CN105317566B - 汽缸点火分数确定以及控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了汽缸点火分数确定以及控制系统和方法。选择模块选择用于变速器的传动比、用于扭矩转换器的涡轮速度以及用于发动机的扭矩请求。加燃料确定模块基于第一汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第一加燃料速率并且基于第二汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第二加燃料速率。映射模块基于第一和第二加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个，并且将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于传动比、涡轮速度和扭矩请求的映射的条目中。

Description

汽缸点火分数确定以及控制系统和方法
技术领域
本公开涉及内燃发动机，并且更具体来说，涉及汽缸启动和停用控制系统和方法。
背景技术
本文所提供的背景技术描述的目的在于从总体上介绍本公开的背景。当前提及的发明人的工作——以在此背景技术部分中所描述的为限——以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技术。
内燃发动机在汽缸内燃烧空气与燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。在一些类型的发动机中，进入发动机的空气流通过节气门来调节。节气门可以调整节气门面积，这增加或减少进入发动机的空气流。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调整燃料被喷射的速率从而将所需的空气/燃料混合物提供到汽缸和/或实现所需的扭矩输出。增加提供到汽缸的空气与燃料的量增加发动机的扭矩输出。
在一些情况下，可以停用发动机的一个或多个汽缸。汽缸的停用可以包括停用汽缸的进气门的打开和关闭以及暂停对汽缸加燃料。例如，当停用一个或多个汽缸的同时发动机可以产生所请求的扭矩量时，可以停用一个或多个汽缸以减少燃料消耗。
发明内容
在一个特征中，披露一种汽缸点火分数映射系统。选择模块选择用于变速器的传动比、用于扭矩转换器的涡轮速度以及用于发动机的扭矩请求。加燃料确定模块基于第一汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第一加燃料速率并且基于第二汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第二加燃料速率。映射模块基于第一和第二加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个，并且将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于传动比、涡轮速度和扭矩请求的映射的条目中。
在其他特征中，当第一加燃料速率小于第二加燃料速率时，映射模块选择第一汽缸点火分数，并且当第二加燃料速率小于第一加燃料速率时，选择第二汽缸点火分数。
在另外其他特征中，加燃料确定模块基于第三汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第三加燃料速率；并且映射模块基于第一、第二和第三加燃料速率的比较来选择第一、第二和第三汽缸点火分数中的一个，并且将第一、第二和第三汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于传动比、涡轮速度和扭矩请求的映射的条目中。
在另外其他特征中，选择模块进一步选择用于变速器的第二传动比、用于扭矩转换器的第二涡轮速度以及用于发动机的第二扭矩请求；加燃料确定模块基于第一汽缸点火分数、第二扭矩请求和第二发动机速度确定第三加燃料速率并且基于第二汽缸点火分数、第二扭矩请求和第二发动机速度确定第四加燃料速率；以及映射模块基于第三和第四加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个，并且将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于第二传动比、第二涡轮速度和第二扭矩请求的映射的第二条目中。
在另外其他特征中，发动机速度模块基于涡轮速度和扭矩转换器离合器的状态来确定发动机速度。
在另外其他特征中，当使扭矩转换器离合器断开时，发动机速度模块基于扭矩请求、扭矩转换器的k因数和涡轮速度确定发动机速度。
在其他特征中，当使扭矩转换器离合器接合时，发动机速度模块基于涡轮速度和扭矩转换器离合器滑移确定发动机速度。
在另外其他特征中，滑移限制模块确定最大扭矩转换器离合器滑移，并且当扭矩转换器离合器滑移大于最大扭矩转换器离合器滑移时，映射模块阻止第一汽缸点火分数的选择。
在另外其他特征中，扭矩限制模块基于第一汽缸点火分数、传动比和发动机速度确定发动机的最大扭矩输出，并且当发动机的最大扭矩输出小于扭矩请求时，映射模块阻止第一汽缸点火分数的选择。
在其他特征中，一种用于车辆的发动机控制系统包括：映射；基于至少一个驾驶者输入产生扭矩请求的扭矩请求模块；以及汽缸控制模块，该汽缸控制模块基于扭矩请求并且使用映射来确定目标汽缸点火分数，并且基于目标点火分数来控制发动机的汽缸的启动和停用。
在一个特征中，披露一种汽缸点火分数映射方法。汽缸点火分数映射方法包括：选择用于变速器的传动比、用于扭矩转换器的涡轮速度以及用于发动机的扭矩请求；基于第一汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第一加燃料速率；基于第二汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第二加燃料速率；基于第一和第二加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个；以及将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于传动比、涡轮速度和扭矩请求的映射的条目中。
在其他特征中，方法进一步包括：当第一加燃料速率小于第二加燃料速率时，选择第一汽缸点火分数；以及当第二加燃料速率小于第一加燃料速率时，选择第二汽缸点火分数。
在另外其他特征中，方法进一步包括：基于第三汽缸点火分数、扭矩请求和发动机速度确定第三加燃料速率；基于第一、第二和第三加燃料速率的比较来选择第一、第二和第三汽缸点火分数中的一个；以及将第一、第二和第三汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于传动比、涡轮速度和扭矩请求的映射的条目中。
在另外其他特征中，方法进一步包括：选择用于变速器的第二传动比、用于扭矩转换器的第二涡轮速度以及用于发动机的第二扭矩请求；基于第一汽缸点火分数、第二扭矩请求和第二发动机速度确定第三加燃料速率；基于第二汽缸点火分数、第二扭矩请求和第二发动机速度确定第四加燃料速率；基于第三和第四加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个；以及将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于第二传动比、第二涡轮速度和第二扭矩请求的映射的第二条目中。
在其他特征中，方法进一步包括：基于涡轮速度和扭矩转换器离合器的状态来确定发动机速度。
在另外其他特征中，方法进一步包括：当使扭矩转换器离合器断开时，基于扭矩请求、扭矩转换器的k因数和涡轮速度确定发动机速度。
在另外其他特征中，方法进一步包括：当使扭矩转换器离合器接合时，基于涡轮速度和扭矩转换器离合器滑移确定发动机速度。
在其他特征中，方法进一步包括：确定最大扭矩转换器离合器滑移；以及当扭矩转换器离合器滑移大于最大扭矩转换器离合器滑移时，阻止第一汽缸点火分数的选择。
在另外其他特征中，方法进一步包括：基于第一汽缸点火分数、传动比和发动机速度确定发动机的最大扭矩输出；以及当发动机的最大扭矩输出小于扭矩请求时，阻止第一汽缸点火分数的选择。
在其他特征中，一种用于车辆的发动机控制方法包括：映射；基于至少一个驾驶者输入产生扭矩请求；基于扭矩请求并且使用映射来确定目标汽缸点火分数；以及基于目标点火分数来控制发动机的汽缸的启动和停用。
本发明包括以下方案：
1. 一种汽缸点火分数映射系统，包括：
选择模块，所述选择模块选择用于变速器的传动比、用于扭矩转换器的涡轮速度以及用于发动机的扭矩请求；
加燃料确定模块，所述加燃料确定模块基于第一汽缸点火分数、所述扭矩请求和发动机速度确定第一加燃料速率并且基于第二汽缸点火分数、所述扭矩请求和所述发动机速度确定第二加燃料速率；以及
映射模块，所述映射模块基于第一和第二加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个，并且将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述扭矩请求的映射的条目中。
2. 如方案1所述的汽缸点火分数映射系统，其中当所述第一加燃料速率小于所述第二加燃料速率时，所述映射模块选择所述第一汽缸点火分数，并且当所述第二加燃料速率小于所述第一加燃料速率时，选择所述第二汽缸点火分数。
3. 如方案1所述的汽缸点火分数映射系统，其中：
所述加燃料确定模块基于第三汽缸点火分数、所述扭矩请求和所述发动机速度确定第三加燃料速率；以及
所述映射模块基于第一、第二和第三加燃料速率的比较来选择第一、第二和第三汽缸点火分数中的一个，并且将第一、第二和第三汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述扭矩请求的映射的条目中。
4. 如方案1所述的汽缸点火分数映射系统，其中：
所述选择模块进一步选择用于所述变速器的第二传动比、用于所述扭矩转换器的第二涡轮速度以及用于所述发动机的第二扭矩请求；
所述加燃料确定模块基于所述第一汽缸点火分数、所述第二扭矩请求和第二发动机速度确定第三加燃料速率并且基于所述第二汽缸点火分数、所述第二扭矩请求和所述第二发动机速度确定第四加燃料速率；以及
所述映射模块基于第三和第四加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个，并且将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述第二传动比、所述第二涡轮速度和所述第二扭矩请求的映射的第二条目中。
5. 如方案1所述的汽缸点火分数映射系统，其进一步包括发动机速度模块，所述发动机速度模块基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器的状态来确定所述发动机速度。
6. 如方案5所述的汽缸点火分数映射系统，其中当使所述扭矩转换器离合器断开时，所述发动机速度模块基于所述扭矩请求、所述扭矩转换器的k因数和所述涡轮速度确定所述发动机速度。
7. 如方案5所述的汽缸点火分数映射系统，其中当使所述扭矩转换器离合器接合时，所述发动机速度模块基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器滑移确定所述发动机速度。
8. 如方案7所述的汽缸点火分数映射系统，其进一步包括滑移限制模块，所述滑移限制模块确定最大扭矩转换器离合器滑移，
其中当所述扭矩转换器离合器滑移大于所述最大扭矩转换器离合器滑移时，所述映射模块阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
9. 如方案1所述的汽缸点火分数映射系统，其进一步包括扭矩限制模块，所述扭矩限制模块基于所述第一汽缸点火分数、所述传动比和所述发动机速度确定所述发动机的最大扭矩输出，
其中当所述发动机的所述最大扭矩输出小于所述扭矩请求时，所述映射模块阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
10. 一种用于车辆的发动机控制系统，包括：
如方案1所述的映射；
基于至少一个驾驶者输入产生扭矩请求的扭矩请求模块；以及
汽缸控制模块，所述汽缸控制模块基于所述扭矩请求并且使用所述映射来确定目标汽缸点火分数，并且基于所述目标点火分数来控制所述发动机的汽缸的启动和停用。
11. 一种汽缸点火分数映射方法，包括：
选择用于变速器的传动比、用于扭矩转换器的涡轮速度以及用于发动机的扭矩请求；
基于第一汽缸点火分数、所述扭矩请求和发动机速度确定第一加燃料速率；
基于第二汽缸点火分数、所述扭矩请求和所述发动机速度确定第二加燃料速率；
基于第一和第二加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个；以及
将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述扭矩请求的映射的条目中。
12. 如方案11所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括：
当所述第一加燃料速率小于所述第二加燃料速率时，选择所述第一汽缸点火分数；以及
当所述第二加燃料速率小于所述第一加燃料速率时，选择所述第二汽缸点火分数。
13. 如方案11所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括：
基于第三汽缸点火分数、所述扭矩请求和所述发动机速度确定第三加燃料速率；
基于第一、第二和第三加燃料速率的比较来选择第一、第二和第三汽缸点火分数中的一个；以及
将第一、第二和第三汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述扭矩请求的映射的条目中。
14. 如方案11所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括：
选择用于所述变速器的第二传动比、用于所述扭矩转换器的第二涡轮速度以及用于所述发动机的第二扭矩请求；
基于所述第一汽缸点火分数、所述第二扭矩请求和第二发动机速度确定第三加燃料速率；
基于所述第二汽缸点火分数、所述第二扭矩请求和所述第二发动机速度确定第四加燃料速率；
基于第三和第四加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个；以及
将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述第二传动比、所述第二涡轮速度和所述第二扭矩请求的映射的第二条目中。
15. 如方案11所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器的状态来确定所述发动机速度。
16. 如方案15所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括：当使所述扭矩转换器离合器断开时，基于所述扭矩请求、所述扭矩转换器的k因数和所述涡轮速度确定所述发动机速度。
17. 如方案15所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括：当使所述扭矩转换器离合器接合时，基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器滑移确定所述发动机速度。
18. 如方案17所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括：
确定最大扭矩转换器离合器滑移；以及
当所述扭矩转换器离合器滑移大于所述最大扭矩转换器离合器滑移时，阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
19. 如方案11所述的汽缸点火分数映射方法，其进一步包括：
基于所述第一汽缸点火分数、所述传动比和所述发动机速度确定所述发动机的最大扭矩输出；以及
当所述发动机的所述最大扭矩输出小于所述扭矩请求时，阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
20. 一种用于车辆的发动机控制方法，包括：
如方案11所述的映射；
基于至少一个驾驶者输入产生扭矩请求；
基于所述扭矩请求并且使用所述映射来确定目标汽缸点火分数；以及
基于所述目标点火分数来控制所述发动机的汽缸的启动和停用。
本公开的其他适用领域将从详细描述、权利要求书以及图式变得显而易见。详细描述和具体实例仅意欲用于说明目的而非意欲限制本公开的范围。
附图说明
本公开将从详细描述和附图变得更完整理解，其中：
图1是示例性发动机系统的功能方框图；
图2是示例性发动机控制系统的功能方框图；
图3是示例性映射产生模块的功能方框图；以及
图4A至4B包括描绘可以由发动机控制系统使用以确定目标点火分数的产生映射的示例性方法的流程图。
图中，可以重复使用参考数字以指示类似和/或相同元件。
具体实施方式
内燃发动机在汽缸内燃烧空气与燃料混合物以产生扭矩。在一些情况下，发动机控制模块（ECM）可以停用发动机的一个或多个汽缸。例如，ECM可以停用一个或多个汽缸以减少燃料消耗。
ECM使用发动机扭矩请求、传动比和发动机速度到目标点火分数的映射来确定用于发动机的汽缸的目标点火分数。目标点火分数的分子可以指示在汽缸的点火次序中的下X个数量的汽缸期间启动多少个汽缸，其中X是目标点火分数的分母。ECM基于目标点火分数来控制发动机的一个或多个汽缸的启动和停用。
映射产生模块产生发动机扭矩请求、传动比和涡轮速度到目标点火分数的映射。更具体来说，对于给定的发动机扭矩请求、传动比和发动机速度，映射产生模块分别确定用于多个不同的可能点火分数的加燃料速率。映射产生模块选择具有最低加燃料速率的可能点火分数并且根据给定的发动机扭矩请求、传动比和涡轮速度将选定的可能点火分数在映射中编索引。
映射产生模块识别并存储对于发动机扭矩请求、传动比和涡轮速度的每个可能组合而言具有最低加燃料速率的可能点火分数。映射产生模块还可以阻止将不会实现发动机扭矩请求或者将产生大于预定值的扭矩转换器离合器滑移的可能点火分数的选择。如上所述，映射可以由ECM使用以确定目标点火分数并控制汽缸启动和停用。
现在参照图1，呈现示例性发动机系统100的功能方框图。车辆的发动机系统100包括基于来自驾驶者输入模块104的驾驶者输入燃烧空气/燃料混合物以产生扭矩的发动机102。空气通过进气系统108被吸入到发动机102中。进气系统108可以包括进气歧管110和节气门阀112。仅举例而言，节气门阀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，并且节气门致动器模块116调节节气门阀112的开度以控制进入进气歧管110中的空气流。
来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的汽缸中。虽然发动机102包括多个汽缸，但是为了说明目的，示出单个代表性汽缸118。仅举例而言，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。如下文进一步论述，在一些情况下，ECM 114可以指示汽缸致动器模块120选择性地停用一些汽缸，这可以提高燃料经济性。
发动机102可以使用四冲程循环或另一种适合的发动机循环来操作。以下描述的四冲程循环的四个冲程将被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程。在曲轴（未示出）的每次旋转过程中，四个冲程中的两个在汽缸118内发生。因此，汽缸118经历所有四个冲程必需两次曲轴旋转。对于四冲程发动机而言，一个发动机循环可以对应于两次曲轴旋转。
在进气冲程期间，当汽缸118被启动时，来自进气歧管110的空气通过进气门122被吸入到汽缸118中。ECM 114控制调节燃料喷射以实现所需空气/燃料比的燃料致动器模块124。燃料可以在中心位置或者在多个位置处（诸如靠近每个汽缸的进气门122）喷射到进气歧管110中。在各个实施（未示出）中，燃料可以直接喷射到汽缸中或者喷射到与汽缸相关的混合腔室/端口中。燃料致动器模块124可以暂停对被停用的汽缸的燃料喷射。
在汽缸118中，喷射的燃料与空气混合并且产生空气/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，在这种情况下压缩导致点燃空气/燃料混合物。替代地，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的信号来激励汽缸118中的火花塞128，这将空气/燃料混合物点火。一些类型的发动机（诸如均质充量压缩着火（HCCI）发动机）可以执行压缩点火和火花点火二者。火花的正时可以相对于活塞位于其最顶部位置（将称为上止点（TDC））的时间来指定。
火花致动器模块126可以由指定在TDC之前或之后多久产生火花的正时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接有关，所以火花致动器模块126的操作可以与曲轴的位置同步。火花致动器模块126可以暂停对被停用的汽缸的火花提供或者对停用的汽缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为活塞到达TDC与活塞返回到最底部位置（将称为下止点（BDC））的时间之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动，并且通过排气门130排出燃烧副产物。燃烧副产物通过排气系统134从车辆排出。
进气门122可以由进气凸轮轴140控制，而排气门130可以由排气凸轮轴142控制。在各个实施中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制用于汽缸118的多个进气门（包括进气门122）和/或可以控制多排汽缸（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）可以控制用于汽缸118的多个排气门和/或可以控制用于多排汽缸（包括汽缸118）的排气门（包括排气门130）。虽然展示和已论述了基于凸轮轴的阀致动，但是可以实施无凸轮的阀致动器。
汽缸致动器模块120可以通过使得进气门122和/或排气门130不能打开来停用汽缸118。进气门122打开的时间可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC来改变。排气门130打开的时间可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC来改变。相位器致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在实施时，可变气门升程（未示出）也可以由相位器致动器模块158来控制。在各个其他实施中，进气门122和/或排气门130可以由除凸轮轴以外的致动器来控制，诸如机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等。
发动机系统100可以包括升压设备，该升压设备将增压空气提供到进气歧管110。例如，图1示出涡轮增压器，该涡轮增压器包括由流过排气系统134的排气驱动的涡轮160-1。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动并且压缩引入到节气门阀112中的空气的压缩机160-2。在各个实施中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可以压缩来自节气门阀112的空气并且将压缩的空气传送到进气歧管110。
废气门162可以允许排气绕开涡轮160-1，由此减少涡轮增压器的升压（进气空气压缩的量）。ECM 114可以通过升压致动器模块164来控制涡轮增压器。升压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的升压。在各个实施中，多个涡轮增压器可以由升压致动器模块164来控制。涡轮增压器可以具有可变几何形状，所述几何形状可以由升压致动器模块164控制。
中间冷却器（未示出）可以将由于空气受到压缩而产生的压缩空气充量中含有的热量的一部分耗散。尽管为了说明目的展示为分开，但是涡轮160-1和压缩机160-2可以彼此机械地连结，从而将进气空气置于紧密接近热排气。压缩空气充量可以从排气系统134的部件吸收热量。
发动机系统100可以包括选择性地将排气重新引导回进气歧管110的排气再循环（EGR）阀170。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来控制。
曲轴位置可以使用曲轴位置传感器180来测量。发动机速度可以基于使用曲轴位置传感器180测量出的曲轴位置来确定。发动机冷却液的温度可以使用发动机冷却液温度（ECT）传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或者在冷却液循环的其他位置诸如散热器（未示出）处。
进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量。在各个实施中，可以测量发动机真空度（其是周围空气压力与进气歧管110内的压力之间的差）。流入到进气歧管110中的空气的质量流率可以使用空气质量流量（MAF）传感器186来测量。在各个实施中，MAF传感器186可以位于壳体（也包括节气门阀112）中。
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来测量。吸入到发动机102中的空气的温度可以使用进气温度（IAT）传感器192来测量。发动机102通过扭矩转换器将扭矩输出到变速器。扭矩转换器包括叶轮、涡轮和扭矩转换器离合器（TCC）。发动机102驱动叶轮。涡轮联接到变速器输入轴。由叶轮泵送到涡轮的液压流体驱动涡轮。TCC将涡轮与叶轮联接和分开。涡轮速度可以使用涡轮速度传感器197来测量。
发动机系统100还可以包括一个或多个其他传感器193。ECM 114可以使用来自传感器的信号来做出用于发动机系统100的控制决定。
ECM 114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器中的调档。例如，ECM 114可以在换档期间减少发动机扭矩。扭矩通过齿轮在变速器输入轴与变速器输出轴之间传递。
扭矩通过一个或多个差速器、传动轴等在变速器输出轴与车辆的车轮之间传递。发动机102、变速器、差速器、传动轴和其他扭矩传递或产生部件构成车辆的动力总成。
ECM 114可以与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动机198的操作。电动机198也可以用作发电机，并且可以用来产生电能以供车辆电气系统使用和/或以供存储在电池中。虽然仅展示和论述电动机198，但是可以实施多个电动机。在各个实施中，ECM 114、变速器控制模块194以及混合控制模块196的各种功能可以集成到一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统都可以称为发动机致动器。每个发动机制动器具有相关联的致动器值。例如，节气门致动器模块116可以称为发动机致动器，并且节气门开口面积可以称为致动器值。在图1的实例中，节气门致动器模块116通过调整节气门阀112的叶片的角度实现节气门开口面积。
火花致动器模块126也可以称为发动机致动器，而对应的致动器值可以是相对于汽缸TDC的火花提前的量。其他发动机致动器可以包括汽缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、升压致动器模块164以及EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器而言，致动器值可以分别对应于汽缸启动/停用顺序、加燃料速率、进气和排气凸轮相位器角度、升压压力以及EGR阀开口面积。ECM 114可以控制致动器值以使得发动机102产生所请求的发动机输出扭矩。
现在参照图2，呈现示例性发动机控制系统的功能方框图。扭矩请求模块204基于一个或多个驾驶者输入212确定用于发动机102的扭矩请求208。驾驶者输入212可以包括例如加速踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其他适合的驾驶者输入。扭矩请求模块204可以额外地或替代地基于一个或多个其他扭矩请求（诸如由ECM 114产生的扭矩请求）和/或从车辆的其他模块（诸如变速器控制模块194、混合控制模块196、底盘控制模块等）接收的扭矩请求来确定扭矩请求208。
基于扭矩请求208和/或一个或多个其他参数控制一个或多个发动机致动器。例如，节气门控制模块216可以基于扭矩请求208确定目标节气门开度220。节气门致动器模块116可以基于目标节气门开度220调整节气门阀112的开度。
火花控制模块224基于扭矩请求208确定目标火花正时228。火花致动器模块126基于目标火花正时228产生火花。燃料控制模块232基于扭矩请求208确定一个或多个目标加燃料参数236。例如，目标加燃料参数236可以包括燃料喷射量、用于喷射该量的燃料喷射次数以及用于每次喷射的正时。燃料致动器模块124基于目标加燃料参数236来喷射燃料。
相位器控制模块237基于扭矩请求28来确定目标进气凸轮相位器角度238和目标排气凸轮相位器角度239。相位器致动器模块158可以分别基于目标进气凸轮相位器角度238和目标排气凸轮相位器角度239来调节进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。升压控制模块240可以基于扭矩请求208确定目标升压242。升压致动器模块164可以基于目标升压242控制由升压设备输出的升压。
汽缸控制模块244产生用于在汽缸的预定点火次序中的下一个汽缸（“下一个汽缸”）的点火命令248。点火命令248指示应启动还是停用下一个汽缸。仅举例而言，当应启动下一个汽缸时，汽缸控制模块244可以将点火命令248设置为第一状态（例如，1），并且当应停用下一个汽缸时将点火命令248设置为第二状态（例如，0）。虽然点火命令248是相对于并且将相对于预定点火次序中的下一个汽缸来论述，但是可以产生用于预定点火次序中紧随下一个汽缸之后的第二汽缸、预定点火次序中紧随第二汽缸之后的第三汽缸或者预定点火次序中的下一个汽缸之后的另一个汽缸的点火命令248。
当点火命令248指示应停用下一个汽缸时，汽缸致动器模块120停用下一个汽缸的进气门和排气门。当点火命令248指示应启动下一个汽缸时，汽缸致动器模块120允许下一个汽缸的进气门和排气门的打开和关闭。
当点火命令248指示应停用下一个汽缸时，燃料控制模块232暂停对下一个汽缸加燃料。当点火命令248指示应启动下一个汽缸时，燃料控制模块232设置目标加燃料参数236以将燃料提供到下一个汽缸。当点火命令248指示应启动下一个汽缸时，火花控制模块224可以将火花提供到下一个汽缸。当点火命令248指示应停用下一个汽缸时，火花控制模块224可以将火花提供到下一个汽缸或暂停将火花提供到下一个汽缸。汽缸停用与燃料切断（例如，减速燃料切断）的不同之处在于，在燃料切断期间暂停对其加燃料的汽缸的进气门和排气门在燃料切断期间仍被打开和关闭，而当那些汽缸被停用时，汽缸的进气门和排气门保持关闭。
汽缸控制模块244基于目标点火分数确定点火命令248。汽缸控制模块244可以进一步基于在预定点火次序中的下一个汽缸之前的一个或多个汽缸应被启动还是停用来确定点火命令248。
汽缸控制模块244基于扭矩请求208、变速器的当前传动比252和涡轮速度256来确定目标点火分数。变速器控制模块194可以将当前传动比252传达到ECM 114，或者当前传动比252可以基于一个或多个其他参数来确定，诸如变速器输入轴速度与变速器输出轴速度的比率。在各个实施中，可以使用车辆的动力总成的当前传动比。涡轮速度256可以使用涡轮速度传感器197来测量。
汽缸控制模块244使用点火分数映射260来确定目标点火分数。点火分数映射260包括将扭矩请求200、当前传动比252和涡轮速度256与目标点火分数相关的映射（例如，查找表）。如下文进一步论述，点火分数映射260的值被校准以最小化加燃料。
目标点火分数对应于将在汽缸的预定点火次序中的下N个汽缸之外启动的汽缸的目标数量。N是大于或等于汽缸的目标数量的整数。例如，目标点火分数可以是0与1之间（包括0和1）的分数。目标点火分数0对应于发动机102的所有汽缸被停用（并且0个被启动），并且目标点火分数1对应于发动机102的所有汽缸被启动（并且0个被停用）。
汽缸控制模块244可以例如使用将目标点火分数与点火命令248相关的一个或多个函数和/或映射基于目标点火分数来产生点火命令248。用于基于目标点火分数设置点火命令248的实例可以在2013年3月13日提交的美国专利申请号13/798,400中发现，该申请的全文并入本文。如以上所论述，基于点火命令248来启动和停用汽缸。
图3是示例性映射产生模块304的功能方框图。仅举例而言，测力计或以包括映射产生模块304。映射产生模块304产生用于发动机102的点火分数映射308。点火分数映射308可以存储在发动机102的ECM 114中和与发动机102相同的其他发动机的ECM中。这些点火分数映射随后可以用来基于扭矩请求、当前传动比和涡轮速度控制汽缸启动和停用。
映射产生模块304包括选择模块312、发动机速度模块316、点火分数选择模块320、扭矩限制确定模块324、滑移限制确定模块326、加燃料确定模块328以及映射模块332。映射产生模块304的操作将结合图4A和4B来论述，所述图包括描绘产生点火分数映射308的示例性方法的流程图。
现在参照图3和4A，在404，选择模块312将变量j设置为等于1。在408，选择模块312选择用于以下各项的值的第j个可能组：扭矩请求208、当前传动比252和涡轮速度256。选定的扭矩请求、传动比和涡轮速度在图3中分别由336、340和344表示。
在412，映射产生模块304确定对于选定的扭矩请求336、选定的传动比340和选定的涡轮速度344是否应使TCC断开。如果412为否，则控制继续到图4B，该图在下文进一步论述。如果412为是，则控制继续到416。
在416，发动机速度模块316确定发动机速度348。发动机速度模块316基于涡轮速度352、选定的扭矩请求336和扭矩转换器的预定k因数来确定发动机速度348。仅举例而言，发动机速度模块316可以使用将涡轮速度352、选定的扭矩请求336和k因数与发动机速度348相关的函数或映射来确定发动机速度348。涡轮速度352可以例如使用传感器来测量或者基于一个或多个其他参数来估计。
在420，点火分数选择模块320将变量i设置为等于1。在424，点火分数选择模块320选择用于汽缸的第i个可能点火分数。可能点火分数是预定的并且可以包括例如0（或0/0）、1/9、1/8、1/7、1/6、1/5、2/9、1/4、2/7、1/3. 3/8、2/5、3/7、4/9、1/2、5/9、4/7、3/5、5/8、2/3、5/7、3/4、7/9、4/5、5/6、6/7、7/8、8/9、1（或1/1）和/或一个或多个其他适合的点火分数。例如，可能的点火分数1/9可以对应于在预定点火次序中的下9个汽缸内1个被启动的汽缸。点火分数的分子对应于应启动多少汽缸，并且点火分数的分母对应于在其之内应被启动的那些汽缸的汽缸总数量。可能点火分数中的选定的一个由356指示。
在428，扭矩限制确定模块324基于选定的传动比340、发动机速度348和选定的点火分数356来确定扭矩限制360。扭矩限制360可以对应于发动机102可以使用选定的点火分数356在选定的传动比340和发动机速度348下产生的最大扭矩。扭矩限制确定模块324使用将选定的点火分数356、选定的传动比340和发动机速度348与扭矩限制360相关的函数或映射来确定扭矩限制360。
在432，映射模块332确定扭矩限制360是否小于选定的扭矩请求336。如果432为是，则选定的点火分数356将不能实现选定的扭矩请求336。因此，映射模块332不考虑选定的点火分数356，并且控制转移到440。如果432为否，则控制继续到436。
在436，加燃料确定模块328确定加燃料速率364。加燃料确定模块328基于选定的点火分数356、发动机速度348、选定的扭矩请求336和选定的传动比340来确定加燃料速率364。加燃料确定模块328可以使用将选定的点火分数356、选定的传动比340、发动机速度348和选定的扭矩请求336与加燃料速率364相关的函数或映射来确定加燃料速率364。控制继续到440。
在440，映射模块332确定i是否大于N。N是设置为可能点火分数的总数量的第一预定值。如果440为是，则控制继续到448。如果440为否，则在444，映射模块332增量i，并且控制返回到424以选择可能点火分数中的另一个。
在448，一旦选择了可能点火分数中的每一个，则映射模块332选择可能点火分数中产生加燃料速率364的最低值的一个。映射模块332将可能点火分数中产生加燃料速率364的最低值的一个存储在用于选定的扭矩请求336、选定的传动比340和选定的涡轮速度344的点火分数映射308中。以此方式，当扭矩请求208、当前传动比252和涡轮速度256与选定的扭矩请求336、选定的传动比340和选定的涡轮速度344相同时，可能点火分数中产生加燃料速率364的最低值的一个将被选择并用来产生点火命令248。
在452，选择模块312确定j是否大于M。M是设置为扭矩请求、传动比和涡轮速度的可能组的总数量的第二预定值。以此方式，针对扭矩请求、传动比和涡轮速度的每个可能组测试可能加燃料分数中的每一个。具有最低加燃料速率的加燃料分数被存储在用于扭矩请求、传动比和涡轮速度的每个组的点火分数映射308中。如果452为是，则控制可以结束。如果452为否，则在456，选择模块312增量j，并且控制返回到408以选择扭矩请求、传动比和涡轮速度的可能组中的另一个。
现在参照图4B和3，（当在412使TCC断开时），控制继续到460。在460，发动机速度模块316确定发动机速度348。在464，发动机速度模块316基于涡轮速度352和TCC滑移来确定发动机速度348。发动机速度模块316可以使用将发动机速度348和TCC滑移与涡轮速度352相关的函数或映射来确定发动机速度348。例如，发动机速度模块316可以将发动机速度348设置为等于涡轮速度352加上TCC滑移。
发动机速度模块316基于选定的扭矩请求336、选定的传动比340和选定的涡轮速度344来确定TCC滑移。例如，发动机速度模块316可以使用将于选定的扭矩请求336、选定的传动比340和选定的涡轮速度344相关的函数或映射来确定TCC滑移。
在468，点火分数选择模块320将变量i设置为等于1。在472，点火分数选择模块320选择用于汽缸的第i个可能点火分数。在476，扭矩限制确定模块324基于选定的传动比340、发动机速度348和选定的点火分数356来确定扭矩限制360，如以上所描述。
在480，映射模块332确定扭矩限制360是否小于选定的扭矩请求336。如果480为是，则选定的点火分数356将不能实现选定的扭矩请求336。因此，映射模块332不考虑选定的点火分数356并且控制转移到496。如果480为否，则控制继续到484。
在484，滑移限制确定模块326确定一个或多个TCC滑移限制368。例如，滑移限制确定模块326可以确定用于对应于噪音、振动和不平顺性（NVH）的最大可允许水平的第一TCC滑移限制和/或对应于最大化TCC的持续时间的第二TCC滑移限制。滑移限制确定模块326可以例如基于发动机速度348、选定的扭矩请求336和/或一个或多个其他适合的参数来确定第二TCC滑移限制。滑移限制确定模块326可以例如基于选定的点火分数356、发动机速度348、选定的扭矩请求336和/或一个或多个其他适合的参数来确定第一TCC滑移限制。滑移限制确定模块326可以使用一个或多个函数和/或映射来确定第一和第二TCC滑移限制。控制继续到488。
在488，映射模块332确定TCC滑移是否小于定第一和第二TCC滑移限制。如果488为是，则控制继续到492。如果488为否，则映射模块332不考虑选定的点火分数356，并且控制转移到496。
在492，加燃料确定模块328确定加燃料速率364。加燃料确定模块328基于选定的点火分数356、发动机速度348、选定的扭矩请求336和选定的传动比340来确定加燃料速率364。加燃料确定模块328可以使用将选定的点火分数356、选定的传动比340、发动机速度348和选定的扭矩请求336与加燃料速率364相关的函数或映射来确定加燃料速率364。控制继续到496。
在496，映射模块33确定i是否大于N。如上所述，N被设置为可能点火分数的总数量。如果496为是，则控制继续到504。如果496为否，则在500，映射模块332增量i，并且控制返回到472以选择可能点火分数中的另一个。
在504，映射模块332选择可能点火分数中产生加燃料速率364的最低值的一个。映射模块332将可能点火分数中产生加燃料速率364的最低值的一个存储在用于选定的扭矩请求336、选定的传动比340和选定的涡轮速度344的点火分数映射308中。以此方式，当扭矩请求208、当前传动比252和涡轮速度256与选定的扭矩请求336、选定的传动比340和选定的涡轮速度344相同时，可能点火分数中产生加燃料速率364的最低值的一个将被选择和使用。在504之后，控制转移到图4A的452。点火分数映射308的点火分数条目也可以被过滤/平滑化以确保例如在选定的传动比340和选定的涡轮速度344恒定时，选定的点火分数不会随着选定的扭矩请求336增加而减少。
一旦完成，则点火分数映射308可以被存储在ECM 114（例如，内存中）作为点火分数映射260。汽缸控制模块244使用点火分数映射260确定目标点火分数，并且基于目标点火分数产生点火命令248。
以上描述实质上仅是说明性的，而绝不意欲限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教示可以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括具体实例，但是本公开的真实范围不应限于此，因为其他修改将在学习附图、说明书以及随附权利要求之后变得显而易见。如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应解释为意味着使用非排他性的逻辑或的逻辑（A或B或C）。应理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以不同的次序（或同时地）执行。
在包括以下定义的此申请中，术语模块可以由术语电路取代。术语模块可以指代以下内容、是其一部分或者包括以下内容：特定应用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或集群）；存储由处理器执行的代码的内存（共享、专用或集群）；提供所描述的功能性的其他适合的硬件部件；或者以上中的一些或所有的组合，诸如在片上系统内。
如以上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、分类和/或目标。术语共享处理器涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器。术语集群处理器涵盖与额外处理器组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器。术语共享内存涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个内存。术语集群内存涵盖与额外内存组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的内存。术语内存可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质并不涵盖通过介质传播的暂时电信号和电磁信号，并且因此可以被认为是有形且永久的。永久的有形计算机可读介质的非限制性实例包括非易失性内存、易失性内存、磁性存储器和光学存储器。
此申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由一个或多个处理器所执行的一个或多个计算机程序来实施。计算机程序包括存储在至少一个永久的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括和/或依赖于所存储的数据。

Claims (18)

1.一种发动机控制系统，包括：
选择模块，所述选择模块选择用于变速器的传动比、用于扭矩转换器的涡轮速度以及用于发动机的第一扭矩请求；
加燃料确定模块，所述加燃料确定模块基于第一汽缸点火分数、所述第一扭矩请求和发动机速度确定第一加燃料速率并且基于第二汽缸点火分数、所述第一扭矩请求和所述发动机速度确定第二加燃料速率；
映射模块，所述映射模块基于第一和第二加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个，并且将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述第一扭矩请求的映射的条目中；
基于至少一个驾驶者输入产生第二扭矩请求的扭矩请求模块；以及
汽缸控制模块，所述汽缸控制模块基于所述第二扭矩请求并且使用所述映射来确定目标汽缸点火分数，并且基于所述目标汽缸点火分数来控制所述发动机的汽缸的启动和停用。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中当所述第一加燃料速率小于所述第二加燃料速率时，所述映射模块选择所述第一汽缸点火分数，并且当所述第二加燃料速率小于所述第一加燃料速率时，选择所述第二汽缸点火分数。
3.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中：
所述加燃料确定模块基于第三汽缸点火分数、所述第一扭矩请求和所述发动机速度确定第三加燃料速率；以及
所述映射模块基于第一、第二和第三加燃料速率的比较来选择第一、第二和第三汽缸点火分数中的一个，并且将第一、第二和第三汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述第一扭矩请求的映射的条目中。
4.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中：
所述选择模块进一步选择用于所述变速器的第二传动比、用于所述扭矩转换器的第二涡轮速度以及用于所述发动机的第三扭矩请求；
所述加燃料确定模块基于所述第一汽缸点火分数、所述第三扭矩请求和第二发动机速度确定第三加燃料速率并且基于所述第二汽缸点火分数、所述第三扭矩请求和所述第二发动机速度确定第四加燃料速率；以及
所述映射模块基于第三和第四加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个，并且将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述第二传动比、所述第二涡轮速度和所述第三扭矩请求的映射的第二条目中。
5.如权利要求1所述的发动机控制系统，其进一步包括发动机速度模块，所述发动机速度模块基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器的状态来确定所述发动机速度。
6.如权利要求5所述的发动机控制系统，其中当使所述扭矩转换器离合器断开时，所述发动机速度模块基于所述第一扭矩请求、所述扭矩转换器的k因数和所述涡轮速度确定所述发动机速度。
7.如权利要求5所述的发动机控制系统，其中当使所述扭矩转换器离合器接合时，所述发动机速度模块基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器滑移确定所述发动机速度。
8.如权利要求7所述的发动机控制系统，其进一步包括滑移限制模块，所述滑移限制模块确定最大扭矩转换器离合器滑移，
其中当所述扭矩转换器离合器滑移大于所述最大扭矩转换器离合器滑移时，所述映射模块阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
9.如权利要求1所述的发动机控制系统，其进一步包括扭矩限制模块，所述扭矩限制模块基于所述第一汽缸点火分数、所述传动比和所述发动机速度确定所述发动机的最大扭矩输出，
其中当所述发动机的所述最大扭矩输出小于所述第一扭矩请求时，所述映射模块阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
10.一种用于车辆的发动机控制方法，包括：
选择用于变速器的传动比、用于扭矩转换器的涡轮速度以及用于发动机的第一扭矩请求；
基于第一汽缸点火分数、所述第一扭矩请求和发动机速度确定第一加燃料速率；
基于第二汽缸点火分数、所述第一扭矩请求和所述发动机速度确定第二加燃料速率；
基于第一和第二加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个；
将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述第一扭矩请求的映射的条目中；
基于至少一个驾驶者输入产生第二扭矩请求；
基于所述第二扭矩请求并且使用所述映射来确定目标汽缸点火分数；以及
基于所述目标汽缸点火分数来控制所述发动机的汽缸的启动和停用。
11.如权利要求10所述的发动机控制方法，其进一步包括：
当所述第一加燃料速率小于所述第二加燃料速率时，选择所述第一汽缸点火分数；以及
当所述第二加燃料速率小于所述第一加燃料速率时，选择所述第二汽缸点火分数。
12.如权利要求10所述的发动机控制方法，其进一步包括：
基于第三汽缸点火分数、所述第一扭矩请求和所述发动机速度确定第三加燃料速率；
基于第一、第二和第三加燃料速率的比较来选择第一、第二和第三汽缸点火分数中的一个；以及
将第一、第二和第三汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述传动比、所述涡轮速度和所述第一扭矩请求的映射的条目中。
13.如权利要求10所述的发动机控制方法，其进一步包括：
选择用于所述变速器的第二传动比、用于所述扭矩转换器的第二涡轮速度以及用于所述发动机的第三扭矩请求；
基于所述第一汽缸点火分数、所述第三扭矩请求和第二发动机速度确定第三加燃料速率；
基于所述第二汽缸点火分数、所述第三扭矩请求和所述第二发动机速度确定第四加燃料速率；
基于第三和第四加燃料速率的比较来选择第一和第二汽缸点火分数中的一个；以及
将第一和第二汽缸点火分数中的选定的一个存储在对应于所述第二传动比、所述第二涡轮速度和所述第三扭矩请求的映射的第二条目中。
14.如权利要求10所述的发动机控制方法，其进一步包括基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器的状态来确定所述发动机速度。
15.如权利要求14所述的发动机控制方法，其进一步包括：当使所述扭矩转换器离合器断开时，基于所述第一扭矩请求、所述扭矩转换器的k因数和所述涡轮速度确定所述发动机速度。
16.如权利要求14所述的发动机控制方法，其进一步包括：当使所述扭矩转换器离合器接合时，基于所述涡轮速度和扭矩转换器离合器滑移确定所述发动机速度。
17.如权利要求16所述的发动机控制方法，其进一步包括：
确定最大扭矩转换器离合器滑移；以及
当所述扭矩转换器离合器滑移大于所述最大扭矩转换器离合器滑移时，阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
18.如权利要求10所述的发动机控制方法，其进一步包括：
基于所述第一汽缸点火分数、所述传动比和所述发动机速度确定所述发动机的最大扭矩输出；以及
当所述发动机的所述最大扭矩输出小于所述第一扭矩请求时，阻止所述第一汽缸点火分数的选择。
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