用于预点火控制的方法和系统的制作方法
【专利摘要】提供用于解决预点火和/或爆震发生中汽缸与汽缸失衡的方法和系统。基于各汽缸预点火计数向发动机汽缸供给燃料，以平衡各汽缸中预点火的发生率。调节燃料供给以保持发动机排气处于化学计量。
【专利说明】用于预点火控制的方法和系统
发明领域
[0001 ] 本说明书总体涉及响应预点火(pre-1gnition)检测控制车辆发动机的方法和系统。
[0002]背景/概沭
[0003]在某些工况下，具有高压缩比或经增压以增加特定输出的发动机可容易发生低速预点火燃烧事件。由于预点火造成的早期燃烧可导致汽缸内极高压，并且可导致类似于燃烧爆震但具有较大强度的燃烧压力波。基于发动机工况预测和/或早期检测预点火的策略已经被建立。此外，在检测后，可采取多种预点火缓解步骤。
[0004]例如，响应汽缸预点火事件的发生(occurrence)，受影响的汽缸或气缸组可被加浓(enriched)达限定数量的燃烧事件。但是，在相同工况下，发动机的一些汽缸可比其他汽缸具有较高的预点火发生率(incidence)。较高预点火率可导致受影响的汽缸较早退化，从而影响发动机性能。
[0005]因此在一个实例中，上述问题至少部分可通过运转发动机的方法解决。在一个实施方式中，方法包括，基于各汽缸预点火计数向发动机各汽缸供给燃料，以赋予各汽缸共同的预点火计数，同时保持发动机排气空燃比处于或接近化学计量。
[0006]在一个实例中，发动机控制系统可比较各发动机汽缸的预点火计数。然后，基于比较，可向各汽缸供给燃料，以赋予各汽缸相互接近的预点火计数，例如，共同的预点火计数。作为实例，可加浓具有相对较高的预点火计数(如预点火计数高于共同预点火计数)的发动机汽缸，同时可减稀具有相对较低的预点火计数(如预点火计数低于共同预点火计数)的发动机汽缸。加浓和减稀的程度(例如，量、持续时间等)可基于预点火计数不同于共同计数的汽缸数量(并且以此方向)，以及各汽缸预点火计数与共同预点火计数的偏差。进一步，可调节量，以使发动机排气空燃比保持处于或接近化学计量。
[0007]以这种方式，可调节各汽缸的燃料供给，以平衡各汽缸中预点火的发生，从而降低任意给定汽缸中的预点火的高发生。同时，在平衡汽缸预点火计数时，可保持发动机排气空燃比处于化学计量。以这种方式，可减少预点火造成的发动机退化，同时提高发动机燃料经济和排气排放。
[0008]应当理解，上文概述被提供以简化形式描述思路选择，其将在详述中得到进一步描述。这不意为确定保护主题的关键或必需特征，其范围仅由所附权利要求限定。此外，保护主题不限于解决上文或本公开任何部分描述的任何缺陷的实施方式。
[0009]附图简沭
[0010]图1显示实例发动机系统。
[0011]图2显示实例燃烧室。
[0012]图3显示平衡发动机中汽缸预点火发生的高水平流程图。
[0013]图4显示响应汽缸燃料供给调节，汽缸扭矩的实例变化。
[0014]图5显示根据本公开的实例燃料喷射操作。
[0015]发明详沭[0016]下文描述涉及平衡发动机如图1-2的发动机系统中预点火(和爆震)相关异常燃烧事件的发生的系统和方法。发动机控制器可相互比较发动机各汽缸的预点火历史或计数。基于比较，控制器可调节各汽缸的燃料供给，以赋予各汽缸相互接近的预点火计数，例如，共同预点火计数。控制器可被配置以实施控制程序，如图3的实例程序，从而基于比较，选择性地加浓具有相对较高的预点火发生的汽缸，同时选择性地减稀具有相对较低的预点火发生的汽缸。可调节加浓程度和减稀程度，使得汽缸中的预点火发生率平衡，同时保持发动机排气空燃比处于或接近化学计量。控制器还可通过调节给定汽缸的火花正时补偿汽缸扭矩瞬态(图4)。实例燃料喷射操作在本文中参考图5示例。以这种方式，通过调节汽缸燃料供给以平衡汽缸预点火计数，可提高发动机性能，同时解决异常发动机燃烧事件。
[0017]图1显示包括发动机系统8的车辆系统6的示意描述。发动机系统8可包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气系统23和发动机排气系统25。发动机进气23包括节气门62，该节气门62通过进气道42流体连通地连接于发动机进气歧管44。发动机排气系统25包括排气歧管48，该排气歧管48最终导向排气道35，该排气道35将排气输向大气。节气门62可位于进气道42中，增压装置如涡轮增压器50或超增压器下游和后冷却器(未显示)上游。因此，后冷却器可被配置以降低通过增压装置压缩的进气的温度。涡轮增压器50可包括布置在进气道42和进气歧管44之间的压缩机52。压缩机52可至少部分通过涡轮轴56由布置在排气歧管48和排气道35之间的排气涡轮54提供动力。
[0018]发动机排气系统25可包括一个或多个排放控制装置70，其可被安置在排气系统中的紧密连接(close-coupled)位置。一个或多个排放控制装置可包括三元催化剂、稀NOx过滤器、SCR催化剂、PM过滤器等。
[0019]发动机系统8可进一步包括沿发动机机体11分布的一个(如示)或多个爆震传感器90。当被包括时，所述多个爆震传感器可沿发动机机体对称或不对称地分布。爆震传感器90可以是加速度计或电离传感器。
[0020]发动机控制器可被配置以基于一个或多个爆震传感器90的输出(例如，信号正时、振幅、强度、频率等)从指示汽缸预点火的燃烧事件中检测和区分由于汽缸爆震造成的异常燃烧事件。在一个实例中，汽缸预点火事件可基于如下确定:在第一较早窗口中估测的大于第一较高阈值的汽缸爆震信号，而汽缸爆震事件可基于如下确定:在第二较晚窗口中估测的大于第二较低阈值的汽缸爆震信号。在一个实例中，估测爆震信号的窗口可以是曲轴角度窗口。
[0021]发动机控制器为解决爆震采取的缓解动作也可不同于控制器为解决预点火采取的缓解动作。例如，爆震可利用点火火花正时调节(例如，火花延迟)和EGR解决，而预点火可利用负荷限制和燃料加浓解决。
[0022]车辆系统6可进一步包括控制系统14。控制系统14显示从多个传感器16 (其多个实例描述在本文中)接收信息并将控制信号发送至多个致动器81 (其多个实例描述在本文中)。作为一个实例，传感器16可包括排气传感器126 (位于排气歧管48中)、爆震传感器(一个或多个)90、温度传感器127和压力传感器129 (位于排放控制装置70下游)。其他传感器如压力、温度、空/燃比和成分(composition)传感器可连接于车辆系统6中的不同位置，如本文更详细描述的。作为另一实例，致动器可包括燃料喷射器66和节气门62。控制系统14可包括控制器12。控制器可从不同传感器接收输入数据，处理输入数据，和基于其中编程的对应于一个或多个程序的指令或代码响应处理的输入数据启动致动器。实例控制程序在本文中参考图3进行描述。
[0023]图2显示(图1中)内燃发动机10的燃烧室或汽缸的实例实施方式。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驾驶员130通过输入装置132的输入。在此实例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(在本文中也是“燃烧室’ )30可包括燃烧室壁136，其中布置活塞138。活塞138可连接于曲轴140，以使活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可通过传动系统连接于客运车辆的至少一个驱动轮。进一步，起动马达可通过飞轮连接于曲轴140，从而能够实现发动机10的起动运转。
[0024]汽缸30可通过一系列进气道142、144和146接收进气。除汽缸30外，进气道146还可与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施方式中，一个或多个进气道可包括增压装置，如涡轮增压器或超增压器。例如，图2显示发动机10，其配置有涡轮增压器，该涡轮增压器包括布置在进气道142和144之间的压缩机174和沿排气道148布置的排气涡轮176。压缩机174可至少部分由排气涡轮176通过轴180提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。但是，在其他实例中，如发动机10提供有超增压器的情况下，排气涡轮176可任选地被省略，其中压缩机174可由来自马达或发动机的机械输入驱动。包括节流板164的节气门20可沿发动机进气道被提供，用于改变供向发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，节气门20可被布置在压缩机174下游，如图2所示，或可选地可被提供在压缩机174上游。
[0025]除汽缸30外，排气道148还可接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128显示连接于排放控制装置178上游的排气道148。传感器128可选自多种适于提供排气空/燃比指示的传感器，如例如，线性氧传感器或UEGO (通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO (如示)、HEGO (加热型EGO)、NOx, HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
[0026]排气温度可通过位于排气道148中的一个或多个温度传感器(未显示)进行估测。可选地，排气温度可基于发动机工况进行推断，该发动机工况如速度、负荷、空料比(AFR)、火花延迟等。进一步，排气温度可通过一个或多个排气传感器128进行计算。可以理解，排气温度可以可选地通过本文列举的温度估测方法的任意组合进行估测。
[0027]发动机10的各汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸30显示包括位于汽缸30上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施方式中，发动机10的各汽缸，包括汽缸30，可包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0028]进气门150可由控制器12经由凸轮致动系统151通过凸轮致动进行控制。类似地，排气门156可由控制器12经由凸轮致动系统153进行控制。凸轮致动系统151和153均可包括一个或多个凸轮，并且可应用如下中的一种或多种:凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统，这些可通过控制器12操作以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可分别通过气门位置传感器155和157确定。在可选的实施方式中，进气门和/或排气门可通过电动气门致动进行控制。例如，汽缸30可以可选地包括通过电动气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在另外的实施方式中，进气门和排气门可通过共同的气门致动器或致动系统，或可变气门正时致动器或致动系统进行控制。
[0029]汽缸30可具有压缩比，其是活塞138处于下止点时与处于上止点时的体积比。常规地，压缩比在9:1至10:1的范围内。但是，在使用不同燃料的一些实例中，压缩比可增力口。这可发生于，例如，使用较高辛烷燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时。如果采用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，压缩比也可增加。
[0030]在一些实施方式中，发动机10的各汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。点火系统190可在选定运转模式下，响应来自控制器12的火花提前信号SA，通过火花塞192向燃烧室30提供点火火花。但是，在一些实施方式中，火花塞192可被省略，如发动机10可通过自动点火或通过燃料喷射——如一些柴油发动机存在的情况——启动燃烧的情况下。
[0031]在一些实施方式中，发动机10的各汽缸可配置有一个或多个燃料喷射器，用于向其提供燃料。作为非限制性实例，汽缸30显示包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166显示直接连接于汽缸30，用于直接在其中与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号FPff的脉冲宽度成比例地喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166提供所谓燃料向燃烧汽缸30中的直接喷射(在下文中也被称为“DI”)。虽然图2显示喷射器166为侧部喷射器，但其也可位于活塞顶部，如火花塞192附近的位置。由于一些醇型燃料的挥发性较低，这样的位置可在以醇型燃料运转发动机时改进混合和燃烧。可选地，喷射器可位于顶部和进气门附近，以改进混合。燃料可从高压燃料系统80被输送至燃料喷射器166，该高压燃料系统80包括燃料箱、燃料泵和燃料管路。可选地，燃料可在较低压力下通过单级燃料泵进行输送，在这种情况下，在压缩冲程期间直接燃料喷射的正时可比应用高压燃料系统更加受限。进一步，虽然未显示，燃料箱可具有压力变换器，其向控制器12提供信号。要理解，在可选的实施方式中，喷射器166可以是进气口喷射器(port injector)，将燃料提供到汽缸30上游的进气口(intake port)中。
[0032]如上所述，图2仅显示多汽缸发动机的一个汽缸。因此，各汽缸可类似地包括其自己的进气门/排气门、燃料喷射器(一个或多个)、火花塞组等。
[0033]燃料系统80中的燃料箱可存放具有不同燃料性质如不同燃料组成的燃料。这些不同可包括不同醇含量、不同辛烷、不同汽化热、不同燃料混合物和/或其组合等等。
[0034]控制器12在图2中显示为微型计算机，其包括微处理器单元106、输入/输出端口 108、可执行程序和校准值的电子存储介质——在此具体实例中显示为只读存储器芯片110、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。除之前讨论的那些信号外，控制器12还可接收来自连接于发动机10的传感器的多种信号，包括如下测量:导入空气质量流量(MAF)，来自空气质量流量传感器122 ;发动机冷却剂温度(ECT)，来自连接于冷却套筒118的温度传感器116 ;表面点火感测信号(PIP)，来自连接于曲轴140的霍尔传感器120 (或其他类型)；节气门位置(TP)，来自节气门位置传感器；绝对歧管压力信号(MAP)，来自传感器124 ;汽缸AFR，来自EGO传感器128 ;和异常燃烧，来自爆震传感器和曲轴加速传感器。发动机转速信号RPM可通过控制器12由信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中真空或压力的指示。
[0035]存储介质只读存储器110可用计算机可读数据编程，该计算机可读数据代表处理器106可执行的用于实施下文描述的方法以及预期但未具体列举的其他变型的指令。[0036]现转至图3，描述实例程序300，该实例程序300用于基于各汽缸预点火计数调节发动机各汽缸燃料供给，以平衡所有汽缸中预点火的发生，同时保持化学计量的排气空燃t匕。通过平衡所有汽缸的预点火计数，可减少频繁汽缸预点火造成的发动机退化。
[0037]在302，估测和/或测量发动机工况。这些发动机工况包括，例如，发动机转速和负荷、增压、歧管压力(MAP)、歧管充气温度(MCT)、空燃比(λ )、燃料辛烷含量等。在304，可确定各汽缸的预点火计数。在一个实例中，各汽缸的预点火计数可存储在发动机控制器的数据库中的查询表中。查询表可以固定间隔更新(例如，每个发动机周期、每50公里、每小时等)，或响应汽缸预点火的发生而更新。
[0038]各汽缸的预点火(PI)计数可包括，例如，汽缸行程PI计数和汽缸寿命PI计数。汽缸行程PI计数可包括当前行程或发动机周期期间汽缸预点火事件总数的估测量。汽缸寿命PI计数可包括发动机运转寿命期间汽缸预点火事件总数的估测量。进一步，各个汽缸的寿命PI计数和行程PI计数可用于确定总体发动机寿命和行程PI计数。如此，各汽缸的PI计数可代表给定汽缸的预点火历史，并可与各汽缸进一步预点火事件的倾向性关联。
[0039]如此，在其他相同发动机工况下，不同汽缸中预点火的发生率可由于制造方面差异以及由于压缩比、有效散热、燃料喷射等的差异而不同。由于至少一些相同的理由，汽缸之间爆震发生率也可不同。预点火和爆震发生较高的汽缸可由于其中经历的燃烧压力较高而较早退化。通过平衡不同汽缸中的异常燃烧事件发生率，即，通过赋予全部汽缸的预点火计数以共同的预点火计数，可以减少由于预点火造成的汽缸退化。
[0040]在306，可基于各汽缸的预点火计数确定发动机全部汽缸的期望共同预点火计数。在一个实例中，共同预点火计数可以是发动机全部汽缸的预点火计数的加权平均值。在另一实例中，其中发动机包括汽缸组，共同预点火计数可以是组中全部汽缸的预点火计数的加权平均值。可选地，共同预点火计数可以是全部汽缸预点火计数的可选统计函数(例如，平均值、众数、中位数等)。
[0041]在308，可确定各汽缸预点火计数与共同预点火计数的偏差。在310，可确定预点火计数高于共同预点火计数的汽缸数量和预点火计数低于共同预点火计数的汽缸数量。
[0042]在312，可确定给定汽缸的预点火计数是否大于共同预点火计数。如果是，则在314，程序包括加浓具有相对较高预点火计数的汽缸。在316，可基于如下调节给定汽缸的加浓程度(例如，量、持续时间等):预点火计数高于共同预点火计数的汽缸数量、预点火计数低于共同预点火计数的汽缸数量，和进一步各汽缸预点火计数与共同预点火计数的偏差。
[0043]比较之下，如果在312确定给定汽缸的预点火计数低于共同预点火计数，则在318，程序包括减稀具有相对较低预点火计数的汽缸。在320，可基于如下调节给定汽缸的减稀程度(例如，量、持续时间等):预点火计数高于共同预点火计数的汽缸数量、预点火计数低于共同预点火计数的汽缸数量以及各汽缸与共同预点火计数的偏差。
[0044]在322，可进一步调节汽缸的加浓程度和减稀程度，以保持发动机排气空燃比处于或接近化学计量。如此，一般的预点火缓解燃料调节包括汽缸加浓或减稀，以及相应的排气加浓或减稀。在此，发明人已经认识到，通过基于汽缸数量及其各自的预点火计数选择(例如，在任何汽缸燃料调节前)发动机全部汽缸的共同预点火计数，然后实施汽缸燃料调节以赋予各汽缸预选的共同预点火计数，一些发动机汽缸的浓燃料喷射可被发动机其他汽缸的稀燃料喷射抵消。例如，加浓和减稀程度不仅获得各汽缸中期望的共同预点火计数，而且那些汽缸的混合物空燃比也实现期望的空燃比。因此，响应一个汽缸中高频率预点火的汽缸燃料加浓可被提高另一汽缸(或多个汽缸)中预点火频率的汽缸燃料减稀抵消。以这种方式，赋予各汽缸共同的预点火发生率，以降低因高预点火发生而汽缸退化的风险。同时，汽缸加浓的程度和数量被汽缸减稀的程度和数量制衡，以保持汽缸混合物的排气空燃比处于化学计量。由此,提高总体发动机性能。
[0045]在324,由汽缸燃料平衡调节产生的(或预期的)汽缸扭矩扰动(disturbance)可通过调节汽缸火花正时得到补偿。具体地，程序可包括，基于汽缸之间的汽缸扭矩差异，调节至少一个汽缸的点火火花正时。参考图4，其显示响应汽缸空燃比变化(如可由于汽缸燃料喷射变化而产生)的汽缸扭矩实例变化的图400。在所示实例中，对于减稀一定量的第一汽缸401可见相对较大的扭矩变化(例如，减小)，而对于加浓相同量的第二汽缸402可见相对较小的扭矩变化(例如，增大)。如此，发动机控制器可被配置以计算汽缸之间的扭矩差异(ATq)和将该差异与预先确定的扭矩阈值进行比较。如果汽缸之间的扭矩差异大于阈值，则车辆驾驶员可感受到可使驾驶员驾驶体验降低的扭矩瞬态。因此，为补偿该扭矩瞬态和减少驾驶员体验的驾驶感受降低，控制器可调节第二汽缸402的火花正时一例如通过增加汽缸火花延迟量一以减小汽缸扭矩，从而减小汽缸之间的扭矩差异。如此，其可(暂时)少量减小发动机扭矩，但是，其可被接受以改善驾驶员的驾驶感受。实例汽缸火花正时调节在本文中参考图5的实例进行详细描述。
[0046]虽然程序300所示的实施方式示例基于汽缸预点火计数调节发动机各汽缸的燃料供给，但要理解，在可选的实施方式中，燃料供给可进一步基于各汽缸的爆震率(即，汽缸爆震发生率)进行调节，以另外赋予各汽缸爆震率以共同(平均)的爆震率。而且，虽然所示实施方式示例基于发动机各汽缸预点火计数(即，在特定发动机基础上)的汽缸燃料供给调节，但在发动机包括不同组的汽缸的可选实施方式中，程序可包括比较给定汽缸组的各汽缸的预点火计数(即，在特定组基础上)，和基于比较，调节输送至给定汽缸组中各汽缸的燃料量，以赋予该组中各汽缸相互接近的预点火计数，同时保持给定汽缸组的排气空燃比处于或接近化学计量。也就是，各汽缸组的预点火可独立于其他组进行平衡。
[0047]在另一实例中，发动机可包括第一组汽缸和第二组汽缸，并且发动机控制器可被配置以实施一组汽缸而非另一组汽缸的气缸预点火平衡燃料调节。例如，第一组汽缸的平均预点火计数可高于第二组汽缸。可选地，第一组汽缸可具有这样的汽缸:所述汽缸具有发动机全部汽缸中的最高预点火计数。在这种情况下，发动机控制器可被配置以仅调节第一组中全部汽缸的燃料供给(而不调节第二组汽缸)，从而仅平衡第一组中的预点火发生率。
[0048]在更进一步的实例中，如在被配置以一种或多种类型的燃料运转的发动机系统中，各汽缸的燃料供给可基于喷射到汽缸中的燃料的燃料类型进行进一步调节。例如，在喷射燃料是醇燃料(例如，乙醇-汽油混合物)的情况下，燃料供给可基于喷射燃料的醇含量(或辛烷含量)进行调节。其可包括基于喷射燃料的醇含量(或辛烷含量)调节输送至各汽缸的燃料量和/或调节汽缸的期望共同预点火计数。在一个实例中，调节可包括，随着喷射燃料的醇含量增加，向各汽缸供给燃料，以赋予各汽缸预点火计数以较低的共同预点火计数。
[0049]甚至在实施汽缸预点火平衡燃料调节后，也可发生汽缸预点火事件。响应给定汽缸中预点火的进一步发生，发动机控制器可被配置以加浓受影响的汽缸(或汽缸组)达一定持续时间(for a duration)(例如,一定数量的燃烧事件)。此外，控制器可被配置以限制汽缸(或汽缸组)的发动机负荷达一定持续时间，和通过增加受影响的汽缸的预点火计数更新预点火计数查询表。然后，更新的预点火计数可用于调节随后的发动机周期期间的汽缸预点火平衡操作。
[0050]以这种方式，通过基于发动机各汽缸的预点火计数向发动机各汽缸供给燃料，全部汽缸可均被赋予共同的预点火计数，同时保持排气空燃比基本上处于化学计量。
[0051]现参考图5描述可用于赋予相互接近的汽缸预点火计数的实例汽缸燃料调节，图5包括以图形示例按照图3程序300的汽缸预点火平衡调节的实例图500。
[0052]转至图500，发动机系统的各个汽缸沿X轴绘制(本文为四个汽缸1-4，列为Cyll-Cyl4)。在一个实例中，发动机系统可以是增压发动机，其包括涡轮增压器，该涡轮增压器被配置以向发动机提供增压的进气充气。虽然示图示例汽缸1-4，但要理解，汽缸数量仅用于反映发动机的第一、第二、第三和第四汽缸，而不一定表示实际汽缸数量或其点火顺序。各自汽缸的预点火计数示例于图502，各个汽缸燃料喷射调节示例于图510，各个汽缸响应汽缸燃料供给调节的扭矩变化绘制于图520，以及用于补偿扭矩变化的火花正时调节绘制于图530。
[0053]转至图502，显示汽缸燃料平衡调节之前各个汽缸预点火计数(均描绘为X)。如示，汽缸2具有相对较高的预点火计数，而汽缸1、3和4具有相对较低并且基本上相似的预点火计数。基于各汽缸的预点火计数，控制器可选择共同的预点火计数505。在所示实例中，共同预点火计数是四个汽缸预点火计数的加权平均值。在可选的实施方式中，共同预点火计数可基于(将被喷射的)可用燃料的醇含量进行进一步调节。进一步，共同预点火计数可基于汽缸爆震率进行调节，以另外平衡汽缸之间的爆震发生率。
[0054]然后控制器可确定各汽缸预点火计数与共同预点火计数(或加权平均值)的偏差。在此，各汽缸的偏差通过各自箭头描绘。在所示实例中，第一、第三和第四汽缸每个的预点火计数偏差(距共同预点火计数505)均小于第二汽缸的偏差。
[0055]基于与预选共同预点火计数505的偏差，向各汽缸供给燃料，以赋予各汽缸接近于加权平均值(即，接近于共同预点火计数505)的预点火计数。具体地，加浓预点火计数高于加权平均值的汽缸(在此，汽缸2)，同时减稀预点火计数低于加权平均值的汽缸(在此，汽缸1、3和4)。汽缸2的加浓程度和汽缸1、3和4的减稀程度基于预点火计数高于加权平均值的汽缸数量(在此，一个)和预点火计数低于加权平均值的汽缸数量(在此，三个)。在所示实例中，由于有3个汽缸的预点火计数在加权平均值以下并且仅一个汽缸的预点火计数高于加权平均值，因此汽缸2的加浓程度512 (在此，喷射的燃料量)可大于汽缸1、3和4中每一个的加浓程度(在此，分别是511、513和514，)。进一步，由于汽缸1、3和4的预点火计数基本上相同，汽缸1、3和4的减稀程度均为汽缸2加浓程度的1/3 (按振幅计)。进一步，将汽缸减稀总和调节成等于其他汽缸加浓总和。在所示实例中，汽缸1、3和4的稀燃料喷射(511、512、514)总和等于汽缸2的浓燃料喷射(512)。因此，汽缸2的加浓512被调节以抵消汽缸1、3和4的减稀511、513、514，以保持净发动机排气空燃比处于化学计量(由虚线515表不)。
[0056]要理解，虽然所示实例以四个汽缸示例汽缸预点火平衡的思路，但这不意为是限制性的，在可选的实例中，或多或少的汽缸数量可具有高于或低于共同预点火计数的预点火计数，并且进一步，各汽缸的预点火计数可基本上变化。其中，各汽缸的加浓程度和减稀程度可基于各汽缸与共同预点火计数的偏差进行调节，使得喷射到预点火计数低于共同预点火计数的各汽缸中的燃料总和可等于喷射到预点火计数高于共同的预点火计数的各汽缸中的燃料总和，从而保持净发动机排气空燃比基本上处于化学计量。
[0057]例如，增压发动机可包括具有第一较高预点火计数的第一汽缸、具有第二较低预点火计数的第二汽缸和具有低于第一预点火计数的第三预点火计数的第三汽缸。在此，发动机控制器可比较第一、第二和第三预点火计数，和基于比较选择共同的预点火计数。然后，控制器可以第一量喷射燃料(例如，通过直接燃料喷射器直接喷射燃料)到第一汽缸中，以加浓第一汽缸；以第二量喷射燃料到第二汽缸中，以减稀第二汽缸；和以第三量喷射燃料到第三汽缸中，以减稀第三汽缸。在此，第一量、第二量和第三量可基于第一、第二和第三预点火计数与共同预点火计数的偏差，并且可被调节以保持发动机排气空燃比处于或接近化学计量。具体地，基于预点火计数低于共同预点火计数的汽缸(较大)数量和基于预点火计数高于共同预点火计数的汽缸(较小)数量，分别喷射到第二和第三汽缸中的第二和第三燃料量均可被调节成小于喷射到第一汽缸中的第一量。此外，第一量的总和可等于第二和第三量的总和。
[0058]返回图5，基于各个汽缸燃料调节，可发生各个扭矩变化，由图520中的三角形表示。即，燃料平衡调节后各个汽缸的扭矩可从燃料调节前的共同(期望)汽缸扭矩525 (虚线)改变。在一个实例中，可利用绘图，如图4中的图400，确定各个汽缸扭矩瞬态。各个汽缸扭矩扰动可导致减稀汽缸和加浓汽缸之间的扭矩差异(Λ Tq)。如此，如果扭矩差异高于预定阈值，则扭矩瞬态可被车辆驾驶员感受，并且其驾驶体验质量可降低。因此，在所示实例中，响应汽缸2的扭矩和汽缸1、3和4的平均扭矩之间的扭矩差异ATq大于阈值，可增加汽缸2的火花延迟532的量(B卩，可延迟点火正时，进一步远离MBT)。这可减小汽缸2的扭矩，使其更接近期望的汽缸扭矩525，并减小汽缸之间的扭矩差异。如此，这可暂时减小发动机扭矩，但是，车辆驾驶员感受到的扭矩瞬态可减小，从而改善其驾驶体验。
[0059]以这种方式，本公开能够解决预点火和/或爆震发生中的汽缸与汽缸失衡。具体地，通过基于发动机各汽缸的预点火计数和爆震率的比较向发动机各汽缸供给燃料，全部汽缸均可被赋予共同的预点火和爆震发生率。通过选择能够使一些发动机汽缸的燃料加浓被其他发动机汽缸的燃料减稀抵消的共同预点火计数，实现汽缸预点火平衡，同时保持化学计量的排气空燃比。进一步，可减小任何具体汽缸的预点火或爆震的高发生，从而减少发动机退化。
[0060]注意，本文中包括的实例控制和评估程序可与各种发动机和/或车辆系统构造一起应用。本文描述的具体程序可代表任意数目的处理策略中的一个或多个，所述处理策略诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。如此，所示的各个动作、操作或功能均可在所示的次序中并行执行，或在一些情况中被省略。同样地，不一定要求处理顺序达到本文所述的实例实施方式的特征和优势，而是提供来方便说明和描述。一个或多个示例的动作、操作和/或功能可重复执行，这取决于所应用的具体策略。此外，描述的动作、操作和/或功能可以图形表示待编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质非临时性存储器的编码。
[0061]应该理解，本文公开的构造和程序实质上是示例性的，并且这些【具体实施方式】不以限制性的意义被看待，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可适用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4和其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造与其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合以及亚组合。
[0062]所附权利要求具体指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和亚组合。这些权利要求可能涉及“一个(an)”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应该被理解为包括结合一个或多个这样的元件，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和亚组合可通过修改本申请权利要求书或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。这些权利要求一无论其范围对于原始权利要求更宽、更窄、相同或不同一也被视为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.运转发动机的方法，包括， 基于各汽缸的预点火计数，向所述发动机的各汽缸供给燃料，以赋予各汽缸共同的预点火计数，同时保持所述发动机的排气空燃比处于或接近化学计量。
2.权利要求1所述的方法，其中所述共同的预点火计数是全部所述汽缸的所述预点火计数的加权平均值。
3.权利要求1所述的方法，其中所述供给燃料包括加浓具有相对较高的预点火计数的汽缸和减稀具有相对较低的预点火计数的汽缸。
4.权利要求3所述的方法，其中加浓程度和减稀程度基于预点火计数高于所述共同预点火计数的汽缸数量和预点火计数低于所述共同预点火计数的汽缸数量，和进一步基于各汽缸预点火计数与所述共同预点火计数的偏差。
5.权利要求4所述的方法，其中调节所述汽缸的所述加浓程度和所述减稀程度，以保持所述发动机的所述排气空燃比处于或接近化学计量。
6.权利要求5所述的方法，进一步包括，基于所述汽缸之间的汽缸扭矩差异，调节至少一个汽缸的点火火花正时。
7.权利要求1所述的方法，其中所述供给燃料进一步基于各汽缸的爆震率，以赋予各汽缸的所述爆震率以共同的平均爆震率。
8.权利要求1所述的方法，进一步包括，响应汽缸中预点火的发生，加浓受影响的汽缸达一定数量的燃烧事件和增加所述受影响汽缸的预点火计数。
9.权利要求1所述的方法，其中所述发动机是增压发动机，并且向各汽缸供给燃料包括直接喷射燃料到各汽缸.中。
10.权利要求1所述的方法，其中基于喷射到所述汽缸中的所述燃料的燃料类型，进一步调节所述燃料供给，所述调节包括，随着所述喷射燃料的醇含量增加，向各汽缸供给燃料，以赋予各汽缸的预点火计数以较低的共同预点火计数。
11.运转包括汽缸组的发动机的方法，包括， 比较所述汽缸组中各汽缸的预点火计数；和 基于所述比较，调节输送至所述汽缸组中各汽缸的燃料量，以赋予各汽缸相互接近的预点火计数，同时保持所述汽缸组的排气空燃比处于或接近化学计量。
12.权利要求11所述的方法，其中赋予各汽缸相互接近的预点火计数包括赋予各汽缸的预点火计数以所述汽缸组预点火计数的加权平均值。
13.权利要求12所述的方法，其中所述调节包括加浓预点火计数高于所述加权平均值的各汽缸和减稀预点火计数低于所述加权平均值的各汽缸。
14.权利要求所述的方法13，其中各汽缸的加浓程度和减稀程度基于预点火计数高于所述加权平均值的汽缸数量、预点火计数低于所述加权平均值的汽缸数量和各汽缸预点火计数与所述加权平均值的偏差。
15.权利要求14所述的方法，其中进一步调节所述加浓程度和所述减稀程度，以保持所述汽缸组的所述排气空燃比处于或接近化学计量。
16.权利要求11所述的方法，进一步包括，响应汽缸中预点火的发生，加浓所述汽缸组达一定持续时间，限制所述汽缸组的发动机负荷达所述持续时间，和增加所述汽缸的预点火计数。
17.发动机系统，包括， 发动机，其包括具有第一较高预点火计数的第一汽缸和具有第二较低预点火计数的第二汽缸； 涡轮增压器，其被配置以向所述发动机提供增压进气充气； 直接燃料喷射器，其被配置以直接喷射一定量燃料到所述第一和/或所述第二汽缸中；和 控制器，其具有指令用于， 比较所述第一和第二预点火计数； 基于所述比较选择共同预点火计数； 以第一量喷射燃料到所述第一汽缸中，以加浓所述第一汽缸；和以第二量喷射燃料到所述第二汽缸中，以减稀所述第二汽缸，其中所述第一量和第二量基于所述第一和第二预点火计数与所述共同预点火计数的偏差，并且其中所述第一量和第二量被调节以 保持所述发动机的排气空燃比处于或接近化学计量。
18.权利要求17所述的系统，进一步包括具有第三预点火计数的第三汽缸，所述第三预点火计数低于所述第一预点火计数，其中所述控制器进一步包括用于以第三量喷射燃料到所述第三汽缸中以减稀所述第三汽缸的指令，其中所述第二量和第三量小于所述第一量，并且其中所述第一量、第二量和第三量被调节以保持所述发动机的排气空燃比处于或接近化学计量。
19.权利要求18所述的系统，其中所述共同预点火计数基于喷射燃料的醇含量被进一步调节。
20.权利要求18所述的系统，其中所述共同预点火计数基于所述第一和第二汽缸的爆震率被进一步调节。
【文档编号】F02D41/00GK103443425SQ201180069497
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年11月3日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】C·P·格鲁格拉, R·S·巴斯金 申请人:福特环球技术公司