专利名称：驾驶员可选择的afm/nvh容限的制作方法
技术领域：
本发明涉及主动燃料管理。
背景技术：
这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。发明人的一部分工作 在背景技术部分中被描述，这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方 面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术当前所署名发明人的工作(在本 背景技术部分中所描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方 面，既非明示地也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。内燃机可以包括在低负载情形下停用气缸的发动机控制系统。例如，八缸发动机 可以使用四个气缸来运行，以便通过减少泵送损失来提高燃料经济性。通常将该过程称作 主动燃料管理(AFM)。将使用全部发动机气缸的操作称作“启用”模式(AFM禁用)。“停用” 模式(AFM启用)指的是使用了比发动机的全部气缸更少的气缸的操作(S卩，一个或多个气 缸不工作)。在停用模式下，只有较少的气缸运行。由于发动机泵送损失较少且燃烧效率较 高，故发动机效率得到提高。
发明内容
一种发动机控制系统包括系数计算模块，所述系数计算模块选择N个系数中的一 个系数，所述选择基于N个用户中相应一个用户做出的AFM选择。开关扭矩计算模块基于 所述N个系数中的所述一个系数、发动机的最大扭矩和默认的AFM开关阈值来计算调节后 的主动燃料管理(AFM)开关阈值。根据本发明的一个方面，提供一种发动机控制系统，包括系数计算模块，所述系数计算模块选择N个系数中的一个系数，所述选择基于N个 用户中相应一个用户做出的AFM选择；以及开关扭矩计算模块，所述开关扭矩计算模块基于所述N个系数中的所述一个系 数、发动机的最大扭矩和默认AFM开关阈值来计算调节后的主动燃料管理(AFM)开关阈值。根据本发明的另一个方面，所述调节后的AFM开关阈值根据下式来确定A = T+[CX (M-T)],其中，A是所述调节后的AFM开关阈值，T是所述默认AFM开关阈值，C是所述N个 系数中的所述一个系数，以及M是所述最大扭矩的百分比。根据本发明的另一个方面，所述发动机控制系统还包括存储所述N个系数的存储
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根据本发明的另一个方面，所述N个系数中的所述一个系数呈现在显示器上。根据本发明的另一个方面，所述默认AFM开关阈值基于变速器档位和发动机速度。根据本发明的另一个方面，所述发动机控制系统还包括AFM选择模块，所述AFM选 择模块基于用户输入确定由所述N个用户中的所述相应一个用户做出的所述AFM选择。根据本发明的另一个方面，所述用户输入包括按钮、触摸屏、拨片、刻度盘和旋钮 中的至少一个。根据本发明的又一个方面，本发明还提供一种发动机控制方法，包括 选择N个用户中的一个用户；基于所述N个用户中所选择的一个用户来选择N个系数中的一个系数；基于所述N个系数中的所述一个系数、发动机的最大扭矩和默认AFM开关阈值来 计算调节后的主动燃料管理(AFM)开关阈值。根据本发明的又一个方面，所述调节后的AFM开关阈值根据下式来确定A = T+[C X (M-T)]，其中，A是所述调节后的AFM开关阈值，T是所述默认AFM开关阈值，C是所述N个 系数中的所述一个系数，以及M是所述最大扭矩的百分比。根据本发明的又一个方面，所述方法还包括将所述N个系数存储在存储器中。根据本发明的又一个方面，所述方法还包括将所述N个系数中的所述一个系数显 示给用户。根据本发明的又一个方面，所述默认AFM开关阈值基于变速器档位和发动机速度。根据本发明的又一个方面，所述方法还包括基于用户输入选择所述N个用户中的 所述所选择的一个用户。根据本发明的又一个方面，所述用户输入包括按钮、触摸屏、拨片、刻度盘和旋钮 中的至少一个。本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解 的是，该详细描述和具体示例仅用于说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。
通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，附图中图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主动燃料管理开关阈值的图示；图3是根据本发明原理的示例性控制模块的功能框图；以及图4是示出了在根据本发明原理的AFM调节方法中执行的示例性步骤的流程图。
具体实施例方式下面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明、其应用或用途。为了 清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识相似的元件。如这里所使用的，短语A、B和C 中的至少一个应当被解释为使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法内的步骤。如这里所使用的，术语“模块”指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共用 的、专用的、或成组的)和执行一个或多个软件程序或固件程序的存储器、组合逻辑电路、 和/或提供所描述功能的其他适合部件。内燃发动机可以包括在低负载情形下停用气缸的发动机控制系统。当内燃发动 机 产生最大扭矩的预定百分比的扭矩时，发动机控制系统可以确定低负载条件存在。在本发 明中，预定百分比可以由用户来调节。用户可以增大或减小预定百分比以控制气缸的停用。现在参考图1，示出的是示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括 发动机102，发动机102基于驾驶员输入模块104来燃烧空气/燃料混合物从而产生用于车 辆的驱动扭矩。空气经节气门112被吸入到进气歧管110中。仅举例，节气门112可包括 具有可旋转叶片的蝶形阀。控制模块114控制节气门致动器模块116，节气门致动器模块 116调节节气门112的开度，以便控制被吸入到进气歧管110中的空气的量。来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的气缸中。虽然发动机102可包括 多个气缸，但是为了说明目的，仅示出单个代表性气缸118。仅举例，发动机102可包括2 个、3个、4个、5个、6个、8个、10个和/或12个气缸。控制模块114可指令气缸致动器模 块120来选择性地停用某些气缸，这在某些发动机运行条件下可改进燃料经济性。来自进气歧管110的空气经进气门122被吸入到气缸118中。控制模块114控制 燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调节燃料喷射以获得期望的空气/燃料比。可在 中心位置处或在多个位置处例如靠近每个气缸的进气门处，将燃料喷入进气歧管110中。 在图1中未示出的各种实施方式中，可将燃料直接喷入气缸中或喷入与气缸相关联的混合 室中。燃料致动器模块124可使燃料暂停喷入到被停用的气缸中。所喷射的燃料与空气混合并在气缸118中产生空气/燃料混合物。气缸118内的 活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自控制模块114的信号，火花致动器模块 126激发气缸118中的火花塞128，火花塞128点燃空气/燃料混合物。火花的正时可被规 定成与活塞处于其最上部位置的时刻相关，所述活塞的最上部位置被称为上止点(TDC)。空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动旋转的曲轴(未示出)。然后， 活塞再次开始向上运动并且经排气门130排出燃烧的副产物。燃烧的副产物经排放系统 134排出车辆。火花致动器模块126可由指示了应当在TDC之前或之后多远来提供火花的正时信 号来控制。因此，火花致动器模块126的操作可以与曲轴旋转同步。在各种实施方式中，火 花致动器模块126可暂停向被停用的气缸提供火花。进气门122可由进气凸轮轴140控制，同时排气门130可由排气凸轮轴142控制。 在各种实施方式中，多个进气凸轮轴可控制每个气缸的多个进气门，和/或可以控制多个 气缸组的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可控制每个气缸的多个排气门，和/或可控制多 个气缸组的排气门。气缸致动器模块120可通过禁止打开进气门122和/或排气门130而 停用气缸118。进气门122被打开的时刻可相对于活塞TDC通过进气凸轮轴相位器148而改变。 排气门130被打开的时刻可相对于活塞TDC通过排气凸轮轴相位器150而改变。相位器致 动器模块158可基于来自控制模块114的信号控制进气凸轮轴相位器148和排气凸轮轴相位器150。在被实施时，可变气门升程也可由相位器致动器模块158控制。发动机系统100可包括将加压空气提供给进气歧管110的增压装置。例如，图1 示出了包括热涡轮机160-1的涡轮增压器160，热涡轮机160-1由流经排放系统134的热废 气供以动力。涡轮增压器160还包括由涡轮机160-1驱动的对导引到节气门112的空气进 行压缩的冷空气压缩机160-2。在各种实施方式中，由曲轴 驱动的增压机可压缩来自节气门 112的空气并将受压缩空气输送到进气歧管110。废气门162可使废气旁路通过涡轮增压器160，从而减小涡轮增压器160的增压 (进气压缩的量)。控制模块114通过增压致动器模块164控制涡轮增压器160。增压致动 器模块164可通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器160的增压。在各种实施方式 中，多个涡轮增压器可由增压致动器模块164控制。涡轮增压器160可具有可由增压致动 器模块164控制的可变几何结构。中冷器(未示出)可耗散压缩空气充气的热量中的一些热量，所述压缩空气充气 的热量在空气被压缩时产生。压缩空气充气还可具有因空气接近于排放系统134而吸收的 热。虽然为了说明目的而分开示出，但是涡轮机160-1和压缩机160-2常常彼此附接，从而 将进气空气置于与热废气紧密接近。发动机系统100可包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地将废气再导引回进气 歧管110。EGR阀170可定位在涡轮增压器160的上游。EGR阀170可由EGR致动器模块 172控制。发动机系统100可使用RPM传感器180以每分钟转数(RPM)形式测量曲轴的速度。 发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可 定位在发动机102内或定位在冷却剂被循环的其他位置处，例如定位在散热器(未示出) 处。进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施 方式中，可测量发动机真空度，即环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差。流入进 气歧管110中的空气的质量流量率可使用质量空气流量(MAF)传感器186测量。在各种实 施方式中，MAF传感器186可定位在还包括节气门112的壳体中。节气门致动器模块116可使用一个或多个节气门位置传感器(TPS) 190监测节气 门112的位置。被吸入到发动机102中的空气的环境温度可使用进气空气温度(IAT)传感 器192测量。控制模块114可使用来自传感器的信号来做出用于发动机系统100的控制决策。控制模块114可与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档齿 轮。例如，控制模块114可在换档期间减小发动机扭矩。控制模块114可与混合动力控制 模块196通信以协调发动机102和电机198的操作。电机198还可用作发电机，并且可用于产生由车辆电气系统使用的电能和/或存 储在电池中的电能。在各种实施方式中，可将控制模块114、变速器控制模块194和混合动 力控制模块196的各种功能集成到一个或多个模块中。改变发动机参数的每个系统可被称为致动器，致动器接收致动器值。例如，节气门 致动器模块116可被称为致动器，而节气门开度面积可被称为致动值。在图1的示例中，节 气门致动器模块116通过调节节气门112的叶片的角度来获得节气门开度面积。
相似地，火花致动器模块126可被称为致动器，同时相应的致动值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他致动器可包括增压致动器模块164、EGR致动器模块172、相 位器致动器模块158、燃料致动器模块124和气缸致动器模块120。对于这些致动器，致动 值可分别对应于增压压力、EGR阀开度面积、进气凸轮相位器角度和排气凸轮相位器角度、 燃料供给速度和所启用的气缸的数目。控制模块114可控制致动值，以便从发动机102产 生期望的扭矩。控制模块114可以基于主动燃料管理(AFM)开关阈值确定何时启用或停用气缸。 AFM开关阈值可以是预定的。AFM开关阈值还可以由用户来调节。如果用户不调节AFM开 关阈值，则可以使用预定的AFM开关阈值来确定何时启用或停用气缸。现在参考图2，示出的是根据本发明原理的示例性AFM开关阈值200的图示。期望 的AFM曲线202表示期望的AFM开关阈值。例如，期望的AFM开关阈值可以是发动机102 能够产生的最大扭矩的大约50%的扭矩。默认AFM曲线204表示可以用作为AFM的预定默 认值的AFM开关阈值。默认AFM曲线204可以小于期望的AFM曲线202。例如，在图2中，当发动机102 的速度在800RPM和1300RPM之间时，默认AFM曲线204小于期望的AFM曲线202。当发动 机102的速度在1600RPM和2200RPM之间时，默认AFM曲线204小于期望的AFM曲线202。为了噪声、振动和声振粗糙度目的，默认AFM曲线204可以小于期望的AFM曲线 202。默认AFM曲线204可以基于用户的感知噪声容限。用户可能具有与所述感知噪声容 限不同的容限度。用户可以将默认AFM曲线204调节到第一调节后的AFM曲线206。第一调节后的AFM曲线206可以大于默认AFM曲线204。例如，当发动机102的速 度在800RPM和1300RPM之间时，第一调节后的AFM曲线206可以大于默认AFM曲线204。 当发动机102的速度在1600RPM和2200RPM之间时，第一调节后的AFM曲线206可以大于 默认AFM曲线204。通过将AFM开关阈值从默认AFM曲线204增大至第一调节后的AFM曲线206，停用 模式可以在最大扭矩的较大百分比处开始。仅举例，停用模式可在当最大扭矩是处在35% 而不是31%时开始。用户可以将默认AFM曲线204调节至比第一调节后的AFM曲线206更 大的水平。例如，用户可以将默认AFM曲线204调节至第二调节后的AFM曲线208。第二调 节后的AFM曲线208可以大于第一调节后的AFM曲线206。可以将默认AFM曲线204调至 小于或等于期望的AFM曲线202的任何水平。现在参照图3，示出的是根据本发明原理的示例性发动机控制系统的功能框图。用 户可以使用AFM选择模块302选择AFM偏好。AFM选择模块302可以包括旋钮、刻度盘、触 摸屏、拨片或按钮。多个用户可以使用AFM选择模块302。每个用户可以选择不同的AFM偏 好。AFM选择模块302将AFM偏好输出到系数确定模块304。系数确定模块304基于 用户的AFM偏好来确定系数。系数确定模块304将所述系数输出到存储器306，以便存储。 存储器306可以为每个用户存储系数。显示器307可以向用户显示所述系数。显示器307可以显示最后已知的系数、默 认系数和当前系数中的一个。最后已知的系数是为用户存储在存储器306中的值。默认系 数是在没有在存储器中为用户存储值时所使用的默认值。当前系数是经AFM选择模块302基于用户选择所获得的值。系数确定模块304可以将所述系数输出到开关扭矩计算模块308。开关扭矩计算 模块308基于发动机102的速度、变速器档位、最大扭矩的百分比和查询表来确定AFM开关 阈值。开关扭矩计算模块308可以从RPM传感器180接收发动机102的速度，并从变速器 控制模块194接收变换器档位。最大扭矩模块310基于MAP计算最大扭矩的百分比。最大扭矩模块310可以从MAP 传感器184接收MAP。默认AFM开关阈值可以基于查询表来确定。开关扭矩计算模块308 可以基于默认AFM开关阈值、最大扭矩的百分比和所述系数来计算调节后的AFM开关阈值。调节后的AFM开关阈值可以根据A = T+[CX (M-T)]来计算，其中，A是调节后的 AFM开关阈值，T是默认AFM开关阈值，M是最大扭矩的百分比，C是系数。相位器致动器模 块158可以基于调节后的AFM开关阈值控制进气相位器150和排气相位器152。相位器致动器模块158可以基于调节后的AFM开关阈值继续控制进气相位器150 和排气相位器152，直到发动机系统100关闭为止。当发动机系统100关闭时，系数存储在 存储器306中，并变为用于用户的最后已知的系数。 现在参照图4，示出的是描绘主动燃料管理调节方法中的示例性步骤的流程图。控 制以步骤400开始，在步骤400中，控制确定是哪一个用户正在操作车辆。例如，用户可以 与可被选择成用于确定是哪一个用户正在操作车辆的轮廓相关联。在步骤402中，控制确 定是否为用户存储了系数。如果为用户存储了系数，则控制移至步骤404 ；否则，控制移至 步骤406。在步骤404中，控制显示所存储的系数。在步骤406中，控制显示默认系数。在步 骤408中，控制确定来自驾驶员输入的系数。在步骤410中，控制显示来自驾驶员输入的系 数。在步骤412中，控制确定发动机的速度。在步骤414中，控制确定变速器档位。在步骤416中，控制确定MAP。在步骤418中，控制确定最大扭矩。在步骤420中， 控制查询默认开关阈值。在步骤422中，控制计算调节后的AFM开关阈值。在步骤424中， 控制使用调节后的AFM开关阈值。在步骤426中，控制确定发动机系统是否关闭。如果发 动机系统关闭，则控制在步骤428中继续；否则，控制返回步骤408。现在，本领域技术人员根据上述描述能够认识到，本发明的广义教导可以各种形 式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但是，本发明的真正范围不应局限于此，因为在研 究附图、说明书和随附权利要求书的基础上，其他修改对于本领域技术人员来说将变得显 而易见。
权利要求
一种发动机控制系统，包括系数计算模块，所述系数计算模块选择N个系数中的一个系数，所述选择基于N个用户中相应一个用户做出的AFM选择；以及开关扭矩计算模块，所述开关扭矩计算模块基于所述N个系数中的所述一个系数、发动机的最大扭矩和默认AFM开关阈值来计算调节后的主动燃料管理(AFM)开关阈值。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述调节后的AFM开关阈值根据 下式来确定A = T+[CX (M-T)]，其中，A是所述调节后的AFM开关阈值，T是所述默认AFM开关阈值，C是所述N个系数 中的所述一个系数，以及M是所述最大扭矩的百分比。
3.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括存储所述N个系数的存储器。
4.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述N个系数中的所述一个系数 呈现在显示器上。
5.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述默认AFM开关阈值基于变速 器档位和发动机速度。
6.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，还包括AFM选择模块，所述AFM 选择模块基于用户输入确定由所述N个用户中的所述相应一个用户做出的所述AFM选择。
7.如权利要求6所述的发动机控制系统，其特征在于，所述用户输入包括按钮、触摸 屏、拨片、刻度盘和旋钮中的至少一个。
8.一种发动机控制方法，包括 选择N个用户中的一个用户；基于所述N个用户中所选择的一个用户来选择N个系数中的一个系数； 基于所述N个系数中的所述一个系数、发动机的最大扭矩和默认AFM开关阈值来计算 调节后的主动燃料管理(AFM)开关阈值。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述调节后的AFM开关阈值根据下式来确定A = T+[CX (M-T)],其中，A是所述调节后的AFM开关阈值，T是所述默认AFM开关阈值，C是所述N个系数 中的所述一个系数，以及M是所述最大扭矩的百分比。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将所述N个系数存储在存储器中。
全文摘要
本发明涉及驾驶员可选择的AFM/NVH容限。具体地，一种发动机控制系统，包括系数计算模块，所述系数计算模块选择N个系数中的一个系数，所述选择基于N个用户中相应一个用户做出的AFM选择。开关扭矩计算模块基于所述N个系数中的所述一个系数、发动机的最大扭矩和默认AFM开关阈值来计算调节后的主动燃料管理开关阈值。
文档编号F02D43/00GK101865046SQ20101016437
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者T·E·博兰德, W·C·阿尔伯森 申请人:通用汽车环球科技运作公司