火气缸数为8，且跳过气缸数为4，这导致点火气缸比γ为2/3[8/(8+4)]。如上所述，间歇燃烧模式以这样的方式执行，即，在改变跳过气缸间隔的同时，点火气缸比γ变为2/3。
在往复式发动机的运行期间，产生具有如下频率[hz]的振动，该频率是发动机转速[转/秒]的整数倍。特别地，问题在于初级振动具有与发动机转速相同的频率。由发动机11产生的振动和噪声的频率包括易于干扰乘客的特定频带。因此，发动机通常以这样的方式设计，即通过将高于特定频带的上限值[hz]的转速[转/秒]设定为怠速，初级振动的频率不会落在特定频带中。也就是说，通过防止在低于初级振动频率的频率处出现扭矩波动，避免了在特定频带中产生振动和噪声。
在重复相同的间歇点火型式的情况下，即在间歇点火型式中以固定的点火气缸数和固定的跳过气缸数执行间歇燃烧模式的情况下，以恒定周期产生由间歇的点火和跳过引起的扭矩波动。如果发生这种周期性的扭矩波动，则可能发生具有易于干扰乘员的低频的振动和噪声。
例如，假定间歇燃烧模式通过重复间歇点火型式[2-1]以2/3的点火气缸比γ执行。在这种情况下，由跳过气缸引起的扭矩波动以恒定周期发生。扭矩波动的频率[hz]是发动机转速ne[转/秒]的2/3倍，并且低于初级振动的频率。
相反，在第一实施例中，跳过气缸间隔根据间歇点火型式的切换改变，并且由跳过气缸引起的扭矩波动的周期改变。因此，执行点火气缸比γ为2/3的间歇燃烧模式，而不会引起在易于干扰乘员的特定频带中的振动和噪声。
如果在恒定的发动机负荷率kl下切换间歇点火型式，则每当切换间歇点火型式时，发动机11的平均扭矩改变。在这种情况下，由于平均扭矩的变化的影响，发动机转速ne的波动可能增大。
然而，在第一实施例中，根据间歇点火型式的切换来执行发动机负荷率kl的调节。发动机负荷率kl的调节以这样的方式执行，即切换的间歇点火型式中每一个的平均扭矩变得恒定。因此，限制了由切换间歇点火型式引起的发动机转速ne的波动。
如果在间歇点火型式切换之前和之后之间点火气缸数的差较大，则使平均扭矩恒定所需的发动机负荷率kl的调节量增加。这增加了调节所需的时间。在这方面，在第一实施例中，间歇点火型式的切换以这样一种方式执行，即点火气缸数一次改变一个气缸。因此，减小了在切换间歇点火型式时的发动机负荷率kl的调节量。也就是说，通过以如下的方式调节发动机负荷率kl来限制发动机旋转波动的增加，即，使得切换的间歇点火型式中每一个的平均扭矩变得恒定。
为了获得3/4或4/5的点火气缸比γ，以相同的方式执行间歇点火型式的切换和发动机负荷率kl的调节。因此，在这些情况下，也限制了在可能干扰乘员的频带中的振动和噪声的发生以及由切换间歇点火型式引起的发动机转速ne的波动。
为了获得1/2的点火气缸比γ，间歇点火型式被固定为型式[1-1]，并且间歇燃烧模式以恒定的跳过气缸间隔执行。在这种情况下，由跳过气缸引起的扭矩波动的频率[hz]等于发动机转速ne[转/秒]的频率，即初级振动的频率。此外，间歇燃烧模式仅在发动机转速ne超过预设值ne1的发动机11的高速运行期间以被设定为恒定的跳过气缸间隔来执行。因此，即使在上述情况下以恒定的跳过气缸间隔执行间歇燃烧模式，也不会发生在易于干扰乘员的特定频带中的振动和噪声。
第二实施例
在第一实施例中，在获得2/3、3/4或4/5的点火气缸比γ的情况下，通过重复切换间歇点火型式来改变跳过气缸间隔，抑制了在易于干扰乘员的特定频带中的振动和噪声的发生。发动机转速ne越高，当跳过气缸间隔恒定时由发生的扭矩波动产生的振动和噪声的频率越高。因此，如果发动机转速ne高于特定值，则即使跳过气缸间隔是固定的，也不一定会发生在易于干扰乘员的特定频带中的振动和噪声。在第二实施例中，即使在获得3/4或4/5的点火气缸比γ的情况下，如果发动机转速ne高于恒定值，则以恒定的跳过气缸间隔执行间歇燃烧模式。
如图6所示，以与第一实施例相同的方式设定目标点火气缸比γt的值。即，当发动机转速ne大于或等于预设值ne1并且全气缸燃烧负荷率kla大于或等于预设值kl1且小于预设值kl2时，目标点火气缸比γt的值被设定为3/4。当发动机转速ne大于或等于预设值ne1并且全气缸燃烧负荷率kla大于或等于预设值kl2且小于预设值kl3时，目标点火气缸比γt的值被设定为4/5。
在目标点火气缸比γt的值被设定为3/4的情况下，如果发动机转速ne小于或等于预设阈值ne2(ne2>ne1)，则以与第一实施例中相同的方式在切换间歇点火型式的同时执行间歇燃烧模式。在这种情况下，通过按照型式[3-1]、[4-1]、[3-1]和[2-1]的顺序重复切换间歇点火型式来执行间歇燃烧模式。也就是说，将从型式[3-1]到型式[4-1]、[3-1]、[2-1]以及回到型式[3-1]的四次切换定义为一个周期，并且周期地执行间歇点火型式的切换。此时，每当间歇点火型式切换四次，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。
在目标点火气缸比γt的值被设定为3/4的情况下，如果发动机转速ne超过阈值ne2，则执行间歇燃烧模式，其中跳过气缸间隔被设定为恒定。在这种情况下，通过重复间歇点火型式[3-1]来执行间歇燃烧模式。
在目标点火气缸比γt的值被设定为4/5的情况下，如果发动机转速ne小于或等于预设阈值ne3(ne3>ne2)，则如第一实施例中那样，在切换间歇点火型式的同时执行间歇燃烧模式。在这种情况下，通过按照型式[4-1]、[5-1]、[4-1]和[3-1]的顺序重复切换间歇点火型式来执行间歇燃烧模式。也就是说，将从型式[3-1]到型式[4-1]、[3-1]、[2-1]以及回到型式[3-1]的四次切换定义为一个周期，并且周期地执行间歇点火型式的切换。此时，每当间歇点火型式切换四次，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。
在目标点火气缸比γt的值被设定为4/5的情况下，如果发动机转速ne超过阈值ne3，则执行间歇燃烧模式，跳过气缸间隔被设定为恒定。在这种情况下，通过重复型式[4-1]的间歇点火型式来执行间歇燃烧模式。
不引起具有易于干扰乘员的低频的振动和噪声的发动机转速根据发动机的点火气缸比而变化。因此，期望将上述阈值设定为根据发动机的点火气缸比而变化的值。
第三实施例
在上述实施例中，点火气缸比γ分五个阶段改变，该五个阶段包括1/2、2/3、3/4、4/5和1。相反，间歇燃烧模式可以通过重复切换表4所示的间歇点火型式来执行，以获得上述点火气缸比中的两个相继点火气缸比之间的中间值的点火气缸比γ。中间值包括3/5、5/7、7/9和9/11。
[表4]
表5示出了以3/5、5/7、7/9和9/11的点火气缸比γ执行间歇燃烧模式的方式。如表5所示，在这些情况下，每当切换间歇点火型式时，跳过气缸间隔也改变一个气缸。这消除了由于跳过气缸而引起的扭矩波动造成的并且被包括在易于干扰乘员的特定频带中的振动。
[表5]
在这些情况下，也可以应用根据间歇点火型式的切换由空气量调节部21进行的发动机负荷率kl的调节。这限制了由间歇点火型式的切换引起的发动机转速ne的波动的增加。
第四实施例
在上述实施例中，点火气缸比γ在大于或等于1/2的范围内可以变化。相反，可以通过重复间歇点火型式[1-m]来执行间歇燃烧模式以获得小于1/2的点火气缸比γ的值，其中在一个气缸点火之后，跳过m个气缸中的燃烧，并且m是大于或等于2的自然数。表6示出了作为间歇点火型式的示例的三种型式[1-2]、[1-3]和[1-4]。
[表6]
如果点火气缸之间的间隔(点火气缸和下一个点火气缸之间的跳过气缸数)是恒定的，则周期地发生扭矩波动。因此，在发动机11的低速运行期间，由于周期性扭矩波动，可能发生在易于干扰乘员的特定频带中的振动和噪声。
在这方面，间歇燃烧模式可以通过重复切换表7所示的间歇点火型式来执行。在这种情况下，可以将点火气缸之间的间隔设定为不均匀，并且以点火气缸比γ为2/5、1/3、2/7和1/4来执行间歇燃烧模式。
[表7]
表8示出了以上述点火气缸比γ执行间歇燃烧模式的方式。在表7所示的情况下，每当切换间歇点火型式时，点火气缸之间的间隔一次改变一个气缸。这消除了由于跳过气缸而引起的扭矩波动造成的并且包括在易于干扰乘员的特定频带中的振动。
[表8]
此外，在这种情况下，当以恒定的发动机负荷率kl执行上述间歇点火型式的切换时，每当间歇点火型式切换时，发动机11的平均扭矩改变，从而增大发动机转速ne的波动。在上述情况下，通过空气量调节部21对发动机负荷率kl的调节可以应用于间歇点火型式的切换。这限制了由间歇点火型式的切换引起的发动机转速ne的波动的增加。图7示出了此时每个间歇点火型式的要求负荷率klt与全气缸燃烧负荷率kla之间的关系。
第五实施例
在上述实施例中，点火气缸比γ为1/2的间歇燃烧模式重复间歇点火型式[1-1]。在这种情况下，每隔一个气缸被跳过，从而周期地引起扭矩波动。因此，当发动机转速ne较低时，扭矩波动可能导致在易于干扰乘员的频带中的振动。
相反，间歇燃烧模式可以通过以型式[1-1]、[2-1]、[1-1]和[1-2]的顺序重复切换间歇点火型式来执行。也就是说，间歇点火型式的切换可以以这样的方式周期执行，即，每当间歇点火型式切换四次，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。在这种情况下，从型式[1-1]到型式[2-1]、[1-1]、[1-2]并返回到型式[1-1]的四次切换被定义为一个周期
表9示出了此时执行间歇燃烧模式的方式。在这种情况下，可以在改变扭矩波动的周期的同时执行点火气缸比γ为1/2的间歇燃烧模式。因此，可以执行点火气缸比γ为1/2的间歇燃烧模式的区域扩展到更低速区域。
[表9]
第六实施例
在第三实施例中，交替地切换两种不同的间歇点火型式[1-1]和[2-1]，其中跳过气缸数均为1并且点火气缸数仅相差1，以实现3/5的点火气缸比γ。通过按照型式[1-1]、[2-1]、[1-1]、[1-1]、[2-1]和[2-1]的顺序执行两种不同的间歇点火型式，可以实现3/5的点火气缸比γ。在这种情况下，包括从型式[1-1]切换到型式[2-1]、重复型式[1-1]两次、重复型式[2-1]两次和切换回型式[1-1]的间歇点火型式的四次切换被定义为一个周期。以这种方式，间歇点火型式的切换以这样的方式周期地执行，即，每当间歇点火型式切换四次，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。另外，间歇点火型式的切换以这样的方式进行，即在一个周期中的点火气缸比γ变为3/5。
此外，在这种情况下，由于每当切换间歇点火型式时点火气缸数都改变，因此限制了周期扭矩波动，并且不太可能发生具有易于干扰乘员的低频的振动和噪声。此外，由于每当间歇点火型式切换时点火气缸数或跳过气缸数仅改变一个气缸，因此也限制了发动机旋转波动的增加。
还可以通过执行包括相同间歇点火型式连续出现的时段的间歇点火型式的切换来执行具有除3/5之外的点火气缸比γ的间歇燃烧模式。例如，可以通过按照型式[1-2]、[1-1]、[1-2]、[1-2]、[1-1]和[1-1]的顺序执行两种不同的间歇点火型式[1-2]和[1-1]来实现2/5的点火气缸比γ。在这种情况下，包括从型式[1-2]切换到型式[1-1]、重复型式[1-2]两次、重复型式[1-1]两次以及切换回型式[1-2]的四次切换被定义为间歇点火型式的切换的一个周期。以这种方式，间歇点火型式的切换以这样的方式周期执行，即，每当间歇点火型式切换四次，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。另外，间歇点火型式的切换以这样的方式进行，即在一个周期中的点火气缸比γ变为2/5。
第七实施例
此外，还可以通过在三种不同的间歇点火型式[2-2]、[3-2]和[4-2]之间切换来实现3/5的点火气缸比γ，其中跳过气缸数是2，并且点火气缸数相差1，如表10所示。也就是说，通过以型式[3-2]、[2-2]、[3-2]和[4-2]的顺序重复切换间歇点火型式来获得3/5的点火气缸比γ。在这种情况下，间歇点火型式的切换以这样的方式周期地执行，即，每当间歇点火型式切换四次时，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。从型式[3-2]到型式[2-2]、[3-2]、[4-2]并返回到型式[3-2]的四次切换被定义为一个周期。
[表10]
此外，在这种情况下，由于每当切换间歇点火型式时点火气缸数都改变，因此限制了周期性扭矩波动，并且不太可能发生具有易于干扰乘员的低频的振动和噪声。此外，由于每当间歇点火型式切换时点火气缸数或跳过气缸数仅改变一个气缸，因此也限制了发动机旋转波动的增加。
补充说明1
在上述实施例中给出了用于切换间歇点火型式的各种方式。所提出的用于切换间歇点火型式的所有方式可以概括如下。
n个气缸相继点火然后m个气缸相继跳过的间歇点火型式将表示为[n-m]，其中值n和m是自然数。在下文中，相继点火的气缸数n被定义为点火气缸数，并且相继跳过的气缸数m被定义为跳过气缸数。
在间歇点火型式的切换顺序的开始处的间歇点火型式将被称为第一点火型式。第一点火型式的点火气缸数被称为n1，并且第一点火型式的跳过气缸数被称为m1。点火气缸数和跳过气缸数的值是自然数。即，第一点火型式是相继点火n1个气缸然后相继跳过m1个气缸中的燃烧的间歇点火型式，其中值n1和m1是自然数。
接着，将点火气缸数n和跳过气缸数m中的一个具有与第一点火型式中相同的值并且通过从点火气缸数n减去跳过气缸数m而获得的差比第一点火型式中的情况大1的间歇点火型式定义为第二点火型式。点火气缸数n和跳过气缸数m中的一个的值与第一点火型式中的值相同并且通过从点火气缸数n减去跳过气缸数m而获得的差比第一点火型式中的情况小1的间歇点火型式被定义为第三点火型式。
如第一实施例中所示的具有点火气缸比γ为2/3、3/4和4/5的三种不同间歇点火型式(参见表1)的切换包括三种不同间歇点火型式的切换，其中跳过气缸数m的值全部为1，但是点火气缸数n的值以以下顺序相差1。即，以(1)第一点火型式、(2)点火气缸数n比第一点火型式大1的间歇点火型式、(3)与第一点火型式相同的间歇点火型式、以及(4)点火气缸数n比第一点火型式小1的间歇点火型式的顺序进行三种不同的间歇点火型式的切换。间歇点火型式(2)满足第二点火型式的要求，间歇点火型式(4)满足第三点火型式的要求。换句话说，在第一实施例中示出的间歇点火型式的切换中，以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段依次出现。在这种情况下，以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第二点火型式或第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段交替出现。
第三实施例中所示的四种不同间歇点火型式的切换(参见表4)包括间歇点火型式[n-1]的切换，其中跳过气缸数m的值为1。该切换按照(1)第一点火型式和(2)其中点火气缸数n仅比第一点火型式中的大1的间歇点火型式的顺序进行。此时，间歇点火型式(2)满足第二点火型式的要求。即，在第三实施例所示的间歇点火型式的切换中，以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段交替出现。
第四实施例示出了其中点火气缸数n的值是1的间歇点火型式[1-m]，以及切换以下两种不同间歇点火型式的方式。
在一种情况下，当如表7所示点火气缸比γ为1/3或1/4时，间歇点火型式以(1)第一点火型式、(2)跳过气缸数m比第一点火型式少1的间歇点火型式、(3)与第一点火型式相同的间歇点火型式、和(4)跳过气缸数m比第一点火型式多1的间歇点火型式的顺序切换。此时，间歇点火型式(2)满足第二点火型式的要求，间歇点火型式(4)满足第三点火型式的要求。也就是说，以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段依次出现。
在另一种情况下，当如表7所示点火气缸比γ为2/5或2/7时，切换间歇点火型式使得(1)第一点火型式和(2)跳过气缸数m比第一点火型式少1的间歇点火型式交替出现。此时，间歇点火型式(2)满足第二点火型式的要求。因此，在间歇点火型式的切换中，在这种情况下，以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段交替出现。
第五实施例以型式[1-1]、[2-1]、[1-1]和[1-2]的顺序呈现间歇点火型式的切换。关于这种情况下的第一点火型式即间歇点火型式[1-1]，型式[2-1]满足第二点火型式的要求，型式[1-2]满足第三点火型式的要求。即，在间歇点火型式的切换中，以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段以此顺序出现。
此外，在根据第六实施例的点火气缸比γ为3/5的间歇点火型式的切换中，间歇燃烧模式以间歇点火型式[1-1]执行的时段和间歇燃烧模式以间歇点火型式[2-1]执行的时段交替出现。在这种情况下，型式[2-1]是当型式[1-1]是第一点火型式时满足第二点火型式的要求的间歇点火型式。同样，在根据第六实施例的具有2/5的点火气缸比γ的间歇点火型式的切换中，间歇燃烧模式以间歇点火型式[1-1]执行的时段和间歇燃烧模式以间歇点火型式[1-2]执行的时段交替出现。在这种情况下，当型式[1-1]是第一点火型式时，间歇点火型式[1-2]满足第三点火型式的要求。
第七实施例示出了通过以型式[3-2]、[4-2]、[3-2]和[2-2]的顺序重复切换间歇点火型式来实现2/3的点火气缸比γ。在这种情况下，如果型式[3-2]是第一点火型式，则型式[4-2]满足第二点火型式的要求，而型式[2-2]满足第三点火型式的要求。
根据上述实施例的间歇点火型式的切换被分类为类别(a)或类别(b)。
(a)以这样的方式切换间歇点火型式，即，以每种点火型式方式执行间歇燃烧模式的时段按照以下顺序出现：以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段、以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段。
(b)以这样的方式切换间歇点火型式，即间歇燃烧模式以每种燃烧模式执行的时段按照以下顺序出现：以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段。
此外，在类别(a)中，每隔一个时段是在出现以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段。另外，在以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段之后，出现以第二点火型式执行间歇燃烧模式的时段或以第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段。因此，在上述实施例中呈现的间歇点火型式的切换中，以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第二点火型式或第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段交替出现。
在第一至第五实施例和第七实施例中示出的间歇点火型式的切换在每个间歇点火型式下执行。即，间歇点火型式的切换以这样的方式执行，即在一个切换周期中不存在相同的间歇点火型式连续出现的时段。
相反，第六实施例中所示的间歇点火型式的切换包括重复执行相同间歇点火型式两次的时段。即，根据第六实施例的间歇点火型式的切换包括相同的间歇点火型式连续出现的时段、相同的间歇点火型式不连续出现的时段、以及n和m中的一个与紧接在前的间歇点火型式的值仅改变1的间歇点火型式连续出现的时段。
如果以这种方式在切换间歇点火型式的同时执行间歇燃烧模式，则由点火和跳过引起的扭矩波动的产生周期根据间歇点火型式的切换而改变。这消除了由扭矩波动引起并且包括在易于干扰乘客的频带中的振动。由于在间歇点火型式的每次切换时点火/跳过气缸之间的间隔的变化被设定为一个气缸的最小值，因此由于间歇点火型式的切换而导致的发动机11的旋转波动的增加受到限制。
此外，即使在以与上述实施例中所示的方式不同的方式执行间歇点火型式的切换的情况下，如果以第一点火型式执行间歇燃烧模式的时段和以第二点火型式或第三点火型式执行间歇燃烧模式的时段交替出现，则每当切换间歇点火型式时都改变点火气缸数或跳过气缸数。这抑制了周期性扭矩波动的发生。每当切换间歇点火型式时，点火气缸数或跳过气缸数仅改变一个气缸。因此，限制了由间歇点火型式的切换引起的发动机11的旋转波动。因此，如果以上述方式执行间歇点火型式的切换，则不会引起具有易于干扰乘员的低频的振动和噪声，并且限制了发动机11的旋转波动的增加。
当执行间歇点火型式[n-m]时喷射信号和点火信号的输出型式包括相继指令点火n个气缸，然后相继指令跳过m个气缸中的燃烧。在执行第一点火型式、第二点火型式和第三点火型式期间喷射信号和点火信号的输出型式分别被定义为第一输出型式、第二输出型式和第三输出型式。在这种情况下，第二输出型式包括指令信号的输出型式，其中点火气缸数n或跳过气缸数m的值与第一输出型式中的值相同，并且其中通过从点火气缸数n减去跳过气缸数m而获得的差比第一输出型式中的差大1。第三输出型式包括指令信号的输出型式，其中点火气缸数n或跳过气缸数m的值与第一输出型式中的值相同，并且其中通过从点火气缸数n减去跳过气缸数m获得的差比第一输出型式中的差小1。因此，采用根据上述实施例中每一个的用于以间歇燃烧模式运行发动机的方法的发动机控制装置的间歇燃烧指令部20输出指令信号，同时切换输出型式，使得以第一输出型式输出指令信号的时段和以第二输出型式或第三输出型式输出指令信号的时段交替出现。
补充说明2
随后，将进一步描述由上述实施例中的空气量调节部21执行的发动机负荷率kl的调节。
空气量调节部21以这样一种方式调节发动机负荷率kl，使得发动机负荷率kl变得等于在间歇点火型式的切换期间基于表达式(1)计算的要求负荷率klt。调节前的发动机负荷率称为kl1，调节后的发动机负荷率称为kl2。此外，将切换前的间歇点火型式的点火气缸比称为γ1，将切换后的间歇点火型式的点火气缸比称为γ2。作为表达式(2)和(3)的kl1和kl2的运算表达式从表达式(1)获得。
kl1＝(kla-kl0)×γ1+kl0(2)
kl2＝(kla-kl0)×γ2+kl0(3)
如果在间歇点火型式切换前后全气缸燃烧负荷率kla没有变化，则kl1和kl2满足由表达式(4)表示的关系。
间歇点火型式[n–m]的点火气缸比γ由n/(n+m)表示。因此，在上述实施例中，在间歇点火型式切换期间的发动机负荷率kl的调节以这样的方式执行，即在间歇点火型式切换之前和之后的(kl-kl0)×(n+m)/n+kl0的值相同。
如上所述，为了抑制由间歇点火型式的切换引起的发动机转速ne的波动，期望调节发动机负荷率kl直到切换之后的平均扭矩变为等于切换之前的平均扭矩。然而，例如，由于节气门14的响应性，可能存在如下的情况，其中不能调节发动机负荷率kl直到切换之后的平均扭矩变得等于切换之前的平均扭矩。此外，在这种情况下，只要减小切换前后的(kl-kl0)×(n+m)/n+kl0的值的差减小，与不执行调节的情况相比，由切换引起的平均扭矩的变化就减小。因此，该配置在一定程度上有效地限制了发动机转速ne的波动。
此外，如果目标仅仅是在间歇燃烧模式期间减小特定频带中的振动和噪声，则在间歇点火型式的切换期间的发动机负荷率kl不必被调节。在这种情况下，在图2所示的发动机控制装置10中省略了空气量调节部21。
上述实施例可以如下修改。
在上述实施例中的每个中，间歇点火型式在两种或三种不同的间歇点火型式之间切换。然而，间歇点火型式可以在四种或更多种不同的间歇点火型式之间切换。例如，可以通过按照型式[3-1]、[4-1]、[5-1]、[4-1]、[3-1]、[2-1]、[1-1]和[2-1]的顺序重复切换间歇点火型式来执行点火气缸比γ为3/4的间歇燃烧模式。在这种情况下，将从型式[3-1]到型式[4-1]、[5-1]…[1-1]、[2-1]以及回到型式[3-1]的八次切换定义为一个周期，并且周期地执行间歇点火型式的切换。也就是说，每当间歇点火型式切换八次，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。这样，点火气缸数n和跳过气缸数m中的一个被设定为与切换间歇点火型式之前的值相同的值，并且点火气缸数n和跳过气缸数m中的另一个与切换间歇点火型式之前的数相比仅改变1。此外，间歇点火型式的切换以这样的方式周期执行，即，每当间歇点火型式切换预定次数时，出现与先前间歇点火型式相同的间歇点火型式。此外，间歇点火型式的切换以这样的方式执行，即在间歇点火型式的切换的一个周期中的点火气缸比变得等于目标点火气缸比。通过这种配置，每当间歇点火型式被切换时，点火气缸数或跳过气缸数被改变，从而抑制周期性扭矩波动的发生。此外，每当间歇点火型式切换时，点火气缸数和跳过气缸数中只改变一个气缸。因此，也限制了由间歇点火型式的切换引起的发动机的旋转波动。
在上述实施例中每个中，通过停止燃料喷射和点火，来跳过每个气缸中的燃烧。如果将该配置应用于其中停止进气门/排气门打开的气门锁定机构设定在每个气缸中的发动机中，则用于以间歇燃烧模式运行发动机的方法和发动机控制装置可以被配置为通过使用气门锁定机构停止进气门/排气门的打开运行来跳过气缸中的点火。在这种情况下，指令每个气缸的气门锁定机构以允许/停止进气门/排气门的打开运行的信号用作指令在进入燃烧冲程的气缸中点火还是跳过点火的指令信号。
根据上述实施例中的每个的用于以间歇燃烧模式运行发动机的方法和发动机控制装置可以以相同的方式应用于直列式4缸发动机11以外的发动机。在这种情况下，表3、表5、表8和表9中的气缸编号的顺序对应于应用该配置的发动机的点火顺序。例如，在点火顺序为#1、#2、#3、#4、#5和#6的v6发动机的情况下，表3、表5、表8和表9中的气缸编号的顺序为#1、#2、#3、#4、#5、#6、#1、…。
因此，本示例和实施例应被认为是说明性的而非限制性的，并且本公开不限于本文给出的示例和实施例。