CN101839185A - 使用离子感测反馈和多撞击火花来管理高稀释和稀空燃比的燃烧控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作多汽缸内燃发动机的系统和方法，该内燃发动机具有至少一个致动器以便控制至少一个汽缸的进料稀释度，且该内燃发动机的每个汽缸还具有至少一个火花塞，该系统和方法包括在调节汽缸进料稀释度之前，调节至少一个火花塞的点火能量来改善燃烧质量，且如果与该汽缸关联的离子化感测信号指示不点火，则同时调节点火能量和进料稀释度从而建立燃烧。

Description

使用离子感测反馈和多撞击火花来管理高稀释和稀空燃比的燃烧控制
技术领域
本公开涉及控制内燃发动机的系统和方法，该内燃发动机每个汽缸具有至少一个火花塞且具有离子化信号感测反馈以便管理高稀释和稀空气/燃料比。
背景技术
制造商不断地使用更复杂的感测和处理硬件和软件来改进对内燃发动机的控制从而增强燃料的经济性和性能同时减少排放。为了改进对燃烧过程的控制，离子化信号感测(或离子感测)使用在燃烧室内设置的传感器两端所施加的偏压电压来生成指示燃烧质量和定时的信号。对于火花点火的发动机，一个或更多个火花塞可用作离子传感器，其中偏压电压被施加在火花塞空气间隙的两端，或施加在火花塞电极和汽缸壁之间。
研究了增加功率密度和缩小发动机尺寸的不同策略，即提供更小、更轻发动机且其功率等于或大于更传统的更大和更重的发动机。例如，涡轮增压或增压发动机(supercharged engine)上稀空气/燃料比操作和冷却的外部排气再循环(EGR)可用来增加功率密度。通常，这些较小的发动机工作在更高的负载，其中泵送损耗被减小从而进一步改进燃料经济性。然而，供应到发动机汽缸的具有高度稀释和稀空气/燃料比的可燃混合物更难于点燃且更难于实现完全燃烧。以前的策略包括利用较大火花塞间隙、增加点火线圈输出和/或多次点火来增加点火能量。虽然这些方法可能适用于某些应用，但增加的点火能量也可能导致过早的火花塞磨损以及间隙腐蚀，从而导致相关的燃烧性能劣化，这可能不利地影响燃料效率、可驾驶性和/或燃料气排放。
发明内容
操作每个汽缸具有至少一个火花塞的多汽缸内燃发动机的系统和方法包括：在调节汽缸的进料稀释度之前调节所述至少一个火花塞的点火能量，并且通过基本同时调节点火能量和进料稀释度以便在与汽缸关联的离子化感测信号指示不点火/不点火(misfire)时建立燃烧，来试图改善燃烧质量。
在一个实施例中，多汽缸内燃发动机中每个汽缸包括与控制器通信的至少一个火花塞。控制器根据当前操作和/或环境条件/模式来确定初始点火能量和进料稀释度，并分析离子化感测反馈信号从而确定所选汽缸是否不点火或是否具有所需燃烧质量。如果离子化感测信号指示不点火，则基本同时调整点火能量和进料稀释度直到实现燃烧。如果燃烧是由离子化感测信号所指示的，则控制器首先调节汽缸的点火能量以便改善燃烧，且如果没有获得所需燃烧质量，则通过调节进料稀释度来改善燃烧质量。在单个燃烧周期中，可以通过增加点火线圈能量或重复点火至少一个火花塞来调节点火能量。可通过例如改变内部或外部排气再循环的量、增加燃料或减少空气来调节进料稀释度。
在又一个方面，提供了控制多汽缸内燃发动机的方法。该方法包括控制进料稀释度和点火能量，从而仅在点火能量调整不能导致所需燃烧质量时，通过首先调整点火能量并调整进料稀释度来实现所需燃烧质量。在一个实施例中，该方法进一步包括如果与所选汽缸关联的离子化感测信号指示不点火，则基本同时减小进料稀释度并增加点火能量。在另一个实施例中，调整点火能量包括调整每个燃烧周期中火花的数目，且其中调整进料稀释度包括调整供应到所选汽缸的再循环排气的量，其中调整再循环排气的量包括调整阀门定时从而控制内部排气再循环或致动排气再循环阀门。
本公开包括具有各种优点的实施例。例如，本发明的系统和方法使用离子化感测反馈以便更精确地控制单个汽缸内的燃烧，从而通过适当管理点火能量和进料稀释度来控制燃烧质量，进而管理燃料经济性、性能和排放。有效的燃烧管理促进发动机尺寸减小，且以较小的发动机来提供类似于以更传统的控制策略来控制的较大发动机的功率。
上面和其他优点及特征易于从下面结合附图的优选实施例的详细说明中看出。
附图说明
图1是按照本公开一个实施例的方框图，其示出基于离子化感测反馈使用点火能量和进料稀释度来控制燃烧质量的系统和方法的操作；
图2-4是按照本公开的实施例的离子化感测信号，该离子化感测信号被用来确定燃烧质量并检测不点火以便随后调整点火能量和/或稀释度；以及
图5是按照本公开的实施例的流程图，其示出控制点火能量和进料稀释度从而实现所需燃烧质量的系统和方法的操作。
具体实施方式
如本领域普通技术人员所理解的那样，参考任一附图所示和说明的实施例的各种特征可与一个或更多个其他附图中所示的特征相结合，从而产生这里没有明确示出或说明的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，与本公开教导一致的各种特征组合和改型可能是特定应用或实施方式所需的。用于说明的代表性实施例一般涉及每个汽缸具有至少一个火花塞的多汽缸内燃发动机，该火花塞也用作离子化传感器。然而，本公开的教导也被用于具有独立离子化传感器的应用。本领域技术人员可认识到具有其他发动机/车辆技术的类似应用和实施方式。
系统10包括具有多个汽缸的内燃发动机，汽缸由汽缸12代表，每个汽缸具有相应燃烧室14。本领域技术人员将理解，系统10包括实现发动机控制的各种传感器和致动器。单个传感器或致动器可被提供给发动机，或者可为每个汽缸12提供一个或更多个传感器或致动器，其中示出并说明了代表性致动器或传感器。例如，每个汽缸12可包括为多汽缸发动机中每个汽缸操作进气阀16和排气阀18的四个致动器。然而，发动机可仅包括单个发动机冷却剂温度传感器20。
有时称为发动机控制模块(ECM)、动力系统控制模块(PCM)或车辆控制模块(VCM)的控制器22具有作为中央处理单元(CPU)一部分的微处理器24，其与存储器管理单元(MMU)25通信。MMU25控制各个计算机可读存储介质之间的数据移动并将数据传输到CPU24和从CPU 24传输出数据。计算机可读存储介质优选包括易失性和非易失性存储，例如只读存储器(ROM)26、随机存取存储器(RAM)28和保活存储器(KAM)30。KAM 30可用来在CPU 24断电时存储各种操作变量。可使用任何数目的已知存储器设备来实现计算机可读存储介质，所述已知存储器例如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦写只读存储器)、闪存或任何其他能够存储数据的电、磁、光存储器及其组合，某些数据表示可执行指令，其被CPU 24用来控制发动机或在其中安装有发动机的车辆。计算机可读存储介质也可包括软盘、CD-ROM、硬盘等等。某些控制器架构不含MMU 25。如果不用MMU 25，则CPU 24管理数据并直接连接到ROM 26、RAM 28和KAM 30。当然，根据具体应用，也可使用一个以上的CPU 24来提供发动机控制，且控制器22可包含耦合到MMU 25或CPU 24的多个ROM 26、RAM 28和KAM 30。
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码，该数据或代码表示控制器22可执行从而控制每个汽缸具有至少一个火花塞的多汽缸内燃发动机的指令。代码包括如下指令，即所述指令在点火能量的改变不能导致所需燃烧质量时试图在调节汽缸的进料稀释度之前通过调节至少一个火花塞点火能量，从而改善如与所选汽缸关联的离子化感测信号所确定的燃烧质量，如这里更详细地说明。代码也可包括如果与汽缸关联的离子化感测信号指示不点火则基本同时调整点火能量和进料稀释度从而建立燃烧的指令。
系统10包括至少部分由为功率控制器22提供通常为12V或24V的标称电压VBAT的电池116供电的电气系统。如本领域技术人员理解的那样，标称电压是具有实际稳态和瞬间电压的平均设计电压，其由电池响应不同环境和操作条件的变化而提供，其中环境和操作条件可以包括例如使用年限、温度、充电状态和电池负载。如本领域所公知的，各种发动机/车辆附件的功率可由交流发电机/发电机在发动机工作过程中补充。高压电源120可使用直接注入和/或为离子电流感测提供偏压而被提供于应用中。可替换地，离子感测电路可被用于使用点火线圈和/或电容性放电电路来发生偏压，如本领域已知的那样。
在具有独立高压电源的应用中，电源120产生相对标称电池电压提升的标称电压VBOOST且例如根据特定的应用和实施方式可在85V-100V之间。电源120可用来驱动燃料喷射器80和一个或更多个离子化传感器，该离子化传感器可由火花塞86、88实现。如图1中实施例所示，高压电源120可集成于控制模块22。可替换地，如果需要可提供外部高压电源。虽然在图1中示为单个功能块，不过某些应用可具有多个内部或外部高压电源120，其中每个高压电源均服务于例如与一个或更多个汽缸或汽缸组相关联的元件。
CPU 24经输入/输出(I/O)接口32与实现汽缸14内燃烧的各个传感器和致动器通信。接口32可被实现为单个集成接口，该单个集成接口提供各种原始数据或者信号调节、处理和/或转换、短路保护等等。可替换地，一个或更多个专用硬件或固件芯片可用于在供应到CPU 24之前调节和处理具体信号。可经I/O接口32在CPU 24控制下被致动的项目例子是燃料喷射定时、燃料喷射速率、燃料喷射持续时间、节流阀位置、火花塞点火定时、离子化电流感测和调节、进料运动控制、阀门定时、排气再循环等等。经I/O接口32通信输入的传感器可指示例如活塞位置、发动机旋转速度、车辆速度、冷却剂温度、进气歧管压力、加速器踏板位置、节流阀位置、空气温度、排气温度、排气的空燃比、排气成分浓度和气流。
在操作中，空气通过进气口34并经进气歧管分布到多个汽缸，由标识号36指示出进气歧管。系统10优选包括质量流量传感器38，该传感器38提供相应信号(MAF)给控制器22以指示空气的质量流量。节流阀40可用来调节经过进气口34的气流。优选基于由控制器22所产生的相应节流阀位置信号由适当致动器42电子地控制节流阀40。可响应相应发动机输出或由操作员经油门踏板46所指示的所需扭矩而生成节流阀位置信号。节流阀位置传感器48提供反馈信号(TP)给控制器22以指示节流阀40的实际位置从而实现对节流阀40的闭环控制。节流阀40也可被控制成通过增加或减小供应给汽缸的气流量来调节进料稀释度。假定燃料供应、EGR流(如果有的话)和阀门定时参数均保持不变，则额外的气流将导致增加的稀释度或更低/更稀的燃料/空气比，然而减少气流将导致减小的稀释度或更富集的燃料/空气比。也可由各种环境条件来影响进料稀释度，所述环境条件包括进入空气的温度和相对湿度，如这里更详细的说明。
歧管绝对压力传感器50被用来将指示歧管压力的信号(MAP)提供给控制器22。经过进气歧管36的空气通过适当控制一个或更多个进气阀16而进入燃烧室14。可使用电磁阀致动器以提供可变阀门定时(VVT)，使用可变凸轮定时(VCT)设备以控制进气和/或排气阀定时，或使用传统凸轮轴结构(通常由标识号52指示)，从而控制进气阀16和/或排气阀18。根据所采用的具体技术，可通过例如控制进气和/或排气阀定时来控制内部和/或外部EGR或控制进气气流，进而调整进料稀释度。在图1所示的实施例中，凸轮轴结构52包括凸轮轴54，该凸轮轴54每一个燃烧或发动机周期完成一转，对于四冲程发动机而言，一个周期需要曲轴56转两转，这样凸轮轴54以曲轴56的半速旋转。凸轮轴54的旋转(或可变凸轮定时或无凸轮VVT发动机应用中的控制器22)控制一个或更多个排气阀18从而经排气歧管排放燃烧的空气/燃料混合物。排气的一部分可被排气再循环(EGR)阀门72经EGR线路74再引导到进气口36。根据具体应用和实施方式，在升压应用中外部再循环排气可流经EGR冷却器(未示出)并被实现为高压和/或低压EGR。EGR阀门72可由控制器22控制从而根据当前操作和环境条件来控制EGR的量，从而调节进料稀释度并获得所需燃烧质量，如这里更详细的说明。
如本领域普通技术人员通常所理解的那样，内部EGR(或残余质量部分)是指从前面燃烧事件中保持在燃烧室内并对空气/燃料进料的稀释度有贡献的残余气体。可通过调节发动机(具有调节进气和/或排气阀门的打开/闭合定时的能力)内进气和/或排气阀的打开/闭合定时来控制内部EGR的量。相反，外部EGR指离开燃烧室并被返回到进气口以用于后续燃烧事件的排气。可由相应EGR阀门72来控制外部EGR的量从而调节进料稀释度。因为外部EGR通常被提供给进气歧管，所以外部EGR影响所有汽缸的进料稀释度。然而，各种发动机可具有控制进气/排气阀定时从而基于单个汽缸控制外部EGR的能力。
由传感器58所提供的信号可以确定凸轮轴的旋转位置。汽缸识别传感器58可包括随凸轮轴54旋转的单齿或多齿传感器轮，该传感器轮的旋转由Hall(霍尔)效应或可变磁阻传感器检测。例如，汽缸识别传感器58可用于确定地识别汽缸12内指定活塞64的位置，以便用于确定燃料供给、点火定时或离子感测。
用于控制发动机的额外的旋转位置信息是由曲轴位置传感器66提供的，该曲轴位置传感器66包括齿轮68和相关联的传感器70。
排气氧气传感器提供信号(EGO)给控制器22以指示排气是否是稀或富的化学计量比。根据具体应用，可通过HEGO传感器或提供对应于富或稀条件的双态信号的类似设备，来实现传感器62。可替换地，可通过UEGO传感器或提供与排气给气的化学计量比成比例的信号的其他设备，来实现传感器62。例如，该信号可用来调整空气/燃料比，或控制一个或更多个汽缸的操作模式。排气给气在被排到大气之前通过排气歧管和一个或更多个排放控制或处理设备90。
燃料输送系统包括燃料箱100，该燃料箱100具有向公共燃料导轨112供应燃料的燃料泵110，该公共燃料导轨112将加压的燃料提供给喷射器80。在某些直接喷射应用中，凸轮轴驱动的高压燃料泵(未示出)可与低压燃料泵110结合从而在燃料导轨112内提供所需燃料压力。可通过来自控制器22的相应信号将燃料压力控制在预定操作范围内。在图1所示的代表性实施例中，燃料喷射器80被侧安装在燃烧室14的进气侧，通常在进气阀16之间，并响应来自控制器22由驱动器82所处理的命令信号而直接喷射燃料到燃烧室14中。当然，本公开也可用于例如具有居中通过汽缸14的顶部或汽缸顶安装的燃料喷射器80的应用中，或用于具有端口喷射构型的应用中。
可根据特定应用和实施方式，驱动器82可包括各种电路和/或电子器件从而选择性从高压电源120供电以便致动与燃料喷射器80关联的螺线管，并且与单个燃料喷射器80或多个燃料喷射器关联。虽然所示和描述是针对燃料喷射器通常需要高压致动的直接喷射应用，不过本领域技术人员将认识到本公开的教导也可用于使用端口喷射或每个汽缸具有多个喷射器和/或每个周期具有多次燃料喷射的组合策略的应用。
在图1所示的实施例中，根据当前操作模式，响应控制器22生成并由驱动器82处理和驱动的信号(fpw)，燃料喷射器80为单个发动机周期在一个或更多个喷射事件中直接喷射一定量燃料到燃烧室14内。如前面所述，燃料喷射器80可用作致动器，以便通过控制燃料喷射器80来调节被提供给燃烧室的燃料量从而为所选汽缸实现所需的燃料/空气比，进而控制进料稀释度。在燃烧周期中的适当时间，控制器22生成由点火系统84处理的信号(SA)，从而在汽缸做功行程中单个控制与一个汽缸12关联的至少一个火花塞86、88，从而起动燃烧室14内的燃烧。控制器22随后在至少一个火花塞86、88两端施加高压偏压，从而使得离子化信号感测能够提供燃烧质量反馈。根据具体应用，高压偏压可被施加于火花(空气)间隙两端或被施加于火花塞86、88的中心电极与汽缸12的壁体之间。
控制器22试图在为所选汽缸调节进料稀释度之前，通过调节至少一个火花塞86，88的点火能量，而改善与所选汽缸关联的离子感测信号所确定的燃烧质量。例如可以通过增加每个燃烧周期的火花数目来增加点火能量。对于具有两个或更多个火花塞86、88的应用，可通过重复点火一个或两个火花塞来增加点火能量。可替换地，或结合地，可通过增加点火线圈停延时间(dwell time)或线圈电压来增加点火能量。点火系统84可包括一个或更多个点火线圈，且每个点火线圈具有初级绕组和一个或更多个次级绕组，从而有效地控制多个火花塞并在多火花塞的应用中为具体汽缸12中的每个火花塞提供相同极性的信号。可根据具体应用和实施方式由高压电源120或电池电压来为点火线圈充电。
如图1所示，在一个或更多个汽缸12中，点火系统84可包括与一个或两个火花塞86、88关联的离子感测电路94。离子感测电路94运作从而在火花放电后选择性施加偏电压到至少一个火花塞86、88，从而生成相应离子感测信号，例如图2-4中代表性离子化感测信号，以便由控制器22分析从而确定燃烧质量。离子感测信号可由控制器22用于各种诊断和燃烧控制目的。在一个实施例中，离子感测信号被用作反馈信号，从而提供对燃烧质量的指示，且随后调整点火能量、进料稀释度或这两者从而试图改善由离子感测信号所确定的燃烧质量。
控制器22包括由软件和/或硬件执行到控制系统10的代码。控制器22生成信号从而起动线圈充电和至少一个火花塞86、88的随后的火花放电，并在至少一个火花塞86、88的预料或期望的火花放电后的时间段内监视离子化感测信号，如参考图2-4所示和说明的那样。除了检测可以包括发动机爆震、不点火、提前点火等等的各种条件，离子化感测信号还可用来提供关于燃烧质量的信息从而管理燃料经济性、排放和性能。然后如果点火能量调整没有导致所需燃烧质量，则控制器22首先通过调整点火能量并调整进料稀释度来控制进料稀释度和点火能量从而实现所需燃烧质量。然而，如果离子化感测反馈信号指示不点火，则控制器22基本同时控制点火能量和进料稀释度从而减小进料稀释度(或增加燃料/空气比)并增加点火能量从而建立燃烧。影响点火能量的致动器可包括点火模块或线圈、电源和一个(多个)火花塞。影响进料稀释度的致动器可包括例如燃料喷射器、节流阀、EGR阀和阀门定时设备。本领域技术人员将认识到某些致动器可用来控制所选汽缸的点火能量或进料稀释度，而其他致动器可影响汽缸组或整个发动机的点火能量或进料稀释度。
图2-4是代表性被控制器22(图1)分析从而确定燃烧质量的离子化感测信号。每个发动机汽缸的每个火花塞的或其他离子化传感器的实时采集离子感测信号被控制器22(图1)收集和存储。对于每个燃烧事件而言，在每个火花塞，最近的发动机汽缸点火的信息可被处理从而识别指示燃烧质量的特征，如峰值、信号积分面积、微分或斜率值、基于这些值的统计值(如最大值、最小值、平均值或变异性)或者任何这些值或统计值的曲轴位置，从而确定燃烧质量和/或检测各种条件，如不点火。用于确定燃烧质量的离子化感测信号的具体特征或特性可随应用和实施方式而改变。共享汽缸中每个点火线圈的离子信号是在给定时间或在相对预期点火定时的曲轴度数间隔处被采样的。这些曲线特征，时间基的和/或角度基的测量可被平均从而除去离子燃烧信号的统计随机成分。如这里所用，离子化感测信号可包括相应于各燃烧事件的信号，或相应于具体传感器、汽缸、周期等的统计平均信号的信号。通常足够数目的样点或汽缸事件系列样点被用来确保所有测量的统计意义。这些测量可以以一组的形式或以一个进一个出的滑动窗口的形式被收集。一旦样点大小适于所需的统计意义，则表示一个或更多个系列测量的数据可被处理从而得到回归方程。这些回归方程和/或转移函数可被用于评估历史的或瞬时的发动机燃烧质量/稳定性。为了具有所需精度水平，可以周期性地更新回归方程和/或转移函数。本领域技术人员也将认识到，如神经网络(neural networks)的其他系统可用来从离子化感测信号确定燃烧信息。当发动机操作时间足以允许利用离子化感测之外的措施获得有效的燃烧稳定性测量时，根据离子化感测，这些值可用来校准基于离子化感测估计的燃烧稳定性的精确性。
回归方程、转移函数、燃烧稳定性评估和基于这些评估的校正可适应性被存储以备随后使用，并在适当的车辆事件时重置，如在补给燃料、高度变化等事件时。图2示出在代表性燃烧周期中，与至少一个火花塞或其他离子化传感器关联的代表性离子化感测信号2。离子化感测信号210表示一种可接受的燃烧质量，其中在212处起动火花且离子化信号在火花后的预定时间段内被分析。在图2的例子中，通过离子化信号210的第二峰值214的水平和位置来确定燃烧质量。峰值水平在所需范围内且峰值出现在相对火花212的可接受曲轴角度位置的相应范围216内，这样燃烧质量被认为是可接受的，且在该例子中不调节点火能量和进料稀释度以便改变燃烧质量。
在图3所示的代表性例子中，离子化感测信号220被监视且峰值222被分析从而确定燃烧质量。在该例子中，峰值比所需的低并出现在所需范围216’之外。这样，如果点火能量本身不足以获得如图2所示的离子化信号特征所表示的可接受燃烧质量，则控制器22试图通过首先调节点火能量且然后调节进料稀释度来改善点火质量。如前面所述，可通过改变每个燃烧周期的火花数目、通过增加线圈能量、调节火花定时或者控制火花数目和与公共汽缸关联的两个或更多个火花塞之间的相对定时来调节点火能量。一般地，控制器22试图最大化稀释度以便获得最佳燃料经济性并最小化点火能量，从而节省火花塞寿命，同时获得可接受的燃烧质量以便管理排放和性能。
在图4的例子中，离子化感测信号230被控制器22监视，但没有检测到峰值，这表明不点火。控制器22然后通过增加点火能量和减少进料稀释度来基本同时调整点火能量和进料稀释度从而尽可能快地重新建立燃烧。
图5是按照本公开的流程图，其示出控制每个汽缸具有至少一个火花塞的内燃发动机的系统或方法的操作。本领域技术人员将理解，流程图方块表示的功能可由软件和/或硬件执行。根据具体处理策略，如事件驱动、中断驱动等等，可以以图示中的次顺或与图示不同的序列来执行各种功能。类似地，虽然没有示出，但一个或更多个步骤或功能可被重复执行。在一个实施例中，主要由存储在计算机可读介质中并由基于微处理器的计算机或控制器执行的软件、指令或代码来实现所示功能，从而控制发动机的操作。
离子化感测信号被监视从而确定燃烧质量，如图5的方块310表示。如果离子化感测信号指示不点火，如方块312表示；则基本同时减小进料稀释度且增加点火能量，如方块314所示；且在方块310重复该过程，直到建立燃烧。如果没有检测到不点火，则方块316确定燃烧质量是否是可接受的。如前面所述，可通过检查与所选汽缸关联的单个离子化感测反馈信号，或基于大量燃烧事件中多个汽缸的采样信号来确定燃烧质量。如果方块316确定燃烧质量是可接受的，则继续如方框318所示使用现有点火和进料稀释度策略的正常操作。
如果根据来自离子化感测信号的一个或更多信号特征，方块316确定燃烧质量是不可接受的，则控制器试图通过增加点火能量来改善燃烧质量。在图5所示的实施例中，通过增加每个燃烧周期的火花的数目来增加点火能量，如方块330所示。增加的点火能量可被施加到所选汽缸或所有汽缸。在调整火花数目后的后续燃烧周期或一些采样周期期间最终离子化感测信号被检查从而确定是否燃烧质量被改进，如方块332表示的那样。如果燃烧质量仍然是不可接受的，则方块334确定每个燃烧周期是否已经达到最大数目的火花，且如果没有达到，则在330增加火花数目，从而试图改善燃烧质量。如果对于当前发动机/车辆操作/环境条件而言，在增加点火能量且达到最大火花数目后，燃烧质量还不可接受，如方块334确定的那样，则进料稀释度被降低，如方块350表示的那样。减小进料稀释度的代表性策略包括减少EGR或增加燃料/空气比。进料稀释度将持续减小直到达到可接受的燃烧质量，如方块350和352表示的那样。
当减少的燃烧稀释度导致可接受的燃烧质量时，如方块352表示，则方块336通过减小每个燃烧周期的火花数目来减小点火能量，直到不再检测到可接受的燃烧质量，如方块338确定的那样。一旦燃烧质量恶化，则过程重复从而试图提供可接受的燃烧质量，且同时最大化进料稀释度和最小化火花数目。
如前面参考图1-5所述和所示，本公开提供用于控制每个汽缸具有至少一个火花塞的内燃发动机的方法，该方法中如果点火能量调整没有导致所需燃烧质量，则通过首先调整点火能量并调整进料稀释度，来控制进料稀释度和点火能量以便实现所需的燃烧质量。本公开的系统和方法通过有效管理点火能量和进料稀释度以维持所需燃烧质量，来提供改进的功率密度以便促进减小发动机尺寸。使用离子化感测信号反馈来管理进料稀释度和点火能量会促进较高负载下的运转，其中泵送损耗被减少从而进一步改善燃料经济性，同时提供必要的点火能量以便可靠地起动稀或稀释混合物的燃烧。
虽然已经详细说明了最佳模式，但本领域技术人员将认识到在权利要求范围内的各种替换设计和实施例。虽然已经说明的各种实施例提供了相对一个或更多所需特征的优点和优于其他实施例，不过本领域技术人员可以意识到，一个或更多特征可被折衷从而实现所需系统属性，这取决于特定应用和实施方式。这些属性包括但不限于：成本、强度、耐药性、寿命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸，适用性、重量、可制造性、组装容易度等等。这里讨论的、在一个或更多特征方面没有其他实施例或现有技术令人满意的实施例并不在本公开的范畴之外，并且对于特殊应用而言是理想的。

Claims (11)

1.一种多汽缸内燃发动机，其具有与每个汽缸相关联的至少一个火花塞和用于控制至少一个汽缸的进料稀释度的至少一个致动器，所述发动机包括：
控制器，其与所述至少一个致动器和所述至少一个火花塞通信，所述控制器相应与所选汽缸关联的离子化感测信号，在调节所述汽缸的进料稀释度之前，调节所述至少一个火花塞的点火能量，以改善燃烧质量。
2.根据权利要求1所述的发动机，其中如果与所述汽缸关联的离子化感测信号指示不点火，则所述控制器基本同时调整点火能量和进料稀释度，从而建立燃烧。
3.根据权利要求2所述的发动机，其中所述控制器响应检测到不点火而减少进料稀释度并增加点火能量从而起动燃烧。
4.根据权利要求3所述的发动机，其中所述发动机包括排气再循环阀，且其中所述控制器致动所述排气再循环阀从而减小进料稀释度。
5.根据权利要求4所述的发动机，其中所述发动机增加每个燃烧周期的火花数目从而增加点火能量。
6.根据权利要求3所述的发动机，其中所述控制器致动节流阀和燃料喷射器中的至少一个从而增加空气/燃料比进而减小进料稀释度。
7.根据权利要求1所述的发动机，其中所述至少一个致动器包括排气再循环阀，且其中所述控制器致动所述排气再循环阀从而调节所述汽缸的进料稀释度。
8.根据权利要求1所述的发动机，其中所述至少一个致动器包括至少一个气体交换阀，且其中所述控制器调整所述至少一个阀门的定时从而调节所述汽缸的进料稀释度。
9.根据权利要求1所述的发动机，其中所述控制器为所述至少一个火花塞增加每个燃烧周期的火花数目，从而调节点火能量。
10.一种控制多汽缸内燃发动机的方法，所述发动机包括与每个汽缸相关联的至少一个火花塞和用于控制至少一个汽缸的进料稀释度的至少一个致动器，以及与所述至少一个致动器和所述至少一个火花塞通信的控制器，所述方法包括：
在调节所述汽缸的进料稀释度之前，调节所述至少一个火花塞的点火能量，从而改善由与所选汽缸关联的离子化感测信号所确定的燃烧质量。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括如果与所述汽缸关联的离子化感测信号指示不点火，则基本同时调整点火能量和进料稀释度从而建立燃烧。
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