CN105275650B - 用于火花点火发动机的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开用于火花点火内燃发动机的方法和系统。一种用于火花点火内燃发动机的方法,其包括:激励共有的点火线圈(10、20)以在耦接到发动机的第一汽缸的第一火花塞(11)处激励第一火花事件的同时在耦接到发动机的第二汽缸的第二火花塞(12)处激励第二火花事件,发动机经配置使得对于特定点火线圈激励,第一和第二汽缸中的仅一个中的火花事件意在开始燃烧,而第一和第二汽缸中的另一个中的火花事件被浪费;以及选择性地延迟第一和第二汽缸中的另一个的进气门打开和/或燃料喷射,以便阻止到发动机的进气歧管内的回火。

Description

用于火花点火发动机的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于火花点火发动机的方法和系统,且具体地但不唯一地涉及用于阻止进气回火事件的方法和系统。
背景技术
内燃发动机通常包括进气门和排气门以分别控制气体进出燃烧室的流动。内燃发动机的性能至少部分由气门打开和闭合的正时以及气门打开的程度确定。通常,气门的打开和闭合由凸轮轴确定,该凸轮轴被限制为以发动机曲轴转速的固定比率旋转。在这种系统中,对于所有发动机转速和状况,相对气门正时必须相同,且因此妥协(compromise)是必要的。然而,为了克服这种限制,发动机可以装备有可变气门正时驱动系统和/或可变气门提升驱动系统,从而允许在发动机运行范围内改善性能。
无论是否提供可变气门驱动系统,都可以有进气门和排气门两者同时打开的时期。具体来说,气门可以被定时,使得在排气冲程中在活塞达到上止点(TDC)之前稍微打开进气门。同样,排气门可以被定时以在进气冲程中在活塞刚好开始下降之后闭合。在排气流将进一步的增压空气引入燃烧室的情况下,气门打开的这种重叠可以产生虹吸效应。在可变气门驱动系统的情况下,可以在发动机运行范围内定制这种虹吸效应。
除了上面提到的气门重叠之外,进气门提前打开还可以减少排放。提前打开进气门可以使得一些惰性排气经由进气门流出汽缸,其中该惰性排气可以在进气歧管中冷却。该惰性气体然后在随后的进气冲程中可以进入汽缸,这有助于控制汽缸温度并因此控制氮氧化物排放。此外,借助可变气门驱动系统,可以在发动机运行范围内定制这种效应。
此外,浪费的(wasted)火花点火系统在四冲程火花点火发动机上是常见的。这些系统利用排气冲程和压缩冲程在汽缸对上被校正的事实。借助这种系统,一个点火线圈能够供两个火花塞,该两个火花塞在由加燃料的汽缸所需的正时一起被点燃,而其他汽缸中的火花是“浪费的”。这种点火系统是期望的,其原因在于它们减少了所需点火线圈的数量。
本发明的发明人已经认识到在具有可以有利于上文描述的进气门提前打开方案(senarios)的可变气门驱动系统的情况下,在浪费的火花事件和进气冲程开始之间可以存在显著地重叠。对于进气道喷射系统,排放限制经常导致燃料喷射,同时进气门仍闭合。因此,当进气门打开且发生浪费的火花时,汽缸中可以存在可燃混合物且火焰可以传播,例如,回火(backfire)到进气歧管。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于火花点火内燃发动机的方法,其中该方法包括:
激励共有的点火线圈以在耦接到发动机的第一汽缸的第一火花塞处驱动(actuate)第一火花事件的同时在耦接到发动机的第二汽缸的第二火花塞处驱动第二火花事件,发动机经配置使得对于特定点火线圈激励,第一和第二汽缸中的仅一个中的火花事件意在开始燃烧,而第一和第二汽缸中的另一个中的火花事件被浪费;
在火花事件中确定第一和第二汽缸中的所述另一个的预定的进气门升程;以及
选择性地延迟第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射,以便阻止到发动机的进气歧管内的回火。
该方法可以进一步包括:基于发动机的工况而调整点火线圈激励的正时。该工况可以包括入口充气温度、燃料辛烷值、发动机转速和进气歧管压力中的一个或多个。
该方法可以进一步包括:如果第一和第二汽缸中的所述另一个在火花事件中的预定的进气门升程大于或等于第一和第二汽缸中的所述另一个在火花事件中的最大承受的进气门升程,则延迟第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射。
该方法可以进一步包括:确定第一和第二汽缸中的所述另一个在火花事件中的最大承受的进气门升程。在火花事件中的最大承受的进气门升程可以是固定值(例如,零)或可以是何时预定发生火花事件的函数。
该方法可以进一步包括:延迟进气门打开,使得第一和第二汽缸中的所述另一个在火花事件中的进气门升程等于或小于第一和第二汽缸中的所述另一个在火花事件中的最大承受的进气门升程。可替换地或附加地,该方法可以进一步包括:延迟燃料喷射,使得当火花事件发生时,并非所有将被喷射的燃料均位于第一和第二汽缸中的所述另一个中。例如,该方法可以进一步包括:延迟燃料喷射,使得在浪费的火花事件发生之后,燃料到达汽缸中。
该方法可以进一步包括:基于点火线圈激励正时和进气门正时而确定到发动机的进气歧管中的回火的可能性。
该方法可以进一步包括:确定是否延迟第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射。该方法可以进一步包括:依据点火线圈激励的正时来调整进气门打开和/或燃料喷射的延迟的长度。该方法可以进一步包括:当发动机运行时,执行确定是否延迟第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射。
该方法可以进一步包括:当火花事件发生在与第一和第二汽缸关联的第一和第二曲柄销通过上止点(TDC)之后时,限制第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门的打开。该方法可以进一步包括:当火花事件发生在与第一和第二汽缸关联的第一和第二曲柄销通过上止点(TDC)后时,限制第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门的打开的量小于当火花事件发生在第一和第二曲柄销通过TDC之前时第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门的打开的量。
该方法可以进一步包括:将进气门的打开限制到小于或等于1mm的值(即,大约1mm),例如,当第一和第二汽缸中的所述另一个中的火花事件发生在与第一和第二汽缸关联的第一和第二曲柄销通过上止点之后时。该方法可以进一步包括:将进气门的打开限制到大于1mm的值(例如,大于大约1mm),例如当第一和第二汽缸中的所述另一个中的火花事件发生在与第一和第二汽缸关联的第一和第二曲柄销通过上止点之前时(进气门打开值可以对应于气门闭合和相对应的气门座之间的距离,换言之,气门闭合和气门座之间的间隙)。
对于特定的点火线圈激励,第一汽缸中的第一活塞可以处于压缩冲程且第二汽缸中的第二活塞可以处于膨胀冲程。换言之,分别与第一和第二活塞关联的第一和第二曲柄销可以被对准,但是第一和第二活塞可以执行发动机循环的不同冲程,诸如四冲程循环。
对于随后的火花线圈激励,第一和第二汽缸中的所述另一个中的火花事件可以意在开始燃烧,而第一和第二汽缸中的一个中的火花事件可以被浪费。该方法可以进一步包括:选择性地延迟第一和第二汽缸中的一个的进气门打开和/或燃料喷射,以便阻止到发动机的进气歧管内的回火。
该方法可以进一步包括:激励另一个共有的点火线圈以在耦接到发动机的第三汽缸的第三火花塞处驱动第三火花事件的同时在耦接到发动机的第四汽缸的第四火花塞处驱动第四火花事件。该发动机可以经配置使得对于另一个点火线圈的特定激励,第三和第四汽缸中的仅一个中的火花事件意在开始燃烧,而第三和第四汽缸中的另一个中的火花事件被浪费。该方法可以进一步包括:选择性地延迟第三和第四汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射,以便阻止到发动机的进气歧管内的回火。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于火花点火内燃发动机的发动机点火系统,该发动机包括:
第一火花塞,其用于开始发动机的第一汽缸中的第一火花事件;
第二火花塞,其用于开始发动机的第二汽缸中的第二火花事件;
共有的点火线圈,其耦接到第一和第二火花塞中的每一个;
其中发动机点火系统包括一个或多个发动机控制器,该发动机控制器经配置以激活点火线圈,从而同时激励第一和第二火花塞中的每一个火花塞,使得第一和第二火花事件同时发生;以便对于特定火花线圈激励,第一和第二汽缸中的仅一个中的火花事件意在开始燃烧,而第一和第二汽缸中的另一个中的火花事件被浪费;以及
其中发动机控制器进一步经配置以在火花事件中确定第一和第二汽缸中的所述另一个的预定的进气门升程并选择性地延迟打开第一和第二汽缸中的所述另一个的进气门和/或燃料喷射,以便阻止到发动机的进气歧管内的回火。
发动机点火系统可以进一步包括:第一和第二火花塞和/或共有的点火线圈。该发动机可以进一步包括:进气门和/或燃料喷射器。燃料喷射器可以将燃料喷入进气门区域中的进气歧管中。
一个或多个控制器可以进一步经配置以实施上述方法中的任意一个。发动机控制单元可以包括(至少部分)上面提到的控制器。
当由计算装置执行时,软件可以引起计算装置执行上述方法中的任意一个。一个和多个发动机控制器可以在非临时性存储器上装备有用于执行上述方法中的任意一个的计算机可读指令。
车辆或发动机可以包括上述用于火花点火内燃发动机的发动机点火系统。
附图说明
为了更好地理解本发明,并为了更清楚的示出其如何生效,现将通过示例的方式来产生附图的参考,其中:
图1示出根据本发明示例的用于火花点火内燃发动机的发动机点火系统;
图2示出根据本发明示例的用于火花点火内燃发动机的方法;
图3是示出根据本发明第一示例的进气门升程可以随曲柄角度如何变化以及延迟的进气门升程的曲线图;
图4是示出进气门升程延迟可以根据火花事件正时如何变化的曲线图;以及
图5是示出根据本发明第二示例的进气门升程可以随曲柄角度如何变化和延迟的燃料喷射的曲线图。
具体实施方式
参考图1,本发明涉及用于火花点火内燃发动机的发动机点火系统100。该发动机包括电耦接至第一火花塞11和第二火花塞12两者的共有的点火线圈10。第一火花塞11可以开始发动机的第一汽缸中的第一火花事件。类似地,第二火花塞12可以开始发动机的第二汽缸中的第二火花事件。
发动机点火系统100可以包括发动机控制器30。发动机控制器30可以包括用于控制发动机的一个或多个模块。具体来说,发动机控制器30可以经配置以激活耦接到第一火花塞11和第二火花塞12的共有的点火线圈10。例如,发动机控制器30可以选择性地将电池40连接至共有的点火线圈10。因此,发动机控制器30经由共有的点火线圈10可以同时激励第一火花塞11和第二火花塞12中的每一个,使得第一和第二火花事件同时发生。发动机可以运行在一种模式中,在该模式中,在发动机循环中的特定点处,相应汽缸中的第一或第二火花事件意在引起燃烧事件。相比之下,相应汽缸中的第一和第二火花事件中的另一个可以不意在引起燃烧事件且因此其可以是浪费的。在发动机循环中的随后的点处,燃烧事件和浪费的火花事件可以交换汽缸。应当认识到,相应的第一和第二汽缸中的第一和第二活塞可以以四冲程机制(regime)来运行,其中第一和第二活塞一起移动但处于不同的循环冲程。
仍然参考图1,发动机可以进一步包括电耦接到第三火花塞21和第四火花塞22两者的另一个共有的点火线圈20。第三火花塞21可以开始发动机的第三汽缸中的第三火花事件。类似地,第四火花塞22可以开始发动机的第四汽缸中的第四火花事件。至于共有的点火线圈10,另一个共有的点火线圈20可以同时激励第三火花塞21和第四火花塞22中的每一个,使得第三和第四火花事件同时发生。另一个共有的点火线圈20可以由发动机控制器30激活,该发动机控制器可以将电池40选择性地连接至另一个共有的点火线圈20。相应汽缸中的第三和第四火花事件中的仅一个可以意在开始燃烧。相应汽缸中的第三和第四火花事件中的另一个可以不意在开始燃烧且因此可以是浪费的。对于随后的点火线圈激励,燃烧事件和浪费的火花事件可以交换汽缸。第三和第四汽缸中的第三和第四活塞也可以以四冲程循环运行,其中第三和第四活塞一起移动,即使其处于循环的不同冲程。
应当认识到,第一、第二、第三和第四活塞以及相应汽缸可以形成四汽缸发动机,其中每个活塞被布置以执行循环的不同冲程,即进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气(例如,膨胀)冲程。第一和第二活塞可以与第三和第四活塞不同相。换言之,第一和第二活塞可以在与曲轴上连接第三和第四活塞的点分开180°的点处被连接至曲轴。虽然上面已经描述了四活塞发动机,但应当认识到可以提供进一步的活塞和汽缸。
发动机控制器30或至少发动机控制器30的模块可以经配置以选择性地延迟打开其中浪费的火花事件将发生的汽缸的进气门。替换地或附加地,发动机控制器30或至少其模块可以经配置以选择性地延迟到浪费的火花事件将发生的汽缸或汽缸的进气道内的燃料喷射。通过延迟燃料的进气门打开或喷射,可以减小浪费的火花事件开始燃烧的可能性。
参考图2,现将描述根据本发明示例的一种用于火花点火内燃发动机的方法200。方法200可以关于汽缸执行,在该汽缸中,浪费的火花事件预定要发生。对于每个汽缸中的浪费的火花事件,可以执行方法200,或方法200可以以任何其他频率执行。
在第一步骤210中,发动机控制器30或至少其模块可以确定在发动机循环中的什么点(例如,曲柄角度)发生火花事件。发动机控制器30还可以基于发动机的工况(诸如,入口充气温度、燃料辛烷值、发动机转速和进气歧管压力)而计算火花事件的最佳正时。当发动机正在运行时,可以调整火花事件的正时并可以实时的调整,例如响应于工况的改变。第一步骤210可以包括火花正时的这种调整。然而,可以通过不同的控制器或模块来调整火花正时,在这种情况下,第一步骤210可以仅获得来自这种不同的控制器或模块的火花正时。
在第二步骤220中,可以确定预定在火花事件时发生的进气门的提升量L。至于第一步骤210,第二步骤220可以包括计算最佳进气门正时。然而,可以通过不同的控制器或模块来计算最佳气门正时,在这种情况下,第二步骤220可以仅获得来自这种不同的控制器的进气门正时。在进气门正时的情况下,第二步骤220可以确定当浪费的火花事件发生时,进气门预定具有的提升量。
在第三步骤230中,可以确定在火花事件时的最大承受的进气门升程Lmax。在火花事件时的最大承受进气门升程可以是固定值,例如零,或它可以是可以取决于火花事件何时发生的变量值。例如,如果浪费的火花事件被预定发生在活塞达到上止点(TDC)之前,则可以承受较大量的进气门升程,因为燃烧室中气体的压力和温度可以较低。相比之下,如果浪费的火花事件被预定发生在活塞达到TDC之后,则最大承受进气门升程可以较低,因为燃烧室中气体的压力和温度是较高的。在这方面,第三步骤230可以涉及可以存储在发动机控制器30或单独的存储器模块上的查找表。第三步骤230可以进一步包括来自这种查找表的数据点之间的内插值。
在第四步骤240中,将在第二步骤220中获得的预定发生于浪费的火花事件的进气门升程量L与在第三步骤230中获得的浪费的火花事件时的最大承受的进气门升程Lmax作比较。如果预定发生在浪费的火花事件时的进气门升程量L大于发生在浪费的火花事件时的最大承受进气门升程Lmax,则随后方法200前进到第五步骤250。然而,如果预定发生在浪费的火花事件时的气门升程量L小于在浪费的火花事件时的最大承受的进气门升程Lmax,则随后方法200绕过第五步骤250前进到第六步骤260。
在第五步骤250中,控制器30可以延迟进气门打开,使得在浪费的火花事件时的进气门升程小于或等于在第三步骤230中确定的最大承受的进气门升程Lmax。替换地或附加地,第五步骤250可以延迟燃料的喷射,例如通过控制器30发送信号以调整燃料喷射正时。在任一情况下,在第五步骤250内可以计算需要的时间延迟量。可以减小到发动机的进气歧管内的回火的可能性,因为当浪费的火花事件发生时,燃烧室中有较少的空气和/或燃料。
在第六步骤260中,发动机控制器30可以激励点火线圈10、20中的一个,从而引起对应汽缸中的火花事件。方法200随后可以重复,例如随后的火花事件或响应于火花正时的变化。
虽然上面参考若干步骤已经描述了方法200,但应当认识到可以以不同顺序执行上述步骤。此外,可以同时执行上述步骤中的两个或多个,例如,可以并行地执行第二步骤220和第三步骤230。
参考图3和图4,现在将描述本发明的第一示例。在图3示出的曲线图中,垂直轴线310对应于进气门的升程量,同时水平轴线320对应于曲柄角度,其中对于特定汽缸和活塞零度为上止点(TDC)。(BTDC表示在上止点之前且ATDC表示在上止点之后)线340表示未调整的、预定的进气门升程廓线。线330表示浪费的火花事件的正时。在方法200的第二步骤220中,确定在预定的火花事件330处的进气门升程。在第五步骤250中,可以延迟进气门的打开,以便在火花事件时减小进气门的升程。参考数字350表示延迟的进气门廓线。通过延迟进气门打开,进气门升程量已经从L减小到Ladj,该Ladj可以等于或小于Lmax。浪费的火花事件的汽缸中的空气(和可选地燃料)量已经减小且因此浪费的火花事件开始燃烧的可能性也已经减小。虽然图3示出延迟的进气门打开的整个廓线,在替换的布置中可以延迟进气门的打开,但进气门的闭合可以保持不变或以不同量延迟。在这种情况下,为了补偿减小的空气进气,一旦浪费的火花事件已经发生,则进气门可以打开较大量。
现在参考图4,其示出在浪费的火花事件时的最大承受的进气门升程Lmax可以相对于火花事件的正时如何变化。垂直轴线410对应于进气门升程且水平轴线420对应于预定发生浪费的火花事件的曲柄角度。线430表示最大承受的进气门升程Lmax和火花事件的正时之间的关系。如图所示,最大承受的进气门升程可以减小,因为浪费的火花事件被预定发生在稍后的发动机循环中。对于被预定发生在上止点之后的浪费的火花事件,最大承受的进气门升程的减小可以趋向平稳。最大承受的进气门升程可以趋于大约1mm的进气门升程值。已经发现火焰传播通过1mm或更小的间隙的可能性是低的。因而,当浪费的火花事件发生在TDC处或TDC之后时,可以承受大约1mm或更小的进气门升程值。相比之下,如果浪费的火花事件被预定发生在TDC之前,则随后可以承受较大的进气门升程,因为燃烧室中的压力和温度可以是较低的,并且浪费的火花事件开始燃烧的可能性是较低的。
图4描述的关系仅是最大承受的进气门升程Lmax和浪费的火花事件正时之间的函数关系的一个示例。应当认识到,该函数关系可以采用其它形式,例如最大承受的进气门升程Lmax可以是恒定值,诸如1mm或甚至0mm。可以通过实验或通过计算确定最大承受的进气门升程和浪费的火花事件正时之间的关系的形式。最大承受的进气门升程和浪费的火花事件正时之间的关系可以被存储在与发动机控制器30关联的存储器模块中,例如以包括来自可以在其之间进行内插的线430的若干离散点的查找表的形式。
现在转到图5,将描述本发明的第二示例。图5示出的曲线图类似于图3示出的曲线图,其中垂直轴线510表示进气门升程量,水平轴线520表示曲柄角度且线530表示浪费的火花事件的正时。此外,参考数字540表示作为曲柄角度的函数的进气门的预定升程量。如上所述,在第五步骤250中,可以延迟燃料喷射的正时。在这方面,图5描述了未调整的燃料喷射正时550,其中552表示喷射开始(SOI)且554表示喷射的结束(EOI)。在特定示例中,燃料可以被喷入进气门上游的进气道,然而,还设想的是,燃料可以被直接喷入汽缸。在燃料被喷入进气道的特定示例中,可以存在一种结果为燃料到达汽缸的延迟,因为燃料可以不流入汽缸直到进气门已经被打开。在燃料喷射正时未被调整的情况下,线556表示燃料传输延迟且如所描述的,燃料可以在进气门已经打开之后不久进入汽缸。
在第四步骤240确定在浪费的火花事件时预定的进气门升程大于最大承受的进气门升程的情况下,可以延迟燃料的喷射。560表示延迟的燃料喷射的正时,其中562表示调整的喷射的开始且564表示调整的喷射的结束。由于燃料喷射器可以在进气门的上游,对于进入汽缸的燃料可能存在一个传输延迟且在燃料喷射通过第五方法步骤250延迟的情况下,该延迟由参考数字566表示。燃料传输延迟566可以从调整的喷射的开始562应用,因为调整的喷射的开始562可以发生在进气门已经打开之后。因此,可以通过使进气空气流动而不是等待进气门的打开来立即执行喷射的燃料。因此,燃料传输延迟566被描述为从调整的喷射的开始562而开始。
如所描述的,可以调整燃料喷射,使得燃料在浪费的火花事件发生之后到达汽缸。调整的喷射的开始562可以因此在发生浪费的火花事件之前发生,这考虑了传输延迟566。在燃料在浪费的火花事件已经发生之后到达汽缸的情况下,浪费的火花事件开始燃烧的可能性已经被减小。尽管图5描述了燃料在浪费的火花事件已经发生之后到达,但同样可设想调整的燃料喷射可以允许一些燃料在浪费的火花事件发生之前到达,例如,提供当火花事件发生时汽缸中的燃料的浓度是足够低的,使得浪费的火花事件点火燃烧的可能性也是低的。
应当认识到,最大承受的进气门升程和浪费的火花事件正时之间的函数关系(例如,如图4所描述的)可以同样适用于本发明的第二示例。换言之,如果在浪费的火花事件时预定的进气门升程超过最大承受的进气门升程,则可以延迟燃料喷射。
本文描述的方法和系统可以应用于包括可以改变气门打开的正时和/或程度的气门驱动器的发动机。例如,可以使用可变提升控制设备或经由具有固定提升廓线的可变凸轮轴正时来调整进气门升程。
应当认识到的是,一个或多个控制器进一步可以包括经配置执行任何上述方法的模块。例如,控制器可以确定内燃发动机以哪种运行模式运行。还应当认识到的是,控制器可以包括已经存在的控制器,该已经存在的控制器已经被再编程以执行任何上述方法。此外,本文描述的方法和系统不需要额外的硬件且因此能够以小附加成本容易地布置。如果需要,还可以改装现有车辆。
已经发现的是,当浪费的火花发生在TDC之后时(例如,由于高压缩比、高进气温度的组合)和/或如果存在大于1mm的进气门升程时(例如,因此间隙可以允许火焰传播通过气门),回火事件发生的可能性可以是最大的。本发明有利于认识到这些因素并减小发生回火事件的可能性。
本领域技术人员应当认识到,虽然已经通过示例的方式参考一个或多个示例描述了本发明,但本发明并不局限于所公开的示例,并且可以构造替换的示例而不脱离由随附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于火花点火内燃发动机的方法,其中所述方法包括:
激励共有的点火线圈以同时驱动耦接到所述发动机的第一汽缸的第一火花塞处的第一火花事件和耦接到所述发动机的第二汽缸的第二火花塞处的第二火花事件,所述发动机经配置使得对于特定点火线圈激励,所述第一汽缸和第二汽缸中的仅一个中的所述火花事件意在开始燃烧,而所述第一汽缸和第二汽缸中的另一个中的所述火花事件被浪费;
在所述火花事件中确定所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的预定的进气门升程;以及
响应于在所述火花事件中所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的预定的进气门升程,选择性地延迟所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射,以便阻止到所述发动机的进气歧管内的回火。
2.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:
基于所述发动机的工况,调整所述点火线圈激励的正时。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其进一步包括:
如果在所述点火事件中所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的所述预定的进气门升程大于或等于在所述火花事件中所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的最大承受的进气门升程,延迟所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射。
4.根据权利要求3所述的方法,其进一步包括:
在所述火花事件中确定所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的所述最大承受的进气门升程。
5.根据权利要求4所述的方法,其进一步包括:
延迟所述进气门打开,使得在所述火花事件中所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的所述进气门升程等于或小于在所述火花事件中所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的所述最大承受的进气门升程。
6.根据权利要求3所述的方法,其进一步包括:
延迟所述燃料喷射,使得当所述火花事件发生时,并非所有将被喷射的燃料均位于所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个中。
7.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:
基于点火线圈激励正时和进气门正时,确定到所述发动机的所述进气歧管内的回火的可能性。
8.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:
确定是否延迟所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的所述进气门打开和/或燃料喷射。
9.根据权利要求2所述的方法,其进一步包括:
依据所述点火线圈激励的所述正时调整所述进气门打开和/或所述燃料喷射的所述延迟的长度。
10.根据权利要求8所述的方法,其进一步包括:
当发动机正在运行时,执行所述确定是否延迟所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的所述进气门打开和/或燃料喷射。
11.根据权利要求1所述的方法,其中对于所述特定点火线圈激励,所述第一汽缸中的第一活塞处于压缩冲程,并且所述第二汽缸中的第二活塞处于膨胀冲程。
12.根据权利要求1所述的方法,其中:对于随后的点火线圈激励,所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个中的所述火花事件意在开始燃烧,而所述第一汽缸和第二汽缸中的所述一个中的所述火花事件被浪费;所述方法进一步包括:
选择性地延迟所述第一汽缸和第二汽缸中的所述一个的所述进气门打开和/或燃料喷射,以便阻止到所述发动机的所述进气歧管内的回火。
13.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:
激励另一个共有的点火线圈以同时驱动耦接到所述发动机的第三汽缸的第三火花塞处的第三火花事件和耦接到所述发动机的第四汽缸的第四火花塞处的第四火花事件,所述发动机经配置使得对于所述另一个点火线圈的特定激励,所述第三汽缸和第四汽缸中的仅一个中的所述火花事件意在开始燃烧,而所述第三汽缸和第四汽缸中的另一个中的所述火花事件被浪费;以及
选择性地延迟所述第三汽缸和第四汽缸中的所述另一个的进气门打开和/或燃料喷射,以便阻止到所述发动机的所述进气歧管内的回火。
14.一种用于火花点火内燃发动机的发动机点火系统,所述发动机包括:
第一火花塞,其用于开始所述发动机的第一汽缸中的第一火花事件;
第二火花塞,其用于开始所述发动机的第二汽缸中的第二火花事件;和
共有的点火线圈,其耦接到所述第一火花塞和第二火花塞中的每一个;
其中所述发动机点火系统包括一个或多个发动机控制器,所述一个或多个发动机控制器经配置以激活所述点火线圈,从而同时激励所述第一火花塞和第二火花塞中的每一个,使得所述第一火花事件和第二火花事件同时发生;以便对于特定点火线圈激励,所述第一汽缸和第二汽缸中的仅一个中的所述火花事件意在开始燃烧,而所述第一汽缸和第二汽缸中的另一个的所述火花事件被浪费;以及
其中所述发动机控制器进一步经配置以在所述火花事件中确定所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的预定的进气门升程,并响应于在所述火花事件中所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的所述预定的进气门升程,选择性地延迟打开所述第一汽缸和第二汽缸中的所述另一个的进气门和/或燃料喷射,以便阻止到所述发动机的进气歧管内的回火。
15.根据权利要求14所述的发动机点火系统,其中所述一个或多个发动机控制器进一步经配置以执行权利要求2到13中任一权利要求所述的方法。
16.一种车辆或发动机,其包括权利要求14或15所述的用于火花点火内燃发动机的所述发动机点火系统。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111819357B (zh) * 2018-03-15 2022-08-09 沃尔布罗有限责任公司 发动机阶段的确定和控制
CN115143008B (zh) * 2022-06-10 2023-07-18 潍柴动力股份有限公司 发动机点火的控制方法、装置以及发动机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5575259A (en) * 1995-08-10 1996-11-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller for four-stroke cycle internal-combustion engine
US5676108A (en) * 1995-06-22 1997-10-14 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion control system for four cycle direct injection engine and the method thereof
US6189522B1 (en) * 1998-02-12 2001-02-20 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Waste-spark engine ignition
CN1336983A (zh) * 1999-12-02 2002-02-20 日产自动车株式会社 用于电磁驱动阀的故障保险控制系统和方法
EP1688617A1 (en) * 2005-01-24 2006-08-09 Delphi Technologies, Inc. Twin spark pencil coil

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4313172A1 (de) * 1993-04-22 1994-10-27 Bosch Gmbh Robert Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit Doppelzündung
US7992542B2 (en) * 2008-03-11 2011-08-09 Ford Global Technologies, Llc Multiple spark plug per cylinder engine with individual plug control
DE102009000444A1 (de) * 2009-01-28 2010-07-29 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5676108A (en) * 1995-06-22 1997-10-14 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion control system for four cycle direct injection engine and the method thereof
US5575259A (en) * 1995-08-10 1996-11-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller for four-stroke cycle internal-combustion engine
US6189522B1 (en) * 1998-02-12 2001-02-20 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Waste-spark engine ignition
CN1336983A (zh) * 1999-12-02 2002-02-20 日产自动车株式会社 用于电磁驱动阀的故障保险控制系统和方法
EP1688617A1 (en) * 2005-01-24 2006-08-09 Delphi Technologies, Inc. Twin spark pencil coil

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