CN101806252B - 可变凸轮定时和可变汽缸排量发动机系统的协同 - Google Patents

Abstract

提供用于操作内燃发动机的系统和方法，所述内燃发动机包括与多个可未进行燃烧汽缸协同的可变凸轮定时(VCT)机构，每个汽缸具有多个汽缸阀。一个示例性方法包括：在再次使未进行燃烧汽缸的进行燃烧转换之前在第一汽缸阀定时下进行操作；以及在所述转换之前，将汽缸阀定时从所述第一阀定时提前，其中在所述转换之后，所述汽缸阀定时仍处于第二阀定时，所述第二阀定时相对于所述第一阀定时提前。

Description

可变凸轮定时和可变汽缸排量发动机系统的协同

技术领域

本申请涉及用于操作与可变凸轮定时(VCT)协同的可变汽缸排量内燃发动机(VDE)的方法。

背景技术

以可变数量的进行燃烧(active)汽缸或非燃烧/未进行燃烧(deactivated)汽缸操作的发动机可以被用于提高燃料燃烧效率，同时可选择地维持化学计量学上的总排气混合物空气燃料比。在一些示例中，半数的发动机汽缸可以在选定条件下被停用(汽缸中没有进行燃烧)，其中所述选定条件可以由例如速度/负载窗等参数以及包括车辆速度等多种其他操作条件定义。VDE控制系统可以通过控制影响汽缸的进气阀和排气阀操作的多个汽缸阀停用装置(deactivator)而停用选定汽缸。可变汽缸排量能力可以与例如可变凸轮定时(VCT)结合以进一步改善燃料燃烧效率和车辆的排放性能。

然而，可变汽缸排量发动机的潜在问题可能发生在各种位移模式之间的转换操作时，例如，当从非VDE(或全部汽缸进行燃烧)模式转换到VDE(或减少的汽缸进行燃烧)模式时，并且反之亦然。具体地，所述转换可以明显地影响歧管压力、发动机气流、发动机功率和发动机扭矩输出。这可以在很大程度上归因于与进行燃烧和未进行燃烧汽缸的数量相关的每个汽缸负载的改变。类似的发动机操作参数还可能受VCT影响。因此，对于配备有VCT和可变汽缸排量能力的发动机，系统要求在VDE转换期间的协同以促使发动机扭矩达到驾驶员需要的扭矩，同时维持发动机操作条件在可接受的极限内。

用于协同VCT和VDE系统的一种示例性方法在Michelini等人的专利申请US 6,499,449中说明。在这个示例中，VCT、节气门控制和火花延迟被用于在VDE转换期间控制歧管空气压力(MAP)，由此维持恒定的驾驶员需要的扭矩输出。具体地，在从缩减汽缸模式到全部汽缸模式的转换期间，凸轮定时被延迟以减少在再次进行燃烧后提供到汽缸的空气充量和MAP。

然而，本发明人意识到这种方法的一些问题，特别是在转换期间的一些问题。作为一个示例，由于与进行燃烧汽缸和未进行燃烧汽缸的数量相关的每个汽缸负载的改变，所述转换明显影响汽缸的汽缸单位负载，其影响程度差不多为100％并且可以更高。这样，用于一种模式的可接受的凸轮定时可以导致在另一种模式中的过度的剩余物，因此在转换期间/之后产生发动机不点火(misfire)的潜在可能。例如，在停用汽缸被再次进行燃烧的情况下，每个汽缸的负载可以减小到一定水平，此时在部分汽缸模式中可接受的凸轮定时可能在全部汽缸模式中不能被接受，这是由于汽缸可以在较高负载下容许增多的剩余物。此外，如果凸轮定时被调节以影响气流从而维持发动机扭矩，则这可能加剧所述情况，其中剩余物甚至会增大到进一步超过可接受水平。例如，如果凸轮定时从进行燃烧汽缸时已经延迟的定时被进一步延迟，则汽缸不点火可能在转换后立即发生，因此使性能减退。类似的发动机操作参数还可能受VCT影响。因此，对于配备有VCT和可变汽缸排量能力的发动机，系统要求在VDE转换期间的协同以促使发动机扭矩达到驾驶员需要的扭矩，同时维持发动机操作条件在可接受的极限内。

发明内容

因此，在一个示例中，上述问题可以由一种操作内燃发动机的方法解决，所述内燃发动机包括与多个未进行燃烧汽缸协同的可变凸轮定时(VCT)机构，每个汽缸具有多个汽缸阀，所述方法包括：在再次使未进行燃烧的汽缸的进行燃烧转换之前在第一汽缸阀定时下进行操作，并且在所述转换之前，将汽缸阀定时从第一阀定时提前，在所述转换之后，所述汽缸阀定时仍提前于第二阀定时，所述第二阀定时相对于第一阀定时提前。

在一个特别的示例中，可变汽缸排量发动机被构造为以双等变量凸轮定时方式操作。这里，在汽缸再次进行燃烧之前，也就是，在从缩减汽缸模式到全部汽缸模式转换期间，凸轮定时可以被提前(也就是，延迟较小量)以促使仍在汽缸中的剩余物的量被充分减小。可接受的VCT相角可以基于发动机负载、歧管压力、估算的大气压强、边线/爆震极限以及其他发动机操作参数确定。以这种方式，汽缸可以准备再次进行燃烧从而在转换期间和转换后提供可接受水平的剩余物，同时其他参数补偿了发动机扭矩的影响。这样，可以减少在汽缸再次进行燃烧时的不点火和部分燃烧。

应该理解的是以上概述被提供以便以简化形式介绍一系列概念，这些概念将在具体实施方式中被进一步说明。这不意味着要求保护的主题的区别要点或实质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述任何缺点或在本公开的任何部分中的实施方式。

附图说明

图1示出了示例性发动机和排气系统的布局。

图2示出了部分发动机视图。

图3示出了用于可变汽缸排量发动机的转换操作的高水平流程图。

图4是说明了根据本发明的可变汽缸排量发动机操作中从VDE或缩减汽缸模式到非VDE或全部汽缸模式的转换的时序图。

具体实施方式

以下说明涉及特别是在VDE和非VDE模式之间的转换操作期间，用于在可变汽缸排量发动机(VDE)中协同可变汽缸排量操作和可变凸轮定时的系统和方法。这样，所述可变汽缸排量发动机(例如图1-2中所示的发动机)可以通过改变选定汽缸的进气阀和排气阀的操作而在全部汽缸点火或半数汽缸点火的操作之间切换。如图3所示，发动机控制系统可以构造为在转换期间和转换后调节凸轮定时(例如凸轮延迟量)以提供驾驶员需要的扭矩。所述凸轮定时可以在基于例如燃烧稳定性阀定时极限的范围内调节。反过来，燃烧稳定性极限可以基于多种发动机输出影响参数，例如关于汽缸剩余物生成的那些参数，包括但不限于发动机负载、大气压强、气温、歧管压力、VDE转换期间发动机通风和泵送损失以及边线/爆震极限。以这种方式，如图4所示，通过基于跟随VDE转换的阀定时的燃烧稳定性极限而从标称阀定时调节阀定时，凸轮定时和汽缸进行燃烧/未进行燃烧事件可以被更好地协同以促使平稳转换并减小扭矩干扰、不点火或部分燃烧。

图1示出了示例性的可变汽缸排量发动机(VDE)10，其中四个汽缸(例如每组中两个)可以具有在一个或多个发动机周期中保持关闭的汽缸阀。该汽缸阀可以经由液力致动升降机或经由凸轮剖面切换(CPS)机构停用(deactivate)，在所述凸轮剖面切换(CPS)机构中，未被提升的凸轮凸起部被用于未进行燃烧的阀。如本文中所述，发动机10是具有两个汽缸组15a和15b的V8发动机，所述汽缸组具有进气歧管16(带有节气门20)和联接到排放控制系统30的排气歧管18，所述排放控制系统30包括一个或多个催化剂和空气燃料比传感器。

发动机10可以以多种物质操作，这些物质可以经由燃料系统8传输。发动机10可以通过包括控制器12的控制系统被至少部分地控制。控制器12可以从联接到发动机10的传感器4接收多种信号，并且将控制信号发送给联接到发动机和/或车辆的多种致动器22。此外，控制器12可以接收来自爆震传感器82的爆震指示。

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200。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和经由输入装置192接收来自车辆操作者190的输入。在本示例中，输入装置192包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器194。发动机10的汽缸(此处也称为“燃烧室”)30可以包括具有置于其中的活塞36的燃烧室壁32。在一个特别的示例中，如果需要，活塞36可以包括凹进或碗状物(未示出)以帮助形成空气和燃料的分层充量。然而，在可替换的实施例中，可以使用平直的活塞。活塞36可以联接到曲轴40从而使活塞的往复运动被转变成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由传动系统联接到乘客车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动电机可以经由飞轮联接到曲轴40以促进发动机10的起动操作。

汽缸30可以经由进气通道44接收进入的空气。进气通道44可以与除了汽缸30以外的发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可以包括助力装置，例如涡轮增压器或超增压器。可以沿发动机的进气通道提供包括节流阀片62的节气门120以改变提供到发动机汽缸的进入空气的流速和/或压力。在这一特别的示例中，节流阀片62联接到电机94从而使椭圆的节流阀片62的位置经由电机94被控制器12控制。这种构造可以被称为电子节气门控制(ETC)，其同样可以在怠速速度控制中使用。在可替换的实施例中(未示出)，旁路空气通道可以布置为与节流阀片62平行，从而在怠速速度控制期间经由定位在空气通道内的怠速控制旁路阀控制引入的气流。

燃烧室30可以具有压缩比，其为活塞36处于底部中心至顶部中心时的容积比。在一个示例中，压缩比可以是大约9∶1。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增大。例如，该压缩比可以在10∶1和11∶1之间或11∶1和12∶1之间，或者更大。

燃烧室或汽缸30被显示为经由各自的进气阀52a和52b(未示出)与进气歧管44和排气歧管48连通，并且与排气阀54a和54b(未示出)连通。因此，虽然可以在每个汽缸中使用四个阀，但在另一个示例中，还可以在每个汽缸中使用一个进气阀和一个排气阀。在另一个示例中，可以在每个汽缸中使用两个进气阀和一个排气阀。

排气通道48可以接收来自除汽缸30以外的发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器76被显示为联接到在催化转换器70上游的排气歧管48(其中传感器76可以对应于多种不同传感器)。例如，传感器76可以是提供排气空气/燃料比的许多已知传感器中的任意传感器，例如线性氧气传感器、通用排气氧浓度传感器(UEGO)、两态氧气传感器、废气含氧(EGO)传感器、加热型废气含氧(HEGO)传感器、碳氢化合物(HC)传感器或一氧化碳(CO)传感器。排放控制装置72被显示为置于催化转换器70的下游。排放控制装置72可以是三元催化剂、NO_x捕集器、多种其他排放控制装置或其组合。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于起动燃烧的火花塞92。点火系统88可以在选择操作模式下响应来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞92将点火火花提供到燃烧室30。然而，在一些实施例中，火花塞92可以被省略，例如在发动机10可以通过自动点火或燃料喷射而起动燃烧的情况下，这可以发生在一些柴油发动机中。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以构造为具有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸14被显示为包括燃料喷射器66A。燃料喷射器66A被显示为直接联接到汽缸14以便与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号dfpw的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料到汽缸14中。以这种方式，燃料喷射器66A提供所谓的将燃料直接喷射(此后还称为“DI”)到燃烧汽缸30中。虽然图2示出的喷射器66A为侧喷射器，但其还可以定位在活塞的头上，例如靠近火花塞92的位置。由于一些基于酒精的燃料的较低挥发性，当以基于酒精的燃料操作发动机时，这种位置可以改善混合和燃烧。可替换地，喷射器可以定位在进气阀头上并且靠近进气阀以改善混合。可以将燃料从包括燃料罐、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统(未示出)传输到燃料喷射器66A。可替换地，燃料可以在较低压力下通过单级燃料泵传输，在此情况下压缩冲程中直接燃料喷射的定时可能比使用高压燃料系统的情况更加受限。进一步地，虽然未示出，但燃料罐可具有将信号提供到控制器12的压力变换器。在可替换的实施例中，喷射器66A可以是气口喷射器。

控制器12可以通过控制喷射定时、喷射量、喷雾形状等使燃烧室30操作在多种燃烧模式中，包括均匀空气/燃料模式和成层空气/燃料模式。进一步地，结合的成层和均匀混合物可以在室中形成。控制器12可以控制由燃料喷射器66A传输的燃料量，从而使室30中的均匀的、成层的或结合的均匀/成层空气/燃料混合物可以在化学计量学上被选定为富化学计算的值或稀化学计算的值。

控制器12被显示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序的电子存储介质和在此特定示例中显示为只读存储器芯片106的校准值、随机存取存储器108、保活器存储器110和常规数据总线。控制器12被显示为从联接到发动机10的传感器接收除前述这些信号以外的多种信号，包括来自联接到节气门主体120的质量流量传感器100的引入质量流量(MAF)的测量；来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118的剖面点火拾波(PIP)信号；以及来自节气门位置传感器94的节气门位置TP；来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP；来自爆震传感器182的爆震指示；以及来自传感器180的绝对或相对环境湿度的指示。发动机速度信号RPM由控制器12以常规方式根据信号PIP生成并且来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP提供进气歧管中的真空或压力指示。在化学计量操作中，所述传感器可以给出发动机负载的指示。进一步地，这种传感器连同发动机速度可以提供引入到汽缸中的充量(包括空气)的计算。在一个示例中，同样用作发动机速度传感器的传感器118在曲轴的每次周转中产生预定数量的等间隔脉冲。

在这种特定示例中，催化转换器70的温度Tcat1由温度传感器124提供并且排放控制装置72的温度Tcat2由温度传感器126提供。在可替换的实施例中，温度Tcat1和温度Tcat2可以根据发动机操作推断。

继续参考图2，显示了可变凸轮轴定时系统。具体地，发动机10的凸轮轴130被显示为与摇臂132和134连通以致动进气阀52a、52b和排气阀54a、54b。凸轮轴130被直接联接到外壳136。外壳136形成具有多个齿138的齿形轮。外壳136经由定时链条或带(未示出)液力地联接到曲轴40。因此，外壳136和凸轮轴130以与曲轴基本相同的速度旋转。然而，通过操控将在本文以下内容中说明的液力联接，凸轮轴130至曲轴40的相对位置可以通过提前室142和延迟室144中的液压而变化。通过允许高压液体进入提前室142，凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系被提前。因此，进气阀52a、52b和排气阀54a、54b在比相对于曲轴40的正常时刻更早的时刻开启和关闭。类似地，通过允许高压液体进入延迟室144，凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系被延迟。因此，进气阀52a、52b和排气阀54a、54b在比相对于曲轴40的正常时刻更晚的时刻开启和关闭。

虽然本示例显示了进气阀和排气阀定时被同时控制的系统，但可以使用可变进气凸轮定时、可变排气凸轮定时、双独立变量凸轮定时、双等变量凸轮定时或固定凸轮定时。进一步地，还可以使用可变阀升程。进一步地，凸轮轴剖面切换可以用于在不同操作条件下提供不同凸轮剖面。再进一步地，阀机构可以是辊式指状随动部、直接作用机械桶、机电、电液压或其他可替换摇臂的装置。在可替换的实施例中，进气和/或排气阀可以由电动阀致动控制。例如，汽缸30可以可替换地包括经由电动阀致动控制的进气阀和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气阀。

继续说明可变凸轮定时系统，联接到外壳136和凸轮轴130的齿138允许经由将信号VCT提供到控制器12的凸轮定时传感器150测量相对凸轮位置。齿1、2、3和4优选用于测量凸轮定时并且是等间隔的(例如，在V-8双组发动机中，相互间隔90度)，而齿5优选用于汽缸辨识。此外，控制器12将控制信号(LACT、RACT)发送到常规电磁阀(未示出)以控制液体流动到提前室142或延迟室144中，或者不流入这两个室中。

相对凸轮定时可以以多种方式测量。一般情况下，在PIP信号的上升沿和从外壳136上的多个齿138中的一个齿接收信号之间的时间或旋转角给出相对凸轮定时的测量。对于具有两个汽缸组和五个齿形轮的V-8发动机的特定示例，在每个周转中接收四次特定组的凸轮定时的测量，其中额外的信号用于汽缸辨识。

如上所述，图2仅示出了多汽缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸具有其各自的进气/排气阀组、燃料喷射器、火花塞等。

进一步地，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以用于将来自排气歧管48的排出气体的期望部分经由EGR阀(未示出)引导到进气歧管44。可替换地或附加地，燃烧气体的一部分可以通过控制排气阀定时保留在燃烧室中，其可以被称为剩余物。

现在参考图3，例程(routine)300被说明为用于(图1-2中的)发动机10的VCT能力与其可变汽缸排量能力的协同。具体地，所述例程允许凸轮定时在转换期间和转换后基于在所述转换之后的定时的燃烧能力极限而从标称定时调节(例如延迟或提前)。鉴于再次进行燃烧/未进行燃烧转换期间每个汽缸负载的改变，发动机控制系统可以使用例程300确定转换之前可接受的凸轮定时(例如第一汽缸阀定时)是否可能导致过度剩余物和转换后的潜在不点火，并且因此在更为受限(例如较小延迟)的第二汽缸阀定时下操作发动机。发动机可以进一步构造为使用其他方法(例如火花定时调节)补偿由第二汽缸阀定时引起的扭矩干扰。这样做，可以获得不同VDE操作模式之间的平滑转换，同时避免在所述转换之后的潜在不点火和部分燃烧。

在步骤302，确定发动机是否准备VDE转换。也就是，确定发动机是否接收到了转换命令并且准备从VDE模式到非VDE模式的最终转换，反之亦然。如果未确定转换命令和/或未准备转换，则例程可以结束。如果确定了准备转换，则在步骤304，发动机操作条件可以被测量、计算和/或推断。被评估的条件可以包括大气压强、驾驶员需要的扭矩(例如来自踏板位置传感器)、歧管压力(MAP)、歧管流量(MAF)、在之前燃烧周期中残留在汽缸中的剩余物的大概数量、发动机温度、气温等。如以下进一步的说明，这些操作条件可以很大程度地影响要求获得VDE操作模式之间的平滑转换的VCT调节。在步骤306，可以促进进一步的VCT调节的精细调谐的额外发动机操作参数可以被估计和/或测量。这些计算和/或测量可以包括边线/爆震极限的计算、校准的VCT进度、在转换期间和之后期望的发动机吸气变化和泵送损失等。

在步骤308，基于在步骤304和306估计的参数，可以确定为转换准备的且在转换后要维持的期望的发动机扭矩。因此，在步骤310，可以计算VCT相角和维持期望扭矩所要求的相应VCT命令信号。VCT命令促使VCT机构根据VCT相角操作。应该认识到虽然计算的是VCT相角，但还可以确定与节气门位置、火花延迟等相对应的额外设置。这样，全部这些设置可以促成将被维持的期望发动机扭矩所要求的期望气流。

在步骤312，确定用于汽缸阀定时、用于转换后的扭矩维持的被选设置是否在期望范围内。所述期望范围可以是燃烧稳定性阀定时范围。因此，作为一个示例，可以确定VCT提前/延迟计算量和相应的汽缸阀定时是否在燃烧稳定性阀定时极限内。例如，凸轮定时机构可以是双等变量凸轮定时系统并且燃烧稳定性阀定时极限可以限制系统的凸轮定时延迟。作为另一个示例，可以确定计算的VCT相角是否在最大允许范围内，例如在相角的物理极限内。如果所述设置在期望范围内，也就是，在燃烧稳定性阀定时极限内，则之后在步骤314，控制器可以在控制模式1中操作发动机，其中汽缸阀调节的第一设置(例如第一汽缸阀定时、阀升程或者阀升程和定时)可以被应用以帮助将扭矩调节到期望值并且用以维持期望的发动机扭矩。这样，该第一设置可以调节火花延迟、节气门位置等的附加调节。

相反，如果在步骤312处，所述设置不在期望范围内，也就是，在燃烧稳定性阀定时极限之外，则在步骤316，控制器可以选择在控制模式2中操作发动机，其中更为受限(例如较小延迟)的汽缸阀调节的第二设置(例如更为受限的第二汽缸阀定时、阀升程或者阀升程和定时)可以用于确保完全燃烧并且恰当燃烧可以在转换后在(多个)汽缸中相继发生。例如，第一和第二汽缸阀定时均可以从标称阀定时延迟。然而，基于随转换(例如汽缸再次进行燃烧转换)之后的燃烧稳定性极限，第二汽缸阀定时可以比第一汽缸阀定时的延迟更小(或更提前)。此外，由更小延迟的第二汽缸阀定时引起的扭矩干扰之后可以使用除凸轮定时调节以外的方法进行补偿，例如使用火花定时调节。在一个示例中，虽然在第一汽缸阀定时下操作，但基本上可以不要求火花延迟来维持期望发动机扭矩，而当在第二汽缸阀定时下操作时，可以应用足量的火花延迟以补偿因受限的汽缸阀定时引起的扭矩干扰，从而维持期望扭矩。

这样，在燃烧稳定性极限内允许的汽缸阀设置范围可以基于并且极大地受发动机操作条件的影响，所述发动机操作条件包括发动机负载、大气压强、排气再循环(EGR)程度、温度(例如进气温度和发动机温度)、湿度和内部剩余物的压力。在一个示例中，在存在较大量的剩余物的情况下，可以应用更窄和更受限(例如较小延迟)的燃烧稳定性阀定时范围以减少不点火和不完全燃烧。在另一个示例中，在存在更大程度的EGR的情况下，可以应用更窄和更受限(例如较小延迟)的燃烧稳定性阀定时范围，假设更大的EGR可以导致更多的内部剩余物。在另一个示例中，当在更高纬度下操作车辆时，可能经历较低的大气压强，导致较少量的剩余物。本文中，所应用的燃烧稳定性阀定时可以是更宽和更少限制的范围(例如允许更大延迟)。再进一步地，进气温度还可以影响发动机爆震极限，该发动机爆震极限可以与不同模式中允许的阀定时相互影响。这样，进气温度可以影响转换后允许的阀定时范围。

燃烧稳定性极限可以基于跟随转换的VCT阀定时是否导致过度剩余物而被调节。在从操作的VDE模式退出期间，汽缸内空气充量可能需要被快速降低以避免产生过度的发动机扭矩和/或减小对过度火花延迟的需要。这样，跟随从VDE模式退出之后的汽缸内空气充量有时可以明显地低于VDE模式时的汽缸内空气充量(例如最多低于50％)。新的更低的空气充量可以比VCT致动明显更快地获得(例如经由节气门控制)。因此，VCT致动可能需要在从VDE模式退出之前被预先定位到可以在VDE模式的每个汽缸更高空气充量水平和VDE模式后的每个汽缸更低空气充量水平下满足燃烧稳定性要求的位置。这样，随着汽缸空气充量的降低，发动机对剩余物的容许量也降低。

汽缸阀设置的允许范围还可以考虑发动机的容积效率。具体地，可以确定在新的阀定时下的发动机容积效率是否将足以实现转换后所需的汽缸内空气充量。在一个示例中，在转换到VDE期间，VCT可以基于容积效率极限被重新定位以允许发动机获得充足空气以在操作的VDE模式中产生足够扭矩。这样，当转换到VDE中时，可以要求每个汽缸的更高的空气充量以获得在全部汽缸操作时(也就是，在转换之前)相应的较低空气充量的相同水平的扭矩。更高的汽缸空气充量可以使得边线爆震极限点火定时被较小地提前。因此，在VDE中获得期望的扭矩水平可以基于VDE模式中的汽缸空气充量和边线极限。因此，VCT可以在发动机仍以全部汽缸工作时(也就是，在非VDE模式中)被调节，从而之后转换到VDE模式，发动机能够引入足够的空气充量以达到期望扭矩，同时考虑与边线爆震极限的相互作用。如果在发动机上配备有EGR阀，这些边线爆震极限可以反过来受进气温度和发动机温度连同内部EGR(其可随凸轮定时变化)和外部EGR的影响。

在一个示例中，发动机的控制系统发出第一转换命令以将操作从VDE(或缩减汽缸)模式转移到非VDE(或全部汽缸)模式。也就是，第一转换包括使未进行燃烧的汽缸进行燃烧并且再次进行燃烧的条件是全部汽缸进行燃烧条件。在所述命令之后，并且在指定汽缸再次进行燃烧之前，发动机开始准备到每个汽缸低负载模式的第一转换。这样，可以期望在VDE操作模式之间的转换之前、期间和之后维持恒定的发动机扭矩输出。由于点火汽缸的数量将在转换后增大，因此气流和由此产生的每个点火汽缸的MAP可能需要被降低以维持恒定的扭矩输出。也就是，当准备汽缸时，可以进行汽缸阀调节从而使进气歧管可以被填充更少程度的空气以实现空气充量和MAP，该MAP将在(多个)指定汽缸再次进行燃烧时立即提供驾驶员需要的扭矩。因此，基于发动机操作参数的计算，发动机的节气门可以将MAP调节到期望水平。可以使用查表来基于期望的气流、MAP和扭矩输出获得VCT相角。在一个示例中，发动机可以在第一转换前做准备从而以第一汽缸阀定时操作，其中该阀定时在转换前获得并且在所述转换后维持。此外，可以基于发动机操作条件确定转换后的选定的第一汽缸阀定时在燃烧稳定性阀定时极限内。此处，发动机可以操作在控制模式1中并且选定的(第一)汽缸阀定时可以促使期望发动机扭矩在(第一)转换之前和之后被维持。作为一个示例，选定的第一汽缸阀定时可以从标称阀定时延迟但却可以在燃烧稳定性阀定时极限内。这样，所述定时还可以允许驾驶员需要的扭矩在所述转换期间和之后被维持。所述发动机扭矩输出可以使用火花定时调节、节气门调节等被进一步调节。在一个示例中，基本不与凸轮延迟一起使用火花延迟来维持期望的发动机扭矩。

在另一个示例中，在包括使未进行燃烧的汽缸进行燃烧的(第二)转换期间，可以基于发动机操作条件确定转换后的选定的第一汽缸阀定时在燃烧稳定性阀定时极限之外。例如，选定的汽缸阀定时可以承受较大的凸轮延迟并生成大量剩余物。虽然操作汽缸可以在每个汽缸高负载的情况下容许较高的凸轮延迟和较高的剩余物，但在再次使未进行燃烧的汽缸进行燃烧转换之后，每个汽缸的负载可能下降从而由于增大的剩余物使期望的大凸轮延迟可能导致发动机不点火。因此，由于转移到每个汽缸的低负载，所以选定的设置可以在汽缸的再次进行燃烧之后立刻导致潜在不点火。此处，控制器可以构造为将发动机操作转移到控制模式2并且可以应用更为受限(例如相对于极限的较小延迟和提前)的第二汽缸阀定时。作为一个示例，第二汽缸阀定时还可以从标称阀定时延迟，但可以比第一汽缸阀定时的延迟更小(或更提前)，并且此外，可以在燃烧稳定性极限内。由提前汽缸阀定时引起的发动机扭矩干扰之后可以通过除汽缸阀定时调节以外的方法进行补偿。在一个示例中，扭矩干扰可以用火花定时调节补偿。应该认识到当以更为受限的第二汽缸阀定时操作时，可能需要明显更大量的火花定时调节以在转换之前和之后维持期望的发动机扭矩。因此，在一个示例中，明显更大量的火花延迟可以与凸轮提前一起使用以维持期望的发动机扭矩。这样做，可以预防一些潜在问题，例如与在操作的每个汽缸的低负载模式(或全部汽缸模式)期间大于期望凸轮延迟和大于期望剩余物相关的不点火和爆震。

应该认识到以上说明的第一和第二转换的示例均可以发生在相似速度和负载条件但不同温度(例如不同的进气温度)下。可替换地，它们可以发生在不同的大气压强下。因此，燃烧稳定性阀定时极限和用于维持发动机扭矩的延迟量可以被动态地调节。

以这种方式，基于燃烧稳定性极限，通过在操作的VDE模式之间的转换期间和之后调节汽缸阀定时，可以实现平滑的转换并且可以预防潜在不点火和爆震干扰。通过响应于发动机操作条件而动态地调节燃烧稳定性极限，发动机的VDE和VCT能力可以被更好地协同以促使发动机扭矩达到驾驶员需要的扭矩，同时维持发动机操作条件在可接受的极限内。

图4示出了说明在准备操作从VDE到非VDE模式的转换期间和之后执行的调节的时序图400，同时在控制模式2中操作发动机。转换命令412可以由发动机控制系统发出，命令从VDE模式410(具有减少数量的进行燃烧的汽缸)转换到非VDE模式430(具有进行燃烧的全部汽缸)。然而，在汽缸再次使非燃烧汽缸进行燃烧422之前，发动机可以首先进入对转换周期420的准备。如图形402所示，可以期望在VDE操作模式之间的转换之前、期间和之后将驾驶员需要的扭矩维持在恒定水平。这样，当指定的一个或多个汽缸再次进行燃烧时，期望的空气充量和由此引起的再次进行燃烧汽缸的MAP必须降低(由于现在将操作较大数量的汽缸)以维持恒定的发动机扭矩输出。然而，必须提供充足的空气以允许在之前的燃烧周期中残留在(多个)汽缸中的剩余物被充分稀释。否则，这些剩余物可能引起不点火、部分燃烧和转换后的退化燃烧。为了达到期望的较低空气充量，节气门开口可以在准备转换周期420期间被逐渐减小，如图形406所示。在实际转换的时刻，也就是，在汽缸再次进行燃烧422的时刻，节气门开口可以被充分减小以达到期望气流。这允许空气充量在转换期间减小而不引起发动机扭矩的突然下降，同时允许空气充量和MAP水平在汽缸再次进行燃烧之初被快速减小到期望水平。

如上所述，在先于转换命令412的VDE模式410期间，发动机可以以涉及凸轮延迟的第一汽缸阀定时操作。发动机控制系统可以确定在422的转换之后，当汽缸被再次进行燃烧时，每个汽缸负载可以降低到一定水平，在该水平中，在部分汽缸模式中可接受的第一汽缸阀定时可以在全部汽缸模式中的燃烧稳定性极限之外。也就是，如果当再次进行燃烧汽缸时，凸轮定时从已有延迟定时进一步延迟，则全部汽缸模式(其中每个汽缸为低负载)期间存在的剩余物可以使得汽缸不点火在转换后立即发生，导致退化的发动机性能。因此，在控制模式2中，发动机可以在较小延迟的第二汽缸阀定时(也就是，相对于第一汽缸阀定时提前的凸轮定时)下操作。因此，提前的凸轮定时可以反映具有较少剩余物的凸轮定时工作点，同时之前的相关延迟凸轮定时可以反映具有较多剩余物的凸轮定时工作点。此外或可选择地，考虑容积效率极限，提前的凸轮定时可以反映具有较高容积效率的凸轮定时工作点，同时之前的相关延迟凸轮定时可以反映具有较低容积效率的凸轮定时工作点。

如图形408所示，为了允许气流逐渐稀释剩余物同时在汽缸再次进行燃烧之后达到期望的MAP，可以在准备转换周期420期间和之后提供VCT凸轮提前。除VCT凸轮提前以外，火花延迟可以在汽缸再次进行燃烧后使用，如图形404所示，以进一步调节期望扭矩并且补偿由408处的凸轮定时的提前引起的扭矩干扰。以这种方式，可以使用VCT调节，同时准备汽缸的转换以当MAP低于所需时增大发动机扭矩输出，从而实现期望的驾驶员需要的扭矩输出。

注意，此处包括的示例性处理流程可以用于多种阀系统、发动机系统和/或车辆系统构造。这些处理流程可以表示任意数量的处理策略中的一个或多个处理策略，例如可以由控制系统执行的事件驱动、干扰驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的多种动作、操作或功能可以以所述顺序执行、并行执行或在一些情况下被省略。类似地，不必要求处理的顺序来实现本文所述的示例性实施例的特征和优点，提供所述顺序只为易于说明和描述。所说明的动作或操作中的一个或多个可以基于所使用的特定策略反复执行。进一步地，所描述的动作可以图形化地表示将被编程到控制系统的计算机可读存储介质中的代码。

应该认识到本文公开的构造和处理流程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被视为限制意味，因为多种变化均是可行的。

本公开的主题包括本文公开的多种系统和构造，以及其他特征、功能和/或性质的全部新颖并且非显而易见的组合和/或子组合。随附的权利要求特别地指出关于新颖性和非显而易见性的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应该被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过对现有权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中递交新的权利要求而要求保护。无论这种权利要求的范围比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同还是不同，其同样被视为包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种操作内燃发动机的方法，所述内燃发动机包括与多个未进行燃烧汽缸协同的可变凸轮定时机构，即VCT机构，每个汽缸具有多个汽缸阀，所述方法包括：

在再次使未进行燃烧汽缸再次进行燃烧转换之前在第一汽缸阀定时下进行操作；

在所述转换之前，将汽缸阀定时从所述第一汽缸阀定时提前，其中在所述转换之后，所述汽缸阀定时处于第二汽缸阀定时，所述第二汽缸阀定时相对于所述第一汽缸阀定时提前；并且

其中所述第一阀定时和所述第二阀定时从标称阀定时延迟，所述第二阀定时比所述第一阀定时的延迟小。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括补偿由所述汽缸阀定时的提前引起的扭矩干扰，并且补偿扭矩干扰包括补偿火花定时调节。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二阀定时的延迟量是基于再次进行燃烧条件中的燃烧稳定性极限，并且所述再次进行燃烧条件是全部汽缸进行燃烧条件。

4.一种用于操作内燃发动机的系统，其包括：

具有多个汽缸的发动机，每个汽缸具有多个汽缸阀；

用于停用至少一个汽缸阀的停用机构；

用于调节至少一个汽缸阀的定时的可变凸轮定时机构；

控制系统，其被构造为：

在第一转换之前和之后，在第一汽缸阀定时下操作所述发动机维持期望的发动机扭矩，所述第一转换改变进行燃烧汽缸的数量，其中在所述转换后所述第一汽缸阀定时位于燃烧稳定性阀定时极限内；以及

在第二转换之前和之后，在更小延迟的第二汽缸阀定时下操作所述发动机，其中在所述转换后所述第一汽缸阀定时位于所述燃烧稳定性阀定时极限之外。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制系统进一步构造为补偿由所述第二汽缸阀定时引起的扭矩干扰，并且扭矩干扰补偿包括火花定时调节。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述转换是使未进行燃烧汽缸再次进行燃烧的转换，并且所述第二汽缸阀定时相对于所述第一汽缸阀定时提前；所述燃烧稳定性阀定时极限是基于发动机负载或基于大气压强；所述第一转换和所述第二转换均在相似速度和负载条件但是不同温度下发生，或者所述第一转换和所述第二转换均在相似速度和负载条件但是不同大气压强下发生。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述燃烧稳定性阀定时极限限制双等变量凸轮定时系统的凸轮定时延迟。

8.一种操作内燃发动机的方法，所述内燃发动机包括与多个未进行燃烧汽缸协同的可变凸轮定时机构，即VCT机构，每个汽缸具有多个汽缸阀，所述方法包括：

在第一转换期间，将汽缸阀定时调节到第一范围内以在所述转换期间和之后维持发动机扭矩；以及

在第二转换期间，将该汽缸阀定时调节限制在更为受限的第二范围内，所述第二范围由该转换后的至少燃烧稳定性阀定时极限限制，在所述转换期间和之后，将汽缸阀定时调节到所述极限内，并且补偿由受限的阀定时调节引起的扭矩干扰。

9.根据权利要求8所述的方法，其中补偿扭矩干扰包括补偿火花定时调节并且所述第一转换和所述第二转换均包括使未进行燃烧汽缸进行燃烧。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一转换和所述第二转换均在相似发动机负载但不同进气温度下发生，或者所述第一转换和所述第二转换均在相似发动机速度和负载但是不同大气压强下发生。