CN105508062B - 用于控制可变排量发动机中的转变的方法 - Google Patents

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Abstract

提供用于控制在四汽缸发动机中的发动机运转模式之间的转变的方法和系统。一种方法包括,使发动机运转在二汽缸、三汽缸与四汽缸模式之间转变,其中该转变包括点火事件的顺序,使得相继的点火事件由至少120度曲轴转角间隔分开。

Description

用于控制可变排量发动机中的转变的方法
技术领域
本公开涉及控制在可变排量发动机中的发动机运转模式之间的转变。
背景技术
发动机可以被配置为以可变数量的激活的或停用的汽缸运转,以增加燃料经济性,同时可选地将总排气混合物空燃比维持在化学计量比附近。该运转可以被称为VDE(可变排量发动机)运转。在一些示例中,发动机的汽缸的一部分可以在所选状况下被禁用,其中所选状况能够通过诸如转速/负荷窗口的参数以及包括车速的各种其他工况来限定。控制系统可以通过影响汽缸的进气和排气门的运转的多个汽缸气门停用装置的控制来禁用所选汽缸。通过在低扭矩请求状况下减少排量,使发动机在更高的歧管压力下运转,减少由于泵送引起的发动机摩擦,并且导致降低的燃料消耗。
然而,当在各种排量模式之间转变时,例如,当从非VDE(或全汽缸)模式转变为VDE(或减少的汽缸)模式并且反之亦然时,可变排量发动机的潜在问题会发生。作为一示例,能够以三种截然不同的运转模式运转的四汽缸发动机可以响应于发动机负荷的改变而在三种模式之间被转变,所述三种截然不同的运转模式包括全汽缸模式、三汽缸模式和二汽缸模式。这些转变会显著地影响歧管压力、发动机气流、发动机扭矩输出和发动机功率。在一个示例中,这些转变会产生发动机扭矩的干扰,并且会增加发动机的噪声、振动与舒适性/声振粗糙度(NVH)。
发明内容
发明人在此已经认识到上述问题,并且已经识别一种至少部分地解决这些问题的方法。在一个示例方法中,一种方法包含,使具有仅四个汽缸的发动机在二汽缸、三汽缸与四汽缸运转模式之间转变,该转变包括至少两个点火事件的顺序,其中至少两个点火事件是相继的,并且由至少120度曲轴转角分开。以此方式,四汽缸发动机的运转可以在可用模式之间被平滑地转变。
在另一示例方法中,一种方法包含,通过相隔360度曲轴转角点火第一汽缸和第二汽缸而使发动机以二汽缸模式运转;通过激活第四汽缸和第三汽缸、停用第一汽缸以及在第二汽缸中的点火事件之后的240度曲轴转角点火第四汽缸而将发动机运转转变为三汽缸模式。第三汽缸可以在点火第四汽缸之后的240度曲轴转角被点火,以转变为三汽缸模式。
作为一示例,四汽缸发动机可以被配置为以二汽缸VDE模式、三汽缸VDE模式和四汽缸(或全汽缸)模式运转。因此,四个汽缸中的三个可以是可停用的。二汽缸模式可以包括激活第一汽缸和第二汽缸,而第三汽缸和第四汽缸被停用。另外,第一汽缸和第二汽缸可以在二汽缸模式下以360度曲轴转角间隔被点火。发动机运转的三汽缸模式可以包括,停用第一汽缸并激活第三汽缸和第四汽缸。另外,第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸可以相对于彼此以等间距的240度曲轴转角间隔被点火。最后,四汽缸或非VDE模式可以包括,激活所有汽缸并以不均匀点火间隔运转。在本文中,第一汽缸可以在第四汽缸中的点火事件之后的120度曲轴转角被点火,第三汽缸可以在点火第一汽缸之后的120度曲轴转角被点火,第二汽缸可以在点火第三汽缸之后的240度曲轴转角被点火,以及第四汽缸可以在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角(CA)被点火。
在二汽缸模式、三汽缸模式与非VDE模式之间的转变可以包括,基于当前的和最终的发动机运转模式而激活和/或停用特定汽缸。另外,汽缸的激活和/或停用以及激活的和/或停用的汽缸中的点火事件可以以具有减少扭矩干扰的间隔的顺序发生。
在一个示例中,通过激活第三汽缸和第四汽缸可以将发动机从二汽缸模式转变为四汽缸模式。更平滑的转变可以通过早于第四汽缸激活第三汽缸并正时转变顺序如下来实现:第三汽缸的激活由第二汽缸中的点火事件紧随,在第二汽缸中的点火事件之后的360度CA点火第一汽缸,激活第四汽缸,在第一汽缸中的点火事件之后的120度CA点火第三汽缸,在点火第三汽缸之后的240度CA点火第二汽缸,以及在点火第二汽缸之后的240度CA点火第四汽缸。在本文中,五个相继的点火事件的顺序包括在至少两个相继的点火事件之间的至少120度CA的点火间隔。
在另一示例中,通过同时激活第四汽缸和第三汽缸可以将发动机运转从二汽缸模式转变为三汽缸模式。接着,第一汽缸可以在第一汽缸中的最后一次点火事件后被停用。第二汽缸可以在第一汽缸中的最后一次点火事件之后的360度CA被点火,第四汽缸可以在点火第二汽缸之后的240度CA被点火,而第三汽缸可以在点火第四汽缸之后的240度CA被点火。在本文中,转变中的点火事件的顺序可以包括以240度CA的间隔(至少120度CA或更大)发生的相继的点火事件。
以此方式,可以使发动机运转在三种可用模式之间转变以减少扭矩干扰。通过安排转变使得在转变阶段期间的点火事件以特定间隔发生,可以获得具有减少的NVH的更平滑的转变。燃料消耗也可以通过实现适时的转变来降低。另外,通过减少可感觉到的NVH,乘客舒适性可以被改善。总的来说,发动机运转和驾驶性能可以被提高。
应当理解,提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念,这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征,要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外,要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了发动机内的示例汽缸的示意图。
图2a描绘了根据本公开的实施例的四缸发动机的示意布局,示出了控制四个汽缸中的两个汽缸中的气门运转的共同的螺线管。
图2b图示了根据本公开的实施例的类似于图2a的发动机的示意布局,描述了控制四个汽缸中的三个的分开的螺线管。
图3是根据本公开的曲轴的图示。
图4示意地描述了包括图1、2a或2b的示例发动机的车辆的实施例。
图5-7图示了在不同发动机运转模式下的示例火花正时示图。
图8描述了图示基于发动机转速和发动机负荷的发动机运转模式的选择的示例曲线图。
图9-18描绘了用于发动机运转的二汽缸、三汽缸与全汽缸模式之间的转变的可用顺序的示例。
图19描述了用于基于发动机工况选择VDE或非VDE运转模式的示例流程图。
图20描绘了用于基于发动机工况在不同的发动机模式之间转变的示例流程图
图21描述了图示发动机运转从二汽缸到三汽缸模式的转变的示例流程图。
图22描绘了描述从二汽缸模式到全汽缸模式的转变的示例流程图。
图23示出了描述发动机运转从三汽缸模式到二汽缸模式的转变的示例流程图。
图24图示了示出发动机运转从三汽缸模式到全汽缸模式的转变的示例流程图。
图25描绘了用于将发动机运转从全汽缸转变为三汽缸模式的示例流程图。
图26描述了图示发动机运转从全汽缸到二汽缸模式的转变的示例流程图。
具体实施方式
以下描述涉及控制发动机系统(诸如图1的发动机系统)的运转。发动机系统可以是如在图2a和2b中示出的被耦接至双涡管涡轮增压器的能够以可变排量发动机(VDE)模式运转的四汽缸发动机。发动机系统可以通过多个活动安装座(active mounts)(图4)被支撑在车辆中,该多个活动安装座可以被致动以平滑由以发动机运转模式的运转和在发动机运转模式之间的转变引起的振动。发动机运转的不同模式可以通过激活或停用发动机中的四个汽缸中的三个来利用。三个可停用汽缸中的两个汽缸可以通过单个共同的螺线管(图2a)或通过分开的螺线管(图2b)来控制。发动机可以包括实现以如分别在图5和6中示出的二汽缸或三汽缸模式的发动机运转的曲轴(诸如图3的曲轴),每种模式均具有均匀点火。发动机也可以以如在图7中示出的具有不均匀点火的四汽缸模式运转。控制器可以被配置为基于发动机负荷而选择发动机运转模式,并且可以基于发动机负荷与转速的改变(图8)而在这些模式之间转变(图19和20)。在这些转变期间,汽缸的激活和/或停用以及点火事件的特定顺序可以被使用(图9-18)。另外,每次转变可以包括触发活动安装座以适应并对接着发生的动力传动系统振动进行调整(图21-26)。
现在参照图1,它示出了火花点火式内燃发动机10的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中,输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。
发动机10的燃烧室(也称为汽缸)30可以包括燃烧室壁32,活塞36被设置在其中。活塞36可以被耦连至曲轴40,使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)耦连至车辆的至少一个驱动轮。另外,启动马达可以经由飞轮(未示出)耦连至曲轴40,以实现发动机10的启动运转。
燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气,并且可以经由排气歧管48和排气通道58排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48可以经由相应的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中,燃烧室30可以包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。
在图1的示例中,可以通过经由相应的凸轮致动系统51和53的凸轮致动控制进气门52和排气门54。凸轮致动系统51和53均可以包括被安装在一个或多个凸轮轴上的一个或多个凸轮(在图1中未示出),并且可以使用由控制器12运转的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个,以改变气门运转。进气和排气凸轮轴的角度位置可以分别由位置传感器55和57确定。在替代实施例中,进气门52和/或排气门54可以由电气门致动控制。例如,汽缸30可以可替代地包括通过电气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器66被示为直接耦接至燃烧室30,以便通过电子驱动器99与自控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进汽缸中。以此方式,燃料喷射器66提供到燃烧室30内的所谓的燃料直接喷射。例如,燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧部或燃烧室的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。在一些实施例中,燃烧室30可以可替代地或另外地包括以如下构造布置在进气歧管44中的燃料喷射器,所述构造提供了到燃烧室30上游的进气道的所谓的燃料进气道喷射。
在选择的运转模式下,响应于来自控制器12的火花提前信号SA,点火系统88可以经由火花塞91向燃烧室30提供点火火花。尽管示出了火花点火部件,但在一些实施例中,在有或没有点火火花的情况下,都可以以压缩点火模式使发动机10的燃烧室30或一个或多个其他燃烧室运转。
发动机10可以进一步包括压缩装置,诸如涡轮增压器或机械增压器,其至少包括沿着进气通道42布置的压缩机94。对于涡轮增压器来说,压缩机94可以由排气涡轮92(例如通过轴)至少部分地驱动,排气涡轮92沿着排气通道58布置。压缩机94从进气通道42吸入空气以供应升压室46。排气使经由轴96耦接至压缩机94的排气涡轮92旋转。对于机械增压器来说,压缩机94可以由发动机和/或电动机至少部分地驱动,并且可以不包括排气涡轮。因此,经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或多个汽缸的压缩量可以被控制器12改变。
废气门69可以被耦接在排气涡轮92的两端。具体地,废气门69可以被包括在耦接在排气涡轮92的入口与出口之间的旁通通道67中。通过调整废气门69的位置,可以控制由排气涡轮提供的升压量。
进气歧管44被示为与具有节流板64的节气门62连通。在这个具体的示例中,控制器12可以通过提供给被包括在节气门62内的电动马达或致动器(图1中未示出)改变节流板64的位置,这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。节气门位置可以通过电动马达经由轴来改变。节气门62可以控制从进气升压室46到进气歧管44和燃烧室30(以及其他发动机汽缸)的气流。可以通过来自节气门位置传感器158的节气门位置信号TP向控制器12提供节流板64的位置。
排气传感器126被显示为耦连至排放控制装置70的上游的排气歧管48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器,例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置70被显示为沿排气氧传感器126和排气涡轮92下游的排气通道58布置。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
排气再循环(EGR)系统(未示出)可以被用来将期望部分的排气从排气通道58送至进气歧管44。可替代地,通过控制排气和进气门正时可以将一部分燃烧气体作为内部EGR保留在燃烧室中。
控制器12在图1中被示为常规微型计算机,其包括:微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口104、只读存储器(ROM)106、随机存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。控制器12命令各种致动器,诸如节流板64、废气门69、燃料喷射器66等。控制器12被示为接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号,除之前讨论的那些信号之外,还包括:来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);耦接至加速器踏板130用于感测由车辆操作者132调整的加速器位置的位置传感器134;来自耦接至进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值;来自耦接至升压室46的升压压力传感器122的升压压力的测量值;来自耦接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自质量空气流量传感器120的进入发动机的空气质量的测量值;以及来自传感器158的节气门位置的测量值。大气压力也可以被感测(传感器未示出),由控制器12进行处理。在本发明的一个优选方面中,可以被用作发动机转速传感器的曲轴或霍尔效应传感器118可以针对曲轴的每一个旋转产生预定数量的等间距的脉冲,根据其能够确定发动机转速(RPM)。这样的脉冲可以作为如上面提到的表面点火感测信号(PIP)被传递给控制器12。
如在上文中所描述的,图1仅示出了多汽缸发动机中的一个汽缸,并且每个汽缸具有其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。而且,在本文中所描述的示例实施例中,发动机可以被耦接至用于启动发动机的启动马达(未示出)。例如,当驾驶员转动转向柱上的点火开关中的钥匙时,可以为启动马达提供动力。启动器在发动机启动之后(例如,通过使发动机10在预定时间之后到达预定转速)脱离。
在运转期间,发动机10内的每个汽缸通常经历四行程循环:循环包括进气行程、压缩行程、膨胀或做功行程和排气行程。一般来说,在进气行程期间,排气门54关闭,而进气门52打开。空气经由进气歧管44引入汽缸30,并且活塞36移动至汽缸的底部,以便增加汽缸30内的容积。活塞36靠近汽缸的底部并在其行程结束的位置(例如,当汽缸30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩行程期间,进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动,以便压缩汽缸30内的空气。活塞36在其行程结束并最靠近汽缸盖的点(例如,当汽缸30处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中,燃料被引入燃烧室。在一个示例中,燃料可以在进气行程期间被引入汽缸30。在另一示例中,燃料可以在压缩行程的第一半部分期间被喷射到燃烧室30中。在下文中被称为点火的过程中,被喷射的燃料通过已知的点火手段如火花塞91点燃,从而导致燃烧。额外地或可替代地,压缩可以被用来点燃空气/燃料混合物。在做功行程期间,膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后,在排气行程期间,排气门54打开,以便将已燃烧的空气-燃料混合物释放至排气歧管48,并且活塞返回至TDC。注意,上述内容仅作为示例进行描述,并且进气和排气门打开和/或关闭正时可以改变,诸如以提供正或负气门重叠、延迟进气门关闭、提前进气门关闭或各种其他示例。
现在转向图2a,它示出了多汽缸内燃发动机的示意图,该多汽缸内燃发动机可以是图1的发动机10。在图2a中示出的实施例包括可变凸轮正时(VCT)系统202、凸轮廓线变换(CPS)系统204、涡轮增压器290和排放控制装置70。应认识到,在图1中介绍的发动机系统部件被类似地编号,并且不被再次介绍。
发动机10可以包括在顶部上可以被汽缸盖216覆盖的多个燃烧室(即,汽缸)212。在图2a中示出的示例,发动机10包括四个燃烧室:31、33、35和37。应认识到,汽缸可以共用单个汽缸体(未示出)和曲轴箱(未示出)。
如先前参照图1所描述的,每个燃烧室可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气。进气歧管44可以经由进气端口被耦接至燃烧室。每个进气端口可以向它被耦接至的汽缸供应空气和/或燃料用于燃烧。每个进气端口能够经由一个或多个进气门与汽缸选择性地连通。汽缸31、33、35和37在图2a中被示为均具有两个进气门。例如,汽缸31具有两个进气门I1和I2,汽缸33具有两个进气门I3和I4,汽缸35具有两个进气门I5和I6,并且汽缸37具有两个进气门I7和I8。
四个汽缸31、33、35和37以直列式四汽缸构造进行布置,其中汽缸31和37被设置为外汽缸,而汽缸33和35为内汽缸。换言之,汽缸33和35被布置为在汽缸体上彼此相邻并位于汽缸31与37之间。在本文中,外汽缸31和37可以被描述为位于内汽缸33和35的侧面。虽然发动机10被描述为具有四个汽缸的直列式四汽缸发动机,但是应认识到,其他实施例可以包括不同数量的汽缸。
每个燃烧室可以经由一个或多个排气门将燃烧气体排入耦接至其的排气端口。汽缸31、33、35和37在图2a中被示为均具有两个排气门,用于排出燃烧气体。例如,汽缸31具有两个排气门E1和E2,汽缸33具有两个排气门E3和E4,汽缸35具有两个排气门E5和E6,并且汽缸37具有两个排气门E7和E8。
每个汽缸可以被耦接至相应的排气端口,用于排出燃烧气体。在图2a的示例中,排气端口20经由排气门E1和E2接收来自汽缸31的排气。类似地,排气端口22经由排气门E3和E4接收离开汽缸33的排气,排气端口24经由排气门E5和E6接收来自汽缸35的排气,并且排气端口26经由排气门E7和E8接收离开汽缸37的排气。经由分离式歧管系统将排气由此引导到涡轮增压器290的排气涡轮92。应注意,在图2a的示例中,分离式排气歧管没有被整合在汽缸盖216内。
如在图2a中示出的,排气端口20可以经由流道(runner)39与第一集气室23流体地耦接,而排气端口22可以经由流道41与第一集气室23流体地耦接。另外,排气端口24可以经由流道43被流体地耦接至第二集气室25,而排气端口26可以经由流道45与第二集气室25流体地连通。因此,汽缸31和33可以经由相应的排气端口20和22并且分别经由流道39和41将其燃烧气体排入第一集气室23。流道39和41可以在Y型会合处250处结合成第一集气室23。汽缸35和37可以分别经由排气端口24和26排出其排气,经由相应的流道43和45排入第二集气室25。流道43和45可以在Y型会合处270结合成第二集气室25。因此,第一集气室23可以不与分别来自排气端口24和26与汽缸35和37的流道43和45流体地连通。另外,第二集气室25可以不与分别来自汽缸31和33的流道39和41流体地连通。此外,第一集气室23和第二集气室25可以不相互连通。在所描述的示例中,第一集气室23和第二集气室25可以不被包括在汽缸盖216中,并且可以在汽缸盖216外部。
每个燃烧室可以从被直接耦接至汽缸的作为直接喷射器的燃料喷射器(未示出)、和/或从被耦接至进气歧管的作为进气道喷射器的喷射器接收燃料。另外,每个汽缸内的空气充气可以经由来自相应的火花塞(未示出)的火花被点燃。在其他实施例中,在有或没有点火火花的情况下,都可以以压缩点火模式使发动机10的燃烧室运转。
如先前参照图1所描述的,发动机10可以包括涡轮增压器290。涡轮增压器290可以包括被耦接在共同轴96上的排气涡轮92和进气压缩机94。当从发动机10排出的排气流的一部分撞击到涡轮的叶片时,可以引起排气涡轮92的叶片绕共同轴96旋转。进气压缩机94可以被耦接至排气涡轮92,使得当排气涡轮92的叶片被引起旋转时,压缩机94可以被致动。当被致动时,压缩机94然后可以引导被加压的气体通过升压室46和增压空气冷却器90、到达进气歧管44,被加压的气体然后可以从进气歧管44被引导到发动机10。以此方式,涡轮增压器290可以被配置为用于向发动机进气提供升压的空气充气。
进气通道42可以包括在增压空气冷却器90下游的进气节气门62。节气门62的位置能够经由被通信地耦接至控制器12的节气门致动器(未示出)被控制系统15调整。当使压缩机94运转时,通过调节进气节气门62,一定量的新鲜空气可以从大气被吸入发动机10,被增压空气冷却器90冷却,并经由进气歧管44在压缩机(或升压的)压力下被输送给发动机汽缸。为了减少压缩机喘振,被压缩机94压缩的空气充气的至少一部分可以被再循环到压缩机入口。压缩机再循环通道49可以被提供用于将经冷却的被压缩的空气从增压空气冷却器90的下游再循环到压缩机入口。压缩机再循环阀27可以被提供用于调整被再循环到压缩机入口的经冷却的再循环流的量。
涡轮增压器290可以被配置为多涡管涡轮增压器,其中排气涡轮92包括多个涡管。在所描述的实施例中,排气涡轮92包括两个涡管,包含第一涡管71和第二涡管73。相应地,涡轮增压器290可以是具有流入和流过排气涡轮92的至少两个分开的排气进入路径的双涡管(或双重涡管)涡轮增压器。双涡管涡轮增压器290可以被配置为将排气从当向排气涡轮92供应时其排气脉冲相互干扰的汽缸中分开。因此,第一涡管71和第二涡管73可以被用来向排气涡轮92供应分开的排气流。
在图2a的示例中,第一涡管71被示为经由第一集气室23接收来自汽缸31和33的排气。第二涡管73被描述为与第二集气室25流体地连通,并且接收来自汽缸35和37的排气。因此,排气可以从第一外汽缸(汽缸31)和第一内汽缸(汽缸33)被引导到双涡管涡轮增压器290的第一涡管71。另外,排气可以从第二外汽缸(汽缸37)和第二内汽缸(汽缸35)被引导到双涡管涡轮增压器290的第二涡管73。第一涡管71可以不接收来自第二集气室25的排气,并且第二涡管73可以不接收来自第一集气室23的排气脉冲。
在替代实施例中,来自汽缸33、35和37的排气可以被输送给第二涡管73,而来自汽缸31的排气可以被引导到第一涡管71。在不脱离本公开的范围的情况下,可以使用将排气引导到双涡管涡轮增压器的其他选择。在替代实施例中,涡轮增压器可以不包括多个涡管。
排气涡轮92可以包括至少一个废气门,以控制通过所述排气涡轮提供的升压量。如在图2a中示出的,共同的废气门69可以被包括在旁通通道67中,以控制绕过排气涡轮92的排气量,其中旁通通道67被耦接在排气涡轮92的入口与出口之间。因此,从第一集气室23朝向第一涡管71流动的排气的一部分可以经由经过废气门69的通道65被转向到旁通通道67中。另外,从第二集气室25流入第二涡管73的排气的不同部分可以经由通道63被转向通过废气门69。离开排气涡轮92和/或废气门69的排气可以经过排放控制装置70,并且可以经由排气管(未示出)离开车辆。在替代的双涡管系统中,每个涡管可以包括对应的废气门,以控制经过排气涡轮92的排气量。
现在返回到汽缸31、33、35和37,如先前所描述的,每个汽缸包含两个进气门和两个排气门。在本文中,每个进气门可在允许进气进入各个汽缸的打开位置与基本阻止进气进入各个汽缸的关闭位置之间致动。图2图示了由共同的进气凸轮轴218致动的进气门I1-I8。进气凸轮轴218包括多个进气凸轮,其被配置为控制进气门的打开和关闭。每个进气门可以由一个或多个进气凸轮来控制,这将会在下面进一步描述。在一些实施例中,可以包括一个或多个额外的进气凸轮以控制进气门。此外,进气门致动系统可以实现进气门的控制。
每个排气门可在允许排气离开各个汽缸的打开位置与基本将气体基本保留在各个汽缸内的关闭位置之间致动。图2a图示了由共同的排气凸轮轴224致动的排气门E1-E8。排气凸轮轴224包括多个排气凸轮,其被配置为控制排气门的打开和关闭。每个排气门可以由一个或多个排气凸轮来控制,这将会在下面进一步描述。在一些实施例中,可以包括一个或多个额外的排气凸轮以控制排气门。此外,排气致动系统可以实现排气门的控制。
进气门致动系统和排气门致动系统可以进一步包括推杆、摇臂、挺柱等。此类装置和部件可以通过将凸轮的旋转运动转换为气门的平移运动而控制进气门和排气门的致动。在其他示例中,可以经由凸轮轴上的另外的凸轮凸角廓线致动气门,其中不同气门之间的凸轮凸角廓线可以提供变化的凸轮升程高度、凸轮顶开气门持续时间和/或凸轮正时。然而,如果需要,可以使用可替代的凸轮轴(顶置和/或推杆)布置。另外,在一些示例中,汽缸212均可以仅具有一个排气门和/或进气门或多于两个的进气和/或排气门。在其他示例中,排气门和进气门可以由共同的凸轮轴致动。然而,在替代实施例中,进气门和/或排气门中的至少一个可以由其自己的独立凸轮轴或其他装置致动。
发动机10可以是可变排量发动机(VDE),并且如果需要,四个汽缸212的子集可以经由一个或多个机构被停用。因此,控制器12可以被配置为,当发动机10正在VDE运转模式下运转时针对所选汽缸停用进气和排气门。所选汽缸的进气和排气门可以在VDE模式下经由切换挺柱、切换摇臂或切换滚柱指轮从动件被停用。
在本示例中,汽缸31、35和37能够停用。这些汽缸中的每一个的特征为,每个进气门的被布置在共同的进气凸轮轴218上的第一进气凸轮和第二进气凸轮以及每个排气门的被设置在共同的排气凸轮轴224上的第一排气凸轮和第二排气凸轮。
第一进气凸轮具有用于在第一进气持续时间内打开进气门的第一凸轮凸角廓线。在图2a的示例中,汽缸31的第一进气凸轮C1和C2、汽缸33的第一进气凸轮C5、C6、汽缸35的第一进气凸轮C9、C10和汽缸37的第一进气凸轮C13、C14可以具有在类似的持续时间和升程内打开相应的进气门的类似的第一凸轮凸角廓线。在其他示例中,用于不同汽缸的第一进气凸轮可以具有不同的凸角廓线。第二进气凸轮被描述为可以具有将其相应的进气门维持在关闭位置的廓线的零位凸轮凸角(null cam lobe)。因此,零位凸轮凸角在VDE模式下帮助停用对应的气门。在图2a的示例中,汽缸31的第二进气凸轮N1、N2、汽缸35的第二进气凸轮N5、N6和汽缸37的第二进气凸轮N9、N10是零位凸轮凸角。这些零位凸轮凸角能够停用汽缸31、35和37中的对应的进气门。
另外,进气门中的每一个可以由相应的被可运转地耦接至控制器12的致动系统来致动。如在图2a中示出的,汽缸31的进气门I1和I2可以经由致动系统A2来致动,汽缸33的进气门I3和I4可以经由致动系统A4来致动,汽缸35的进气门I5和I6可以经由致动系统A6来致动,并且汽缸37的进气门I7和I8可以经由致动系统A8来致动。
类似于进气门,可停用汽缸(31、35和37)中的每一个的特征为,被布置在共同的排气凸轮轴224上的第一排气凸轮和第二排气凸轮。第一排气凸轮可以具有提供第一排气持续时间和升程的第一凸轮凸角廓线。在图2a的示例中,汽缸31的第一排气凸轮C3和C4、汽缸33的第一排气凸轮C7、C8、汽缸35的第一排气凸轮C11、C12和汽缸37的第一排气凸轮C15、C16可以具有在给定的持续时间和升程内打开相应的排气门的类似的第一凸轮凸角廓线。在其他示例中,用于不同汽缸的第一排气凸轮可以具有不同的凸角廓线。第二排气凸轮被描述为可以具有将其相应的排气门维持在关闭位置的廓线的零位凸轮凸角。因此,零位凸轮凸角在VDE模式下帮助停用排气门。在图2a的示例中,汽缸31的第二排气凸轮N3、N4、汽缸35的第二排气凸轮N7、N8和汽缸37的第二排气凸轮N11、N12是零位凸轮凸角。这些零位凸轮凸角能够停用汽缸31、35和37中的对应的排气门。
另外,排气门中的每一个可以由相应的被可运转地耦接至控制器12的致动系统来致动。因此,汽缸31的排气门E1和E2可以经由致动系统A1来致动,汽缸33的排气门E3和E4可以经由致动系统A3来致动,汽缸35的排气门E5和E6可以经由致动系统A5来致动,并且汽缸37的排气门E7和E8可以经由致动系统A7来致动。
汽缸33(或第一内汽缸)可以不能够停用,并且可以不包括用于其进气和排气门的零位凸轮凸角。因此,汽缸33的进气门I3和I4可以不是可停用的,并且仅分别通过第一进气凸轮C5和C6来运转。因此,汽缸33的进气门I3和I4可以不通过零位凸轮凸角来运转。同样,排气门E3和E4可以不是可停用的,并且仅通过第一排气凸轮C7和C8来运转。另外,排气门E3和E4可以不通过零位凸轮凸角来运转。因此,汽缸33的每个进气门和每个排气门可以通过单个相应的凸轮来致动。
应认识到,其他实施例可以包括在本领域中已知的用于停用汽缸中的进气和排气门的不同机构。这样的实施例可以不将零位凸轮凸角用于停用。例如,液压滚柱指轮从动件系统可以不将零位凸轮凸角用于汽缸停用。
另外,其他实施例可以包括减少的致动系统。例如,单个致动系统可以致动进气门I1和I2以及排气门E1和E2。该单个致动系统可以替代致动系统A1和A2,从而为汽缸31提供一个致动系统。致动系统的其他组合也是可能的。
CPS系统204可以被配置为纵向平移进气凸轮轴218的特定部分,由此引起进气门I1-I8的运转在相应的第一进气凸轮与第二进气凸轮之间改变(在可应用的情况下)。另外,CPS系统204可以被配置为纵向平移排气凸轮轴224的特定部分,由此引起排气门E1-E8的运转在相应的第一排气凸轮与第二排气凸轮之间改变。以此方式,CPS系统204可以在用于在第一持续时间内打开气门的第一凸轮与用于在第二持续时间内打开气门的第二凸轮之间切换。在给出的示例中,CPS系统204可以在用于在第一持续时间内打开进气门的第一凸轮与用于维持进气门关闭的第二零位凸轮之间切换汽缸31、35和37中的用于进气门的凸轮。另外,CPS系统204可以在用于在第一持续时间内打开排气门的第一凸轮与用于维持排气门关闭的第二零位凸轮之间切换汽缸31、35和37中的用于排气门的凸轮。在汽缸33的示例中,CPS系统204可以不切换用于进气和排气门的凸轮,因为汽缸33被配置为每个气门具有一个凸轮,并且可以不被停用。
在图2a中所描述的可选实施例可以包括螺线管S1和S2,其中致动系统A2、A6和A8包括致动第一和第二进气凸轮的摇臂。在本文中,CPS系统204可以被可运转地耦接至螺线管S1和螺线管S2,螺线管S1和螺线管S2进而可以被可运转地耦接至致动系统。另外,摇臂可以经由螺线管S1和S2通过电动或液压装置来致动,以跟从第一进气凸轮或第二零位凸轮。如所描述的,螺线管S1仅被可运转地耦接至致动系统A2(经由272),并未被可运转地耦接至致动系统A6和A8。同样,螺线管S2被可运转地耦接至致动系统A6(经由278)和A8(经由284),并未被可运转地耦接至致动系统A2。应注意,螺线管S2对于致动系统A6和A8来说是共同的,并且因此,汽缸35和37中的每一个的进气门可以被单个共同的螺线管S2致动。
螺线管S1和S2也可以被可运转地耦接至致动系统A1、A5和A7,以致动相应的排气凸轮。为了详细说明,螺线管S1可以被可运转地仅耦接至致动系统A1(经由274),并未被可运转地耦接至致动系统A5和A7。另外,螺线管S2可以被可运转地耦接至致动系统A5(经由276)和致动系统A7(经由282),但是并未被可运转地耦接至A1。在本文中,摇臂可以通过电动或液压装置来致动,以跟从第一排气凸轮或第二零位凸轮。
螺线管S1可以经由致动系统A2中的摇臂来控制汽缸31的进气门I1和I2的进气凸轮,并且还可以经由摇臂来控制汽缸31的排气门E1和E2。排气门E1和E2可以与进气门I1和I2同时被停用。用于螺线管S1的缺省位置可以是关闭位置,使得被可运转地耦接至螺线管S1的(一个或多个)摇臂被维持在无压力的未闭锁(或未锁定)位置,导致进气门I1和I2的无升程(或零升程)。螺线管S2可以分别控制汽缸35的进气门I5和I6与汽缸37的进气门I7和I8的每一对进气凸轮。螺线管S2还可以控制汽缸35的排气门E5和E6与汽缸37的排气门E7和E8的每一对排气凸轮。另外,汽缸35和37的进气门的进气凸轮可以经由相应的致动系统A6和A8中的摇臂来致动。同样,汽缸35和37中的排气门的排气凸轮可以经由相应的致动系统A5和A7中的摇臂来致动。螺线管S2可以被维持在缺省的关闭位置,使得相关联的摇臂被维持在无压力的闭锁位置,从而跟从用于汽缸35和37中的进气和排气门中的每一个的第一进气和排气凸轮。
在图2b中描述的替代的可选实施例中,可停用汽缸中的每一个可以通过截然不同的且分开的螺线管来控制。应注意,图2b包括如在上面参照图2a描述的那些相同的部件中的许多个,并且因此可以被类似地编号。图2a与2b之间的显著差别是三个螺线管的存在,每个螺线管控制三个可停用汽缸中的一个。还应注意,图2a和2b的螺线管S1、S2和S3(在可应用的情况下)可以被称为配气机构切换螺线管(valvetrain switching solenoid)。
如在图2b的示例实施例中所描述的,汽缸31的致动系统A1和A2可以仅被可运转地耦接至螺线管S1。类似地,螺线管S2可以仅被可运转地耦接至汽缸35的致动系统A5和A6,并且螺线管S3可以仅被可运转地耦接至汽缸37的致动系统A7和A8。因此,汽缸31、35和37的致动系统中的每一个中的摇臂可以被独立地控制。例如,汽缸35的进气门I5和I6可以相对于汽缸37的进气门I7和I8被独立地控制。类似地,汽缸35的排气门E5和E6可以与汽缸37的排气门E7和E8分开控制。为了详细说明,螺线管S1被可运转地耦接至致动系统A1(经由274)和A2(经由272),并未被耦接至任何其他致动系统。螺线管S2仅被可运转地耦接至致动系统A5(经由292)和A6(经由294),并且螺线管S3仅被可运转地耦接至致动系统A7(经由298)和A8(经由296)。
CPS系统204(在图2a和2b两者中)可以接收来自控制器12的信号,以基于发动机工况在用于发动机10中的不同汽缸的不同凸轮廓线之间切换。例如,在低发动机负荷期间,发动机运转可以在二汽缸模式下。在本文中,汽缸35和37可以经由CPS系统204被停用,CPS系统204致动凸轮从第一进气和第一排气凸轮到用于每个气门的第二零位凸轮的切换。同时,汽缸31和33可以被维持可运转,其中其进气和排气门通过其相应的第一凸轮来致动。
在图2a的包括具有摇臂的致动系统的可选实施例中,其中摇臂通过电动或液压装置来致动,发动机可以在低负荷状况下以二汽缸模式运转。螺线管S1可以被激励为打开,使得相应的摇臂跟从汽缸31上的第一进气凸轮和第一排气凸轮,并且螺线管S2可以被激励为打开,使得相应的无压力的闭锁的摇臂解锁,以跟从汽缸35和37中的每一个中的第二零位进气和第二零位排气凸轮。在图2b的包含用于可停用汽缸中的每一个的分开的螺线管的替代实施例中,螺线管S1可以激励为如上面所描述的那样打开。另外,螺线管S2和S3中的每一个可以被激励为使发动机以二汽缸模式运转。此外,汽缸35的致动系统A5和A6中的无压力的闭锁的摇臂可以解锁,以跟从第二零位进气凸轮N5和N6与第二零位排气凸轮N7和N8。类似地,汽缸37的致动系统A7和A8中的无压力的闭锁的摇臂可以解锁,以跟从第二零位进气凸轮N9和N10与第二零位排气凸轮N11和N12。
在另一示例中,在中度发动机负荷下,发动机10可以在三汽缸模式下运转。在本文中,CPS系统204可以被配置为利用其相应的第一进气凸轮来致动汽缸35和37的进气和排气门。同时,CPS系统204可以经由利用相应的第二零位凸轮致动汽缸31的进气和排气门来停用汽缸31。
发动机10可以进一步包括VCT系统202。VCT系统202可以是成对的独立可变凸轮轴正时系统,用于相互独立地改变进气门正时和排气门正时。VCT系统202包括进气凸轮轴移相器230和排气凸轮轴移相器232,用于改变气门正时。VCT系统202可以被配置为通过提前或延迟凸轮正时(示例发动机运转参数)而提前或延迟气门正时,并且可以经由控制器12来控制。VCT系统202可以被配置为通过改变曲轴位置与凸轮轴位置之间的关系而改变气门打开与关闭事件的正时。例如,VCT系统202可以被配置为独立于曲轴旋转进气凸轮轴218和/或排气凸轮轴224,从而引起气门正时被提前或延迟。在一些实施例中,VCT系统202可以是被配置为迅速地改变凸轮正时的凸轮扭矩致动的装置。在一些实施例中,可以通过连续可变气门升程(CVVL)装置来改变气门正时,诸如进气门关闭(IVC)和排气门关闭(EVC)。
上面所描述的气门/凸轮控制装置和系统可以是液压致动的或电致动的或其组合。
发动机10可以至少部分地被包括控制器12的控制系统15以及被经由输入装置(图1)来自车辆操作者的输入控制。控制系统15被示为接收来自多个传感器16(参照图1所描述的传感器的各种示例)的信息,并且向多个致动器81发送控制信号。作为一个示例,控制系统15和控制器12能够向CPS系统204和VCT系统202发送控制信号,以及从CPS系统204和VCT系统202接收凸轮正时和/或凸轮选择测量值。作为另一示例,致动器81可以包括燃料喷射器、废气门69、压缩机再循环阀27和节气门62。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据,处理输入数据,并响应于经处理的输入数据基于在其中被编程的对应于一个或多个程序的指令或代码而触发致动器。将会在下面参照图4详细说明其他的系统传感器和致动器。
如先前提到的,图1、2a和2b的发动机10可以以VDE模式或非VDE(所有汽缸点火)模式运转。为了提供燃料经济性益处以及减少的噪声、振动与舒适性/声振粗糙度(NVH),示例发动机10可以主要以均匀点火三汽缸或均匀点火二汽缸VDE模式运转。发动机点火(或汽缸行程)以180度曲轴转角(CA)间隔发生的四汽缸曲轴的第一变体会由于当以三汽缸模式运转时的不均匀点火而引入NVH。例如,在具有曲轴的第一变体的四汽缸发动机中,当以三汽缸模式(1-3-4)运转时,实现1-3-4-2的点火顺序可以以下列非均匀间隔点火:180°-180°-360°。
为了发动机10以具有减少的NVH的三汽缸模式运转,可能期望在三汽缸模式运转期间允许均匀点火的曲轴。例如,曲轴可以被设计为以240°间隔点火三个汽缸,而第四汽缸被停用。通过提供允许在三汽缸模式中均匀点火的曲轴,发动机10可以以能够提高燃料经济性并改善NVH的三汽缸模式运转更长的时间。
相应地,在图3中示出了可以用于使发动机10以具有均匀点火的二汽缸或三汽缸模式运转的示例曲轴300。图3图示了曲轴300的透视图。曲轴300可以是在图1中示出的曲轴40。在图3中描述的曲轴可以用于具有直列式构造的发动机(诸如图2和4的发动机10)中,在直列式构造下汽缸以单排的方式对齐。如图所示,多个活塞36可以被耦接至曲轴300。另外,由于发动机10是直列式四汽缸发动机,图3描述了沿着曲轴300的长度以单排的方式布置的四个活塞。
曲轴300具有曲轴突部端(crank nose end)330(也被称为前端),曲轴突部端330具有用于安装带轮和/或用于安装谐振平衡器(未示出)以减少扭转振动的曲轴突部334。曲轴300进一步包括法兰端310(也被称为后端),法兰端310具有被配置为附接至飞轮(未示出)的法兰314。以此方式,经由燃烧产生的能量可以从活塞传递到曲轴和飞轮,并且在其上传递到变速器,由此为车辆提供动力。
曲轴300还可以包含多个销、轴颈、腹板(也被称为颊板)和平衡块。在所描述的示例中,曲轴300包括前主轴承轴颈332和后主轴承轴颈316。除了在两端处的这些主轴承轴颈外,曲轴300进一步包括被设置在前主轴承轴颈332与后主轴承轴颈316之间的三个主轴承轴颈326。因此,曲轴300具有五个主轴承轴颈,其中每个轴颈与中心旋转轴线350对齐。主轴承轴颈316、332和326支撑被配置为实现曲轴300的旋转同时为曲轴提供支撑的轴承。在替代实施例中,曲轴可以具有多于或小于五个主轴承轴颈。
曲轴300还包括第一曲轴销348、第二曲轴销346、第三曲轴销344和第四曲轴销342(从曲轴突部端330向法兰端310布置)。因此,曲轴300总共具有四个曲轴销。然而,具有替代数量的曲轴销的曲轴已经被预期。曲轴销342、344、346和348均可以被机械地且可枢转地耦接至相应的活塞连杆312,并且由此被耦接至相应的活塞36。应认识到,在发动机运转期间,曲轴300绕中心旋转轴线350旋转。曲轴腹板318可以支撑曲轴销342、344、346和348。曲轴腹板318可以进一步将曲轴销中的每一个耦接至主轴承轴颈316、332和326。另外,曲轴腹板318可以被机械地耦接至平衡块320,以衰减曲轴300中的振荡。应注意,曲轴300中的所有曲轴腹板可以不在图3中被标记。
第二曲轴销346和第一曲轴销348被示为在相对于中心旋转轴线350的类似位置。为了详细说明,分别被耦接至第一曲轴销348和第二曲轴销346的活塞可以处在其相应的行程中的类似位置处。第一曲轴销348也可以相对于中心旋转轴线350与第二曲轴销346对齐。另外,第二曲轴销346、第三曲轴销344和第四曲轴销342可以被布置为绕中心旋转轴线350彼此相隔120度。例如,如在图3中针对曲轴300所描述的,第三曲轴销344被示为朝向观察者摆动,第四曲轴销342正移动远离观察者(进入纸张),而第二曲轴销346和第一曲轴销348彼此对齐,并且在纸张的平面中。
插图360示出了描述四个曲轴销相对于彼此和相对于中心旋转轴线350的位置的曲轴300的示意图。插图370示出了从曲轴的后端(或法兰端310)沿着中心旋转轴线350朝向前端(或曲轴突部端330)观察的曲轴300的侧视图的示意图。插图370指示曲轴销相对于曲轴300的中心轴线和中心旋转轴线350的相对位置。
如在插图360中示出的,第四曲轴销342和第三曲轴销344被描述为沿彼此基本上相反的方向摆动。为了详细说明,当从后主轴承轴颈316的末端朝前主轴承轴颈332观察时,第三曲轴销344相对于中心旋转轴线350朝向右成一定角度,而第四曲轴销342朝向左成一定角度。在插图370中也描述了第三曲轴销344相对于第四曲轴销342的这种角度布置。
另外,应观察到,第三曲轴销344和第四曲轴销342可以不直接相对于彼此相反地布置。如从第三曲轴销344朝向第四曲轴销342具体测量的并且如从具有后主轴承轴颈316的法兰(后)端310朝向具有前主轴承轴颈332的曲轴突出端330观察的,这些曲轴销可以被设置为沿顺时针方向相隔120度。因此,第四曲轴销342和第三曲轴销344绕中心旋转轴线350相对于彼此成一定角度。类似地,第三曲轴销344和第二曲轴销346绕中心旋转轴线350相对于彼此成一定角度。另外,第一曲轴销348和第二曲轴销346被示为绕中心旋转轴线350彼此对齐且平行。此外,第一曲轴销348和第二曲轴销346被设置为彼此相邻。如在插图370中示出的,第二曲轴销346、第三曲轴销344和第四曲轴销342被设置为绕曲轴300的中心轴线彼此相隔120度。另外,第一曲轴销348和第二曲轴销346被设置在中心旋转轴线350的正上方(例如,在零度处),而第三曲轴销344被设置为与第一曲轴销348和第二曲轴销346顺时针相隔120度。第四曲轴销342被设置为与第一曲轴销348和第二曲轴销346逆时针相隔120度。
应认识到,即使第一曲轴销348被描述为与第二曲轴销346对齐,并且被耦接至第一曲轴销348和第二曲轴销346的两个活塞中的每一个在图3中被描述为在TDC位置处,两个相应的活塞也可以处于不同的行程的终点处。例如,被耦接至第一曲轴销348的活塞可以处于压缩行程终点处,而与第二曲轴销346相关联的活塞可以处于排气行程的终点处。因此,当关于720度曲轴转角(CAD)发动机点火循环考虑时,被耦接至第一曲轴销348的活塞可以与被耦接至第二曲轴销346的活塞相隔360(CAD)。
图3的曲轴销布置支持在三汽缸模式下的3-2-4的发动机点火顺序。在本文中,点火顺序3-2-4包含点火具有被耦接至第三曲轴销344的活塞的第三汽缸,紧接着是点火具有被耦接至第二曲轴销346的活塞的第二汽缸,然后点火具有被耦接至第四曲轴销342的活塞的第四汽缸。在本文中,每个燃烧事件以240°曲轴转角的间隔分开。
当所有汽缸都以非VDE模式被激活时,曲轴销布置也可以机械地约束1-3-2-4的点火顺序。在本文中,点火顺序1-3-2-4可以包含点火具有被耦接至第一曲轴销348的活塞的第一汽缸,紧接着是点火具有被耦接至第三曲轴销344的其活塞的第三汽缸。具有被耦接至第二曲轴销346的活塞的第二汽缸可以在第三汽缸之后被点火,紧接着是点火具有被耦接至第四曲轴销342的活塞的第四汽缸。在具有曲轴300的发动机10的示例中,具有点火顺序1-3-2-4的四个汽缸中的点火事件可以以下列不均匀的间隔发生:120°-240°-240°-120°。由于第一曲轴销348与第二曲轴销346对齐,并且其活塞行程相隔360度曲轴转角发生,第一汽缸和第二汽缸中的点火事件也以彼此相隔的360°间隔发生。发动机点火事件将会参照图6、7和8进一步描述。
图4示意地描述了从顶视图示出的示例车辆系统100。车辆系统100包含具有被标记为“前面”的前端和被标记为“后面”的后端的车身103。车辆系统100可以包括多个车轮135。例如,如在图4中示出的,车辆系统100可以包括邻近车辆的前端的第一对车轮和邻近车辆的后端的第二对车轮。
车辆系统100可以包括被耦接至变速器137的内燃发动机(诸如图1、2a和2b的示例发动机10)。车辆系统100被描述为具有FWD变速器,其中发动机10经由半轴109和111来驱动前轮。在另一实施例中,车辆系统100可以具有RWD变速器,RWD变速器经由位于后桥131上的驱动轴(未示出)和差动齿轮(未示出)来驱动后轮。
发动机10和变速器137可以由框架105至少部分地支撑,框架105进而可以由多个车轮135来支撑。因此,来自发动机10和变速器137的振动和运动可以被传递给框架105。框架105还可以为车辆系统100的车身和其他内部部件提供支撑,使得来自发动机运转的振动可以被传递到车辆系统100的内部。为了减少振动到车辆系统100的内部的传递,发动机10和变速器137可以经由多个构件139被机械地耦接至相应的活动安装座133。如在图4中描述的,发动机10和变速器137在四个位置处被机械地耦接至构件139,并且经由构件139被耦接至四个活动安装座133。可替代地,发动机10和变速器137可以经由构件139和非活动安装座133被耦接至框架105。在又一示例中,可以使用活动与非活动安装座的组合。为了详细说明,一部分构件139可以被耦接至活动安装座,而其余构件139可以被耦接至不活动或非活动安装座。作为一示例,四个构件139中的两个可以被耦接至活动安装座133,而其余两个构件139可以被耦接至非活动安装座(未示出)。在其他替代实施例中,在不脱离本公开的范围的情况下,可以使用不同数量的构件以及活动(和非活动)安装座。
视图150描述了从车辆系统100的前端所观察的车辆系统100的视图。如先前所描述的,包括控制器12的控制系统15可以至少部分地控制发动机10以及车辆系统100。控制系统15被示为接收来自多个传感器16的信息,并且向多个致动器81发送控制信号。在所描述的示例中,控制器12可以接收来自振动传感器141的输入数据。在一个示例中,振动传感器141可以是加速度计。另外,控制系统15和控制器12能够向致动器81发送控制信号,致动器81可以包括被耦接至汽缸30的燃料喷射器66和多个活动安装座133。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据,处理输入数据,并响应于经处理的输入数据基于被编程在其中的对应于一个或多个程序的指令或代码而触发致动器。
活动安装座133可以被可运转地耦接至控制器12,并且在接收来自控制器12之后可以使其衰减特性适合于抵消由发动机和/或变速器引起的振动。在一个示例中,对衰减特性的改变可以通过经由改变有效的安装座刚度的主动衰减来获得。在另一示例中,衰减特性可以经由被致动的质量的主动衰减来改变,所述被致动的质量能够对感觉到的振动产生反作用力。在本文中,活动安装座可以过滤接收自发动机和/或变速器的振动,并提供将会抵消未被过滤的振动的反作用力。反作用力可以通过命令每个活动安装座内的螺线管在其行进极限内加速或减速来产生。
依赖于改变有效的安装座刚度的活动安装座可以由频率来限制。由于可变排量发动机(VDE)运转中的更高比例的干扰会在具有更大排量输入的更低发动机转速(目标频率<50Hz)期间发生,改变有效的安装座刚度可以帮助减少在VDE模式转变期间产生的振动。另一方面,依赖于经由致动螺线管提供的主动衰减的活动安装座不能消除低频振动。在本文中,这些活动安装座的低频消除能力可以是行进受限的,如在螺线管的行进极限中。这样的活动安装座可以更适合于平衡轴不存在并且在更高的发动机转速下会期望反作用力的应用。在另一示例中,具有被致动的质量的活动安装座也可以用于目标频率大于50Hz的高频掩蔽任务。在又一示例中,这些活动安装座可以被用来模拟可以存在于各种配气机构状态下的配气机构振动,从而使所有配气机构状态都能对于乘客来说感觉相同。
活动安装座可以经由开环或闭环系统来控制。例如,在开环控制系统中,驱动命令可以与感觉到的干扰同步,并且其振幅可以根据测量的传递函数来进行映射。在闭环控制系统的示例中,活动安装座的状况可以被有规律地监测,并且活动安装座可以被命令为在权限内消除测量的干扰。然而,闭环控制会在计算修正向量时对误差更敏感。因此,被命令的响应会导致恶化的振动。
在本公开中,在发动机运转模式的转变期间可能出现的NVH问题可以通过映射转变事件的测量来控制。例如,当在试验台上时,具有发动机10的车辆系统100可以以三种可用模式(二汽缸、三汽缸和全汽缸)运转,并且振动频率的测量可以在这三种可用模式之间的转变期间被获悉。如在图4中描述的,被耦接至框架105的振动传感器141可以在这些转变期间感测振动频率,并将这些信号传送给控制器12。响应于接收自振动传感器141的信号,控制器12可以触发活动安装座133以抵消并减少感觉到的振动。在开环控制的一个示例中,活动安装座可以基于当配气机构切换螺线管(例如,S1、S2和S3)被激活时而被触发。响应于接收自控制器12的信号,活动安装座133可以产生具有与由传感器141所感测的振动相同的振幅但是异相180度的振动。
由于运转模式之间的每次转变可以在发动机中产生特定的振动频率,截然不同的输入函数可以通过活动安装座来提供以抵消这些频率。这些感觉到的振动频率和相应的活动安装座响应可以被映射并且被存储在控制器的存储器中。在脱离试验台的行驶状况下,控制器可以基于哪一种转变正在发生而利用映射的数据将特定的信号传送给活动安装座。
相应地,活动安装座可以为每次截然不同的转变提供不同的输入函数。在一个示例中,被耦接至发动机的所有活动安装座都可以被致动。在另一示例中,多个活动安装座中的仅被挑选的活动安装座可以被致动。在又一实施例中,不同的活动安装座可以在不同的时刻被触发,并且被触发不同的持续时间。以此方式,控制器可以获悉并存储关于在运转模式的每次转变期间的振动频率和传递给活动安装座以抵消这些振动频率的对应的响应信号的信息。以此方式,活动安装座的致动可以输送点火事件的触觉感受。
除了致动活动安装座外,控制器12还可以提供适当的听觉体验,以获得点火事件或转变顺序的完全模拟。在一个示例中,主动噪声消除(ANC)可以被用来选择性地添加和/或消除车舱中的噪声,以提供期望的听觉感受。ANC可以包括一套感知车舱噪声的传感器,并且响应于感觉到的车舱噪声,ANC可以激活音频系统。例如,音频系统可以被ANC命令来指挥扬声器降低车舱压力,以选择性地消除噪声。在另一示例中,音频系统可以被指挥来添加车舱压力,以便产生噪声。音频系统内的扬声器运动可以被协调,以根据需要针对噪声消除或听觉产生效果在相位、振幅和频率上进行匹配。作为总的结果,可以消除由发动机点火运转的给定频率产生的噪声。另外,对应于预期的转变顺序的听觉事件可以被产生,以产生期望的体验。
现在将会参照图5-7描述发动机10的运转(特别是点火顺序),图5-7描述了用于发动机10的四个汽缸的点火正时示图。图5图示了用于发动机10的在二汽缸VDE模式下的发动机点火,图6描述了用于发动机10的在三汽缸VDE模式下的发动机点火,而图7表示用于发动机10的在非VDE模式下的发动机点火,其中所有四个汽缸被激活。应认识到,图5-7中的汽缸1、2、3和4分别对应于图2a和2b的汽缸31、33、35和37。对于每个示图,汽缸号在y轴上进行示出,而发动机行程在x轴上进行描述。另外,每个汽缸内的点火和对应的燃烧事件由在汽缸内的压缩与做功行程之间的星形符号来表示。此外,额外的示图504、604和704描绘了绕表示720度曲轴旋转的圆周的每种模式中的每个活动汽缸中的汽缸点火事件。应认识到,尽管未提及,但是汽缸在停用之后继续进行发动机行程,而不经历任何燃烧事件。此外,停用的汽缸可以包括被捕获的空气充气,所述被捕获的空气充气可以是燃烧后的气体、新鲜空气、机油等的混合物。当活塞在停用的汽缸内移动时,被捕获的空气充气可以实现缓冲效果。然而,被捕获的空气充气在做功行程期间不提供任何动力。
参照图5,图示了用于发动机10的在二汽缸VDE模式下的示例发动机点火示图。在本文中,汽缸3和4经由其相应的零位凸轮通过致动这些汽缸的进气和排气门而被停用。汽缸1和2可以在1-2-1-2的点火顺序中相隔360度CA被点火。如在图5中示出的,汽缸1可以在汽缸2开始排气行程的同时开始压缩行程。因此,汽缸1和2中的每个发动机行程间隔开360度CA。例如,汽缸2中的排气行程可以在汽缸1中的排气行程之后的360度CA发生。类似地,如在504中示出的,发动机中的点火事件间隔开360度CA,并且相应地,两个活动汽缸中的做功行程彼此相隔360度CA发生。二汽缸VDE模式可以在当扭矩需求较低时的低发动机负荷状况下被使用。通过以二汽缸模式运转,还可以获得燃料经济性益处。
现在转向图6,它描绘了用于发动机10的在示例三汽缸VDE模式下的汽缸点火顺序的示例汽缸点火示图,其中三个汽缸被激活。在这个示例中,汽缸1可以被停用,而汽缸2、3和4被激活。发动机内且在三个激活的汽缸之间的点火和燃烧事件可以以类似于三汽缸发动机的240度CA间隔发生。在本文中,点火事件可以以等间距的间隔发生。同样,三个汽缸内的每个发动机行程可以以240度CA间隔发生。例如,汽缸4中的排气行程可以以在汽缸2中的排气行程之后的大约240度CA紧随着汽缸2中的排气行程。类似地,汽缸3中的排气行程可以在240度CA的间隔之后紧随着汽缸4中的排气行程。发动机中点火事件可以类似地发生。用于三汽缸VDE模式的示例点火顺序可以是2-4-3-2-4-3。如在604处示出的,汽缸3可以在汽缸4被点火之后的大约240度CA被点火,汽缸2可以在汽缸3中的点火事件之后的大约240度CA被点火,而汽缸4可以在汽缸2中的点火事件之后的大约240度CA被点火。
应认识到,在三汽缸VDE模式下的240度CA的均匀点火间隔可以是近似的。在一个示例中,汽缸3与汽缸2之间的点火间隔可以为230度CA。在另一示例中,汽缸3与汽缸2之间的点火间隔可以为255度CA。在又一示例中,汽缸3与汽缸2之间的点火间隔可以精确为240度CA。同样,汽缸2与汽缸4之间的点火间隔可以在230度CA与255度CA之间的范围内变化。相同的变化可以应用于汽缸4与汽缸3之间的点火间隔。其他变化也是可能的。
另外,三汽缸VDE模式可以被选择用于在发动机怠速状况下的发动机运转。噪声和振动在发动机怠速状况下会更显著,并且具有稳定点火的均匀点火三汽缸模式对于在这些状况下的发动机运转来说会是更合适的选择。
现在转向图7,它描绘了用于发动机10的在示例非VDE模式下的汽缸点火顺序的示例汽缸点火示图,其中所有四个汽缸都被激活。在非VDE模式下,发动机10可以基于曲轴300的设计而被不均匀地点火。在一个示例中,在图3中示出的曲轴300可以产生在图7中示出的汽缸点火顺序。如在所描述的示例中示出的,汽缸1可以在汽缸3与4之间被点火。在一个示例中,汽缸1可以在汽缸4被点火之后的大约120度曲轴转角(CA)被点火。在一个示例中,汽缸1可以在汽缸4被点火之后的精确120度CA被点火。在另一示例中,汽缸1可以在汽缸4点火之后的115度CA被点火。在又一示例中,汽缸1可以在点火汽缸4之后的125度CA被点火。另外,汽缸1可以在汽缸3被点火之前的大约120度CA被点火。例如,汽缸1可以在汽缸3被点火之前的115与125度CA之间的范围内被点火。此外,汽缸2、3和4可以继续具有相隔240度CA的燃烧事件,其中汽缸1中的燃烧事件在汽缸4与汽缸3中的燃烧事件的大约中间发生。因此,发动机10可以在下列点火顺序的情况下以不均匀的间隔被点火:1-3-2-4(或2-4-1-3或3-2-4-1或4-1-3-2,因为点火是循环的),其中汽缸1是不均匀点火汽缸。如在704处图示的,汽缸3可以在汽缸1被点火之后的大约120度曲轴旋转被点火,汽缸2可以在点火汽缸3之后的大约240度曲轴旋转被点火,汽缸4可以在点火汽缸2之后的大约240度曲轴旋转被点火,而汽缸1可以再次在点火汽缸4之后的大约120度曲轴旋转被点火。在其他示例中,四个汽缸中的点火事件之间的间隔可以不同于上面提到的间隔。
现在转向图8,它示出了示例映射图820和840,其特征为发动机负荷-发动机转速曲线图。具体地,映射图指示在发动机转速与发动机负荷的不同组合下可用的不同的发动机运转模式。映射图中的每一个示出了沿着x轴绘制的发动机转速和沿着y轴绘制的发动机负荷。线822表示给定的发动机能够在给定的转速下运转的最高负荷。区域824指示用于四汽缸发动机(诸如先前描述的发动机10)的四汽缸非VDE模式。区域848指示三汽缸VDE模式,而区域826指示用于四汽缸发动机的二汽缸VDE模式。
映射图820描述了四汽缸发动机的第一变体的示例,其中单独可用的VDE模式是二汽缸模式VDE选项(与本公开中实施例的不同)。二汽缸模式(区域826)可以主要在低发动机负荷和中等发动机转速下被使用。在所有其他发动机转速-发动机负荷组合下,非VDE模式可以被使用(区域824)。如将会在映射图820中观察到的,相对于表示非VDE模式的区域(区域824),区域826占据在线822下方的区域的更小部分。因此,相比于不具有可变排量的发动机,仅以两种可用模式(VDE和非VDE)运转的发动机可以在燃料经济性方面提供相对较小的改善。另外,由于在两种模式之间的转变涉及四个汽缸中的两个汽缸的激活或停用,因此会需要更侵入的控制(例如,更大的对火花正时的改变以及对节气门和气门正时的调整),以对在这些转变期间的扭矩干扰进行补偿。如先前提到的,由于增加的NVH问题,四汽缸发动机的第一变体不能提供以三汽缸模式运转的选择。
映射图840描述了用于本公开的实施例的发动机运转的示例,例如图1、2a、2b和4的发动机10。在本文中,发动机可以以两种可用VDE模式中的一种运转,相比于参照映射图820描述的第一变体选择,增加了燃料经济性益处。如在映射图820的示例中,发动机可以在中等发动机转速下的低发动机负荷状况下以二汽缸VDE模式运转。另外,发动机可以在低负荷-低转速状况下、在中等负荷-中等转速状况下、以及在中等负荷-高转速状况下以三汽缸VDE模式运转。在所有负荷下的超高转速状况下和在所有发动机转速下的超高负荷状况下,非VDE运转模式都可以被使用。
根据映射图840,应认识到,图1、2a、2b和4的示例发动机可以基本上以三汽缸或二汽缸模式运转。非VDE模式可以仅在高负荷与超高发动机转速状况下被选择。因此,相对更高的改善的燃料经济性可以被实现。如先前所描述的,发动机可以以具有允许减少的NVH问题的均匀点火的三汽缸和二汽缸模式运转。当以非VDE模式运转时,不均匀点火方式可以被使用,其中所述不均匀点火方式可以产生截然不同的排气音调。
还应认识到,在图1、2a、2b和4的发动机10的实施例中,更大比例的运转模式转变可以包括从二汽缸VDE模式到三汽缸VDE模式(并且反之亦然)的转变以及从三汽缸VDE模式到非VDE模式(并且反之亦然)的更少转变。换言之,发动机可以主要以三汽缸VDE模式运转。另外,可能发生更少次数的涉及从四汽缸非VDE模式到二汽缸VDE模式(并且反之亦然)的改变。因此,发动机控制中的更平滑的且更容易的转变可以在参照图1、2a、2b和4描述的发动机10的示例实施例中被实现。总的来说,驾驶性能会由于减少的NVH和更平滑的发动机控制而被提高。
还应认识到,发动机运转从二汽缸到三汽缸模式(并且反之亦然)的转变可以包括在涉及均匀点火间隔的模式之间转变。因此,在这些模式之间转变会对实际转变的正时更敏感。即,转变的正时会导致在这两种均匀点火模式下的明显的振动。如稍后将会描述的,节气门位置改变以及火花正时的更改可以被用来实现更平滑的转变。
现在将会参照图9-18描述在动机运转模式之间的转变期间的汽缸的激活/停用和点火事件顺序。这些附图中的每一个描述了用于发动机10的四个汽缸的在特定转变期间的点火正时示图。如在图5-7中,图9-18中的汽缸1、2、3和4分别对应于图2a和2b的汽缸31、33、35和37。对于每个示图,汽缸编号在y轴上进行示出,而发动机行程在x轴上进行描述。另外,每个汽缸内的点火和对应的燃烧事件由在汽缸内的压缩与做功行程之间的星形符号来表示。应注意,点火事件和汽缸行程从示图的左手侧向示图的右手侧前进。
汽缸的停用可以包括,经由其相应的零位凸轮致动汽缸的进气和排气门,以及禁用被耦接至停用的汽缸的燃料喷射器。如先前详细说明的,通过经由其相应的零位凸轮致动进气和排气门,进气和排气门可以在其汽缸停用期间被维持关闭。但是,可以继续在停用的汽缸内提供火花。在替代实施例中,火花也可以在期望的点火事件之后被禁用。
应认识到,尽管未提及,但是汽缸在停用之后继续进行发动机行程,而不经历任何燃烧事件。为了详细说明,停用的汽缸中的活塞继续其往复运动,而不为曲轴提供任何动力。此外,停用的汽缸可以包括被捕获的空气充气,所述被捕获的空气充气可以是燃烧后的气体、新鲜空气、机油等的混合物。当活塞在停用的汽缸内移动时,被捕获的空气充气可以实现缓冲效果。然而,被捕获的空气充气在做功行程期间不提供任何动力。
图9是图示从二汽缸VDE模式到三汽缸模式的转变的示例发动机点火示图。所描述的示例用于图2a的示例可选实施例,其中汽缸3(或汽缸35)和汽缸4(或汽缸37)的致动系统由共同的单个螺线管S2来控制。在示图的左手侧处,发动机被示为以二汽缸模式运转,其中汽缸1和2被激活,并且发动机中的点火事件以360度CA间隔发生。为了详细说明,汽缸1和2可以以1-2-1-2的点火顺序相隔360度CA被点火。另外,汽缸3和4可以通过经由其相应的零位凸轮致动这些汽缸的进气和排气门而被停用。此外,汽缸3和4中的燃料喷射器可以被禁用。然而,火花可以被提供给两个停用的汽缸。相应地,在这些停用的汽缸中没有新鲜空气和未燃烧的燃料的情况下,燃烧不会发生。
当接收到将发动机运转转变为三汽缸模式的命令时,螺线管S2可以通过CPS系统204来致动,以激活汽缸3和4。响应于该命令,凸轮廓线可以被切换,使得汽缸3和4的进气门和排气门现在分别通过第一进气凸轮和第一排气凸轮来致动。应认识到,在两个凸轮之间的切换可以在压缩或做功行程期间被执行。在这些行程期间,凸轮可以被设置在实现凸轮廓线之间的平滑转变的其基圆上。因此,汽缸4可以在其做功行程即将结束的时候被激活,而汽缸3可以在其压缩行程的后半部分期间被激活。汽缸3和4因此可以同时被螺线管S2激活。
如在图9中示出的,可以在其激活之后立即向汽缸3提供火花,但是由于汽缸中不存在新鲜空气和燃料,燃烧不会发生。该火花被描述为指示无燃烧的虚线火花。可替代地,直到在供应燃料后的激活之后才可以在汽缸3内提供火花。随着排气门现在可以被致动,汽缸4和3可以在其相应的排气行程期间排出被捕获的空气充气。其次,螺线管S1可以被命令为停用汽缸1,以转变为三汽缸模式。相应地,汽缸1中的排气门和进气门可以通过将凸轮从第一进气和第一排气凸轮切换为相应的第二零位凸轮而被停用。另外,气门可以在汽缸1中的做功行程即将结束的时候被停用,使得燃烧后的气体可以被捕获在汽缸1内。
因此,在从二汽缸模式到三汽缸模式的转变期间发动机10中的事件顺序可以被描述为:汽缸2中的第一点火事件可以在360度CA之后由汽缸1中的第二点火事件紧随。汽缸3和4的同时激活可以在汽缸1中的第二点火事件之后发生。其次,汽缸1可以在第二点火事件之后的接着发生的做功行程即将结束的时候被停用。第三点火事件可以在汽缸1中的第二点火事件之后的360度CA在汽缸2中发生。汽缸2中的第三点火事件可以在240度CA之后由汽缸4中的第四点火事件紧随,而汽缸4中的第四点火事件可以在240度CA之后由汽缸3中的第五点火事件紧随。在此,发动机可以以具有240度CA的均匀点火间隔的三汽缸模式运转。应注意,在转变期间的相继的点火事件具有至少120(或更多)度CA间隔。相比于将会在下面参照图10描述的转变顺序,在转变期间的以上事件顺序可以允许具有减少的NVH的更平滑的转变。上述的转变顺序也可以在具有分开的螺线管的发动机实施例(诸如图2b的实施例)中被实施。汽缸3和汽缸4可以被相应的螺线管S2和S3独立地但是在汽缸行程中基本上同时激活。
以此方式,从二汽缸模式转变为三汽缸模式可以包括,在第一汽缸中的点火事件(在上面的描述中被称为第二点火事件)之后同时激活第三汽缸和第四汽缸,在点火事件之后停用第一汽缸,在第一汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火第二汽缸,以及在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角点火第四汽缸。
在另一示例中,四汽缸发动机可以从以二汽缸模式运转转变为以三汽缸模式运转。一种方法可以包含,通过最初相隔360度曲轴转角点火第一汽缸和第二汽缸而使发动机以二汽缸模式运转。通过停用第一汽缸、激活第四汽缸和第三汽缸并且在第二汽缸中的点火事件之后的240度曲轴转角点火第四汽缸,发动机运转可以被转变为三汽缸模式。另外,第三汽缸可以在点火第四汽缸之后的240度曲轴转角被点火。此外,第一汽缸可以不被供给燃料,并且可以在停用之后不被点火。
从二汽缸模式到三汽缸模式的另一示例转变在图10中进行描述。该转变包括使用如在图2b的示例替代实施例中示出的用于汽缸3和汽缸4的分开的螺线管控制。在本文中,汽缸3可以早于汽缸4被激活,使得点火事件以及燃烧能够在汽缸3中在点火汽缸1之后的120度CA发生。如所描述的,汽缸3可以在其做功行程即将结束的时候被激活,并且汽缸3内的任何被捕获的充气可以在接着发生的排气行程期间被排出。汽缸4可以在其做功行程即将结束的时候在汽缸3激活之后的大约450度CA被激活。被捕获的气体可以在激活之后从汽缸4排出。另外,汽缸1可以在燃烧事件之后的其做功行程即将结束的时候被停用。
在本文中,在转变期间的事件顺序可以被描述为:汽缸3的激活可以由汽缸2中的第一点火事件紧随。第二点火事件可以在汽缸1中在汽缸2中的第一点火事件之后的360度CA发生。汽缸4可以在汽缸1中的第二点火事件之后被激活。另外,汽缸3中的第三点火事件可以接着在汽缸1中的第二点火事件之后的120度CA发生。汽缸1可以在第二点火事件后的做功行程即将结束的时候被停用,并且燃烧后的气体可以被捕获。其次,汽缸2可以在第四点火事件中在汽缸3中的第三点火事件之后的240度CA被点火。汽缸4中的第五点火事件可以在汽缸2中的第四点火事件之后的240度CA紧随。在此,三个激活的汽缸可以继续以240度CA间隔均匀地点火。
上述的转变顺序会由于在顺序期间发生的不均匀点火间隔而导致增加的NVH。在顺序期间的不均匀间隔可以被详细说明如下:360-120-240-240。在转变期间的相继的点火事件中,当汽缸3紧靠在汽缸1之后点火时,120度CA的较短间隔可以被观察到。另外,由于以上顺序,向曲轴输送扭矩的做功行程从每360度CA一次改变为每240度CA一次。假如做功行程具有类似的强度,做功行程之间的CA度数可以与曲轴产生的扭矩成反比。在当做功行程之间的CA度数为120度时的转变内的中间阶段期间,可能产生曲轴扭矩的暂时增加。由于平滑性的缺乏和增加的振动,该暂时增加能够被感觉到。相应地,在图9中描述的转变顺序可以提供比图10的转变顺序更平滑的转变。由于增加的NVH的可能性,图10中的转变顺序可能不那么频繁地使用。还应注意,在转变期间的至少两个相继的点火事件在其之间具有120度CA间隔。
以上事件顺序在图2a的具有控制汽缸3(或汽缸35)和汽缸4(或汽缸37)中的每一个的单个共同的螺线管(例如螺线管S2)的可选示例发动机实施例中是不可能的。
在另一表示中,一种方法可以包含,通过顺序地激活第三汽缸和第四汽缸、紧随着通过在第一汽缸中的点火事件之后停用第一汽缸,从发动机运转的二汽缸模式转变为三汽缸模式。该方法可以进一步包括,在第一汽缸中的点火事件之后的120度CA点火第三汽缸,在点火第三汽缸之后的240度CA点火第二汽缸,在点火第二汽缸之后的240度CA点火第四汽缸,以及在点火第四汽缸之后的120度CA点火第一汽缸。如在上面提到的,该顺序会由于第一汽缸中的点火事件与第三汽缸中的相继的点火事件之间的120度CA的较短间隔而产生NVH。
图11是图示从三汽缸VDE模式到二汽缸模式的转变的示例发动机点火示图。所描述的示例用于图2a的示例可选实施例,其中汽缸3(或汽缸35)和汽缸4(或汽缸37)的致动系统由共同的单个螺线管S2来控制。在示图的左手侧处,发动机被示为以汽缸2、3和4被激活的三汽缸模式运转,使得发动机中的点火事件以等间距的240度CA间隔发生。为了详细说明,汽缸2、3和4可以以2-4-3-2-4-3的点火顺序相隔240度CA被点火。另外,汽缸1通过经由其相应的第二零位凸轮致动进气和排气门而被停用。此外,汽缸1中的燃料喷射器可以被禁用。然而,可以继续提供火花,但是在该停用的汽缸中没有新鲜空气和未燃烧的燃料,燃烧不会发生。
当接收到将发动机运转转变为二汽缸模式的命令时,螺线管S2可以通过CPS系统204来致动,以停用汽缸3和4。响应于该命令,凸轮廓线可以被切换,使得汽缸3和4的进气门和排气门现在通过其相应的第二零位凸轮来致动。应认识到,第一进气和排气凸轮与第二进气和排气零位凸轮之间的切换可以在压缩或做功行程期间被执行。在这些行程期间,凸轮可以被设置在实现凸轮廓线之间的平滑转变的其基圆上。因此,汽缸4可以在汽缸4内的点火事件后的其做功行程即将结束的时候被停用。同时,汽缸3可以与汽缸4同时被停用。如先前所解释的,汽缸的停用可以包括,经由其相应的零位凸轮致动汽缸的进气和排气门,以及禁用被耦接至汽缸的燃料喷射器。但是,可以继续在停用的汽缸内提供火花。在替代实施例中,火花也可以在期望的点火事件之后被禁用。
如在图11中描述的,汽缸3可以在其压缩行程期间被停用。由于汽缸燃料供给可以在进气行程期间或压缩行程的较早部分期间发生,因此当汽缸3被停用时,新鲜燃料以及新鲜进气可以存在于汽缸3内。相应地,当在停用后在其压缩行程中向汽缸3供应火花,燃烧(或点火)事件能够在汽缸3中发生。然而,由于排气和进气门在停用后保持关闭,燃烧后的气体可以保持被捕获在汽缸3(和汽缸4)内。
汽缸1可以在汽缸3中的点火事件之后的其做功行程即将结束的时候被激活(在停用期间汽缸1中无燃烧)。螺线管S1可以被触发为激活汽缸1,以转变为二汽缸模式。相应地,汽缸1中的排气门和进气门可以通过将致动凸轮从相应的第二零位凸轮切换为第一进气和第一排气凸轮而被激活。在激活后,汽缸1中的被捕获的气体可以在其接着发生的排气行程中被排出。
在从三汽缸模式到二汽缸模式的转变期间,发动机10中的事件顺序可以被描述为:汽缸2中的第一点火事件可以在240度CA之后由汽缸4中的第二点火事件紧随。汽缸3和4的同时停用可以在汽缸4中的第二点火事件之后发生。第三点火事件可以在汽缸4中的第二点火事件之后的240度CA在停用后的汽缸3中发生。其次,汽缸1可以在其做功行程即将结束的时候被停用。汽缸3中的第三点火事件可以在240度CA之后由汽缸2中的第四点火事件紧随,而汽缸2中的第四点火事件可以在360度CA之后由汽缸1中的第五点火事件紧随。在该点火事件之后,发动机可以继续以在两个激活的汽缸(汽缸1和汽缸2)中具有360度CA的均匀点火间隔的二汽缸模式运转。应观察到,以上顺序中的至少两个相继的点火事件在其之间至少具有120度CA间隔(或更多)。在这个示例中,两个相继的点火事件之间的最小间隔是240度CA。
在从三汽缸模式到二汽缸模式的转变期间的该事件顺序可以允许具有减少的NVH的更平滑的转变。在该转变顺序中,点火间隔从在三汽缸模式下的240度CA改变为在二汽缸模式下的360度CA。如在图11中观察到的,120度CA或480度CA的中间点火间隔可以不存在,并且在特征为均匀点火间隔的两个模式之间进行转变。如先前提到的,假如做功行程具有类似的强度,点火间隔(或做功行程)之间的CA度数可以与曲轴产生的扭矩成反比。如果在做功行程之间的度数为120或480度CA的转变期间存在中间阶段,则可能分别产生曲轴扭矩的暂时增加或降低。由于缺少平滑性,这种暂时增加或降低可以被感觉到。
以此方式,可以利用单个螺线管将四汽缸发动机的运转从三汽缸模式转变为二汽缸模式。该方法可以包括,同时停用第四汽缸(汽缸4)和第三汽缸(汽缸3),激活第一汽缸(汽缸1),以及在第二汽缸(汽缸2)中的点火事件之后的360度曲轴转角点火第一汽缸。
上述的转变顺序也可以利用图2b中的分开的螺线管来实施。汽缸3和汽缸4可以被相应的螺线管S2和S3独立地但是在汽缸行程中基本上同时激活。
在另一示例中,四汽缸发动机可以从以三汽缸模式运转转变为以二汽缸模式运转。一种方法可以包含,通过停用第三汽缸和第四汽缸、激活第一汽缸并且在第二汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火第一汽缸,从三汽缸模式转变为二汽缸模式。另外,第四汽缸可以不被供给燃料,并且可以在停用之后不被点火。此外,第三汽缸可以不被供给燃料,并且可以在停用之后不被点火。
在图12中描述了从三汽缸模式到二汽缸模式的另一示例转变。该转变包括使用如在图2b的可选实施例中示出的用于汽缸3和汽缸4的分开的螺线管控制。类似于图11,示图的左手侧描述了以三汽缸模式运转的发动机,其中汽缸2、3和4被激活,并且发动机中的点火事件以等间距的240度CA间隔发生。另外,汽缸1通过经由其相应的第二零位凸轮致动进气和排气门而被停用。
当接收到将发动机运转转变为二汽缸模式的命令时,螺线管S2和S3可以通过CPS系统204被独立地致动,以停用汽缸3和4。在本文中,汽缸3可以早于汽缸4被停用,停用在汽缸3内的点火事件后的做功行程即将结束的时候发生。由汽缸3中的点火事件产生的燃烧后的气体可以被捕获。汽缸4也可以在汽缸4内的燃烧事件后的其做功行程即将结束的时候被停用。类似于汽缸3,燃烧后的气体可以在停用之后被捕获在汽缸4内。汽缸1可以在其做功行程即将结束的时候经由螺线管S1被激活(在停用期间汽缸1中无燃烧事件),并且被捕获的空气充气可以在紧随着做功行程的排气行程中被排出。汽缸1的激活可以紧随着汽缸4中的点火事件。
在本文中,在模式的转变期间的事件顺序可以被描述为:汽缸2中的第一点火事件可以在240度CA之后由汽缸4中的第二点火事件紧随。第三点火事件可以在汽缸4中的第二点火事件之后的240度CA在汽缸3中发生。另外,汽缸3可以在汽缸3中的第三点火事件后的其做功行程内被停用。第四点火事件可以在汽缸3中的第三点火事件之后的240度CA在汽缸2中发生。汽缸4可以在第四点火事件之后的240度CA在第五点火事件中被点火。其次,汽缸4可以在汽缸4内的第五点火事件之后接着发生的做功行程中被停用,而汽缸1可以在汽缸4被停用之后被激活。汽缸2中的第六点火事件可以在第五点火事件之后的480度CA发生。汽缸1中的第七点火事件可以在汽缸2中的第六点火事件之后的360度CA紧随。在此,两个激活的汽缸可以继续以360度CA间隔均匀地点火。
由于导致不均匀间隔的第五与第六点火事件之间的跳跃的点火事件,上述的转变顺序会导致增加的NVH。在以上顺序期间的不均匀间隔可以是:240-480-360。在转变期间的相继的点火事件中,480度CA的相对更长的间隔可以被观察到,因为汽缸2在汽缸4之后相当多地点火。该更长的间隔能够影响发动机扭矩输出,并且跳跃的点火事件能够影响燃烧和驾驶性能。因此,曲轴扭矩的暂时降低可能发生,这进而会导致降低的平滑性和增加的干扰。由于增加的NVH和扭矩输出的干扰的可能性,图12中的转变顺序可能被不那么频繁地使用。还应注意,至少120度CA间隔存在于转变期间的两个相继的点火事件之间。在这个示例中,两个相继的点火事件之间的最短间隔是240度CA。
在控制汽缸3(或汽缸35)和汽缸4(或汽缸37)中的每一个的单个共同的螺线管(例如螺线管S2)的情况下,以上事件顺序是不可能的。
图13是图示从四汽缸(或非VDE)模式到二汽缸模式的转变的示例发动机点火示图。所描述的示例用于图2b的示例可选实施例,其中汽缸3(或汽缸35)和汽缸4(或汽缸37)的致动系统由不同的螺线管(例如,S2和S3)来控制。在示图的左手侧处,发动机被示为以四汽缸模式运转,其中所有汽缸都被激活,并且发动机中的点火事件以不均匀模式发生。具体地,汽缸3可以在汽缸1中的点火事件之后的120度CA被点火,汽缸2可以在汽缸3中点火之后的240度CA被点火,并且汽缸4可以在汽缸2中点火之后的240度CA被点火。汽缸1可以在点火汽缸4之后的120度CA被点火。全汽缸模式下的点火顺序因此可以为:以下列间隔120-240-240-120的1-3-2-4。另外,汽缸1、3和4中的进气和排气门可以分别由其第一进气和第一排气凸轮来致动。
当接收到将发动机运转转变为二汽缸模式的命令时,螺线管S2和S3可以通过CPS系统204来致动,以停用汽缸3和4。响应于该命令,汽缸3和4中的凸轮廓线可以被切换,使得其相应的进气门和排气门现在通过其相应的第二零位凸轮来致动。应认识到,第一进气和排气凸轮与第二进气和排气零位凸轮之间的切换可以在压缩或做功行程期间被执行。在这些行程期间,凸轮可以被设置在实现凸轮廓线之间的平滑转变的其基圆上。汽缸3和汽缸4中的每一个可以在相应的点火事件之后接着发生的其相应的做功行程即将结束的时候被停用。另外,汽缸3和4中的每一个可以在内部捕获燃烧后的气体。然而,汽缸3可以早于汽缸4被停用。
在非VDE模式到二汽缸模式的转变期间,发动机10中的事件顺序可以被描述为:汽缸2中的第一点火事件在240度CA之后由汽缸4中的第二点火事件紧随。第三点火事件可以在汽缸4中的第二点火事件之后的120度CA在汽缸1中发生,而第四点火事件可以在汽缸3中紧随。汽缸3中的第四点火事件可以在汽缸1中的第三点火事件之后的120度CA发生。应注意,这是在四汽缸模式下的点火顺序。汽缸3可以在汽缸3中的第四点火事件之后接着发生的其做功行程即将结束的时候被停用。汽缸2可以在第四点火事件之后的240度CA在第五点火事件中被点火。第五点火事件可以在第五点火事件之后的240度CA由汽缸4中的第六点火事件紧随。其次,汽缸4可以在第六点火事件后的其做功行程即将结束的时候被停用。第七点火事件可以在第六点火事件之后的120度CA在汽缸1中发生。由于汽缸3已经被停用,下一个点火事件或第八点火事件在第七点火事件之后的360度CA在汽缸2中发生。在该点火事件之后,发动机可以继续以在两个激活的汽缸(汽缸1和汽缸2)中具有360度CA的均匀点火间隔的二汽缸模式运转。还应注意,至少120度CA间隔存在于转变期间的两个相继的点火事件之间。例如,第三与第四点火事件之间的间隔为120度CA。在另一示例中,第六和第七点火事件在其之间具有120度CA间隔。
以此方式,发动机运转可以从四汽缸模式转变为二汽缸模式。该方法可以包括,在相应的点火事件(第四和第六点火事件)之后顺序地停用第三汽缸(汽缸3)和第四汽缸(汽缸4),并且以360度曲轴转角间隔点火第二汽缸和第一汽缸。
在图14中描述了从四汽缸模式到二汽缸模式的另一示例转变。该转变可以利用如在图2a的可选实施例中示出的触发汽缸3和4中的致动系统的单个共同的螺线管来执行。类似于图13,示图的左手侧描述了以全汽缸模式运转的发动机,其中所有汽缸都被激活,并且发动机中的点火事件以不等间距的间隔发生。如参照图13描述的,在全汽缸模式下的点火顺序可以是:以下列120-240-240-120度CA间隔的1-3-2-4。另外,汽缸1、3和4中的进气和排气门可以分别由其第一进气和第一排气凸轮来致动。
当接收到将发动机运转转变为二汽缸模式的命令时,螺线管S2可以通过CPS系统204来致动,以停用汽缸3和4。另外,汽缸3和4可以被同时停用。响应于该命令,凸轮廓线可以被切换,使得汽缸3和4的进气门和排气门现在通过其相应的第二零位凸轮来致动。第一进气和排气凸轮与第二进气和排气零位凸轮之间的切换可以在汽缸内的压缩或做功行程期间被执行。因此,汽缸4可以在汽缸4内的点火事件之后的做功行程即将结束的时候被停用。汽缸3可以与汽缸4同时被停用。
如先前所解释的,汽缸的停用可以包括,经由其相应的零位凸轮致动汽缸的进气和排气门,以及禁用被耦接至汽缸的燃料喷射器。但是,可以继续在停用的汽缸内提供火花。在替代实施例中,火花也可以在期望的点火事件之后被禁用。如在图14中描述的,汽缸3可以在其压缩行程期间被停用。由于汽缸燃料供给可以在进气行程期间或压缩行程的较早部分期间发生,因此当汽缸3被停用时,新鲜燃料以及新鲜进气可以存在于汽缸3内。相应地,当在停用后在压缩行程中向汽缸3供应火花,燃烧(或点火)事件能够在停用之后在汽缸3中发生。然而,由于排气和进气门在停用期间保持关闭,燃烧后的气体可以保持被捕获在汽缸3(和汽缸4)内。
在从非VDE模式到二汽缸模式的转变期间发动机10中的事件顺序可以被描述为:汽缸2中的第一点火事件在240度CA之后由汽缸4中的第二点火事件紧随。第三点火事件可以在汽缸4中的第二点火事件之后的120度CA在汽缸1中发生。其次,汽缸4和3可以被停用。第四点火事件可以在汽缸1中的第三点火事件之后的120度CA在汽缸3(停用后)中紧随。应注意,这是在四汽缸模式下的点火顺序。其次,汽缸2可以在第四点火事件之后的240度通过第五点火事件被点火。第五点火事件可以在第五点火事件之后的360度CA由汽缸1中的第六点火事件紧随。在该点火事件之后,发动机可以继续以在两个激活的汽缸(汽缸1和汽缸2)中具有360度CA的均匀点火间隔的二汽缸模式运转。应观察到,至少120度CA间隔可以存在于上述的顺序中的至少两个相继的点火事件之间。例如,第三与第四点火事件分开120度CA。另外,在控制汽缸3(或汽缸35)和汽缸4(或汽缸37)中的每一个的分开的螺线管的情况下,以上事件顺序是可能的。汽缸3和4中的每一个的停用的正时可以与上面描述的基本上相同。
以此方式,四汽缸发动机的运转可以从全汽缸模式转变为减少的二汽缸模式。一种方法可以包含,通过同时停用第三汽缸和第四汽缸将发动机运转从全汽缸模式转变为二汽缸模式。第一汽缸和第二汽缸可以继续以均匀间隔被点火,其中所述均匀间隔为360度曲轴转角。
图15是图示从四汽缸(或非VDE)模式到三汽缸模式的转变的示例发动机点火示图。所描述的示例可以用于图2b的示例可选实施例中或用于图2a的示例可选实施例中,在图2b的示例可选实施例中汽缸3(或汽缸35)和汽缸4(或汽缸37)的致动系统由不同的螺线管(例如S2和S3)来控制,图2a的示例可选实施例包括致动汽缸3和4中的气门的共同的螺线管。
在示图的左手侧处,发动机被示为以四汽缸模式运转,其中所有汽缸都被激活,并且发动机中的点火事件以不均匀模式发生。具体地,汽缸3可以在汽缸1中的点火事件之后的120度CA被点火,汽缸2可以在汽缸3中点火之后的240度CA被点火,并且汽缸4可以在汽缸2中点火之后的240度CA被点火。汽缸1可以在点火汽缸4之后的120度CA被点火。全汽缸模式下的点火顺序因此可以为:以下列间隔120-240-240-120的1-3-2-4。另外,汽缸1、3和4中的进气和排气门可以分别由其第一进气和第一排气凸轮来致动。
当接收到将发动机运转转变为三汽缸模式的命令时,螺线管S1可以通过CPS系统204来触发,以停用汽缸1。响应于该命令,凸轮廓线可以被切换,使得汽缸1中的相应的进气门和排气门现在通过其相应的第二零位进气凸轮和第二零位排气凸轮来致动。应认识到,第一进气和排气凸轮与第二进气和排气零位凸轮之间的切换可以在压缩或做功行程期间被执行。相应地,汽缸1可以在汽缸1中的点火事件之后接着发生的做功行程即将结束的时候被停用。
在非VDE模式到三汽缸模式的转变期间,发动机10中的事件顺序可以被描述为:汽缸2中的第一点火事件在240度CA之后由汽缸4中的第二点火事件紧随。第三点火事件可以在汽缸4中的第二点火事件之后的120度CA在汽缸1中发生,而第四点火事件可以在汽缸3中紧随。汽缸3中的第四点火事件可以在汽缸1中的第三点火事件之后的120度CA发生。应注意,这是在四汽缸模式下的点火顺序。汽缸1可以在紧随汽缸1中的第三点火事件之后的其做功行程即将结束的时候被停用。其次,汽缸2可以在第四点火事件之后的240度CA在第五点火事件中被点火。第五点火事件可以在第五点火事件之后的240度CA由汽缸4中的第六点火事件紧随。第七点火事件可以在第六点火事件之后的240度CA在汽缸3中发生。在该点火事件之后,发动机可以继续以在三个激活的汽缸(汽缸2、3和4)中具有240度CA的均匀点火间隔的三汽缸模式运转。另外,在转变期间的点火事件的顺序可以包括至少120度CA的点火间隔。在这个示例中,两个相继的点火事件之间的最短间隔是第三与第四点火事件之间的120度CA。下一个最短点火间隔是第四与第五点火事件之间的240度CA(至少120度CA),特别是在汽缸1被停用之后。
以此方式,可以将发动机运转从全汽缸或非VDE模式转变为三汽缸VDE模式。因此,在另一表示中,一种用于四汽缸发动机的方法可以包含,通过激活所有四个汽缸并以不均匀间隔点火四个汽缸而使发动机以全汽缸模式运转,通过停用第一汽缸(汽缸1)并以240度曲轴转角的均匀间隔点火其余三个激活的汽缸而将运转转变为三汽缸模式。第一汽缸可以仅在第一汽缸中的做功行程之后被停用。
另一示例方法可以包含,通过停用第一汽缸并以240度曲轴转角的均匀间隔点火第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸,将发动机运转从四汽缸模式转变为三汽缸模式。该方法可以进一步包括,仅在点火第一汽缸之后停用第一汽缸。
图16是图示从三汽缸模式到四汽缸(或非VDE)模式的转变的示例发动机点火示图。所描述的示例可以用于图2b的示例可选实施例中或用于图2a的示例可选实施例中。
在示图的左手侧处,发动机被示为以三汽缸模式运转,其中汽缸2、3和4被激活,并且发动机中的点火事件以等间距的240度CA间隔发生。另外,汽缸1通过经由其相应的第二零位凸轮致动进气和排气门而被停用。在三汽缸模式下的点火顺序可以是2-4-3。
当接收到将发动机运转转变为四汽缸模式的命令时,螺线管S1可以通过CPS系统204来触发,以激活汽缸1。响应于该命令,凸轮廓线可以被切换,使得汽缸1中的相应的进气门和排气门现在通过其相应的第一进气凸轮和第一排气凸轮来致动。第一进气和排气凸轮与第二进气和排气零位凸轮之间的切换可以仅在压缩或做功行程期间被执行。相应地,汽缸1可以在做功行程即将结束的时候被激活(在停用期间汽缸1中无燃烧)。另外,任何被捕获的气体可以在接着发生的排气行程中从汽缸1排出。
在转变期间发动机10中的事件顺序可以被描述为:汽缸2中的第一点火事件在240度CA之后由汽缸4中的第二点火事件紧随。第三点火事件可以在汽缸4中的第二点火事件之后的240度CA在汽缸3中发生。应注意,这是在三汽缸模式下的点火顺序。汽缸1可以在汽缸3中的第三点火事件之后的其做功行程即将结束的时候被激活。接着,汽缸2可以在第三点火事件之后的240度CA在第四点火事件中被点火。第四点火事件可以在第四点火事件之后的240度CA由汽缸4中的第五点火事件紧随。接着,第六点火事件可以在汽缸4中的第五点火事件之后的120度CA在汽缸1中发生。在此之后,发动机可以继续以具有不均匀点火间隔的全汽缸模式运转,直至另一转变被命令。
应观察到,在转变期间的点火事件的顺序可以包括,在汽缸1被激活之后的相继的点火事件(例如第三与第四点火事件)之间的240度CA(大于至少120度CA或至少120度CA)的点火间隔。
以此方式,可以将发动机运转从三汽缸VDE模式转变为全汽缸或非VDE模式。因此,在另一表示中,一种用于四汽缸发动机的方法可以包含,通过激活三个汽缸并停用第一汽缸(汽缸1)而使发动机以三汽缸模式运转。三个激活的汽缸可以以240度曲轴转角的均匀间隔被点火。通过在第四汽缸(汽缸4)和第三汽缸(汽缸3)中的每一个中的点火事件的中间激活第一汽缸并点火第一汽缸,可以将发动机运转转变为四汽缸模式。因此,第一汽缸可以在第四汽缸中的点火事件之后的120度CA被点火。换言之,第一汽缸也可以在第三汽缸中的点火事件之前的120度CA被点火。第一汽缸可以在第一汽缸内的做功行程(没有在前的燃烧)之后被激活。另外,第一汽缸可以在第三汽缸中的点火事件之后被立即激活。
在另一示例中,一种方法可以包含,通过停用第一汽缸并相隔240度曲轴转角点火第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸而使具有仅四个汽缸的发动机以三汽缸模式运转,通过激活第一汽缸并在第四汽缸与第三汽缸中的点火事件之间点火第一汽缸而将发动机运转转变为四汽缸模式。该方法可以进一步包括,在第四汽缸与第三汽缸中的点火事件之间点火第一汽缸,使得第一汽缸在第四汽缸与第三汽缸中的点火事件的中间被点火。另外,第一汽缸可以在点火第四汽缸之后的120度曲轴转角且在点火第三汽缸之前的120度曲轴转角被点火。该方法可以还包括,在第三汽缸中的点火事件之后立即激活第一汽缸。
在图17中描述了从二汽缸模式到四汽缸模式的示例转变。该转变包括使用分开的螺线管来控制汽缸3和汽缸4,如在图2b的可选替代实施例中示出的。在示图的左手侧处,发动机被示为以二汽缸模式运转,其中汽缸1和2被激活,并且发动机中的点火事件以360度CA间隔发生。为了详细说明,汽缸1和2可以以1-2-1-2的点火顺序相隔360度CA被点火。另外,汽缸3和4通过经由其相应的第二零位凸轮致动这些汽缸的进气和排气门而被停用。此外,汽缸3和4中的燃料喷射器可以被禁用。然而,火花可以继续被提供给两个停用的汽缸。相应地,在这些停用的汽缸中没有新鲜空气和未燃烧的燃料的情况下,燃烧不会发生。
当接收到将发动机运转转变为全汽缸模式的命令时,螺线管S2和S3可以通过CPS系统204被独立地致动,以激活汽缸3和4。响应于该命令,凸轮廓线可以被切换,使得汽缸3和4的进气门和排气门现在分别通过第一进气凸轮和第一排气凸轮来致动。应认识到,在两个凸轮之间的切换可以在压缩或做功行程期间被执行。
汽缸3和汽缸4可以在不同时刻经由分开的螺线管(例如S2和S3)被分开地激活。如在图17中描述的,汽缸3可以在其做功行程即将结束的时候经由螺线管S2被激活(在停用期间汽缸3中无燃烧)。同时,汽缸4可以在其做功行程即将结束的时候被螺线管S3激活(在停用期间汽缸4中之前无燃烧)。汽缸3和4可以在激活后的其相应的排气行程期间排出任何被捕获的充气。
因此,,在从二汽缸模式到非VDE模式的转变期间发动机10中的事件顺序可以包括:激活汽缸3并触发汽缸2中的第一点火事件,紧接着是在第一点火事件之后的360度CA的汽缸1中的第二点火事件。如上面所解释的,汽缸4可以在其做功行程中被激活。第三点火事件可以在汽缸1中的第二点火事件之后的120度CA在汽缸3中发生。其次,汽缸2可以在第三点火事件之后的240度CA在第四点火事件中被点火。第五点火事件可以在汽缸2中的第四点火事件之后的240度CA在汽缸4中紧随。最后,汽缸1可以在第五点火事件之后的120度CA被点火。在该顺序后,发动机可以完全被转变为四汽缸模式。
应注意,在上述的转变期间,相继的点火事件可以包括例如第二与第三点火事件之间的至少120度CA的间隔。
以此方式,可以将发动机运转从二汽缸模式转变为四汽缸模式。该方法包括,顺序地激活第三汽缸和第四汽缸,第三汽缸在第四汽缸之前被激活,在第一汽缸中的点火事件(第二点火事件)之后的120度曲轴转角供给燃料并点火第三汽缸,以及在第二汽缸中的点火事件(第四点火事件)之后的240度曲轴转角供给燃料并点火第四汽缸。
换言之,将发动机运转从二汽缸模式转变为全汽缸模式可以包括,在不同时刻激活第三汽缸和第四汽缸,在点火第一汽缸之后的120度曲轴转角点火第三汽缸,在点火第三汽缸之后的240度曲轴转角点火第二汽缸,在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角点火第四汽缸,以及在第四汽缸之后的120度曲轴转角点火第一汽缸。
图18描述了从二汽缸模式到四汽缸模式的另一示例转变。在这个示例中,单个共同的螺线管(例如图2a中的S2)可以被用来致动汽缸3和4中的每一个中的进气和排气门。发动机(诸如示例发动机10)可以以具有360度CA的均匀点火间隔的二汽缸模式(如朝向图18的左手侧示出的)运转。汽缸3和4可以被停用,并且其进气门和排气门可以通过相应的第二零位进气凸轮和第二零位排气凸轮来致动。
当接收到转变为四汽缸模式的命令时,单个螺线管(例如S2)可以被触发,以激活汽缸3和4。响应于该命令,凸轮廓线变换可以被S2致动,使得汽缸3和4的进气门和排气门现在分别通过第一进气凸轮和第一排气凸轮来致动(而非通过第二零位凸轮来致动)。应认识到,两个凸轮之间的切换可以在压缩或做功行程期间被执行。
汽缸4和汽缸3可以同时被激活,使得汽缸4在其做功行程即将结束的时候被激活,而汽缸3在其压缩行程的后半部分期间被激活。由于燃料供给可以进气行程的后半部分期间或在压缩行程的前半部分期间更早发生,因此在压缩行程的后半部分中的激活不会导致新鲜燃料被喷射到汽缸3中。因此,在汽缸3激活之后立即提供给汽缸3的火花不会使燃烧开始。因此,该火花在图18中被表示为虚线火花。另外,汽缸3和4中的每一个可以在激活后的其相应的排气行程中排出被捕获的空气充气。
因此,在从二汽缸模式到非VDE模式的转变期间发动机10中的事件顺序可以包括:汽缸2中的第一点火事件在第一点火事件之后的360度CA由汽缸1中的第二点火事件紧随。第三点火事件可以在汽缸1中的第二点火事件之后的360度CA在汽缸2中发生。其次,汽缸4可以在第三点火事件之后的240度CA在第四点火事件中被点火。第五点火事件可以在汽缸4中的第四点火事件之后的120度CA在汽缸1中紧随。最后,汽缸3可以在汽缸1中的第五点火事件之后的120度CA在第六点火事件中被点火。在该顺序后,发动机可以完全被转变为四汽缸模式。
上述的点火事件顺序也可以通过用于汽缸3和4的分开的螺线管来开始。汽缸3和4中的每一个的激活的正时可以与上面描述的基本上相同。
另外,应注意,所述点火顺序包含至少两个包括至少120度CA间隔的相继的事件,例如第四和第五点火事件、第五和第六点火事件。
以此方式,可以将发动机运转从二汽缸模式转变为四汽缸模式。该方法包括,在第一汽缸中的点火事件之后同时激活第三汽缸和第四汽缸,以及在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角供给燃料并点火第四汽缸,第二汽缸的点火在第一汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角发生。另外,第一汽缸可以在点火第四汽缸之后的120度曲轴转角被点火,而第三汽缸可以在点火第一汽缸之后的120度曲轴转角被点火。
发动机运转转变可以以不同于且区别于在本公开中详细描述的那些的顺序来实现。应认识到,在不脱离本公开的范围的情况下,除在本公开中详细描述的那些之外的顺序也可以用于发动机运转转变。
现在转向图19,它示出了用于基于发动机负荷来确定车辆中的发动机运转模式的示例程序1900。具体地,二汽缸VDE模式、三汽缸VDE模式或非VDE运转模式可以基于发动机负荷来选择。另外,这些运转模式之间的转变可以基于发动机负荷的变化来确定。程序1900可以由控制器(诸如发动机10的控制器12)来控制。
在1902处,该程序包括估计和/或测量发动机工况。这些状况可以包括例如发动机转速、发动机负荷、期望的扭矩(例如,来自踏板位置传感器)、歧管压力(MAP)、质量空气流量(MAF)、升压压力、发动机温度、火花正时、进气歧管温度、爆震极限等。在1904处,该程序包括基于估计的发动机工况来确定发动机运转模式。例如,发动机负荷可以是确定发动机运转模式的显著因数,所述发动机运转模式包括二汽缸VDE模式、三汽缸VDE模式或非VDE模式(也被称为全汽缸模式)。在另一示例中,期望的扭矩也可以确定发动机运转模式。对扭矩的更高需求可以包括使发动机以非VDE或四汽缸模式运转。对扭矩的更低需求可以实现到VDE模式的发动机运转的转变。如先前参照图8(特别是映射图840)详细说明的,发动机转速与发动机负荷状况的组合可以确定发动机运转模式。
在1906处,因此,程序1900可以确定高(或超高)发动机负荷状况是否存在。例如,当车辆上陡坡时,发动机可能会正在经历更高的负荷。在另一示例中,空气调节系统可以被激活,由此增加发动机上的负荷。如果确定高发动机负荷状况存在,那么程序1900继续到1908,以激活所有汽缸并以非VDE模式运转。在图1、2a、2b和4的发动机10的示例中,所有四个汽缸都可以在非VDE模式下运转。因此,非VDE模式可以在超高发动机负荷和/或超高发动机转速期间被选择。
另外,在1910处,四个汽缸可以以下列顺序被点火:1-3-2-4,其中汽缸2、3和4相隔大约240度CA点火,而汽缸1在汽缸4与汽缸3的大约中间点火。如先前所描述的,当所有汽缸都被激活时,第一汽缸(汽缸3)可以在汽缸1之后的120度曲轴旋转被点火,第二汽缸(汽缸2)可以在点火第一汽缸之后的240度曲轴旋转被点火,第三汽缸(汽缸4)可以在点火第二汽缸之后的240度曲轴旋转被点火,而第四汽缸(汽缸1)可以在点火第三汽缸之后的120度曲轴旋转被点火。程序1900然后可以进入到1926。
如果在1906处确定高发动机负荷状况不存在,那么程序1900进入到1912,其中可以确定低发动机负荷状况是否存在。例如,当在公路上巡航时,发动机可能会正在轻负荷下运转。在另一示例中,当车辆正在下坡时,更低的发动机负荷会发生。如果低发动机负荷状况在1912处被确定,那么程序1900继续到1916,以使发动机以二汽缸VDE模式运转。此外,在1918处,两个激活的汽缸(汽缸1和2)可以以360度曲轴转角间隔被点火。程序1900然后可以进入到1926。
如果在1912处确定低发动机负荷状况不存在,那么程序1900进入到1920,其中可以确定中度发动机负荷运转。其次,在1922处,发动机可以以三汽缸VDE模式运转,其中汽缸1可以被停用,并且汽缸2、3和4可以被激活。另外,在1924处,三个激活的汽缸可以相隔240度曲轴转角被点火,使得发动机以240度曲轴转角间隔经历燃烧事件。
一旦发动机运转模式被选择并且在所选模式下的发动机运转开始(例如,在1910、1916或1924中的一个处),程序1900就可以在1926处确定发动机负荷的变化是否正在发生。例如,车辆可以完成上坡以到达更高水平的道路,由此将目前的高发动机负荷降至中等负荷(或低负荷)。在另一示例中,空气调节系统可以被停用。在又一示例中,车辆可以在公路上加速以超过其他车辆,使得发动机负荷可以从轻负荷增加至中等或高负荷。如果在1926处确定负荷的改变未发生,那么程序1900继续到1928,以将发动机运转维持在所选模式下。否则,发动机运转可以基于发动机负荷的改变而在1930处被转变为不同的模式。模式转变将会参照图20详细地进行描述,图20示出了用于基于经确定的发动机负荷而从目前的发动机运转模式转变为不同的运转模式的示例程序2000。
在1932处,各种发动机参数可以被调整,以实现平滑的转变并减少转变期间的扭矩干扰。例如,期望的是在VDE运转模式之间的转变之前、期间和之后将驾驶员要求的扭矩维持在恒定的水平。因此,当汽缸被重新激活时,重新激活的汽缸的期望的空气充气并且因此的歧管压力(MAP)可以增加(因为更大数量的汽缸将会现在运转),以维持恒定的发动机扭矩输出。为了获得期望的更低空气充气,节气门打开可以在转变的准备期间被逐渐减小。在实际转变的时候,即,在汽缸重新激活的时候,节气门打开可以被充分减小,以获得期望的气流。这允许空气充气在转变期间被减少,而不引起发动机扭矩的急剧下降,同时允许空气充气和MAP水平在汽缸重新激活开始的时候被立即降至期望的水平。额外地或可替代地,火花正时可以被延迟,以维持在所有汽缸上的恒定扭矩,由此减少汽缸扭矩干扰。当足够的MAP被重新建立时,火花正时可以被恢复,并且节气门位置可以被重新调整。除了节气门和火花正时调整外,气门正时也可以被调整以对扭矩干扰进行补偿。程序1900可以在1932之后结束。
应当注意,当相对转速(或负荷或其他这类参数)被指示为高或低时,指示涉及相比于可用转速范围的相对转速(分别地,或负荷或其他这类参数)。因此,低发动机负荷或转速可以分别相对于中度和更高的发动机负荷与转速更低。高发动机负荷与转速可以分别相对于中度(或中等)和更低的发动机负荷与转速更高。中度或中等发动机负荷与转速可以分别相对于高或超高发动机负荷与转速更低。另外,中度或中等发动机负荷与转速可以分别相对于低发动机负荷与转速更大。
现在转向图20,描述了用于基于发动机负荷和发动机转速状况来确定发动机运转模式的转变的程序2000。具体地,发动机可以从非VDE模式被转变两种VDE模式中的一种,并且反之亦然,并且也可以在两种VDE模式之间被转变。
在2002处,当前的运转模式可以被确定。例如,四汽缸发动机可以正以非VDE全汽缸模式、三汽缸VDE模式、或二汽缸VDE模式运转。在2004处,可以确定发动机是否正以四汽缸模式运转。如果否,则程序2000可以移动到2006,以确定当前的发动机运转模式是否为三汽缸VDE模式。如果否,则程序2000可以在2008处确定发动机是否正以二汽缸VDE模式运转。如果否,则程序2000返回到2004。
在2004处,如果确认发动机运转的非VDE模式存在,那么程序2000可以继续到2010,以确认发动机负荷和/或发动机转速是否已经降低。如果目前的发动机运转模式是所有四个汽缸都被激活的非VDE模式,那么发动机可能正经历高或超高发动机负荷。在另一示例中,发动机运转的非VDE模式可以响应于超高发动机转速。因此,如果发动机正经历高发动机负荷从而以非VDE模式运转,那么运转模式的改变可以在负荷降低的情况下发生。发动机转速的降低也可以实现到VDE模式的转变。发动机负荷或转速的增加可以不改变运转模式。
如果确认负荷和/或转速的降低未发生,那么在2012处,目前的发动机运转模式可以被维持,并且程序2000结束。然而,如果确定发动机负荷和/或转速的降低已经发生,那么程序2000进入到2014以确定发动机负荷和/或转速的降低是否使其适合于以三汽缸模式运转。如先前参照图8的映射图840描述的,到中等负荷-中等转速状况和到中等负荷-高转速状况的转变可以实现以三汽缸VDE模式的发动机运转。应认识到,到三汽缸VDE模式的转变也可以在低转速-低负荷状况下发生,如在图8的映射图840中示出的。相应地,如果确认目前的负荷和/或转速状况实现到三汽缸模式的转变,那么在2016处,转变程序2500可以被激活。图25的程序2500可以实现从非VDE模式到三汽缸VDE模式的转变。程序2500将会在下面参照图25进一步描述。程序2000然后可以结束。
如果在2014处确定发动机负荷和/或发动机转速的降低不适合于以三汽缸模式运转,那么程序2000继续到2018,以确认发动机负荷和/或发动机转速的降低是否实现以二汽缸模式的发动机运转。如在图8的映射图840中描述的,具有中等发动机转速的低发动机负荷可以实现二汽缸VDE模式。如果发动机负荷和/或发动机转速不适合于二汽缸模式,那么程序2000返回到2010。否则,在2020处转变程序2600可以被激活。如将会参照图26所描述的,程序2600可以实现从非VDE模式到二汽缸VDE模式的转变。程序2000然后可以结束。
返回到2006,如果确认当前的发动机运转模式是三汽缸VDE模式,则程序2000继续到2022,以确定发动机负荷是否已经增加或发动机转速是否为超高的。如果目前的运转模式是三汽缸模式,那么发动机可能先前已经经历中等负荷-中等转速状况、或中等负荷-高转速状况。可替代地,发动机可以在低负荷-低转速状况下。因此,从目前的模式的转变可以在发动机负荷增加或发动机转速显著增加的情况下发生。如图8的映射图840中示出的,如果发动机转速为超高的,那么发动机运转可以以全汽缸模式发生。因此,如果发动机负荷和/或超高发动机转速的增加在2022处被确认,那么程序2000进入到2024以激活转变程序2400。在本文中,转变可以从三汽缸模式进行到非VDE模式。进一步细节将会参照图24进行解释。
如果发动机负荷和/或超高发动机转速的增加在2022处未被确定,那么程序2000可以在2026处确认发动机负荷的降低或发动机转速的改变是否已经发生。如先前所解释的,如果发动机先前已经正在中等负荷-中等转速状况下运转,那么负荷的降低可以实现到二汽缸VDE模式的转变。在另一示例中,如果目前的低负荷-低转速状况改变为低负荷-中等转速状况,那么也可以开始到二汽缸VDE模式的转变。在又一示例中,从低负荷-高转速状况到低负荷-中等转速状况的转变也可以实现以二汽缸VDE模式的发动机运转。如果转速的改变和/或负荷的降低未被确定,那么程序2000进入到2012,其中目前的发动机运转模式可以被维持。然而,如果发动机负荷的降低或发动机转速的改变被确定,那么程序2000继续到2027,以确定转速的改变和/或负荷的降低是否适合于以二汽缸模式的发动机运转。例如,控制器可以确定目前的转速和/或负荷是否落在图8中的映射图840的区域826内。如果是,转变程序2300可以在2028处被激活。在本文中,程序2300可以实现到二汽缸VDE模式的发动机运转的转变。关于程序2300的进一步细节将会参照图23详细说明。如果发动机负荷的降低和/或发动机转速的改变不实现以二汽缸模式的运转,那么程序2000继续到2012,其中目前的发动机运转模式可以被维持。
返回到2008,如果确认当前的发动机运转模式是二汽缸VDE模式,那么程序2000继续到2030,以确定发动机负荷是否已经增加或发动机转速是否已经改变。如果目前的运转模式是二汽缸模式,那么发动机可能先前已经在中等发动机转速下经历低到中等发动机负荷。因此,从目前的模式的转变可以在发动机负荷增加的情况下发生。负荷的降低可以不改变发动机运转模式。另外,如果发动机转速降至低转速或增加至高(或超高)转速,那么从目前的模式的改变也可以发生。如果发动机负荷的增加和/或发动机转速的改变在2030处未被确定,那么程序2000进入到2032以维持目前的二汽缸VDE模式。
如果发动机负荷的增加和/或发动机转速的改变在2030处被确定,那么程序2000可以继续到2034,以确定发动机负荷和/或发动机转速是否实现到三汽缸VDE模式的转变。例如,发动机负荷可以在中等水平下,以实现到三汽缸VDE模式的转变。如果是,则图21的程序2100可以在2036处被激活,以将发动机运转转变为三汽缸VDE模式。转变程序2100将会在下面参照图21进一步详细说明。
如果发动机负荷和/或发动机转速不适合于以三汽缸模式的发动机运转,那么程序2000可以继续到2038,以确定发动机负荷和/或发动机转速是否实现以四汽缸模式的发动机运转。例如,发动机负荷可以是超高的。在另一示例中,发动机转速可以是超高的。如果是,则在2040处,转变程序2200可以被激活。程序2200可以实现到非VDE模式的发动机运转的转变。因此,程序2200将会在下面参照图22进一步详细说明。程序2000然后可以结束。如果发动机负荷的增加和/或转速的改变不足以使发动机以全汽缸模式运转,那么程序2000可以返回到2030。
因此,控制器可以基于发动机转速与发动机负荷的现有组合来确定发动机运转模式。映射图(诸如示例映射图840)可以被用来决定发动机模式转变。此外,如先前参照图4描述的,关于到活动安装座的信号的映射的数据也可以被用来基于发动机模式转变而确定用于活动安装座的输入函数。这些转变将会参照图21-26进一步描述。
应认识到,程序2100-2600包括对在图2a和2b中描述的具有四个汽缸的示例发动机10的参考。另外,如先前参照图5-7提到的,汽缸31可以对应于汽缸1,汽缸33可以对应于汽缸2,汽缸35可以对应于汽缸3,而汽缸37可以对应于汽缸4。此外,每个程序可以描述基于示例发动机实施例是否包括用于汽缸3和4的单个共同的螺线管或分开的螺线管(分别是图2a和2b中的可选实施例)的替代性转变。
应注意,在本公开中提到的发动机负荷状况是相对的。因此,低发动机负荷状况可以包括发动机负荷低于中度发动机负荷和高(或更高的)发动机负荷中的每一个的状况。中度发动机负荷包括发动机负荷大于低负荷状况但是低于高(或更高的)负荷状况的状况。高或超高发动机负荷状况包括可以高于中度和低(或更低的)发动机负荷中的每一个的发动机负荷。
现在转向图21,它图示了用于将发动机运转从二汽缸模式转变为三汽缸模式的程序2100。具体地,描述了包括各个汽缸中的激活和/或停用以及点火事件的转变顺序。转变顺序可以基于致动汽缸3和4中的进气和排气门的共同的螺线管或分开的螺线管的存在。
在2102处,程序2100可以确认即将发生的发动机运转的转变是从二汽缸模式到三汽缸模式。如果否,那么程序2100结束。否则,程序2100进入到2103,以确定目前的发动机实施例是否包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管。如果是,则程序2100继续到2106,以当在二汽缸模式下时在汽缸1中的第一点火事件之后同时激活汽缸3和4。汽缸3和4的激活可以包括经由其相应的第一进气凸轮和第一排气凸轮致动其进气和排气门。另外,到这些汽缸中的燃料喷射也可以被实现。应注意,即使当汽缸3和4中的进气和排气门通过如在图2b的实施例中的分开的螺线管来致动时,也能够同时激活汽缸3和4。
如先前参照图9所描述的,汽缸4可以在其做功行程即将结束的时候被激活,而汽缸3在其压缩行程的后半部分中被激活。其次,在2116处,汽缸1可以在第一点火事件之后的其做功行程即将结束的时候被停用。停用包括经由其相应的第二零位凸轮来致动汽缸1的进气和排气门。
在2118处,汽缸4可以在第二汽缸2中的点火事件之后的240度CA被点火,第二点火事件紧随着汽缸1中的第一点火事件。另外,汽缸3可以在点火汽缸4之后的240度CA被点火。以此方式,获得到三汽缸模式的转变,其中汽缸2、3和4以等间距的240度CA间隔点火。
在2120处,被耦接至发动机的活动安装座可以基于映射的数据来调整。例如,每次转变可以在发动机中产生特定的振动频率,该特定的振动频率可以被传递给活动安装座。因此,活动安装座可以通过响应于并抵消这些特定的振动频率的各个输入来触发。因此,每次转变可以要求到活动安装座的截然不同的输入函数。通过映射这些振动频率并将各个相应的响应存储在控制器的存储器中,特定信号可以基于哪一种转变正在发生而被提供给活动安装座。因此,在2120处,控制器可以向活动安装座发送信号,以基于先前映射的数据针对当汽缸3和4同时被激活时从二汽缸模式到三汽缸模式的发动机转变提供输入函数。
另外,在2122处,到活动安装座的信号可以与到被可运转地耦接至汽缸1、3和4中的致动系统的螺线管的信号同步。在一个示例中,当激活汽缸3和4的信号在图2a的螺线管S2处被接收到时,活动安装座可以被致动。具体地,活动安装座可以与螺线管S2的致动同步。另外,当汽缸1被停用时,不同的输入函数可以被提供给活动安装座。在本文中,活动安装座可以以与图2a的螺线管S1的致动同步的方式被触发。
返回到2103,如果目前的发动机实施例被确定为不包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管,那么程序2100继续到2104,其中汽缸3和汽缸4可以被顺序地激活。在本文中,发动机实施例可以包括用于控制汽缸3和4中的进气和排气门的截然不同的且分开的螺线管(例如图2b的可选发动机实施例的S2和S3)。具体地,汽缸3的激活可以先于汽缸4,如先前参照图10描述的。另外,汽缸3和汽缸4中的每一个可以在其相应的做功行程即将结束的时候被激活。
其次,在2108处,汽缸1可以在汽缸1中的燃烧事件之后接着发生的做功行程即将结束的时候被停用。在2110处,汽缸3可以在汽缸1中的燃烧事件(或点火事件)之后的120度CA被点火。此外,汽缸2可以在点火汽缸3之后的240度CA被点火,而汽缸4可以在点火汽缸2之后的240度CA被点火。因此,三汽缸模式可以被实现。另外,在2112处,被耦接至发动机的活动安装座可以基于控制器中的用于从二汽缸模式到三汽缸模式的转变的映射的数据而通过分开的螺线管被致动。具体地,在2114处,活动安装座的调整可以与配气机构螺线管(例如S1、S2和S3)的致动同步。因此,在一个示例中,当螺线管S2被触发以激活汽缸3时,活动安装座可以提供第一输入函数。当螺线管S3被触发以激活汽缸4时,活动安装座可以被致动以提供第二输入函数。最后,当螺线管S1被触发以停用汽缸1时,活动安装座可以提供第三截然不同的输入函数。
以上通过用于汽缸3和4的分开的螺线管描述的顺序可能由于在点火汽缸1的120度CA间隔内点火汽缸3而导致增加的NVH。因此,对活动安装座、节气门位置和火花正时中的一个或多个的额外的调整可以被用来实现更平滑的转变。
因此,一种用于从二汽缸模式转变为三汽缸模式的示例方法可以包括,在点火事件之后停用第一汽缸,在第一汽缸中的点火事件之后同时激活第三汽缸和第四汽缸,在第一汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火第二汽缸,在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角点火第四汽缸,以及在点火第四汽缸之后的240度曲轴转角点火第三汽缸。
现在转向图22,它图示了用于将发动机运转从二汽缸模式转变为四汽缸模式的程序2200。具体地,描述了包括各个汽缸中的激活和/或停用以及点火事件的转变顺序。转变顺序可以基于致动汽缸3和4中的进气和排气门的共同的螺线管或分开的螺线管的存在。
在2202处,程序2200可以确认即将发生的发动机运转的转变是从二汽缸模式到全汽缸或四汽缸模式。如果否,那么程序2200结束。否则,程序2200进入到2203,以确定目前的发动机实施例是否包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管。如果是,那么程序2200继续到2204,以当在二汽缸模式下时在汽缸1中的第一点火事件之后同时激活汽缸3和4。汽缸3和4的激活可以包括经由其相应的第一进气凸轮和第一排气凸轮致动其进气和排气门。另外,到这些汽缸中的燃料喷射也可以被实现。如先前参照图18描述的,汽缸4可以在其做功行程即将结束的时候被激活,而汽缸3在其压缩行程的后半部分中被激活。
其次,在2206处,汽缸4可以在汽缸2中的点火事件之后的240度CA被点火。因此,汽缸2中的点火事件可以在汽缸1中的第一点火事件之后的360度CA接着发生。另外,汽缸3可以在点火汽缸4之后的240度CA被点火。此外,汽缸1可以在汽缸4与汽缸3中的点火事件的中间被点火。因此,发动机10现在可以以具有下列顺序的四汽缸模式运转:以120-240-240-120的点火间隔的1-3-2-4。
应注意,当汽缸3和4由两个分开的螺线管来致动时,上述的转变顺序也将会是可能的。为了详细说明,即使当汽缸3和4被耦接至两个分开的螺线管时,它们也可以同时被激活。
在2208处,被耦接至发动机的活动安装座可以基于映射的数据来调整。例如,具有激活汽缸3和汽缸4的指定顺序的从二汽缸模式到四汽缸模式的转变可以在发动机中产生特定的振动频率,该特定的振动频率可以被传递给活动安装座。因此,活动安装座可以通过从先前映射的数据获悉以响应于并抵消这些特定的振动频率的各个输入来触发。另外,在2210处,到活动安装座的信号可以与到被可运转地耦接至汽缸3和4中的致动系统的单个共同的螺线管(例如图2a中的S2)的信号同步。
一种用于从二汽缸模式转变为四汽缸模式的示例方法可以包含,在第一汽缸中的点火事件之后同时激活第三汽缸和第四汽缸,在第一汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火第二汽缸,在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角点火第四汽缸,在点火第四汽缸之后的120度曲轴转角点火第一汽缸,以及在点火第一汽缸之后的120度曲轴转角点火第三汽缸。一个或多个活动安装座可以被致动,以抵消由以上转变顺序引起的振动。
返回到2203,如果目前的发动机实施例被确定为不包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管,那么程序2200继续到2212,其中汽缸3和汽缸4可以被顺序地激活。在本文中,发动机实施例可以包括用于控制汽缸3和4中的进气和排气门的截然不同的且分开的螺线管(例如图2b的可选发动机实施例的S2和S3)。具体地,汽缸3可以在汽缸4之前经由分开的螺线管被激活,如先前参照图17描述的。另外,汽缸3和汽缸4中的每一个可以在其相应的做功行程即将结束的时候被激活。
接着,在2214处,汽缸3可以在点火汽缸1之后的120度CA被点火。另外,可以使汽缸2在点火汽缸3之后的240度CA燃烧,而汽缸4可以在点火汽缸2之后的240度CA被点火。如在图17中描述的,汽缸1可以在点火汽缸4之后的120度CA再次被点火。因此,四汽缸模式可以被实现。
另外,在2216处,被耦接至发动机的活动安装座可以基于控制器中的用于从二汽缸模式到全汽缸模式的转变的映射的数据而通过分开的螺线管被致动。具体地,在2218处,活动安装座的调整可以与配气机构螺线管(例如S2和S3)的致动同步。因此,在一个示例中,当螺线管S2被触发以激活汽缸3时,活动安装座可以提供第一输入函数。当螺线管S3被触发以激活汽缸4时,活动安装座可以被致动以提供第二输入函数。
以此方式,可以将发动机运转从二汽缸VDE模式转变为非VDE模式。转变事件的不同顺序可以基于发动机是否包括用于汽缸3和4的共同的螺线管而被使用。
因此,一种方法可以包含,通过相隔360度曲轴转角点火第一汽缸和第二汽缸而使具有仅四个汽缸的发动机以二汽缸模式运转,通过激活第三汽缸和第四汽缸而将发动机运转转变为四汽缸模式,在点火第一汽缸之后的120度曲轴转角点火第三汽缸,并且在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角点火第四汽缸,以及响应于转变而致动一个或多个活动安装座。另外,第二汽缸可以在点火第三汽缸之后的240度曲轴转角被点火,以及第一汽缸可以在点火第四汽缸之后的120度曲轴转角被点火。此外,第三汽缸和第四汽缸可以由分开的螺线管来控制,并且第三汽缸和第四汽缸可以被顺序地激活,第三汽缸在第四汽缸之前被激活。音频系统可以响应于转变而被调整,以选择性地添加或消除车舱中的噪声。此外,一个或多个活动安装座可以被致动,以提供以上转变顺序特有的输入函数。
另一示例方法可以包括,通过在第一汽缸中的点火事件之后同时激活第三汽缸和第四汽缸而将发动机运转从二汽缸模式转变为四汽缸模式。该方法可以进一步包含,在第一汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火第二汽缸,在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角点火第四汽缸,在点火第四汽缸之后的120度曲轴转角点火第一汽缸,以及在点火第一汽缸之后的120度曲轴转角点火第三汽缸。因此,活动安装座可以响应于转变顺序而被致动。此外,音频系统可以响应于转变而被调整,以选择性地添加或消除车舱中的噪声。
图23图示了用于将发动机运转从三汽缸模式转变为二汽缸模式的程序2300。具体地,描述了包括各个汽缸中的激活和/或停用以及点火事件的转变顺序。转变顺序可以基于致动汽缸3和4中的进气和排气门的共同的螺线管或分开的螺线管的存在。
在2302处,程序2300可以确认即将发生的发动机运转的转变是从三汽缸模式到二汽缸模式。如果否,那么程序2300结束。否则,程序2300进入到2303,以确定目前的发动机实施例是否包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管。如果是,则程序2300继续到2314,以同时停用汽缸3和4。汽缸3和4的停用可以包括经由其相应的第二零位凸轮致动其进气和排气门。另外,到这些汽缸中的燃料喷射可以被禁用。停用的正时可以是使得汽缸4在汽缸4中的点火事件之后接着发生的做功行程即将结束的时候被停用。汽缸3可以在其压缩行程的后半部分中被停用。另外,汽缸3可以在停用之后并且立即在其压缩行程完成之后经历燃烧事件。如先前参照图11解释的,由于汽缸3的容纳物可以包括新鲜燃料(在进气行程期间喷射的)和空气,因此燃烧事件可以发生。此外,汽缸3中的燃烧事件可以在汽缸4中的最后一次点火事件之后的240度CA发生。
接着,在2316处,汽缸1可以通过进气和排气致动凸轮从第二零位凸轮切换为第一进气和第一排气凸轮而被激活。另外,燃料喷射也可以被实现。如在图11的描述中提到的,汽缸1可以在其做功行程即将结束的时候被激活(在停用期间没有燃烧事件可以先于做功行程)。
在2318处,汽缸2可以在汽缸3中的燃烧事件之后的240度CA被点火,而可以使汽缸1在点火汽缸2之后的360度CA燃烧。由于汽缸3和4被停用,没有点火事件可以在这两个汽缸中发生,并且二汽缸运转模式现在可以在发动机中被建立。
应认识到,即使当汽缸3和4由如在图2b的示例实施例中的分开的螺线管来控制时,以上顺序也是可能的。
被耦接至发动机的活动安装座可以在2320处基于针对从三汽缸模式到二汽缸模式的转变的获悉的和映射的数据来调整。如先前参照图21和22解释的,活动安装座可以通过从先前映射的数据获悉以响应于并抵消在不同的转变期间出现的特定振动频率的不同输入来触发。在这个示例转变中,活动安装座可以通过针对上述的点火事件顺序(其中汽缸3和4由共同的螺线管来控制)的在试验台上获悉的信号来致动。另外,在2322处,到活动安装座的信号可以与到被可运转地耦接至汽缸3和4中的致动系统的单个共同的螺线管(例如图2a中的S2)的信号同步。
因此,一种用于从三汽缸模式转变为二汽缸模式的示例方法可以包括,同时停用第四汽缸和第三汽缸,激活第一汽缸,以及在第二汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火第一汽缸。
返回到2303,如果目前的发动机实施例被确定为不包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管,那么程序2300前进到2304,其中汽缸3和汽缸4可以被顺序地停用。在本文中,发动机实施例可以包括用于控制汽缸3和4中的进气和排气门的截然不同的且分开的螺线管(例如图2b的可选发动机实施例的S2和S3)。具体地,汽缸3可以在汽缸4之前被停用,并且汽缸3和汽缸4中的每一个可以在其相应的做功行程即将结束的时候被停用,如先前参照图12描述的。应注意,每个汽缸可以在相应的燃烧事件之后被停用。
接着,在2306处,汽缸1可以在汽缸4停用之后被激活。在2308处,汽缸2可以在汽缸4中的最后一次点火事件之后的480度CA被点火。汽缸1可以在点火汽缸2之后的360度CA被点火,并且二汽缸模式可以在其上继续。应认识到,在上述的转变顺序期间并且参照图12,发动机在汽缸4中的最后一次点火事件与汽缸2中的随后的点火事件之间没有点火事件。在该转变顺序的情况下,发动机会由于更大的480度CA间隔和跳跃的燃烧事件而经历NVH问题。
在2310处,被耦接至发动机的活动安装座可以基于控制器中的用于从三汽缸模式到二汽缸模式的转变的映射的数据而通过分开的螺线管被致动。具体地,在2312处,活动安装座的调整可以与配气机构螺线管(例如S2和S3)的致动同步。因此,在一个示例中,当螺线管S2被触发以停用汽缸3时,活动安装座可以提供第一输入函数。当螺线管S3被触发以停用汽缸4时,活动安装座可以被致动以提供第二输入函数。另外,当螺线管S1被触发以激活汽缸1时,活动安装座可以提供第三输入函数。此外,活动安装座可以被配置为模拟好像点火事件已经发生的反作用力。为了详细说明,活动安装座也可以在上述的汽缸4与汽缸2中的相继的点火事件之间的更长的480度CA间隔期间被触发,以抵消由跳跃的点火事件引起的振动。致动活动安装座可以输送跳跃的点火事件的“触觉感受”。
除了致动活动安装座外,控制器还可以提供适当的听觉体验,以获得点火事件的完全模拟。在一个示例中,主动噪声消除(ANC)可以被用来选择性地添加和消除车舱中的噪声,以提供期望的听觉感受。ANC可以包括一套感知车舱噪声的传感器,并且响应于感觉到的车舱噪声,音频系统可以被激活。在一个示例中,音频系统可以被命令为指挥扬声器降低车舱压力,以选择性地消除噪声。在另一示例中,音频系统可以被指挥来添加车舱压力,以便产生噪声。音频系统内的扬声器运动可以被协调,以根据需要针对噪声消除或听觉产生效果匹配相位、振幅和频率。作为总的结果,可以消除由发动机点火运转的给定频率产生的噪声,并且替代地,对应于期望的顺序的听觉事件可以被产生。
图24描述了用于将发动机运转从三汽缸模式转变为非VDE或四汽缸模式的程序2400。具体地,汽缸1可以被激活以提供以非VDE模式的发动机运转。另外,对于包括用于汽缸3和4的共同的螺线管的发动机实施例和对于包含用于汽缸3和4的分开的螺线管的发动机实施例,转变顺序可以相同。
在2402处,程序2400可以确认发动机运转是否要从三汽缸模式被转变为四汽缸模式。如果否,那么程序2400结束。否则,在2404处,汽缸1可以在其做功行程即将结束的时候被激活(在激活之前汽缸1中无燃烧)。本文中所描述的顺序先前参照图16进行了详细说明。如先前所描述的,激活包括经由其相应的第一进气和第一排气凸轮致动汽缸1的进气和排气门。燃料喷射也可以在激活时被实现。
接着,在2406处,可以使汽缸1在汽缸4与汽缸3中的点火事件的中间燃烧。此后,发动机可以以四汽缸模式运转,其中汽缸2可以在点火汽缸3之后的240度CA被点火。汽缸2可以在激活汽缸1之后被点火。汽缸4可以在点火汽缸2之后的240度CA被点火,而汽缸1可以在点火汽缸4之后的120度CA被点火。最后,可以使汽缸3在点火汽缸1之后的120度CA燃烧。
在2408处,被耦接至发动机的活动安装座可以被调整,以适应并抵消由转变引起的特定振动变化。可以根据获悉的和映射的数据进行调整调整。另外,在2410处,向活动安装座发送的调整触发可以与致动被可运转地耦接至汽缸1的螺线管同步。例如,当凸轮在汽缸1的激活期间被切换时,活动安装座可以被触发。
因此,一种示例方法可以包含,通过激活第一汽缸并在第四汽缸与第三汽缸中的点火事件的中间点火第一汽缸而从三汽缸运转模式转变为四汽缸运转模式。
图25描绘了用于将发动机运转从四汽缸模式转变为三汽缸模式的程序2500。具体地,汽缸1可以被停用以将发动机运转转变为三汽缸模式。另外,对于包括用于汽缸3和4的共同的螺线管的发动机实施例和对于包含用于汽缸3和4的分开的螺线管的发动机实施例,转变顺序可以相同。
在2502处,程序2500可以确定发动机运转是否正从非VDE模式转变为三汽缸模式。如果否,那么程序2500结束。如果转变被确认为从非VDE模式到三汽缸模式,则程序2500继续到2504,以在汽缸1中的燃烧事件后的其做功行程即将结束的时候停用汽缸1。汽缸1的停用可以包括禁用燃料喷射和经由其相应的第二进气和第二零位排气凸轮致动进气和排气门。
在2506处,其余三个激活的汽缸可以继续在三汽缸模式下以相对于彼此的240度CA间隔燃烧。接着,在2508处,活动安装座的输入函数可以被调整,以抵消由以上转变引起的振动。在2510处,可以在向被耦接至汽缸1中的致动系统的螺线管发送信号的情况下及时触发调整。因此,活动安装座调整可以与配气机构和/或凸轮轮廓线变换螺线管同步。以上转变顺序先前参照图15进行了详细说明。
现在转向图26,它图示了用于将发动机运转从四汽缸模式转变为二汽缸模式的程序2600。具体地,描述了包括各个汽缸中的激活和/或停用以及点火事件的转变顺序。转变顺序可以基于致动汽缸3和4中的进气和排气门的共同的螺线管或分开的螺线管的存在。
在2602处,程序2600可以确认即将发生的发动机运转的转变是从四汽缸模式到二汽缸模式。如果否,那么程序2600结束。否则,程序2600进入到2603,以确定目前的发动机实施例是否包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管。如果是,那么程序2600继续到2604,以同时停用汽缸3和4。汽缸3和4的停用可以包括经由其相应的第二零位凸轮致动其进气和排气门。另外,到这些汽缸中的燃料喷射也可以被禁用。如先前参照图14描述的,汽缸4可以在其做功行程即将结束的时候被停用,而汽缸3在其压缩行程的后半部分中被停用。应当注意,汽缸4在汽缸4内的燃烧事件之后被停用。
接着,在2606处,汽缸1可以在汽缸4中的最后一次燃烧事件(在其停用之前)之后的120度CA被点火。汽缸3可以在点火汽缸1之后的120度CA经历停用后的燃烧事件。由于汽缸3在其压缩行程被停用,因此汽缸3内的空气充气可以包括在进气行程期间喷射的新鲜燃料。因此,在汽缸3的压缩行程完成之后并且在停用之后提供给汽缸3的火花能够使汽缸3中的燃烧事件开始。另外,汽缸2可以在汽缸3中的停用后的燃烧事件之后的240度CA被点火。在2208处,汽缸1可以在点火汽缸2之后的360度被点火。由于汽缸4被停用,因此在汽缸2与汽缸1中的点火事件之间不存在点火事件。因此,二汽缸模式可以通过汽缸1和2相对于彼此以360度CA的均匀间隔点火而被建立。
应认识到,即使当汽缸3和4由如在图2b的示例实施例中的分开的螺线管来控制时,以上顺序也是可能的。
在2610处,被耦接至发动机的活动安装座可以基于映射的数据来调整。例如,具有停用汽缸3和汽缸4的给定顺序的从全汽缸模式到二汽缸模式的转变可以在发动机中产生特定的振动频率,该特定的振动频率可以被传递给活动安装座。因此,活动安装座可以通过从先前映射的数据获悉以响应于并抵消这些特定的振动频率的各个输入来触发。另外,在2612处,到活动安装座的信号可以与到被可运转地耦接至汽缸3和4中的致动系统的单个共同的螺线管(例如图2a中的S2)的信号同步。
因此,一种用于从四汽缸模式转变为二汽缸模式的示例方法可以包含,同时停用第三汽缸和第四汽缸,以及以360度曲轴转角的均匀间隔点火第一汽缸和第二汽缸。
返回到2603,如果目前的发动机实施例被确定为不包括用于汽缸3和4的共同的单个螺线管,那么程序2600继续到2614,其中汽缸3可以在汽缸3中的燃烧事件后的其做功行程即将结束的时候被停用。另外,汽缸2可以以在汽缸3中的燃烧事件(最后一次)之后的240度CA间隔被点火。在2616处,汽缸4可以在点火汽缸2之后的240度CA被点火,并且然后可以在汽缸4内的点火事件后的其做功行程即将结束的时候被停用。应注意,正被描述的发动机实施例可以包括用于控制汽缸3和4中的进气和排气门的截然不同的且分开的螺线管(例如图2b的可选发动机实施例的螺线管S2和S3)。具体地,汽缸3可以在汽缸4之前被停用,如先前参照图13描述的。
其次,在2618处,汽缸1可以在汽缸4中的最后一次点火之后的120度CA被点火,而汽缸2可以在点火汽缸1之后的360度CA被点火。因此,二汽缸模式可以被实现。
在2620处,被耦接至发动机的活动安装座可以基于控制器中的用于从四汽缸模式到二汽缸模式的转变的映射的数据而通过分开的螺线管被致动。具体地,在2622处,活动安装座的调整可以与配气机构螺线管(例如S2和S3)的致动同步。因此,在一个示例中,当螺线管S2被触发以停用汽缸3时,活动安装座可以提供第一输入函数。当螺线管S3被触发以停用汽缸4时,活动安装座可以被致动以提供第二输入函数。
以此方式,可以将发动机运转从非VDE模式转变为二汽缸VDE模式。转变事件的不同顺序可以基于发动机是否包括用于汽缸3和4的共同的螺线管而被使用。
如在上面的示例流程图和发动机正时示图中描述的,一种用于使具有仅四个汽缸的发动机在二汽缸、三汽缸与四汽缸运转模式之间转变的方法可以包括点火事件的顺序,该顺序包括由至少120度曲轴转角分开的至少两个相继的点火事件。另外,该方法可以包括,响应于转变而调整被耦接至发动机的一个或多个活动安装座。一个或多个活动安装座的调整可以包括,在发动机的运转模式之间的每次转变期间提供不同的输入函数。此外,一个或多个活动安装座可以基于配气机构切换螺线管在每次转变期间的触发来调整。音频系统也可以响应于转变而调整音频系统,以选择性地添加或消除车舱中的噪声。
因此,一种示例系统可以包含,车辆;发动机,其包括直列式布置的四个汽缸,其中第一汽缸、第三汽缸和第四汽缸是可停用的,发动机被安装在车辆的底盘(chassis)上,该底盘通过至少一个活动安装座来支撑,至少一个活动安装座与配气机构切换螺线管同步。该系统可以还包括控制器,其被配置为具有计算机可读指令,计算机可读指令被存储在非临时性存储器上,用于:在第一状况下,通过激活第三汽缸和第四汽缸、停用第一汽缸、在第二不可停用汽缸中的点火事件之后的240度曲轴转角点火第四汽缸并且在点火第四汽缸之后的240度曲轴转角点火第三汽缸而从二汽缸运转模式转变为三个汽缸运转模式。在本文中,第一状况可以包括发动机负荷从更低负荷到中度负荷的增加。控制器还可以被配置为用于,在第二状况下,通过在不同时刻激活第三汽缸和第四汽缸、在点火第一汽缸之后的120度曲轴转角点火第三汽缸、在点火第三汽缸之后的240度曲轴转角点火第二汽缸、在点火第二汽缸之后的240度曲轴转角点火第四汽缸并且在第四汽缸之后的120度曲轴转角点火第一汽缸而从二汽缸运转模式转变为全汽缸运转模式。在本文中,第二状况可以包括发动机负荷从更低负荷到更高负荷的增加。控制器还可以被配置为用于,在第三状况下,通过激活第一汽缸并且在第四汽缸与第三汽缸中的点火事件的中间点火第一汽缸而从三汽缸运转模式转变为四汽缸运转模式。在本文中,第三状况可以包括发动机负荷从中度负荷到更高负荷的增加。控制器可以进一步包括用于调整至少一个活动安装座以在第一、第二和第三状况中的每一种状况下提供不同响应的指令。
以此方式,四汽缸发动机能够在二汽缸VDE模式、三汽缸VDE模式与全汽缸模式之间被平滑地转变。通过以期望的顺序正时特定汽缸的激活和/或停用以及点火事件,可以减少NVH问题。另外,被耦接至发动机的活动安装座可以被触发,以抵消不同转变特有的振动频率。通过在转变期间利用映射的数据来为活动安装座提供调整,更简单的控制方法能够被应用于活动安装座。除了致动活动安装座外,还可以使音频系统进一步减少在转变期间噪声到车舱的传递。因此,乘客舒适性和体验可以被提高。总的来说,驾驶性能和发动机运转能够被改善。
注意,本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,所描述的各种动作、操作或功能可以所示顺序、并行地被执行,或者在一些情况下被省略。同样,实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序,但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略,所示出的动作、操作或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外,所描述的动作、操作或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码,其中通过配合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。
应认识到,在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的,并且这些具体的实施例不被认为是限制性的,因为许多变体是可能的。例如,上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合,既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求,无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同,都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于发动机的方法,其包含使具有仅四个汽缸的所述发动机在二汽缸模式、三汽缸模式与四汽缸模式之间转变,所述转变包括至少两个点火事件的顺序,其中所述至少两个点火事件是相继的,并且由至少120度曲轴转角分开,其中所述发动机在所述四汽缸模式中以不均匀的点火间隔运转,并且从所述二汽缸模式转变为所述四汽缸模式包括:顺序地激活第三汽缸和第四汽缸,在第一汽缸中的点火事件之后的120度曲轴转角向所述第三汽缸供给燃料并点火所述第三汽缸,以及在第二汽缸中的点火事件之后的240度曲轴转角向所述第四汽缸供给燃料并点火所述第四汽缸。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述发动机在所述二汽缸模式和三汽缸模式下以均匀点火间隔运转,并且其中所述发动机在所述四汽缸模式下以不均匀点火间隔运转。
3.根据权利要求2所述的方法,其中在所述二汽缸模式下的所述点火间隔是360度曲轴转角,并且其中在所述三汽缸模式下的所述点火间隔是240度曲轴转角。
4.根据权利要求3所述的方法,其中在所述二汽缸模式期间,仅第一汽缸和第二汽缸被激活和点火。
5.根据权利要求4所述的方法,其中在所述三汽缸模式期间,所述第一汽缸被停用,并且仅所述第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸被激活和点火。
6.根据权利要求5所述的方法,其中在所述四汽缸模式期间,所有汽缸都被激活,并且所述第一汽缸在所述第四汽缸中的点火事件之后的120度曲轴转角被点火,所述第三汽缸在点火所述第一汽缸之后的120度曲轴转角被点火,所述第二汽缸在点火所述第三汽缸之后的240度曲轴转角被点火,以及所述第四汽缸在点火所述第二汽缸之后的240度曲轴转角被点火。
7.根据权利要求6所述的方法,其中从所述二汽缸模式转变为所述三汽缸模式包括,在所述第一汽缸中的点火事件之后同时激活所述第三汽缸和所述第四汽缸,在所述点火事件之后停用所述第一汽缸,在所述第一汽缸中的所述点火事件之后的360度曲轴转角点火所述第二汽缸,以及在点火所述第二汽缸之后的240度曲轴转角点火所述第四汽缸。
8.根据权利要求7所述的方法,其中从所述三汽缸模式转变为所述二汽缸模式包括,同时停用所述第四汽缸和所述第三汽缸,激活所述第一汽缸,以及在所述第二汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火所述第一汽缸。
9.根据权利要求1所述的方法,其中从所述四汽缸模式转变为所述二汽缸模式包括,在相应的点火事件之后顺序地停用所述第三汽缸和所述第四汽缸,以及以360度曲轴转角间隔点火所述第二汽缸和所述第一汽缸。
10.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含,调整被耦接至所述发动机和底盘的多个活动安装座,以在所述发动机的运转模式的每次转变期间提供不同的输入函数。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述多个活动安装座基于配气机构切换螺线管的触发来调整。
12.一种用于发动机的方法,其包含:
通过相隔360度曲轴转角点火第一汽缸和第二汽缸而使所述发动机以二汽缸模式运转;
通过停用所述第一汽缸并激活第四汽缸和第三汽缸而将发动机运转转变为三汽缸模式;
在所述第二汽缸中的点火事件之后的240度曲轴转角点火所述第四汽缸;以及
从所述二汽缸模式转变为四汽缸模式,其包括:顺序地激活所述第三汽缸和所述第四汽缸,在所述第一汽缸中的点火事件之后的120度曲轴转角向所述第三汽缸供给燃料并点火所述第三汽缸,以及在所述第二汽缸中的点火事件之后的240度曲轴转角向所述第四汽缸供给燃料并点火所述第四汽缸,其中所述发动机在所述四汽缸模式中以不均匀的点火间隔运转。
13.根据权利要求12所述的方法,其进一步包含,在点火所述第四汽缸之后的240度曲轴转角点火所述第三汽缸。
14.根据权利要求12所述的方法,其中所述第一汽缸在停用之后不被供给燃料并且不被点火。
15.根据权利要求12所述的方法,其进一步包含,通过停用所述第三汽缸和所述第四汽缸、激活所述第一汽缸并在所述第二汽缸中的点火事件之后的360度曲轴转角点火所述第一汽缸而将发动机运转从所述三汽缸模式转变为所述二汽缸模式。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述第四汽缸和所述第三汽缸中的每一个在停用之后不被供给燃料并且不被点火。
17.一种用于车辆的系统,其包含:
所述车辆;
发动机,其包括直列式布置的四个汽缸,其中第一汽缸、第三汽缸和第四汽缸是可停用的,所述发动机被安装在所述车辆的底盘上,所述底盘通过至少一个活动安装座来支撑,所述至少一个活动安装座与配气机构切换螺线管同步;以及
控制器,其被配置为具有计算机可读指令,所述计算机可读指令被存储在非临时性存储器上,用于:
在第一状况下,
通过激活所述第三汽缸和所述第四汽缸、停用所述第一汽缸、在不可停用的第二汽缸中的点火事件之后的240度曲轴转角点火所述第四汽缸并且在点火所述第四汽缸之后的240度曲轴转角点火所述第三汽缸而从二汽缸运转模式转变为三汽缸运转模式;
在第二状况下,
通过在不同时刻激活所述第三汽缸和所述第四汽缸、在点火所述第一汽缸之后的120度曲轴转角点火所述第三汽缸、在点火所述第三汽缸之后的240度曲轴转角点火所述第二汽缸、在点火所述第二汽缸之后的240度曲轴转角点火所述第四汽缸并且在所述第四汽缸之后的120度曲轴转角点火所述第一汽缸而从二汽缸运转模式转变为全汽缸运转模式;以及
在第三状况下,
通过激活所述第一汽缸并且在所述第四汽缸与所述第三汽缸中的点火事件的中间点火所述第一汽缸而从三汽缸运转模式转变为四汽缸运转模式。
18.根据权利要求17所述的系统,其中所述第一状况包括发动机负荷从更低负荷到中度负荷的增加,所述第二状况包括发动机负荷从更低负荷到更高负荷的增加,并且所述第三状况包括发动机负荷从中度负荷到更高负荷的增加。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器进一步包括用于调整所述至少一个活动安装座以在所述第一、第二和第三状况中的每一种状况下提供不同响应的指令。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9399964B2 (en) * 2014-11-10 2016-07-26 Tula Technology, Inc. Multi-level skip fire
US9399969B2 (en) 2014-07-29 2016-07-26 Ford Global Technologies, Llc Twin scroll turbocharger in a variable displacement engine
US9657637B2 (en) * 2014-10-13 2017-05-23 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling transitions in a variable displacement engine
DE102016209957A1 (de) 2016-06-07 2017-12-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE112018002618T5 (de) * 2017-06-20 2020-05-07 Eaton Intelligent Power Limited Wechseln zwischen zylinderdeaktivierungsmodi zur vermeidung von motorresonanzen
DE102017210583A1 (de) 2017-06-23 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit drei Zylindern und Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine
JP6863166B2 (ja) * 2017-08-08 2021-04-21 トヨタ自動車株式会社 燃焼気筒比率の可変制御装置
NL2020546B1 (en) * 2018-03-07 2019-09-13 Daf Trucks Nv Engine configuration
JP2020051374A (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 本田技研工業株式会社 気筒休止切換装置
JP7088049B2 (ja) * 2019-01-31 2022-06-21 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7370232B2 (ja) * 2019-11-29 2023-10-27 マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 内燃機関の点火制御装置および内燃機関の制御システム

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3316446A1 (de) * 1982-05-07 1983-11-10 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa Vierzylinder-verbrennungsmotor
JP3601837B2 (ja) * 1992-11-16 2004-12-15 三菱自動車工業株式会社 休筒機構付きエンジンの燃料制御装置
JPH08114134A (ja) * 1994-10-18 1996-05-07 Sanshin Ind Co Ltd 2サイクルエンジンの運転制御装置
US6244242B1 (en) * 1999-10-18 2001-06-12 Ford Global Technologies, Inc. Direct injection engine system and method
DE10047003A1 (de) * 2000-09-22 2002-04-25 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP2002309977A (ja) * 2001-04-13 2002-10-23 Nissan Motor Co Ltd 多気筒エンジンの制御装置
US6600989B2 (en) 2001-05-24 2003-07-29 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for early intake valve closing
RU2227838C2 (ru) * 2002-06-19 2004-04-27 Красноярский государственный технический университет Способ управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами
JP2004339940A (ja) * 2003-05-13 2004-12-02 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
US7059997B2 (en) 2003-08-04 2006-06-13 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Engine system with cylinder number variable engine and method for controlling the engine system
US6874463B1 (en) * 2004-02-26 2005-04-05 General Motors Corporation Engine and method of operation with cylinder deactivation
US7225782B2 (en) * 2005-03-03 2007-06-05 Ford Global Technologies, Llc System and method to control transitions in the number of cylinders in a hybrid vehicle
US20060234829A1 (en) 2005-04-13 2006-10-19 Ford Global Technologies, Llc System and method for inertial torque reaction management
FR2904366B1 (fr) * 2006-07-25 2008-10-03 Valeo Sys Controle Moteur Sas Moteur thermique a desactivation de chambre de combustion et compensation des desequilibrages produits et systemes de desactivation correspondant
US7891332B2 (en) 2006-09-27 2011-02-22 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for generating crankshaft synchronized sine wave
KR101180932B1 (ko) * 2006-12-07 2012-09-07 현대자동차주식회사 가변 기통 정시 시스템이 적용된 가솔린 엔진
US7571707B2 (en) * 2007-04-19 2009-08-11 Ford Global Technologies, Llc Engine mode transition utilizing dynamic torque control
US8347849B2 (en) 2007-05-01 2013-01-08 GM Global Technology Operations LLC High load SI-HCCI transition by selective combustion mode switching
US8027778B2 (en) * 2007-05-30 2011-09-27 Ford Global Technologies, Llc Torque delivery
JP5142374B2 (ja) * 2007-12-10 2013-02-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
US8108132B2 (en) * 2008-01-04 2012-01-31 GM Global Technology Operations LLC Component vibration based cylinder deactivation control system and method
US7751963B2 (en) 2008-02-14 2010-07-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Self-tuning active engine mount for vehicles with active fuel management engine
JP5007825B2 (ja) * 2008-03-25 2012-08-22 トヨタ自動車株式会社 多気筒エンジン
JP4780351B2 (ja) * 2008-04-01 2011-09-28 トヨタ自動車株式会社 多気筒エンジン
US7836866B2 (en) 2008-05-20 2010-11-23 Honda Motor Co., Ltd. Method for controlling cylinder deactivation
KR101080792B1 (ko) 2008-06-19 2011-11-07 기아자동차주식회사 6기통 엔진
US8210148B2 (en) 2009-09-25 2012-07-03 Ford Global Technologies, Llc Engine balance masses and drives
US8375904B2 (en) 2010-02-18 2013-02-19 Cummins Intellectual Property, Inc. Early intake valve closing and variable valve timing assembly and method
US8249796B2 (en) * 2010-09-08 2012-08-21 Ford Global Technologies, Llc Engine control with valve operation monitoring using camshaft position sensing
DE102011054881B9 (de) 2011-10-27 2013-08-14 Entec Consulting Gmbh Kurbelwelle für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine sowie eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine
CN103185062A (zh) 2011-12-31 2013-07-03 上海汽车集团股份有限公司 直列三缸发动机曲轴平衡系统
US9249748B2 (en) * 2012-10-03 2016-02-02 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling a firing sequence of an engine to reduce vibration when cylinders of the engine are deactivated
DE102013220185B4 (de) * 2012-10-15 2019-02-07 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) System und Verfahren zum Steuern eines Zündungsmusters eines Motors zur Verringerung einer Schwingung bei einer Deaktivierung von Zylindern des Motors
US9297318B2 (en) * 2013-03-21 2016-03-29 GM Global Technology Operations LLC Crankshaft for variable displacement internal combustion engine
US20150100221A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Tula Technology Inc. Noise/vibration reduction control
US9677479B2 (en) 2014-07-29 2017-06-13 Ford Global Technologies, Llc Variable displacement engine control
US9399969B2 (en) 2014-07-29 2016-07-26 Ford Global Technologies, Llc Twin scroll turbocharger in a variable displacement engine
US9441551B2 (en) 2014-07-29 2016-09-13 Ford Global Technologies, Llc Method for a variable displacement engine
TWI710635B (zh) 2014-10-09 2020-11-21 美商珍維克公司 編碼人類無調同源物-1(hath1)之腺病毒載體
US9874166B2 (en) * 2014-10-13 2018-01-23 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling vibrations during transitions in a variable displacement engine
US9657637B2 (en) * 2014-10-13 2017-05-23 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling transitions in a variable displacement engine
JP6524546B2 (ja) * 2015-01-12 2019-06-05 トゥラ テクノロジー インコーポレイテッドTula Technology,Inc. スキップファイアエンジン制御システムにおける騒音、振動およびハーシュネスの低減
US10344692B2 (en) * 2015-01-12 2019-07-09 Tula Technology, Inc. Adaptive torque mitigation by micro-hybrid system

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