CN103452686A - 用于调整发动机节气门的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了用于运行包括中央节气门和端口节气门发动机的发动机系统和方法。在一个示例中，调整所述中央节气门和端口节气门来改进节气门控制模式之间的转换。该方法特别有利于涡轮增压发动机。

Description

用于调整发动机节气门的方法和系统

技术领域

背景技术

通过组合中央节气门和端口节气门，可以提高发动机性能和发动机效率。中央节气门调节气流进入多个气缸，而每个端口节气门调节气流进入单个气缸。在一个示例中，中央节气门可以安置在发动机进气歧管的上游的发动机进气系统中，该发动机进气歧管将来自中央节气门的空气引导到发动机气缸。进气歧管流道将来自进气歧管的空气引导至进气口。安置在通向气缸的每个进气口内或者安置在每个进气歧管流道内的端口节气门调节进入单个发动机气缸的气流。然而，配合地控制多个端口节气门和一个中央节气门可能是困难的。例如，在较高负载条件下，完全打开端口节气门来改善气缸气流可能是期望的。在较低发动机负载下，至少部分地通过端口节气门控制气流进入发动机气缸可能是期望的。因此，在端口节气门位置影响气缸空气量的条件和端口节气门很少或不影响气缸空气量的条件之间转换时，提供期望气缸空气量可能是困难的。

发明内容

本发明的发明者已经认识到了上述限制，并已经开发了一种发动机运行方法，该方法包括：响应于发动机工况的变化提供从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换；和通过响应于第一节气门控制模式下所需的气缸充气，经由第一节气门调整进气歧管压力，并且通过响应于第二节气门控制模式下所需的气缸充气，经由第二节气门调整进气口压力。

根据在节气门控制模式之间的转换过程期间的工况调整进气歧管压力和/或进气口压力，可提供所需气缸充气。例如，如果驾驶员要求从较高制动平均压力（BMEP）变成较低的BMEP，可改变所述节气门控制模式来提高发动机效率和/或性能。通过经由端口节气门改变进气口压力，可以调整和快速会聚气缸充气至所需的气缸充气。通过与所述端口节气门不同地关闭中央节气门，可以允许所述进气歧管压力以不同速率释放。在其他示例中，所述端口节气门可以保持在基本上完全关闭的位置（例如，在完全打开的10%内），而进气歧管压力通过中央节气门被调整从而提供所需的气缸充气。以这种方式，所需气缸充气可以通过选择性地控制进气歧管压力和/或进气口压力被提供从而提供所需的气缸充气。

在另一实施例中，发动机运行方法包括：响应于第一发动机工况提供从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的第一转换；响应于第二发动机工况提供从第二节气门控制模式到第一节气门控制模式的第二转换；在第一转换过程中，调整第一节气门并且提供与第二节气门相比第一节气门两侧的更小压降；和在第二转换过程中，调整第二节气门，从而提供与第一节气门相比第二节气门两侧的更小压降。

在另一实施例中，所述第一节气门是中央节气门，并且其中所述第一转换是从较高BMEP至较低BMEP。

在另一实施例中，所述第二节气门被调整提供所需的进气口压力，而所述第一节气门被调整提供比所述第二节气门小的压降。

在另一实施例中，所述发动机运行方法进一步包括响应于在第一转换前的进气歧管压力，在第一转换过程中调整第一节气门和第二节气门。

在另一实施例中，所述发动机运行方法进一步包括响应于在第二转换前的进气歧管压力，在第二转换过程中调整第一节气门和第二节气门。

在另一实施例中，发动机运行方法包括：响应于BMEP请求，提供从在第一BMEP的第一节气门控制模式到在第二BMEP的第二节气门控制模式的转换，在所述第一节气门控制模式中第一节气门提供比第二节气门更大的压降，在所述第二节气门控制模式中第二节气门提供比第一节气门更大的压降；并且在从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换过程中，根据所需的气缸充气调整进气口绝对压力。

在另一实施例中，所述第一节气门是中央节气门，并且其中所述第二节气门是端口节气门。

在另一实施例中，所述发动机运行方法进一步包括在进气歧管压力达到所需压力后，打开所述端口节气门。

在另一实施例中，所述发动机运行方法进一步包括与在第二节气门控制模式提供BMEP请求后相比，在所述转换过程中更大程度地关闭第一节气门。

在另一实施例中，第一BMEP比第二BMEP更大。

在另一实施例中，第二节气门在所述转换开始时被关闭至第一打开量并且随着进气歧管压力减小，在所述转换过程中被打开。

本说明书可提供几个优点。具体地，该方法可提供在节气门控制模式之间切换时改进的瞬态气流控制（transient air flow control）。此外，该方法可在较低发动机负载下提供改进的空气-燃料控制，从而改善发动机排放。

结合附图，从下面详细说明中，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。

应当理解的是，提供上述发明内容来以简化的形式介绍详细说明中进一步描述的概念的选择。其目的不是指明所要求保护的主题的主要或基本特征，所述特征的范围仅由遵循具体实施方式的权利要求书限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上面或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了发动机的示意图；

图2示出了示例发动机运行模式图；

图3-5示出了发动机运转顺序的模拟示例；和

图6示出了用于运行发动机的示例方法的流程图。

具体实施方式

本说明书涉及控制如图1的示例中所示的发动机的端口节气门。在一个示例中，调整中央节气门和端口节气门，以在不同节气门控制模式之间提供改进的转换。可以根据图6的方法控制中央和端口节气门，以在图2的发动机图谱中所述的节气门控制模式之间转换来提供图3-5中所述的运行顺序。

参考图1，通过电子发动机控制器12控制包括多个气缸（其中一个气缸示于图1中）的内燃发动机10。发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，活塞36安置在气缸壁32内并连接至曲轴40。燃烧室30被示出通过各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。

燃料喷射器66被示出安置以喷射燃料直接至气缸30内，这作为直接喷射是本领域技术人员所已知的。可替代地，燃料可喷射到进气口，这作为进气道喷射是本领域技术人员所已知的。燃料喷射器66输送与由控制器12提供的脉冲宽度成比例的液体燃料。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨（未示出）的燃料系统（未示出）输送燃料至燃料喷射器66。

进气歧管44是由压缩机162供给空气。排气旋转联接到轴161的涡轮机164，从而驱动压缩机162。在一些示例中，包括了旁通通道，以便排气可以在选择的运行条件下绕过涡轮机164。此外，在一些示例中提供了压缩机旁通通道来限制由压缩机162提供的压力。

另外，进气歧管44被示出与中央节气门62连通，该节气门调整节流板64的位置来控制来自发动机进气42的气流。可电子操作中央节气门62。端口节气门83通过限制或打开进气口81控制气流进入气缸30。在具有多个气缸的发动机中，可提供多个单独控制的端口节气门，以便第一气缸的端口节气门可以不同于另一气缸的端口节气门安置。

无分电器点火系统88响应于控制器12通过火花塞92提供点火火花到燃烧室30。通用排气氧（UEGO）传感器126被示出联接到催化转换器70的上游的排气歧管48。此外，UEGO传感器126可以替代双态排气氧传感器。

在一个示例中，转换器70可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制设备，其中每个都具有多个砖。在一个示例中，转换器70可以是三元催化剂。

控制器12在图1中示出作为常规微计算机，其包括：微处理器单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、只读存储器（ROM）106、随机存取存储器（RAM）108、保活存储器（KAM）110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除了前面所讨论的那些信号，还包括：来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度（ECT）；联接至加速器踏板130用于感测由脚132调整的加速器位置的位置传感器134；来自联接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管绝对压力（MAP）的测量；来自传感器85的气缸绝对端口压力的测量；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；从传感器120（例如，热线式空气流量计）进入发动机的空气质量的测量；和传感器58的节气门位置的测量。还可以感测（未示出传感器）大气压力以用于控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在所述曲轴的每转产生预定数目的等距隔开脉冲，以此可以确定发动机转速（RPM）。

在一些示例中，所述发动机可以联接到混合动力车辆中的电动机/电池系统上。所述混合动力车辆可具有并联配置、串联配置或它们的变型或组合。此外，在一些实施例中，可以采用其他发动机配置（例如，柴油发动机）。

在运行过程中，发动机10内的每个气缸通常都经历了四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般地，在所述进气冲程中，排气门54关闭和进气门52打开。空气通过进气歧管44进入燃烧室30，并且活塞36移动到所述气缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36接近所述气缸的底部和在其冲程的末端（例如，当燃烧室30处于其最大体积时）的位置一般被本领域技术人员称作下死点（BDC）。在所述压缩冲程中，进气门52和排气门54是关闭的。活塞36向所述气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程末端和最接近所述气缸盖（例如，当燃烧室30处于其最小容积时）的位置一般被本领域技术人员称作上死点（TDC）。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入所述燃烧室。在以下称为点火的过程中，所喷射的燃料是由已知的点火装置（如火花塞92）点燃，从而导致燃烧。在所述膨胀冲程中，所述膨胀气体推动活塞36回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成所述旋转轴的旋转扭矩。最后，在所述排气冲程中，排气门54打开以释放燃烧的空气-燃料混合物至排气歧管48，并且所述活塞返回到TDC。应当注意的是，以上描述仅仅作为一个示例，进气门和排气门打开和/或关闭定时可能会发生变化，以便提供正或负的气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。

现在参考图2，示出了示例发动机运行模式图。该图包括X轴标记的发动机转速和Y轴标记的制动平均有效压力（BMEP）。BMEP在所述Y轴箭头的方向增加。发动机转速在X轴箭头方向增加。

A区被示出作为位于曲线206下方的阴影区。A区是低发动机负载区域，在该区域中，当打开端口节气门一小量来限制气缸充气时，可能会出现发动机气缸之间的气流分布不均。分布不均可能是由端口节气门和进气口之间的间隙差异或其他容限，如端口节气门角度的小差异而引起。因此，在A区中，打开端口节气门至如下程度，其中在通过端口节气门接收空气的气缸的进气冲程中，所述中央节气门的压降比所述端口节气门更大。A区可以以第一节气门控制模式为特征，在该模式下，所述中央节气门的压降比所述端口节气门更大。

B区是位于曲线206上方和曲线202和204下方的无阴影区。B区是在较低发动机转速处延伸到较高发动机负载的中等发动机负载区域。在B区中，端口节气门被打开至如下程度，其中在通过端口节气门接收空气的气缸的进气冲程中，所述中央节气门的压降比所述端口节气门更小。由于进气歧管压力朝向大气压力增加或高于大气压力，这种节气门调整提供了较低的发动机泵送功和改进的瞬态发动机响应。B区可以以第二节气门控制模式为特征，在该模式下，所述端口节气门的压降比所述中央节气门更大。

C区示出位于曲线202下方和曲线204上方的阴影区。C区是高发动机转速和负载区域，在该区域，打开端口节气门一较大量来允许增加的气流进入气缸。通过所述中央节气门控制进入发动机气缸的气流。特别是，端口节气门被打开如下程度，其中所述中央节气门的压降比所述端口节气门更大。C区可以以第三节气门控制模式为特征，在该模式下，所述中央节气门两侧的压降比所述端口节气门更大。

现在参考图3，示出了模拟的示例发动机运行顺序。可以通过图1执行图6的方法的系统提供图3的顺序。在时间T₁和T₂处的竖直标记提供顺序中相关事件的参考点。

图3的顶部的第一绘图表示中央节气门打开量随时间的变化。Y轴表示中央节气门打开量，并且中央节气门打开量在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

图3的顶部的第二绘图表示端口节气门打开量随时间的变化。Y轴表示端口节气门打开量，并且端口节气门打开量在Y轴箭头方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

图3的顶部的第三绘图表示发动机进气歧管绝对压力随时间的变化。Y轴表示发动机进气歧管绝对压力，并且发动机进气歧管压力在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

图3的顶部的第四绘图表示进气口绝对压力随时间的变化。Y轴表示进气口绝对压力，并且进气口绝对压力在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

在时间T₀，该发动机是在第一节气门控制模式下运行，在该模式下，BMEP通过所述中央节气门（例如，图2的C区；控制气缸充气的中央节气门）控制。由于所述端口节气门基本上是完全打开的（例如，大于90%的打开），所以所述中央节气门的压降比所述端口节气门更高。在此节气门模式下，所述中央节气门打开量可以被增加来增加气缸充气（例如，在气缸的一个循环过程中进入该气缸的空气的量），或被减少来减少气缸充气。所述端口节气门经安置不影响气缸充气。由于所述中央节气门被打开到较大的量，所以进气歧管压力处于相对高的值。同样地，由于在此节气门控制模式下所述端口节气门的压降非常小，进气口压力处于较高的值并基本上遵循进气歧管压力。

在时间T₁，响应所需发动机扭矩或BMEP的变化，减小所述中央节气门打开区域。所述中央节气门打开区域被减小到低于或小于如下打开量的量，所述打开量用于在时间T₂后所述节气门模式变化转换被完成之后提供请求的稳定状态BMEP。以这种方式，通过限制气流进入所述进气歧管，所述中央节气门可以帮助以增加的速率减小进气歧管压力。换句话说，所述中央节气门打开量超过在所述稳定状态请求的BMEP的中央节气门打开量。

所述端口节气门打开量也被减小，以便在从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换过程中，所述端口节气门两侧的压降大于所述中央节气门两侧的压降。所述端口节气门经控制提供所需的进气口压力，该进气口压力提供所需的气缸充气。在一个示例中，根据理想气体定律PV=nRT，其中P是进气口压力，V是气缸容积，n是空气的摩尔数，R是通用气体常数，并且T是用开氏度表示的充气温度，通过所述端口节气门调整所述进气口压力。

在所述中央节气门打开量被减小后不久，所述进气歧管压力开始降低。通过气缸移除来自进气歧管的空气和较少空气通过所述中央节气门进入所述进气歧管，所述进气歧管压力被减小。所述进气口压力在时间T₁也减小；然而，由于所述进气口体积比所述发动机进气歧管体积小很多，所以所述进气口压力以比所述进气歧管压力快很多的速率减小。

应当注意的是，在实践中，所述进气口压力是在进气门关闭时的气缸压力，并且因此它不是连续量，如图3-5中所示的。

在时间T₁和时间T₂之间，所述进气歧管压力继续衰减或减小，并且所述进气口压力处于驾驶员所请求的水平（例如，BMEP可以通过加速器踏板130由驾驶员请求）。即使进气压力正在衰减，也可稍微增加所述端口节气门打开量来维持所需的BMEP。

在时间T₂，所述进气歧管压力达到所需的值，并且所述中央节气门被打开到提供所需BMEP的稳定状态打开量。所述端口节气门也被命令至基本完全打开位置。由于所述端口节气门基本上是打开的，所以所述中央节气门控制所述充气。所述进气口压力和进气歧管压力基本上是相同的压力（例如，在±0.069巴内）。气缸充气主要由所述中央节气门控制。图2的A区表示在时间T₂后发动机工况（例如，中央节气门控制气缸充气）。因此，图3表示从较高BMEP发动机工况到较低BMEP发动机工况的变化，其中在较高BMEP以第一模式控制所述中央节气门和端口节气门和其中在较低BMEP以第二模式控制所述中央节气门和端口节气门。响应于时间T₁前的进气歧管压力控制所述端口节气门和中央节气门。特别是，在时间T₁前的条件过程中，进气歧管压力高，并且因为由于进气歧管压力的体积非常大不能立即减少进气歧管压力，所以减小所述端口节气门打开量来提供所需的气缸充气。

现在参考图4，示出了模拟的示例发动机运行顺序。通过图1的执行图6的方法的系统提供图4的顺序。在时间T₁-T₃的竖直标记提供顺序中相关事件的参考点。

图4的四个绘图表示和图3中所述参数相同的参数。因此，为了简洁起见，下面只描述了所述绘图之间的差异。

在时间T₀，发动机以第一节气门控制模式运转，其中BMEP是通过所述中央节气门（例如，图2的C区；中央节气门控制气缸充气）控制。由于所述端口节气门基本上是完全打开的，所以所述中央节气门两侧的压降比所述端口节气门更高。在此节气门模式下，所述中央节气门打开量可以被增加来增加气缸充气或被减小来减少气缸充气。所述端口节气门被安置具有不影响气缸充气的较大打开量。由于所述中央节气门被打开至较大量，所以进气歧管压力处于相对高的值。同样地，由于在此节气门控制模式下所述端口节气门两侧发生的压降非常小，所以进气口压力处于较高的值并基本上遵循进气歧管压力。

在时间T₁，响应所需发动机扭矩或BMEP的变化，减小所述中央节气门打开区域。所述中央节气门打开区域被减少至低于或小于如下打开量的量，所述打开量用于在时间T₂后所述节气门模式变化转换完成之后提供请求的稳定状态BMEP。以这种方式，通过限制气流进入所述进气歧管，所述中央节气门可以帮助以增加的速率减少进气歧管压力。换句话说，所述中央节气门打开量超过在所述稳定状态请求的BMEP的中央节气门打开量。

所述端口节气门打开量也被减小，以便在从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换过程中，所述端口节气门两侧的压降大于所述中央节气门的压降。所述端口节气门经控制提供所需的进气口压力，该进气口压力提供所需的气缸充气。

在所述中央节气门打开量减小后不久，所述进气歧管压力开始减小。通过气缸移除来自进气歧管的空气并且较少空气通过所述中央节气门进入所述进气歧管，所述进气歧管压力被减小。所述进气口体积比所述发动机进气歧管体积小很多，所述进气口压力以比所述进气歧管压力快很多的速率减小。

在时间T₁和时间T₂之间，所述进气歧管压力继续衰减或减小，并且所述进气口压力处于驾驶员所请求的水平。即使进气压力正在衰减，也可稍微增加所述端口节气门打开量来维持所需的BMEP。

在时间T₂，所述进气歧管压力达到所需的值，并且所述中央节气门被打开到提供所需BMEP的稳定状态打开量。所述端口节气门也被控制到基本完全打开位置。由于所述端口节气门基本上是打开的，所以所述中央节气门控制所述充气。所述进气口压力和进气歧管压力基本上是相同的压力。气缸充气主要由所述中央节气门控制。图2的A区表示在时间T₂后（例如，中央节气门控制气缸充气）和在时间T₃前的发动机工况。

在时间T₃，发生增加BMEP的变化请求和增加所述中央节气门打开量来遵照较高BMEP的请求。通过比稳态中央节气门打开量更大的量打开所述中央节气门，所述稳态中央节气门打开量用于在时间T₃后提供所需BMEP。换句话说，在BMEP请求的变化之后，所述中央节气门打开量超过提供所需BMEP的稳定状态中央节气门打开量。通过超过所述稳定状态中央节气门打开量，所述进气歧管能以增加的速率装满空气。保持所安置的端口节气门在基本完全打开位置，以便所述中央节气门两侧的压降比所述端口节气门的压降更大。时间T₃后的节气门模式表示在图2的C区中的节气门控制模式。

在所述中央节气门按指令打开后，所述进气歧管压力以快的速率上升。随着所述中央节气门被打开，所述进气口压力也以快的速率上升。因此，在所述节气门模式转换过程期间以及之后，所述中央节气门控制所述气缸充气。所述气缸充气大部分不受端口节气门位置影响。

因此，图4表示从较高BMEP发动机运转条件到较低BMEP发动机运转条件的变化，其中在较高BMEP以第一模式控制所述中央节气门和端口节气门和其中在较低BMEP以第二模式控制所述中央节气门和端口节气门。图4也包括从较低BMEP到较高BMEP的BMEP变化请求。响应于在时间T₁前的进气歧管压力控制所述端口节气门和中央节气门。特别是，由于在时间T₁前的条件过程中进气歧管压力高，并且因为由于进气歧管体积非常大，不能立即减少进气歧管压力，所以减少所述端口节气门打开量来提供在在时间T₁处的转换过程中所需的气缸充气。所述中央节气门控制在在时间T₃处的转换过程中的气缸充气。因此，根据初始进气歧管压力和所需的BMEP，所述端口节气门或中央节气门可在从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的变化过程中控制气缸充气。

现在参考图5，示出了另一发动机运行顺序的模拟示例。通过执行图6的方法的图1的系统提供图5的顺序。在时间T₁-T₃的竖直标记提供顺序中相关事件的参考点。

从图5的顶部的第一绘图表示所需的BMEP。所需的BMEP可能是由驾驶员输入（例如，加速器踏板）或由另一控制器提供。Y轴表示所需的BMEP，并且所需的BMEP在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

从图5的顶部的第二绘图表示中央节气门打开量随时间的变化。Y轴表示中央节气门打开量，并且中央节气门打开量在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

从图5的顶部的第三绘图表示端口节气门打开量随时间的变化。Y轴表示端口节气门打开量，并且端口节气门打开量在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

从图5的顶部的第四绘图表示发动机进气歧管绝对压力随时间的变化。Y轴表示发动机进气歧管绝对压力，并且发动机进气歧管绝对压力在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

从图5的顶部的第五绘图表示进气口绝对压力。Y轴表示进气口绝对压力，并且进气口绝对压力在Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从该绘图的左侧向该绘图的右侧增加。

在时间T₀，该发动机是在第一节气门控制模式下运转，在该模式下，BMEP是通过所述中央节气门（例如，图2的C区；中央节气门控制气缸充气）控制。由于所述端口节气门基本上是完全打开的（例如，大于90%的打开），所述中央节气门两侧的压降比所述端口节气门更高。在此节气门模式下，所述中央节气门打开量可以被增加来增加气缸充气（例如，在气缸的一个循环过程中，进入该气缸的空气的量），或被减少来减少气缸充气。所述端口节气门经安置不影响气缸充气。由于所述中央节气门被打开到较大的量，所以进气歧管压力处于相对高的值。同样地，由于所述端口节气门两侧的压降非常小，所以进气口压力处于较高的值并基本上遵循进气歧管压力。

在时间T₁，响应于所需BMEP的减少而增加所述中央节气门打开区域。发动机从第一节气门控制模式转换到第二节气门控制模式。增加所述中央节气门打开区域来允许额外空气流入所述进气歧管。打开所述中央节气门减小了所述中央节气门两侧的压降。减小所述端口节气门位置，以降低所述气缸空气量和为所请求的BMEP提供所需的空气量。因此，虽然所述进气歧管压力增加，但是所述进气口压力减小，并且所述气缸充气降低。如果所述进气口压力保持在所述进气歧管压力，响应于在如下水平处的进气歧管压力降低所述端口节气门打开量，该水平将会提供比所需的要高的BMEP。打开所述中央节气门，以减少发动机泵送损失并且提高发动机效率。在时间T₁和时间T₂之间，该发动机被运行在图2的B区中。因此，该发动机从较高BMEP转换成中等BMEP。当所述中央节气门打开量增加时，所述进气歧管压力在时间T₁增加。随着所述端口节气门限制气流进入所述气缸，所述进气口压力被减小。在时间T₁前，所述中央节气门两侧的压降比所述端口节气门压降更大。在时间T₁后并且在时间T₂前，所述中央节气门压降小于所述端口节气门压降。在时间T₁到时间T₂，在所述节气门模式转换过程期间以及之后，所述端口节气门控制气缸充气。

在时间T₂，所需的BMEP增加到较高的水平，并且该发动机从第二节气门控制模式再次进入第一节气门控制模式（例如，图2的C区）。所述中央节气门位置减少到如下水平，该水平将会提供在所需的BMEP的所需气缸充气。此外，所述中央节气门打开量被减少到小于所述中央节气门打开量的量，所述量提供启动所述节气门模式变化的所需稳定状态BMEP。换句话说，所述中央节气门打开量调整超过所述稳定状态中央节气门打开量。所述中央节气门打开量更小，以减小进气歧管压力到如下水平，在该水平，当气缸的进气门通过在进气歧管压力处的气缸中的压力关闭时，提供所需BMEP。当所述中央节气门位置超过（例如，在这些条件下，关闭超过所述稳定状态节气门打开量）提供所需BMEP的稳定状态节气门位置时，能以更快的速率减少在所述进气歧管内的空气压力。

还在时间T₂调整所述端口节气门位置，以便随着所述进气歧管压力减少，提供所需的气缸充气。具体地，随着所述进气歧管压力降低，增加所述端口节气门打开量，以便甚至在降低进气歧管压力的情况下提供所需的气缸充气。随着所述中央节气门打开量的减少，所述进气歧管压力减少。所述进气口压力经调整提供在所需BMEP的所需气缸充气。具体地，所述端口节气门经调整在时间T₂所述节气门模式转换过程中提供所需的进气口压力。

在时间T₃，所述进气歧管压力被减小到如下水平，该水平将在当所述气缸进气门关闭并且所述气缸压力基本上是在进气歧管压力（例如，±0.069巴）时，在所提供的气缸充气处提供所需的稳定状态BMEP。同样地，增加所述端口节气门打开量，以便保持所述端口节气门基本完全打开（例如，90%或更多的打开）。打开所述端口节气门允许了所述进气口中的压力接近进气歧管压力。当所述端口节气门打开时，所述进气口压力增加至所述进气歧管压力。

因此，当从较高BMEP（其中所述中央节气门控制气缸充气）转换到中等BMEP（其中所述端口节气门控制气缸充气）时，图5的顺序为改变节气门模式而提供。此外，图5的顺序示出了从中等BMEP（其中所述端口节气门控制气缸充气）到较高BMEP（其中所述中央节气门控制气缸充气）的节气门模式转换。当所述中央节气门控制气缸充气时，所述中央节气门两侧的压降大于所述端口节气门两侧的压降。当所述端口节气门控制气缸充气时，所述端口节气门两侧的压降大于所述中央节气门两侧的压降。

现在参考图6，示出了用于运行发动机的示例方法的流程图。图6的流程图可以存储在图1中所示的控制器12的非暂时性存储器中作为可执行的指令。图6的方法可提供图3-5中所示的顺序。

在602，方法600确定先前采样的BMEP需求和发动机转速。所述BMEP需求可源于加速器踏板或另一控制器。先前采样的BMEP可从存储器中检索，在该存储器中存储了方法600所执行的先前一次。发动机转速可由发动机位置传感器确定并存储在存储器中。在上次或先前采样的BMEP被确定后，方法600前进到604。

在604，方法600确定当前BMEP需求和发动机转速。可通过来自传感器或控制器的输入确定BMEP。可从发动机位置传感器（例如，图1的118）确定所述发动机转速。在当前发动机BMEP和速度被确定后，方法600前进到606。

在606，方法600判断是否正在请求节气门模式的变化。在一个示例中，根据基于BMEP和发动机转速的当前节气门模式和为响应于上次BMEP和发动机转速而提供的节气门模式之间的差异，确定节气门模式的变化。当BMEP和/或发动机转速改变时，可确定节气门模式的变化，这样从第一节气门控制模式转换成第二节气门控制模式是期望的。在一个示例中，响应于图2中所示的节气门控制模式的图谱选择发动机节气门模式。特别地，随着所述发动机工况在图2所示的A、B和C区之间移动，可以选择三个节气门控制模式中的一个节气门控制模式。因此，BMEP和/或发动机转速的变化可以是从第一节气门控制模式改变至第二节气门控制模式的基础。如果请求改变节气门控制模式，回答为是且方法600前进到614。否则，方法600前进到608。

在608，方法600判断所述端口节气门（例如，图1的元件83）是否是在控制中。在一个示例中，当该发动机以根据发动机图谱端口节气门具有比中央节气门大的压降（例如，图2中的B区）的地方的模式运转时，判定所述端口节气门是在控制中。如果方法600判定所述端口节气门是在控制中，回答为是且方法600前进到610。否则，方法600前进到612。

在610，方法600调整所述端口节气门打开量或位置，以提供所需的气缸充气。在一个示例中，通过控制进气口压力到提供所需气缸充气的值，提供所需的气缸充气。通过减少所述端口节气门打开量，可以减小所述进气口压力。通过增加所述端口节气门打开量，可以增大所述进气口压力。在一个示例中，调整所述进气口压力到基于理想气体定律以提供所需气缸充气的水平。具体地，所需BMEP或扭矩被转换成所需的燃料量，并且所需的燃料量被转换成所需的气缸空气量，其被转换成进气口压力。在一个示例中，所述BMEP或扭矩可以被转换成美国专利No.7,213,548中所描述的气缸充气和进气口压力，所述美国专利在此为所有意图和目的被特此完全并入。在进气口压力被调整后，方法600前进到630。当所述端口节气门是在控制中时，所述中央节气门经调整提供比所述端口节气门小的压降。

在630，当再次执行方法600时，方法600存储在方法600的目前执行过程中所确定的BMEP或扭矩请求，以记忆以用于在602的后续检索。在一个示例中，在方法600的目前执行过程中所确定的BMEP请求被存储到RAM中的一个位置，然后方法600退出。

在612，方法600调整所述中央节气门打开量或位置，以提供所需的气缸充气。在一个示例中，通过控制进气歧管压力到提供所需气缸充气的值，提供所需的气缸充气。通过减少所述中央节气门打开量，可以减少所述进气歧管压力。通过增加所述中央节气门打开量，可以增加所述进气歧管压力。在一个示例中，调整所述进气歧管压力到基于理想气体定律的水平，以提供所需的气缸充气。特别地，所需的BMEP或扭矩被转换成所需的燃料量，并且所需的燃料量被转换成所需的气缸空气量，这被转换成进气歧管压力。在一个示例中，所述BMEP或扭矩可以被转换成美国专利No.7,213,548中所描述的气缸充气和进气歧管压力，所述美国专利在此完全包含所有意图和目的。在进气歧管压力被调整后，方法600前进到630。当所述中央节气门是在控制中时，所述端口节气门经调整提供比所述中央节气门小的压降。

在614，方法600判断所述端口节气门是否从所述中央节气门接管控制。在一个示例中，当该发动机移动到发动机图谱所述端口节气门具有比所述中央节气门大的压降的区域时，所述端口节气门可被判定接管控制。如果方法600判定所述端口节气门接管控制，回答为是且方法600前进到616。否则，回答为否且方法600前进到622。

在622，方法600调整所述中央节气门的打开量或位置，以提供包括超过提供所需BMEP的稳定状态中央节气门打开量的所需进气歧管压力（MAP）。例如，可以根据初始进气MAP和用于所需BMEP的进气MAP调整超过的量。在一个示例中，随着上次BMEP和当前BMEP之间的压力差异增加，所述超过的量增加。所需的进气MAP是基于所需的BMEP。分别在时间T₃和T₂，图4和图5中示出了超过所述稳定状态中央节气门打开量的示例。应该注意，超过可能出现在所述中央节气门打开或关闭方向，并且可根据基于在604的BMEP和发动机转速选择的新的节气门模式增加或减少所述中央节气门打开量。在所述中央节气门的打开量被调整后，方法600前进到624。

在624，方法600判断所述进气MAP是否在对应于最近的BMEP请求的所需值。如果所述进气MAP是在所需的水平，回答为是且方法600前进到626。否则，回答为否且方法600前进到618。

在618，方法600调整所述端口节气门打开量，以提供如从当前采样的BMEP请求确定的所需气缸充气。在一个示例中，当所述进气MAP不是在所需的MAP时，所述端口节气门打开量经调整提供所需的进气口压力，所需的进气口压力是基于根据理想气体定律并且如美国专利No.7,213,548中所述的目前采样的请求BMEP。因此，当所述进气歧管压力高于或低于所需的MAP时，调整所述端口节气门来提供所需的气缸空气量。此外，当启动所述节气门模式转换时，响应于进气MAP调整所述端口节气门打开量。例如，如果在先前采样的BMEP处的进气MAP高于用于当前采样的BMEP的进气MAP，则减小所述端口节气门打开量来提供所需的气缸充气和BMEP。另一方面，在先前采样的BMEP处的进气MAP低于用于当前采样的BMEP的进气MAP，则增大所述端口节气门打开量来提供所需的气缸充气和BMEP。在所述端口节气门打开量被调整后，方法600返回到624。

在626，方法600调整所述端口节气门来提供比所述气缸中央节气门小的压降。在一些示例中，在所述进气MAP达到所需水平后，调整所述端口节气门到完全打开位置。在所述端口节气门被调整来使所述中央节气门控制气缸充气之后，方法600前进到630。

因此，在节气门模式变化过程中（其中所述节气门被控制来使所述中央节气门控制气缸充气），可以调整所述端口节气门打开量来提供所需的气缸充气，而所述中央节气门引导所述进气MAP至较低或较高的值。

在616，方法600调整所述端口节气门打开量来提供所需的进气口压力。特别地，调整所述端口节气门打开量来提供所需的进气口压力，所需的进气口压力是基于在604确定的所需BMEP。此外，可在当前采样的BMEP请求之前，根据先前采样的进气MAP调整所述端口节气门位置。例如，如果先前采样的进气MAP高于所需的进气口压力，可根据先前采样的进气MAP的值关闭所述端口节气门。如果先前采样的进气MAP低于所需的进气口压力，可根据先前采样的进气MAP的值打开所述端口节气门。根据美国专利No.7,213,548中所描述的方法，可确定所需的进气口压力。所述端口节气门打开量可以被减小来减少气缸充气或被增加来增加气缸充气。在所述端口节气门被调整后，方法600前进到620。

在620，方法600调整所述中央节气门位置来增加所述中央节气门打开量，以便所述中央节气门两侧的压降比所述端口节气门小。在一些示例中，响应于从其中所述中央节气门是在控制中的节气门控制模式到其中所述端口节气门是在控制中的节气门控制模式的转换调整所述中央节气门到完全打开位置。在所述中央节气门被调整来使所述端口节气门控制气缸充气之后，方法600前进到630。

因此，图6的方法提供了发动机运行方法，其包括：响应于发动机工况的变化提供从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换；以及响应于第一节气门控制模式下所需的气缸充气通过第一节气门调整进气歧管压力，和响应于第二节气门控制模式下所需的气缸充气通过第二节气门调整进气口压力。以这种方式，通过第二节气门调整所述进气口压力，以提供所需的气缸充气。可替代地，当移动其他节气门到完全打开位置时，所述中央节气门调整所述进气MAP来提供所需的气缸充气。

所述发动机运行方法包括其中第一节气门控制模式和第二节气门控制模式包括中央节气门和端口节气门。在一个示例中，所述发动机运行方法进一步包括：当进气歧管压力大于提供所需气缸充气所需的时，通过所述端口节气门调整进气口压力。所述发动机运行方法包括其中在所述转换过程中关闭中央节气门一个如下量，所述量大于在所述转换后的稳定状态中央节气门打开量，其中所述稳定中央节气门打开量是基于启动从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换的BMEP请求。所述发动机运行方法进一步包括响应于达到所需压力水平的进气歧管绝对压力，关闭所述中央节气门体到所述稳定状态中央节气门打开量。

在另一示例中，所述发动机运行方法进一步包括不独立于所述端口节气门调整所述中央节气门。所述发动机运行方法包括其中进气口压力位于第一节气门和第二节气门下游的位置，第二节气门定位在进气口中。所述发动机运行方法包括响应于所需的气缸充气，在所述转换过程中调整所述进气口压力。

图6的方法还提供了如下发动机运行方法，包括：响应于第一发动机工况提供从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的第一转换；响应于第二发动机运转条件提供从第二节气门控制模式到第一节气门控制模式的第二转换；在第一转换过程中，调整第一节气门和提供比第二节气门小的第一节气门两侧的压降；和在第二转换过程中，调整第二节气门来提供比第一节气门小的第二节气门两侧的压降。

发动机运行方法包括其中第二节气门是端口节气门，并且其中第二转换是从较低BMEP到较高BMEP。发动机运行方法还包括其中第一节气门是中央节气门，并且其中第一转换是从较高BMEP到较低BMEP。发动机运行方法包括其中第二节气门经调整提供所需进气口压力，而第一节气门经调整提供比第二节气门小的压降。发动机运行方法进一步包括在第一转换过程中，响应于在第一转换之前的进气歧管压力调整第一节气门和第二节气门。

图6的方法还提供了如下发动机运行方法，包括：提供从在第一BMEP（其中第一节气门提供比第二节气门大的压降）的第一节气门控制模式到在第二BMEP（其中响应于BMEP请求，第一节气门提供比第二节气门大的压降）的第二节气门控制模式的转换，和在从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换过程中，根据所需的气缸充气调整进气口绝对压力。发动机运行方法包括其中第一节气门是中央节气门和其中第二节气门是端口节气门。

图6的方法还提供了如下发动机运行方法，其进一步包括在进气歧管压力达到所需压力之后打开所述端口节气门。发动机运行方法进一步包括与在BMEP请求设置在第二节气门控制模式后相比，在所述转换过程中关闭第一节气门至更大程度。发动机运行方法还包括其中第一BMEP比第二BMEP更大。发动机运行方法包括其中在所述转换开始时关闭第二节气门到第一打开量，以及随着进气歧管压力减小，在所述转换过程中打开第二节气门。

正如本领域普通技术人员将会理解的，图6中所描述的方法可表示一个或更多任意数量的处理策略，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，可能以所示的顺序、并行地，或在一些情况下被省略地执行所示的各个步骤或功能。同样地，不一定要求处理顺序来实现本文所描述的目的、特征和优点，其仅为便于说明和描述而提供。虽然未明确示出，但是本领域的普通技术人员将认识到，所示步骤或功能中的一个或更多可以根据所使用的特定策略重复地执行。

这总结了本说明书。本领域的技术人员对本说明书的阅读将使人联想到许多改变或修改，而不背离本说明书的精神和范围。例如，单气缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12和V16发动机运转在天然气、汽油、柴油或替代燃料配置可以使用本说明书以获益。

Claims (10)

1.一种发动机运行方法，包括：

响应于发动机工况的变化，提供从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的转换；和

在所述第一节气门控制模式中响应于所需的气缸充气，经由第一节气门调整进气歧管压力，并且在所述第二节气门控制模式中响应于所述所需的气缸充气，经由第二节气门调整进气口压力。

2.根据权利要求1所述的发动机运行方法，其中所述第一节气门控制模式和所述第二节气门控制模式包括中央节气门和端口节气门。

3.根据权利要求2所述的发动机运行方法，进一步包括当进气歧管压力大于提供所需气缸充气需要的压力时，经由所述端口节气门调整进气口压力。

4.根据权利要求3所述的发动机运行方法，其中所述中央节气门在所述转换过程中被关闭如下量，所述量大于在所述转换后的稳定状态的中央节气门打开量，其中所述稳定状态的中央节气门打开量基于BMEP请求，该请求启动从所述第一节气门控制模式到所述第二节气门控制模式的转换。

5.根据权利要求4所述的发动机运行方法，进一步包括响应所述进气歧管压力达到所需压力水平，关闭所述中央节气门至所述稳定状态的中央节气门打开量。

6.根据权利要求2所述的发动机运行方法，进一步包括独立于所述端口节气门调整所述中央节气门。

7.根据权利要求1所述的发动机运行方法，其中所述进气口压力是在第一节气门和第二节气门的下游的一位置处，所述第二节气门安置在进气口中。

8.根据权利要求1所述的发动机运行方法，其中响应于所需气缸充气在所述转换过程中调整所述进气口压力。

9.一种发动机运行方法，包括：

响应于第一发动机工况提供从第一节气门控制模式到第二节气门控制模式的第一转换；

响应于第二发动机工况提供从所述第二节气门控制模式到所述第一节气门控制模式的第二转换；

在所述第一转换过程中，调整第一节气门并且提供比第二节气门两侧小的所述第一节气门两侧的压降；和

在所述第二转换过程中，调整所述第二节气门以提供比所述第一节气门两侧小的所述第二节气门两侧的压降。

10.根据权利要求9所述的发动机运行方法，其中所述第二节气门是端口节气门，并且其中所述第二转换是从较低的BMEP到较高的BMEP。

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