CN103670730B - 有效气缸数控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

基于包括P个子时段的预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数，气缸控制模块选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个。所选择气缸起用/停用模式与每个子时段Q个起用气缸相对应，Q是0和发动机的气缸总数之间且包括0和发动机的气缸总数的整数，P是大于1的整数，有效气缸的期望平均数是0和发动机的气缸总数之间的数。所述气缸控制模块还基于所选择预定气缸起用/停用模式确定调节气缸起用/停用模式；在P个子时段中的第一数量期间使用所选择预定气缸起用/停用模式且在P个子时段中的第二数量期间使用调节气缸起用/停用模式来产生预定时段的期望气缸起用/停用模式。

Description

有效气缸数控制系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年9月10日提交的美国临时申请No. 61/698,816的权益。上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。
本申请与2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,451、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,351、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,586、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,590、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,435、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,536、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,471、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,737、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,518、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/799,129、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,540、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,574、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/799,181、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/799,116、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,624、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,384、2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,775和2013年3月13日提交的美国专利申请No.13/798,400有关。上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。
技术领域
本发明涉及内燃发动机的气缸停用控制系统和方法。
背景技术
在此提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前所署名发明人的工作（在背景技术部分描述的程度上）和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，从而产生驱动扭矩。进入发动机的空气流量经由节气门调节。更具体地，节气门调节节气门面积，其增加或减少进入发动机的空气流量。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流量增加。燃料控制系统调节燃料喷射的速率，以给气缸提供期望空气/燃料混合物和/或实现期望扭矩输出。增加提供给气缸的空气和燃料量增加发动机的扭矩输出。
在某些情况下，发动机的一个或多个气缸可停用。气缸的停用可包括停用气缸的进气阀的打开和关闭，和中止气缸的燃料供应。一个或多个气缸可例如在所述一个或多个气缸停用时发动机能够产生请求扭矩量时停用，以例如减少燃料消耗。
发明内容
一种气缸控制系统，包括气缸控制模块和燃料控制模块。基于包括P个子时段的预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数，所述气缸控制模块选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个。所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个与每个子时段Q个起用气缸相对应，Q是0和发动机的气缸总数之间（包括）的整数，P是大于1的整数，有效气缸的期望平均数是0和发动机的气缸总数之间的数。所述气缸控制模块还基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个确定调节气缸起用/停用模式；在P个子时段中的第一数量期间使用所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个且在P个子时段中的第二数量期间使用调节气缸起用/停用模式来产生预定时段的期望气缸起用/停用模式；基于期望气缸起用/停用模式致动所述气缸中要起用的第一气缸的进气和排气阀的打开；且基于期望气缸起用/停用模式停止所述气缸中要停用的第二气缸的进气和排气阀的打开。所述燃料控制模块将燃料提供给所述气缸中的第一气缸且禁止所述气缸中的第二气缸的燃料供应。
一种气缸控制方法，包括：基于包括P个子时段的预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数，选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个。所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个与每个子时段Q个起用气缸相对应，Q是0和发动机的气缸总数之间（包括）的整数，P是大于1的整数，有效气缸的期望平均数是0和发动机的气缸总数之间的整数或非整数。所述气缸控制方法还包括：基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个确定调节气缸起用/停用模式；在P个子时段中的第一数量期间使用所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个且在P个子时段中的第二数量期间使用调节气缸起用/停用模式来产生预定时段的期望气缸起用/停用模式；基于期望气缸起用/停用模式致动所述气缸中要起用的第一气缸的进气和排气阀的打开；基于期望气缸起用/停用模式停止所述气缸中要停用的第二气缸的进气和排气阀的打开；将燃料提供给所述气缸中的第一气缸；以及禁止所述气缸中的第二气缸的燃料供应。
方案1. 一种气缸控制系统，包括：
气缸控制模块，所述气缸控制模块：
基于包括P个子时段的预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数，选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个，
其中，所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个与每个子时段Q个起用气缸相对应，Q是0和发动机的气缸总数之间且包括0和发动机的气缸总数的整数，P是大于1的整数，有效气缸的期望平均数是0和发动机的气缸总数之间的整数或非整数；
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个确定调节气缸起用/停用模式；
在P个子时段中的第一数量期间使用所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个且在P个子时段中的第二数量期间使用调节气缸起用/停用模式来产生预定时段的期望气缸起用/停用模式；
基于期望气缸起用/停用模式致动所述气缸中要起用的第一气缸的进气和排气阀的打开；以及
基于期望气缸起用/停用模式停止所述气缸中要停用的第二气缸的进气和排气阀的打开；和
燃料控制模块，所述燃料控制模块将燃料提供给所述气缸中的第一气缸且禁止所述气缸中的第二气缸的燃料供应。
方案2. 根据方案1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸，以确定调节气缸起用/停用模式。
方案3. 根据方案2所述的气缸控制系统，其中，当Q小于期望平均数时，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸。
方案4. 根据方案1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸，以确定调节气缸起用/停用模式。
方案5. 根据方案4所述的气缸控制系统，其中，当Q大于期望平均数时，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸。
方案6. 根据方案1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q和期望平均数来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
方案7. 根据方案6所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q和预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数之间的差来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
方案8. 根据方案1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q是大于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
方案9. 根据方案1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q是小于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
方案10. 根据方案1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块还：
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个来确定第二调节气缸起用/停用模式，其中，第二调节气缸起用/停用模式不同于调节气缸起用/停用模式；以及
在P个子时段的第三数量期间还使用第二调节气缸起用/停用模式来产生预定时段的期望气缸起用/停用模式。
方案11. 一种气缸控制方法，包括：
基于包括P个子时段的预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数，选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个，
其中，所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个与每个子时段Q个起用气缸相对应，Q是0和发动机的气缸总数之间且包括0和发动机的气缸总数的整数，P是大于1的整数，有效气缸的期望平均数是0和发动机的气缸总数之间的整数或非整数；
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个确定调节气缸起用/停用模式；
在P个子时段中的第一数量期间使用所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个且在P个子时段中的第二数量期间使用调节气缸起用/停用模式来产生预定时段的期望气缸起用/停用模式；
基于期望气缸起用/停用模式致动所述气缸中要起用的第一气缸的进气和排气阀的打开；
基于期望气缸起用/停用模式停止所述气缸中要停用的第二气缸的进气和排气阀的打开；
将燃料提供给所述气缸中的第一气缸；以及
禁止所述气缸中的第二气缸的燃料供应。
方案12. 根据方案11所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸。
方案13. 根据方案12所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：当Q小于期望平均数时，将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸。
方案14. 根据方案11所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸。
方案15. 根据方案14所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：当Q大于期望平均数时，将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸。
方案16. 根据方案11所述的气缸控制方法，还包括：基于Q和期望平均数来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
方案17. 根据方案16所述的气缸控制方法，还包括：基于Q和预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数之间的差来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
方案18. 根据方案11所述的气缸控制方法，还包括：基于Q是大于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
方案19. 根据方案11所述的气缸控制方法，还包括：基于Q是小于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
方案20. 根据方案11所述的气缸控制方法，还包括：
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个来确定第二调节气缸起用/停用模式，其中，第二调节气缸起用/停用模式不同于调节气缸起用/停用模式；以及
在P个子时段的第三数量期间还使用第二调节气缸起用/停用模式来产生预定时段的期望气缸起用/停用模式。
本发明的进一步应用领域从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图将更充分地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明的发动机控制模块的功能框图；
图3是根据本发明的气缸控制模块的功能框图；和
图4图示根据本发明的气缸停用方法的功能框图。
具体实施方式
车辆发动机的一个或多个气缸可根据选择停用模式（即，序列）停用和/或操作。例如，发动机包括多个可能停用模式，车辆确定实施哪一个停用模式且相应地选择停用模式。发动机的气缸基于停用模式选择性地操作（即，点火或不点火）通过一个或多个发动机循环。仅作为示例，车辆控制模块基于多个因素确定所选择停用模式，包括但不限于，期望有效气缸数（ECC）、与每个停用模式有关的相应燃料经济性和/或与每个停用模式有关的噪音和振动（N&V）。燃料效率和N&V至少部分地基于气缸起用和停用的序列（即，停用模式）。
多个预定基本模式中的每一个可以与整数ECC相对应（例如，1，2，3，…，n，其中，n是发动机中的气缸数量）。期望ECC与期望发动机输出扭矩相对应。更具体地，期望ECC与在预定时段（例如，预定数量的曲轴转数、发动机循环或气缸事件）期间起用气缸的期望平均数相对应，以在预定时段期间实现期望发动机输出扭矩。
预定时段包括多个预定子时段，每个子时段与预定基本模式的长度相对应。在根据本发明原理的气缸停用系统中，在预定时段期间使用预定基本时段中的两个或更多个的组合以实现非整数ECC。例如，为了在8缸发动机中实现6.5的期望ECC，在一些（例如，一半）预定子时段期间可以使用每个子时段起用8个气缸中的6个（且2个气缸停用）的第一预定基本模式，且在其它（例如，另一半）预定子时段期间可以使用每个子时段起用8个气缸中的7个（且1个气缸停用）的第二预定基本模式。因而，在预定时段期间可实现每个子时段6.5个有效气缸的平均值。
现在参考图1，示出示例性发动机系统100的功能框图。车辆的发动机系统100包括发动机102，发动机102基于来自于驾驶员输入模块104的驾驶员输入燃烧空气/燃料混合物以产生扭矩。空气通过进气系统108被吸入发动机102。进气系统108可包括进气歧管110和节气门阀112。仅作为示例，节气门阀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，节气门致动器模块116调整节气门阀112的开度来控制进入进气歧管110中的空气流量。
空气从进气歧管110被抽吸到发动机102的气缸中。虽然发动机102包括多个气缸，但为了说明目的，示出了单个的具有代表性的气缸118。仅作为示例，发动机102 可能包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114在某些情况下可指导气缸致动器模块120以选择性地停用某些气缸，如下文进一步所述，这可改善燃料效率。
发动机102可使用四冲程循环操作。下文所述的四个冲程将称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）每一转期间，在气缸118内发生四个冲程中的两个。因而，气缸118需要两个曲轴转来经历所有四个冲程。
在进气冲程期间，空气从进气歧管110通过进气阀122抽吸到气缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调节燃料喷射，以实现期望的空气/燃料比。燃料可以在中央位置喷射燃料进入进气歧管110或在多个位置喷射燃料进入进气歧管110，例如，在每个气缸进气阀122附近。在各个实施方式（未示出）中，燃料可以直接喷射到气缸中或者喷射到与气缸有关的混合腔/端口中。燃料致动器模块124可以中止向要停用的气缸喷射燃料。
喷射的燃料与空气混合且在气缸118中形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118中的活塞（未显示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在该情况下压缩引起空气/燃料混合物的点火。可选地，发动机102可以是火花点火发动机，在该情况下，基于来自ECM 114的信号，火花致动器模块126激励气缸118中的火花塞128，其点火空气/燃料混合物。一些类型的发动机，例如均质充气压缩点火（HCCI）发动机，可执行压缩点火和火花点火两者。火花的定时可相对于活塞处于其最上位置时的时间（称为上止点（TDC））来规定。
火花致动器模块126可以由定时信号控制，定时信号指定在TDC之前或之后多远产生火花。由于活塞位置与曲轴旋转直接相关，因而火花致动器模块126的操作可以与曲轴位置同步。火花致动器模块126可中止将火花提供给停用气缸或者将火花提供给停用气缸。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下运动，从而驱动曲轴。燃烧冲程可限定为活塞到达TDC和活塞返回到最下位置（称为下止点（BDC））时之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物通过排气系统134从车辆中排出。
进气阀122可被进气凸轮轴140所控制，而排气阀130可被排气凸轮轴142所控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制气缸118的多个进气阀（包括进气阀122）和/或可以控制多组气缸（包括气缸118）的进气阀（包括进气阀122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制气缸118的多个排气阀和/或可以控制多组气缸（包括气缸118）的排气阀（包括排气阀130）。
气缸致动器模块120可以通过停止打开进气阀122和/或排气阀130而停用气缸118。进气阀122打开的时间可由进气凸轮移相器148相对于活塞TDC变化。排气阀130打开的时间可由排气凸轮移相器150相对于活塞TDC变化。移相器致动器模块158可根据来自ECM114的信号控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。在实施时，可变阀升程（未示出）还可以由移相器致动器模块158控制。在各种其它实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可以通过凸轮轴之外的致动器（例如，机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等）控制。
发动机系统100可以包括为进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1绘制了涡轮增压器，其包括由流经排气系统134的排气驱动的涡轮160-1。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的压缩机160-2，其压缩通向节气门阀112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可压缩来自于节气门阀112的空气且将压缩空气提供给进气歧管110。
废气门162可以允许排气旁通涡轮160-1，因此减少涡轮增压器的增压（进气空气压缩量）。ECM 114可经由增压致动器模块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。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可以由增压致动器模块164控制。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。
中间冷却器（未示出）可以耗散压缩空气充气中包含的一些热量，这些热量在空气被压缩时产生。虽然为了图示目的单独示出，但是涡轮160-1和压缩机160-2可以彼此机械地连接，使得进气空气紧邻热排气。压缩空气充气还可以从排气系统134的部件吸收热量。
发动机系统100可以包括排气再循环（EGR）阀170，其选择性地将排气改向回到进气歧管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。
曲轴位置可以使用曲轴位置传感器180测量。发动机冷却剂的温度可以用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182测量。ECT传感器182可以位于发动机102中或在冷却剂循环的其他位置，例如散热器（未示出）。
进气歧管110中的压力可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184测量。在各种实施方式中，发动机真空度可以被测量，发动机真空度是环境空气压力和进气歧管110中压力之间的差。流入进气歧管110的空气质量流率可以使用空气质量流量（MAF）传感器186测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可以位于还包括节气门阀112的壳体内。
节气门阀112的位置可以使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）190测量。被抽吸到发动机102中的空气的温度可以使用进气空气温度（IAT）传感器192测量。发动机系统100还可以包括一个或多个其它传感器193。ECM 114可以利用来自传感器的信号对发动机系统100作出控制决定。
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，ECM 114可以在换档期间减少发动机扭矩。发动机102经由曲轴将扭矩输出给变速器（未示出）。一个或多个联接装置，例如变矩器和/或一个或多个离合器，调节变速器输入轴和曲轴之间的扭矩传输。扭矩在变速器输入轴和变速器输出轴之间经由齿轮传输。
扭矩在变速器输出轴和车辆车轮之间经由一个或多个差速器、传动轴等传输。接收由变速器输出的扭矩的车轮将称为驱动轮。不从变速器接收扭矩的车轮将称为非驱动轮。
ECM 114可以与混合动力控制模块196通信以协调发动机102和一个或多个电动马达198的操作。电动马达198也可以起到发电机的作用，且可以用于产生电能以由车辆电气系统所使用和/或存储于蓄电池中。在各种实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194和混合动力控制模块196的各个功能可以集成于一个或多个模块。
改变发动机参数的每个系统都可以称作发动机致动器。每个发动机致动器接收致动器值。例如，节气门致动器模块116可被称作发动机致动器，且节气门开启面积可以被称作致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片的角度来实现节气门开启面积。
火花致动器模块126也可以被称作发动机致动器，而相应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他发动机致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、移相器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器，致动器值可分别对应于气缸起用/停用序列、燃料供应速率、进气和排气凸轮移相器角度、增压压力和EGR阀开启面积。ECM 114可产生致动器值以便使得发动机102产生期望发动机输出扭矩。
ECM 114和/或发动机系统100的一个或多个其它模块可以实施本发明的气缸停用系统。例如，ECM 114基于一个或多个因素来从多个基本模式选择气缸停用模式，包括但不限于发动机速度、请求扭矩、选择档位、每缸空气量（APC，例如，每个气缸中空气质量的估计值或计算值）、每个气缸的残余排气量（RPC，例如每个气缸中的残余排气质量）、以及相应气缸标识符（ID）。所选择气缸停用模式包括0个或更多个停用气缸。ECM 114选择性地起用一个或多个停用气缸以实现期望ECC。
仅作为示例，基本模式可仅仅对应于整数ECC，且期望ECC可以在整数之间（例如，6.5）。因此，ECM 114选择性地起用与等于6的ECC相对应的基本模式中的停用气缸中的一个，以实现6.5的期望ECC。例如，在基本模式的4个循环序列中，ECM 114在四个循环中的两个中起用停用气缸中的一个。因而，在两个循环中，起用6个气缸，且在另两个循环中，起用7个气缸，从而得到6.5的ECC。在停用气缸中的一个被起用的两个循环中，ECM 114可起用相同气缸，或者可以在起用两个停用气缸中的选定气缸之间轮换。例如，ECM 114可以在一个循环中起用两个停用气缸中的一个，且在另一循环中起用两个停用气缸中的另一个。或者，ECM 114可以在四个循环中的两个内在第一时段内起用两个停用气缸中的一个，且在第二时段内起用两个停用气缸中的另一个。因此，在基本模式的选定循环内选择性地起用的停用气缸在停用气缸之间轮转。
仅作为示例，ECM 114在基本模式操作期间多频繁地（即，点火频率）起用（即，点火）停用气缸，例如，对于ECCt < n，根据[ECCt – ECC’] / {(ECC’ + 1) – ECC’}，其中，ECCt 对应于目标（即，期望）ECC，ECC’对应于小于或等于ECCt的最大整数ECC，n对应于气缸总数。因此，当ECCt为6.5且ECC为6时，点火频率是0.5，因而，在基本模式循环的一半期间起用所停用气缸中的一个。当ECCt = ECC’时，ECM 114根据对应基本模式操作气缸。当ECCt =ECC’ = n时，ECM 114起用所有气缸。被起用的停用气缸可以轮转以最小化N&V和/或防止任何停用气缸停用不希望的时间长度。在一些实施方式中，基本模式中的一个或多个停用气缸可以被“掩模”以防止这些气缸在轮转中起用。例如，停用气缸中的一个或多个可以被“掩模”以最小化N&V。此外，当在ECC’的值之间过渡（即，在基本模式之间过渡）时，ECM 114可保持在当前基本模式，直到与下一基本模式中起用气缸相对应的停用气缸点火。点火的停用气缸对应于下一基本模式中的第一点火气缸。
在其它实施方式中，ECC’对应于大于或等于ECCt的最小整数ECC，且在基本模式的选定循环中停用一个或多个起用气缸。换句话说，不是起用所停用气缸以增加基本模式的ECC，起用气缸被停用以减少基本模式的ECC。例如，如果ECCt为6.5且ECC’为7，那么起用气缸中的一个的停用频率对应于[ECC’ - ECCt] / {(ECC’ - (ECC’ - 1)}或0.5。因此，在基本模式的一半循环期间，起用气缸中的一个被停用。该关系式提供与上文提供的关系式类似但相反的结果。然而，一个关系式可以使用，且决定是停用一个或多个起用气缸还是起用一个或多个停用气缸可以基于ECC’是大于还是小于ECCt进行。在另外的实施方式中，ECM114在两个或更多个基本模式之间过渡以实现期望ECC。例如，如果期望ECC为6.5，ECM 114可对于给定时段的一半根据与等于6的ECC相对应的基本模式操作，且对于给定时段的另一半根据与等于7的ECC相对应的基本模式操作。
现在参考图2，示出了示例性发动机控制模块（ECM）200的功能框图。扭矩请求模块204可基于一个或多个驾驶员输入212来确定扭矩请求208，例如，加速踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其它合适驾驶员输入。扭矩请求模块204可以附加地或者替代地基于一个或多个其它扭矩请求来确定扭矩请求208，例如由ECM 200产生的扭矩请求和/或从车辆的其它模块（例如，变速器控制模块194、混合动力控制模块196、底盘控制模块等）接收的扭矩请求。
一个或多个发动机致动器可以基于扭矩请求208和/或一个或多个其它扭矩请求来控制。例如，节气门控制模块216可以基于扭矩请求208来确定期望节气门开度220。节气门致动器模块116可基于期望节气门开度220来调节节气门阀112的开度。火花控制模块224可基于扭矩请求208来确定期望火花定时228。火花致动器模块126可基于期望火花定时228来产生火花。燃料控制模块232可基于扭矩请求208来确定一个或多个期望燃料供应参数236。例如，期望燃料供应参数236可包括燃料喷射量、喷射所述量的燃料喷射次数、以及每次喷射的定时。燃料致动器模块124可以基于期望燃料供应参数236来喷射燃料。增压控制模块240可基于扭矩请求208来确定期望增压244。增压致动器模块164可基于期望增压244来控制增压装置输出的增压。
此外，气缸控制模块248基于扭矩请求208来（例如，从多个基本模式）产生期望气缸起用/停用模式252。气缸致动器模块120根据期望气缸起用/停用模式252来停用要停用气缸的进气和排气阀且根据期望气缸起用/停用模式252来起用要起用气缸的进气和排气阀。
仅作为示例，气缸控制模块248可部分地基于APC、RPC、发动机速度、所选择变速器档位、滑移和/或车辆速度来选择期望气缸起用/停用模式252。例如，APC模块256基于MAP、MAF、节气门和/或发动机速度来确定APC，RPC模块260基于进气角度和排气角度、EGR阀位置、MAP和/或发动机速度来确定RPC，且发动机速度模块264基于曲轴位置来确定发动机速度。气缸控制模块248选择性地起用选定基本模式中的停用气缸（和/或选择性地停用选定基本模式中的起用气缸），以实现整数ECC之间的期望ECC。
燃料供应根据期望气缸起用/停用模式252对停用气缸中止（零燃料供应），燃料根据期望气缸起用/停用模式252提供给起用气缸。火花根据期望气缸起用/停用模式252提供给起用气缸。火花可根据期望气缸起用/停用模式252提供给停用气缸或中止提供给停用气缸。气缸停用不同于燃料切断（例如，减速燃料切断），因为在燃料切断期间燃料供应被中止的气缸的进气和排气阀在燃料切断期间仍打开和关闭。
现在参考图3，示出了气缸控制模块248的示例性实施方式。数量N个预定气缸起用/停用模式（仅作为示例，基本模式）存储在模式数据库304中。N是大于或等于2的整数，且可以是例如3，4，5，6，7，8，9，10或其它合适值。N个预定气缸起用/停用模式中的每一个包括气缸的预定点火顺序的接下来M个事件中每一个的指示符。M是可小于、等于或大于发动机102的气缸总数的整数。仅作为示例，M可以是20，40，60，80，发动机的气缸总数的倍数或其它合适值。M可以是可标定的，且例如基于发动机速度、扭矩请求和/或发动机102的气缸总数来设定。
M个指示符中的每个指示在预定点火顺序中对应气缸应当起用还是停用。仅作为示例，N个预定气缸起用/停用模式可均包括具有M个（数量的）0和/或1的阵列。0可表示对应气缸应当起用，1可表示对应气缸应当停用，或者反之亦然。
模式控制模块308选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个，且将期望气缸起用/停用模式252设定为N个预定气缸起用/停用模式中的所选择一个。发动机102的气缸在预定点火顺序中根据期望气缸起用/停用模式252起用或停用。期望气缸起用/停用模式252可以重复，直到选择N个预定气缸起用/停用模式中的不同一个。
模式控制模块308包括模式确定模块312和模式修改模块316。模式确定模块312与模式数据库304通信以部分地基于图2中所述的因素（包括ECCt（可以基于扭矩请求和/或其它因素确定））来选择气缸起用/停用模式。
例如，模式确定模块312可以选择N个预定气缸起用/停用模式中具有与小于ECCt的最接近整数（或者大于ECCt的最接近整数）相对应的起用气缸数的一个。模式确定模块312可以基于N个预定气缸起用/停用模式的排序来选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个。仅作为示例，N个预定气缸起用/停用模式可以如2012年8月24日提交的临时专利申请No.61/693,057中所述那样排序，所述临时专利申请全文引入。
模式修改模块316从模式确定模块312接收N个预定气缸起用/停用模式中的所选择一个，且如上文关于图1和2所述那样动态地修改期望气缸起用/停用模式252。例如，模式修改模块316接收所选择气缸起用/停用模式，其包括与ECC'相对应的点火气缸数，且基于ECCt修改所选择气缸起用/停用模式以选择性地起用所停用气缸中的一个或多个。
仅作为示例，模式修改模块316根据[ECCt – ECC’] / {(ECC’ + 1) – ECC’}来修改所选择气缸起用/停用模式的一个或多个循环。从模式修改模块316输出的期望气缸起用/停用模式252包括所述修改。换句话说，对于一些循环，期望气缸起用/停用模式252对应于所选择停用模式（例如，选择基本模式）。在其它循环，期望气缸起用/停用模式252包括一个或多个附加起用气缸以实现ECCt。如果基本模式中多于一个气缸被停用，那么模式修改模块316还确定在每个循环中起用哪个停用气缸。
现在参考图4，气缸停用方法400在404开始。在408，方法400选择气缸起用/停用模式。在412，方法400确定所选择气缸起用/停用模式的ECC（即，ECC'）是否等于ECCt。如果为真，那么方法400继续416。如果为假，那么方法400继续420。在416，方法400输出所选择气缸起用/停用模式。
在420，方法400确定选择性地起用所选择气缸起用/停用模式中的哪个（哪些）停用气缸，包括多频繁地起用所停用气缸（即，停用气缸的点火频率），且在停用模式的哪个循环中起用所停用气缸。在424，方法400在所选择气缸起用/停用模式的选择循环中修改所选择气缸起用/停用模式。在428，方法400根据所选择气缸起用/停用模式控制气缸停用/起用。方法400在432结束。
前述说明本质上仅为示范性的且绝不旨在限制本发明、其应用或使用。本发明的广泛教示可以以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定的示例，但是由于当研究附图、说明书和所附权利要求书时，其他修改是显而易见的，所以本发明的真实范围并不如此限制。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如在此所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当理解为意味着使用非排他逻辑“或”的一种逻辑（A或B或C）。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以以不同顺序（或同时地）执行而不改变本发明的原理。
如本文所使用的，措辞“模块”可以指代以下项、是以下项的一部分、或者包括以下项：专用集成电路（ASIC）；分立电路；集成电路；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、专用或者群组）；提供所述功能的其它合适硬件部件；或者上述中的一些或全部的组合，例如在系统级芯片中。措辞“模块”可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或者群组）。
如上使用的措辞“代码”可以包括软件、固件和/或微码，可指程序、例程、函数、类和/或对象。如上使用的措辞“共享”表示可使用单个（共享）处理器执行来自多个模块的一些或全部代码。另外，来自多个模块的一些或全部代码可由单个（共享）存储器存储。如上使用的措辞“群组”表示可使用一组处理器执行来自单个模块的一些或全部代码。另外，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。
本文所述的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部分地或全部地实施。计算机程序包括存储在至少一个非临时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括和/或依赖于存储数据。非临时性有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器、易失性存储器、磁性存储器和光存储器。

Claims (20)

1.一种气缸控制系统，包括：
气缸控制模块，所述气缸控制模块：
基于未来包括P个子时段的预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数，选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个，所述N个预定气缸起用/停用模式每一个包括在发动机的气缸的预定点火顺序中的接下来M个事件每一个的指示符，M个指示符每一个指示是否起用或停用在所述预定点火顺序中的对应气缸，
其中，M是大于发动机的气缸总数的整数，以及
其中，所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个与每个子时段Q个起用气缸相对应，Q是0和发动机的气缸总数之间且包括0和发动机的气缸总数的整数，P是大于1的整数，有效气缸的期望平均数是0和发动机的气缸总数之间的非整数；
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个动态地确定调节气缸起用/停用模式；
(i) 使用在P个子时段中的第一数量期间的所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个和(ii)使用在P个子时段中的第二数量期间的调节气缸起用/停用模式来产生未来所述预定时段的期望气缸起用/停用模式；
在所述预定时段期间，基于期望气缸起用/停用模式致动所述气缸中要起用的第一气缸的进气和排气阀的打开；以及
在所述预定时段期间，基于期望气缸起用/停用模式停止所述气缸中要停用的第二气缸的进气和排气阀的打开；和
燃料控制模块，所述燃料控制模块将燃料提供给所述气缸中的第一气缸且禁止所述气缸中的第二气缸的燃料供应。
2.根据权利要求1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸，以确定调节气缸起用/停用模式。
3.根据权利要求2所述的气缸控制系统，其中，当Q小于期望平均数时，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸。
4.根据权利要求1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸，以确定调节气缸起用/停用模式。
5.根据权利要求4所述的气缸控制系统，其中，当Q大于期望平均数时，所述气缸控制模块将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸。
6.根据权利要求1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q和期望平均数来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
7.根据权利要求6所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q和预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数之间的差来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
8.根据权利要求1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q是大于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
9.根据权利要求1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块基于Q是小于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
10.根据权利要求1所述的气缸控制系统，其中，所述气缸控制模块还：
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个来确定第二调节气缸起用/停用模式，其中，第二调节气缸起用/停用模式不同于调节气缸起用/停用模式；以及
在P个子时段的第三数量期间还使用第二调节气缸起用/停用模式来产生未来预定时段的期望气缸起用/停用模式。
11.一种气缸控制方法，包括：
基于未来包括P个子时段的预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数，选择N个预定气缸起用/停用模式中的一个，所述N个预定气缸起用/停用模式每一个包括在发动机的气缸的预定点火顺序中的接下来M个事件每一个的指示符，M个指示符每一个指示是否起用或停用在所述预定点火顺序中的对应气缸，
其中，M是大于发动机的气缸总数的整数，以及
其中，所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个与每个子时段Q个起用气缸相对应，Q是0和发动机的气缸总数之间且包括0和发动机的气缸总数的整数，P是大于1的整数，有效气缸的期望平均数是0和发动机的气缸总数之间的非整数；
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个动态地确定调节气缸起用/停用模式；
(i) 使用在P个子时段中的第一数量期间的所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个和(ii)使用在P个子时段中的第二数量期间的调节气缸起用/停用模式来产生未来所述预定时段的期望气缸起用/停用模式；
在所述预定时段期间，基于期望气缸起用/停用模式致动所述气缸中要起用的第一气缸的进气和排气阀的打开；
在所述预定时段期间，基于期望气缸起用/停用模式停止所述气缸中要停用的第二气缸的进气和排气阀的打开；
将燃料提供给所述气缸中的第一气缸；以及
禁止所述气缸中的第二气缸的燃料供应。
12.根据权利要求11所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸。
13.根据权利要求12所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：当Q小于期望平均数时，将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个停用气缸变为起用气缸。
14.根据权利要求11所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸。
15.根据权利要求14所述的气缸控制方法，其中，确定调节气缸起用/停用模式包括：当Q大于期望平均数时，将所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个的一个起用气缸变为停用气缸。
16.根据权利要求11所述的气缸控制方法，还包括：基于Q和期望平均数来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
17.根据权利要求16所述的气缸控制方法，还包括：基于Q和预定时段的每个子时段的起用气缸的期望平均数之间的差来确定P个子时段的第一数量和第二数量。
18.根据权利要求11所述的气缸控制方法，还包括：基于Q是大于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
19.根据权利要求11所述的气缸控制方法，还包括：基于Q是小于期望平均数且最接近期望平均数的整数来选择所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个。
20.根据权利要求11所述的气缸控制方法，还包括：
基于所述N个预定气缸起用/停用模式中的所述一个来确定第二调节气缸起用/停用模式，其中，第二调节气缸起用/停用模式不同于调节气缸起用/停用模式；以及
在P个子时段的第三数量期间还使用第二调节气缸起用/停用模式来产生未来预定时段的期望气缸起用/停用模式。
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