可变排量发动机中提前点火控制的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制可变排量发动机(VDE)中提前点火的方法和系统。
【背景技术】
[0002]发动机可被配置成利用数量可变的启用汽缸或停用汽缸进行操作以增加燃油经济性，同时可选地以理论配比保持整体排气混合物的空气-燃料比。这种发动机已知为可变排量发动机(VDE)。在一些实例中，在选定条件期间可以禁用发动机的一部分汽缸，其中，该选定条件可由诸如速度/负载窗口的参数以及包括车辆速度在内的各种其他操作条件进行限定。VDE控制系统通过对影响汽缸的进气门和排气门的操作的多个汽缸气门停用装置进行控制或通过对影响汽缸加油的多个可选择性停用的燃料喷射器进行控制来禁用选定的汽缸。通过降低低扭矩要求条件下的排量，在较高的歧管压力下操作发动机，从而降低了由于泵送导致的发动机摩擦并降低了燃料消耗。
[0003]这样，在VDE发动机中可能发生异常的燃烧事件，诸如由于提前点火导致的异常的燃烧事件。Kerns等人在US 20120285161中示出了一种解决VDE发动机系统中发生的提前点火事件的示例方法。其中，在VDE操作模式期间基于停用汽缸的数量调节提前点火检测的阈值和窗口。该阈值也在VDE模式和非VDE模式之间变化以更好地补偿背景噪声差，从而改善VDE模式和非VDE模式期间的提前点火检测。
[0004]然而，本文的发明人已经确定了使用这种方法的潜在问题。例如，在选定的汽缸再启用期间，可引起提前点火。因此，即使提前点火在VDE模式中被准确地检测并且被解决，但是当发动机转换至非VDE模式时可继续发生提前点火。换言之，在选定条件下，诸如当利用停用了大量时间的一个或多个汽缸进行操作时，可能增加异常燃烧(诸如由于汽缸提前点火引起的异常燃烧)的可能性。这是由于停用的发动机汽缸中机油的积累所致。例如，在长期稳态高速公路巡航条件期间，由于持续的发动机旋转导致停用的发动机汽缸中产生真空，因此停用的汽缸可收集相当数量的机油。机油还会由于停用操作期间汽缸中的较低温度以及作用在活塞的控油环上的较低压力而被吸入。这样，较低的温度和压力允许机油移入燃烧室并且在燃烧室中聚集。然后被捕集的机油在后续的汽缸再启用期间可用作点火源。在一些发动机系统中，停用模式下的扩展操作之后，控制策略可应用于汽缸以辅助恢复作用在控油环上的压力。然而，在增压发动机中，如果一个或多个汽缸被停用了更长的时间，并且此后扭矩需求明显增加(诸如，在超车动作期间，此时增压被维持或增加且汽缸被再启用)之后，捕集在汽缸(或多个汽缸)中的机油可变成导致提前点火事件、不良NVH(可听见的爆震声)和潜在发动机损坏的点火源。特别地，被捕集的机油的燃烧可导致与提前点火相关的高缸内压力和温度，其能够使发动机部件退化以及降低发动机效率。
【发明内容】
[0005]在一个实例中，通过一种用于发动机的方法可至少部分地解决上述问题中的一些，该方法包括:当将汽缸再启用至高于阈值的负载条件时，并且在接收到汽缸中的提前点火的指示之前，加浓(enrich)被再启用的汽缸，基于汽缸负载和先前的汽缸停用的持续时间中的每一个调节该加浓。以这种方式，可降低在延长的汽缸停用之后的将汽缸再启用至高负载期间发生的提前点火。
[0006]例如，发动机可被配置有可选择性地停用的汽缸燃料喷射器和/或气门。在低扭矩需求的条件下，可以选择性地停用一个或多个发动机汽缸并且通过剩余的启用汽缸可满足扭矩需求。响应于操作者扭矩需求的后续增加，可再启用汽缸。这样，由于在被选定的汽缸的停用期间的发动机操作，机油可积累在停用的汽缸中，如果汽缸负载太高该机油可点火。因此，如果操作者扭矩需求的增加非常高，并且被再启用的汽缸的汽缸负载超过阈值，那么，可以高于理论配比地操作被再启用的汽缸一段时间，以减缓积累的机油的燃烧所导致的潜在提前点火。在此，在接收到实际的提前点火的指示之前，可优先进行加浓。基于汽缸之前停用的持续时间以及再启用后汽缸中的负载可调节汽缸加浓的程度。这样，随着持续时间的增加，更多的机油可积累在停用的汽缸中。同样地，随着再启用后汽缸负载的增加，汽缸提前点火的倾向会增强。因此，因为停用的持续时间和汽缸负载的增加，浓度和加浓循环的数量也会增加。如果在再启用期间没有发生提前点火，那么在后续的再启用至高负载时，可减少给定汽缸的加浓。可选地，如果在再启用期间确实发生提前点火，在后续的再启用至高负载时，可增强给定汽缸的加浓。这样，作为发动机关闭操作的一部分而停用的汽缸中不可能进行优先加浓，例如在怠速-停止操作或减速断油操作期间，因为在这种停用期间不会发生明显的机油积累。
[0007]以这种方式，能够降低从停用条件再启用至高负载的汽缸中的提前点火倾向。通过优先加浓被选择性地停用的汽缸而同时发动机继续旋转，能够更好地预计和解决由停用期间积累在汽缸中的机油的燃烧导致的提前点火。此外，加浓提供了能够进一步降低再启用至高负载期间汽缸中的提前点火事件的汽缸冷却。通过基于再启用期间发生的提前点火事件以闭环形式调节加浓，能够优化加浓，从而降低燃料浪费和排放物的输出。总之，能够很好地解决再启用至高负载期间可变排量发动机中的汽缸提前点火。
[0008]应该理解，上述内容以简化的方式引入在【具体实施方式】中进一步描述的构思的选择。这并不意味着确定了所要求保护的主题的关键或必要特征，通过【具体实施方式】后面的权利要求唯一地限定了所要求主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任意部分中的任意缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]图1图解地不出了不例性可变排量发动机系统。
[0010]图2不出了部分发动机视图。
[0011]图3示出了用于调节停用的发动机汽缸的再启用期间汽缸加油的高级流程图。
[0012]图4示出了用于在再启用至高负载条件期间加浓可变排量发动机的汽缸的高级流程图。
[0013]图5示出了用于在从VDE模式至非VDE模式的选定转换期间加浓汽缸的高级流程图。
[0014]图6示出了减缓在涉及发动机循环的冲程的给定发动机汽缸中进行的汽缸加浓的示例性提前点火的正时。
[0015]图7至图8示出了根据本发明的减缓汽缸再启用至高负载条件期间的提前点火的示例性加浓。
【具体实施方式】
[0016]提供了用于在汽缸再启用至高负载条件期间减少可变排量发动机系统(诸如图1至图2的发动机系统)中提前点火的发生的方法和系统。当从VDE模式转换为非VDE模式时，可调节再启用的发动机汽缸的加油从而优先解决潜在的提前点火事件。发动机控制器可执行控制程序，诸如图3和图5的程序，以在汽缸再启用至高于阈值的负载时加浓汽缸。如图4所示，可基于影响先前停用期间可能已经在汽缸中积累的机油量的参数调节加浓。基于再启用期间发生的提前点火可以闭环方式进一步地调节加浓。图6至图8示出了汽缸从VDE模式再启用期间的示例性加浓。通过这种方式，可以更好地预计和解决提前点火。
[0017]图1示出了具有第一组15a和第二组15b的示例性可变排量发动机(VDE) 10。在描述的实例中，发动机10是V8发动机，第一组和第二组分别具有四个汽缸。然而，在替代实施例中，发动机可具有不同数量的发动机汽缸，诸如，6个、10个、12个等。发动机10具有带有节气门20的进气歧管16，和连接至排放控制系统30的排气歧管18。排放控制系统30包括一个或多个催化剂和空气-燃料比传感器，诸如图2描述的传感器。作为非限制性实例，发动机10可作为客运车辆的推进系统的一部分而包含其中。
[0018]在选定条件期间，诸如当不需要发动机的最大扭矩能力时，可选择一个或多个汽缸(诸如第一汽缸组或第二汽缸组中的一个)被停用(此处也被称为VDE操作模式)。具体地，通过关闭相应的燃料喷射器并同时保持进气门和排气门的操作使得空气可继续泵送通过汽缸，可停用选定汽缸组中的一个或多个汽缸。尽管关闭了禁用汽缸的燃料喷射器，但是，剩余的可用汽缸继续通过启用且操作中的燃料喷射器进行燃烧。为了满足扭矩要求，发动机对那些喷射器仍然可用的汽缸产生相同的扭矩量。这就要求更高的歧管压力，从而降低泵送损失以及增加发动机效率。并且，暴露给燃烧的较低的有效表面积(仅来自可用的汽缸)降低了发动机的热损失，从而增加了发动机的热效率。在替代实例中，发动机系统10可具有带有可选择性地停用的进气门和/或排气门的汽缸，其中，停用汽缸包括停用进气门和/或排气门。
[0019]汽缸可被分组，以通过特定组的方式停用。例如，在图1中，第一组汽缸可包括第一组15a的四个汽缸，而第二组汽缸可包括第二组15b的四个汽缸。在替代实例中，不是一起停用每组的一个或多个汽缸，而是可选择性地一起停用V8发动机的每个组的两个汽缸。
[0020]发动机10可对通过燃料系统8进行输送的多种物质进行操作。发动机10可至少通过包括控制器12的控制系统部分地控制。控制器12可接收来自与发动机10连接的传感器4的各种信号，并且将控制信号发送至与发动机和/或车辆连接的各种致动器22。
[0021]燃料系统8可进一步连接至燃料蒸气回收系统(未示出)，燃料蒸气回收系统包括一个或多个用于存储加油和每日燃料蒸气的一个或多个罐。在选定条件期间，可调节燃料蒸气回收系统的一个或多个气门以将存储的燃料蒸气抽取至发动机进气歧管，从而增加燃料经济性和降低排气排放。在一个实例中，抽取的蒸气可被引导至特定汽缸的进气门附近。例如，在VDE操作模式期间，抽取的蒸气仅可引导至正在点火的汽缸。这可在配置有用于不同汽缸组的不同进气歧管的发动机中实现。可选地，可控制一个或多个蒸气管理阀，以确定哪个汽缸会获得抽取的蒸气。
[0022]控制器12可接收来自沿着发动机缸体分布的一个或多个爆震传感器82的汽缸爆震或提前点火的指示。当包含多个爆震传感器时，所述多个爆震传感器可沿着发动机缸体对称或不对称地分布。这样，一个或多个爆震传感器82可以是加速计或离子传感器。将参照图2描述发动机10和示例性汽缸的进一步细节。
[0023]图2描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和来自车辆操作者130通过输入装置132的输入。在该实例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(此处也被称为“燃烧室”)14可包括燃烧室壁136，其中，活塞138位于燃烧室壁136内。活塞138可连接至曲轴140，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可通过传动系统连接至客运车辆的至少一个驱动轮。此外，起动马达可通过飞轮连接至曲轴140以实现发动机10的起动操作。
[0024]汽缸14可通过一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可与发动机10的除汽缸14以外的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可包括诸如涡轮增压器或机械增压器的增压装置。例如，图2示出了配置有涡轮增压器的发动机10，涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿着排气通道148布置的排气涡轮机176。压缩机174可由排气涡轮机176通过轴180至少部分地供给动力，其中，增压装置被配置成涡轮增压器。然而，在其他实例中，诸如在发动机10配备有机械增压器的实例中，可以可选地省略排气涡轮机176，其中，压缩机174可由来自马达或发动机的机械输入供给动力。可沿着发动机的进气通道提供包括节气门板164的节气门20，以改变提供给发动机汽缸