CN103422996B - 用于气缸去激活和激活过渡的气门控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于气缸去激活和激活过渡的气门控制系统和方法。用于车辆的发动机控制系统包括空气控制模块和气门控制模块。空气控制模块基于扭矩请求确定期望的每缸空气质量（APC）并响应于去激活发动机的N个气缸的命令而选择性地增加期望的APC。气门控制模块响应于所述命令禁用发动机的该N个气缸的进气门和排气门，基于期望的APC确定进气门和排气门的正时，并基于进气门和排气门的正时分别控制M个其它气缸的无凸轮进气门和排气门致动器。发动机包括Q个气缸，M和N是大于零的整数，并且M加N等于Q。

Description

用于气缸去激活和激活过渡的气门控制系统和方法
技术领域
本公开涉及内燃发动机并且更具体地涉及气门控制系统和方法。
背景技术
此处提供的背景描述是用于概括地给出本发明的背景。在这个背景部分中所描述的本发明发明人的工作，以及本说明书中其它不能被作为申请时的现有技术的方面，都不能被明确地或隐含地认为是对抗本公开的现有技术。
空气通过进气歧管被吸入发动机。节气门和/或发动机气门正时控制进入发动机的空气流。空气与来自一个或多个燃料喷射器的燃料混合以形成空/燃混合物。空/燃混合物在发动机的一个或多个气缸内被燃烧。空/燃混合物的燃烧可例如通过燃料的喷射或火花塞提供的火花而开始。
空/燃混合物的燃烧产生扭矩和废气。扭矩通过空/燃混合物燃烧过程中的热释放和膨胀产生。发动机将扭矩通过曲轴传递到变速器，并且变速器通过传动系将扭矩传递到一个或多个车轮。废气被从气缸排出到废气系统。
发动机控制模块（ECM）控制发动机的扭矩输出。ECM可基于驾驶员输入和/或其它输入来控制发动机的扭矩输出。驾驶员输入可包括例如加速踏板位置、制动踏板位置、和/或一个或多个其它合适的驾驶员输入。其它输入可包括例如使用气缸压力传感器测量的气缸压力、基于所测量的气缸压力确定的一个或多个变量、和/或一个或多个其它合适的值。
发明内容
用于车辆的发动机控制系统包括空气控制模块和气门控制模块。空气控制模块基于扭矩请求确定期望的每缸空气质量（APC）并响应于去激活发动机的N个气缸的命令而选择性地增加期望的APC。气门控制模块响应于所述命令禁用发动机的该N个气缸的进气门和排气门，基于期望的APC确定进气门和排气门的正时，并基于进气门和排气门的正时分别控制M个其它气缸的无凸轮进气门和排气门致动器。发动机包括Q个气缸，M和N是大于零的整数，并且M加N等于Q。
用于车辆的发动机控制方法包括：基于扭矩请求确定期望的每缸空气质量（APC）；响应于去激活发动机的N个气缸的命令而选择性地增加期望的APC；响应于该命令而禁用发动机的该N个气缸的进气门和排气门；基于所述期望的APC而确定进气门和排气门的正时；并且基于进气门和排气门的正时分别控制M个其它气缸的无凸轮进气门和排气门致动器。发动机包括Q个气缸，M和N是大于零的整数，并且M加N等于Q。
本公开的其它应用领域将通过下面提供的具体描述而易于理解。应当理解的是，详细描述和具体的示例都是仅用于说明目的而不是用于限制本公开的范围。
本发明还提供了如下方案：
方案1. 一种发动机控制系统，包括：
空气控制模块，其基于扭矩请求确定期望的每缸空气质量（APC）并响应于去激活发动机的N个气缸的命令而选择性地增加期望的APC；以及
气门控制模块，其响应于所述命令禁用发动机的该N个气缸的进气门和排气门，基于期望的APC确定进气门和排气门的正时，并基于进气门和排气门的正时分别控制M个其它气缸的无凸轮进气门和排气门致动器，
其中发动机包括Q个气缸，M和N是大于零的整数，并且M加N等于Q。
方案2. 如方案1所述的发动机控制系统，其中空气控制模块根据扭矩请求和发动机的工作气缸的数量来确定期望的APC。
方案3. 如方案1所述的发动机控制系统，其中气门控制模块根据期望的APC确定进气门和排气门的正时。
方案4. 如方案1所述的发动机控制系统，其中气门控制模块随着期望的APC的增加而增加M个其它气缸的进气门持续时间。
方案5. 如方案1所述的发动机控制系统，还包括燃料控制模块，其响应于所述命令而使燃料不能被提供到N个气缸。
方案6. 如方案1所述的发动机控制系统，其中：
空气控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令而选择性地减少期望的APC；以及
气门控制模块基于期望的APC确定用于所述N个气缸的进气门和排气门正时，响应于再激活所述N个气缸的命令而基于预定值调节用于所述N个气缸的进气门正时，并且基于调节后的进气门正时控制所述N个气缸的无凸轮进气门致动器。
方案7. 如方案6所述的发动机控制系统，其中气门控制模块在再激活所述N个气缸的命令之后选择性地减少所述预定值。
方案8. 如方案7所述的发动机控制系统，其中气门控制模块在再激活所述N个气缸的命令之后响应于发动机循环的完成递减所述预定值。
方案9. 如方案6所述的发动机控制系统，其中气门控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令基于所述预定值提前用于所述N个气缸的进气门打开正时。
方案10. 如方案6所述的发动机控制系统，其中气门控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令基于所述预定值增加用于所述N个气缸的进气门持续时间，以及
其中所述气门控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令不增加用于M个其它气缸的进气门持续时间。
方案11. 一种发动机控制方法，包括：
基于扭矩请求确定期望的每缸空气质量（APC）；
响应于去激活发动机的N个气缸的命令选择性地增加期望的APC；
响应于所述命令禁用所述发动机的N个气缸的进气门和排气门；
基于所述期望的APC确定进气门和排气门正时；以及
分别基于进气门和排气门正时控制M个其它气缸的无凸轮进气门和排气门致动器，
其中发动机包括Q个气缸，M和N是大于零的整数，并且M加N等于Q。
方案12. 如方案11所述的发动机控制方法，还包括根据扭矩请求和发动机的工作气缸的数量来确定期望的APC。
方案13. 如方案11所述的发动机控制方法，还包括根据期望的APC确定进气门和排气门的正时。
方案14. 如方案11所述的发动机控制方法，还包括随着期望的APC增加而增加M个其它气缸的进气门持续时间。
方案15. 如方案11所述的发动机控制方法，还包括响应于所述命令使燃料不能提供到所述N个气缸。
方案16. 如方案11所述的发动机控制方法，还包括：
响应于再激活所述N个气缸的命令选择性地减少期望的APC；
基于期望的APC确定用于所述N个气缸的进气门和排气门正时；
响应于再激活所述N个气缸的命令基于预定值调节用于所述N个气缸的进气门正时；以及
基于调节后的进气门正时控制所述N个气缸的无凸轮进气门致动器。
方案17. 如方案16所述的发动机控制方法，还包括在再激活所述N个气缸的命令之后选择性地减少所述预定值。
方案18. 如方案17所述的发动机控制方法，还包括在再激活所述N个气缸的命令之后响应于发动机循环的完成递减所述预定值。
方案19. 如方案16所述的发动机控制方法，还包括响应于再激活所述N个气缸的命令基于所述预定值提前用于所述N个气缸的进气门打开正时。
方案20. 如方案16所述的发动机控制方法，还包括：
响应于再激活所述N个气缸的命令基于预定值增加用于所述N个气缸的进气门持续时间；以及
响应于再激活所述N个气缸的命令维持或减少用于所述M个其它气缸的进气门持续时间。
附图说明
本公开将通过具体描述和附图而被更全面地理解，附图中：
图1是根据本公开的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是根据本公开的描述在一个或多个气缸的去激活期间控制气门正时的示例性方法的流程图；以及
图4A-4B是根据本公开的描述在一个或多个气缸的再激活期间和之后控制气门正时的示例性方法的流程图。
具体实施方式
发动机在气缸内燃烧空气和燃料的混合物以产生驱动扭矩。节气门调节进入发动机的空气流。燃料由燃料喷射器喷射。火花塞在气缸内产生火花以开始燃烧。气缸的进气门和排气门被控制以调节进入气缸的空气流和从气缸流出的废气流。传统地，气缸的进气门和排气门的打开由一个或多个凸轮轴控制。
使用无凸轮、全适应性气门致动（FFVA）系统，可彼此独立地控制发动机的气门的打开。例如，发动机控制模块（ECM）能相对于气缸的排气门独立地控制该气缸的进气门的打开。ECM还能相对于其它气缸的进气门独立地控制该气缸的进气门的打开。
在一些情况下，ECM可去激活发动机的一个或多个气缸（例如，一半）。仅作为示例，ECM可在燃料消耗可能被减少时来去激活气缸并且可由其余的气缸产生所要求的扭矩量。当气缸被去激活时，气缸的进气门和排气门的打开被禁用并且燃料被与该气缸切断。
在去激活一个或多个气缸之前，ECM可打开节气门以增加进入发动机的气缸的空气流。ECM在进入气缸的空气流增加时（相对于标定的火花正时）延迟火花正时以防止发动机扭矩输出的增加。一旦进入气缸的空气流足以支持仅利用在去激活一个或多个气缸之后的其余（未被去激活）的气缸操作后，ECM可选择性地去激活气缸。ECM可在气缸被去激活时提前工作气缸的火花正时以防止在气缸被去激活时发动机扭矩输出的减少。不过，在以这种方式去激活气缸时燃料会被不必要地消耗，因为空气流增加了。以这种方式去激活气缸还会引起发动机扭矩输出的波动。
本公开的ECM利用了由FFVA系统提供的在去激活一个或多个气缸时和在再激活一个或多个气缸时独立地控制发动机的气门的能力。当去激活一个或多个气缸时，在气缸被去激活时ECM增加了用于其余的气缸的进气门持续时间（相对于去激活之前的进气门持续时间），以增加进入其余的气缸的空气流。
当再激活一个或多个气缸时，ECM相对于本来已经工作的气缸的进气门持续时间增加用于正被再激活的气缸的进气门打开持续时间。再激活的气缸的一个或多个燃烧特征（例如，扭矩产出）可劣于在再激活之前就工作的气缸的燃烧特征。增加再激活气缸的进气门打开持续时间可增加进入再激活气缸的空气流。这可将再激活气缸的燃烧特征改善到在再激活之前就工作的气缸的燃烧特征的水平。以这种方式去激活和再激活气缸可使得火花正时能够被维持在标定的火花正时，可提供燃料消耗节约，并且可提供在过渡期间的更平顺的发动机扭矩输出。
现在参照图1，给出了示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，其燃烧空/燃混合物以基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过节气门112被吸入进气歧管110。仅作为示例，节气门112可包括具有可旋转的叶片的蝶阀。发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，并且节气门致动器模块116调节节气门112的开度以控制被吸入进气歧管110的空气量。
空气从进气歧管110被吸入发动机102的气缸。虽然发动机102可包括多于一个的气缸，但是为了说明目的，仅示出了一个代表性气缸118。发动机102可使用四冲程循环来操作。下面描述的四冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程、和排气冲程。在曲轴（未示出）每转一圈期间，在气缸118中发生四个冲程中的两个。因此，气缸118经历全部四个冲程需要曲轴转两圈。
在进气冲程期间，空气从进气歧管110被通过进气门122吸入气缸118。ECM114控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射以实现期望的空/燃比。燃料可在中间位置或在多个位置被喷射入进气歧管110，例如在每个气缸的进气门122附近。在各种实施方式中（未示出），燃料可被直接喷射入气缸或者被喷射入与气缸相关联的混合室。
所喷射的燃料与空气混合并在气缸118中建立空/燃混合物。在压缩冲程期间，活塞（未示出）在气缸118内压缩该空/燃混合物。发动机102可以是压燃发动机，在此情况下气缸118内的压缩点燃空/燃混合物。替换地，发动机102可以是火花点火发动机，在此情况下火花致动器模块126基于来自ECM114的信号激励在气缸118内的火花塞128，其点燃空/燃混合物。火花的正时可相对于活塞处于其最高位置，称之为上死点（TDC），来被具体规定。
火花致动器模块126可由具体规定在TDC之前或之后多久产生火花的正时信号控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可与曲轴角度同步。
产生火花可被称为点火事件。火花致动器模块126可具有改变每个点火事件的火花的正时的能力。火花致动器模块126甚至可以在火花正时在上一点火事件和下一点火事件之间改变时能够改变下一点火事件的火花正时。
在燃烧冲程期间，空/燃混合物的燃烧驱动活塞远离TDC，由此驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为在活塞到达TDC和活塞返回到下死点（BDC）的时间之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过一个或多个排气门例如排气门130排出燃烧的副产品。燃烧的副产品通过排气系统134被从车辆排出。
进气门致动器148控制进气门122的致动。排气门致动器150控制排气门130的致动。气门致动器模块158基于来自ECM114的信号控制进气门致动器148和排气门致动器150。进气门致动器148和排气门致动器150在没有一个或多个凸轮轴的情况下分别控制进气门122和排气门130的打开和关闭。进气门致动器148和排气门致动器150例如可包括电液压致动器、电机械致动器、或其它合适类型的无凸轮气门致动器。无凸轮进气门和排气门致动器使发动机的每个进气门和排气门的致动能够被独立地控制。进气门和排气门致动器提供了所谓的全适应性气门致动（FFVA）。
发动机系统100可包括增压设备，其提供加压空气给进气歧管110。例如，图1示出了涡轮增压器，其包括热涡轮机160-1，其由流动通过排气系统134的热废气供能。涡轮增压器还包括冷空气压缩机160-2，其由热涡轮机160-1驱动，其压缩前往节气门112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的进气增压器（未示出）可压缩来自节气门112的空气并将压缩后的空气传递到进气歧管110。
废气门162可允许废气旁通热涡轮机160-1，由此减少涡轮增压器的增压（进气空气的压缩量）。ECM114可通过增压致动器模块165控制涡轮增压器。增压致动器模块165可通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可由增压致动器模块165控制。涡轮增压器可具有可变的几何形状，其可由增压致动器模块165控制。
中冷器（未示出）可耗散在压缩空气充量中含有的热的一部分，该部分是在空气被压缩时产生的。压缩空气充量也可从排气系统134的部件吸热。尽管为了说明目的被示出为是单独的，但是热涡轮机160-1和冷空气压缩机160-2可彼此附接，从而使进气空气紧邻热废气。
发动机系统100可包括废气再循环（EGR）阀164，其选择性地将废气改向回进气歧管110。EGR阀164可被定位在涡轮增压器的热涡轮机160-1的上游。EGR致动器模块166可基于来自ECM114的信号控制EGR阀164。
曲轴的位置可使用曲轴位置传感器170测量。可基于曲轴位置确定发动机速度、发动机加速度、和/或一个或多个其它的参数。发动机冷却液的温度可使用发动机冷却液温度（ECT）传感器171测量。ECT传感器171可被定位在发动机102内或其它循环冷却液的位置，例如散热器（未示出）。
进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力（MAP）传感器172测量。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，其是周围空气压力和进气歧管110内的压力之间的差。流入进气歧管110的空气质量流量可使用空气质量流量（MAF）传感器173测量。在各种实施方式中，MAF传感器173可被定位在壳体内，该壳体还包括节气门112。
节气门致动器模块116可使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）174监测节气门112的位置。例如，第一和第二节气门位置传感器174-1和174-2监测节气门112的位置并基于节气门位置分别产生第一和第二节气门位置(TPS1和TPS2)。被吸入发动机102的空气的温度可使用进气空气温度（IAT）传感器175测量。ECM114可使用来自所述传感器和/或一个或多个其它的传感器的信号来做出发动机系统100的控制决定。
变速器控制模块194可控制变速器的操作。ECM114可处于各种原因而与变速器控制模块194通信，例如共享参数和将发动机的操作与变速器的操作协调。例如，ECM114可在换挡期间选择性地减少发动机扭矩。ECM114可与混合动力控制模块196通信以协调发动机102和电动马达198的操作。
电动马达198还可用作发电机并且可被用于产生供车辆电力系统使用和/或存储在蓄电池内的电能。电动马达198还可用作电动机并可用于例如补充或代替发动机扭矩输出。在各种实施方式中，ECM114，变速器控制模块194，和混合动力控制模块196的各种功能可被集成在一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统都可被称之为致动器。每个致动器接收致动器值。例如，节气门致动器模块116可被称之为致动器，并且节气门开度面积可被称之为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气门112的叶片的角度来实现节气门开度面积。
类似地，火花致动器模块126可被称之为致动器，而对应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其它的致动器可包括燃料致动器模块124，气门致动器模块158，增压致动器模块165，和EGR致动器模块166。对于这些致动器，致动器值可分别对应于被激活的气缸的数量，燃料供给率、进气门和排气门正时、增压压力、和EGR阀开度面积。ECM114可控制致动器值以使发动机102产生期望的发动机输出扭矩。
现在参照图2，给出了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM114的示例实施方式包括驾驶员扭矩模块202，车桥扭矩仲裁模块204、和推进扭矩仲裁模块206。ECM114可包括混合动力优化模块208。ECM114的示例实施方式还包括储备/载荷模块220、致动模块224、空气控制模块228、火花控制模块232、和燃料控制模块240。ECM114的示例实施方式还包括增压调度模块248和气门控制模块252。
驾驶员扭矩模块202可基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入254确定驾驶员扭矩请求253（例如，牛顿米，Nm）。驾驶员输入254可基于例如加速踏板的位置和制动踏板的位置。驾驶员输入254也可基于来自巡航控制系统的输入，其可以是自适应巡航控制系统。自适应巡航控制系统改变车辆速度以维持预定的跟随距离。
驾驶员扭矩模块202可还基于车辆速度255确定驾驶员扭矩请求253。仅作为示例，车辆速度255可基于一个或多个测量的车轮速度、变速器输出轴速度、和/或一个或多个其它合适的参数产生。
车桥扭矩仲裁模块204在驾驶员扭矩请求253和其它车桥扭矩请求256之间仲裁。车桥扭矩（到车轮的扭矩）可由各种源产生，包括发动机和/或电动马达。车桥扭矩仲裁模块204基于在驾驶员扭矩请求253和其它车桥扭矩请求256之间的仲裁结果输出预测扭矩请求257（例如，以Nm为单位）和立即扭矩请求258（例如以Nm为单位）。如下所述，来自车桥扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求257和立即扭矩请求258可在被用于控制发动机系统100的致动器之前选择性地由ECM114的其它模块调节。
一般而言，立即扭矩请求258是当前期望的车桥扭矩的量，而预测扭矩请求257是随时可能需要的车桥扭矩量。ECM114控制发动机系统100以产生等于立即扭矩请求258的车桥扭矩。不过，致动器值的不同组合可产生同样的车桥扭矩。因此ECM114可调节致动器值以允许到预测扭矩请求257的更快过渡，同时仍维持车桥扭矩处于立即扭矩请求258。
在各种实施方式中，预测扭矩请求257可基于驾驶员扭矩请求253。立即扭矩请求258可小于预测扭矩请求257，例如在驾驶员扭矩请求253正使车轮在冰面上打滑时。在这种情况下，牵引控制系统（未示出）可通过立即扭矩请求258请求减少，并且ECM114减少由发动机系统100产生的扭矩到立即扭矩请求258。不过，ECM114控制发动机系统100从而发动机系统100能在车轮打滑停止后快速地恢复产生预测扭矩请求257。
车桥扭矩仲裁模块204可输出预测扭矩请求257和立即扭矩请求258到推进扭矩仲裁模块206。在各种实施方式中，车桥扭矩仲裁模块204可输出预测扭矩请求257和立即扭矩请求258到混合动力优化模块208。
混合动力优化模块208可确定多少扭矩应该由发动机102产生和多少扭矩应该由电动马达198产生。混合动力优化模块208此后分别输出修正的预测扭矩请求259和修正的立即扭矩请求260（例如，以Nm为单位）给推进扭矩仲裁模块206。在各种实施方式中，混合动力优化模块208可被实施在混合动力控制模块196中。
由推进扭矩仲裁模块206接收到的预测扭矩请求和立即扭矩请求被从车桥扭矩域（车轮处的扭矩）转换到推进扭矩域（曲轴处的扭矩）。这种转换可发生在混合动力优化模块208之前、之后，或作为其一部分，或者代替混合动力优化模块208。
推进扭矩仲裁模块206在推进扭矩请求279和转换的预测和立即扭矩请求之间仲裁。推进扭矩仲裁模块206产生仲裁的预测扭矩请求261（例如，以Nm为单位）和仲裁的立即扭矩请求262（例如，以Nm为单位）。仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的立即扭矩请求262可通过选择所接收的扭矩请求中的获胜请求来产生。替代地或附加地，仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的立即扭矩请求262可通过基于所接收的扭矩请求中的一个或多个来修正所接收的请求中的另外一个来产生。
储备/载荷模块220接收仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的立即扭矩请求262。储备/载荷模块220可调节仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的立即扭矩请求262以建立扭矩储备和/或补偿一个或多个载荷。储备/载荷模块220此时输出调节后的预测扭矩请求263和调节后的立即扭矩请求264（例如以Nm为单位）给致动模块224。
一般而言，调节后的立即扭矩请求264和（通常更高的）调节后的预测扭矩请求263之间的差被称为扭矩储备（例如，以Nm为单位）。扭矩储备可代表发动机系统100能以最小延迟开始产生的额外扭矩量（高于调节后的立即扭矩请求264）。扭矩储备能吸收所要求扭矩中的突然增加。仅作为示例，由空调或助力转向泵施加的突然载荷可由通过增加调节后的立即扭矩请求264来使用扭矩储备的全部或一部分而抵销。
扭矩储备的另一示例用途是减少慢速致动器值的波动。由于它们的相对慢的速度，改变慢速致动器值可产生控制不稳定性。而且，慢速致动器可包括机械部分，其在被频繁移动时可消耗更多的动力和/或磨损更快。建立足够的扭矩储备允许期望扭矩中的改变由通过调节后的立即扭矩请求264改变快速致动器进行，同时维持慢速致动器的值。
储备/载荷模块220也可预期未来载荷而建立或增加扭矩储备，例如助力转向泵操作或空调（A/C）压缩机离合器的接合。用于A/C压缩机离合器的接合的扭矩储备可在驾驶员最初要求空调时建立。储备/载荷模块220可增加调节后的预测扭矩请求263同时保持调节后的立即扭矩请求264不变以产生扭矩储备。此时，当A/C压缩机离合器接合时，储备/载荷模块220可使调节后的立即扭矩请求264增加A/C压缩机离合器的估计载荷。
致动模块224接收调节后的预测扭矩请求263和调节后的立即扭矩请求264。致动模块224确定如何实现调节后的预测扭矩请求263和调节后的立即扭矩请求264。在各种实施方式中，致动模块224可基于调节后的预测扭矩请求263产生空气扭矩请求265（例如，以Nm为单位）。空气扭矩请求265可被设置为等于调节后的预测扭矩请求263，从而设置空气流使得调节后的预测扭矩请求263可通过其它致动器的改变而实现。
空气控制模块228基于空气扭矩请求265确定期望致动器值。仅作为示例，空气控制模块228可基于空气扭矩请求265确定期望歧管绝对压力（MAP）266，期望节气门位置267、和/或期望每缸空气质量（APC）268。
致动模块224还可产生火花扭矩请求269和燃料扭矩请求271。致动模块224可基于调节后的立即扭矩请求264产生火花扭矩请求269和燃料扭矩请求271。火花扭矩请求269可由火花控制模块232使用来确定从标定火花正时将火花正时延迟多少（如果要延迟的话）。标定火花正时可基于各种发动机操作条件而改变。
仅作为示例，扭矩关系可被反转以求解期望火花正时273。对于给定扭矩请求(TDes)，期望火花正时(SDes)273可基于下式确定：
(1) .
其中APC是每缸空气质量，I是进气门正时，E是排气门正时，AF是空/燃比，OT是油温，并且＃是被激活的气缸的数量。额外的变量也可被考虑在内，例如，废气再循环（EGR）阀的打开程度。这个关系可被具体化为方程和/或查询表。
当火花提前被设置给标定火花正时时，所得到的扭矩会尽可能地接近最大最佳扭矩（MBT）。MBT指的是对于给定空气流当火花提前被增加，同时使用具有的辛烷值高于预定的辛烷值的燃料并使用理想配比燃料供应时所产生的最大发动机输出扭矩。这个最大扭矩发生时的火花提前被称为MBT火花正时。标定的火花正时可略微不同于MBT火花正时，因为例如燃料质量（例如当使用较低辛烷值燃料时）和环境因素。在标定的火花正时处的发动机输出扭矩因此可小于MBT。
燃料控制模块240可基于燃料扭矩请求271控制被提供到气缸的燃料量。在火花点火发动机的正常操作期间，燃料控制模块240可以空气先导模式操作，在该模式中，燃料控制模块240试图通过基于空气流控制燃料供应来维持理想配比的空/燃比。燃料控制模块240可确定在与当前APC混合时将产生理想配比燃烧的燃料质量。燃料控制模块240可通过燃料供应率272来指示燃料致动器模块124来将该燃料质量喷射给每个被激活的气缸。
空气控制模块228可基于空气扭矩请求265确定期望节气门位置267。空气控制模块228可输出期望节气门位置267给节气门控制模块280。节气门控制模块280可基于期望节气门位置267使用闭环控制来产生期望的脉宽调制（PWM）信号282。节气门致动器模块116基于期望PWM信号282致动节气门112。更具体地，期望PWM信号282可驱动节气门致动器模块116（例如，的马达）来致动节气门112。虽然示出并讨论了期望PWM信号282，但是节气门控制模块280可使用其它合适类型的信号来控制节气门致动器模块116。
空气控制模块228可输出期望MAP266到增压调度模块248。增压调度模块248使用期望MAP266来控制增压致动器模块165。增压致动器模块165此时控制一个或多个涡轮增压器（例如包括热涡轮机160-1和冷空气压缩机160-2的涡轮增压器）和/或进气增压器。
空气控制模块228基于空气扭矩请求265确定期望APC268。仅作为示例，扭矩关系也可被反转以求解期望APC268。对于给定的扭矩请求(TDes)，期望APC268(APCDes)可基于下式确定：
(2)
其中S是火花正时，I是进气门正时，E是排气门正时，AF是空/燃比，OT是油温，并且＃是要工作的气缸的数量。额外的变量也可被考虑在内，例如，废气再循环（EGR）阀的打开程度。这个关系可被具体化为方程和/或查询表。火花正时（S）、进气门和排气门正时（I）和（E）、以及空/燃比（AF）可以是由火花控制模块232，气门控制模块252和燃料控制模块240报告的实际值。
气门控制模块252根据期望APC268确定用于在气缸的预定点火顺序中的下一气缸的期望进气门正时290。这个功能可被具体化为方程和/或查询表。附加地或替换地，气门控制模块252可根据期望的捕获残余废气量来确定在气缸的预定点火顺序中的下一气缸的期望进气门正时290。气门控制模块252还确定期望排气门正时292。气门控制模块252可根据期望APC268确定期望排气门正时292。
气门正时可包括气门（例如，进气门或排气门）的打开正时（例如，以曲柄角度CAD为单位）和气门的关闭正时（例如，以CAD为单位）。打开正时和关闭正时之间（由其定义的）的时长可被称为气门持续时间。换句话说，气缸的气门的持续时间可指的是对于气缸的燃烧事件气缸处于打开的时长。
去激活控制模块294选择性地发出命令296以去激活发动机102的一个或多个气缸。去激活控制模块294可例如基于驾驶员扭矩请求253，车辆速度255，和/或一个或多个其它合适的参数来命令一个或多个气缸的去激活和被去激活气缸的再激活。
去激活控制模块294可例如在驾驶员扭矩请求253可在一个或多个气缸被去激活的情况下被满足时命令该一个或多个气缸的去激活。去激活控制模块294可命令一个或多个气缸的去激活以例如减少燃料消耗和/或为了一个或多个其它合适的目的。去激活控制模块294可命令发动机102的气缸的预定组气缸（例如，一半）的去激活。当气缸被去激活时，其进气门和排气门被维持关闭并且到该气缸的燃料和火花的提供也被禁用。
气门控制模块252响应于命令296去激活发动机102的一个或多个气缸的进气门和排气门。燃料控制模块240响应于命令296使燃料不能被提供到发动机102的一个或多个气缸。火花控制模块232响应于命令296可使火花不能被提供到发动机102的一个或多个气缸。
如上所述，期望APC268是工作气缸的数量的函数。工作气缸的数量响应于命令296而减少以去激活一个或多个气缸。期望APC268随着工作气缸的数量的减少（即，要被去激活的气缸的数量增加）而增加，反之亦然。这是因为更少的气缸将被用于产生给定的扭矩请求。
响应于在响应命令296时发生的期望APC268的增加，气门控制模块252调节用于未被去激活的气缸的期望进气门正时290。这通过增加未被去激活的气缸的进气门持续时间来允许未被去激活的气缸实现给定的扭矩请求。增加给定气缸的进气门持续时间可通过提前进气门的打开正时同时维持该进气门的关闭正时或以其它合适方式在执行。增加未被去激活的气缸的进气门持续时间可使得未被去激活的气缸的火花正时在过渡期间被维持在标定火花正时并且同时一个或多个气缸被去激活。气门控制模块252也可响应于在响应命令296时发生的期望APC268的增加而调节未被去激活的气缸的期望排气门正时292。
可在去激活一个或多个气缸时被执行的对发动机102的进气门和排气门致动器的控制将结合图3被讨论。可在一个或多个气缸的再激活期间和之后执行的对发动机的进气门和排气门致动器的控制将结合图4A-4B被讨论。
现在参照图3，给出了描述可由ECM114执行的在一个或多个气缸的去激活期间控制气门正时的示例方法的流程图。在304，空气控制模块228确定是否命令了对发动机102的一个或多个气缸的去激活。如果为真，那么控制继续到308。如果为假，那么控制可结束。
在308，空气控制模块228根据空气扭矩请求265和要保持工作的气缸的数量来确定期望APC268。如上所述，期望APC268随着要保持工作的气缸的数量的减少而增加，反之亦然。在312，气门控制模块252根据期望APC268确定在点火顺序中的下一气缸的期望进气门正时290。控制也可根据期望APC268确定期望排气门正时292。控制可继续到316。
在316，气门控制模块252确定在点火顺序中的下一气缸是否是要被去激活的一个或多个气缸中的一个。如果为真，那么气门控制模块252在320去激活在点火顺序中的下一气缸的进气门和排气门致动器，并且控制继续到328。当在点火顺序中的下一气缸是要被去激活的一个或多个气缸中的一个时，到该下一气缸的燃料提供也被禁用。如果为假，气门控制模块252在324分别基于期望进气门正时290和期望排气门正时292控制在点火顺序中的下一气缸的进气门和排气门致动器，并且控制继续到328。
在328，气门控制模块252确定该一个或多个气缸中的每一个是否都被去激活。如果为真，则控制可结束。如果为假，控制可返回到308。以这种方式，气门控制模块252禁用了要被去激活的一个或多个气缸中的气门，并且气门控制模块252增加了保持工作的气缸的进气门持续时间以实现期望APC268和空气扭矩请求265。气门控制模块252也可调节保持工作的气缸的排气门的打开（例如，正时和/或持续时间）以实现期望APC268和空气扭矩请求265。虽然控制被示出和讨论为结束，但是图3可说明一个控制循环并且控制可返回304。
现在参照图4A-4B，给出了描述可由ECM114执行的在一个或多个气缸的再激活期间和之后控制气门正时的示例方法的流程图。控制可始于404（图4A），其中空气控制模块228确定是否命令了对发动机102的一个或多个气缸的再激活。如果为真，那么控制继续到408。如果为假，那么控制可结束。
在408，空气控制模块228根据空气扭矩请求265和一旦一个或多个气缸被再激活后处于工作的气缸的数量来确定期望APC268。在412，气门控制模块252根据期望APC268确定在点火顺序中的下一气缸的期望进气门正时290。气门控制模块252也可根据期望APC268确定点火顺序中下一气缸的期望排气门正时292。控制可继续到416。
在416，气门控制模块252确定在点火顺序中的下一气缸是否是被去激活的一个或多个气缸中的一个（即，被从去激活过渡到工作）。如果为假，气门控制模块252在420分别基于期望进气门正时290和期望排气门正时292控制在点火顺序中的下一气缸的进气门和排气门致动器，并且控制继续到432。如果为真，控制继续到424。
气门控制模块252在424可基于冷气缸正时（例如，以CAD为单位）调节期望进气门正时290。更具体地，气门控制模块252在424基于冷气缸正时调节期望进气门正时290以增加进气门持续时间。例如控制在424可根据冷气缸正时提前进气门打开正时。气门控制模块252也可在424调节期望排气门正时292。气门控制模块252可基于该冷气缸正时或第二（不同的）冷气缸正时（例如，以CAD为单位）调节期望排气门正时292。控制继续到428。在428，气门控制模块252基于期望进气门正时290和期望排气门正时292的调节后版本控制在点火顺序中的下一气缸的进气门和排气门致动器。控制继续到432。
在被去激活后再激活的气缸可展现出劣于在一个或多个气缸（它们正被再激活）被去激活时工作的气缸的燃烧特征（例如，扭矩产生）。在被去激活后再激活的气缸可在再激活后的多个发动机循环期间展现处更劣的燃烧特征。基于冷气缸正时调节期望进气门正时290可增加被再激活的气缸的APC以抵消那些气缸可能展现的更劣的燃烧特征。如下讨论的，冷气缸气门正时可被初始化为预定值并且在一个或多个气缸中的全部都被再激活后随着时间的过去而被朝向零调节。将冷气缸气门正时朝向零调节允许期望进气门正时290随着时间的经过被更少地调节并且再激活的气缸的燃烧特征改善。
在各种实施方式中，代替基于冷气缸正时调节期望进气门正时290，空气控制模块228可增加要被再激活的气缸的期望APC268。空气控制模块228可基于预定量（例如，以克为单位的质量）增加期望APC268，该预定量在再激活之后随着时间的逝去可被减少到零。在这种实施方式中，气门控制模块252可基于期望APC268的增加版本确定用于要被再激活的气缸的期望进气门正时290和期望排气门正时292。对于原本就工作的气缸，气门控制模块252可基于（未增加的）期望APC268确定期望进气门正时290和期望排气门正时292。
在432，气门控制模块252确定是否已经再激活了一个或多个气缸中的每一个。如果为真，那么控制可前进到436（图4B）。如果为假，那么控制可返回到408。在436，气门控制模块可确定冷气缸气门正时是否大于零。如果为真，那么控制可继续到440。如果为假，那么控制可结束。
在440，气门控制模块252可将冷气缸气门正时向零调节（例如，减少）。例如，气门控制模块252在440以预定量（例如，以CAD为单位）递减冷气缸气门正时。控制继续到444。
在444，空气控制模块228根据空气扭矩请求265和要工作的气缸的数量来确定期望APC268。在448，气门控制模块252根据期望APC268确定在点火顺序中的下一气缸的期望进气门正时290。气门控制模块252也可根据期望APC268确定点火顺序中下一气缸的期望排气门正时292。控制可继续到452。
在452，气门控制模块252确定在点火顺序中的下一气缸是否是先前被去激活的一个或多个气缸中的一个（即，响应于再激活命令被从去激活过渡到工作）。如果为假，气门控制模块252在456分别基于期望进气门正时290和期望排气门正时292控制在点火顺序中的下一气缸的进气门和排气门致动器，并且控制继续到468。如果为真，控制继续到460。
气门控制模块252在460可基于冷气缸正时调节期望进气门正时290。控制在460可例如根据冷气缸正时提前进气门打开正时。气门控制模块252在460也可调节期望排气门正时292。控制继续到464。
在464，气门控制模块252基于期望进气门正时290和期望排气门正时292的调节版本控制在点火顺序中的下一气缸的进气门和排气门致动器。控制可继续到468。在468，控制可确定发动机循环（例如，720CAD）是否已完成。如果为真，控制则可返回到436。如果为假，控制则可返回到444。以这种方式，控制可随着再激活气缸的燃烧特征的改善，一个发动机循环一个发动机循环地继续减少冷气缸气门正时。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并非用于限定本发明、其应用或使用。本公开的概括教导可以不同的形式实施。因此，虽然本公开包括了特定示例，但是本公开的真实范围不应该被如此限制，因为其它的改变将在研究了附图、说明书和下面的权利要求之后而显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记指示相似的元件。当在本文中被使用时，短语A、B和C中的至少一个应该被理解为表示使用非排他性逻辑或的逻辑（A或B或C）。应该理解的是，方法中的一个或多个步骤可在不改变本公开的原理的情况下以不同的顺序（或同时）被执行。
在本文中使用时，术语模块可指的是下列各项之一的一部分或包括下列各项之一：专用集成电路（ASIC）、电子电路、控制逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）、执行代码的处理器（共享的、专用的或集群的）、提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上面各项的一些或全部的组合，例如片上系统。术语模块可包括存储被处理器执行的代码的内存（共享的、专用的或集群的）。
上面使用的术语代码可包括软件、固件、和/或微代码，并且可指的是程序、例程、函数、类、和/或对象。上面使用的术语共享的，意思是来自多个模块的一些或全部代码可使用单个（共享的）处理器执行。而且，来自多个模块的一些或全部代码可由单个（共享的）内存存储。上面使用的术语集群的，意思是来自单个模块的一些或全部代码可由一群处理器执行。而且，来自单个模块的一些或全部代码可使用一群内存存储。
本文描述的装置和方法可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施。计算机程序包括存储在非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可包括所存储的数据。非瞬态有形计算机可读介质的非限定性示例是非易失内存、磁存储器、和光存储器。

Claims (18)

1.一种发动机控制系统，包括：
空气控制模块，其基于扭矩请求确定期望的每缸空气质量（APC）并响应于去激活发动机的N个气缸的命令而选择性地增加期望的APC；以及
气门控制模块，其响应于所述命令禁用发动机的该N个气缸的进气门和排气门，基于期望的APC确定进气门和排气门的正时，并基于进气门和排气门的正时分别控制M个其它气缸的无凸轮进气门和排气门致动器；
其特征在于，气门控制模块随着期望的APC的增加而增加M个其它气缸的进气门持续时间；
其中发动机包括Q个气缸，M和N是大于零的整数，并且M加N等于Q。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，空气控制模块根据扭矩请求和发动机的工作气缸的数量来确定期望的APC。
3.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，气门控制模块根据期望的APC确定进气门和排气门的正时。
4.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，还包括燃料控制模块，其响应于所述命令而使燃料不能被提供到N个气缸。
5.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于：
空气控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令而选择性地减少期望的APC；以及
气门控制模块基于期望的APC确定用于所述N个气缸的进气门和排气门正时，响应于再激活所述N个气缸的命令而基于预定值调节用于所述N个气缸的进气门正时，并且基于调节后的进气门正时控制所述N个气缸的无凸轮进气门致动器。
6.如权利要求5所述的发动机控制系统，其特征在于，气门控制模块在再激活所述N个气缸的命令之后选择性地减少所述预定值。
7.如权利要求6所述的发动机控制系统，其特征在于，气门控制模块在再激活所述N个气缸的命令之后响应于发动机循环的完成递减所述预定值。
8.如权利要求5所述的发动机控制系统，其特征在于，气门控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令基于所述预定值提前用于所述N个气缸的进气门打开正时。
9.如权利要求5所述的发动机控制系统，其特征在于，气门控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令基于所述预定值增加用于所述N个气缸的进气门持续时间，以及
其中所述气门控制模块响应于再激活所述N个气缸的命令不增加用于M个其它气缸的进气门持续时间。
10.一种发动机控制方法，包括：
基于扭矩请求确定期望的每缸空气质量（APC）；
响应于去激活发动机的N个气缸的命令选择性地增加期望的APC；
响应于所述命令禁用所述发动机的N个气缸的进气门和排气门；
基于所述期望的APC确定进气门和排气门正时；
分别基于进气门和排气门正时控制M个其它气缸的无凸轮进气门和排气门致动器；
其特征在于，随着期望的APC增加而增加M个其它气缸的进气门持续时间；
其中发动机包括Q个气缸，M和N是大于零的整数，并且M加N等于Q。
11.如权利要求10所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括根据扭矩请求和发动机的工作气缸的数量来确定期望的APC。
12.如权利要求10所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括根据期望的APC确定进气门和排气门的正时。
13.如权利要求10所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括响应于所述命令使燃料不能提供到所述N个气缸。
14.如权利要求10所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：
响应于再激活所述N个气缸的命令选择性地减少期望的APC；
基于期望的APC确定用于所述N个气缸的进气门和排气门正时；
响应于再激活所述N个气缸的命令基于预定值调节用于所述N个气缸的进气门正时；以及
基于调节后的进气门正时控制所述N个气缸的无凸轮进气门致动器。
15.如权利要求14所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括在再激活所述N个气缸的命令之后选择性地减少所述预定值。
16.如权利要求15所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括在再激活所述N个气缸的命令之后响应于发动机循环的完成递减所述预定值。
17.如权利要求14所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括响应于再激活所述N个气缸的命令基于所述预定值提前用于所述N个气缸的进气门打开正时。
18.如权利要求14所述的发动机控制方法，其特征在于，还包括：
响应于再激活所述N个气缸的命令基于预定值增加用于所述N个气缸的进气门持续时间；以及
响应于再激活所述N个气缸的命令维持或减少用于所述M个其它气缸的进气门持续时间。
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