CN105626282B - 组合气缸状态和变速器齿轮控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供组合气缸状态和变速器齿轮控制系统及方法。点火模块基于转矩请求和变速器的当前齿轮比来确定发动机的目标激活气缸数量。组合识别模块基于转矩请求识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合，其中以下至少之一：可能激活气缸数量不同于目标激活气缸数量；和可能变速器齿轮比不同于变速器的当前齿轮比。当针对可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的第二燃料消耗小于针对目标激活气缸数量和当前齿轮比的第一燃料消耗时，变换模块选择性地：将目标激活气缸数量变换为可能激活气缸数量；和将变速器的目标齿轮比变换为可能变速器齿轮比。激活/停用模块基于目标激活气缸数量来控制气缸激活和停用。

Description

组合气缸状态和变速器齿轮控制系统及方法
技术领域
本发明涉及内燃发动机，并且更具体地涉及用于控制气缸激活/停用以及变速器齿轮比二者的系统和方法。
背景技术
在此提供的背景描述用于总体上呈现本发明的环境。在该背景技术部分描述的范围内，当前署名的发明人的成果以及该描述的在提交时可能不构成现有技术的方面，既非明示也非暗示地被认为是相对于本发明的现有技术。
内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动转矩。在一些类型的发动机中，进入发动机中的空气流量可以经由节流阀来调整。节流阀可以调节节流面积，其增加或减少进入发动机中的空气流量。随着节流面积增加，进入发动机中的空气流量增加。燃料控制系统调节喷射燃料的速率，以向气缸提供期望空气/燃料混合物和/或以实现期望转矩输出。增加提供给气缸的空气和燃料的量通常增加发动机的转矩输出。
在一些情况下，可以停用发动机的一个或更多个气缸。停用气缸可以包括停止气缸的进气阀和排气阀的打开和关闭和暂停向气缸加油。当在停用一个或更多个气缸的同时发动机能够产生所请求的转矩量时，可以停用一个或更多个气缸例如以减少燃料消耗。
发明内容
公开了一种车辆的控制系统。点火模块基于转矩请求和变速器的当前齿轮比来确定发动机的目标激活气缸数量。组合识别模块基于转矩请求识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合，其中以下至少之一：可能激活气缸数量不同于目标激活气缸数量；和可能变速器齿轮比不同于变速器的当前齿轮比。加油估计模块针对目标激活气缸数量和当前齿轮比来确定第一燃料消耗，并且针对可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比来确定第二燃料消耗。当第二燃料消耗小于第一燃料消耗时，变换模块选择性地：将目标激活气缸数量变换为可能激活气缸数量；和将变速器的目标齿轮比变换为可能变速器齿轮比。激活/停用模块基于目标激活气缸数量来控制气缸激活和停用。
在进一步特征中，变速器控制模块基于目标齿轮比控制变速器。
在进一步特征中，变换模块选择性地防止在当前齿轮比和可能变速器齿轮比之间的差值大于预定值时的变换。
在进一步特征中，组合识别模块进一步基于车辆速度来识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合。
在进一步特征中，组合识别模块进一步基于发动机速度来识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合。
在进一步特征中，加油估计模块：基于目标激活气缸数量、当前齿轮比和转矩请求来确定第一燃料消耗；并且基于可能激活气缸数量、可能变速器齿轮比和转矩请求来确定第二燃料消耗。
在进一步特征中，加油估计模块基于车辆速度和发动机速度来确定第一燃料消耗和第二燃料消耗。
在进一步特征中，加油估计模块使用将激活气缸数量和齿轮比与燃料消耗相关联的映射来确定第一燃料消耗和第二燃料消耗。
在进一步特征中：组合识别模块基于转矩请求进一步识别包括第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比的第二组合。以下至少之一：第二可能激活气缸数量不同于目标激活气缸数量；和第二可能变速器齿轮比不同于变速器的当前齿轮比。此外以下至少之一：第二可能激活气缸数量不同于可能激活气缸数量；和第二可能变速器齿轮比不同于可能变速器齿轮比。加油估计模块进一步针对第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比来确定第三燃料消耗。
在进一步特征中，当第二燃料消耗也小于第三燃料消耗时，变换模块选择性地：将目标激活气缸数量变换为可能激活气缸数量；和将变速器的目标齿轮比变换为可能变速器齿轮比。
一种用于车辆的控制方法，包括：基于转矩请求和变速器的当前齿轮比来确定发动机的目标激活气缸数量；并且基于转矩请求识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合，其中以下至少之一：可能激活气缸数量不同于目标激活气缸数量；和可能变速器齿轮比不同于变速器的当前齿轮比。该方法还包括：针对目标激活气缸数量和当前齿轮比来确定第一燃料消耗；针对可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比来确定第二燃料消耗；当第二燃料消耗小于第一燃料消耗时，选择性地：将目标激活气缸数量变换为可能激活气缸数量；和将变速器的目标齿轮比变换为可能变速器齿轮比；以及基于目标激活气缸数量来控制气缸激活和停用。
在进一步特征中，所述方法还包括基于目标齿轮比控制变速器。
在进一步特征中，所述方法还包括选择性地防止在当前齿轮比和可能变速器齿轮比之间的差值大于预定值时的变换。
在进一步特征中，所述方法还包括进一步基于车辆速度来识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合。
在进一步特征中，所述方法还包括进一步基于发动机速度来识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合。
在进一步的特征中，所述方法还包括：基于目标激活气缸数量、当前齿轮比和转矩请求来确定第一燃料消耗；并且基于可能激活气缸数量、可能变速器齿轮比和转矩请求来确定第二燃料消耗。
在进一步特征中，所述方法还包括进一步基于车辆速度和发动机速度来确定第一燃料消耗和第二燃料消耗。
在进一步特征中，所述方法还包括使用将激活气缸数量和齿轮比与燃料消耗相关联的映射来确定第一燃料消耗和第二燃料消耗。
在进一步特征中，所述方法还包括：基于转矩请求，识别包括第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比的第二组合；以下至少之一：所述第二可能激活气缸数量不同于目标激活气缸数量；和第二可能变速器齿轮比不同于变速器的当前齿轮比；以及以下至少之一：第二可能激活气缸数量不同于可能激活气缸数量；和第二可能变速器齿轮比不同于可能变速器齿轮比；并且针对第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比来确定第三燃料消耗。
在进一步特征中，所述方法还包括：当第二燃料消耗也小于第三燃料消耗时，选择性地：将目标激活气缸数量变换为可能激活气缸数量；和将变速器的目标齿轮比变换为可能变速器齿轮比。
1. 一种车辆的控制系统，包括：
点火模块，基于转矩请求和变速器的当前齿轮比来确定发动机的目标激活气缸数量；
组合识别模块，基于所述转矩请求识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合，其中以下至少之一：
所述可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；
加油估计模块，针对所述目标激活气缸数量和所述当前齿轮比来确定第一燃料消耗并且针对所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比来确定第二燃料消耗；
变换模块，当所述第二燃料消耗小于所述第一燃料消耗时，该变换模块选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比；以及
激活/停用模块，基于所述目标激活气缸数量来控制气缸激活和停用。
2. 根据方案1所述的系统，还包括基于所述目标齿轮比控制所述变速器的变速器控制模块。
3. 根据方案1所述的系统，其中所述变换模块选择性地防止在所述当前齿轮比和所述可能变速器齿轮比之间的差值大于预定值时的变换。
4. 根据方案1所述的系统，其中所述组合识别模块进一步基于车辆速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述组合。
5. 根据方案1所述的系统，其中所述组合识别模块进一步基于发动机速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述组合。
6. 根据方案1所述的系统，其中所述加油估计模块：
基于所述目标激活气缸数量、所述当前齿轮比和所述转矩请求来确定所述第一燃料消耗；并且
基于所述可能激活气缸数量、所述可能变速器齿轮比和所述转矩请求来确定所述第二燃料消耗。
7. 根据方案6所述的系统，其中所述加油估计模块基于车辆速度和发动机速度来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
8. 根据方案1所述的系统，其中所述加油估计模块使用将激活气缸数量和齿轮比与燃料消耗相关联的映射，来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
9. 根据方案1所述的系统，其中:
所述组合识别模块基于所述转矩请求进一步识别包括第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比的第二组合；
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；以及
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述可能激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述可能变速器齿轮比；并且
所述加油估计模块进一步针对所述第二可能激活气缸数量和所述第二可能变速器齿轮比来确定第三燃料消耗。
10. 根据方案9所述的系统，其中，当所述第二燃料消耗也小于所述第三燃料消耗时，所述变换模块选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比。
11. 一种用于车辆的控制方法，包括：
基于转矩请求和变速器的当前齿轮比来确定发动机的目标激活气缸数量；
基于所述转矩请求，识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的组合，其中以下至少之一：
所述可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；
针对所述目标激活气缸数量和所述当前齿轮比来确定第一燃料消耗；
针对所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比来确定第二燃料消耗；
当所述第二燃料消耗小于所述第一燃料消耗时，选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比；以及
基于所述目标激活气缸数量来控制气缸激活和停用。
12. 根据方案11所述的方法，还包括基于所述目标齿轮比控制所述变速器。
13. 根据方案11所述的方法，还包括选择性地防止在所述当前齿轮比和所述可能变速器齿轮比之间的差值大于预定值时的变换。
14. 根据方案11所述的方法，还包括进一步基于车辆速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述组合。
15. 根据方案11所述的方法，还包括进一步基于发动机速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述组合。
16. 根据方案11所述的方法，还包括：
基于所述目标激活气缸数量、所述当前齿轮比和所述转矩请求来确定所述第一燃料消耗；以及
基于所述可能激活气缸数量、所述可能变速器齿轮比和所述转矩请求来确定所述第二燃料消耗。
17. 根据方案16所述的方法，还包括基于车辆速度和发动机速度来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
18. 根据方案11所述的方法，还包括使用将激活气缸数量和齿轮比与燃料消耗相关联的映射来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
19. 根据方案11所述的方法，还包括：
基于所述转矩请求识别包括第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比的第二组合；
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；以及
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述可能激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述可能变速器齿轮比；以及
针对所述第二可能激活气缸数量和所述第二可能变速器齿轮比来确定第三燃料消耗。
20. 根据方案19所述的方法，还包括当所述第二燃料消耗也小于所述第三燃料消耗时选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比。
根据具体实施方式、权利要求书和附图，本发明的另外的应用领域将变得显然。具体实施方式和特定示例只是预期用于例示的目的，并不意图限制本发明的范围。
附图说明
从具体实施方式和附图将更加全面地理解本发明，在附图中:
图1是示例发动机系统的功能框图；
图2是示例发动机控制系统的功能框图；
图3是示例气缸控制模块的功能框图；以及
图4是描绘控制气缸激活/停用和变速器齿轮比的示例方法的流程图。
在附图中，参考标记可以重复使用来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以生成转矩。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更多个气缸。ECM可以停用一个或更多个气缸例如以减少燃料消耗。
ECM确定发动机气缸的目标点火分数，以便在给定变速器当前齿轮比的情况下实现发动机转矩请求。目标点火分数的分子可以指示在气缸点火次序中的之后X个气缸期间要激活多少个气缸（Y），其中X是目标点火分数的分母。ECM以气缸的预定点火次序激活和停用发动机气缸以便实现目标点火分数。
根据本发明，ECM确定能够用于实现发动机转矩请求的变速器齿轮比和目标点火分数的其他可能组合。当使用目标点火分数和变速器齿轮比的不同组合可以提供燃料消耗减少时，ECM选择性地变换为目标点火分数和变速器齿轮比的该组合。
现在参考图1，呈现了示例发动机系统100的功能框图。车辆的发动机系统100包括发动机102，发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来燃烧空气/燃料混合物以产生转矩。空气通过进气系统108被吸入发动机102内。进气系统108可以包括进气歧管110和节流阀112。仅作为示例，节流阀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控制节流阀致动器模块116，并且节流阀致动器模块116调整节流阀112的开度以控制进入进气歧管110中的气流。
来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的气缸内。虽然发动机102包括多个气缸，不过为了例示目的而示出了单个代表性气缸118。仅作为示例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114可以指导气缸致动器模块120在某些情况下选择性地停用一些气缸，这将在下文中进一步讨论，这可以提高燃料效率。
发动机102可以使用四冲程循环或其他适当的发动机循环来运转。下面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）每旋转一周期间，在气缸118内发生四个冲程中的两个。因此，需要曲轴旋转两周以使气缸118经历所有四个冲程。对于四冲程发动机，一个发动机循环可以对应于圈曲轴旋转两周。
当气缸118被激活时，来自进气歧管110的空气在进气冲程期间通过进气阀122被吸入到气缸118内。ECM 114控制燃料致动器模块124，其调整燃料喷射以实现期望空燃比。燃料可以在中心位置或多个位置（例如每个气缸的进气阀122附近）喷射到进气歧管110中。在各个实施方式（未示出）中，燃料可以直接喷射到气缸中，或喷射到与气缸关联的混合腔/端口中。燃料致动器模块124可以暂停向被停用的气缸的燃料喷射。
所喷射的燃料在气缸118中与空气混合并产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压燃发动机，在这种情况下压缩引起空气/燃料混合物的点燃。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的信号在气缸118中给火花塞128通电，这将空气/燃料混合物点燃。一些类型的发动机，例如均质充量压燃式（HCCI）发动机可以执行压缩点火和火花点火二者。可以相对于活塞位于其最上部位置的时刻指定火花的正时，其将被称为上止点（TDC）。
火花致动器模块126可以由指定在TDC之前或之后多久以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相关，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可以禁止向被停用气缸提供火花或者向被停用气缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，从而驱动曲轴。燃烧冲程可以定义为在活塞到达TDC的时刻与活塞返回最下部位置的时刻之间的时间，其将被称为下止点（BDC）。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动，并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。
进气阀122可以由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可以由排气凸轮轴142控制。在各个实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制用于气缸118的多个进气阀（包括进气阀122）和/或可以控制多组气缸（包括气缸118）的进气阀（包括进气阀122）。相似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制用于气缸118的多个排气阀和/或可以控制用于多组气缸（包括气缸118）的排气阀（包括排气阀130）。虽然示出并讨论了基于凸轮轴的阀致动，但是可以实施无凸轮的阀致动器。虽然示出了单独的进气和排气凸轮轴，但是也可以使用具有用于进气阀和排气阀二者的凸角的一个凸轮轴。
气缸致动器模块120可以通过禁止进气阀122和/或排气阀130的打开而停用气缸118。可以利用进气凸轮相位器148来改变进气阀122相对于活塞TDC打开的时间。可以利用排气凸轮相位器150来改变排气阀130相对于活塞TDC打开的时间。相位器致动器模块158可以基于来自于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。当实施时，可变阀升程（未示出）也可以由相位器致动器模块158控制。在各个其他实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可以由除凸轮轴之外的致动器控制，例如机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等等。
发动机系统100可以包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1示出涡轮增压器，其包括由流经排气系统134的排气驱动的涡轮160-1。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的压缩机160-2，其压缩通向节流阀112的空气。在各个实施方式中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可以压缩来自节流阀112的空气并且将压缩空气输送到进气歧管110。
废气门162可以允许排气绕过涡轮160-1，从而减小涡轮增压器的增压（进气空气压缩的量）。ECM 114可以经由增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在各个实施方式中，多个涡轮增压器可以由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可以具有可变几何构型，其可以由增压致动器模块164控制。
中间冷却器（未示出）可以耗散掉压缩空气充气内所包含的一些热量，该热量随着空气被压缩而产生。虽然为了例示的目的而单独示出，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热排气附近。压缩空气充气可以从排气系统134的部件吸收热。
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控制。
可以使用曲轴位置传感器180来测量曲轴位置。可以基于使用曲轴位置传感器180测量的曲轴位置来确定发动机速度。可以使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以位于发动机102内或者冷却剂循环的其他位置，例如散热器（未示出）处。
可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各个实施方式中，可以测量发动机真空，即环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差。可以使用空气质量流量（MAF）传感器186来测量流到进气歧管110中的空气的质量流量。在各个实施方式中，MAF传感器186可以位于还包括节流阀112的外壳中。
可以使用一个或更多个节流阀传感器（TPS）190来测量节流阀112的位置。可以使用进气空气温度（IAT）传感器192来测量被吸入到发动机102内的空气的温度。发动机系统100还可以包括一个或更多个其他传感器193。ECM 114可以使用来自传感器的信号来做出对于发动机系统100的控制判定。
ECM 114可以与变速器控制模块194通信，例如以协调变速器中的换档。例如，ECM114可以在换档期间减小发动机转矩。ECM 114可以与混合动力控制模块196通信，例如以协调发动机102和电动马达198的运转。电动马达198也可以用作发电机，并且可以用于产生电能以便由车辆电气系统使用和/或存储在电池中。虽然仅示出和讨论了电动马达198，但是也可以实施多个电动马达。在各个实施方式中，ECM 114、变速器控制模块 194和混合动力控制模块196的各种功能可以集成到一个或更多个模块中。
可以将改变发动机参数的每个系统称为发动机致动器。每个发动机致动器均具有相关联的致动器值。例如，可以将节流阀致动器模块116称为发动机致动器，并且可以将节流阀打开面积称为致动器值。在图1的示例中，节流阀致动器模块116通过调节节流阀112的叶片的角度来实现节流阀打开面积。
也可以将火花致动器模块126称为发动机致动器，而对应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他的发动机致动器可以包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器，致动器值可以分别对应于气缸激活/停用序列、加油速率、进气和排气凸轮相位器角度、增压压力和EGR阀打开面积。ECM 114可以控制致动器值，以使发动机102生成所请求的发动机输出转矩。
现在参考图2，呈现了示例发动机控制系统的功能框图。转矩请求模块204基于一个或更多个驾驶员输入212来确定发动机102的转矩请求208。驾驶员输入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/或一个或更多个其他适当的驾驶员输入。转矩请求模块204可以附加地或替代地基于一个或更多个其他转矩请求来确定转矩请求208，例如基于由ECM 114生成的转矩请求和/或从车辆的其他模块接收的转矩请求，所述其他模块例如是变速器控制模块194、混合动力控制模块196、底盘控制模块等等。
基于转矩请求208和/或一个或更多个其他参数来控制一个或更多个发动机致动器。例如，节流阀控制模块216可以基于转矩请求208来确定目标节流阀开度220。节流阀致动器模块116可以基于目标节流阀开度220来调节节流阀112的开度。
火花控制模块224基于转矩请求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生成火花。燃料控制模块232基于转矩请求208确定一个或更多个目标加油参数236。例如，目标加油参数236可以包括燃料喷射量、喷射所述量的燃料喷射次数以及每次喷射的正时。燃料致动器模块124基于目标加油参数236喷射燃料。
相位器控制模块237基于转矩请求208确定目标进气和排气凸轮相位器角度238和239。相位器致动器模块158可以分别基于目标进气和排气凸轮相位器角度238和239来调整进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。增压控制模块240可以基于转矩请求208来确定目标增压242。增压致动器模块164可以基于目标增压242来控制由增压装置输出的增压。
气缸控制模块244针对气缸的预定点火次序中的下一气缸（“下一气缸”）生成激活/停用命令248。激活/停用命令248指示应该激活还是停用该下一气缸。仅作为示例，气缸控制模块244可以在应该激活下一气缸时将激活/停用命令248设定成第一状态（例如，1）并且在应该停用下一气缸时将激活/停用命令248设定成第二状态（例如，0）。虽然关于预定点火次序中的下一气缸讨论和将讨论激活/停用命令248，但是可以针对预定点火次序中紧接着下一气缸的第二气缸、预定点火次序中紧接着第二气缸的第三气缸或者预定点火次序中下一气缸之后的另一气缸来生成激活/停用命令248。
当激活/停用命令248指示应该停用下一气缸时，气缸致动器模块120停用下一气缸的进气阀和排气阀。当激活/停用命令248指示应该激活下一气缸时，气缸致动器模块120允许下一气缸的进气阀和排气阀开闭。
当激活/停用命令248指示应该停用下一气缸时，燃料控制模块232暂停下一气缸的加油。当激活/停用命令248指示应该激活下一气缸时，燃料控制模块232将目标加油参数236设定成对下一气缸提供燃料。当激活/停用命令248指示应该激活下一气缸时，火花控制模块224可以向下一气缸提供火花。当激活/停用命令248指示应该停用下一气缸时，火花控制模块224可以向下一气缸提供火花或暂停向下一气缸提供火花。气缸停用不同于燃料切断（例如，减速燃料切断）之处在于，在燃料切断期间要暂停加油的气缸的进气阀和排气阀在燃料切断期间仍然开闭，而当停用那些气缸时，气缸的进气阀和排气阀维持关闭。
图3是气缸控制模块244的示例实施方式的功能框图。点火模块304确定目标点火分数308。目标点火分数308的分子对应于在气缸预定点火次序中的接下来N个气缸中要激活的目标气缸数量，并且N是目标点火分数308的分母。例如，目标点火分数5/8指示应该激活预定点火次序中的接下来8个气缸中的5个。因此在该示例中，应该停用预定点火次序中的接下来8个气缸中的3个。目标点火分数0对应于停用发动机102的所有气缸（和激活0个），并且目标点火分数1对应于激活发动机102的所有气缸（和停用0个）。
点火模块304基于转矩请求208、发动机速度312和变速器的当前齿轮比314确定目标点火分数308。例如，点火模块304可以使用将转矩请求、发动机速度和齿轮比与目标点火分数308相关联的函数和映射之一来确定目标点火分数308。可以例如基于使用曲轴位置传感器180测量的曲轴位置来确定发动机速度312。变速器控制模块194控制在变速器内接合哪个齿轮比，并且可以提供当前齿轮比314。
序列模块316确定用于激活和停用气缸以实现目标点火分数308的目标序列320。可以针对每个可能的目标点火分数存储用于激活和停用气缸的一个或更多个可能序列。
给定目标点火分数的每个可能序列包括用于激活和停用气缸以实现该目标点火分数的多个输入的序列。例如，用于实现5/8的目标点火分数的一种可能的序列可以是：
其中1指示激活气缸并且0指示被停用气缸。用于实现5/8的目标点火分数的其他可能序列包括但不限于：
，
，和
。
可以仅存储一个可能序列的例外包括目标点火分数0和1，其中分别激活零个气缸和全部气缸。序列模块316可以例如基于一个或更多个车辆操作参数选择可能序列中的一种。激活/停用模块324生成激活/停用命令248，并且因此根据目标序列320激活和停用气缸。
加油估计模块328基于目标点火分数308和变速器的当前齿轮比314来确定估计燃料消耗332。加油估计模块328可以进一步基于转矩请求208、发动机速度312和/或车辆速度340来确定对于目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗332。例如，加油估计模块328可以使用将目标点火分数、齿轮比、转矩请求、发动机速度和/或车辆速度与燃料消耗值相关联的函数和映射之一来确定估计燃料消耗332。在各个实施方式中，燃料消耗值可以是制动功率比油耗（BSFC）值。车辆速度340可以例如基于一个或更多个测量的车轮速度来确定。
组合识别模块344识别在给定转矩请求208、发动机速度312和车辆速度340情况下可以使用的目标点火分数和变速器齿轮比的其他可能组合348。例如，组合识别模块344可以使用包括由转矩请求、发动机速度和车辆速度指明的可能目标点火分数和齿轮比的映射，来识别目标点火分数和变速器齿轮比的其他可能组合348。其他可能组合348均包括不同于变速器的当前齿轮比314的可能目标齿轮比和/或不同于目标点火分数308的可能目标点火分数。
加油估计模块328也分别针对其他可能组合348来确定估计燃料消耗332。加油估计模块328可以进一步基于转矩请求208、发动机速度312和/或车辆速度340来确定针对其他可能组合348的估计燃料消耗332。例如，加油估计模块328可以使用将目标点火分数、齿轮比、转矩请求、发动机速度和/或车辆速度与燃料消耗值相关联的函数或映射来确定估计燃料消耗332。
变换模块352识别所述其他可能组合348中具有小于目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗332的估计燃料消耗332的组合。所述其他可能组合348中具有小于目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗332的估计燃料消耗332的组合将被称为被识别可能组合。预期变换为被识别可能组合中的一个将提供燃料消耗减少。
变换模块352确定在当前运转条件下是否能够进行向被识别可能组合中的一个的变换。下文更详细地讨论是否能够进行变换。如果是，则变换模块352命令目标点火模块304和变速器控制模块194分别变换为目标点火分数和齿轮比的该被识别可能组合。
例如，变换模块352可以将点火分数命令356设定成被识别可能组合中的一个的可能目标点火分数，并且点火模块304将目标点火分数308设定成点火分数命令356。变换模块352还可以将齿轮比命令360设定成被识别可能组合中的一个的可能齿轮比，并且变速器控制模块194控制变速器以齿轮比命令360运转。这可以包括如果齿轮比命令360中所指示的齿轮比尚未接合则换档到该齿轮比。因此，基于点火分数命令356激活和停用气缸，变速器以齿轮比命令360运转，并且燃料消耗可以减少。
现在参考图4，呈现了描绘结合变速器齿轮比控制气缸激活/停用的示例方法的流程图。控制开始于408，在此加油估计模块328针对目标点火分数308和变速器的当前齿轮比314确定估计燃料消耗332。加油估计模块328基于目标点火分数308和当前齿轮比314来确定估计燃料消耗332。加油估计模块328可以进一步基于例如转矩请求208、发动机速度312和/或车辆速度340等一个或更多个参数来确定估计燃料消耗332。
在412处，组合识别模块344识别可能目标点火分数和变速器齿轮比的其他可能组合348。在416处，加油估计模块328设定计数器值（I）等于1。在420处，加油估计模块328选择所述其他可能组合348中的第I个。所述其他可能组合348中的每个均包括可能目标点火分数和变速器的可能齿轮比。
在424处，加油估计模块328针对所述其他可能组合348中的第I个的可能目标点火分数和可能变速器齿轮比来确定估计燃料消耗332。加油估计模块328基于可能目标点火分数和可能变速器齿轮比来确定估计燃料消耗332。加油估计模块328可以进一步基于例如转矩请求208、发动机速度312和/或车辆速度340等一个或更多个参数来确定估计燃料消耗332。
在428处，加油估计模块确定计数器值（I）是否小于所识别的其他可能组合的总数量。如果428是真，则加油估计模块328在432处使计数器值（I）增加（例如，设定I=I+1），并且控制返回到420。以此方式，针对所述其他可能组合中的每个确定估计燃料消耗。如果428是假，则控制继续到436。
在436处，变换模块352将目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗322与所述其他可能组合的估计燃料消耗332进行比较。变换模块352识别所述其他可能组合中具有小于目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗332的估计燃料消耗332的组合。
在440处，变换模块352选择所述其他可能组合中具有小于目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗332的估计燃料消耗332的一个组合。例如，变换模块352可以选择所述其他可能组合中具有最小的估计燃料消耗332的一个组合。
变换模块352确定是否能够进行向所述其他可能组合中的选定一个组合的变换。不能进行向所述可能组合中的选定一个组合的变换的示例情况是，不能进行从当前齿轮比324向该可能组合的可能目标齿轮比的变换的情况，例如在当前齿轮比314和可能目标齿轮比之间存在一个或更多个其他齿轮比的情况。换言之，在要执行两次或更多次换档来进行变换的情况下，不可以进行变换。这可以例如通过当前齿轮比314和可能目标齿轮比之间的差值大于预定值来指示。
不能进行向所述可能组合中的选定一个组合的变换的另一示例情况是，变换之后的噪声和振动将大于预定值的情况。这样，变换模块352可以例如使用将可能目标点火分数和可能目标齿轮比与噪声和振动值相关联的函数或映射，针对所述可能组合中的选定一个组合来确定噪声和振动值。不能进行向所述可能组合中的选定一个组合的变换的另一示例情况是，向所述可能组合的变换将不允许足够的转矩储备的情况。可能避免向所述可能组合中的选定一个组合的变换的又一示例情况是，当使用当前组合的时间段小于预定时段时。可能避免向所述可能组合中的选定一个组合的变换的再一示例情况是，当可能组合中的选定一个组合在向另一可能组合变换之前可以使用的预测时段小于预定时段时。在这两种示例中，可能避免变换，例如以便防止频繁变换，并且在一些情况下由于对于变换待执行的其他操作（例如转矩平缓）所需要的时间段的原因而不可能进行变换。可能避免向可能组合中的选定一个组合的变换的另一示例情况是当所经历的转矩波动和/或噪声和振动的增加的成本超过了经由变换实现的燃料效率益处（减少）时。不能进行向可能组合中的选定一个组合的变换的其他示例情况包括但不限于当如果进行变换则可能使部件耐久性降低时。
如果444是真，则控制继续到456。如果444是假，则在448处，变换模块352确定所述其他可能组合中具有小于目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗332的估计燃料消耗332的所有组合是否已经在444处致力于可能的使用。如果448是假，则在452处，变换模块352选择所述其他可能组合中具有小于目标点火分数308和当前齿轮比314的估计燃料消耗332的估计燃料消耗332的另一组合，并且控制返回到444。例如，在452处，变换模块352可以选择所述其他可能组合中具有下一最小的估计燃料消耗332的一个组合。如果448是真，则控制可以结束。
在456处，当变换模块352确定所述其他可能组合中具有较小估计燃料消耗332的选定一个组合可以使用时，变换模块352将点火分数命令356和齿轮比命令360设定成所述其他可能组合中的选定一个组合的可能目标点火分数和可能齿轮比。在460处，点火模块304将目标点火分数308设定成点火分数命令356。基于目标点火分数308来控制气缸激活和停用。同样在460处，如果齿轮比命令360的齿轮比尚未接合，则变速器控制模块194控制变速器接合该齿轮比。虽然图4的示例示出为结束，但是图4可以是一个控制回路的例示，并且控制可以以预定间隔执行多个控制回路。
前面的描述在本质上只是例示性的，而绝不意图以任何方式限制本发明、其应用或使用。本发明的广泛的教导可以以各种形式来实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但是本发明的真正范围不应受此限制，因为其它修改将通过研究附图、说明书和所附权利要求变得显然。当在本文中使用时，短语A、B和C中的至少一个应该解释为表示使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C），并且不应该解释为表示“至少一个A、至少一个B和至少一个C”。应理解在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的次序（或同时地）执行方法内的一个或多个步骤。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指下列内容，或者为下列内容的一部分，或者包括下列内容：专用集成电路(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；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或成组的)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或成组的)；提供所描述的功能性的其它适当的硬件部件；或者以上内容中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
模块可以包括一个或更多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网（LAN）、因特网、广域网（WAN）或其组合的有线或无线接口。本发明的任意给定模块的功能可以分布于经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载均衡。在进一步示例中，服务器（也被称为远程或云）模块可以代表客户模块完成一些功能。
如上文所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语成组处理器电路包含与附加处理器电路结合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。提及多个处理器电路包含在离散模片上的多个处理器电路、在单个模片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多线程或上述的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语成组存储器电路包含与附加存储器结合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。当在本文中使用时，术语计算机可读介质不包含通过介质（例如在载波上）传播的瞬时电信号或电磁信号，因此可以认为术语计算机可读介质是有形的且非瞬时的。非瞬时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（例如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或者掩模只读存储器电路）、易失性存储器电路（例如静态随机存取存储器电路或者动态随机存取存储器电路）、磁性存储介质(例如模拟或数字磁带或者硬盘驱动器）和光学存储介质（例如CD、DVD或蓝光光盘）。
可以通过配置通用计算机来执行以计算机程序实施的一个或更多个具体功能来生成专用计算机，由该专用计算机部分或全部地实现本申请中描述的设备和方法。以上描述的功能块和流程图元素用作软件说明，其能够通过技术人员或程序员的常规工作转换成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非瞬时有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或者依赖于存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件相互作用的基本输入/输出系统（BIOS）、与专用计算机的具体装置相互作用的装置驱动器、一个或更多个操作系统、用户应用、背景服务、背景应用等等。
计算机程序可以包括：（i）待解析的说明性文本，例如HTML（超文本标记语言）或XML（可扩展标记语言），（ii）汇编码，（iii）由编译器从源代码生成的对象代码，（iv）由翻译器执行的源代码，（v）由即时编译器编译和执行的源代码等等。仅作为示例，源代码可以使用由包括C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5、Ada、ASP（动态服务器页面）、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua和Python®的语言形成的语法来书写。

Claims (20)

1.一种车辆的控制系统，包括：
点火模块，基于转矩请求和变速器的当前齿轮比来确定发动机的目标激活气缸数量；
组合识别模块，基于所述转矩请求识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的第一组合，其中以下至少之一：
所述可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；
加油估计模块，针对所述目标激活气缸数量和所述当前齿轮比来确定第一燃料消耗并且针对所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比来确定第二燃料消耗；
变换模块，当所述第二燃料消耗小于所述第一燃料消耗时，该变换模块选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比；以及
激活/停用模块，基于所述目标激活气缸数量来控制气缸激活和停用。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括基于所述目标齿轮比控制所述变速器的变速器控制模块。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述变换模块选择性地防止在所述当前齿轮比和所述可能变速器齿轮比之间的差值大于预定值时的变换。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述组合识别模块进一步基于车辆速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述第一组合。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述组合识别模块进一步基于发动机速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述第一组合。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述加油估计模块：
基于所述目标激活气缸数量、所述当前齿轮比和所述转矩请求来确定所述第一燃料消耗；并且
基于所述可能激活气缸数量、所述可能变速器齿轮比和所述转矩请求来确定所述第二燃料消耗。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述加油估计模块基于车辆速度和发动机速度来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述加油估计模块使用将激活气缸数量和齿轮比与燃料消耗相关联的映射，来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
9.根据权利要求1所述的系统，其中:
所述组合识别模块基于所述转矩请求进一步识别包括第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比的第二组合；
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；以及
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述可能激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述可能变速器齿轮比；并且
所述加油估计模块进一步针对所述第二可能激活气缸数量和所述第二可能变速器齿轮比来确定第三燃料消耗。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，当所述第二燃料消耗也小于所述第三燃料消耗时，所述变换模块选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比。
11.一种用于车辆的控制方法，包括：
基于转矩请求和变速器的当前齿轮比来确定发动机的目标激活气缸数量；
基于所述转矩请求，识别包括可能激活气缸数量和可能变速器齿轮比的第一组合，其中以下至少之一：
所述可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；
针对所述目标激活气缸数量和所述当前齿轮比来确定第一燃料消耗；
针对所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比来确定第二燃料消耗；
当所述第二燃料消耗小于所述第一燃料消耗时，选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比；以及
基于所述目标激活气缸数量来控制气缸激活和停用。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述目标齿轮比控制所述变速器。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括选择性地防止在所述当前齿轮比和所述可能变速器齿轮比之间的差值大于预定值时的变换。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括进一步基于车辆速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述第一组合。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括进一步基于发动机速度来识别包括所述可能激活气缸数量和所述可能变速器齿轮比的所述第一组合。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于所述目标激活气缸数量、所述当前齿轮比和所述转矩请求来确定所述第一燃料消耗；以及
基于所述可能激活气缸数量、所述可能变速器齿轮比和所述转矩请求来确定所述第二燃料消耗。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括基于车辆速度和发动机速度来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括使用将激活气缸数量和齿轮比与燃料消耗相关联的映射来确定所述第一燃料消耗和第二燃料消耗。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于所述转矩请求识别包括第二可能激活气缸数量和第二可能变速器齿轮比的第二组合；
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述目标激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述变速器的当前齿轮比；以及
以下至少之一：
所述第二可能激活气缸数量不同于所述可能激活气缸数量；和
所述第二可能变速器齿轮比不同于所述可能变速器齿轮比；以及
针对所述第二可能激活气缸数量和所述第二可能变速器齿轮比来确定第三燃料消耗。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括当所述第二燃料消耗也小于所述第三燃料消耗时选择性地：
将所述目标激活气缸数量变换为所述可能激活气缸数量；和
将所述变速器的目标齿轮比变换为所述可能变速器齿轮比。
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