CN103573450B - 随机提前点火减轻系统 - Google Patents

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Abstract

一种随机提前点火减轻系统，包括检测模块、发动机负载模块和评估模块。检测模块生成指示发动机气缸中的SPI事件的检测的提前点火确定信号。发动机负载模块确定发动机上的负载并基于该负载生成发动机负载信号。评估模块确定是否在单脉冲模式或多脉冲模式下操作，并且基于提前点火确定信号和发动机负载信号生成用于在单脉冲模式和多脉冲模式中的选定的一个下操作的模式信号。单脉冲模式包括在气缸的第一燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷射到气缸内。多脉冲模式包括在气缸的第二燃烧循环期间将多个燃料脉冲喷射到气缸内。

Description

随机提前点火减轻系统
技术领域
本发明涉及发动机控制系统，并且更具体地涉及点火控制系统。
背景技术
在此提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度以及在其描述在提交时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不明确地也不隐含地认为是破坏本发明的现有技术。
内燃发动机(ICE)在气缸内燃烧空气燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入ICE发动机的空气流可经由节流阀和节流面积的调整而调节。节流面积的调整改变进入ICE的空气流。随着节流面积的增加，进入发动机的空气流增加。除了调整空气流之外，还调整燃料喷射速率以提供空气燃料混合物。增加提供至ICE的气缸的空气和燃料的量增加ICE的扭矩输出。已开发出用于控制发动机扭矩输出的发动机控制系统。
火花点火直喷(SIDI)是指将燃料直接喷射到火花点火汽油发动机的气缸中。SIDI使得对燃料喷射正时的改善的控制成为可能。在SIDI发动机中，可以在燃烧循环期间的不同时间喷射燃料。这与进气口燃料喷射发动机不同，在后者中，燃料被喷射例如到发动机的端口和/或进气歧管并且在对应的燃烧循环的进气冲程之前喷射。可能与SIDI发动机相关联的增加的控制提供增加的马力、减少的排放和爆震抑制。
涡轮增压的SIDI发动机可经历随机提前点火(SPI)事件。由于在涡轮增压发动机中增加的压力、功率和扭矩水平，相比非涡轮增压(或自然吸气)发动机，SPI事件更可能在涡轮增压发动机中发生。SPI事件不受在预定的发动机位置(例如，发动机102的曲轴的角向位置)处来自火花塞的火花的控制。SPI事件可能由于例如与发动机气缸内的高度受热部件(例如，阀门或火花塞)接触的高压空气燃料混合物而发生。这可能在发动机高负载(发动机负载大于预定发动机负载)期间且在低发动机速度(发动机速度小于预定发动机速度)下发生。由于与SPI事件相关联的过早点火，并且因为发动机气缸内的部件趋于在SPI事件期间随每个发动机循环而温度增加，SPI事件逐渐退化。为此，SPI事件可被称为失控的提前点火事件。
SPI事件趋于随机且零星地发生，并且因此是不可预测的。SPI事件会负面地影响燃料经济性和/或发动机的扭矩输出的控制。如果不进行最小化和/或防止，SPI事件可能随时间推移而对发动机部件造成损坏。
发明内容
提供了一种随机提前点火(SPI)减轻系统，该系统包括检测模块、发动机负载模块和评估模块。检测模块生成指示发动机气缸中的SPI事件的检测的提前点火确定信号。发动机负载模块确定发动机上的负载并基于该负载生成发动机负载信号。评估模块确定是在单脉冲模式还是在多脉冲模式下操作，并且基于提前点火确定信号和发动机负载信号生成用于在单脉冲模式和多脉冲模式中的选定的一个下操作的模式信号。单脉冲模式包括在气缸的第一燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷射到气缸内。多脉冲模式包括在气缸的第二燃烧循环期间将多个燃料脉冲喷射到气缸内。
在其它特征中，提供了一种随机提前点火(SPI)减轻方法，该方法包括生成指示发动机气缸中SPI事件的检测的提前点火确定信号。发动机上的负载被确定，并且基于该负载生成发动机负载信号。该方法还包括确定是在单脉冲模式还是在多脉冲模式下操作，并且基于提前点火确定信号和发动机负载信号生成用于在单脉冲模式和多脉冲模式中的选定的一个下操作的模式信号。单脉冲模式包括在气缸的第一燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷射到气缸内。多脉冲模式包括在气缸的第二燃烧循环期间将多个燃料脉冲喷射到气缸内。
本发明提供下列技术方案。
1. 一种随机提前点火(SPI)减轻系统，包括：
检测模块，其生成指示发动机气缸中的SPI事件的检测的提前点火确定信号；
发动机负载模块，其确定所述发动机的负载并基于所述负载生成发动机负载信号；以及
评估模块，其确定是在单脉冲模式还是在多脉冲模式下操作，并且基于所述提前点火确定信号和所述发动机负载信号生成用于在所述单脉冲模式和所述多脉冲模式中的选定的一个下操作的模式信号，
其中所述单脉冲模式包括在所述气缸的第一燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷入所述气缸中，并且其中所述多脉冲模式包括在所述气缸的第二燃烧循环期间将多个燃料脉冲喷入所述气缸中。
2. 根据技术方案1所述的SPI减轻系统，其中所述检测模块基于从至少一个提前点火传感器接收的传感器信号而生成所述提前点火确定信号。
3. 根据技术方案2所述的SPI减轻系统，其中所述传感器信号接收自爆震传感器、凸轮轴传感器和曲轴传感器中的至少一个。
4. 根据技术方案1所述的SPI减轻系统，其中：
所述检测模块基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述SPI事件的量值的提前点火量信号；并且
所述评估模块基于所述提前点火量值信号生成所述模式信号。
5. 根据技术方案1所述的SPI减轻系统，其中所述评估模块生成所述模式信号以在下列模式下操作：
双脉冲模式，当所述发动机负载小于或等于预定负载时；以及
三脉冲模式，当所述发动机负载大于所述预定负载时。
6. 根据技术方案1所述的SPI减轻系统，其中当检测到所述SPI事件并且所述发动机负载大于预定负载时，所述评估模块生成用于在所述多脉冲模式下操作的所述模式信号。
7. 根据技术方案6所述的SPI减轻系统，其中所述评估模块：
包括定时器；
在检测到所述SPI事件并且所述多脉冲模式被引发时启动所述定时器；并且
基于所述定时器的值而从所述多脉冲模式转变为所述单脉冲模式。
8. 根据技术方案1所述的SPI减轻系统，其中：
所述检测模块基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述SPI事件的量值的提前点火量信号；并且
当所述负载信号小于或等于第一预定阈值且所述提前点火量信号小于或等于第二预定阈值时，所述评估模块生成用于在双脉冲模式下操作的模式信号；并且
当所述负载信号大于所述第一预定阈值且所述提前点火量信号大于所述第二预定阈值时，所述评估模块生成用于在三脉冲模式下操作的模式信号。
9. 根据技术方案8所述的SPI减轻系统，其中当所述提前点火量信号小于或等于所述第二预定阈值且所述发动机负载信号大于所述第一预定阈值时所述评估模块生成用于在所述三脉冲模式下操作的模式信号。
10. 一种动力系统，包括：
根据技术方案1所述的SPI减轻系统，其中所述SPI减轻系统包括致动器控制模块，并且其中所述致动器控制模块基于所述模式信号生成燃料喷射控制信号；
提前点火传感器，其生成传感器信号，其中所述检测模块基于所述传感器信号检测所述SPI事件；以及
燃料喷射系统，其基于所述燃料喷射控制信号将燃料喷入所述气缸。
11. 一种随机提前点火(SPI)减轻方法，包括：
生成指示发动机气缸中的SPI事件的检测的提前点火确定信号；
确定所述发动机的负载并基于所述负载生成发动机负载信号；以及
确定是在单脉冲模式还是在多脉冲模式下操作，并且基于所述提前点火确定信号和所述发动机负载信号生成用于在所述单脉冲模式和所述多脉冲模式中的选定的一个下操作的模式信号，
其中所述单脉冲模式包括在所述气缸的第一燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷入所述气缸中，并且其中所述多脉冲模式包括在所述气缸的第二燃烧循环期间将多个燃料脉冲喷入所述气缸中。
12. 根据技术方案11所述的方法，还包括基于接收自至少一个提前点火传感器的传感器信号而生成所述提前点火确定信号。
13. 根据技术方案12所述的方法，其中所述传感器信号接收自爆震传感器、凸轮轴传感器和曲轴传感器中的至少一个。
14. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述SPI事件的量值的提前点火量信号；和
基于所述提前点火量值信号生成所述模式信号。
15. 根据技术方案11所述的方法，还包括生成用于在下列模式下操作的模式信号：
双脉冲模式，当所述发动机负载小于或等于预定负载时；以及
三脉冲模式，当所述发动机负载大于所述预定负载时。
16. 根据技术方案11所述的方法，还包括当检测到所述SPI事件并且所述发动机负载大于预定负载时生成用于在所述多脉冲模式下操作的模式信号。
17. 根据技术方案16所述的方法，其特征在于，还包括：
在检测到所述SPI事件并且所述多脉冲模式被引发时启动定时器；以及
基于所述定时器的值而从所述多脉冲模式转变为所述单脉冲模式。
18. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述SPI事件的量值的提前点火量信号；
当所述负载信号小于或等于第一预定阈值且所述提前点火量信号小于或等于第二预定阈值时，生成用于在双脉冲模式下操作的模式信号；以及
当所述负载信号大于所述第一预定阈值且所述提前点火量信号大于所述第二预定阈值时，生成用于在三脉冲模式下操作的模式信号。
19. 根据技术方案18所述的方法，还包括当所述提前点火量信号小于或等于所述第二预定阈值且所述发动机负载信号大于所述第一预定阈值时，生成用于在所述三脉冲模式下操作的模式信号。
20. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
生成传感器信号；
基于所述传感器信号检测所述SPI事件；
基于所述模式信号生成燃料喷射控制信号；以及
基于所述燃料喷射控制信号将燃料喷入所述气缸。
本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本方面的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将会更全面地理解本公开，附图中：
图1是结合根据本公开的随机提前点火减轻系统的动力系统的功能框图；
图2是根据本公开的随机提前点火减轻系统的功能框图；以及
图3示出根据本公开的减轻随机提前点火的方法。
具体实施方式
上面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明、其应用或用途。本发明的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但本发明的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书的基础上其它修改将变得显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时地)执行方法内的一个或多个步骤。
如本文所用，术语模块可以指属于或包括：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(共享、专用或成组)；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或以上的一些或全部的组合，例如在片上系统中。术语模块可包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或成组)。
如在上面所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码并可指程序、例程、函数、类和/或对象。如在上面所使用的术语“共享”意味着来自多个模块的一些或全部代码可使用单个(共享)处理器来执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可由单个(共享)存储器来存储。如在上面所使用的术语“成组”意味着来自单个模块的一些或全部代码可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使用一组存储器来存储。
另外，如本文所用，术语燃烧循环是指发动机燃烧过程的再发生阶段。例如，在4冲程内燃发动机中，单个燃烧循环可以指并且包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。这四个冲程在发动机操作期间反复进行。
在图1中，示出结合了随机提前点火(SPI)减轻系统101的动力系统100。SPI减轻系统101检测SPI事件，消除SPI事件并且最小化和/或防止后续的SPI事件。
虽然动力系统100示出为混合动力系统，但本文所公开的实施可应用于非混合动力系统。动力系统100可被构造成用于混合电动车辆、非混合动力车辆和/或SIDI发动机。动力系统100包括发动机102，其燃烧空气燃料混合物以基于驾驶员输入模块104产生用于车辆的驱动扭矩。虽然发动机102示出为SIDI发动机，但发动机102可以是火花点火、均质火花点火、分层火花点火和/或火花辅助压缩点火发动机。空气通过节流阀112被吸入进气歧管110中。发动机控制模块(ECM) 114命令节流阀致动器模块116调节节流阀112的开度，以控制吸入进气歧管110的空气的量。来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸中。发动机102可包括任何数量的气缸(图中示出单个气缸118)。
ECM 114包括燃料控制模块119，其控制由燃料喷射系统124喷入气缸118的燃料的量。燃料喷射系统124包括一个或多个燃料喷射器125。燃料喷射系统124可以将燃料直接喷入气缸118，如图所示。
SPI减轻系统101包括燃料控制模块119、燃料喷射系统124和以下描述的其它模块及装置。SPI减轻系统101在不同的燃料喷射脉冲模式下操作。被称为单脉冲模式(SPM)的第一燃料喷射脉冲模式包括在燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷入燃烧室(即，气缸118)。例如在4冲程发动机中，燃烧循环可以指贯穿4个冲程(吸气、压缩、点火和排气)的单个序列。SPM包括每个燃烧循环单个燃料喷射脉冲。单个燃料喷射脉冲可以在进气冲程之前(即，在排气冲程期间)或进气冲程期间提供。例如，单个燃料喷射脉冲可以在活塞处于最顶端位置或上止点(TDC)之前250°-380°处提供喷射开始(SOI)。SOI是指燃料喷射脉冲开始的时间。单个燃料喷射脉冲的正时可被称为“正常”正时并且可以在曲轴的第一预定角向位置处执行。
被称为多脉冲模式(MPM)的第二燃料喷射脉冲模式和第三燃料喷射脉冲模式包括在燃烧循环期间将两个或更多个燃料脉冲喷入气缸118中。在MPM期间，第一燃料脉冲可以在燃烧循环期间被喷入气缸中，然后在相同的燃烧循环中喷射一个或多个其它燃料脉冲。在第二燃料喷射脉冲(或双脉冲)模式期间，除了第一喷射之外，可以在压缩冲程早期提供第二喷射。作为示例，第二燃料喷射脉冲可以在TDC之前140°-220°处提供喷射结束(EOI)。EOI是指燃料喷射脉冲结束的时间。在第三燃料喷射脉冲(或三脉冲)模式期间，除了第一喷射和第二喷射之外，可以在压缩冲程后期提供第三喷射。例如，第三喷射脉冲可以在TDC之前0°-140°处提供EOI。
在MPM期间，进入气缸118的燃料的第一燃料喷射脉冲可以提供用于单个燃烧(或发动机)循环的总燃料装填量的20-90%。燃料的第二脉冲或第二和第三脉冲均可提供用于单个燃料循环的总燃料填充量的10-80%。作为示例，在双脉冲模式期间，第一燃料脉冲可提供用于燃烧循环的总燃料填充量的60%，并且可以在进气冲程之前或期间产生。第二燃料脉冲可提供总燃料填充量的40%并且可以在压缩冲程期间喷射。
作为另一示例，在三脉冲模式期间，第一燃料脉冲可提供用于燃烧循环的总燃料填充量的60%，并且可以在进气冲程之前或期间产生。第二燃料脉冲和第三燃料脉冲均可提供总燃料填充量的20%。可以在一个或多个燃烧循环内实现提供至气缸的相同总量的燃料和/或气缸内的相同的总空燃比，而不论动力系统100是在SPM还是在MPM之一下操作。
虽然SPM和MPM均可在)气缸118中的每一个中提供贫的化学计量的和/或富的总空燃比，但在MPM期间，第二和第三燃料喷射脉冲在气缸118中的火花塞128附近提供富的和/或更富的空燃比(小于14.7:1的空燃比)。燃料的第二和第三燃料喷射脉冲增加空气/燃料颗粒在气缸118中的缸内运动并提供围绕)火花塞128的小的富况云，这增加了燃烧稳定性。在火花塞128附近的这种富集的空气燃料混合物可以提供导致更充分的燃烧的强点火。MPM降低了随机提前点火的可能性，这增加了发动机部件的寿命。
动力系统100和SPI减轻系统101及对应的模块可以在所述模式中的一种或多种下操作。例如，当检测到SPI事件时，燃料控制模块119可以在SPM或MPM下操作。在MPM下操作消除了SPI事件并在延长的时间段内防止其它SPI事件发生。下面参照图2和图3进一步描述进出SPM和MPM的转变。
在操作中，来自进气歧管110的空气通过进气阀122吸入气缸118中。由燃料喷射系统124喷射的燃料与空气混合并在气缸118中形成空气燃料混合物。气缸118内的活塞(未示出)压缩空气燃料混合物。根据来自ECM 114的信号，火花致动器模块126激励气缸118中的火花塞128，火花塞128点燃空气燃料混合物。点火正时可以在本文中被称为火花正时。燃料喷射和火花正时可以相对于发动机102的曲轴的角向位置并相对于活塞处于TDC处的时间被指定。在TDC处，空气燃料混合物处于最大压缩状态。
空气燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而使曲轴旋转。然后，活塞开始再次向上移动并通过排气阀130排出燃烧的副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。排气穿过催化剂135。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。ECM114可调节进气阀122和/或排气阀130的位置以调节摄入的空气和保持在气缸118中的残余惰性气体的量。ECM 114还可调整燃料喷射器125的操作，例如ON时间和/或喷射器开度的大小，以增加喷入气缸118的燃料的量。ECM 114还可调整对应于空气燃料混合物中的变化的排气凸轮轴的正时。
进气阀122打开的曲轴角度可由进气凸轮相位器148相对于活塞TDC而改变。排气阀130打开的曲轴角度可由排气凸轮相位器150相对于活塞TDC而改变。相位器致动器模块158基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。
动力系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1描绘了涡轮增压器160。涡轮增压器160由流过排气系统134的排气提供动力，并且提供到进气歧管110的压缩空气充气。涡轮增压器160可以在空气到达进气歧管110之前压缩空气。
废气门164可允许排气绕过涡轮增压器160，从而减少涡轮增压器的输出(或增压)。ECM 114经由增压致动器模块162控制涡轮增压器160。增压致动器模块162可通过控制废气门164的位置来调节涡轮增压器160的增压。压缩空气充气由涡轮增压器160提供至进气歧管110。中间冷却器(未示出)可以耗散压缩空气充气的一些热量，该热量在空气被压缩时产生并且也可以通过靠近排气系统134而增加。作为备选和/或除了将涡轮增压器160并入动力系统100之外，动力系统100可包括增压器(未示出)。增压器可以向进气歧管110提供压缩空气并且可由曲轴驱动。
动力系统100可包括排气再循环(EGR)阀170，该阀门将排气选择性地重新导向回进气歧管110。在各种实施中，EGR阀170可位于涡轮增压器160之后。动力系统100可使用发动机速度传感器180测量以每分钟转数(RPM)计的曲轴速度。发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可位于发动机102内或冷却剂流过的其它位置，例如散热器(未示出)。
可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量进气歧管110内的压力。在各种实施中，可测量发动机真空，其中发动机真空是环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。可使用空气质量流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110中的空气的质量。MAF传感器186可位于包括节流阀112的外壳中。
节流阀致动器模块116可使用一个或多个节流阀位置传感器(TPS)190来监测节流阀112的位置。可使用进气温度(IAT)传感器192来测量吸入动力系统100的空气的环境温度。ECM 114可使用来自传感器180、182、186、190、192和本文所公开的其它传感器的信号来为动力系统100做出控制决策。燃料控制模块119可使用来自传感器180、182、186、190、192和本文所公开的其它传感器的信号来为SPI减轻系统101做出决策。这可包括进出SPM和MPM的转变。
ECM 114可与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如，ECM114可以在换档期间减小扭矩。ECM 114可与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动马达198的操作。电动马达198也可充当发电机，并可用来产生电能以便由车辆的电气系统使用和/或储存在电池中。在各种实施中，ECM 114、变速器控制模块194和混合控制模块196可一体化到一个或多个模块中。
理论上就发动机102的各种控制机制而言，改变发动机参数的每个系统可被称为致动器。例如，节流阀致动器模块116可以改变节流阀112的叶片位置和因此打开面积。节流阀致动器模块116可因此被称为致动器，并且因此节流阀打开面积可被称为致动器位置。
类似地，火花致动器模块126可被称为致动器，同时对应的致动器位置为点火提前量。其它致动器包括增压致动器模块162、EGR阀170、相位器致动器模块158、燃料喷射系统124和气缸致动器模块120。与这些致动器有关的术语“致动器位置”可分别对应于增压压力、EGR阀开度、进气和排气凸轮相位角、空燃比、以及所致动的气缸的数量。
虽然电动马达198可以提供与发动机102的扭矩输出串联和/或并联的扭矩，但应当理解，在本说明书的范围内还可以设想其它构型。例如，电动马达198可被实施为直接向车轮200而不是经过变速器202提供扭矩的一个或多个电动马达。
发动机102和电动马达198的合成扭矩被施加到变速器202的输入。变速器202可以是根据来自ECM 114的换档命令切换档位的自动变速器。变速器202的输出轴联接到差速齿轮204的输入。差速齿轮204驱动轮轴和车轮200。车轮速度传感器206生成指示其相应的车轮200的旋转速度的信号。
ECM 114基于接收到的传感器信号和本文所述其它参数来估计要提供的发动机输出扭矩。ECM 114可调整节流阀的位置、空燃比、阀门正时、燃料喷射等，以提供估计的发动机输出扭矩。基于所需的发动机输出扭矩，ECM 114控制发动机装置，从而实现所需的空气流、所需的燃料喷射、和/或所需的火花正时。所需的发动机输出扭矩可基于车辆操作者(驾驶员)请求和/或可以是基于控制器的，例如来自巡航控制系统的扭矩输出请求。
由ECM 114接收的传感器信号可包括来自下列传感器的传感器信号：MAP传感器184、MAF传感器186、节流阀位置传感器190、IAT传感器192、加速器踏板位置传感器195或其它传感器，例如发动机冷却剂温度传感器182、发动机速度传感器180、环境温度传感器197、油温传感器198、车辆速度传感器201以及排气或催化剂温度传感器203。
ECM 114与节流阀致动器模块116通信。ECM 114从节流阀位置传感器190接收节流阀位置信号并且基于该节流阀位置信号来调整节流阀位置。ECM 114可基于加速器踏板193的位置使用节流阀致动器来控制节流阀112。节流阀致动器模块116可包括马达或步进马达，其提供对节流阀位置的有限和/或粗略的控制。
每个气缸的空气质量、体积和压力可基于来自传感器184、186的信号来确定和/或估计。ECM 114可基于所需MAP和所需MAF来确定节流面积，并可生成控制信号以基于节流面积控制节流阀。所需的MAP和MAF可基于发动机速度和扭矩请求信号来确定。
动力系统100还可包括大气压力传感器208。大气压力传感器208可用来确定环境条件，环境条件可进一步用来确定所需的节流面积。所需节流面积可对应于具体的节流阀位置。
动力系统100和/或SPI减轻系统101还可包括各种表210，表210可由燃料控制模块在执行于SPM和MPM中时使用。表210可包括SPM表212和MPM表214。表210可各自与参照图3的方法描述的任务中的一个或多个相关联。燃料控制模块119的示例性模块参照图2和图3示出和描述。
现在另外参看图2，示出了SPI减轻系统101。SPI减轻系统101包括燃料控制模块119、燃料喷射系统124和提前点火传感器250。燃料控制模块119包括提前点火检测模块252、发动机负载模块254、提前点火评估模块256和致动器控制模块258。
提前点火检测模块252基于来自提前点火传感器250的传感器信号PRESENS (260)来检测SPI事件。提前点火传感器250可包括爆震传感器262、)凸轮轴传感器264、曲轴传感器266或其它合适的提前点火传感器268。爆震传感器262可包括基于应变仪的传感器和/或压电传感器，其可用来检测提前点火。爆震传感器262可用来检测由SPI事件引起的发动机振动。
凸轮轴传感器264和曲轴传感器266可用来间接检测提前点火。例如，凸轮轴传感器264和/或曲轴传感器266可用来检测发动机102的凸轮轴和/或曲轴的角向位置和/或速度，凸轮轴和/或曲轴的角向位置和/或速度可由提前点火检测模块252监测。提前点火检测模块252可基于来自凸轮轴传感器264和/或曲轴传感器266的信号确定发动机102的加速度的变化。提前点火检测模块可接着基于加速度的变化和/或加速度的变化率来确定SPI事件是否已被引发和/或发生。提前点火检测传感器250可安装在发动机102上、变速器202上或其它合适的位置。
提前点火检测模块252响应于检测到SPI事件而生成提前点火检测信号PREDET(270)和/或提前点火量信号PREMAG (272)。提前点火检测信号PREDET可指示SPI事件已被引发和/或发生、SPI事件发生时的时间、SPI事件的开始时间和/或SPI事件的持续时间。提前点火量信号PREMAG可指示SPI事件的量值。这可以基于提前点火传感器信号PRESENS。例如，SPI事件的量值可基于下列生成：来自爆震传感器262的信号的量值；基于来自凸轮轴传感器264和/或曲轴传感器266的信号确定的加速度；和/或凸轮轴和/或曲轴加速度的变化和/或凸轮轴和/或曲轴加速度的变化率。
发动机负载模块254确定发动机负载。发动机负载模块254可基于各种参数确定发动机负载。这些参数可基于来自以上所述图1的传感器的参数传感器信号来确定。例如，发动机负载模块254可基于下列信号确定发动机负载：发动机速度信号RPM (273)、节流阀位置信号TPS (274)、空气质量流量信号MAF (275)、进气空气温度信号IAT (276)、环境温度信号AMB (278)、油温信号OIL (279)、发动机冷却剂温度ECT (280)、车辆速度信号VEH(281)、歧管绝对压力信号MAP (282)、燃料喷射控制信号FUEL (283)和/或其它合适的传感器信号。发动机负载模块254基于参数传感器信号而生成指示发动机负载的发动机负载信号LOAD (285)。
提前点火评估模块256基于提前点火检测信号PREDET、提前点火量信号PREMAG和/或发动机负载信号LOAD来选择燃料喷射模式。燃料喷射模式可从SPM、双脉冲模式、三脉冲模式、MPM和/或其它燃料喷射模式中选择。提前点火评估模块256生成指示燃料喷射操作模式的燃料喷射模式信号INJMODE (287)。
提前点火评估模块256可包括定时器289。提前点火评估模块256可以基于定时器289的值而保持在MPM。作为示例，当SPI减轻系统101转变为MPM模式时定时器289可设定为预定时间量(例如，小于或等于2秒(s))。定时器289的时间或值的预定量可以在MPM模式期间递减。当定时器289的值达到零和/或预定值时，提前点火评估模块256可以从MPM转变为SPM。作为备选，定时器289的值可以递增至预定值，并且当定时器289的值等于预定值时，提前点火评估模块256可以从MPM中的一种转变为SPM。
致动器控制模块258基于燃料喷射模式信号INJMODE而生成燃料喷射控制信号FUEL。虽然在图2中未示出，但燃料控制模块119可基于以上所述传感器信号中的任一个生成燃料喷射控制信号FUEL，这些信号包括信号RPM、TPS、MAF、IAT、AMB、OIL、ECT、VEH和MAP。燃料喷射控制信号FUEL被传输到燃料喷射系统124并可由燃料喷射器中的一个或多个接收。
SPI减轻系统101可使用多种方法操作。图3的方法提供了一种示例性方法。在图3中，示出了减轻随机提前点火的方法。虽然参照图1至图2的实施主要描述了以下任务，但可容易地修改任务以适用于本发明的其它实施。任务可以反复地执行。该方法可以始于300。
在302处，生成以上所述参数传感器信号。这可包括生成提前点火传感器信号PRESENS和传感器信号RPM、TPS、MAF、IAT、AMB、OIL、ECT、VEH、MAP和FUEL。在304处，发动机负载模块254基于参数传感器信号确定发动机102的发动机负载或输出扭矩并生成发动机负载信号LOAD。在306处，提前点火检测模块252确定是否已发生SPI事件。这可以基于如上所述提前点火传感器信号PRESENS。
在308和310处，提前点火评估模块256确定检测到的SPI事件的严重性。在308处，提前点火评估模块256可以确定提前点火量信号PREMAG是否大于第一预定阈值。当提前点火量信号大于第一预定阈值时，可以执行任务312，否则可以执行任务310。在一个实施中，不执行任务308。如果不执行任务318，则当检测到SPI事件时可以在任务306之后执行任务310。
在310处，提前点火评估模块256确定发动机102的发动机负载或输出扭矩是否大于第二预定阈值。如果发动机负载或输出扭矩大于第二预定阈值，则可以执行任务312，否则执行任务314。
在312处，提前点火评估模块256生成燃料喷射模式信号INJMODE以在三脉冲模式下操作。如果还未处于三脉冲模式，则提前点火评估模块256可从SPM转变为三脉冲模式。在314处，提前点火评估模块256生成燃料喷射模式信号INJMODE以在双脉冲模式下操作。如果还未处于双脉冲模式，则提前点火评估模块256可从SPM转变为双脉冲模式。在316处，定时器289如果未启动则可以被启动和/或在定时器289已经启动时可以递减(或递增)定时器289的值。
在318处，提前点火评估模块256确定SPI减轻系统101是否已在MPM下操作预定时间量(例如，定时器289已到时或减小至零)。这确保SPI减轻系统101不在MPM下保持超过预定时间量。这最小化了ECM 114的燃料喷射驱动器的最大温度。燃料喷射驱动器可以在致动器控制模块258中并用来生成燃料喷射控制信号FUEL。虽然在燃料控制模块119中未示出，但致动器控制模块258可以独立于ECM 114和/或与ECM 114通信。
当SPI减轻系统101已在MPM下操作超过预定时间量和/或定时器289的值已达到零时，可以执行任务320，否则可以执行任务308。在320处，提前点火评估模块256可以基于定时器289的值生成燃料喷射模式信号INJMODE，以便在SPM下操作。提前点火评估模块256可以从在MPM模式中的一种下操作转变为在SPM下操作。
在322处，定时器289可以重置为预定时间量(例如，校准的设定时间)。这可包括将定时器289设定为预定时间量(例如，小于或等于2s)。预定时间量可由提前点火评估模块256基于发动机102中的气缸和/或燃料喷射器的数量来设定和/或调整。气缸和/或燃料喷射器的数量可存储在ECM 114中和/或由提前点火评估模块256确定。随着工作气缸和/或燃料喷射器的数量增加和/或随着发动机102的速度增加，提前点火评估模块256可以减少定时器289的预定时间量。反之，随着工作气缸和/或燃料喷射器的数量减少和/或随着发动机102的速度降低，提前点火评估模块256可以增加定时器289的预定时间量。
作为示例，第一预定时间量可针对气缸和/或燃料喷射器的第一数量提供。第二预定时间量可针对气缸和/或燃料喷射器的第二数量提供。如果气缸和/或燃料喷射器的第二数量超过气缸和/或燃料喷射器的第一数量，则第二预定时间量可以小于第一预定时间量。定时器289的预定时间量可基于工作气缸和/或燃料喷射器的数量而调整。例如，ECM 114可以停用一个或多个气缸和/或燃料喷射器。在一个或多个气缸和/或燃料喷射器被停用的时期内，预定时间量可以相对于当一个或多个气缸和/或燃料喷射器未停用的时期增加。
定时器289的预定时间量也可基于发动机102的速度(RPM)而设定和/或调整。可以为较高的发动机速度设定较短的预定时间量。例如，可以为第一发动机速度设定第一预定时间量。可以为第二发动机速度设定第二预定时间量。如果第二发动机速度大于第一发动机速度，则第二预定时间量可以小于第一预定时间量。
在一个实施中，定时器289的预定时间量可以在检测到SPI事件时设定并且可以在整个SPI事件期间保持恒定值。在另一个实施中，当气缸和/或燃料喷射器的工作数量改变、发动机的速度改变时和/或当发动机102的其它参数改变时，提前点火评估模块256调整定时器289的预定时间量。提前点火评估模块256可以在单个SPI事件期间和/或两个SPI事件之间调整预定时间量。
在322处，定时器289在重置时不启动。该方法可以在任务322之后结束或者可以返回到任务302，如图所示。
以上所述的任务意味着示例性示例；任务在重叠时间段期间可被顺序地、同步地、同时地、连续地执行或根据应用而以不同次序执行。另外，根据实施和/或时间的顺序，可以不执行或跳过任何一个任务。
本文所述设备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来实现。计算机程序包括存储在非暂时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括存储的数据。非暂时的有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。

Claims (12)

1.一种随机提前点火减轻系统，包括：
检测模块，其生成指示发动机气缸中的随机提前点火事件的检测的提前点火确定信号；
发动机负载模块，其确定所述发动机的负载并基于所述负载生成发动机负载信号；以及
评估模块，其确定是在单脉冲模式还是在多脉冲模式下操作，并且基于所述提前点火确定信号和所述发动机负载信号生成用于在所述单脉冲模式和所述多脉冲模式中的选定的一个下操作的模式信号，
其中所述单脉冲模式包括在所述气缸的燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷入所述气缸中，并且其中所述多脉冲模式包括在所述气缸的所述燃烧循环期间将多个燃料脉冲喷入所述气缸中，
其中当检测到所述随机提前点火事件并且所述发动机负载大于预定负载时，所述评估模块生成用于在所述多脉冲模式下操作的所述模式信号，
其中所述检测模块基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述随机提前点火事件的量值的提前点火量信号；并且
当所述负载信号小于或等于第一预定阈值且所述提前点火量信号小于或等于第二预定阈值时，所述评估模块生成用于在双脉冲模式下操作的模式信号；当所述提前点火量信号大于所述第二预定阈值时，所述评估模块生成用于在三脉冲模式下操作的模式信号；以及其中当所述提前点火量信号小于或等于所述第二预定阈值且所述发动机负载信号大于所述第一预定阈值时所述评估模块生成用于在所述三脉冲模式下操作的模式信号。
2.根据权利要求1所述的随机提前点火减轻系统，其中所述检测模块基于从至少一个提前点火传感器接收的传感器信号而生成所述提前点火确定信号。
3.根据权利要求2所述的随机提前点火减轻系统，其中所述传感器信号接收自爆震传感器、凸轮轴传感器和曲轴传感器中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的随机提前点火减轻系统，其中：
所述检测模块基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述随机提前点火事件的量值的提前点火量信号；并且
所述评估模块基于所述提前点火量值信号生成所述模式信号。
5.根据权利要求1所述的随机提前点火减轻系统，其中所述评估模块：
包括定时器；
在检测到所述随机提前点火事件并且所述多脉冲模式被引发时启动所述定时器；并且
基于所述定时器的值而从所述多脉冲模式转变为所述单脉冲模式。
6.一种动力系统，包括：
根据权利要求1所述的随机提前点火减轻系统，其中所述随机提前点火减轻系统包括致动器控制模块，并且其中所述致动器控制模块基于所述模式信号生成燃料喷射控制信号；
提前点火传感器，其生成传感器信号，其中所述检测模块基于所述传感器信号检测所述随机提前点火事件；以及
燃料喷射系统，其基于所述燃料喷射控制信号将燃料喷入所述气缸。
7.一种随机提前点火减轻方法，包括：
生成指示发动机气缸中的随机提前点火事件的检测的提前点火确定信号；
确定所述发动机的负载并基于所述负载生成发动机负载信号；以及
确定是在单脉冲模式还是在多脉冲模式下操作，并且基于所述提前点火确定信号和所述发动机负载信号生成用于在所述单脉冲模式和所述多脉冲模式中的选定的一个下操作的模式信号，
其中所述单脉冲模式包括在所述气缸的燃烧循环期间将单个燃料脉冲喷入所述气缸中，并且其中所述多脉冲模式包括在所述气缸的所述燃烧循环期间将多个燃料脉冲喷入所述气缸中，
其中当检测到所述随机提前点火事件并且所述发动机负载大于预定负载时生成用于在所述多脉冲模式下操作的模式信号，
其中基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述随机提前点火事件的量值的提前点火量信号；
当所述负载信号小于或等于第一预定阈值且所述提前点火量信号小于或等于第二预定阈值时，生成用于在双脉冲模式下操作的模式信号；
当所述提前点火量信号大于所述第二预定阈值时，生成用于在三脉冲模式下操作的模式信号；以及
当所述提前点火量信号小于或等于所述第二预定阈值且所述发动机负载信号大于所述第一预定阈值时，生成用于在所述三脉冲模式下操作的模式信号。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括基于接收自至少一个提前点火传感器的传感器信号而生成所述提前点火确定信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述传感器信号接收自爆震传感器、凸轮轴传感器和曲轴传感器中的至少一个。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括：
基于来自至少一个提前点火传感器的信号生成指示所述随机提前点火事件的量值的提前点火量信号；和
基于所述提前点火量值信号生成所述模式信号。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
在检测到所述随机提前点火事件并且所述多脉冲模式被引发时启动定时器；以及
基于所述定时器的值而从所述多脉冲模式转变为所述单脉冲模式。
12.根据权利要求7所述的方法，还包括：
生成传感器信号；
基于所述传感器信号检测所述随机提前点火事件；
基于所述模式信号生成燃料喷射控制信号；以及
基于所述燃料喷射控制信号将燃料喷入所述气缸。
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