CN103711594A - 发动机汽缸停用时控制点火序列以减少振动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机汽缸停用时控制点火序列以减少振动的系统和方法。根据本公开的系统包括谱密度模块和点火序列模块。所述谱密度模块确定发动机速度的谱密度。所述点火序列模块选择启用发动机的第一组M个汽缸、选择停用所述发动机的第二组N个汽缸、以及选择点火序列以启用所述第一组M个汽缸以及停用所述第二组N个汽缸。M和N是大于或等于一的整数。所述点火序列规定所述发动机的每个汽缸是有效的还是停用的。基于所述谱密度，所述点火序列模块调节所述点火序列以：调节M和N；和/或调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中。

Description

发动机汽缸停用时控制点火序列以减少振动的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年10月3日提交的美国临时申请序列号61/709,181的权益。上述申请的公开内容被全部并入本文以供参考。
本申请涉及2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,451、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,351、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,586、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,590、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,536、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,435、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,471、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,737、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,701、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,518、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/799,129、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,540、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/799,181、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/799,116、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,624、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,384、2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,775和2013年3月13日提交的美国专利申请序列号13/798,400。上述申请的全部公开内容并入本文以供参考。
技术领域
本公开涉及用于当发动机的汽缸被停用时控制发动机的点火序列以减少振动的系统和方法。
背景技术
这里提供的背景描述是用于大体呈现本公开背景的目的。本发明人在这个背景技术部分中所描述的工作以及在申请时没有作为现有技术被描述的各方面既不明确地也不暗示地被认为是抵触本公开内容的现有技术。
内燃发动机燃烧汽缸内的空气和燃料混合物以便驱动活塞，其产生驱动扭矩。进入发动机的空气流量经由节气门被调整。更具体地，节气门调节节气面积，其增加或减少进入发动机的空气流量。随着节气面积增加，进入发动机的空气流量增加。燃料控制系统调节燃料被喷射的速率以便提供所需空气/燃料混合物至汽缸和/或实现所需扭矩输出。增加被提供给汽缸的空气和燃料的量会增加发动机的扭矩输出。
在火花-点火发动机中，火花引燃被提供到汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩-点火发动机中，汽缸内的压缩燃烧被提供到汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流量可以是用于调节火花-点火发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流量可以是用于调节压缩-点火发动机的扭矩输出的主要机制。
在一些情况下，可以停用发动机的一个或更多个汽缸以便减少燃料消耗。例如，当在一个或更多个汽缸被停用的同时发动机能够产生被请求的扭矩量时可以停用所述一个或更多个汽缸。停用汽缸可以包括禁止打开汽缸的进气门和排气门并且禁止向汽缸加燃料。
发明内容
根据本公开的系统包括谱密度模块和点火序列模块。所述谱密度模块确定发动机速度的谱密度。所述点火序列模块选择启用发动机的第一组M个汽缸、选择停用所述发动机的第二组N个汽缸、以及选择点火序列以启用所述第一组M个汽缸以及停用所述第二组N个汽缸。M和N是大于或等于一的整数。所述点火序列规定所述发动机的每个汽缸是有效的还是停用的。基于所述谱密度，所述点火序列模块调节所述点火序列以：调节M和N；和/或调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中。
本发明还提供了以下技术方案。
方案1. 一种系统，所述系统包括：
谱密度模块，所述谱密度模块确定发动机速度的谱密度；
点火序列模块，所述点火序列模块：
     基于驾驶员扭矩请求来选择启用发动机的第一组M个汽缸；
     基于所述驾驶员扭矩请求来选择停用所述发动机的第二组N个汽缸；
     选择点火序列以启用所述第一组M个汽缸以及停用所述第二组N个汽缸，其中，所述点火序列规定所述发动机的每个汽缸是有效的还是停用的；以及
     基于所述谱密度，调节所述点火序列以执行下述中的至少一项：
          调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中；以及
          调节M和N，其中M和N是大于或等于一的整数。
方案2. 根据方案1所述的系统，其中，当所述谱密度大于预定值时，所述点火序列模块调节所述点火序列以调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中。
方案3. 根据方案2所述的系统，其中：
当所述谱密度大于所述预定值时，所述点火序列模块将所述点火序列的至少一部分在交替模式与连续模式之间切换；
当所述点火序列具有所述交替模式时，所述点火序列在点火汽缸与非点火汽缸之间交替；以及
当所述点火序列具有所述连续模式时，所述点火序列包括连续点火汽缸和连续非点火汽缸中的至少一种。
方案4. 根据方案1所述的系统，其中，当所述谱密度大于第一预定值时，所述点火序列模块调节所述点火序列以调节M和N。
方案5. 根据方案4所述的系统，其中，当所述谱密度大于所述第一预定值时，所述点火序列模块调节所述点火序列以减少N。
方案6. 根据方案4所述的系统，其中，当所述谱密度大于所述第一预定值时，所述点火序列模块选择性地调节所述点火序列以增加N。
方案7. 根据方案6所述的系统，其中：
当所述谱密度小于第二预定值时，所述点火序列模块选择性地调节所述点火序列以增加N；以及
所述第二预定值小于所述第一预定值。
方案8. 根据方案7所述的系统，其中，所述点火序列模块：
预计在N增加至第一数量之后所述发动机的扭矩容量；以及
当所述扭矩容量大于所述驾驶员扭矩请求时调节所述点火序列以将N增加至所述第一数量。
方案9. 根据方案1所述的系统，其中，所述谱密度是能量谱密度，所述能量谱密度代表与相对于所述发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的能量的量。
方案10. 根据方案1所述的系统，其中，所述谱密度是功率谱密度，所述功率谱密度代表与相对于所述发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的功率的量。
方案11. 一种方法，所述方法包括：
确定发动机速度的谱密度；
基于驾驶员扭矩请求来选择启用发动机的第一组M个汽缸；
基于所述驾驶员扭矩请求来选择停用所述发动机的第二组N个汽缸；
选择点火序列以启用所述第一组M个汽缸以及停用所述第二组N个汽缸，其中，所述点火序列规定所述发动机的每个汽缸是有效的还是停用的；以及
基于所述谱密度，调节所述点火序列以执行下述中的至少一项：
     调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中；以及
     调节M和N，其中M和N是大于或等于一的整数。
方案12. 根据方案11所述的方法，还包括：当所述谱密度大于预定值时，调节所述点火序列以调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中。
方案13. 根据方案12所述的方法，还包括：当所述谱密度大于所述预定值时，将所述点火序列的至少一部分在交替模式与连续模式之间切换，其中：
当所述点火序列具有所述交替模式时，所述点火序列在点火汽缸与非点火汽缸之间交替；以及
当所述点火序列具有所述连续模式时，所述点火序列包括连续点火汽缸和连续非点火汽缸中的至少一种。
方案14. 根据方案11所述的方法，还包括：当所述谱密度大于第一预定值时，调节所述点火序列以调节M和N。
方案15. 根据方案14所述的方法，还包括：当所述谱密度大于所述第一预定值时，调节所述点火序列以减少N。
方案16. 根据方案14所述的方法，还包括：当所述谱密度大于所述第一预定值时，选择性地调节所述点火序列以增加N。
方案17. 根据方案16所述的方法，还包括：当所述谱密度小于第二预定值时，选择性地调节所述点火序列以增加N，其中所述第二预定值小于所述第一预定值。
方案18. 根据方案17所述的方法，还包括：
预计在N增加至第一数量之后所述发动机的扭矩容量；以及
当所述扭矩容量大于所述驾驶员扭矩请求时调节所述点火序列以将N增加至所述第一数量。
方案19. 根据方案11所述的方法，其中，所述谱密度是能量谱密度，所述能量谱密度代表与相对于所述发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的能量的量。
方案20. 根据方案11所述的方法，其中，所述谱密度是功率谱密度，所述功率谱密度代表与相对于所述发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的功率的量。
从下文提供的具体说明将显而易见到本公开的其他应用领域。应该理解的是，详细描述和具体示例仅用于描述目的并且不试图限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图将更加全面地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；
图3是示出根据本公开的原理的示例性控制方法的流程图；
图4至图9是示出发动机速度相对于曲柄角度以及相应能量谱密度的曲线图；以及
图10是示出根据本公开的原理的能量谱密度和用于调节点火序列的标准的柱状图。
具体实施方式
当发动机的汽缸被停用时，发动机的点火序列可能被调节以获得所需数量的停用汽缸和/或改变哪些汽缸被停用。该点火序列可被调节，而与车辆的噪声和振动性能无关。因此，当汽缸被停用时，驾驶员可感知到车辆的噪声和振动的增加。
点火序列可具有交替模式、连续模式或者包括交替模式和连续模式两者的混合模式。具有交替模式的点火序列随着该点火序列根据发动机的点火次序推进而在点火汽缸与非点火汽缸之间交替。例如，对于四缸发动机来说，具有交替模式的点火序列可以是0-1-0-1，其中1代表点火汽缸，而0代表非点火汽缸。
具有连续模式的点火序列包括当该点火序列根据发动机的点火次序推进时的连续点火汽缸和/或连续非点火汽缸。例如，对于四缸发动机来说，具有连续模式的点火序列可以是1-0-0-1，其中1代表点火汽缸，而0代表非点火汽缸。对于八缸发动机来说，具有混合模式的示例性点火序列可以是0-1-0-1-1-0-0-1，其中1代表点火汽缸，而0代表非点火汽缸。
根据本公开的原理的系统和方法基于发动机速度的谱密度来调节发动机的点火序列，以在汽缸被停用时减少噪声和振动。点火序列可被调节，以调节哪些汽缸被停用和/或调节停用汽缸的数量。在一个示例中，谱密度是能量谱密度，其代表与相对于发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的能量的量。在另一示例中，谱密度是功率谱密度，其代表与相对于发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的功率的量。在任一示例中，由发动机产生的噪声和振动的量与该谱密度成正比。
为了减少发动机振动，当谱密度大于第一阈值（例如，第一预定值）时可调节点火序列。在一个示例中，当谱密度大于该第一阈值时，停用汽缸的数量减少。在另一示例中，当谱密度大于该第一阈值时，点火序列或者点火序列的一部分在交替模式与连续模式之间切换。
为了提高燃料经济性并且同时减少发动机振动，当发动机在增加数量的停用汽缸下可满足驾驶员扭矩请求时，可增加停用汽缸的数量。当谱密度大于第一阈值时可增加停用汽缸的数量。此外或替代地，当谱密度小于第二阈值（例如，第二预定值）时，可增加停用汽缸的数量。该第二阈值小于第一阈值。
现参考图1，发动机系统100包括发动机102，其燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。由发动机102产生的驱动扭矩的量基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入而定。空气通过进气系统108被吸入到发动机102内。进气系统108包括进气歧管110和节气门112。节气门112可以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，其调整节气门112的开度以控制被吸入进气歧管110的空气的量。
来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的汽缸内。为了图释目的，示出单个代表性汽缸118。然而，发动机102可以包括多个汽缸。例如，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。ECM 114可以停用汽缸中的一个或更多个，这在某些发动机运行条件下可以改善燃料经济性。
发动机102可以使用四冲程循环而操作。所述四冲程包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）的每圈回转期间，在汽缸118内发生这四个冲程中的两个。因此，为了使得汽缸118经历全部四个冲程，二圈曲轴回转是必要的。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气门122被吸入到汽缸118内。ECM 114控制燃料致动器模块124，其调整燃料喷射器125以便控制被提供给汽缸的燃料的量从而实现所需空气/燃料比。燃料喷射器125可以将燃料直接喷射到汽缸118内或与汽缸118关联的混合腔内。燃料致动器模块124可以中止向被停用的汽缸内的燃料喷射。
被喷射的燃料与空气混合并且在汽缸118内产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸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-点火发动机，在这种情况下汽缸118内的压缩点燃空气/燃料混合物。替代性地，发动机102可以是火花-点火发动机，在这种情况下火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号来激活汽缸118内的火花塞128。火花点燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞在其最顶部位置（被称为上止点（TDC））的时间来规定火花的正时。
火花致动器模块126可以由规定在TDC之前或之后多久产生火花的正时信号控制。因为活塞位置直接地相关于曲轴旋转，所以火花致动器模块126的操作可以同步于曲轴转角。在各种实施方式中，火花致动器模块126可以中止向停用汽缸提供火花。
产生火花可以被称为点火事件。当空气/燃料混合物被提供给汽缸时（例如，当汽缸有效时），点火事件导致在汽缸中的燃烧。火花致动器模块126可以具有针对每个点火事件改变火花正时的能力。当火花正时信号在上一点火事件和下一点火事件之间改变时火花致动器模块126甚至能够针对下一点火事件改变火花正时。在各种实施方式中，发动机102可以包括多个汽缸并且火花致动器模块126可以针对发动机102内的所有汽缸相对于TDC改变火花正时相同的量。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。随着空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，活塞从TDC运动到其被称为下止点（BDC）的最底部位置。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并且通过排气门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。
可以由进气凸轮轴140控制进气门122，而可以由排气凸轮轴142控制排气门130。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制汽缸118的多个进气门（包括进气门122）和/或可以控制多组汽缸（包括汽缸118）的进气门（包括进气门122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制汽缸118的多个排气门和/或可以控制多组汽缸（包括汽缸118）的排气门（包括排气门130）。
进气门122打开的时间可以由进气凸轮移相器148相对于活塞TDC改变。排气门130打开的时间可以由排气凸轮移相器150相对于活塞TDC改变。ECM 114可禁止打开停用汽缸的进气门122和排气门130。移相器致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。当被实施时，可变气门升程（未示出）也可以由移相器致动器模块158控制。
通过指令气门致动器模块160禁止打开进气门122和/或排气门130，ECM 114可停用汽缸118。气门致动器模块160控制进气门致动器162，该进气门致动器打开以及关闭进气门122。气门致动器模块160控制排气门致动器164，该排气门致动器打开以及关闭排气门130。在一个示例中，气门致动器162、164包括螺线管，该螺线管通过使得凸轮从动件从凸轮轴140、142脱离来禁止打开气门122和130。在另一示例中，气门致动器162、164是电磁或电动液压致动器，其独立于凸轮轴140、142来控制气门122和130的升程、正时和持续时间。在该示例中，可省除凸轮轴140、142、凸轮移相器148、150以及移相器致动器模块158。
可以使用曲轴位置（CKP）传感器180来测量曲轴的位置。可以使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以被放置在发动机102内或者冷却剂循环所处的其他位置，例如散热器（未示出）。
可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施方式中，可以测量发动机真空度，即环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差。可以使用质量空气流量（MAF）传感器186来测量流入进气歧管110的空气的质量流率。在各种实施方式中，MAF传感器186可以被放置在还包括节气门112的壳体内。
节气门致动器模块116可以使用一个或更多个节气门位置传感器（TPS）190来监测节气门112的位置。可以使用进气空气温度（IAT）传感器192来测量被吸入发动机102内的空气的环境温度。ECM 114可以使用来自传感器的信号做出发动机系统100的控制判定。
现在参考图2，ECM 114的示例性实施方式包括扭矩请求模块202、汽缸停用模块204、发动机速度模块206、谱密度模块208以及点火序列模块210。扭矩请求模块202基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来确定驾驶员扭矩请求。驾驶员输入可以基于加速器踏板的位置而定。驾驶员输入也可以基于来自巡航控制系统的输入而定，该巡航控制系统可以是改变车辆速度以便维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。扭矩请求模块202可以存储加速器踏板位置至所需扭矩的一个或更多个映射，并且可以基于所述映射中的选定映射来确定驾驶员扭矩请求。扭矩请求模块202输出驾驶员扭矩请求。
汽缸停用模块204基于驾驶员扭矩请求来停用发动机102中的汽缸。当在汽缸被停用的同时发动机102可满足驾驶员扭矩请求时，汽缸停用模块204可停用一个或多个汽缸。当在汽缸被停用的同时发动机102不能满足驾驶员扭矩请求时，汽缸停用模块204可重新启用汽缸。汽缸停用模块204输出停用汽缸的数量。
发动机速度模块206基于从CKP传感器180接收的输入来确定发动机速度。CKP传感器180可包括霍尔效应传感器、光学传感器、电感传感器、和/或邻近于具有N个齿（例如，58个齿）的盘定位的其他合适类型的传感器。该盘可随曲轴旋转，而传感器保持固定。传感器可检测到所述齿何时经过该传感器。发动机速度模块206可基于齿检测之间的曲轴旋转量以及相应时段来确定发动机速度。
CKP传感器180可测量曲轴位置，发动机速度模块206可确定在曲轴旋转的预定增量下的发动机速度。该预定增量可对应于齿检测之间的曲轴旋转量。在一个示例中，CKP传感器180测量曲轴位置，发动机速度模块206确定每六度曲轴旋转的发动机速度。在该示例中，发动机速度模块206在与720度的曲轴旋转相对应的发动机循环期间产生发动机速度的120个样本。发动机速度模块206输出发动机速度。
谱密度模块208利用例如快速傅里叶变换来确定发动机速度的谱密度。在一个示例中，谱密度是能量谱密度，其代表与相对于发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的能量的量。在另一示例中，谱密度是功率谱密度，其代表与相对于发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的功率的量。在任一示例中，该谱密度与由发动机102产生的振动的量成正比。谱密度模块208可确定每个发动机循环（例如，每720度的曲轴旋转）的谱密度。谱密度模块208输出该谱密度。
点火序列模块210确定发动机102中的汽缸的点火序列。点火序列规定汽缸有效（即，点火）还是停用（即，非点火）。该点火序列可对应于发动机循环（例如，720度的曲轴旋转），并且可包括与发动机102中的汽缸数量相等的多个汽缸事件。汽缸事件可指代点火事件和/或曲柄角度增量，在所述点火事件和/或曲柄角度增量期间，在汽缸有效时在所述汽缸中产生火花。点火序列可根据发动机的点火次序来推进。点火序列模块210输出该点火序列。
点火序列模块210可在每次发动机循环之后和/或在每次点火序列结束时估计和/或调节点火序列。点火序列模块210可以从一个发动机循环到下一发动机循环改变点火序列以便改变有效汽缸的数量，而不会改变汽缸点火的次序。例如，对于具有点火次序1-8-7-2-6-5-4-3的八缸发动机而言，点火序列1-8-7-2-5-3可以规定用于一个发动机循环，并且点火序列1-7-2-5-3可以规定用于下一发动机循环。这将有效汽缸的数量从6减少到5。
点火序列模块210可基于接收自汽缸停用模块204的指令从一个发动机循环到下一发动机循环改变有效汽缸的数量。汽缸停用模块204可使得有效汽缸的数量在两个整数之间交替，以获得等于两个整数的平均值的有效汽缸计数。例如，汽缸停用模块204可使得有效汽缸的数量在5和6之间交替，从而得到5.5的有效汽缸计数。
点火序列模块210可以从一个发动机循环到下一发动机循环改变点火序列以便改变哪些汽缸点火，并且因此改变哪些汽缸有效，而不改变有效汽缸的数量。例如，当如上所述的八缸发动机的三个汽缸被停用时，点火序列1-7-2-5-3可以规定用于一个发动机循环，并且点火序列8-2-6-4-3可以规定用于下一发动机循环。这会停用汽缸1、7和5并且重新启用汽缸8、6和4。
点火序列模块210可调节点火序列以具有交替模式、连续模式、或者包括交替和连续部分两者的混合模式。具有交替模式的点火序列随着该点火序列根据发动机的点火次序推进而在点火汽缸与非点火汽缸之间交替。例如，对于四缸发动机来说，具有交替模式的点火序列可以是0-1-0-1，其中1代表点火汽缸，而0代表非点火汽缸。
具有连续模式的点火序列包括连续点火汽缸和/或连续非点火汽缸。例如，对于四缸发动机来说，具有连续模式的点火序列可以是1-0-0-1，其中1代表点火汽缸，而0代表非点火汽缸。对于八缸发动机来说，具有混合模式的示例性点火序列可以是0-1-0-1-1-0-0-1，其中1代表点火汽缸，而0代表非点火汽缸。
点火序列模块210基于谱密度来调节哪些汽缸被停用和/或停用汽缸的数量。当谱密度大于第一阈值时，点火序列模块210可调节哪些汽缸被停用和/或减少停用汽缸的数量（例如，重新启用汽缸）。点火序列模块通过将点火序列或点火序列的一部分在交替模式和连续模式之间切换而可调节哪些汽缸被停用。
点火序列模块210可将点火序列调节至如上所述包括交替和连续部分两者的混合模式，并且每个部分可被称为点火序列。此外，点火序列模块210可从一个发动机循环到下一发动机循环将点火序列在交替模式和连续模式之间交替。在任一情况下，谱密度模块208都可确定交替序列的第一谱密度以及连续序列的第二谱密度。
如果第一谱密度大于第一阈值并且第二谱密度小于第一阈值，那么谱密度模块208可将交替序列调节为连续序列。如果第一谱密度小于第一阈值并且第二谱密度大于第一阈值，那么点火序列模块210可将连续序列调节为交替序列。如果第一谱密度和第二谱密度都大于第一阈值，那么点火序列模块210可调节停用汽缸的数量。
当发动机102在增加数量的停用汽缸下可满足驾驶员扭矩请求时，点火序列模块210可增加停用汽缸的数量。在一个示例中，在增加停用汽缸的数量之前，点火序列模块210将停用汽缸的增加数量输出给汽缸停用模块204。汽缸停用模块204于是确定发动机102在增加数量的停用汽缸下是否可满足驾驶员扭矩请求，并且将该确定输出给点火序列模块210。
当谱密度大于第一阈值并且发动机102在增加数量的停用汽缸下可满足驾驶员扭矩请求时，点火序列模块210可增加停用汽缸的数量。可暂时地增加停用汽缸的数量以确定增加停用汽缸的数量是否会将谱密度减少成小于第一阈值。如果情况如此，那么停用汽缸的数量可保持在增加的水平。
当谱密度小于第二阈值并且发动机102在增加数量的停用汽缸下可满足驾驶员扭矩请求时，点火序列模块210可增加停用汽缸的数量。该第二阈值小于第一阈值。点火序列模块210将点火序列输出给燃料控制模块212、火花控制模块214和气门控制模块216。
燃料控制模块212指令燃料致动器模块124以根据点火序列向发动机102的汽缸提供燃料。火花控制模块214指令火花致动器模块126根据点火序列在发动机102的汽缸中产生火花。火花控制模块214可输出表明在点火序列中哪个汽缸是下一汽缸的信号。气门控制模块216指令气门致动器模块160根据点火序列来打开发动机102的进气门和排气门。
现参考图3，在302开始用于控制发动机的点火序列以当发动机的汽缸被停用时减少振动的方法。在304，该方法基于测量曲轴位置来确定发动机速度。该方法可确定在曲轴旋转的预定增量（例如，6度）下的发动机速度。因此，对于与720度的曲轴旋转对应的发动机循环来说，该方法可产生发动机速度的120个样本。
在306，该方法利用例如快速傅里叶变换来确定发动机速度的能量谱密度（ESD）。该方法可基于该能量谱密度来调节发动机的点火序列和/或发动机中的停用汽缸的数量。此外或替代地，该方法可确定发动机速度的功率谱密度，并且基于功率谱密度来调节点火序列和/或停用汽缸的数量。
在308，该方法确定能量谱密度是否大于第一阈值。如果能量谱密度大于第一阈值，那么该方法在310继续。否则，该方法在312继续。在310，该方法确定对应于能量谱密度的点火序列是否具有交替模式。如果该点火序列具有交替模式，那么该方法在314继续。否则，该方法在316继续。
在314，该方法确定连续序列的能量谱密度是否小于第一阈值。该连续序列可以是点火序列的一部分，并且对应于该能量谱密度的交替序列可以是该点火序列的另一部分。替代地，该方法可从一个发动机循环至下一发动机循环在交替序列与连续序列之间交替。
如果连续序列的能量谱密度小于第一阈值，那么该方法在318继续。否则，该方法在312继续。在318，该方法将交替序列调节为连续序列。
在316，该方法确定交替序列的能量谱密度是否小于第一阈值。该交替序列可以是点火序列的一部分，并且对应于该能量谱密度的连续序列可以是该点火序列的另一部分。替代地，该方法可从一个发动机循环至下一发动机循环在交替序列与连续序列之间交替。
如果交替序列的能量谱密度小于第一阈值，那么该方法在322继续。否则，该方法在312继续。在322，该方法将连续序列调节为交替序列。
在312，该方法确定能量谱密度是否小于第二阈值。如果该能量谱密度小于第二阈值，那么该方法在320继续。否则，该方法在304继续。
在320，该方法确定驾驶员扭矩请求。该方法基于加速器踏板的位置和/或基于来自巡航控制系统的输入来确定驾驶员扭矩请求，所述巡航控制系统可以是改变车辆速度以便维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。在324，该方法预计对于增加数量的停用汽缸（例如，当前停用的汽缸数量加一）来说的发动机扭矩输出。
在326，该方法确定预计扭矩输出是否大于驾驶员扭矩请求。如果预计扭矩输出大于驾驶员扭矩请求，那么该方法在328继续。否则，该方法在330继续。
在328，该方法将停用汽缸的数量增加至与预计扭矩输出对应的停用汽缸的数量。在330，该方法减少停用汽缸的数量。在各个实施方式中，当能量谱密度小于第二阈值时，该方法可防止停用汽缸的数量减少。
现参考图4，全部汽缸都点火的八缸发动机的发动机速度402关于x轴404和y轴406被绘制。x轴404代表单位为弧度（rad）的曲柄角度，其中0弧度的曲柄角度可对应于在上止点之后大约90度的曲轴旋转。y轴406代表单位为转每分（RPM）的发动机速度。发动机速度402是连续正弦线，其在每个汽缸点火之后增大并且在点火事件之间随着汽缸内的气体被压缩而减小。
现参考图5，发动机速度402在0.098弧度与6.28弧度之间的能量谱密度502关于x轴504和y轴506被绘制。x轴504代表曲柄角度的倒数（单位为1/rad），并且与单位为赫兹（Hz）的频率成比例。y轴506代表每曲柄角度倒数的能量，并且与单位为焦耳每赫兹（J/Hz）的每频率能量成比例。出于讨论目的，y轴506的单位将被称为能量单位。由于发动机速度402以恒定的频率和幅值增加和减少，因此能量谱密度502包括在508处的单个峰值，其具有大约700能量单位的相对低的幅值。
现参考图6，每隔一个汽缸处于点火次序中（即，交替模式）的八缸发动机的发动机速度602关于x轴604和y轴606被绘制。x轴604代表单位为rad的曲柄角度，其中0弧度的曲柄角度可对应于在上止点之后大约90度的曲轴旋转。Y轴606代表单位为RPM的发动机速度。发动机速度602大体上是正弦的，该正弦图案中的中断部或平坦部出现在608、610、612和614处。平坦部608、610、612和614对应于非点火汽缸。
现参考图7，发动机速度602的能量谱密度702关于x轴704和y轴706被绘制。x轴704代表单位为1/rad的曲柄角度的倒数，并且与单位为Hz的频率成比例。y轴706代表每曲柄角度倒数的能量，并且与单位为J/Hz的每频率能量成比例。出于讨论目的，y轴706的单位将被称为能量单位。由于发动机速度602因非点火汽缸而波动，因此能量谱密度702包括多个峰值，其中在708处的峰值具有大约1600能量单位的相对高的幅值。
现参考图8，八缸发动机的发动机速度802关于x轴804和y轴806被绘制，其中，处于点火次序中的两个连续汽缸点火并且处于点火次序中的两个连续汽缸不点火（即，连续模式）。x轴804代表单位为rad的曲柄角度，其中0弧度的曲柄角度可对应于在上止点之后大约90度的曲轴旋转。y轴806代表单位为RPM的发动机速度。发动机速度802是大致正弦的，该正弦图案中的中断部或平坦部出现在808和810处。平坦部808和810对应于非点火汽缸，并且与发动机速度602中的平坦部608、610、612和614相比在曲轴旋转方面具有更长的持续时间。该更长的持续时间是由于下述事实，即两个连续汽缸不点火，而不是一个汽缸不点火。
现参考图9，发动机速度802的能量谱密度902关于x轴904和y轴906被绘制。x轴904代表单位为1/rad的曲柄角度的倒数，并且与单位为Hz的频率成比例。y轴906代表每曲柄角度倒数的能量，并且与单位为J/Hz的每频率能量成比例。出于讨论目的，y轴906的单位将被称为能量单位。由于发动机速度802因非点火汽缸而波动，因此能量谱密度902包括多个峰值，其中在908处的峰值具有大约1350能量单位的相对高的幅值。
现参考图10，能量谱密度1002、1004和1006对应于被绘制在关于x轴1008和y轴1010的柱状图上的能量谱密度502、702和902。x轴1008代表当执行发动机速度402、602和802的快速傅里叶变换时采集的样本。在各个实施方式中，发动机速度以Nyquist速率的两倍被采样，以产生能量谱密度。因此，被采集以产生该能量谱密度的样本的数量可等于发动机速度样本的数量的一半。
根据本公开的系统和方法在对应于汽缸停用的能量谱密度大于第一阈值1012（例如，1125能量单位）时调节哪些汽缸点火和/或非点火汽缸的数量。在图10中示出的对应于汽缸停用的能量谱密度包括能量谱密度1004和1006。
在一个示例中，当能量谱密度1004和1006大于第一阈值1012时，停用汽缸的数量减少（即，汽缸被重新启用）。在第二示例中，当能量谱密度1004大于第一阈值1012时，对应于能量谱密度1004的点火序列的模式从交替模式改变为连续模式。在第三示例中，当能量谱密度1006大于第一阈值1012时，对应于能量谱密度1006的点火序列的模式从连续模式改变为交替模式。
当能量谱密度1004、1006小于第二阈值1014（例如，925能量单位）时，根据本公开的系统和方法可增加非点火汽缸的数量。例如，当能量谱密度1004、1006小于第二阈值1014并且在附加汽缸被停用的情况下发动机可满足驾驶员扭矩请求时，可增加非点火汽缸的数量。
相对于在一个频率下的发动机振动来说，驾驶员可能对在另一频率下的发动机振动更为敏感。因此，第一和第二阈值1012、1014可基于相应频率（或发动机速度的倒数）而改变。此外，当变速器档位改变时，动力系的旋转惯量改变。动力系的旋转惯量的改变影响发动机的扭矩输出和速度，这继而影响发动机速度的谱密度。因此，第一和第二阈值1012、1014可基于变速器档位被加权。
前文描述实质上仅是说明性的并且决不试图限制本公开、其应用或使用。能够以各种形式来实施本公开的广泛教导。因此，虽然本公开包括具体示例，但是不应该将本公开的真实范围限制于此，这是因为一旦学习了附图、说明书以及所附权利要求，则将显而易见到其他改型。为了清楚的目的，在附图中将使用相同附图标记指代类似元件。如本文使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应被解释为使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应理解方法中的一个或更多个步骤可以按不同顺序（或同时）被执行而不改变本公开的原理。
如本文使用的，术语“模块”可以指以下器件的一部分或包含以下器件：专用集成电路（ASIC）；离散电路；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、专用或成组）；提供描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述器件的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。术语“模块”可以包含存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或成组）。
上面使用的术语“代码”可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、函数、类和/或对象。上面使用的术语“共享”表示来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个（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以由单个（共享）存储器存储。上面使用的术语“成组”表示来自单个模块的一些或全部代码可以采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。
本文描述的设备和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序被部分或全部地实现。计算机程序包含存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包含和/或依赖于存储的数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储装置和光学存储装置。

Claims (10)

1.一种系统，所述系统包括：
谱密度模块，所述谱密度模块确定发动机速度的谱密度；
点火序列模块，所述点火序列模块：
     基于驾驶员扭矩请求来选择启用发动机的第一组M个汽缸；
     基于所述驾驶员扭矩请求来选择停用所述发动机的第二组N个汽缸；
     选择点火序列以启用所述第一组M个汽缸以及停用所述第二组N个汽缸，其中，所述点火序列规定所述发动机的每个汽缸是有效的还是停用的；以及
     基于所述谱密度，调节所述点火序列以执行下述中的至少一项：
          调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中；以及
          调节M和N，其中M和N是大于或等于一的整数。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述谱密度大于预定值时，所述点火序列模块调节所述点火序列以调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中。
3.根据权利要求2所述的系统，其中：
当所述谱密度大于所述预定值时，所述点火序列模块将所述点火序列的至少一部分在交替模式与连续模式之间切换；
当所述点火序列具有所述交替模式时，所述点火序列在点火汽缸与非点火汽缸之间交替；以及
当所述点火序列具有所述连续模式时，所述点火序列包括连续点火汽缸和连续非点火汽缸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述谱密度大于第一预定值时，所述点火序列模块调节所述点火序列以调节M和N。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，当所述谱密度大于所述第一预定值时，所述点火序列模块调节所述点火序列以减少N。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，当所述谱密度大于所述第一预定值时，所述点火序列模块选择性地调节所述点火序列以增加N。
7.根据权利要求6所述的系统，其中：
当所述谱密度小于第二预定值时，所述点火序列模块选择性地调节所述点火序列以增加N；以及
所述第二预定值小于所述第一预定值。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述点火序列模块：
预计在N增加至第一数量之后所述发动机的扭矩容量；以及
当所述扭矩容量大于所述驾驶员扭矩请求时调节所述点火序列以将N增加至所述第一数量。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述谱密度是能量谱密度，所述能量谱密度代表与相对于所述发动机速度的倒数来说的曲轴运动相关的能量的量。
10.一种方法，所述方法包括：
确定发动机速度的谱密度；
基于驾驶员扭矩请求来选择启用发动机的第一组M个汽缸；
基于所述驾驶员扭矩请求来选择停用所述发动机的第二组N个汽缸；
选择点火序列以启用所述第一组M个汽缸以及停用所述第二组N个汽缸，其中，所述点火序列规定所述发动机的每个汽缸是有效的还是停用的；以及
基于所述谱密度，调节所述点火序列以执行下述中的至少一项：
     调节所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第一组中以及所述发动机的哪些汽缸被包括在所述第二组中；以及
     调节M和N，其中M和N是大于或等于一的整数。
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