选择性汽缸停用的系统和方法_3

文档序号:9520735阅读:来源:国知局
期间,原始的发动机点火顺序可以被调整以实现在其中一个或多个汽缸被跳转的命令(co_anded)点火顺序。命令点火顺序可以保持发动机的相同的基本点火顺序,其中在每个发动机循环中一个或多个汽缸被跳转,并且该命令点火顺序可以使跳转的气缸从发动机循环交替到发动机循环。如图3所示,发动机在跳转点火期间的命令点火顺序可以点燃两个汽缸,跳转一个汽缸,点燃两个汽缸,跳转一个汽缸等,所产生的点火顺序为1-3-X-2-1-X-4-2-X-3-4-X。以这种方式,每次汽缸被跳转,不同的汽缸被跳转直至模式重复。
[0048]因此,如图所示,CYL.1中的燃烧发生在由星300所示的压缩和膨胀冲程之间的TDC处或接近TDC处。接着,CYL.3中的燃烧如星302所示通过火花来启动。在原始的点火顺序中被预定为在CYL.3之后被点燃的CYL.4被跳转。因此,虽然火花仍可以发生在压缩冲程期间的CYL.4中,但是由于缺乏气门致动和燃料喷射而使得燃烧无法被启动,如由虚线星304所示。CYL.2中的燃烧通过星306所示的火花来启动。
[0049]在下一个发动机循环期间,燃烧发生在CYL.1、CYL.4以及CYL.2 (如分别由星308、星312以及星314所示)。燃烧不会发生在CYL.3,如虚线星310所示。在随后的发动机循环期间,CYLS.1和2被跳转,如由虚线星316和322分别所示,而CYLS.3和4被点火,如由星318和320分别所示。以这种方式,在一些发动机循环期间,只有一个汽缸被跳转,而在其他的发动机循环中,一个以上的汽缸被跳转。然而,如所示的命令点火顺序保持均匀燃烧模式(每两个汽缸被点火后一个汽缸被跳转),从而降低了 NVH问题。然而,应注意,由图2和图3所示的顺序和序列仅是示例性质的,并不意在限制本发明的范围。例如,在一些实施例中,在燃烧在一个汽缸中被跳转之前,3个汽缸可以燃烧空气-燃料混合物。在其他实施例中,在燃烧在一个汽缸中被跳转之前,4个汽缸可以燃烧空气-燃料混合物。在其他实施例中,燃烧可以在两个气缸中接连被跳转,而非图3所描述的一个气缸。
[0050]现在转向图4,其示出通过跳转点火操作发动机的方法400。方法400可以通过控制器诸如图1的控制器12根据存储在其上的非暂时性指令来执行,以便以如下所描述的跳转点火或非跳转点火方式来操作发动机10。
[0051]在402中,方法400包括确定工况。确定的工况包括但不限于,发动机负荷、发动机转速、发动机的燃料需求以及发动机温度。工况可以基于来自以上参考图1所描述的一个或多个发动机传感器的输出来确定。在404中,方法400确定发动机当前是否正处于跳转点火操作,其中发动机的一个或多个汽缸在每个发动机循环中被跳转(例如,未点火)。如果发动机当前未处于跳转点火操作,则方法400继续至406,以确定状况是否指示跳转点火应当被启动。发动机可以基于各种发动机运行参数的一个或组合而转换到跳转点火操作。这些状况可以包括发动机速度、燃料需求以及低于预定的相应的阈值的发动机负荷。例如,在空转发动机操作期间,发动机转速可以是低的,诸如,500RPMs,并且发动机负荷可以是低的。因此,基于转速、负荷以及工况诸如发动机温度、歧管压力等的燃料需求可能会是非常低的以至于不能准确地输送期望燃料量。此外,跳转点火操作可以缓解冷发动机操作的问题,并且因此,跳转点火工况可以基于发动机温度。跳转点火工况可以进一步基于控制器感测发动机处于稳定状态工况,因为瞬时工况可以要求波动燃料需求。稳定状态工况可以通过在电流负荷上所花费的时间量或任何合适的方法来确定。
[0052]如果状况未指示跳转点火应当被启动(例如,如果发动机负荷高),方法400前进至407,以保持当前的工况。当前的工况包括发动机的每个汽缸根据原始的发动机点火顺序而被点火,其中在适当的时间处所有的进气门和排气门被致动并且每个汽缸的燃料喷射和火花被激活,方法400随后返回。
[0053]如果在406中,确定了此时要转换到跳转点火操作,则方法400前进至408以确定每个发动机循环或每多个发动机循环中跳转的汽缸数量。即,选择的汽缸停用的汽缸模式可以被确定。所确定的汽缸模式可以指定相对于起作用的汽缸的停用汽缸的总数量以及将被停用的汽缸的标识符。例如,控制器可以确定每个发动机循环中一个汽缸应当被跳转,或者可以确定每三个发动机循环中四个汽缸应该被跳转或其它适当的汽缸跳转模式。在每个发动机循环中跳转的汽缸总数可以是基于工况的,诸如发动机负荷。
[0054]在410中,非跳转点火的汽缸的命令点火顺序被设置。命令点火顺序可以基于每个发动机循环中所选择的将被跳转的汽缸数量、原始的发动机点火顺序以及在上次跳转点火发动机操作中被跳转的那些汽缸,这使得除了被选择的跳转汽缸外,原始的点火顺序被保持。命令点火顺序也可以确保每一次汽缸被跳转时不同的汽缸被跳转。图3所描述的命令点火顺序是可以由发动机的控制器设置的命令点火顺序的一个非限制的示例。其中,直列四汽缸发动机的点火顺序1-3-4-2-1-3-4-2在跳转点火期间被调整为以l-3-x-2-l-x-4-2来操作。替代地,第一组汽缸可以针对第一数量的发动机循环而被跳转,而第二组汽缸被点火,并且此后第二组汽缸可以针对第二数量的发动机循环而被跳转而第一组汽缸被点火。这可以导致为l-x-4-x-l-x-4-x-x-3-x-2-x-3-x-2-x的跳转点火模式。
[0055]在412中,汽缸根据在选择的汽缸模式中所确定的命令点火顺序来点火。如先前所描述的,点火的汽缸具有激活的气门致动、燃料喷射以及火花,以启动燃烧,而非点火的汽缸具有停用的气门致动和停用的燃料喷射(以及在一些示例中的停用的火花点火)。提供给被点火汽缸的燃料可以基于发动机配置和工况而单独经由进气道喷射器或单独经由直接喷射来提供。然而,在如414所指示的一些示例中,将汽缸点火可以可选地包括使用分离PFI/DI喷射协议将燃料喷射到点火的汽缸,这将在以下参考图5更详细地描述。简言之,在跳转点火期间,向点火汽缸提供的燃料可以在进气道喷射器和直接喷射器之间分离,从而提升进气道燃料喷射的益处,其中通过直接喷射提供了增加的空燃比控制。第一燃料量可以基于期望空燃比和该汽缸的估计充气量在首先的汽缸循环中的较早时间(例如,当进气门关闭时,在进气冲程之前)通过进气道喷射器而被喷射到给定的汽缸。随后,在其次的汽缸循环的较后时间(例如,在进气门刚刚关闭之前或之后,在压缩冲程之前),针对汽缸的更新的充气量被确定,并且第二燃料量基于更新的充气量、期望的空燃比以及第一燃料量经由直接喷射器来喷射。以这种方式,可以保持整体期望的空燃比,即便负荷变化发生在进气道喷射和直接喷射之间(这会导致第一估计充气量与实际捕集的充气量不同)。
[0056]此外,方法400可以可选地包括在416中如果被指示则监测燃烧事件和动态地更新命令点火顺序,如以下参考图7而被更详细地描述。监测燃烧事件包括基于电离感测(例如,基于来自燃烧传感器194的回馈)确定燃烧是否如所命令的那样发生在预定点火的汽缸中,以及确定燃烧是否如所命令的那样未发生在预定被跳转的汽缸中。如果非预计的燃烧事件发生在跳转的汽缸中,或者如果计划的燃烧事件未发生在预定将被点火的汽缸中,则命令点火顺序可以被更新,以或者跳转下一个预定将被点火的汽缸或对预定将被跳转的下一个汽缸点火。随后方法400返回。
[0057]现在返回到方法400的404,其中确定发动机当前是否通过跳转点火操作,如果回答是肯定的,方法400前进至418以确定状况是否指示控制器是否将转换离开跳转点火。如果发动机负荷增加,例如,如果发动机经历瞬态事件或者工况的其他适合改变,则跳转点火可以被结束。如果控制器确定是时候转换离开跳转点火,则方法400前进至420以继续通过PFI/DI分离喷射协议操作至少直到转换完成,如果发动机在跳转点火期间通过PFI/DI分离喷射协议来操作。完全的转换离开跳转点火可以包括在一个示例中,将整个发动机循环的所有汽缸点火。进一步,在422中,燃烧事件可以继续被检测直到转换离开跳转点火被完成。随后方法400返回。
[0058]然而,如果在418中确定了跳转点火操作将被保持,方法400前进至424,以根据命令点火顺序来点火汽缸。如果适用,发动机将继续如426所示使用PFI/DI分离喷射协议操作,并且如果被指示,则如428中所示的继续监测燃烧事件并更新点火顺序。随后方法400返回。
[0059]以上描述的PFI/DI分呙喷射协议将不再参考图5而被更具体地呈现,图5不出在跳转点火操作期间用于调整燃料喷射的方法500。如上所释,方法500可以在图4的方法400的执行期间由控制器12执行,以经由进气道喷射器(例如,喷射器170)和直接喷射器(例如,喷射器166)控制喷射。
[0060]在502处,方法500包括确定发动机工况。所确定的工况可以包括发动机转速、发动机负荷、MAP、MAF、命令空燃比、排气空燃比(基于来自排气氧传感器诸如传感器128的回馈来确定)以及其他状况。在504中,针对第一点火的汽缸,第一充气量被估计。第一充气量在第一汽缸的进气门打开之前,例如,在上一个发动机循环的排气冲程期间被估计。充气量可以以适合的方式被估计,诸如,基于MAP和MAF和/或其他适合参数,该适合参数包括增压压力(如果发动机是用涡轮增压的)、排气再循环速率(外部和内部二者)、进气和排气可变凸轮正时相位角和/或发动机温度。
[0061]在506中,可以基于工况来确定充气的最大可能变化,该最大可能变化发生在当第一充气量被估计时和当燃烧发生在第一汽缸中时之间。充气的最大可能的变化可以反映发动机可进入或离开跳转点火操作的可能性,或者反映跳转的汽缸可以变化的数量,并且因此可以基于发动机负荷的变化。例如,发动机负荷可以增加,并且因此充气的最大可能的变化可以预测发动机负荷在汽缸循环的过程(course)中将保持增加,从而使得跳转的汽缸的数量变化(例如,从没有到一个或者从一个到两个)。当确定了充气量的最大可能的变化时,其他参数还可以被考虑。例如,由于正被点火的另一汽缸与正被跳转的汽缸的相对关系,作为当前充气的一部分的给定汽缸中的充气的最大变化估计值可以是V_cy 1 /V_man,其中V_cy 1是汽缸位移,并且V_man是进气歧管的体积。例如,在四汽缸发动机中,最大变化可以是 1/8(12.5% )。
[0062]在508中,基于工况(例如,转速、负荷、来自一个或多个排气成分传感器的输出等)来确定期望空燃比。在510中,第一燃料量在第一正时经由进气道喷射器被喷射,诸如在进气门打开之前。如512所指示的,第一燃料量基于期望空燃比和估计充气量。如514所指示的,第一燃料量是有意地稀化为达到期望空燃比而需要的燃料量的量。第一燃料量可以有意地使为达到期望空燃比所需的燃料量稀化一个基于506所确定的充气的最大可能变化的量。例如,如果在第一估计充气量和燃烧时第一汽缸中捕集的实际充气之间的充气的最大可能变化是负值(例如,指示为估计的充气可能大于实
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