CN105626274A - 用于空气充气估计的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于空气充气估计的方法和系统。在一个示例中，用于发动机的方法包括基于第二汽缸的点火模式调整用于第一汽缸的空气充气估计。这样，用于任意汽缸点火模式的汽缸空气充气估计可实时改善，从而改善发动机效率。

Description

用于空气充气估计的方法和系统
相关申请的交叉参考
本申请要求2014年11月20号提交的题为“MethodandSystemforAirChargeEstimation”(用于空气充气估计的方法和系统)的美国临时专利申请No.62/082,311的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。
技术领域
本申请涉及用于确定发动机系统的汽缸内的空气充气的方法和系统，所述发动机系统经配置以在许多发动机循环中重复执行选择性汽缸不加燃料操作。
背景技术和发明内容
发动机可经配置使用可变数量的活跃汽缸或停用汽缸操作从而增加燃料经济性，同时可选择地保持关于化学计量比的总排气混合空燃比。这种发动机称之为可变排量发动机(VDE)。其中，在通过诸如速度/负荷窗口的参数限定的选定条件以及包括车辆速度的各种其它工况过程中可禁用一部分发动机汽缸。VDE控制系统可通过影响汽缸的进气门和排气门操作的多个汽缸气门减活化剂的控制，或通过影响汽缸加燃料的多个选择性停用的燃料喷射器的控制禁用一组选定的汽缸，诸如一排汽缸。
燃料经济性的进一步改进能够在发动机中实现，所述发动机经配置以通过停止在有索引的汽缸点火模式中燃料到某些选定汽缸的传送而改变发动机的有效排量。Tripathi等人在US8,651,091中示出选择性汽缸不加燃料的一个示例。在其中，发动机燃料控制器可连续不断地旋转被加燃料的特定汽缸、不被加燃料的汽缸，且模式继续用于的汽缸事件和/或发动机循环的数量。此外，可选择地，没有加燃料的每个汽缸的各个气门机构可被选择性地停用，或保持操作，使得汽缸泵送未加燃料的汽缸充气到排气。通过避免燃料传送到选定汽缸，带有燃料传送的活跃汽缸能够更接近所需的效率被操作，从而增加发动机的总操作效率。通过改变选择性不加燃料的汽缸的数量和特性，大范围的发动机排量选择是可行的。
然而，发明人这里已经认识这种发动机系统的潜在问题。具体地，由于发动机控制器可运行的许多点火模式，汽缸空气充气估计可难以计算。在系统中，诸如带有例如4汽缸和8汽缸模式的双位VDE发动机系统，两组查找表可基于来自两种模式的测量数据生成。当发动机在各自模式中操作时可使用每组查找表。
然而，对于选择性不加燃料操作，很多可用的模式将需要等同数量的查找表，从而可导致过度复杂以至于具有全面准确的汽缸空气充气估计会是不可行的。准确的汽缸空气充气估计在确定适当的燃料喷射量、火花正时、扭矩估计等时是有用的。此外，汽缸空气充气估计可用于估计并安排许多其它变量，诸如空燃比。结果，不准确的汽缸空气充气估计可导致退化的发动机操作效率且可对排放控制有不利影响。
在一个示例中，上面的一些问题可通过用于发动机的方法解决，所述方法包括基于另一个、第二汽缸的点火模式调整用于第一汽缸的空气充气估计。这样，可实时改善汽缸空气充气估计以用于任意汽缸点火模式，从而在选择性汽缸不加燃料/点火操作过程中改善发动机效率。
在另一个示例中，用于发动机的方法包括：响应于在当前循环或前一循环过程中不点火的第二汽缸，调整用于第一汽缸的空气充气估计第一量；响应于在当前循环过程中点火而在前一循环过程中不点火的第二汽缸，调整空气充气估计第二量；响应于在当前循环中不点火而在前一循环过程中点火的第二汽缸，调整空气充气估计第三量，并且否则不调整空气充气估计。这样，可改善汽缸空气充气估计，从而反过来可改善燃料经济性和排放控制。
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由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示出发动机系统布局的示例实施例。
图2示出局部发动机视图。
图3示出在直列式四缸发动机配置中用于两个汽缸的进气事件的示例顺序的图表。
图4示出用于基于不加燃料的发动机操作调整空气充气估计的高级流程图。
具体实施方式
提供方法和系统，用于当操作发动机时调整用于给定汽缸的空气充气估计，所述发动机经配置用于通过发动机汽缸(诸如图1和图2的发动机系统)的选择性加燃料和不加燃料的选择性汽缸停用。发动机控制器可基于第二汽缸的燃烧或不燃烧调整用于给定汽缸的空气充气估计，其中第二汽缸的冲程循环在图3所示的给定汽缸的冲程循环后面180度。如图4所示，可基于第二汽缸是否在用于给定汽缸的前一循环和当前循环中燃烧调整空气充气估计。
图1示出具有汽缸排15的示例发动机10。在描述的示例中，发动机10为直列式四缸(I4)发动机，其中汽缸排具有4个汽缸14。发动机10具有带有节气门20的进气歧管16，和耦合到排放控制系统30的排气歧管18。排放控制系统30包括一个或多个催化剂和空燃比传感器，诸如关于图2所述。如一个非限制性示例，发动机10能够被包括作为用于客运车辆的推进系统的部分。
发动机系统10可具有汽缸14，其具有选择性停用的进气门50和选择性停用的排气门56。在一个示例中，进气门50和排气门56经配置用于经由电动各个汽缸气门致动器的电动气门驱动(EVA)。虽然描述的示例示出每个汽缸具有单一进气门和单一排气门，在替代示例中，如图2详述，每个汽缸可具有多个选择性停用的进气门和/或多个选择性停用的排气门。
在选定条件过程中，诸如不需要发动机的全扭矩能力时，发动机10的一个或多个汽缸可经选定以用于选择性停用(这里也称为各个汽缸停用)。这可包括选择性地使汽缸排15上的一个或多个汽缸停用。汽缸排上停用的汽缸的数量和特性(identity)可对称或不对称。
在停用过程中，选定汽缸可通过关闭各个汽缸气门机构停用，诸如进气门机构，排气门机构，或两者的组合。可经由水压致动的提升器(例如，耦合到气门推杆的提升器)、经由凸轮廓线变换机构或经由耦合到每个汽缸的电动驱动的汽缸气门机构选择性停用汽缸气门，在所述凸轮廓线变换机构中，没有提升的凸轮凸角用于停用的气门。此外，诸如通过使汽缸燃料喷射器停用可停止到停用的汽缸的燃料流和火花。
在一些示例中，发动机系统10可具有选择性停用的(直接)燃料喷射器，且可通过关闭相应的燃料喷射器同时保持进气门和排气门操作使选定汽缸停用，使得空气可通过汽缸继续被泵送。
虽然禁用选定汽缸，剩余启用的或活跃的汽缸继续用燃料喷射器和活跃的汽缸气门机构和操作实施燃烧。为了满足扭矩要求，发动机在活跃汽缸上产生相同数量的扭矩。这要求较高的歧管压力，从而导致较低的泵送损失和增加的发动机效率。并且，暴露于燃烧的较低有效表面积(仅来自启用的汽缸)降低发动机热损失，从而改善发动机的热效率。
汽缸可停用以基于指定的控制算法提供具体的点火(和/或不点火)模式。更具体地，选定的停用的工作汽缸不点火而其它活跃的工作汽缸点火。总体模式可经限定以用于发动机的一个循环，其中对于带有汽缸的四缸发动机的示例，所述四缸发动机具有位置数字1-4(其中1在线的一端而4在线的另一端)和具有1-x-4-x模式的1-3-4-2的点火次序，其中“x”表示不加燃料(或停用)且数字意为汽缸被加燃料且点火。另一个不同的模式可为x-3-x-2。其它模式可为1-x-x-4，和x-3-4-x，和1-3-4-x，和1-x-4-2等。虽然这些模式中的每个以相同的总气流操作，但用于给定汽缸的汽缸充气能够取决于次序，且尤其取决于立即在前和立即紧接着的汽缸是点火还是不点火。因此，对于模式1-3-4-2、x-3-4-2、1-3-x-2，和x-3-x-2的示例，汽缸3的空气充气可具有用于每个模式的不同调整系数，即使在通过发动机的相同的总气流处。然而，不是简单地使用用于每个气流值处的每个单一组合和每个汽缸的不同系数，发明人这里已经意识到这些超过最大数量的选择能够基于点火次序中的另一个汽缸(例如，立即在前或紧接着的)是否点火而被减少到一组更加容易管理的调整。额外细节和操作将在下面提供。在一个示例中，点火次序可通过发动机的曲轴和凸轮轴经由穿过正时链或带的机械连接固定。虽然点火模式可以这种配置改变，但点火次序不变。
返回到图1，发动机可利用火花正时调整。可选择地，与选定工作室的选定点火相关联的火花正时也可基于选定工作室的点火次序或点火历史调整。如下所述，发动机控制器12可配置有合适的逻辑以用于基于发动机工况确定汽缸停用模式。
发动机10可在多个物质上操作，所述多个物质可经由燃料系统8传送。发动机10可至少部分通过包括控制器12的控制系统控制。控制器12可从耦合到发动机10的传感器16接收各种信号(且参考图2所述)，并发送控制信号到耦合到发动机和/或车辆的各种致动器81(如参考图2所述)。致动器可包括耦合到发动机致动器的马达，螺线管等，致动器诸如进气节气门，燃料喷射器等。各种传感器可包括，例如，各种温度、压力，和空燃比传感器。此外，控制器12可从沿汽缸体分布的一个或多个爆震传感器接收汽缸爆震或预点火的指示。当包括多个爆震传感器时，多个爆震传感器可沿汽缸体爆震对称或不对称分布。进一步地，一个或多个爆震传感器可包括加速计、离子传感器或缸内压力传感器。
发动机控制器12可包括驱动脉冲发生器和定序器，其用于在当前发动机工况中基于所需的发动机输出确定汽缸模式。例如，驱动脉冲发生器可使用自适应预测控制动态地计算驱动脉冲信号，驱动脉冲信号指示哪个汽缸将被点火且以什么间隔获得所需的输出(即，汽缸点火/不点火模式)。汽缸点火模式可经调整以提供所需的输出，且在发动机内不产生过多的或不适当的振动。因此，汽缸模式可基于发动机配置选择，诸如基于发动机是否为V发动机、直列式发动机，出现在发动机中的发动机汽缸数量等。基于选定的汽缸模式，可关闭选定汽缸的各个汽缸气门机构，同时停止到汽缸的燃料流和火花。
既然用于给定汽缸的最优效率接近全部输出，较低频率的点火事件可经选择以减少输出。例如，选择性的每隔一个汽缸不加燃料将产生一半的平均功率。由于变化的扭矩输出，尽可能均匀地隔开点火事件趋向于最小化振动。所有汽缸是否被包括以在选定的点火模式中被停用可取决于所需的输出部分，以及包括汽缸温度的其它考虑。
这样，通过调整各个汽缸气门机构和各个汽缸燃料喷射器的汽缸模式，能够通过更有效地操作较少汽缸提供所需的发动机输出，从而改善燃料经济性。
控制器12可在前一燃烧循环和/或当前燃烧循环过程中基于随后的汽缸的选择性不点火进一步调整给定汽缸的空气充气估计。参照图4，这里进一步描述一种用于调整用于给定汽缸的空气充气估计的方法。
图2描述内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可从包括控制器12的控制系统接收控制参数和经由输入设备132从车辆操作员130接收输入。在该示例中，输入设备132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸14(这里也为“燃烧室”)可包括燃烧室壁136，其中活塞138安置燃烧室壁136中。活塞138可耦合到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可经由变速器系统耦合到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可经由飞轮耦合到曲轴140从而启用发动机10的起动操作。
汽缸14能够经由一连串的进气空气通道142、144和146接收进气空气。进气空气通道146可与除汽缸14外的发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可包括增压设备，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图2示出配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括在进气通道142和144之间安置的压缩机174，和沿排气通道148安置的排气涡轮机176。压缩机174可通过排气涡轮机176经由轴180被至少部分供以动力，其中增压设备配置为涡轮增压器。然而，在另一些示例中，诸如其中发动机10被提供有机械增压器，排气涡轮机176可选择地被省略，其中压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入供以动力。包括节流板164的节气门20可沿发动机的进气通道被提供以用于改变提供到发动机汽缸的进气空气的流速和/或压力。例如，节气门20可被设置在如图1所示的压缩机174的下游，或可替代地被提供在压缩机174的上游。
排气通道148可从除汽缸14外的发动机10的其它汽缸接收排气。排气传感器128被示出耦合到排气通道148，且位于排放控制装置178的上游。传感器128可从各种合适的传感器中选择，其用于提供排气空燃比的指示，诸如，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描述的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置，或其组合。
发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门以及一个或多个排气门。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，包括汽缸14的发动机10的每个汽缸可包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门150可通过控制器12经由凸轮致动系统151控制。类似地，排气门156可通过控制器12经由凸轮致动系统153控制。凸轮致动系统151和153可每个均包括一个或多个凸轮且可利用凸轮廓线变换(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，其可通过控制器12操作以改变气门操作。进气门150和排气门156的操作可分别通过气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157确定。在可替代的实施例中，进气门和/或排气门可通过电动气门驱动控制。例如，汽缸14可替代地包括经由电动气门驱动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在又一些实施例中，进气门和排气门可通过共同的气门致动器或致动系统，或可变气门正时致动器或致动系统控制。
汽缸14能够具有压缩比，该压缩比为活塞138在下死点处时与在上死点处时的容积的比率。按照惯例，压缩比在9:1到13:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可增加。例如，当使用较高辛烷燃料或带有较高蒸发潜伏焓的燃料时，这可发生。如果由于直接喷射对发动机爆震的影响而使用直接喷射，压缩比也可增加。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。在选定的操作模式下，点火系统190能够经由火花塞192提供点火火花到燃烧室14以响应来自控制器12的火花提前信号SA。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有用于传送燃料到汽缸的一个或多个喷射器。如非限制性示例，汽缸14被示出包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可经配置以经由高压燃料泵和燃料轨传送从燃料系统8接收的燃料。可替代地，燃料可通过较低压力处的单级燃料泵传送，在所述较低压力情况中，在压缩冲程过程中直接燃料喷射的正时比如果使用高压燃料系统更受限。进一步地，燃料箱可具有提供信号到控制器12的压力传感器。
燃料喷射器166被示出直接耦合到汽缸14，用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料到汽缸14中。以此方式，燃料喷射器166提供所谓的燃料的直接喷射(以下称为“DI”)到燃烧汽缸14中。虽然图1示出安置到汽缸14一侧的喷射器166，但该喷射器可替代地位于活塞的上方，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性，当使用醇基燃料操作发动机时，这种位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于上方并靠近进气门以改善混合。
在配置中，燃料喷射器170被示出安置在进气通道146中，而不是在汽缸14中，所述配置提供称之为燃料的进气道喷射(以下称为“PFI”)到汽缸14上游的进气道。燃料喷射器170可与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。注意，单一驱动器168或171可用于两个燃料喷射系统，或如所述，可使用多个驱动器，例如用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171。
燃料喷射器166和170可具有不同的特性。这些包括大小的差异，例如，一个喷射器可具有比另一个喷射器大的喷射器孔。其它差异包括但不限于不同的喷射角、不同的操作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷射特性、不同的位置等。此外，根据喷射器166和170中喷射的燃料的分配比，可实现不同的效果。
在汽缸的单一循环过程中，燃料可通过两个喷射器传送到汽缸。例如，每个喷射器可传送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。因此，即使对于单一燃烧事件，喷射的燃料在不同的正时处从进气道和直接喷射器喷射。此外，对于单一燃烧事件，每个循环可执行传送的燃料的多个喷射。在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合的过程中可执行多个喷射。
如上所述，图2仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。这样，每个汽缸可类似地包括它自身的一组进气/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。应该理解，发动机10可包括任何合适数量的汽缸，包括2、3、4、5、6、8、10、12、或更多汽缸。进一步地，这些汽缸中的每个能够包括一些或所有的各种组件，所述组件参照汽缸14通过图2被描述或描绘。
发动机可进一步包括一个或多个用于从发动机排气再循环一部分排气到发动机进气的排气再循环通道。正因如此，通过再循环一些排气，发动机稀释可受影响，从而可通过降低发动机爆震、汽缸燃烧温度和压力峰值、节流损失和NOx排放改善发动机性能。在描述的实施例中，排气可经由EGR通道141从排气通道148被再循环到进气通道144。提供到进气通道148的EGR的量可通过控制器12经由EGR阀143改变。进一步地，EGR传感器145可被安置在EGR通道内且可提供排气的压力、温度，和浓度中的一个或多个的指示。
图1中示出的控制器12为微型计算机，其包括微型处理器单元(CPU)106、输入/输出口(I/O)108、用于在该特定示例中示出为只读存储器芯片(ROM)110的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器12可从耦合到发动机10的传感器接收各种信号，除之前所述的那些信号之外还包括：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量；来自耦合到冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦合到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器124的歧管绝对压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可通过控制器12从信号PIP中生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中真空或压力的指示。又一些传感器可包括耦合到燃料系统的(一个或多个)燃料箱的燃料水平传感器和燃料成分传感器。
存储介质只读存储器110能够用计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示通过用于执行下述方法以及可预料但不具体列出的其它变体的处理器106可执行的指令。
这样，图1和图2的系统启用一种用于发动机的方法，所述方法包括基于第二汽缸的点火模式调整用于第一汽缸的空气充气估计。
在另一个示例中，一种用于发动机的方法包括：响应于在当前循环或前一循环过程中不点火的第二汽缸，调整用于第一汽缸的空气充气估计第一量；响应于在当前循环过程中点火而在前一循环过程中不点火的第二汽缸，调整空气充气估计第二量；响应于在当前循环中不点火而在前一循环过程中点火的第二汽缸，调整空气充气估计第三量；并且否则不调整空气充气估计。
图3示出用于两个汽缸的进气事件的示例顺序的图表300。具体地，图表300包括曲线301和302，它们分别描述在四冲程循环过程中用于第一汽缸和第二汽缸的汽缸位置，其中第一汽缸和第二汽缸相对于循环异相180度。曲线301和曲线302的实线部分描述用于每个汽缸的相应的进气门打开的持续时间，而曲线301和曲线302的虚线部分描述用于每个汽缸的相应的进气门关闭的持续时间。
在事件k-2和k-1之间，通过曲线301表示的第一汽缸经历排气冲程，而通过曲线302表示的第二汽缸经历膨胀冲程。在事件k-1和k之间，第一汽缸经历进气冲程，而第二汽缸经历排气冲程。在事件k和k+1之间，第一汽缸经历压缩冲程，而第二汽缸经历进气冲程。在事件k+1和k+2之间，第一汽缸经历膨胀冲程，而第二汽缸经历压缩冲程。
对于没有不加燃料的正常汽缸点火，第一汽缸可在事件k+1处经历点火，而第二汽缸可在事件k+2处经历点火。这样，第二汽缸以180度在第一汽缸的后面或继第一汽缸后。此外，在没有停用的正常汽缸点火过程中，第二汽缸可在事件k-2处经历点火。
用于第一汽缸的进气门打开(IVO)303发生在事件k-1之前，而用于第二汽缸的IVO305发生在事件k之前。用于第一汽缸的进气门关闭(IVC)307发生在事件k后，而用于第二汽缸的IVC309发生在事件k+1后。因此，用于两个汽缸的进气门可在IVO305和IVC307事件之间同时打开。这样，如这里进一步所述，第二汽缸的点火或不点火可影响第一汽缸内的空气充气。
如上所述的IVO和IVC事件的顺序可影响用于特定汽缸的空气充气估计。例如，在进气冲程过程中被困在汽缸内的残余气体的量取决于接近汽缸IVO的事件。仍然困在汽缸内的任何残余气体可排出空气且因此减少汽缸的容积效率，或汽缸内空气充气的量。在气门重叠期间，如果排气压力高于进气压力，排气从排气到进气道的回流可导致汽缸内残余气体的量增加(其中在上死点处，在排气结束和进气开始时，所述重叠可包括汽缸的进气门和排气门之间的正气门重叠)。结果，容积效率和空气充气的量可减少。相反地，在气门重叠过程中，如果进气压力高于排气压力，新鲜空气流入排气中，从而清除任何残余气体并增加容积效率和空气充气的量。
如一个示例，对于具有以1-3-4-2点火次序点火的四个汽缸的汽缸，如图3所示，能够看出，汽缸1的IVO正好发生在汽缸3膨胀的BDC之前，且因此接近汽缸3的到排气歧管中的放空脉冲。被困的空气的量也可取决于接近进气门关闭(IVC)的进气歧管压力，这在较低发动机转速处具有较大的影响且在较高发动机转速处具有较小的影响。因此，如果汽缸3在前一循环中还没有点火，将没有放空脉冲，且重叠过程中的排气压力将明显降低。这减少回流并增加扫气(scavenging)的可能性。不管怎样，被困的残余气体将较低而空气充气将较高。如果汽缸3在当前循环中将不点火，则该汽缸内将没有进气，从而使得IVC处的压力高于有进气时的压力。在延迟的IVC(例如，晚于下死点)操作中，这将会在汽缸气门正时中更明显。
相同的关系存在于汽缸4和2之间，且然后在对称的2和1之间，以及3和4之间。因此，在一个示例中，对于发动机循环的每个汽缸，在立即在前的发动机循环和在当前的发动机循环二者中的点火次序中，基于立即随后的汽缸的点火或不点火，对它的汽缸空气充气进行调整。
在一个示例中，映射值可用于解决上述机制对空气充气的平均影响——即，当随后的汽缸在前一循环中不点火但在当前循环中将点火的(A)，和在前一循环中点火而在当前循环中将不点火的(B)。为了分开这两种效果，发动机可使用可替代地点火和不点火的汽缸3和2运行。然后通过观看不点火的循环和点火的循环之间的ISFC和/或空燃比的变化，可确定对汽缸1和4的影响以及汽缸1和4上每个机制的所需的调整。用于汽缸3和2的调整能够通过可替代地点火和跳跃的汽缸1和4获得。
如果两个机制在控制器中分开，它可调整其它发动机控制变量，诸如火花正时。经确定用于情况A的空气充气差异可归属于不同的被困残余气体，而经确定用于情况B的差异可归属于大量被困的空气的唯一变化。在任一种情况下，不同的情况可用于有区别地调整火花正时以解释燃烧率的变化。
再次参照图3，第一汽缸的IVO303正好发生在第二汽缸到达膨胀冲程的下死点(BDC)前，且因此接近排气歧管中的第二汽缸的放空脉冲，或用于第二汽缸的排气门的开口。如果第二汽缸在前一循环(即，在当前循环之前的循环)中不点火，将没有用于第二汽缸的放空脉冲，且所以在用于第一汽缸的气门重叠过程中，排气歧管压力可大体上较低。结果，回流的可能性减小而扫气的可能性增大。这样，相比正常发动机操作，困在第一汽缸内的残余气体可较低而用于第一汽缸的空气充气可较高。参照图4，如这里进一步所述，用于调整用于诸如第一汽缸的给定汽缸的空气充气估计的方法可包括确定随后的汽缸，诸如第二汽缸，在前一循环中是否燃烧。例如，如果第二汽缸在前一循环中没有点火，出于至少上述原因，第一汽缸中的空气充气估计可增加。
如上所述，汽缸内被困空气的量进一步取决于接近汽缸IVC的进气歧管压力。在一些示例中，相比较高的发动机转速，被困空气的量对接近IVC的进气歧管压力的这种依赖可在较低的发动机转速处增加。如果第二汽缸在当前循环中不点火，则当用于第二汽缸的进气门保持闭合时第二汽缸中可没有进气。结果，在用于第一汽缸的IVC处的进气歧管压力高于有进气时的压力。在IVC晚发生的一些示例中，诸如阿特金森(Atkinson)或米勒(Miller)循环发动机，如果第二汽缸在当前循环中不点火，进气歧管压力可大幅增加，从而增加第一汽缸中的空气充气。参照图4，如这里进一步所述，用于调整用于诸如第一汽缸的给定汽缸的空气充气估计的方法可包括确定随后的汽缸，诸如第二汽缸，是否将在当前循环中燃烧。例如，如果第二汽缸在当前循环中不点火，第一汽缸中的空气充气估计可增加从而解释增加的进气歧管压力。
在一些实施例中，诸如控制器12的发动机控制器可包括储存在永久存储器中的指令，从而确定空气充气的量以用于调整用于汽缸的空气充气估计。如非限制性说明性示例，考虑直列式四缸发动机配置。将第一、第二、第三和第四汽缸分别称为1、2、3.和4，常规点火次序可为1342。因此，当第一汽缸点火时，如上所述，第三汽缸以180度继第一汽缸之后。类似地，第一汽缸继第二汽缸之后，第四汽缸继第三汽缸之后，且第二汽缸继第四汽缸之后。因此，当计算用于所谓的第一汽缸的空气充气估计时，如以下参照图4所述，在前一燃烧循环和当前燃烧循环过程中，控制器12可基于第三汽缸的燃烧或不燃烧调整空气充气估计。在一些示例中，通过其调整用于第一汽缸的空气充气估计的量可储存在查找表中。
为了确定通过其调整用于第一汽缸的空气充气估计的量，控制器12可命令一个或多个具体的汽缸加燃料和不加燃料模式。例如，考虑这两个机制(随后的汽缸在前一循环或当前循环中不点火)，控制器12可通过运行所有的汽缸且然后分别命令第一和第四汽缸打开而第二和第三汽缸关闭来映射空气充气。所有汽缸打开时的空气充气包括基线空气充气且可使用本领域已知的技术获得。所有汽缸打开时的空气充气与第二和第三汽缸关闭时的空气充气之间的差异可用于调整第一和第四汽缸中的空气充气估计。具体地，当第三汽缸在前一循环和当前循环过程中关闭时，该差异可用于调整第一汽缸中的空气充气估计，且当第二汽缸在前一循环和当前循环过程中关闭时，相同的差异可用于调整第四汽缸中的空气充气估计。类似的方法可用于获得通过其调整用于第二和第三汽缸的空气充气估计的量。例如，控制器12可命令第二和第三汽缸关闭并测量空气充气的随后变化。当第一汽缸在前一循环和当前循环过程中关闭时，该差异可用于调整第二汽缸中的空气充气估计，且类似地，当第四汽缸在前一循环和当前循环过程中关闭时，差异可用于调整第三汽缸中的空气充气估计。
如果随后的汽缸在前一循环中不点火但在当前循环中点火，且此外如果随后的汽缸在前一循环中点火但在当前循环中不点火，控制器12可进一步包括指令，从而确定用于调整空气充气估计的量。为了该目的，第二和第三汽缸可交替点火和不点火(其中诸如在它的动力冲程中，它将点火)，且空燃比和/或指示具体燃料消耗率(ISFC)产生的变化可用于确定用于第一和第四汽缸的空气充气估计的调整。类似地，第一和第四汽缸可交替点火和不点火(其中诸如在动力冲程中，它将点火)，从而确定用于第二和第三汽缸的空气充气估计调整。
参照图4，如这里进一步所述，用于给定汽缸(诸如图表300中所述的第一汽缸)的空气充气估计，可基于诸如图表300中所述的第二汽缸的随后的汽缸的燃烧或不燃烧被调整。
图4示出用于基于选定汽缸不加燃料的汽缸操作调整空气充气估计的示例方法400的高级流程图。具体地，方法400涉及基于以180度紧接给定汽缸的汽缸(以下称为随后的汽缸)的操作调整用于给定汽缸的空气充气估计。通过调整用于给定汽缸的空气充气估计，一个或多个发动机操作参数可基于调整的空气充气估计更新，从而改善燃料经济性和排放控制。将参考图1和图2中所述的系统和组件描述方法400，然而，应该理解，在不偏离本公开的范围的情况下，所述方法可应用到其他系统和组件。方法400可通过控制器12实施且可在永久存储器中储存为可执行指令。
方法400可在405处开始。在405处，方法400可包括评价工况。工况可包括但不限于，当前汽缸点火模式、汽缸点火历史、空气质量流量、发动机转速、驾驶员扭矩命令、发动机温度、诸如环境温度和大气压的环境条件、增压水平、发动机负荷、歧管绝对压力等。可通过耦合到控制器12的一个或多个传感器测量工况，或可基于可用的数据估计或推断工况。
在410处，方法400可包括确定随后的汽缸是否在前一循环中点过火且将在当前循环中点火。对于考虑之中的给定汽缸，随后的汽缸包括在给定汽缸后面180的汽缸。如果随后的汽缸在前一循环中点过火且将在当前循环中点火，方法400可前进到415。在415处，方法400可包括保持工况。既然随后的汽缸在前一循环中点过火且将在当前循环中点火，随后的汽缸的操作不影响用于给定汽缸的空气充气估计。方法400然后可结束。
如果随后的汽缸在前一循环中未点火或在当前循环中未点火，方法400可前进到420。在420处，方法400可包括确定随后的汽缸是否在前一循环中未点火且将在当前循环中不点火。
如果随后的汽缸在前一循环中未点火且将在当前循环中不点火，方法400可前进到425。在425处，方法400可包括基于在前一循环或当前循环中不点火的随后的汽缸调整用于给定汽缸的空气充气估计。方法400然后可前进到430。在430处，方法400可包括基于用于给定汽缸的更新的空气充气估计更新一个或多个操作参数。方法400然后可结束。所述更新可包括基于用于给定汽缸的更新的空气充气调整喷射到给定汽缸的燃料喷射量。进一步地，可替代地或额外地，其可包括基于用于给定汽缸的更新的空气充气调整用于给定汽缸的火花正时。进一步地，替换地或额外地，其可包括调整用于给定汽缸的喷射器166和170之间的燃料喷射之间的分流比。
这样，汽缸点火模式可影响喷射器之间的分流比。如一个示例，相比对称汽缸禁用(例如，1-3-x-2)的模式，每隔一个汽缸不点火(例如，1-x-4-x)的模式可用较高的直接喷射比到进气道喷射比操作(虽然两个喷射器仍旧供应至少一些燃料)。另外其它示例也是可行的。
返回到420，如果随后的汽缸在前一循环或当前循环中点火，方法400可前进到435。在435处，方法400可包括确定随后的汽缸是否在前一循环中点过火但将在当前循环中不点火。如果随后的汽缸在前一循环中点过火但将在当前汽缸中不点火，方法400可前进到440。其中方法400可包括基于在前一循环中点火但在当前循环中不点火的随后的汽缸而调整用于给定汽缸的空气充气估计。在调整空气充气估计后，方法400可前进到430，其中方法400可包括基于更新的空气充气估计更新一个或多个操作参数。方法400然后可结束。
返回到435，如果随后的汽缸在前一循环中不点火且在当前循环中不点火，方法400可前进到445。随后的汽缸在前一循环中不点火而将在当前循环中点火。因此在445处，方法400可包括基于在当前循环中点火但在前一循环中不点火的随后的汽缸而调整用于给定汽缸的空气充气估计。方法400然后可继续到430，其中一个或多个操作参数可基于更新的空气充气估计被更新。方法400然后可结束。
因此，在一个实施例中，用于发动机的方法包括：响应于在当前循环或前一循环过程中不点火的第二汽缸，调整用于第一汽缸的空气充气估计第一量；响应于在当前循环过程中点火而在前一循环过程中不点火的第二汽缸，调整空气充气估计第二量；响应于在当前循环中不点火而在前一循环过程中点火的第二汽缸，调整空气充气估计第三量；并且否则不调整空气充气估计。所述方法进一步包括基于调整的空气充气估计而调整发动机操作参数。在一个示例中，发动机操作参数包括火花正时。在另一个示例中，发动机操作参数包括燃料喷射量。
在另一个实施例中，用于发动机的方法包括：基于第二汽缸的点火模式，调整用于第一汽缸的空气充气估计。所述方法进一步包括：基于调整的空气充气估计，调整发动机操作参数。在一个示例中，发动机操作参数包括火花正时。
注意，这里所包括的示例控制和评估程序可和各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。这里公开的控制方法和程序可作为可执行指令储存在永久存储器中且可通过包括控制器的控制系统与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合实施。这里所述的具体程序可表示任何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，所示的各种动作、操作和/或功能可按所示的顺序操作、并行操作或在一些情况下省略。同样，实现本文描述的示例实施例的特点和优点时，处理的顺序不是必须要求的，而是为了便于说明和描述。根据所用的具体策略，一个或多个说明性的动作、操作和/或功能可以重复执行。此外，所示的动作、操作和/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永久性存储器内的代码，其中通过结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。
应该理解，这里所公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些特定的实施例不认为具有限制意义，因为许多变体是可行的。例如，上述技术能够应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置、及其他特征、功能、和/或属性的所有新颖和非易见的组合及子组合。
随附的权利要求特别指出被认为是新型且非明显的特定组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元素或“第一”元素或其等价。这样的权利要求应被理解为包括对一个或一个以上这样的元素的接合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本发明权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提供新的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括在本发明的主题之内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，其包括：
基于发动机点火模式，调整用于第一汽缸的空气充气估计，所述发动机点火模式包括基于第二汽缸的点火的点火模式。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述调整的空气充气估计，调整发动机操作参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述发动机操作参数包括火花正时。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述发动机操作参数包括燃料喷射量。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：基于所述发动机点火模式，调整到所述第一汽缸的进气门喷射与直接喷射比率。
6.一种用于发动机的方法，其包括：
如果发动机循环中立即紧接的汽缸在其立即在前的循环中点火，调整来自发动机传感器的用于第一汽缸的空气充气估计第一量，并且如果立即紧接的汽缸在其立即随后的循环中被安排不点火，调整来自发动机传感器的用于第一汽缸的空气充气估计第二量；且
基于所述调整的空气充气估计，调整发动机致动器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一汽缸和第二汽缸的气门在排气末端的上死点处正气门重叠操作，其中所述调整包括针对带有相对较低的排气压力和增加的扫气的所述第一汽缸增加汽缸空气充气所述第一量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一汽缸和所述第二汽缸的气门在排气末端的上死点处正气门重叠操作，其中所述调整包括针对带有相对较高的进气歧管压力的所述第一汽缸增加汽缸空气充气所述第二量，所述第二量大于所述第一量。
9.根据权利要求6所述的方法，其中对于所述发动机循环的每个汽缸，在所述立即在前的发动机循环和在所述当前发动机循环二者中的所述点火次序中，基于所述立即随后的汽缸的点火或不点火对其汽缸空气充气进行调整。
10.根据权利要求9所述的方法，其中不点火的汽缸继续具有进气门和排气门操作。
11.一种用于发动机的方法，其包括：
响应于在当前循环和前一循环过程中不点火的第二汽缸，调整用于第一汽缸的空气充气估计第一量；
响应于在所述当前循环过程中点火而在所述前一循环过程中不点火的所述第二汽缸，调整所述空气充气估计第二量；
响应于在所述当前循环中不点火而在所述前一循环过程中点火的所述第二汽缸，调整所述空气充气估计第三量；且
基于所述调整的空气充气估计，调整燃料喷射量。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：基于所述调整的空气充气估计，调整发动机操作参数，其中所述当前循环为包括所述发动机的每个汽缸完成其自身的具有四个冲程的汽缸循环的当前发动机循环，且其中所述前一循环为前一发动机循环。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二汽缸为在发动机循环点火次序中紧接所述第一汽缸的立即安排的汽缸。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述当前循环和所述前一循环二者过程中，发动机循环点火次序相同。
15.根据权利要求14所述的方法，其中发动机加燃料是通过喷射到发动机汽缸内的至少一些直接燃料喷射。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述发动机的进气空气通过蜗轮增压器增压。
17.根据权利要求15所述的方法，其中不点火的汽缸继续具有进气门和排气门操作。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：基于其调整的空气充气估计，调整每个相应汽缸的火花正时。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述发动机正沿地面驱动车辆的车轮的发动机操作过程中，基于歧管压力传感器和质量空气流量传感器中的一个或多个估计所述空气充气。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，基于所述调整的汽缸空气充气估计，直接调整喷射到所述第一汽缸的燃料喷射。
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