CN102635449A - 用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动的系统和方法 - Google Patents
用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动的系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102635449A CN102635449A CN2012100323259A CN201210032325A CN102635449A CN 102635449 A CN102635449 A CN 102635449A CN 2012100323259 A CN2012100323259 A CN 2012100323259A CN 201210032325 A CN201210032325 A CN 201210032325A CN 102635449 A CN102635449 A CN 102635449A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- torque
- spark
- cylinder
- module
- correct time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/06—Cutting-out cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
- F02D13/0219—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
- F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
- F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
- F02P5/15—Digital data processing
- F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
- F02P5/1512—Digital data processing using one central computing unit with particular means concerning an individual cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
Abstract
本发明涉及用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动的系统和方法。一种用于发动机的控制系统包括第一火花控制模块和第二火花控制模块。第一火花控制模块在停用发动机的N个气缸中的M个之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时,其中,M是大于或等于1的整数,并且其中,N是大于M的整数。第二火花控制模块在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把发动机的(N-M)个在用气缸的火花正时提前为第二期望火花正时,其中,第二火花正时大于第一火花正时。
Description
技术领域
本发明涉及发动机控制系统并且尤其涉及用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动的系统和方法。
背景技术
此处的背景资料描述是为了大概介绍本发明的背景。目前署名的发明人的工作,在背景资料章节做了一定程度的描述,还有那些在申请时不可称作现有技术的方面,这些都既不明显又不隐含地认作相对于本发明的现有技术。
内燃机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞,这产生驱动转矩。通过节气门调节进入发动机的气流。更具体地说,节气门调整节流面积,这增加或减少进入发动机的气流。当节流面积增大时,进入发动机的气流增加。燃料控制系统调整喷射燃料的速度以提供期望的空气/燃料混合物给气缸和/或以获得期望的转矩输出。增加提供给气缸的空气和燃料的量就增大发动机的转矩输出。
在火花点火式发动机中,火花引起提供给气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火式发动机中,在气缸中的压缩使提供给气缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和气流会是调整火花点火式发动机的转矩输出的首要机理,而燃料流量会是调整压缩点火式发动机的转矩输出的首要机理。
已经开发了发动机控制系统以控制发动机输出转矩从而获得期望转矩。然而,传统的发动机控制系统没有按所要求的那样精确地控制发动机输出转矩。此外,传统的发动机控制系统没有提供对控制信号的快速响应或者没有在影响发动机输出转矩的多个装置中协调发动机转矩控制。
发明内容
一种用于发动机的控制系统包括第一火花控制模块和第二火花控制模块。第一火花控制模块在停用发动机的N个气缸中的M个之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时,其中,M是大于或等于1的整数,并且其中,N是大于M的整数。第二火花控制模块在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把发动机的(N-M)个在用气缸的火花正时提前为第二期望火花正时,其中,第二火花正时大于第一火花正时。
一种用于控制发动机的方法包括,在停用发动机的N个气缸中的M个之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时,其中,M是大于或等于1的整数,并且其中,N是大于M的整数,以及,在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把发动机的(N-M)个在用气缸的火花正时提前为第二期望火花正时,其中,第二火花正时大于第一火花正时。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1:一种用于发动机的控制系统,该控制系统包括:
第一火花控制模块,其在停用发动机的N个气缸中的M个之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时,其中,M是大于或等于1的整数,并且其中,N是大于M的整数;和
第二火花控制模块,其在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的所述时段期间把发动机的(N-M)个在用气缸的火花正时提前为第二期望火花正时,其中,第二火花正时大于第一火花正时。
技术方案2:如技术方案1所述的控制系统,还包括转矩分配模块,其根据基础转矩请求和多个运转参数确定既用于这M个停用或恢复的气缸又用于这(N-M)个在用气缸的转矩分配。
技术方案3:如技术方案2所述的控制系统,其中,所述多个运转参数包括当前运转状态下容许的最小和最大火花提前时相应的最小和最大转矩容量。
技术方案4:如技术方案3所述的控制系统,其中,所述转矩分配是(1)和(2)中的较小值,(1)是(i)所述基础转矩请求与所述最小转矩容量之间的差值和(ii)M与(N-M)的商的乘积,(2)是所述最大转矩容量与所述基础转矩请求之间的差值。
技术方案5:如技术方案4所述的控制系统,其中,所述转矩分配模块根据所述基础转矩请求与(i)所述转矩分配与(ii)(N-M)与(M)的商的乘积之间的差值确定发动机的M个停用或恢复的气缸的第一转矩请求。
技术方案6:如技术方案5所述的控制系统,其中,所述第一火花控制模块根据所述第一转矩请求确定所述第一火花正时。
技术方案7:如技术方案4所述的控制系统,其中,所述转矩分配模块根据所述基础转矩请求与所述转矩分配之和确定发动机的(N-M)个在用气缸的第二转矩请求。
技术方案8:如技术方案7所述的控制系统,其中,所述第二火花控制模块根据所述第二转矩请求确定所述第二火花正时。
技术方案9:如技术方案1所述的控制系统,其中,N等于发动机的气缸总数,M等于N的一半。
技术方案10:如技术方案1所述的控制系统,其中,所述发动机与手动变速器相连。
技术方案11:一种用于控制发动机的方法,所述方法包括:
在停用发动机的N个气缸中的M个之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时,其中,M是大于或等于1的整数,并且其中,N是大于M的整数;和
在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的所述时段期间把发动机的(N-M)个在用气缸的火花正时提前为第二期望火花正时,其中,第二火花正时大于第一火花正时。
技术方案12:如技术方案11所述的方法,还包括,根据基础转矩请求和多个运转参数确定既用于这M个停用或恢复的气缸又用于这(N-M)个在用气缸的转矩分配。
技术方案13:如技术方案12所述的方法,其中,所述多个运转参数包括当前运转状态下容许的最小和最大火花提前时相应的最小和最大转矩容量。
技术方案14:如技术方案13所述的方法,其中,所述转矩分配是(1)和(2)中的较小值,(1)是(i)所述基础转矩请求与所述最小转矩容量之间的差值和(ii)M与(N-M)的商的乘积,(2)是所述最大转矩容量与所述基础转矩请求之间的差值。
技术方案15:如技术方案14所述的方法,还包括,根据所述基础转矩请求与(i)所述转矩分配与(ii)(N-M)与(M)的商的乘积之间的差值确定发动机的M个停用或恢复的气缸的第一转矩请求。
技术方案16:如技术方案15所述的方法,还包括,根据所述第一转矩请求确定所述第一火花正时。
技术方案17:如技术方案14所述的方法,还包括,根据所述基础转矩请求与所述转矩分配之和确定发动机的(N-M)个在用气缸的第二转矩请求。
技术方案18:如技术方案17所述的方法,还包括,根据所述第二转矩请求确定所述第二火花正时。
技术方案19:如技术方案11所述的方法,其中,N等于发动机的气缸总数,M等于N的一半。
技术方案20:如技术方案11所述的方法,其中,所述发动机与手动变速器相连。
通过下文提供的详细描述,本发明的更多适用领域将变得显而易见。应当理解,详细描述和特定例子仅仅意图用于说明并且不意图限制发明范围。
附图说明
通过详细描述和附图将更完整地理解本发明,其中:
图1A是说明气缸恢复期间的转矩波动的图表;
图1B是说明多个火花正时下制动转矩的波动的图表;
图2是根据本发明一个实施的示例发动机系统的原理框图;
图3是根据本发明一个实施的示例发动机控制系统的原理框图;
图4是根据本发明一个实施的示例火花控制模块的原理框图;
图5A是说明根据本发明一个实施的用于降低气缸停用期间的转矩波动的示例方法的流程图;
图5B是说明根据本发明一个实施的用于降低气缸恢复期间的转矩波动的示例方法的流程图;
图6A是说明根据本发明一个实施的控制火花正时以降低气缸停用期间的转矩波动的模拟结果的图表;和
图6B是说明根据本发明一个实施的控制火花正时以降低气缸恢复期间的转矩波动的模拟结果的图表。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是说明性的,并且决不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见,图中将使用相同的附图标记表示相似的元件。本文所用的措词"A、B和C中的至少一个"应当解释成意味着使用非专用逻辑"或"的逻辑(A或B或C)。应当理解,方法内的步骤可以以不同顺序执行,只要不改变本发明的原理。
本文所用的术语"模块"可以指的是、属于或包括专用集成电路(ASIC);电子电路;组合逻辑电路;现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的处理器(共用的、专用的或组);其它的提供所述功能的适当部件;或上述的一些或全部的组合,例如在单片系统中。术语"模块"可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共用的、专用的或组)。
上文所用的措词"代码"可以包括软件、固件和/或微代码,并且可以指的是程序、例行程序、函数、类和/或对象。上文所用的措词"共用的"意味着来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个(共用的)处理器来执行。此外,来自多个模块的一些或全部代码可以由单个(共用的)存储器来存储。上文所用的措词"组"意味着来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组处理器来执行。此外,来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器来存储。
本文所述装置和方法可以通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序实现。计算机程序包括存储在非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性例子是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。
发动机控制系统可以在发动机运转期间停用一个或多个气缸以提高燃料经济性。例如,发动机控制系统可以在转矩请求小于预定阈值时的时段期间停用气缸。然后可以在转矩请求大于预定阈值时恢复停用的气缸。转矩请求可以基于进气歧管绝对压力(MAP)的变化。MAP可以用来确定期望的每气缸空气量(APC)。期望的APC可以用在每个气缸的转矩控制中。控制每个气缸产生的转矩控制着轮轴转矩并由此控制车辆加速度。
气缸使用和停用可以瞬间发生。然而MAP的变化可以不是。具体地说,MAP可以在气缸停用或恢复之后的时段期间慢慢地变化。MAP的慢慢变化可以引起正或负的转矩波动。例如,图1A示出气缸恢复期间的正的转矩波动。纵轴10代表轮轴转矩,横轴12代表时间。期望的转矩输出由14代表。然而,在16处的恢复之后,转矩波动18出现。
转矩波动可以增大噪声/振动/声振粗糙度(NVH),这会引起驾驶员不舒适。一种用于具有自动变速器的发动机的发动机控制系统可以控制变矩器打滑以降低转矩波动。然而控制变矩器打滑是既复杂又费钱。而且,具有手动变速器的发动机没有变矩器。因此一种用于具有手动变速器的发动机的发动机控制系统可以在气缸停用和恢复期间控制全部气缸为相同的转矩水平。然而控制全部气缸为相同的转矩水平会降低燃料经济性。替代地,该发动机控制系统可以在气缸停用之前增大节气门位置(即点一下节气门)。然而,在气缸停用之前增大节气门位置可能要求精确的控制并因此要求复杂的标定。
因此,提出一种系统和方法用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动。该系统和方法可以在气缸停用和恢复事件期间控制火花正时以降低转矩波动。具体地说,该系统或方法可以实施在用于与手动变速器连接的发动机的发动机控制系统中。该系统和方法可以在停用发动机的N个气缸中的M个(M>1,N>M)之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时。在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的时段期间,该系统和方法可以把发动机的(N-M)个在用气缸(即发动机的N个气缸中的剩余气缸)的火花正时提前为第二期望火花正时。
具体地说,该系统和方法可以根据基础转矩请求和多个运转参数确定既用于M个停用或恢复的气缸又用于(N-M)个在用气缸的转矩分配。转矩分配(torque split)代表用于调整(i)停用/恢复的气缸和(ii)在用气缸中的每一个产生的转矩的值,同时在减少转矩扰动的情况下维持相同的平均输出转矩。例如,该基础转矩请求可以基于驾驶员输入,该多个运转参数可以包括当前运转条件下容许的最小和最大火花提前时相应的最小和最大转矩容量。该转矩分配可以是(1)和(2)中的较小值,(1)是(i)基础转矩请求与最小转矩容量之间的差值和(ii)M与(N-M)的商的乘积,(2)是最大转矩容量与基础转矩请求之间的差值。
该系统和方法可以根据基础转矩请求与(i)转矩分配与(ii)(N-M)与(M)的商的乘积之间的差值确定发动机的M个停用或恢复的气缸的第一转矩请求。该系统和方法然后可以根据第一转矩请求确定第一火花正时。同样地,该系统和方法可以根据基础转矩请求与转矩分配之和确定对发动机的(N-M)个在用气缸的第二转矩请求。该系统和方法然后可以根据第二转矩请求确定第二火花正时。
例如,图1B示出当把在用气缸的火花正时提前至或接近MBT火花正时时减小的转矩变化。纵轴20代表制动转矩,横轴22代表火花正时。如图所示,当火花正时朝着MBT24提前时,转矩扰动的幅值从大扰动26减小至最小扰动28。在一些实施中,M可以等于发动机的气缸总数,N可以等于M的一半。例如,发动机可以包括八个气缸(M=8),并且可以停用/恢复四个气缸(N=4)。然而,可以停用和/或恢复其它数量的气缸。
现在参照图2,示出了示例性发动机系统100的原理框图。发动机系统100包括发动机102,其基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入燃烧空气/燃料混合物以产生车辆的驱动转矩。空气通过进气系统108被吸入发动机102。仅仅举例来说,进气系统108可包括进气歧管110和节气门112。仅仅举例来说,节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116,其调节节气门112的开度以控制吸入进气歧管110的空气量。
从进气歧管110把空气吸入发动机102的气缸中。虽然发动机102可以包括多个气缸,但是为了图示目的,示出单个代表性气缸118。仅仅举例来说,发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114可以命令气缸致动器模块120选择性地停用一些气缸,这可以在某些发动机运转状态下提高燃料经济性。
发动机102可以使用四冲程循环运转。下面描述的四冲程是以进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程命名的。在曲轴(未示出)的每转期间,在气缸118内发生四冲程中的两个。因此,曲轴的两转是气缸118经历全部四个冲程所必需的。
在进气冲程期间,经由进气门122把空气从进气歧管110吸入气缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124,其调节燃料喷射以获得期望的空气/燃料比。燃料可以在中央位置或多个位置喷入进气歧管110,例如在每个气缸的进气门122附近。在不同实施中(未示出),燃料可以直接喷入气缸中或喷入与气缸相关的混合室中。燃料致动器模块124可以中断向停用气缸的燃料喷射。
喷射的燃料与空气混合并且在气缸118中形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间,气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火式发动机,在这种情况下,气缸118中的压缩引燃空气/燃料混合物。替代地,发动机102可以是火花点火式发动机,在这种情况下,火花致动器模块126根据来自ECM 114的信号使气缸118中的火花塞128通电,这引燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞处于其称作上止点(TDC)的最高位置时的时间规定火花正时。
火花致动器模块126可以由说明TDC前或后多久产生火花的正时信号控制。因为活塞位置直接与曲轴旋转有关,所以,火花致动器模块126的操作可以与曲轴角同步。在不同实施中,火花致动器模块126可以中断向停用气缸的火花供应。
产生火花可以称为点火事件。火花致动器模块126可以具有改变每个点火事件的火花正时的能力。火花致动器模块126甚至可以在火花正时信号在上一点火事件与下一点火事件之间变化时能够改变该下一点火事件的火花正时。
在燃烧冲程期间,空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下,由此驱动曲轴。燃烧冲程可以定义为活塞到达TDC与活塞回到下止点(BDC)时的时间之间的时间。
在排气冲程期间,活塞开始从BDC向上移动并且经由排气门130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。
进气门122可以由进气凸轮轴140控制,而排气门130可以由排气凸轮轴142控制。在不同实施中,多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制气缸118的多个进气门(包括进气门122)和/或可以控制多排气缸(包括气缸118)的进气门(包括进气门122)。同样地,多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可以控制气缸118的多个排气门和/或可以控制多排气缸(包括气缸118)的排气门(包括排气门130)。
气缸致动器模块120可以通过禁止进气门122和/或排气门130的开启而停用气缸118。在不同的其它实施中,进气门122和/或排气门130可以由除凸轮轴以外的装置例如电磁致动器控制。
进气凸轮相位器148可以相对于活塞TDC改变进气门122开启的时间。排气凸轮相位器150可以相对于活塞TDC改变排气门130开启的时间。相位器致动器模块158可以根据来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时,相位器致动器模块158也可以控制可变气门升程(未示出)。
发动机系统100可以包括向进气歧管110提供压缩空气的增压装置。例如,图2示出涡轮增压器,其包括由流过排气系统134的热废气驱动的热涡轮160-1。该涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2,其压缩引入节气门112的空气。在不同实施中,由曲轴驱动的增压器(未示出)可以压缩来自节气门112的空气并且把压缩空气输送给进气歧管110。
废气门162可以允许废气绕过涡轮160-1,由此降低涡轮增压器的增压(进气压缩量)。ECM 114可以通过增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在不同的实施中,可以通过增压致动器模块164控制多个涡轮增压器。涡轮增压器可以具有可变几何形状,其可以由增压致动器模块164控制。
中冷器(未示出)可以耗散压缩空气时产生的压缩空气充量中包含的一些热量。压缩空气充量还可以具有来自排气系统134的部件的吸收热。虽然为了图示目的示出涡轮160-1和压缩机160-2是分开的,但是它们可以彼此相连,使进气非常接近热废气。
发动机系统100可以包括废气再循环(EGR)阀170,其选择性地使废气改道回至进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可以由EGR致动器模块172控制。
发动机系统100可以使用RPM传感器180测量曲轴的转速,单位为转/分钟(RPM)。可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以位于发动机102内或冷却剂循环的其它位置例如散热器(未示出)处。
可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量进气歧管110内的压力。在不同的实施中,可以测量发动机真空,即环境空气压力与进气歧管110内压力之间的差值。可以使用质量流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110的空气的质量流量。在不同的实施中,MAF传感器186可以位于还包含节气门112的壳体中。
节气门致动器模块116可以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。可以使用进气温度(IAT)传感器192测量吸入发动机102中的空气的环境温度。ECM 114可以使用来自传感器的信号为发动机系统100作出控制决策。
ECM 114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如,变速器(未示出)可以是手动变速器。另外,例如,ECM 114可以在换档期间减小发动机转矩。ECM 114可以与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动机198的运转。
电动机198还可以起到发电机的作用,并且可以用来产生供车辆电气系统使用和/或存储在蓄电池中的电能。在不同的实施中,ECM 114、变速器控制模块194和混合控制模块196的不同功能可以并入一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统可以称为接收致动器值的致动器。例如,节气门致动器模块116可以称为致动器,节气门开口面积可以称作致动器值。在图2的例子中,节气门致动器模块116通过调整节气门112的叶片的角度来获得节气门开口面积。
同样地,火花致动器模块126可以称为致动器,而相应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其它致动器可以包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器,致动器值可以分别对应于在用气缸数、燃料供应速度、进气和排气凸轮相位器角度、增压压力和EGR阀开口面积。ECM 114可以控制致动器值以便促使发动机102产生期望的发动机输出转矩。
现在参照图3,给出示范性发动机控制系统的原理框图。ECM 114的示范性实施包括驾驶员转矩模块202。驾驶员转矩模块202可以根据来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入确定驾驶员转矩请求。驾驶员输入可以基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还可以基于巡航控制,其可以是改变车速以维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。驾驶员转矩模块202可以存储加速器踏板位置对期望转矩的一个或多个映射,并且可以根据这些映射中选定的一个确定驾驶员转矩请求。
轮轴转矩仲裁模块204在来自驾驶员转矩模块202的驾驶员转矩请求与其它轮轴转矩请求之间进行仲裁。可以通过包括发动机和/或电动机在内的不同来源产生轮轴转矩(车轮处的转矩)。转矩请求可以包括绝对转矩请求以及相对转矩请求和斜坡请求(ramp request)。仅仅举例来说,斜坡请求可以包括使转矩斜坡降至最小发动机停机转矩或使转矩从最小发动机停机转矩斜坡上升的请求。相对转矩请求可以包括暂时或持续的转矩降低或升高。
轮轴转矩请求可以包括检测到正向车轮打滑时牵引控制系统请求的转矩降低。正向车轮打滑发生在轮轴转矩克服车轮与路面之间的摩擦并且车轮开始抵抗路面打滑的时候。轮轴转矩请求还可以包括转矩增大请求以抵消负向车轮打滑,这种情况下,因为轮轴转矩为负,车辆的轮胎朝着相对于路面的另一方向打滑。
轮轴转矩请求还可以包括制动管理请求和车辆超速转矩请求。制动管理请求可以在车辆停止时减小轮轴转矩以确保轮轴转矩不超过制动能力而固定住车辆。车辆超速转矩请求可以减小轮轴转矩以阻止车辆超过预定速度。轮轴转矩请求还可以通过车辆稳定性控制系统产生。
轮轴转矩仲裁模块204根据收到的转矩请求之间的仲裁结果输出预计转矩请求和即时转矩请求。如下所述,来自轮轴转矩仲裁模块204的预计和即时转矩请求在用于控制发动机系统100的致动器之前可以由ECM 114的其它模块选择性地进行调整。
大体上,即时转矩请求是当前期望的轮轴转矩量,而预计转矩请求是即刻可能需要的轮轴转矩量。ECM 114因此控制发动机系统100以产生等于即时转矩请求的轮轴转矩。然而,致动器值的不同组合可以产生相同的轮轴转矩。ECM 114因此可以调整致动器值以允许向预计转矩请求的更快转换,同时仍然把轮轴转矩维持在即时转矩请求。
在不同的实施中,预计转矩请求可以基于驾驶员转矩请求。即时转矩请求可以小于预计转矩请求,例如当驾驶员转矩请求引起冰面上的车轮打滑的时候。在这种情况下,牵引控制系统(未示出)可以借助即时转矩请求请求降低,并且ECM 114将发动机系统100产生的转矩减小为即时转矩请求。然而,ECM 114控制发动机系统100,以便一旦车轮打滑停止,发动机系统100能够迅速地重新产生预计转矩请求。
一般地说,即时转矩请求与较高预计转矩请求之间的差值能够称为转矩储备。转矩储备可以代表发动机系统100以最小延迟能够开始产生的额外的转矩量。快速发动机致动器用来增大或减小当前轮轴转矩。如下文更详细描述的,快速发动机致动器是与慢速发动机致动器对比着定义的。
在不同的实施中,快速发动机致动器能够在一个范围内改变轮轴转矩,此处,这个范围是由慢速发动机致动器建立的。在这样的实施中,这个范围的上限是预计转矩请求,而这个范围的下限是由快速致动器的转矩容量限制。仅仅举例来说,快速发动机致动器可以仅仅能够把轮轴转矩减小第一量,此处,该第一量是快速致动器的转矩容量的测量值。该第一量可以基于由慢速发动机致动器设置的发动机运转状态而变化。当即时转矩请求在这个范围以内时,快速发动机致动器能够用来促使轮轴转矩等于即时转矩请求。当ECM 114请求输出预计转矩请求时,能够控制快速发动机致动器改变轮轴转矩为这个范围的最高,其是预计转矩请求。
一般地说,快速发动机致动器与慢速发动机致动器相比能够更迅速地改变轮轴转矩。慢速致动器可以比快速致动器更慢地响应它们的相应致动器值的变化。例如,慢速致动器可以包括机械构件,它们需要时间响应于致动器值的变化从一个位置移动到另一个。慢速致动器的特征还可以在于,一旦慢速致动器开始实施变化的致动器值时轮轴转矩开始变化所花费的时间量。通常,慢速致动器的这个时间量将长于快速致动器的。另外,即使在开始变化之后,轮轴转矩可以花费更长时间以完全响应慢速致动器的变化。
仅仅举例来说,如果把快速致动器设置成适当的值,ECM 114可以把慢速致动器的致动器值设置为将使发动机系统100能够产生预计转矩请求的值。同时,ECM 114可以把快速致动器的致动器值设置为在给了慢速致动器值的情况下促使发动机系统100产生即时转矩请求而不是预计转矩请求的值。
快速致动器值因此促使发动机系统100产生即时转矩请求。当ECM 114决定把轮轴转矩从即时转矩请求转换为预计转矩请求时,ECM 114把一个或多个快速致动器的致动器值改变为相应于预计转矩请求的值。因为已经基于预计转矩请求设置慢速致动器值,所以发动机系统100能够在仅仅由快速致动器施加的延迟之后产生预计转矩请求。换句话说,避免了使用慢速致动器改变轮轴转矩而产生的更长的延迟。
仅仅举例来说,当预计转矩请求等于驾驶员转矩请求时,可以在由于暂时的转矩降低请求使即时转矩请求小于驾驶员转矩请求的时候形成转矩储备。替代地,可以通过增大预计转矩请求超出驾驶员转矩请求来形成转矩储备,同时维持即时转矩请求为驾驶员转矩请求。所得到的转矩储备能够吸收所需轮轴转矩的突然增大。仅仅举例来说,来自空调或动力转向泵的突加负载可以通过增大即时转矩请求得到平衡。如果即时转矩请求的增大小于转矩储备,就能够通过使用快速致动器迅速地产生该增大。然后也可以增大预计转矩请求以重新建立前述的转矩储备。
转矩储备的另一示例使用是减少慢速致动器值的波动。由于它们的较低速,改变慢速致动器值可以产生控制不稳定性。另外,慢速致动器可以包括机械零件,它们在频繁移动时可以抽取更多动力和/或磨损得更快。形成充分的转矩储备允许通过借助即时转矩请求改变快速致动器而做出期望转矩的变化,同时维持慢速致动器的值。例如,为了维持特定怠速,即时转矩请求可以在一个范围内变化。如果把预计转矩请求设置为超出这个范围的水平,那么,能够使用快速致动器做出维持该怠速的即时转矩请求的变化,而不需要调整慢速致动器。
仅仅举例来说,在火花点火式发动机中,火花正时可以是快速致动器值,而节气门开口面积可以是慢速致动器值。火花点火式发动机可以通过应用火花燃烧燃料包括例如汽油和乙醇。相反地,在压缩点火式发动机中,燃料流量可以是快速致动器值,而节气门开口面积可以用作除转矩以外的发动机特性的致动器值。压缩点火式发动机可以通过压缩燃料燃烧燃料包括例如柴油。
当发动机102是火花点火式发动机时,火花致动器模块126可以是快速致动器并且节气门致动器模块116可以是慢速致动器。在收到新的致动器值之后,火花致动器模块126也许能改变后面点火事件的火花正时。当把点火事件的火花正时(也称火花提前)设置为标定值时,紧跟着点火事件之后在燃烧冲程中产生最大转矩。然而,偏离标定值的火花提前可以减小燃烧冲程中产生的转矩量。因此,一发生下一点火事件,火花致动器模块126就也许能通过改变火花提前改变发动机输出转矩。仅仅举例来说,在车辆结构标定阶段期间可以确定火花提前与不同的发动机运转状态对应的表格,并且根据当前发动机运转状态从表格中选择标定值。
相反地,节气门开口面积的变化花费更长时间以影响发动机输出转矩。节气门致动器模块116通过调整节气门112的叶片的角度来改变节气门开口面积。因此,一旦收到新的致动器值,那么当节气门112根据新的致动器值从其前一位置移动到新位置时就存在机械延迟。另外,根据节气门打开的气流变化经受进气歧管110中的空气传输延迟。此外,没有随着发动机输出转矩的增大而实现进气歧管110中增加的气流,直到气缸118在下一进气冲程接收额外空气、压缩该额外空气并且开始燃烧冲程。
使用这些致动器作为例子,能够通过设置节气门开口面积为将允许发动机102产生预计转矩请求的值来形成转矩储备。同时,能够基于小于预计转矩请求的即时转矩请求设置火花正时。虽然节气门开口面积为发动机102产生足够的气流以产生预计转矩请求,但是根据即时转矩请求延迟火花正时(这减小转矩)。发动机输出转矩因此将等于即时转矩请求。
当需要额外的转矩时例如当空调压缩机启动时,或者当牵引控制确定车轮打滑已经结束时,能够根据预计转矩请求设置火花正时。通过后面的点火事件,火花致动器模块126可以使火花提前恢复至标定值,这允许发动机102产生用已经供给的气流能够获得的全部发动机输出转矩。发动机输出转矩因此可以迅速地增大到预计转矩请求,而不经历由改变节气门开口面积带来的延迟。
当发动机102是压缩点火式发动机时,燃料致动器模块124可以是快速致动器并且节气门致动器模块116和增压致动器模块164可以是排放致动器。用这样的方式,可以根据即时转矩请求设置燃料质量,并且可以根据预计转矩请求设置节气门开口面积和增压。节气门开口面积可以产生比满足预计转矩请求所需的更多的气流。产生的气流又可以多于喷射燃料的完全燃烧所需的,以致于空气/燃料比通常为稀的并且气流变化不影响发动机转矩输出。发动机输出转矩因此将等于即时转矩请求并且可以通过调整燃料流量而增大或减小。
可以根据预计转矩请求控制节气门致动器模块116、增压致动器模块164以及EGR致动器模块172以控制排放并且最小化涡轮滞后。节气门致动器模块116可以形成真空以经由EGR阀170抽取废气并且将其引入进气歧管110中。
轮轴转矩仲裁模块204可以输出预计转矩请求和即时转矩请求到推进转矩仲裁模块206。在不同的实施中,轮轴转矩仲裁模块204可以输出预计转矩请求和即时转矩请求到混合优化模块208。混合优化模块208确定通过发动机102应产生多少转矩以及通过电动机198应产生多少转矩。混合优化模块208然后输出修正的预计和即时转矩请求到推进转矩仲裁模块206。在不同的实施中,混合优化模块208可以实施在混合控制模块196中。
推进转矩仲裁模块206收到的预计和即时转矩请求从轮轴转矩域(车轮处的转矩)转化成推进转矩域(曲轴处的转矩)。这个转化可以发生在混合优化模块208之前、该模块之后、作为该模块的一部分或者取代该模块。
推进转矩仲裁模块206在包括转化后的预计和即时转矩请求在内的推进转矩请求之间仲裁。推进转矩仲裁模块206产生仲裁后的预计转矩请求和仲裁后的即时转矩请求。可以通过从收到的请求中选择胜出的请求(winning request)产生仲裁后的转矩。替代地或附加地,可以通过根据收到的请求中的另一个或更多个修正收到的请求中的一个来产生仲裁后的转矩。
其它推进转矩请求可以包括针对发动机超速保护的转矩降低、针对失速预防的转矩增大以及变速器控制模块194请求的以适应换档的转矩降低。推进转矩请求还可以由离合器燃料切断产生,其减小发动机输出转矩,此时,驾驶员踩下手动变速器车辆中的离合器踏板以防止发动机转速的加剧(急剧升高)。
推进转矩请求还可以包括发动机停止请求,其可以在检测到重大故障时发起。仅仅举例来说,重大故障可以包括检测到车辆被盗、起动电动机卡住、电子节气门控制问题和意外的转矩增大。在不同的实施中,当发动机停止请求出现时,仲裁选择发动机停止请求作为胜出的请求。当发动机停止请求出现时,推进转矩仲裁模块206可以输出零作为仲裁后的转矩。
在不同的实施中,发动机停止请求可以独立于仲裁过程而只是关闭发动机102。推进转矩仲裁模块206仍然可以接收发动机停止请求以便例如适当的数据能够反馈给其他的转矩请求者。例如,可以通知全部其他的转矩请求者,他们已经输掉了仲裁。
RPM控制模块210也可以输出预计和即时转矩请求给推进转矩仲裁模块206。当ECM 114处于RPM模式时,来自RPM控制模块210的转矩请求可以在仲裁中获胜。当驾驶员把他们的脚从加速器踏板移开时,例如当车辆空转或者从较高速减速滑行时,可以选择RPM模式。替代地或附加地,当来自轮轴转矩仲裁模块204的预计转矩请求小于预定转矩值时,可以选择RPM模式。
RPM控制模块210从RPM轨迹模块212接收期望RPM并且控制预计和即时转矩请求以减小期望RPM与当前RPM之间的差值。仅仅举例来说,RPM轨迹模块212可以为车辆减速输出线性降低的期望RPM直到达到空转RPM。RPM轨迹模块212然后可以继续输出空转RPM作为期望RPM。
储备/负载模块220从推进转矩仲裁模块206接收仲裁后的预计和即时转矩请求。储备/负载模块220可以调整仲裁后的预计和即时转矩请求以形成转矩储备和/或抵偿一个或多个负载。储备/负载模块220然后输出调整后的预计和即时转矩请求到致动模块224。
仅仅举例来说,催化剂起燃过程或冷启动排放降低过程可以要求延迟的火花提前。储备/负载模块220因此可以增大调整后的预计转矩请求超出调整后的即时转矩请求,为冷启动排放降低过程形成延迟火花。在另一例子中,可以直接改变发动机的空气/燃料比和/或质量空气流量,例如通过诊断的嵌入式当量比试验和/或新发动机净化。在开始这些过程之前,可以形成或增加转矩储备以迅速弥补这些过程期间由稀的空气/燃料混合物引起的发动机输出转矩的降低。
储备/负载模块220还可以就预想到的将来负载而形成或增加转矩储备,例如动力转向泵操作或空调(A/C)压缩机离合器的接合。当驾驶员首先请求空调时,可以形成用于A/C压缩机离合器接合的储备。储备/负载模块220可以增大调整后的预计转矩请求,同时保持调整后的即时转矩请求不变,以产生转矩储备。然后,当A/C压缩机离合器接合时,储备/负载模块220可以通过A/C压缩机离合器的估计负载增加即时转矩请求。
致动模块224从储备/负载模块220接收调整后的预计和即时转矩请求。致动模块224确定将怎样获得调整后的预计和即时转矩请求。致动模块224可以是发动机型号专用的。例如,就火花点火式发动机对压缩点火式发动机而言,致动模块224可以不同地实施或者使用不同的控制方案。
在不同的实施中,致动模块224可以限定全部发动机型号公用的模块与发动机型号专用的模块之间的界线。例如,发动机型号可以包括火花点火和压缩点火。致动模块224之前的模块例如推进转矩仲裁模块206可以是全部发动机型号公用的,而致动模块224和随后的模块可以是发动机型号专用的。
例如,在火花点火式发动机中,致动模块224可以改变作为慢速致动器的节气门112的打开,允许大范围的转矩控制。致动模块224可以使用气缸致动器模块120停用气缸,这也提供大范围的转矩控制,但是也可以很慢并且可以涉及驾驶性能和排放事务。致动模块224可以使用火花正时作为快速致动器。然而,火花正时可以不提供同样大范围的转矩控制。另外,由于火花正时的变化(称为火花储备容量)而成为可能的转矩控制量可以随着气流改变而变化。
在不同的实施中,致动模块224可以根据调整后的预计转矩请求产生空气转矩请求。空气转矩请求可以等于调整后的预计转矩请求,设置气流以便能够通过其它致动器的变化来获得调整后的预计转矩请求。
空气控制模块228可以根据空气转矩请求确定期望的致动器值。例如,空气控制模块228可以控制期望的歧管绝对压力(MAP)、期望的节气门面积和/或期望的每气缸空气量(APC)。期望的MAP可以用来确定期望的增压,期望的APC可以用来确定期望的凸轮相位器位置。在不同的实施中,空气控制模块228还可以确定EGR阀170的开启量。
致动模块224还可以产生火花转矩请求、气缸关闭转矩请求和燃料转矩请求。火花转矩请求可以被火花控制模块232用来确定把火花正时从标定火花提前延迟多少(这减小发动机输出转矩)。火花控制模块232因此可以实施本发明的系统或方法。
气缸关闭转矩请求可以被气缸控制模块236用来确定停用多少气缸。气缸控制模块236可以命令气缸致动器模块120停用发动机102的一个或多个气缸。在不同的实施中,可以一起停用预定的一组气缸。
气缸控制模块236还可以命令燃料控制模块240停止供应燃料给停用的气缸并且可以命令火花控制模块232以停止提供火花给停用的气缸。在不同的实施中,一旦已经存在于气缸中的任何燃料/空气混合物已经燃烧,火花控制模块232就仅仅停止提供火花给气缸。
在不同的实施中,气缸致动器模块120可以包括液压系统,其选择性地使进气门和/或排气门与一个或多个气缸的相应的凸轮轴分离以便停用那些气缸。仅仅举例来说,通过气缸致动器模块120,一半气缸的气门作为整体要么液压相连,要么分离。在不同的实施中,可以只是通过中断向那些气缸的燃料供给来停用气缸,而不停止进气门和排气门的开启和关闭。在这样的实施中,可以省略气缸致动器模块120。
燃料控制模块240可以根据来自致动模块224的燃料转矩请求改变提供给每个气缸的燃料量。在火花点火式发动机的正常运转期间,燃料控制模块240可以以空气引导模式(air lead mode)操作,其中,燃料控制模块240通过根据气流控制燃料流量努力维持化学计量空气/燃料比。燃料控制模块240可以确定燃料质量,该燃料质量在与每气缸空气的当前量结合时将获得化学计量燃烧。燃料控制模块240可以通过燃料供应速度命令燃料致动器模块124以喷射这个燃料质量给每个在用气缸。
在压缩点火系统中,燃料控制模块240可以以燃料引导模式操作,其中,燃料控制模块240确定每个气缸的燃料质量,其满足燃料转矩请求,同时最小化排放、噪音和燃料消耗。在燃料引导模式中,根据燃料流量控制气流并且可以控制气流以获得稀的空气/燃料比。另外,可以维持空气/燃料比在预定水平之上,这可以在动态发动机运转状态中防止黑烟产生。
模式设置可以确定致动模块224怎样处理调整后的即时转矩请求。模式设置可以提供给致动模块224,例如通过推进转矩仲裁模块206,并且可以选择包括被动模式、舒适模式、最大范围模式和自致动模式在内的模式。
在被动模式中,致动模块224可以忽略调整后的即时转矩请求并且根据调整后的预计转矩请求设置发动机输出转矩。致动模块224因此可以设置火花转矩请求、气缸关闭转矩请求和燃料转矩请求为调整后的预计转矩请求,这最大化当前发动机气流状态的发动机输出转矩。替代地,致动模块224可以设置这些请求为预定(例如范围外的高)值以禁止由于延迟火花、停用气缸或降低燃料/空气比而引起的转矩降低。
在舒适模式中,致动模块224输出调整后的预计转矩请求作为空气转矩请求并且通过仅仅调整火花提前而努力获得调整后的即时转矩请求。致动模块224因此输出调整后的即时转矩请求作为火花转矩请求。火花控制模块232将尽可能多地延迟火花以努力获得火花转矩请求。如果期望的转矩降低大于火花储备容量(火花延迟可获得的转矩降低量),可能不获得该转矩降低。那么发动机输出转矩将大于调整后的即时转矩请求。
在最大范围模式中,致动模块224可以输出调整后的预计转矩请求作为空气转矩请求,输出调整后的即时转矩请求作为火花转矩请求。另外,当单独减小火花提前不能获得调整后的即时转矩请求时,致动模块224可以减小气缸关闭转矩请求(由此停用气缸)。
在自致动模式中,致动模块224可以根据调整后的即时转矩请求减小空气转矩请求。在不同的实施中,可以将空气转矩请求仅仅减小到允许火花控制模块232通过调整火花提前而获得调整后的即时转矩请求所必需的程度。因此,在自致动模式中,在尽可能少地调整空气转矩请求的同时,获得调整后的即时转矩请求。换句话说,通过尽可能地减小快速响应的火花提前,最小化对较慢响应的节气门开启的利用。这允许发动机102尽快重新产生调整后的预计转矩请求。
转矩估计模块244可以估计发动机102的转矩输出。估计的转矩可以被空气控制模块228用于执行对发动机气流参数例如节气门面积、MAP和相位器位置的闭环控制。例如,可以定义这样的转矩关系
式中,转矩(T)是每气缸空气量(APC)、火花提前(S)、进气凸轮相位器位置(I)、排气凸轮相位器位置(E)、空气/燃料比(AF)、油温(OT)和在用气缸数(#)的函数。还可以考虑更多的变量,例如,废气再循环(EGR)阀的开度。
这个关系可以通过方程式进行建模和/或可以作为查询表存储。转矩估计模块244可以根据测量的MAF和当前RPM确定APC,由此允许基于实际气流的闭环空气控制。所用的进气和排气凸轮相位器位置可以基于实际位置,因为相位器可以朝着期望位置行进。
实际的火花提前可以用来估计实际的发动机输出转矩。当标定的火花提前值用来估计转矩时,估计的转矩可以称作估计的空气转矩或仅仅是空气转矩。如果消除了火花延迟(即火花正时设置为标定的火花提前值)并且给全部气缸供应燃料,空气转矩就是对当前气流下发动机能够产生多少转矩的估计。
空气控制模块228可以输出期望的面积信号给节气门致动器模块116。节气门致动器模块116然后调节节气门112以产生期望的节气门面积。空气控制模块228可以根据反转矩模型和空气转矩请求产生期望的面积信号。空气控制模块228可以使用估计的空气转矩和/或MAF信号以便执行闭环控制。例如,可以控制期望的面积信号以最小化估计的空气转矩与空气转矩请求之间的差值。
空气控制模块228可以输出期望的歧管绝对压力(MAP)信号给增压调度模块248。增压调度模块248使用期望的MAP信号以控制增压致动器模块164。增压致动器模块164然后控制一个或多个涡轮增压器(例如包含涡轮160-1和压缩机160-2的涡轮增压器)和/或增压器。
空气控制模块228还可以输出期望的每气缸空气量(APC)信号给相位器调度模块252。根据期望的APC信号和RPM信号,相位器调度模块252可以使用相位器致动器模块158控制进气和/或排气凸轮相位器148和150的位置。
返回参看火花控制模块232,标定的火花提前值可以根据不同的发动机运转状态而变化。仅仅举例来说,可以颠倒转矩关系以求出期望的火花提前。对于特定转矩请求(Tdes),期望的火花提前(Sdes)可以基于下式确定
这个关系可以具体化为方程式和/或查询表。空气/燃料比(AF)可以是实际的空气/燃料比,如同燃料控制模块240报告的。
当把火花提前设置为标定的火花提前时,得到的转矩可以尽可能地接近最大制动转矩(MBT)。MBT指的是当火花提前增加时为特定气流产生的最大发动机输出转矩,同时使用具有大于预定阈值的辛烷值的燃料并且使用化学计量燃料供给。出现最大转矩时的火花提前称为MBT火花。标定的火花提前可以稍不同于MBT火花,因为,例如,燃料品质(例如当使用低辛烷值的燃料时)和环境因素。标定的火花提前时的转矩因此可能小于MBT。
现在参照图4,给出该火花控制模块232的例子。火花控制模块232可以包括转矩分配模块300、第一火花控制模块310和第二火花控制模块320。
转矩分配模块300确定既用于停用/恢复的气缸又用于在用气缸的期望的转矩分配。转矩分配模块300从致动模块224接收基础转矩请求(A)。转矩分配模块300还接收一个或多个气缸118的状态。在一些实施中,转矩分配模块300可以接收一个气缸118的状态(即独立气缸转矩控制)。在其他的实施中,转矩分配模块300可以接收每个气缸118的状态。这些状态表明气缸是否在用、气缸是否在转换(停用或恢复)或者气缸是否停用。因此,仅仅举例来说,转矩分配模块300可以接收表明一半气缸118在用且一半气缸停用的状态(例如,N=4,M=8)。然而,可以停用和/或恢复其它数量的气缸。
转矩分配模块根据基础转矩请求A和下列其它参数确定既用于停用/恢复的气缸又用于在用气缸的转矩分配(Ts):
B=最小转矩容量
C=最大转矩容量
N=气缸总数
M=停用/恢复的气缸数
TA=在用气缸的转矩目标值
TD=恢复/停用的气缸的转矩目标值
式中,B和C分别代表当前运转状态下最小和最大容许火花提前时的最小和最大转矩容量。
期望的转矩分配Ts可以按下式确定:
式中,期望的转矩分配Ts是(3)和(4)中的较小值。相反,如果B的值太高,转矩分配Ts可被限制为较小值。转矩分配Ts还可以预定速率斜坡变化。
转矩分配模块300可以分别为第一和第二火花控制模块310和320产生第一和第二期望转矩请求。转矩分配模块300可以按照下式产生第一期望转矩请求:
转矩分配模块300可以按照下式产生第二期望转矩请求:
第一火花控制模块310接收用于M个停用或恢复的气缸118的第一期望转矩请求TD。第一火花控制模块310产生第一火花正时,火花致动器模块126使用该第一火花正时控制这M个停用或恢复的气缸118的火花。具体地说,第一火花控制模块310可以根据第一期望转矩请求TD产生第一火花正时。同样地,第二火花控制模块320接收用于(N-M)个在用气缸118的第二期望转矩请求TA。第二火花控制模块320产生第二火花正时,火花致动器模块126使用该第二火花正时控制这(N-M)个在用气缸118的火花。具体地说,第二火花控制模块320可以根据第二期望转矩请求TA产生第二火花正时。
现在参照图5A,一种用于降低气缸停用期间的转矩波动的示例方法开始于400。在400,ECM 114可以确定是否请求气缸停用。例如,当转矩请求小于预定阈值时,可以请求气缸停用。如果为真,控制可以继续到404。如果为假,控制可以返回400。在404,ECM 114可以确定转矩分配TS。在408,ECM 114可以根据基础转矩请求和转矩分配TS分别确定第一和第二转矩请求TD和TA。在412,ECM 114可以根据第一和第二转矩请求TD和TA分别确定第一和第二火花正时。在416,ECM 114可以延迟M个停用气缸的火花正时为第一火花正时并且可以提前(N-M)个在用气缸的火花正时为第二火花正时。在420,ECM 114可以停用这M个气缸。然后控制可以结束。
现在参照图5B,一种用于降低气缸恢复期间的转矩波动的示例方法开始于450。在450,ECM 114可以确定是否请求气缸恢复。例如,当转矩请求大于另一预定阈值时,可以请求气缸恢复。如果为真,控制可以继续到454。如果为假,控制可以返回450。在454,ECM 114可以恢复M个气缸。在458,ECM 114可以确定转矩分配TS。在462,ECM 114可以根据基础转矩请求和转矩分配TS分别确定第一和第二转矩请求TD和TA。在466,ECM 114可以根据第一和第二转矩请求TD和TA分别确定第一和第二火花正时。在470,ECM 114可以延迟M个恢复气缸的火花正时为第一火花正时并且可以提前(N-M)个在用气缸的火花正时为第二火花正时。然后控制可以结束。然而在一些实施中,ECM 114可以既实施图5A的示例方法又实施图5B的示例方法。换句话说,ECM 114可以在气缸停用和恢复这两种事件期间控制火花正时以降低转矩波动。
现在参照图6A-6B,示出了图5B的方法的模拟结果。图6A包括代表时间的横轴500和含有气缸控制502、火花正时504和发动机转速506在内的纵轴。发动机转速506随时间保持恒定。当气缸控制502在508处恢复气缸时,在512处延迟火花正时504一段时间并且然后在514处提前直到基础火花正时510继续。图6B包括代表轮轴转矩的纵轴520和代表时间的横轴522。实际的转矩输出524保持大致等于期望的转矩(与类似于图1A示出的恢复事件526之后的转矩波动528形成对比)。
能够以多种形式实施本发明的宽泛教导。因此,尽管本发明包含特定例子,但是本发明的真实范围不应当受此限制,因为本领域技术人员一旦研读附图、说明书和下列权利要求,其它改型将变得显而易见。
Claims (10)
1. 一种用于发动机的控制系统,该控制系统包括:
第一火花控制模块,其在停用发动机的N个气缸中的M个之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时,其中,M是大于或等于1的整数,并且其中,N是大于M的整数;和
第二火花控制模块,其在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的所述时段期间把发动机的(N-M)个在用气缸的火花正时提前为第二期望火花正时,其中,第二火花正时大于第一火花正时。
2. 如权利要求1所述的控制系统,还包括转矩分配模块,其根据基础转矩请求和多个运转参数确定既用于这M个停用或恢复的气缸又用于这(N-M)个在用气缸的转矩分配。
3. 如权利要求2所述的控制系统,其中,所述多个运转参数包括当前运转状态下容许的最小和最大火花提前时相应的最小和最大转矩容量。
4. 如权利要求3所述的控制系统,其中,所述转矩分配是(1)和(2)中的较小值,(1)是(i)所述基础转矩请求与所述最小转矩容量之间的差值和(ii)M与(N-M)的商的乘积,(2)是所述最大转矩容量与所述基础转矩请求之间的差值。
5. 如权利要求4所述的控制系统,其中,所述转矩分配模块根据所述基础转矩请求与(i)所述转矩分配与(ii)(N-M)与(M)的商的乘积之间的差值确定发动机的M个停用或恢复的气缸的第一转矩请求。
6. 如权利要求5所述的控制系统,其中,所述第一火花控制模块根据所述第一转矩请求确定所述第一火花正时。
7. 如权利要求4所述的控制系统,其中,所述转矩分配模块根据所述基础转矩请求与所述转矩分配之和确定发动机的(N-M)个在用气缸的第二转矩请求。
8. 如权利要求7所述的控制系统,其中,所述第二火花控制模块根据所述第二转矩请求确定所述第二火花正时。
9. 如权利要求1所述的控制系统,其中,N等于发动机的气缸总数,M等于N的一半。
10. 一种用于控制发动机的方法,所述方法包括:
在停用发动机的N个气缸中的M个之前或恢复这M个气缸之后的时段期间把这M个气缸的火花正时延迟为第一火花正时,其中,M是大于或等于1的整数,并且其中,N是大于M的整数;和
在停用这M个气缸之前或恢复这M个气缸之后的所述时段期间把发动机的(N-M)个在用气缸的火花正时提前为第二期望火花正时,其中,第二火花正时大于第一火花正时。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/026,603 US8887692B2 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | Systems and methods for decreasing torque fluctuations during cylinder deactivation and reactivation |
US13/026603 | 2011-02-14 | ||
US13/026,603 | 2011-02-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102635449A true CN102635449A (zh) | 2012-08-15 |
CN102635449B CN102635449B (zh) | 2015-05-20 |
Family
ID=46579765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210032325.9A Active CN102635449B (zh) | 2011-02-14 | 2012-02-14 | 用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动的系统和方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8887692B2 (zh) |
CN (1) | CN102635449B (zh) |
DE (1) | DE102012002377B4 (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104554268A (zh) * | 2013-10-15 | 2015-04-29 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于确定防急冲阻尼的时间区间的方法 |
CN106103949A (zh) * | 2014-03-11 | 2016-11-09 | 标致雪铁龙集团 | 具有汽缸钝化的机动车辆的内燃发动机 |
CN106351743A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-25 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种检测双ecu发动机正时信号传感器接反的方法及装置 |
CN109469551A (zh) * | 2017-09-07 | 2019-03-15 | 本田技研工业株式会社 | 内燃机的控制方法 |
CN110402327A (zh) * | 2017-03-15 | 2019-11-01 | 马自达汽车株式会社 | 发动机的控制装置及控制方法 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9267449B2 (en) * | 2011-06-16 | 2016-02-23 | GM Global Technology Operations LLC | Control system and method for coordinating throttle and boost |
US9212616B2 (en) | 2012-07-13 | 2015-12-15 | Robert Bosch Gmbh | Fuel shut-off command with adaptive cruise control |
US9567928B2 (en) | 2012-08-07 | 2017-02-14 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for controlling a variable valve actuation system to reduce delay associated with reactivating a cylinder |
DE102012017275A1 (de) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren und Steuerungseinrichtung zur momentneutralen Umschaltung einer aufladbaren Brennkraftmaschine |
DE102013220185B4 (de) * | 2012-10-15 | 2019-02-07 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | System und Verfahren zum Steuern eines Zündungsmusters eines Motors zur Verringerung einer Schwingung bei einer Deaktivierung von Zylindern des Motors |
US9920697B2 (en) * | 2014-03-26 | 2018-03-20 | GM Global Technology Operations LLC | Engine control systems and methods for future torque request increases |
US9422873B2 (en) * | 2013-12-12 | 2016-08-23 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for operating an engine |
US9545909B2 (en) * | 2014-09-26 | 2017-01-17 | GM Global Technology Operations LLC | Spark control systems and methods for engine torque estimation |
KR101575339B1 (ko) | 2014-10-21 | 2015-12-07 | 현대자동차 주식회사 | 비대칭 cda 엔진 |
US9938908B2 (en) | 2016-06-14 | 2018-04-10 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for predicting a pedal position based on driver behavior and controlling one or more engine actuators based on the predicted pedal position |
US9983583B2 (en) * | 2016-08-11 | 2018-05-29 | Tula Technology, Inc. | Autonomous driving with dynamic skip fire |
CN110382845A (zh) * | 2017-03-23 | 2019-10-25 | 马自达汽车株式会社 | 发动机的控制装置 |
CN107795395B (zh) * | 2017-07-18 | 2019-11-26 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种汽油机断缸降扭方法 |
US10151251B1 (en) * | 2017-11-14 | 2018-12-11 | GM Global Technology Operations LLC | Method and controller for engine torque control in a vehicle during a default throttle condition |
DE102018215649A1 (de) | 2018-09-14 | 2020-03-19 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Kompensation einer Gasfederwirkung bei Zylinderabschaltung mit Abgaseinschluss |
WO2022011275A1 (en) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | Clearflame Engines, Inc. | Systems and metods of cylinder deactivation in high-temperature mixing-controlled engines |
AU2021306345A1 (en) | 2020-07-09 | 2023-02-09 | Clearflame Engines, Inc. | Systems and metods of cylinder deactivation in high-temperature mixing-controlled engines |
CN111946468B (zh) * | 2020-07-31 | 2021-10-29 | 东风汽车集团有限公司 | 汽油机动力传动系统防冲击控制方法 |
US11180152B1 (en) * | 2020-10-08 | 2021-11-23 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel efficiency based integrated engine firing fraction and transmission ratio selection |
CN114233497B (zh) * | 2021-12-14 | 2024-02-20 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种发动机的控制方法、系统及设备 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5657625A (en) * | 1994-06-17 | 1997-08-19 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for internal combustion engine control |
US7363915B2 (en) * | 2002-06-04 | 2008-04-29 | Ford Global Technologies, Llc | Method to control transitions between modes of operation of an engine |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6736108B2 (en) | 2002-05-16 | 2004-05-18 | General Motors Corporation | Fuel and spark compensation for reactivating cylinders in a variable displacement engine |
US20040069272A1 (en) | 2002-10-10 | 2004-04-15 | Allen Jeffrey James | Displacement on demand torque smoothing using engine speed control |
JP3962358B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2007-08-22 | 本田技研工業株式会社 | 可変気筒式内燃機関の点火時期制御装置 |
US8813720B2 (en) * | 2010-01-27 | 2014-08-26 | Denso Corporation | Cylinder deactivation EMS control |
US9169787B2 (en) * | 2012-05-22 | 2015-10-27 | GM Global Technology Operations LLC | Valve control systems and methods for cylinder deactivation and activation transitions |
-
2011
- 2011-02-14 US US13/026,603 patent/US8887692B2/en active Active
-
2012
- 2012-02-08 DE DE102012002377.4A patent/DE102012002377B4/de active Active
- 2012-02-14 CN CN201210032325.9A patent/CN102635449B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5657625A (en) * | 1994-06-17 | 1997-08-19 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for internal combustion engine control |
US7363915B2 (en) * | 2002-06-04 | 2008-04-29 | Ford Global Technologies, Llc | Method to control transitions between modes of operation of an engine |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104554268A (zh) * | 2013-10-15 | 2015-04-29 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于确定防急冲阻尼的时间区间的方法 |
CN104554268B (zh) * | 2013-10-15 | 2018-11-09 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于确定防急冲阻尼的时间区间的方法 |
CN106103949A (zh) * | 2014-03-11 | 2016-11-09 | 标致雪铁龙集团 | 具有汽缸钝化的机动车辆的内燃发动机 |
CN106103949B (zh) * | 2014-03-11 | 2019-11-15 | 标致雪铁龙集团 | 具有汽缸钝化的机动车辆的内燃发动机 |
CN106351743A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-25 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种检测双ecu发动机正时信号传感器接反的方法及装置 |
CN106351743B (zh) * | 2016-08-29 | 2019-02-12 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种检测双ecu发动机正时信号传感器接反的方法及装置 |
CN110402327A (zh) * | 2017-03-15 | 2019-11-01 | 马自达汽车株式会社 | 发动机的控制装置及控制方法 |
CN109469551A (zh) * | 2017-09-07 | 2019-03-15 | 本田技研工业株式会社 | 内燃机的控制方法 |
CN109469551B (zh) * | 2017-09-07 | 2021-09-07 | 本田技研工业株式会社 | 内燃机的控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102012002377A1 (de) | 2012-08-16 |
US20120204832A1 (en) | 2012-08-16 |
CN102635449B (zh) | 2015-05-20 |
US8887692B2 (en) | 2014-11-18 |
DE102012002377B4 (de) | 2020-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102635449B (zh) | 用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动的系统和方法 | |
CN102787925B (zh) | 用于均质充量压燃发动机中的转矩控制的系统和方法 | |
CN102072029B (zh) | 用于控制发动机扭矩的系统和方法 | |
CN102345527B (zh) | 燃料切断过渡控制系统和方法 | |
CN102536480B (zh) | 用于加速度变化的扭矩控制系统和方法 | |
CN101846003B (zh) | 在基于扭矩的系统中裁定扭矩储备和负载的方法和设备 | |
CN104044577B (zh) | 包括再生制动和起动-停止功能的自适应巡航控制系统和方法 | |
CN101498247B (zh) | 基于转矩系统中的转速控制 | |
CN102383959B (zh) | 提高的燃料经济性模式控制系统和方法 | |
CN102146848B (zh) | 基于功率的发动机转速控制 | |
CN101576016B (zh) | 用于扭矩估计和控制的气缸燃料供应协调 | |
CN102039892B (zh) | 在混合动力车辆发动机起动期间控制扭矩的系统和方法 | |
CN102060014B (zh) | 传动系刚度控制系统和方法 | |
CN102235251B (zh) | 驾驶员扭矩请求系统和方法 | |
CN103670763B (zh) | 用于车辆起动的发动机控制系统和方法 | |
CN102235252B (zh) | 用于根据系统能量减小动力系扰动的系统和方法 | |
CN105317562B (zh) | 用于汽缸启动和停用的节气门控制系统和方法 | |
CN102235197A (zh) | 前馈凸轮轴相位器控制系统和方法 | |
CN102700550A (zh) | 用于换挡辅助的扭矩控制系统和方法 | |
CN102102592B (zh) | 具有传动比功率安全性的基于轴扭矩的驾驶员解译 | |
CN102678340B (zh) | 预节气门压力控制系统和方法 | |
CN102588128B (zh) | 涡轮增压器增压控制系统及换档方法 | |
CN108425760A (zh) | 利用充气选择多模发动机上的最佳模式的方法 | |
CN102400807A (zh) | 发动机扭矩估计系统和方法 | |
CN103452678A (zh) | 当驾驶员下压加速器踏板时控制发动机扭矩以防止传动系撞击的系统和方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |