专利名称：内燃发动机的控制方法
内燃发动机的控制方法
技术领域：
本发明涉及在单个燃烧循环期间使用多火花塞控制内燃发动机的方法。背景技术：
多种策略用于增加能量密度并且小型化发动机，即提供更小更轻的发动机而功率等于或大于更常规的更大且更重的发动机。例如，增压(涡轮增压或机械增压)发动机中稀空燃比运转以及冷却的外部排气再循环(EGR)可用于增加能量密度。通常，这些更小的发动机运转在较高的负荷，这样减小泵损失以进一步改善燃料经济性。然而，供应至发动机汽缸的具有较高稀释程度和稀空燃比的可燃混合物更难于点燃并且实现完全燃烧。此外， 高湍流和高BMEP燃烧状态会导致火花熄灭。用于改善燃烧的现有策略已经包括通过使用更大的火花塞间隙来增加点火能量、 提高点火线圈输出和/或多次点火。尽管这些方法可适合于一些应用，增加的点火能量和/ 或不必要的再点火会导致火花塞过早磨损和导致相关的燃烧性能劣化的间隙腐蚀，这会对燃料效率、驾驶性能和/或尾气排放造成不利的影响。瞬时事件(其会响应驾驶员要求的改变(例如增加或减小加速踏板位置)和/ 或响应改变的发动机或环境状况(例如在发动机暖机期间)而发生)还会导致稀释空气/ 燃料充气的运转状况。在进气道喷射发动机应用中，在增加或减小加速踏板/节气门位置 (通常分别称为踩加速踏板(tip-in)和释放加速踏板(tip-out))期间，进气道内的燃料浆 (fuel puddle)的蒸发速度受到进气歧管填充物和进气歧管压力的差值影响。未补偿的空燃比控制会导致比在踩加速踏板期间所需的空燃比更稀，并且比在释放加速踏板期间所需的空燃比更富。因此，在踩加速踏板期间的增加扭矩需求的期间，发动机控制策略会基于在发动机开发期间设立的由经验确定的时间常数在一段时间内增加输送至发动机的燃料。类似地，在释放加速踏板期间的减小扭矩期间，可由发动机控制策略应用另一个由经验确定的时间常数以在一段时间内减少燃料输送。这种瞬时燃料补偿策略通常以开环方式执行并且依赖于多种工况下数据收集的重大开发资源以便精确调校。
发明内容根据本发明的一方面，提供一种用于控制内燃发动机的系统和方法。该方法包括确定存在充气稀释并且选择火花再点火模式以便在单个燃烧循环期间提供多个火花事件。 在一个实施例中，可基于指令的空燃比和排气再循环确定充气稀释。响应一个或多个运转参数或工况(例如加速踏板位置、节气门位置、缸内压力、发动机转速、电池电压和点火线圈温度)使用基于时间的再点火或基于电流的再点火策略控制多次火花事件。在一个实施例中，用于控制内燃发动机的方法包括确定稀释并且响应点火线圈电流控制火花再点火。根据本发明的另一方面，提供一种用于控制具有带有每个汽缸至少一个火花塞的多个汽缸的内燃发动机的方法，该方法包括响应电流工况确定用于初始火花放电的点火线圈闭合周期；确定充气稀释是否激活；如果充气稀释没有激活运转每个燃烧循环每个汽缸每个火花塞仅使用所述初始火花放电；及如果充气稀释激活运转每个燃烧循环每个汽缸每个火花塞使用所述初始火花放电和至少一个额外的火花放电。根据本发明的实施例，其中运转使用至少一个额外的火花放电包括基于汽缸压力、发动机转速、电池电压、点火线圈温度和稀释大小中至少一个确定火花放电次数；及基于自前次火花放电起流逝的时间开始点火线圈一级绕组充电用于每个火花放电。根据本发明的实施例，其中运转使用至少一个额外的火花放电包括确定再点火周期；及响应点火线圈电流控制点火线圈一级绕组充电。根据本发明的实施例，其中控制点火线圈一级绕组充电包括当二级绕组电流下降至相关的二级绕组再点火阈值之下时开始一级绕组充电。根据本发明的实施例，还包括当一级绕组电流超过相关的一级绕组再点火阈值时停止一级绕组充电。本发明具有多种优点。例如，本发明提供了有利于更精确地控制火花多次点火或再点火事件以维持燃烧质量、满足火花塞和点火线圈耐用性目标、并且减小寄生的电力负荷(其可具有燃料经济性好处)的实施例。此外，在火花熄灭的情况下，相对于仅依赖基于时间的再点火策略，基于电流的再点火促进更快地输送点火能量。结合附图从本发明的优先实施例的下面详细描述，本发明的上述优点和其它优点和特征将变得显而易见。
这里描述的本发明的实施例以下面的权利要求中的特性重述。然而，结合附图从本发明的优先实施例的下面详细描述将最佳理解实施例，并且其它特征将变得显而易见。图1为说明根据本发明的实施例用于在内燃发动机内控制火花塞再点火/多次点火的系统或方法的运转的示意图。图2说明了根据本发明的实施例用于控制以稀空气/燃料充气运转的内燃发动机的火花塞再点火的代表性信号和参数。图3说明了根据本发明在多个实施例中基于时间和基于电流的火花塞再点火控制的指令信号和点火线圈电流。图4为说明根据本发明的一个实施例用于控制内燃发动机的系统或方法的运转的流程图。
具体实施方式如本领域技术人员已知，参考任一附图所说明并描述的实施例的多个特征可与一个或多个其它附图中所说明的特征相结合来得到未明确说明并描述的替代实施例。所说明的特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，对于具体应用或实施可需要与本发明的教导相一致的特征的多种组合和修改。在说明中使用的代表性的实施例总体上涉及具有每个汽缸至少一个火花塞的多汽缸内燃发动机。多种实施例可包括也作用为电离传感器的一个或多个火花塞。然而，本发明的教导也可用于例如具有独立的电离传感器和/或其它类型的燃料质量和/或空燃比传感器的应用中。本领域技术人员可认识到带有其它发动机/车辆技术的类似应用或实施方案中。
系统10包括具有带有相应燃烧室14的多个汽缸(由汽缸12代表)的内燃发动机。如本领域技术人员所了解，系统10包括多种传感器和控制发动机的驱动器。可为发动机提供单个传感器或驱动器，或为每个汽缸12提供一个或多个传感器或驱动器，将说明和描述代表性的驱动器或传感器。例如，每个汽缸12可包括运转多汽缸发动机内的每个汽缸的进气门16和排气门18的4个驱动器。然而，发动机可包括仅单个发动机冷却剂温度传感器20。控制器22，有时被称为发动机控制模块(ECM)、动力系传动系统控制模块(PCM)或车辆控制模块(VCM))，具有与存储器管理单元(MMU) 25通信的微处理器24(其为中央处理单元(CPU)的一部分)。MMU25控制多种计算机可读存储介质之间的数据移动并且将数据传送至CPU M或从CPU M传回。计算机可读存储介质可包括例如在只读存储器(ROM) 26、 随机存取存储器(RAM)观和保活存储器(KAM)沈内的易失性和非易失性存储。KAM 30在 CPU M断电时可用于存储多种运转变量。可使用例如可编程只读存储器(PR0M)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器或任何其它能够存储数据的电的、磁的、光的或组合存储装备(其中一些代表在控制发动机或安装该发动机的车辆中由CPU M使用的可执行指令)的多种已知存储设备中任一个来实施计算机可读存储介质。计算机可读存储介质也可包括软盘、CD-ROM、硬盘等。一些控制器架构不包含MMU 25。如果不采用MMU 25，CPU M管理数据并且直接地连接至ROM 26,RAM观和KAM 30。当然，取决于具体应用，可使用多于一个CPU M以提供发动机控制并且控制器22可包含多个连接至MMU 25或CPU 24的ROM 26,RAM 28和KAM 30。同样，多种发动机和/或车辆控制功能可通过集成的控制器(例如控制器2 来执行或者与一个或多个专用控制器组合控制或单独控制。在一个实施例中，计算机可读存储介质包括存储的数据或代表由控制器22可执行指令以便控制具有每汽缸至少一个火花塞的多汽缸内燃发动机的代码。代码包括计算点火线圈闭合、确定充气稀释(charge dilution)并且基于当前发动机和/或运转参数/工况选择再点火模式的指令。代码还包括如下详细描述的响应发动机和/或环境工况/运转参数确定基于电流的再点火模式的持续时间和确定基于时间再点火模式的再点火的次数。系统10包括至少部分由提供标称电压VBAT (其通常为12V或MV)以驱动控制器 22的电池116驱动的电气系统。如本领域技术人员所知，标称电压为具有实际稳态的平均设计电压和由电池响应多种环境和工况(可包括例如年限、温度、荷电状态和电池负荷)改变提供的瞬时电压。如本领域所知，多种发动机/车辆附件的电源在发动机运转期间可由交流发电机/发电机补充。高压电源120可提供在使用直喷的应用中和/或提供偏置电压用于具有离子电流感应(ion current sensing)的应用。可替代地，离子感应电路可用于使用点火线圈和/或用于使用离子电流感应的发动机的电容放电线路产生偏置电压。在具有独立的高压电源的应用中，取决于具体应用和实施，电源120产生相对于标称电压的增强的标称电压VB00ST并且范围可为85V-100V。电源120可用于驱动燃料喷射器80和一个或多个电离传感器，其可由至少一个火花塞86、88执行或由在具有该特征的应用中的专用电离传感器来执行。尽管图1说明了每汽缸具有两个火花塞86、88的应用， 控制系统和本发明的方法可适用于每汽缸具有单个火花塞的应用，和可包括一个或多个可替代传感器以在运转期间提供燃烧质量和空燃比指示的应用中。
CPU 24与多种传感器和经由输入/输出(I/O)接口 32影响汽缸14内燃烧的驱动器通信。接口 32可实施为提供多种原始数据或调节、处理和/或轮换的信号、短路保护等的单个集成接口。可替代地，一个或多个专用硬件或固件芯片可用于调节并且处理在被供应至CPU 24之前具体信号。可在CPU 24的控制下通过I/O接口 32驱动的项目的示例为燃料喷射正时、燃料喷射速度、燃料喷射持续时间、节气门位置、火花塞点火正时、离子电流感应和调节、电荷移动控制、气门正时、排气再循环和其它。通过I/O接口 32的传感器通信输入可包括例如活塞位置、发动机转速、车辆速度、冷却剂温度、进气歧管压力、加速踏板位置、节气门位置、空气温度、排气温度、排气燃料比、排气成分浓度、电池电压、点火线圈温度、空气流量。可使用一个或多个传感器值来估算或推断一个或多个运转参数。例如，可从指令的排气再循环(EGR)、可变凸轮正时(VCT)气门重叠和当量比估算或推断出充气稀释。 可例如从充气运动控制阀的状态和发动机转速来估算或推断出充气运动。可从EGR、空气流量、发动机转速和当量比等推断出缸内压力(ICP)和缸内温度(ICT)。在运转中，空气穿过进气道34并且经由进气歧管(总体上由参考标号36指示) 被分配至多个汽缸。系统10优先地包括质量空气流量传感器，其将相应的信号(MAF)提供至控制器22指示质量空气流量。节气门40可用于调节通过进气道34的空气流量。节气门40优先地由驱动器42基于控制器22生成的相应的节气门位置信号电动控制。响应于相应的发动机输出或驾驶员经由加速踏板46指示的需求扭矩可产生节气门位置信号。节气门位置传感器48提供反馈信号(TP)至控制器22指示节气门40的实际位置以执行节气门40的闭环控制。加速踏板位置或节气门位置或位置改变可用于指示或激活瞬时运转模式。歧管绝对压力传感器50用于提供指示歧管压力的信号(MAP)至控制器22。通过对一个或多个进气门16的控制穿过进气歧管36的空气进入燃烧室14。进气门16和/或排气门18可使用电磁阀驱动器控制以提供可变气门正时(VVT)、使用可变凸轮正时(VCT) 装置以控制进气门和/或排气门正时、或使用常规凸轮轴装置控制(如总体上由参考标号 52指示)。取决于采用的具体技术，可通过控制进气门和/或排气门正时可控制空燃比和相关的一个汽缸内或一组汽缸内的稀释以控制内部EGR和/或外部EGR或控制进气流量。 在一些应用中，可通过控制进气歧管流道控制装置或电荷运动控制阀76来增强吸入的空气和燃料的混合。在图1所说明的实施例中，凸轮轴装置52包括凸轮轴M，其每个燃烧或发动机循环完成一圈，对于四冲程发动机来说这需要曲轴56转两圈，这样凸轮轴M以曲轴 56的一半的速度旋转。凸轮轴M的旋转(或可变凸轮正时或无凸轮VVT发动机应用中的控制器)控制一个或多个排气门18以通过排气歧管排出燃烧后的空气/燃料混合物。一部分的排气可由排气再循环(EGR)阀72引导穿过EGR回路74至进气歧管36。取决于具体应用和实施，内部再循环排气可流穿过EGR冷却器(未显示)并且在增压应用中实施为高压和/或低压EGR。EGR阀72可由控制器22控制以基于当前工况和环境状态控制EGR的量。传感器58提供信号用于确定凸轮轴的旋转位置。汽缸识别传感器58可包括与凸轮轴M —起旋转的单齿或多齿的传感器轮，其旋转由霍尔效应或可变磁阻传感器探测。汽缸识别传感器58可用于识别汽缸12内指定活塞64的位置用于在例如确定添加燃料、点火正时和/或离子感应中使用。用于控制发动机的额外的旋转位置信息由包括带齿的轮68和相关的传感器70的曲轴位置传感器66提供。排气氧传感器62提供信号(EGO)至控制器22指示排气是稀化学计量还是富化学计量。取决于具体应用，传感器62可实施为提供相应于富况或稀况的两态信号的HEGO传感器或类似装置。可替代地，传感器62可实施为提供与排气的化学计量成比例的信号的 UEGO传感器或其它装置。如本文中所述，该信号可用于通过结合由离子传感器提供的信息调节空燃比。此外，EGO信号可用于例如控制一个或多个汽缸的运转模式。如所知，EGO传感器仅在达到最小运转温度之后运转，取决于发动机和环境工况其可发生数秒至数分钟， 在该期间瞬时工况存在并且可从根据本发明的火花塞再点火控制中获得好处。排气穿过排气歧管并且在排出至大气之前通过一个或多个排放控制或处理装置 90。燃料输送系统包括带有燃料泵110的燃料箱10用于将燃料供应至共用燃料导轨 112，共用燃料导轨112为喷射器80供应加压燃料。在一些直喷应用中，凸轮轴驱动的高压燃料泵(未显示)可与低压泵110组合使用以提供燃料导轨112内所需的燃料压力。根据来自控制器22的相应信号可将燃料压力控制在预定运转范围内。在图1中所示的代表性实施例中，燃料喷射器80为侧面安装在燃烧室14的进气侧上(通常在进气门16之间)并且响应由驱动器82处理来自控制器22的指令信号将燃料直接地喷射进燃烧室14内。当然，本发明的教导也可用于例如具有中央安装穿过汽缸的顶或顶部的燃料喷射器80，或具有进气道喷射配置。同样，一些应用可包括进气道喷射/直接喷射设置的组合。火花模式选择和根据本发明的控制在进气道喷射应用中具体有利于更好地适应进气歧管填充效果以及燃料浆蒸发上的压力动力学效果，其在直接喷射或进气道喷射/直接喷射的组合应用中不太明显。驱动器82可包括多种电路和/或电子器件以选择性地从高压电源120供应电源以驱动与燃料喷射器80相关的螺线管并且取决于具体应用和实施可与单个燃料喷射器80 或多个燃料喷射器关联。尽管说明和描述了直接喷射应用(其中燃料喷射器通常要求高压驱动)本领域技术人员应认识到本发明的教导也可应用于如上所述的使用进气道喷射或每个汽缸带有多个喷射器和/或每个循环多次燃料喷射相组合的策略。在图1的实施例中，燃料喷射器80响应由控制器22生成并且由驱动器82处理和驱动的信号(fpw)基于当前运转模式在单个发动机循环的一个或多个喷射事件中喷射一定数量的燃料进燃烧室14中。在燃烧循环期间的合适时间，控制器22生成由点火系统84 处理的信号(SA)以在汽缸的做功冲程期间单独地控制与单汽缸12相关的至少一个火花塞86、88以开始燃烧室14内的燃烧。如这里详细描述，可基于当前发动机和/或环境工况 /参数选择火花运转模式以在单个汽缸内的单个燃烧循环期间提供单火花或多次火花事件 (称为再点火或多次点火)以输送合适的点火能量至燃烧室而在当前工况下实现稳定的燃对于具有离子电流感应的应用中，点火系统84可包括与一个或多个汽缸12内的火花塞86、88中的一个或二者相关的离子感应电路94。离子感应电路94运转以选择性地在火花放电之后应用偏置电压至火花塞86、88中至少一个以生成相应的离子感应信号用于由控制器22分析以确定燃烧质量和/或燃烧事件的空燃比。当前，离子感应信号可由控制器22使用通过处理离子感应信号的至少一个特性(例如峰值、持续时间、积分、正时等)确定的感应的空燃比用于多种诊断和燃烧控制目的。在一个实施例中，离子感应信号用于提供指示燃烧质量、实际或感应的空燃比、和缸内压力(ICP)。控制器22包括由软件执行的代码和/或至控制系统10的硬件。控制器22生成线圈闭合信号以开始线圈充电并后续对至少一个火花塞86、88放电并且可探测或确定用于在控制火花再点火或多次点火的点火线圈的一次电流和二次电流。在一个实施例中，当以充气稀释运转时响应点火线圈一次电流和二次电流通过控制多次火花放电或再点火，控制器22在每个燃料循环内对每个汽缸每个火花塞开始多次火花放电。另一个再点火模式可包括基于时间的再点火模式，其中基于自前次火花放电流逝的时间开始点火线圈的后续充电。如参考图4更详细地描述，当充气稀释没有出现时，可使用每个燃烧循环每个汽缸每个火花塞的单次火花放电。对于具有离子感应的应用中，在至少一个火花塞86、88的预期或期望火花放电之后的期间，除了探测可包括发动机爆震、失火、预点火等多种状况，控制器22可监视离子感应信号以提供有关于燃烧质量的信息以管理燃料经济性、排放和性能。图2说明了在采用根据本发明的一个实施例的火花再点火的代表性加速和减速瞬时事件期间用于发动机控制的信号。代表性的信号可通过相关传感器根据一个或多个传感器推断或如前述由控制器22(图1)确定。在图2中说明的实施例中，代表性信号包括加速踏板/节气门信号210、发动机负荷/空气充气信号212、点火线圈控制信号214、发动机转速信号(RPM) 216、所需或指令的排气再循环(EGR)信号218和实际EGR信号220。其它指令的或推断的信号可包括空燃比 (A/F)信号和用于这样装备的应用的离子感应信号。本领域中技术人员应该认识到与本发明的教导一致的多种其它测量的或推断的信号或参数可用于控制火花再点火并且探测瞬时事件。取决于具体应用和实施，可替代信号/指示或多个信号/指示器可用于更好地探测或在多种事件之间区域以改善系统的稳健性。例如，瞬时事件可由RPM信号216的变化、 踏板/节气门信号210和/或负荷/空气充气信号210来指示。一些信号和指示器可具有有利于或不利于具体应用或事件的相关特性。例如，如图2所示，负荷/空气充气信号212 将总体上延迟加速事件230的踏板/节气门信号210和RPM信号216。同样，可基于用于探测触发事件的具体信号/指示器相应地调节具体再点火控制策略或计划。相对于用于探测减速事件或其它具有相关的减小充气稀释的事件，不同的信号/指示器可用于探测或指示加速事件或其它具有相关的增加充气稀释的事件。如图2所示，点火或火花正时信号214包括单个点火模式M0，在该期间当没有以充气稀释运转时计划每个燃烧循环每个汽缸每个火花塞单次火花放电。多次点火和再点火模式242、244可用于在以充气稀释运转时通过在每个汽缸内的单个燃烧循环期间以及与汽缸相关的一个或多个火花塞提供跟随有一个或多个火花放电的初始火花放电输送额外的能量至燃烧室以提供稳定燃烧。对于每个汽缸具有两个或多个火花塞的应用，取决于具体应用和实施，再点火可执行于仅一个火花塞，或可应用于在相同汽缸内多个火花塞。以充气运转可与多个发动机和环境工况或事件相关并且不限于瞬时事件。可基于空燃比超过相应的稀释阈值确定充气稀释(也称为稀况运转)并且例如可在处于较低发动机速度下的稳态轻负荷运转下发生。排气再循环(EGR)(通常设计为总进气流量的百分比)也可用于确定充气稀释和/或合并入空燃比确定内。例如，如在230处所指示当节气门打开时，轻微稀化运转或影响充气稀释的其它因素(例如缸内运动和增加的压力)可从增加的点火能量获得好处以减少或最小化不良燃烧。类似地，在236处当节气门关闭时，排空进气歧管需要多个汽缸事件或燃烧循环以排出歧管EGR，例如由相对于在260处的实际EGR220的指令的或所需的EGR 218说明。在这个期间，可能存在高度稀释充气混合物，其会导致不良燃烧，包括部分燃烧和失火(如果不补偿的话)。在这些瞬时状况下，根据本发明的控制策略通过监视如前所述的一个或多个运转参数或传感器信号来探测瞬时事件，并且执行火花再点火以提供额外的点火能量以改善或减轻不良燃烧。如参考图3和图4详细描述，取决于具体实施和/或工况，可使用基于时间或基于电流的再点火策略。图3说明了比较根据发明的实施例的对于多次火花放电的控制基于时间和基于电流的火花再点火运转模式的代表性燃烧循环。信号310代表来自发动机控制器22的控制信号，其在初始火花放电周期312和火花再点火周期316( 二者全部基于当前工况确定， 通常使用本领域所知的一个或多个查值表)期间确定。初始火花放电周期312被周期314 隔离开点火周期316，在该处没有确定该信号。线330代表在电流流过一次绕组时产生电磁场期间控制点火线圈的一次绕组的充电的点火线圈闭合指令。当充电电流停止时，电磁场塌陷在二次绕组中产生电流，如果足够的话，导致通过火花塞间隙火花放电。在根据本发明基于时间的再点火的一个实施例中， 闭合指令由控制器22 (图1)直接生成，闭合指令控制初次(或单次/ 一次)点火(也称为火花放电)332和再点火334的点火线圈的充电。基于时间的再点火可用于多种应用中和 /或在特定工况下。调节或调校基于时间的再点火用于具体工况，其中通常使用基于工况/ 运转参数(例如发动机转速、温度和负荷)的查值表确定后续线圈充电事件之间的“接通” 或闭合/再闭合时间338和“断开”时间336。尽管实际时间可随着应用和工况而变化，“接通”和“断开”时间基于微秒规则，并且通常在具体燃烧循环期间固定以便每个再点火间隔是相同的，如间隔336、340和342所代表。当燃烧要求增加(例如出现充气稀释)时，恢复闭合不在足够高的一级绕组电流下切换以补偿火花放电并且导致低效燃烧。类似地，当燃烧要求降低时，恢复闭合开关电流对于工况来说可能会太高。在根据本发明基于电流多次火花放电控制的一个实施例中，在初始火花放电周期 312和再点火周期316期间，通过点火线圈内部生成并且基于一级绕组电流和二级绕组电流控制的闭合/再闭合信号330确定发动机控制器22的控制信号310。如这里所述，其它的实施例可使用控制器22以基于一级绕组电流和二级绕组电流直接地控制点火线圈闭合。如在352处由点火线圈一级绕组电流350指示的控制信号310开始点火线圈充电以便初级或初始火花放电。一级绕组电流350在3M处初始线圈闭合周期312期间增加， 直至达到或下降低于相关的二级线圈再点火阈值376之下，开始如在356处所指示的后续闭合/再闭合周期期间指示的点火线圈一级绕组的充电。一级绕组电流350继续增加(充电)直至一级绕组电流超过相关的一级线圈再点火阈值360。随后响应点火线圈电流通过当二级绕组电流370下降至相关的阈值376之下开始一级绕组的充电并且当一级绕组电流350超过相关的一级绕组再点火阈值360时停止充电来控制后续的火花放电。在一个应用中，例如一级电流再点火阈值360的代表值为12A (安培)，而二级电流再点火阈值376为30ma(毫安培)。取决于具体应用和实施，阈值360和/或376可为固定的，或基于发动机和/或环境工况变化。对于多次火花放电或再点火来说，在一些工况下相较于基于时间的控制策略，使用基于电流的控制策略能够更好地适应并且减轻不良燃烧。例如，称为火花熄灭的状况可在汽缸内的稀化的空气/燃料混合物和高湍流(在这里缸内流体扰乱通过火花塞间隙的电流电弧)下发生。这导致如在380处所代表的二级绕组电流的突然下降。然而，一旦二级电流下降至相关阈值376之下立即开始闭合，而非必须在基于时间的控制策略中等待相关间隔结束。因此，基于电流的再点火控制在给定的发动机工况下通过固定一级绕组电流和二级绕组电流切换水平(阈值)自动地补偿火花放电，而独立于火花放电。适合的控制多个火花放电避免了减少的火花塞的寿命、增加的线圈加热、以及与不必要的再点火相关的寄生的电力损失。图4为说明根据本发明的实施例用于控制内燃发动机以在单个燃烧循环期间的至少一个火花塞提供多次火花放电事件的系统或方法的运转的流程图。本领域技术人员应该明白，可通过软件和/或硬件来执行由流程图代表的功能。取决于具体处理策略，例如事件驱动、中断驱动等，多种功能可以不同于附图中所说明的顺序执行。类似地，尽管没有明确说明，一个或多个功能能够重复执行或省略。在这个实施例中，所说明的功能主要由软件、指示或存储在计算可读存储介质并且由基于微处理顺口的计算机或控制器(例如由控制器22代表的)执行的代码来执行以控制发动机的运转。图4的框400代表响应初始火花放电的当前工况确定点火线圈闭合周期。可使用多种发动机和/或环境工况/参数，例如缸内压力(ICP)、发动机转速(η)、电池电压(Vbat) 和汽缸盖温度(CHT)。一个或多个工况或参数可估算或推断而非测量。框410代表确定是否出现充气稀释，其可基于多种发动机工况，例如EGR速度或百分比、空燃比、当量比、充气运动控制装置的状态等。当没有以由框410确定的充气稀释运转时，系统/方法可包括通过相关的控制信号414开始如框412所指示的单火花放电以产生每个汽缸每个火花塞单个火花放电。框430和440代表当以如框420所确定的充气稀释运转时在每个燃烧循环中开始每个汽缸每个火花塞多次火花放电。对于基于时间的再点火(TBR)控制，框430代表基于当前工况(其可包括缸内压力(ICP)、发动机转数(η)、稀释参数/速度(Dil)等)确定汽缸的火花放电次数。如框432的指令信号所代表每个基于时间的再点火间隔将包括闭合周期和火花周期。闭合周期可确定为在400处确定的闭合周期的函数和火花周期可通过例如缸内压力和闭合周期的函数确定。随后基于再闭合和火花周期确定由框430确定的再点火的次数。由框430代表在基于汽缸压力、发动机转速、电池电压、点火线圈温度(以保护线圈过热)和稀释大小确定火花放电的次数之后，如框432所代表生成合适的指令(闭合) 信号以基于自前次火花放电流逝的时间开始点火线圈一级绕组的充电用于每个火花放电。如框420所代表当基于当前环境和/或工况选择基于电流的再点火(CBR)的时候，如前所述和框440和442所代表，响应点火线圈电流控制开始点火线圈一级绕组充电和停止充电。框440首先确定多次火花放电或再点火周期的持续时间为缸内压力(ICP)、电池电压(Vbat)、一级点火线圈电路(CHT)和稀释(Dil)的函数。一级电路温度(PCT)与点火线圈温度相关联并且用于将线圈的工作温度维持在所需范围内。因此，本发明提供了有利于更精确地控制火花多次点火或再点火事件以维持燃烧质量、满足火花塞和点火线圈耐用性目标、并且减小寄生的电力负荷(其可具有燃料经济性好处)的实施例。此外，在火花熄灭的情况下，相对于仅依赖基于时间的再点火策略，基于电流的再点火促进更快地输送点火能量。尽管已经详细描述了一个或多个实施例，并不意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。而是，说明书中使用的词汇为说明性词汇而非限制，并且在不脱离本发明的实质和范围下可作多种改变。尽管已经描述了关于一个或多个期望特性的多种实施例可能具有优点或相较于其他实施例更为优选，本领域技术人员应该意识到，取决于具体应用和执行，为了达到期望系统属性可对一个或多个特性妥协。这些属性包括，但不限于成本、强度、耐用性、寿命周期成本、可销售性、外观、装配、尺寸、适用性、重量、可制造性、易于组装等。这里论述的任一实施例在一个或多个属性上相对于其他实施例或现有技术应用不令人满意对于特定应用可能是理想的并且也未超出本发明范围之外。
权利要求
1.一种用于控制每汽缸具有至少一个火花塞的多汽缸内燃发动机的方法，所述方法包含当以充气稀释运转时，开始在每个燃烧循环中每个汽缸每个火花塞多次火花放电；及否则开始每个汽缸每个火花塞单次火花放电。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于排气再循环超过相关的阈值确定充气稀释。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于指令的空燃比超过相关的阈值确定充气稀释。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于充气运动控制装置的运转状态确定充气稀释。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，开始多次火花放电包含当点火线圈二级绕组电流下降至相关的二级线圈再点火阈值之下时开始点火线圈一级绕组充电。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包含当所述一级绕组电流超过相关的一级线圈再点火阈值时停止所述点火线圈一级绕组充电。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，开始多次火花放电包含基于自前次火花放电流逝的时间开始点火线圈一级绕组充电。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包含基于发动机转速和汽缸压力确定汽缸的火花放电的次数。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含 探测瞬时工况；及在所述瞬时工况期间开始每个燃烧循环每个汽缸每个火花塞多次火花放电。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，探测瞬时工况包含确定发动机转速、负荷、 扭矩和空气充气中至少一个的变化超过相关的瞬时速度阈值。
全文摘要
本发明公开一种用于控制内燃发动机的系统和方法。该方法包括确定充气稀释并且选择火花再点火模式以便在单个燃烧循环期间提供多个火花事件。可基于例如指令的空燃比和排气再循环确定充气稀释。响应一个或多个运转参数或工况使用基于时间的再点火或基于电流的再点火策略控制多次火花事件。本发明的优点在于有利于更精确地控制火花多次点火或再点火事件以维持燃烧质量、满足火花塞和点火线圈耐用性目标、并且减小寄生的电力负荷。
文档编号F02P9/00GK102297067SQ201110180359
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年6月25日
发明者C·P·格卢格拉, G·J·胡伯茨, G·苏尼拉, M·D·切卡拉 申请人:福特环球技术公司