CN106150721B - 用于经由发动机扭矩确定空气燃料比失衡的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开用于评价发动机扭矩偏差存在或不存在的方法和系统,所述偏差可指示出发动机汽缸之间的空气燃料比失衡。在一个示例中,方法可包括在减速燃料切断事件期间基于距期望的发动机扭矩的发动机扭矩偏差,评价发动机扭矩变化存在或不存在。

Description

用于经由发动机扭矩确定空气燃料比失衡的方法和系统
技术领域
本说明书整体涉及用于在减速燃料切断(DFSO)期间控制车辆发动机以监视空气燃料比失衡的方法和系统。
背景技术
发动机排气可与发动机空气燃料比高度关联。例如,发动机中较富的空气燃料混合物的燃烧可导致较高的HC和CO排放,而较贫的混合物可导致较高的NOx排放。发动机排气可被引导到催化剂,在那里它们被处理成更符合需要的化合物,诸如H2O和CO2。但是,如果由于发动机的汽缸之间的发动机空气燃料比差异,发动机排气不如预期的富或贫,则发动机排放会劣化。
确定和校正发动机汽缸之间的空气燃料比差异的一个方法是通过氧传感器感测发动机排气。但是,氧传感器可暴露于是来自不同的发动机汽缸的气体组合的排气。因此,会难以准确地确定不同的发动机汽缸之间的空气燃料变化。此外,具有大量汽缸的用于汽缸的发动机排气系统几何结构会朝一个汽缸而不是其它汽缸的输出偏置传感器读数。因此,甚至可更难以确定具有多于几个汽缸的发动机的空气燃料失衡。
发明内容
本文的发明人已经认识到上述限制,并且已经开发出用于探测汽缸空气燃料失衡的方法,其不受制于排气系统几何结构并且其可以是信噪比以用于确定汽缸间空气燃料失衡。该方法包括:在发动机的所有汽缸被停用的减速燃料切断(DFSO)事件期间,选择性地顺序燃烧发动机中的汽缸组的汽缸中的空气和燃料,通过燃料脉冲宽度向每个汽缸加燃料,以及在DFSO事件期间,响应于距预期的发动机扭矩的发动机扭矩的变化,调整被喷射到汽缸组中的一个或多个汽缸的燃料。
通过在DFSO期间选择性地激活汽缸以及确定发动机扭矩,有可能提供改善汽缸间空气燃料比失衡探测和校正的技术成果。例如,通过一个汽缸产生的扭矩可在其它发动机汽缸被停用时从发动机加速度被推断,以致来自一个汽缸的扭矩输出不会与通过在发动机的燃烧顺序中与该一个汽缸相邻的汽缸产生的扭矩混合。这样,与如果在存在其它激活的汽缸的情况下确定发动机扭矩相比较,由汽缸产生的扭矩的估计可被改善。改善的发动机扭矩估计可与预期的发动机扭矩估计比较,以确定用于调整汽缸的空气燃料比的空气燃料校正因数。因此,在发动机的排气系统几何结构不偏置汽缸间空气燃料比失衡估计的情况下,可以校正发动机的汽缸间空气燃料比变化。此外,通过当发动机点火顺序中的相邻汽缸被停用时确定激活的汽缸的扭矩,有可能改善由汽缸产生的扭矩的估计,其是用于确定汽缸空气燃料变化的基础。
本说明书可提供几个优点。例如,该方法可改善具有氧传感器布置的发动机的可能受汽缸空气燃料观察影响的汽缸间空气燃料失衡估计。此外,通过防止与被评估扭矩产生的汽缸相邻的汽缸中的燃烧,该方法可提供对于具有较多汽缸的发动机的改善的空气燃料变化的信噪比,此外,该方法可被提供在发动机工况期间,其中该方法不太可能通过车辆操作者被感测。
上面的讨论包括由发明人做出的认识,并且不承认为通常已知的。应当理解,上面的发明内容被提供从而以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征,其范围由具体实施方式后的权利要求唯一限定。此外,所要求保护的主题不限于解决在上面提到的或在本公开任何部分中的任何缺点的具体实施。
附图说明
图1是具有汽缸的发动机的示意图;
图2是包括发动机和变速器的车辆传动系的示意图;
图3是具有两排汽缸的示例V-8发动机的示意图;
图4是用于确定DFSO条件的方法的流程图;
图5是用于确定基于扭矩的汽缸间空气燃料变化校正的条件和启动的方法的流程图;
图6是用于在对于基于扭矩的汽缸间空气燃料变化校正的开环空气燃料比控制期间点火所选择的汽缸组的方法的流程图;
图7是其中在DFSO期间基于扭矩的汽缸间空气燃料变化校正被施加于开环空气燃料比控制的程序的曲线图;
图8是其中响应于变速器换档请求延迟基于扭矩的汽缸间空气燃料变化校正的示例DFSO序列的曲线图;
图9是示出发动机扭矩估计如何可以是用于校正汽缸间空气燃料变化的基础的曲线图;以及
图10是用于确定在所选择的汽缸中燃料喷射是否要被激活以确定汽缸空气燃料比失衡的方法的流程图。
具体实施方式
下面的描述涉及用于在DFSO期间探测和校正空气燃料比失衡(例如,发动机汽缸的空气燃料比之间的差异/变化)的系统和方法。图1示出包括排放控制装置上游的排气传感器的发动机的单个汽缸。图2示出发动机、变速器以及其它车辆部件。图3示出示例V-8发动机,其具有两排汽缸、两个排气歧管以及两个排气传感器。图4示出用于确定DFSO条件的方法。图5示出用于在DFSO期间启动开环空气燃料比控制的方法。图6示出用于进行开环空气燃料比控制和基于扭矩的汽缸间空气燃料比校正的示例性方法。图7示出在确定汽缸间空气燃料变化的存在或不存在性的同时在开环空气燃料比控制期间关注的各种信号的曲线图。图8示出其中响应于变速器换档请求延迟基于扭矩的汽缸间空气燃料变化校正的序列。汽缸的扭矩曲线在图9中被示出,以说明汽缸间空气燃料比变化如何基于汽缸扭矩被校正。图10示出用于确定是否喷射燃料到所选择的停用汽缸以用于基于发动机扭矩确定和校正汽缸间空气燃料变化的车辆工况。
现在参考图1,示出发动机系统100中多缸发动机10的一个汽缸的示意图被示出。可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作者132的输入,控制发动机10。在这个示例中,输入装置130包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30可包括由具有活塞36设置在其中的汽缸壁32形成的汽缸。活塞36可联接到曲轴40,因此活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40通过中间变速器系统可联接到车辆的至少一个驱动轮。此外,起动马达可通过飞轮联接到曲轴40,以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可通过进气通道42从进气歧管44接收进气空气,并且可通过排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够通过相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些示例中,燃烧室30可包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。
在这个示例中,进气门52和排气门54可通过相应的凸轮致动系统51和53被凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53均可包括一个或多个凸轮,并且可利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVT)系统中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可由位置传感器55和57分别确定。在替换示例中,进气门52和/或排气门54可由电动气门致动控制。例如,汽缸30可替换地包括通过电动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69被显示为直接地联接到燃烧室30,以用于将燃料与从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地直接地喷射到其中。以这种方式,燃料喷射器69提供通常所说的燃料向燃烧室30内的直接喷射。例如,燃料喷射器可安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。通过包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨的燃料系统(未示出),燃料可被递送到燃料喷射器69。在一些示例中,燃烧室30可替换地或附加地包括布置在构造中进气歧管44中的燃料喷射器,其提供通常所说的燃料向燃烧室30上游的进气端口内的进气道喷射。
火花通过火花塞66被提供到燃烧室30。点火系统可还包括用于增加供应到火花塞66的电压的点火线圈(未示出)。在另一些示例中,诸如柴油机中,火花塞66可被省略。
进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在这个特定的示例中,节流板64的位置可经由被提供到包括在节气门62内的电动马达或致动器的信号被控制器12改变,这是通常被称为电子节气门控制(ETC)的构造。以这种方式,节气门62可被操作以改变提供到燃烧室30以及其他发动机汽缸内的进气空气。节流板64的位置可通过节气门位置信号被提供到控制器12。进气通道42可包括用于感测进入发动机10的空气的量的空气质量流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
排气传感器126被显示为根据排气流的方向被联接到排放控制装置70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气燃料比的指示的任何合适的传感器,诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热EGO)、NOx、HC或CO传感器。在一种示例中,上游排气传感器126是UEGO,其经构造提供诸如电压信号的与排气中存在的氧的量成比例的输出。控制器12经由氧传感器传递函数将氧传感器输出转换成排气空气燃料比。
排放控制装置70被显示为沿排气通道48布置在排气传感器126下游。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。在一些示例中,发动机10的操作期间,排放控制装置70可通过在特定的空气燃料比内操作发动机的至少一个汽缸被周期性地重置。
排气再循环(EGR)系统140可经由EGR通道152将期望部分的排气从排气通道48引导到进气歧管44。提供到进气歧管44的EGR的量可经由EGR阀144被控制器12改变。在一些条件下,EGR系统140可被用来调节燃烧室内空气燃料混合物的温度,因此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。
控制器12作为微型计算机在图2中被示出,其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在这个特定示例中显示为只读存储器芯片(ROM)106(例如,非瞬时存储器)的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110以及数据总线。控制器12可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号,除了先前讨论的那些信号,还包括来自空气质量流量传感器120的引入的空气质量流量(MAF)的测量值;来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自霍尔效应传感器118(或其它类型)的感测曲轴40的位置的发动机位置信号;来自节气门位置传感器65的节气门位置;以及来自传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机速度信号可由曲轴位置传感器118通过控制器12产生。歧管压力信号也提供进气歧管44中真空或压力的指示。需注意,上述传感器的各种组合可被使用,诸如没有MAP传感器而有MAF传感器,或者反之亦然。在发动机操作期间,发动机扭矩可从MAP传感器122的输出和发动机速度来推断。此外,该传感器与所探测的发动机速度一起可以是用于估计引入汽缸的充气(包括空气)的基础。在一种示例中,也被用作发动机速度传感器的曲轴位置传感器118在曲轴的每一次旋转可产生预定数量的等距脉冲。
存储介质只读存储器106能够用代表可由处理器102执行的非瞬时指令的计算机可读数据编程,以用于执行下面描述的方法以及被预期但没有具体列出的其它变体。
操作期间,发动机10内的每个汽缸均经受四冲程循环:循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。通常,在进气冲程期间排气门54关闭且进气门52打开。空气通过进气歧管44被引入燃烧室30,并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36在汽缸的底部附近且在其冲程结束(例如,当燃烧室30在其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下死点(BDC)。
在压缩冲程期间,进气门52和排气门54被关闭。活塞36朝汽缸盖运动,以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲结束且最靠近汽缸盖(例如,当燃烧室30在其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上死点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中,燃料被引入燃烧室。在下文被称为点火的过程中,燃料被引入燃烧室。在下文被称为点火的过程中,被喷射的燃料被诸如火花塞92的已知的点火器件点燃,从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间,膨胀气体推动活塞36回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。最终,在排气冲程期间,排气门54打开以释放燃烧的空气燃料混合物到排气歧管48,并且活塞回到TDC。需注意,上面所示仅仅作为示例,并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可改变,以便提供正的或负的气门重叠、迟进气门关闭或者各种其它示例。
如上所述,图1示出多缸发动机中的仅仅一个汽缸,并且每个汽缸可类似地包括其自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。
现在参考图2,车辆传动系200的方框图被示出。如图1中更详细地显示,传动系200可由发动机10提供动力。在一种示例中,发动机10可以是汽油发动机。在替换示例中,可采用其它发动机构造,例如,柴油发动机。发动机10可借助发动机起动系统(未示出)被起动。此外,发动机10可通过诸如燃料喷射器、节气门等等的扭矩致动器204产生或调整扭矩。
发动机输出扭矩可被传送到变矩器206,从而通过接合包括前进离合器210和档位离合器211的一个或多个离合器来驱动自动变速器208,其中变矩器可被称为变速器的部件。变矩器206包括通过液压流体将扭矩传送到涡轮222的叶轮220。一个或多个档位离合器211可被接合以改变发动机车辆车轮214之间的机械效益。叶轮速度可通过速度传感器225被确定,并且涡轮速度可由速度传感器226或由车辆速度传感器230被确定。变矩器的输出可进而通过变矩器锁止离合器121被控制。这样,当变矩器锁止离合器212完全脱开时,变矩器206通过变矩器涡轮和变矩器叶轮之间的流体传递将扭矩传送到自动变速器208,从而使扭矩能够倍增。相比之下,当变矩器锁止离合器212被完全接合时,发动机输出扭矩通过变矩器离合器被直接地传送到变速器208的输入轴(未示出)。替代性地,变矩器锁止离合器212可被部分地接合,从而使中继到变速器的扭矩的量能够被调整。控制器12可被构造为通过响应于各种发动机工况或者基于驾驶员的发动机操作请求,调整变矩器锁止离合器,从而调整由变矩器传送的扭矩的量。
来自自动变速器208的扭矩输出进而可被中继到车轮214,以推进车辆。具体地,在将输出驱动扭矩传送到车轮之前,响应于车辆行驶条件,自动变速器208可调整在输入轴(未示出)处的输入驱动扭矩。
此外,车轮215可通过接合车轮制动器216被锁定。在一种示例中,响应于驾驶员将他的脚按压在制动踏板(未示出)上,车轮制动器216可被接合。以类似地方式,响应于驾驶员从制动踏板释放他的脚,车轮214通过脱开车轮制动器216而被解锁。
机械油泵(未示出)可与自动变速器208流体连通,从而提供液压压力以接合各种离合器,诸如前进离合器210和/或变矩器锁止离合器212。机械油泵可根据变矩器206被操作,并且可由发动机的旋转或变速器输入轴驱动,例如。因此,在机械油泵中产生的液压压力可随着发动机速度增加而增加,并且可随着发动机速度减小而减小。
现在参考图3,包括布置在V构造中的多个汽缸的发动机10的示例型式被示出。在这个示例中,发动机10被构造为可变排量发动机(VDE)。发动机10包括多个燃烧室或汽缸30。发动机10的多个汽缸30被设置为不同的汽缸排上的成组发动机。在示出的示例中,发动机10包括两个发动机汽缸排30A、30B。因此,汽缸被布置为布置在第一发动机排30A上且被标记为A1-A4的第一组汽缸(在示出的示例中的四个汽缸),以及布置在第二发动机排30B上被标记为B1-B4的第二组汽缸(在示出的示例中的四个汽缸)。应当理解,虽然图3中示出的示例示出具有设置在不同排上的汽缸的V-发动机,不过这并不旨在是限制性的,并且在替换示例中,发动机可以是所有发动机汽缸在共同的汽缸排上的直列式发动机。
发动机10能够通过与分叉的进气歧管44A、44B连通的进气通道42接收进气空气。具体地,第一发动机排30A通过第一进气歧管44A从进气通道42接收进气空气,而第二发动机排30B通过第二进气歧管44B从进气通道142接收进气空气。虽然发动机排30A、30B被示出具有共同的进气歧管,不过应当理解,在替换示例中,发动机可包括两个分开的进气歧管。供应到发动机的汽缸的空气的量能够通过调整节流板64上节气门62的位置被控制。另外,通过改变联接到汽缸的一个或多个进气门的进气门正时,供应到特定排上的每组汽缸的空气的量可被调整。
在第一发动机排30A的汽缸处产生的燃烧产物被引导到第一排气歧管48A中的一个或多个排气催化剂,其中燃烧产物在被排到大气之前被处理。第一排放控制装置70A联接到第一排气歧管48A。第一排气控制装置70A可包括一个或多个排气催化剂,诸如紧密耦合(close-coupled)催化剂。在一个示例中,在排放控制装置70A的紧密耦合催化剂可以是三元催化剂。在第一发动机排30A产生的排气在排放控制装置70A被处理。
在第二发动机排30B的汽缸产生的燃烧产物通过第二排气歧管48B被排到大气。第二排放控制装置70B联接到第二排气歧管48B。第二排气控制装置70B可包括一个或多个排气催化剂,诸如紧密耦合催化剂。在一个示例中,在排放控制装置70A的紧密耦合催化剂可以是三元催化剂。在第二发动机排30B产生的排气在排放控制装置70B被处理。
如上所述,在标称发动机操作期间,排气歧管的几何结构可影响汽缸的空气燃料比的排气传感器测量。在标称发动机操作期间(例如,所有的发动机汽缸在化学计量下操作),排气歧管的几何结构可允许发动机排的某些汽缸的空气燃料比当与同排的其它汽缸比较时被更主要地读取,因此降低排气传感器探测各个传感器的空气燃料比失衡的敏感性。例如,发动机排30A包括四个汽缸A1、A2、A3以及A4。在标称发动机操作期间,来自A4的排气可朝最接近排气传感器126A的排气歧管的侧面流动,因此给出强的准确的排气传感器读数。但是,在标称发动机操作期间,来自A1的排气可朝离排气传感器126A最远的排气歧管的侧面流动,因此给出弱的不准确的排气传感器读数。这样,在标称发动机操作期间,会难以很确定地将空气燃料比(例如,λ)归因于汽缸A1。因此,优选地是停用除发动机排的一个汽缸之外的所有汽缸,并且通过由激活的汽缸产生的扭矩推断激活的汽缸的汽缸空气燃料比。另外,借助于停用的汽缸在汽缸停用期间被泵入排气歧管的空气不影响由激活的汽缸产生的扭矩。因此,通过激活的汽缸产生的扭矩可脱离与由停用的汽缸产生的情况,而激活的汽缸的空气燃料比信号可经由通过停用的汽缸泵入的新鲜的空气被破坏,从而更难通过氧传感器做出空气燃料变化探测。
虽然图3示出联接到各自的底部排放控制装置70A和70B的每个发动机排,不过在替换示例中,每个发动机排可联接到设置在共同的排气通路中下游的共同的底部排放控制装置。
各种传感器可联接到发动机10。例如,第一排气传感器126A可在第一排放控制装置70A上游联接到第一发动机排30A的第一排气歧管48A,而第二排气传感器126B在第二排放控制装置70B上游联接到第二发动机排30B的第二排歧管48B。在另外的示例中,附加的排气传感器可在排放控制装置的下游被联接。可包括诸如温度传感器的其它传感器,例如,其被联接到底部排放控制装置。如图1中所阐述的,排气传感器126A和126B可包括诸如EGO、HEGO或UEGO传感器的排气氧传感器。
在所选择的发动机工况期间,一个或多个汽缸可选择性地被停用。例如,在DFSO期间,在发动机继续旋转的同时,发动机的一个或多个汽缸可被停用。汽缸停用可包括停止至停用的汽缸的燃料和火花。另外,空气可继续流动通过停用的汽缸,其中排气传感器可测量进入DFSO时的最大贫空气燃料比。在一个示例中,在至DFSO的模式变化期间,发动机控制器可选择性地停用发动机的所有汽缸,并且然后在回到非DFSO模式的模式变化期间再激活所有的汽缸。
发动机10可具有1-3-7-2-6-5-4-8的点火顺序,其中汽缸B1是汽缸号码1,汽缸B2是汽缸号码2,汽缸B3是汽缸号码3,汽缸B4是汽缸号码4,汽缸A1是汽缸号码5,汽缸A2是汽缸号码6,汽缸A3是汽缸号码7,以及汽缸A4是汽缸号码8。
现在参考图4,用于确定机动车辆中DFSO条件的示例方法400被示出。通过切断到发动机的一个或多个汽缸的燃料喷射以及停止停用的汽缸中的燃烧,DFSO可被用来增加燃料经济性。在一些示例中,由于DFSO操作模式的激活,在剩余的汽缸被停用的同时,DFSO期间开环空气燃料比控制可被用来在所选择的汽缸中产生扭矩。DFSO条件在下面被进一步详细地描述。
方法400在402处开始,其包括确定、估计和/或测量当前发动机操作参数。当前发动机操作参数可包括但不限于车辆速度、节气门位置和/或空气燃料比。发动机工况被确定后,方法400进行到404。
在404处,方法400包括确定是否满足一个或多个DFSO激活条件。DFSO条件可包括但不限于加速器不被压下406、恒定的或减小的车辆速度408以及制动踏板被压下410中的一个或多个。加速器位置传感器可被用来确定加速踏板位置。当加速踏板不被施加或压下时,加速踏板位置可占用基础位置,并且当加速器施加被增加时,加速踏板可移动远离基础位置。另外地或另选地,在加速踏板联接到节气门的示例中或者在节气门在加速踏板跟随模式下被操作的示例中,加速踏板位置可通过节气门位置传感器被确定。由于扭矩要求是恒定的或不增加的,恒定的或减小的车辆速度可以对于发生DFSO是优选的。车辆速度可通过车辆速度传感器被确定。被压下的制动踏板可通过制动踏板传感器被确定。在一些示例中,其它合适的条件可以针对发生DFSO而存在。
在412处,方法400判断是否满足上面列出的DFSO激活条件中的一个或多个。如果满足条件,则答案是是,并且方法400进行到方法500的502,其将针对图5被进一步详细地描述。如果没有条件被满足,则答案是否,并且方法400进行到414维持当前的发动机操作参数,并且不发起DFSO。当前的发动机工况被保持后,方法可退出。
在一些示例中,GPS/导航系统可被用来预测DFSO条件将在何时被满足。被GPS使用以预测满足DFSO条件的信息可包括但不限于路线方向、交通信息和/或天气信息。作为示例,GPS能够探测驾驶员的当前路径下游的交通,并且预测DFSO条件中的一个或多个发生。通过预测满足一个或多个DFSO条件,控制器能够计划何时发起DFSO。
方法400是用于控制器(例如,控制器12)确定车辆是否可进入DFSO的示例性方法。一旦满足一个或多个DFSO条件,控制器(例如,与诸如传感器、阀等的一个或多个附加的硬件装置结合的控制器)可执行图5的方法500。
现在参考图5,用于确定是否满足开环空气燃料比控制条件的示例性方法500被示出。在一个示例中,阈值数量的车辆里程被行驶(例如,2500英里)后,开环空气燃料比控制可被发起。在另一个示例中,在感测催化剂下游的空气燃料比扰动之后的下一个DFSO事件期间,开环空气燃料比控制可被发起,其中所述扰动可表明标准发动机工况期间(例如,发动机的所有汽缸均点火)汽缸间空气燃料失衡。在开环空气燃料比控制期间,在剩余的汽缸在DFSO模式期间保持停用的同时,所选择的一组汽缸可被点火(例如,燃烧可在汽缸的选定组中被执行)。
现在参考图5,方法500将关于图1-3中示出的部件和系统在本文被描述,具体地,关于发动机10、汽缸排30A和30B、传感器126以及控制器12。根据存储在其上的计算机可读介质可通过控制器12进行方法500。应当理解,在不偏离本公开的范围的情况下,方法500可被应用到不同构造的其它系统。
方法500在502处开始,其中基于在方法400期间对DFSO条件被满足的判定,DFSO被发起。发起DFSO包括切断供应到发动机的所有汽缸的燃料,使得燃烧可不再发生(例如,停用汽缸)。DFSO被发起之后,方法500进行到504。
在504处,方法500确定在DFSO之前的标称发动机操作期间用于确定和/或校正汽缸空气燃料失衡的条件是否存在。用于校正汽缸空气燃料失衡的条件可包括但不限于车辆行驶预定的距离,以及/或者如催化剂下游的较贫或较富的排气所指示的发动机排气的催化剂穿透。此外,在一些示例中,可确定发动机进气空气燃料比改变多于预定量,以指示汽缸间空气燃料失衡。如果探测到没有空气燃料比失衡,并且/或者没有行驶阈值距离,则答案是否,并且方法500进行到506。如果探测到空气燃料比失衡,则答案是是,并且方法500进行到508。
在506处,方法500继续在DFSO模式下操作发动机,直到存在期望退出DFSO的条件。在一个示例中,当驾驶员施加加速踏板时,或当发动机速度被减小到小于阈值速度时,会期望退出DFSO。如果退出DFSO模式的条件存在,则方法500退出。
在508处,方法500监视用于进入开环空气燃料的条件。例如,方法500感测排气系统中的空气燃料比或λ(例如,通过监视排气氧浓度),以确定燃烧的副产品是否已经从发动机汽缸排出,并且发动机汽缸是否正在泵入新鲜的空气。在DFSO被发起之后,发动机排气渐进地演进为较贫,直到贫空气燃料比达到饱和值。饱和值可对应于新鲜空气的氧浓度,或者因为少量的碳氢化合物可退出汽缸而稍微富于对应于新鲜空气的值,即使燃料喷射已经被切断几个发动机旋转。方法500监视发动机排气以确定排气中的氧含量是否已经增加到大于阈值。条件可还包括识别车辆是否在恒定的速度或减小的速度下前进。在开始监视排气空气燃料比之后,方法500继续到510。
在510处,方法500判断是否已经满足进入开环燃料控制的条件。在一个示例中,选择条件是排气空气燃料比在预定量的时间(例如,1秒)上贫于阈值。在一个示例中,阈值是对应于在氧传感器感测的新鲜空气读数的预定百分比(例如,10%)内的值。如果不满足条件,则答案是否,并且方法500回到508,以继续监视是否已经满足用于进入开环空气燃料控制的选择条件。如果满足用于开环空气燃料比控制的条件,则答案是是,并且方法500进行到512处,以发起开环空气燃料比控制。如果用于开环燃料控制的条件存在,则方法500进行到方法600的602。
本文的发明人已经确定一个汽缸的发动机扭矩估计可受发动机的点火顺序中的相邻汽缸所产生的扭矩的影响,这是因为发动机扭矩脉冲之间存在少于100的曲轴分离度数。此外,由于相对于排气传感器的位置的排气通道的几何结构或其它条件,通过氧传感器感测的空气燃料比会被影响。发明人已经进一步确定在DFSO期间,可提供对于汽缸的改善的汽缸扭矩估计,因为停用的汽缸的扭矩产生是低的。此外,汽缸扭矩估计可不受排气系统几何结构或氧传感器位置的影响。
方法500可被存储在控制器(例如,控制器12)的非瞬时存储器中,以确定车辆在DFSO期间是否可发起开环空气燃料比控制。一旦满足一个或多个开环空气燃料比控制条件,控制器(例如,与诸如传感器、阀等的一个或多个附加的硬件装置结合的控制器)可执行图6的方法600。
现在参考图6,用于执行开环空气燃料比控制和基于汽缸扭矩确定汽缸间空气燃料变化的示例性方法被示出。在一个示例中,开环燃料空气比控制可选择一个汽缸组来再激活空气燃料混合物的燃料和估计再激活的汽缸的汽缸扭矩,而其它剩余的发动机汽缸在DFSO期间保持停用。在一个示例中,汽缸组可以是在间隔开的分开的汽缸排上的且在发动机的点火顺序中彼此不相邻的一对对应的汽缸。可基于发动机的点火顺序或位置选择一组的汽缸。作为示例,针对图3,发动机可具有1-3-7-2-6-5-4-8的点火顺序,并且汽缸B1和A2可包括一个汽缸组。因此,由汽缸B1和A2产生的扭矩被分开360曲轴度数,其中发动机是四冲程发动机。这样,最大数量的曲轴度数可分开由再激活汽缸产生的扭矩,以改善扭矩信噪比。此外,汽缸被选择以相隔360曲轴度数地燃烧空气燃料混合物,从而提供均匀的点火和平稳的扭矩产生。在一些示例中,仅单个汽缸可包括用于例如直列式发动机或用于V-发动机的汽缸组。
方法600将关于图1-3中示出的部件和系统在本文被描述,具体地,关于发动机10、汽缸排30A和30B、传感器126以及控制器12。通过执行存储在其上的计算机可读介质的控制器可进行方法600。应当理解,在不偏离本公开的范围的情况下,方法600可被应用到不同构造的其它系统。
本文描述的方法,通过将激活的汽缸的做功冲程期间的发动机加速度与对应于激活的汽缸的期望的空气燃料比的预定扭矩值相比较,在DFSO模式下在其他发动机汽缸被停用的同时感测激活的汽缸的扭矩产生的变化。如果一个或多个激活的汽缸产生大于预期的扭矩,可确定一个或多个激活的汽缸正在接收富于期望的混合物。如果一个或多个激活的汽缸产生小于预期的扭矩,可确定一个或多个激活的汽缸正在接收贫于期望的混合物。对于富于期望的汽缸,因数(例如,诸如1.02的标量)可被施加到期望的燃料质量,以校正汽缸的汽缸空气燃料比和扭矩从而表明多于期望的扭矩。同样地,标量可被施加到期望的汽缸燃料质量,从而表明小于期望的扭矩。这样,供应到汽缸的燃料可被调整,使得基于预期的汽缸空气燃料比,发动机产生预期的扭矩,因此汽缸的空气燃料比可被校正。
在602处,方法600在开环空气燃料比控制期间通过将燃料喷射到一个汽缸组的汽缸并燃烧燃料来选择随后被激活的该汽缸组。汽缸组的选择可基于点火顺序和汽缸位置中的一个或多个。作为一个示例,图3的汽缸B1和A2可基于发动机点火顺序或燃烧顺序被选择,因此燃烧事件被分开360曲轴度数。同样地,汽缸B4(例如,汽缸号码4)和汽缸A3(例如,汽缸号码7)可作为第二组汽缸被选择。这个选择可减小通过由所选择的组中另一个汽缸产生的扭矩对由所选择的组中一个汽缸产生的扭矩的估计的影响的可能性。另外,汽缸组可包括至少一个汽缸。在一些示例中,汽缸组可包括多个汽缸,其还包括每个汽缸排仅一个汽缸。这样,汽缸组中汽缸的数量可等于汽缸排的数量,其中每个汽缸排在发动机循环期间(例如,对于四冲程发动机的两个旋转)包括仅仅一个汽缸燃烧空气和燃料。
在选择汽缸组之后,方法600进行到603以确定是否满足对选定汽缸组的燃料喷射的条件。如图10的方法1000中所述可确定用于发起燃料喷射的条件。如果不满足燃料喷射条件,则答案是否,并且方法600进行到604,以继续监视燃料喷射条件,并且在随后的时间点确定是否满足燃料喷射条件。如果满足燃料喷射条件,则答案是是,并且方法600可进行到605,以燃烧选定汽缸组中的空气和燃料(例如,点火该汽缸组)。
在605处,方法600将燃料喷射到该组中的汽缸,以发起选定汽缸中的燃烧,而其它发动机汽缸基于DFSO条件保持停用。在选定汽缸组中发起燃烧包括将燃料仅仅喷射到选定汽缸组,而在发动机继续旋转的同时保持剩余的汽缸停用(例如,没有燃料被喷射)。方法600可点燃选定汽缸组一次或多次,从而由于再激活的汽缸中的每个燃烧事件而产生发动机曲轴的扭矩扰动(torque perturbation)以加速发动机。在汽缸点火之前,燃料被喷射到汽缸。例如,如果选定汽缸组包括汽缸B1和A2,则汽缸B1和汽缸A2都点火。在对应于汽缸B1的做功冲程的曲轴间隔期间,点火汽缸B1产生曲轴扭矩的扭矩扰动。在对应于汽缸A2的做功冲程的曲轴间隔期间,点火汽缸A2产生曲轴扭矩的扭矩扰动。被喷射到再激活汽缸的燃料的量是基于发动机速度和通过接收燃料的汽缸的空气流量。被喷射到再激活的汽缸的期望的燃料的量是导致汽缸空气燃料混合物是贫化学计量但是富量以使发动机燃料稳定性小于阈值水平(如图9中所示)的量。结果,如果少于期望的燃料被喷射到发动机,汽缸产生较小的扭矩,并且比期望小地加速发动机。如果多于期望的燃料被喷射到发动机,则汽缸产生较大的扭矩,并且比期望大地加速发动机。在选定组中的汽缸被再激活之后,方法600进行到606。
在606处,方法600确定发动机加速度。发动机加速度通过等式
Figure BSA0000129939280000141
与发动机扭矩相关,所述等式中T是发动机扭矩,j是发动机的惯性并且是通过变矩器被施加到发动机的被感知惯性,并且
Figure BSA0000129939280000142
是发动机角加速度。通过将两个已知的曲轴位置之间的曲轴距离除以发动机旋转通过该距离所用的时间,确定发动机加速度。通过借助于发动机速度、传动齿轮、道路坡度以及车辆质量索引描述在变矩器处的发动机惯性和感知的惯性的表格或函数,可确定发动机惯性。在一个示例中,发动机加速度在接收燃料的选定组中汽缸的做功冲程期间被确定,因此发动机扭矩与接收燃料的汽缸中的空气燃料比高度关联。表格和函数包括基于传动齿轮、道路坡面以及车辆质量增加或减小在变矩器处耦连到发动机的感知的惯性的凭经验确定的值。车辆质量或道路坡面可借助于已知的方法通过加速表被推断。发动机加速度乘以惯性以估计发动机扭矩。替代性地,方法600可简单地确定发动机加速度以作为用于调整向接收燃料的组中的汽缸加燃料的基础。在发动机加速被确定后,方法600进行到608。
在608处,方法600判断相对于基础发动机扭矩或加速度的发动机扭矩或加速度变化是否存在。汽缸间空气燃料失衡可以是由一个或多个汽缸的空气燃料比偏离于期望的或预期的发动机空气燃料比所引起的。基于基础发动机扭矩和实际的发动机扭矩的比较或基础发动机加速度与实际的发动机加速度的比较,可确定汽缸λ变化。如在606所描述了针对传动齿轮、道路坡度以及车辆质量补偿的实际的发动机加速度。在一个示例中,如果基础发动机扭矩的绝对值减去实际的发动机扭矩大于阈值扭矩,则发动机扭矩变化被确定存在。类似地,如果基础发动机加速度的绝对值减去实际的发动机加速度大于阈值,则发动机加速度变化被确定存在。如果发动机扭矩或加速度变化被确定,则答案是是,并且方法600进行到610。否则,答案是否,并且方法600进行到612。
还应当指出的是,如果在燃料被喷射到再激活汽缸时做出变速器换挡请求,则燃料的喷射停止,直到换挡完成。如果变速器换挡请求发生在如图8所示的不同汽缸中的喷射之间,则燃料的喷射和发动机扭矩或加速度变化分析被延迟,直到换挡完成。通过在变速器换挡期间不执行发动机扭矩或加速度分析和燃料喷射,可减小由于换挡诱发发动机扭矩变化的可能性。
在610处,方法600包括获悉燃料喷射器加燃料误差。获悉燃料喷射器加燃料误差是基于针对接收燃料的汽缸的做功冲程的期望的发动机扭矩和实际的发动机扭矩之间的差值或期望的发动机加速度和实际的发动机加速度之间的差值。例如,当期望量的燃料被提供到汽缸时,基础发动机扭矩可以是X Nm。实际的发动机扭矩可被确定为Y Nm。扭矩误差可以被确定为期望的发动机扭矩(X Nm)减去实际的发动机扭矩(Y Nm)。如果扭矩误差大于阈值,则当发动机在DFSO事件后恢复燃烧时发动机喷射到接收燃料的汽缸内的燃料的量可以乘以基于发动机扭矩误差值的标量。通过例示的方式,如果接收燃料的汽缸的期望的λ(例如,空气燃料比除以化学计量空气燃料比)值是1.0,并且燃料调整标量被确定为1.03,则被喷射到汽缸的燃料增加百分之三,从而在发动机在DFSO模式下操作的同时,则如根据汽缸产生的汽缸扭矩误差所确定地除去汽缸中的空气燃料失衡。燃料调整标量值可凭经验确定并存储到存储器,其通过发动机扭矩误差或发动机加速度误差被索引。燃料调整标量可针对每个汽缸被存储,使得提供用于在DFSO之后调整发动机加燃料的多个标量。在基于针对选定组中的汽缸确定基于发动机扭矩或发动机加速度的发动机加燃料之后,方法600进行到612。
在612处,方法600判断是否已经针对所有汽缸确定了标量燃料调整值。如果所有汽缸的标量燃料调整值还没有被评价,则答案是否,并且方法600进行到613。否则,答案是是,并且方法600进行到616。
在613处,方法600判断是否满足或存在DFSO条件。驾驶员可施加加速踏板,或者发动机速度可下降到小于期望的速度,使得不满足DFSO条件。如果不满足DFSO条件,则答案是否,并且方法600进行到614。否则,答案是是,并且方法600进行到615。
在614处,方法600退出DFSO并且回到闭环空气燃料控制。通过供应火花和燃料到停用的汽缸,汽缸被再激活。此外,每个汽缸的期望的λ值乘以在610处确定的汽缸的对应的燃料调整标量。这样,开环空气燃料比控制可以是禁用的,尽管没有获得对于发动机的所有汽缸的λ值。在一些示例中,如果开环空气燃料比控制被过早地禁用,则控制器可存储选定汽缸组的任何燃料调整标量值,并且因此,在下一个开环空气燃料比控制期间初始地选择不同的汽缸组。因此,如果在开环空气燃料比控制期间没有获得一个汽缸组的燃料调整标量值,则该汽缸组可以是第一汽缸组,对于该第一汽缸组确定燃料调整标量,用于在后续的DFSO事件期间确立失衡存在或不存在。在发动机回到闭环空气燃料控制之后,方法600进行以退出。
在615处,方法600选择下一个汽缸组以用于确定λ值,从而确立失衡存在或不存在。选择下一个汽缸组可包括选择除了在之前的汽缸组中选择的汽缸之外的不同汽缸。例如,汽缸B2和A4可被选择代替B1和A2。此外,供应到先前选定组中的汽缸的燃料被停用。如上所述,方法600回到603以再激活选定汽缸组。
在616处,方法600停用开环空气燃料比控制,其包括终止汽缸激活和汽缸组的选择。因此,方法600回到标称DFSO,其中所有的汽缸被停用,并且其中不确定汽缸失衡。在发动机回到标称DFSO之后,方法600进行到618。
在618处,方法600判断是否满足DFSO条件。如果答案是否,则方法600进行到620。否则,答案是是,并且方法600回到618。如果发动机速度被减小到小于阈值,或者如果加速踏板被施加,则DFSO条件可不再被满足。
在620处,方法600退出DFSO,并且再激活闭环燃料控制中所有的汽缸。根据发动机的点火顺序可再激活汽缸。发动机汽缸被再激活之后,方法600进行到622。
在622处,方法600调整如在608处确定的呈现发动机扭矩或加速度变化的任何汽缸的汽缸操作。调整可包括将汽缸的期望的λ值乘以燃料调整标量,如610处描述的。因此,燃料喷射正时调整可与接收燃料的汽缸的期望的发动机扭矩和实际的发动机扭矩之间的差值成比例。例如,如果一个汽缸表明扭矩多于期望,则燃料调整可包括喷射较少燃料和提供较多空气到呈现多于期望的扭矩的汽缸中的一个或多个。在施加对应于每个汽缸的获悉的加燃料误差的调整之后,方法600可退出。
因此,图4-6的方法提供一种方法,其包括:在发动机的所有汽缸被停用的减速燃料切断(DFSO)事件期间,选择性地顺序燃烧发动机中的一个汽缸组的汽缸中的空气和燃料,通过燃料脉冲宽度向每个汽缸加燃料,以及在DFSO事件期间,响应于发动机扭矩距预期的发动机扭矩的变化,调整被喷射到汽缸组中一个或多个汽缸的燃料。方法还包括基于指出的发动机扭矩变化调整随后的发动机操作。方法包括,基于点火顺序和点火顺序内的汽缸位置中的一个或多个选择汽缸组。方法包括,在DFSO期间,汽缸扭矩的变化基于所处的汽缸组的燃料添加仅仅发生在测量到最大贫空气燃料比之后。
在一些示例中,方法包括,调整随后的发动机操作包括响应于预期的发动机扭矩变化调整燃料喷射器脉冲宽度。方法包括,预期的空气发动机扭矩变化是基于所选择的燃料脉冲宽度。方法包括,调整随后的发动机操作包括基于在DFSO终止后的指出的发动机扭矩变化,调整对汽缸的随后燃料喷射。方法包括,在DFSO期间,汽缸组被加燃料并且被操作以多次执行燃烧循环,从而产生被一起使用来识别失衡的多个发动机扭矩。
图4-6的方法提供一种方法,其包括:禁用所有的发动机汽缸从而导致发动机的基本上共同的排气输出之后,单独地向禁用的汽缸中的一个或多个加燃料以燃烧贫空气燃料混合物;以及响应于通过贫空气燃料混合物产生的距基础发动机扭矩的发动机扭矩的变化,调整喷射到至少一个汽缸的燃料,所述基础发动机扭矩针对车辆动力学被补偿。方法包括,车辆动力学包括车辆质量。方法包括,车辆动力学包括道路坡度。方法包括,车辆动力学包括当前起作用的变速器齿轮。方法还包括响应于改变变速器齿轮的请求,不确定距基础汽缸扭矩的汽缸扭矩的变化。方法包括,所述基本上共同的排气输出是空气,并且其中所述贫空气燃料比是根据贫空气燃料比燃烧稳定性极限的预定的空气燃料比。方法还包括响应于少于期望量的扭矩由发动机产生,增加被喷射到所述至少一个汽缸的燃料的量。
图4-6的方法提供一种方法,其包括:在禁用所有的发动机汽缸从而导致发动机的基本上共同的排气输出之后,响应于传动系零扭矩点,延迟单独地向禁用的汽缸中的一个或多个加燃料以燃烧贫空气燃料混合物;以及响应于通过贫空气燃料混合物产生的距基础发动机扭矩的发动机扭矩变化,调整喷射到至少一个汽缸的燃料。方法包括,传动系零扭矩点是基于变矩器叶轮速度和变矩器涡轮速度。方法包括,发动机扭矩变化是期望的发动机扭矩和实际的发动机扭矩之间的差值。方法还包括响应于驾驶员需求再激活所有的发动机汽缸。方法包括,响应于发动机负载小于阈值,所有的汽缸被禁用。
现在参考图7,根据图4-6的方法的操作程序700被示出。在这个示例中,发动机是具有两个汽缸排的六汽缸发动机,在每个汽缸排中有三个发动机汽缸。线702表示DFSO是否在发生,线704表示第一汽缸的喷射器的激活或停用,线706表示第二汽缸的喷射器,线708表示第三汽缸的喷射器,并且实线710表示发动机速度。对于线704、706以及708,值“1”表示喷射燃料的燃料喷射器(例如,汽缸点火),并且值“0”表示没有燃料被喷射(例如,汽缸被停用)。每个曲线的水平轴表示时间,并且时间从图的左侧到图的右侧增加。来自图7的顶部的第五曲线的竖直轴是发动机速度,并且发动机速度在朝向图7的顶部的方向增加。
在时间T1之前,第一、第二、第三汽缸在标称发动机操作(例如,化学计量空气燃料比)下点火,如线704、线706以及线708分别地示出。结果,发动机速度处于较高的恒定的水平。因此,发动机不加速或减速。如线702所指示,DFSO被禁用。
在时间T1,DFSO条件被满足且DFSO被发起,如上面针对图4所述。因此,燃料不再被喷射到发动机的所有汽缸(例如,汽缸被停用),并且发动机速度开始下降。因此,发动机在减速。
在时间T1之后且在时间T2之前,DFSO继续,并且发动机继续减速。燃料喷射器可以没有开始喷射燃料,直到在发起DFSO之后已经经过阈值时间(例如,5秒)。另外地或替代性地,响应于UFGO传感器探测到最大空气燃料比,喷射器可开始喷射燃料。监视用于点火选定汽缸组的条件。
在时间T2,由于用于点火选定汽缸组的条件被满足(例如,没有零点扭矩、车辆速度小于阈值车辆速度以及没有减档),第一汽缸被激活,因此,喷射器1喷射燃料到第一汽缸。如上所述,选定汽缸组可包括来自每个汽缸排的至少一个汽缸。也就是说,汽缸排的数量可等于汽缸组中汽缸的数量,其中每个汽缸排提供一个汽缸到汽缸组。另外地或替代性地,直列式发动机的选定汽缸组可包括发动机的至少一个汽缸。
在时间T2之后且在时间T3之前,第一汽缸在燃烧。如所示,第一汽缸燃烧四次,并且产生四个分开的燃料脉冲宽度,每个燃料脉冲宽度对应于单次燃料事件。响应于通过激活的汽缸产生的扭矩,发动机减速速率变慢。
在接收燃料的第一汽缸的做功冲程期间的发动机扭矩值与基础发动机扭矩值相比较。如果所测量的发动机扭矩值不等于期望的发动机扭矩值,则发动机扭矩变化及其对应的燃料调整标量可如上面针对图6所述被确定。在这个示例中,发动机扭矩满足期望的发动机扭矩。
在时间T3,第一汽缸被停用,并且DFSO继续。空气燃料比恢复到最大贫空气燃料比。在时间T3之后且在时间T4之前,在不点燃选定汽缸组的情况下,DFSO继续。结果,发动机以增加的速率减速。开环空气燃料比控制可选择下一个汽缸组来点火。开环空气燃料比控制可允许在点燃下一个汽缸组之前空气燃料比(未示出)恢复到最大贫空气燃料比,以重新确立基础发动机减速速率。监视用于点火下一个汽缸组的条件。
在一些示例中,另外地或替代性地,点火下一个汽缸组可直接地发生在点火第一汽缸组之后。这样,开环空气燃料比控制可在时间T3选择下一个汽缸组,并且例如不允许λ恢复到最大贫空气燃料比。
在时间T4,由于满足汽缸点火条件,第二汽缸被激活,并且喷射器2喷射燃料到第二汽缸。DFSO继续,并且第一汽缸和第三汽缸保持停用。在时间T4之后且在时间T5之前,第二汽缸被点火四次,并且四个燃料脉冲宽度被产生,每个燃料脉冲宽度对应于第二汽缸中的单次燃烧事件。响应于通过汽缸产生的扭矩,减小发动机减速速率。发动机扭矩满足期望的发动机扭矩。
在时间T5,第二汽缸被停用,并且因此,发动机减速速率增加,并且DFSO继续。在时间T5之后且在时间T6之前,开环空气燃料比控制选择下一个汽缸组,并且允许在点火下一个汽缸组之前λ恢复到最大贫空气燃料比。在所有的汽缸保持停用的情况下,DFSO继续。监视用于点火下一个汽缸组的条件。
在时间T6,由于满足汽缸点火条件,第三汽缸被激活,并且喷射器3喷射燃料到第三汽缸。DFSO继续,并且第一汽缸和第二汽缸保持停用。在时间T6之后且在时间T7之前,第三汽缸被点火四次,并且四个燃料脉冲宽度被产生,每个燃料脉冲宽度对应于第三汽缸内的单次燃烧事件。但是,与在时间T2和T4开始的发动机减速相比较,发动机减速速率继续处于较高的水平。在第三汽缸中产生的较低扭矩对应于与第一汽缸和第二汽缸相比较的第三汽缸中较贫的空气燃料比。因此,第三汽缸具有空气燃料比失衡,更具体地,贫空气燃料比误差或变化。第三汽缸的发动机扭矩误差和燃料调整标量被获悉,并且可被施加到在DFSO之后的发动机操作期间的将来的第三汽缸操作。
在时间T7,第三汽缸被停用以停用所有的发动机汽缸。开环空气燃料比控制也被停用,并且DFSO可继续,直到不再满足DFSO条件。在时间T7之后且在时间T8之前,DFSO继续,并且所有的发动机保持停用。
在时间T8,DFSO条件不再被满足(例如,轻踩油门发生),并且DFSO被停用。停用DFSO包括喷射燃料到发动机的所有汽缸。因此,在开环空气燃料比控制期间,第一汽缸从喷射器1接收燃料并且第二汽缸从喷射器2接收燃料而没有获悉任何调整。基于获悉的发动机扭矩变化,第三汽缸的燃料喷射器可接收燃料喷射正时调整,以增加供应到第三汽缸的燃料。调整可包括喷射与DFSO之前类似条件期间的燃料喷射相比较的增加量的燃料,因为获悉的发动机扭矩和燃料调整标量是基于贫空气燃料比变化。通过喷射增加量的燃料,第三汽缸空气燃料比可基本上等于其它发动机汽缸的空气燃料比。在时间T8之后,标称发动机操作继续。DFSO保持停用。第一、第二以及第三汽缸被点火。
现在参考图8,其示出车辆DFSO程序,其中发动机扭矩变化分析被延迟,以减小发动机扭矩误差的可能性。程序800示出响应于变速器换挡请求,第二汽缸的燃料喷射被延迟。对于包括三个汽缸的发动机汽缸排(例如,具有两个汽缸排的V6发动机,每个排包括三个汽缸)的示例结果被示出。线802表示DFSO是否在发生,线804表示第一汽缸的喷射器,线806表示第二汽缸的喷射器,线808表示变速器换挡请求是否存在,并且实线810表示发动机速度。对于线804和806,值“1”表示燃料喷射器喷射燃料(例如,汽缸点火),并且值“0”表示没有燃料被喷射(例如,被停用的汽缸)。当线808处于较高水平时,存在变速器换挡请求。当线808处于较低水平时,不存在变速器换挡请求。每个线的水平轴表示时间,并且时间从图的左侧到图的右侧增加。发动机速度在朝图8顶部的方向增加。
在时间T10之前,第一和第二汽缸在标称发动机操作(例如,化学计量空气燃料比)下点火,如线804和线806示出。变速器换挡不被请求。如线810所指示,发动机速度被保持在恒定的水平。如线802所指示,DFSO被禁用。
在时间T10,DFSO条件被满足且DFSO被发起,如上面针对图4所述。因此,燃料不再被喷射到发动机的所有汽缸(例如,汽缸被停用),并且发动机开始减速。
在时间T10之后且在时间T11之前,DFSO继续,并且发动机继续减速。燃料喷射器可不开始喷射燃料,直到在发起DFSO之后已经过去阈值时间(例如,5秒)。另外地或替代性地,燃料喷射器可不开始喷射燃料,直到最大空气燃料比被UEGO传感器被探测。用于点火选定汽缸组的条件被监视。
在时间T11,由于点火选定汽缸组的条件被满足(例如,没有零点扭矩,车辆速度小于阈值车辆速度,以及没有减档),第一汽缸被激活,因此,喷射器1喷射燃料到第一汽缸。如上所述,选定汽缸组可包括来自每个汽缸排的至少一个汽缸。也就是说,汽缸排的数量可等于汽缸组中汽缸的数量,其中每个汽缸排提供一个汽缸到汽缸组。另外地或替代性地,直列式发动机的选定汽缸组可包括发动机的至少一个汽缸。此外,基于点火顺序和位置中一个或多个旋转选定汽缸组,其中汽缸被顺序地选择从而包括要被点火的选定汽缸组。例如,针对图3,汽缸B1和A2可包括第一择定汽缸组。在测试第一选定汽缸组之后,第二选定汽缸组可包括要被点火的汽缸B2和A4。这样,可以针对将来选择汽缸组顺序选择汽缸。
在时间T11之后且在时间T12之前,第一汽缸在燃烧。如所示,第一汽缸燃烧四次,并且产生四个分开的燃料脉冲宽度,每个燃料脉冲宽度对应于单个燃料事件。响应于通过汽缸产生扭矩,发动机减速变慢。本领域技术人员应当理解,可执行其它合适数量的点火。
第一汽缸燃烧的发动机扭矩与期望的发动机扭矩相比较。如果所测量的发动机扭矩值不等于预期的发动机扭矩值或在预期的发动机扭矩值的阈值范围之内,则可以指出由发动机与发动机之间的空气燃料失衡引起的发动机扭矩变化,并且与燃料调整标量一起被获悉,如上面针对图6所述。
在时间T12,第一汽缸被停用,并且DFSO继续。空气燃料比恢复到最大贫空气燃料比。在时间T12之后且在时间T13之前,在不点火选定汽缸组的情况下,DFSO继续。结果,发动机减速速率增加。开环空气燃料比控制可选择下一个汽缸组点火。开环空气燃料比控制可允许在点火下一个汽缸组之前,空气燃料比恢复到最大贫空气燃料比,以便维持对于每个汽缸组的一致的背景(例如,最大贫空气燃料比)。用于点火下一个汽缸组的条件被监视。
在时间T13,第二汽缸以待激活,但是如线808所指示,做出变速器换挡请求,从而转变到较高的水平。响应于变速器换挡请求,第二汽缸激活被延迟,以减小在第二汽缸的输出中诱发扭矩误差的可能性。发动机停留在DFSO中,并且换挡开始。第二汽缸的激活被延迟,直到换挡完成。在时间T14之前不久,换挡(例如,降档)被完成。
在时间T14,由于满足汽缸点火条件,第二汽缸被激活,并且喷射器2喷射燃料到第二汽缸。DFSO继续,并且第一汽缸保持停用。在时间T14之后且在时间T15之前,第二汽缸被点火四次,并且四个燃料脉冲宽度被产生,每个燃料脉冲宽度对应于第二汽缸中的单次燃烧事件。由于通过激活的发动机汽缸产生的扭矩,发动机的减速速率减小。
在时间T5,第二汽缸被停用,并且结果,发动机减速速率增加,并且DFSO继续。在时间T15之后且在时间T16之前,开环空气燃料比控制允许λ恢复到最大贫空气燃料比(未示出)。在所有的汽缸保持停用的情况下,DFSO继续。
在时间T16,DFSO条件不再存在,因此第一和第二汽缸被再激活。发动机空气燃料比重新开始化学计量并且发动机开始产生正的扭矩。
因此,响应于变速器请求,在发动机的剩余汽缸保持停用的同时发动机扭矩变化和发动机点火的分析可被延迟。此外,如果在一个汽缸激活而其它的汽缸被停用时发生并且请求,则包括点火所述一个激活的汽缸的发动机扭矩变化分析可被延迟,直到换挡完成。这样,可减小由于变速器齿轮换挡的发动机扭矩估计误差的可能性。
现在转向图9,汽缸扭矩与空气燃料比关系的示例曲线被示出。竖直轴表示汽缸扭矩,并且汽缸扭矩在竖直轴箭头的方向增加。水平轴表示汽缸空气燃料比。竖直线904表示化学计量空气燃料比。竖直线904右边的空气燃料比沿着水平轴箭头的方向渐增地贫化。竖直线904左边的空气燃料比沿着竖直轴箭头的方向渐增地富化。竖直线906表示燃烧稳定性极限阈值。在竖直线906的右边的空气燃料比提供减小的燃烧稳定性。在竖直线904的左边的空气燃料比提供增加的燃烧稳定性。
曲线902示出在920汽缸扭矩是最大的,其是富化学计量的。汽缸扭矩随着发动机空气燃料比增加而减小。在DFSO期间,发动机空气燃料比可如在910所示。在DFSO期间,评价汽缸间的空气燃料失衡的期望的汽缸空气燃料比可如在922被提供。因此,在922的期望的空气燃料比是贫的化学计量904且富的燃烧稳定性极限906。选择化学计量贫的但是燃烧稳定性极限富的期望的空气燃料比922允许在不超过燃烧稳定性极限的情况下燃料喷射误差的可能性,因此增加的发动机排放和传动系扭矩干扰可不太可能。
富于期望的汽缸空气燃料比在926被示出。期望的汽缸空气燃料比922和较富的汽缸空气燃料比926之间的增加的汽缸扭矩生成由线930的距离指示。减小的汽缸空气燃料比由线932的距离指示。
贫于期望的汽缸空气燃料比在924被示出。期望的汽缸空气燃料比922和较贫的汽缸空气燃料比924之间的减小的汽缸扭矩产生由线940的距离指示。增加的汽缸空气燃料比由线942的距离指示。
因此,可观察到汽缸扭矩与汽缸空气燃料比相关联。此外,基于预期的或期望的发动机扭矩的增加或减小,可确定汽缸空气燃料比的偏差。
现在参考图10,示出一种方法,其用于判断是否供应燃料以再激活的被停用汽缸以用于确定汽缸失衡。图10的方法可结合图4-6的方法被应用,以提供图7-8中示出的程序。替代性地,图10的方法可以是发动机扭矩的样本合适可以是用于确定汽缸空气燃料失衡的基础的基础。
在1002处,方法1000判断变换变速器齿轮的请求是否存在,或者变速器齿轮换挡是否在进行。在一个示例中,方法1000可基于存储器中变量的值确定换挡被请求或在进行。基于车辆速度和驾驶员需求扭矩,变量可改变状态。如果方法1000判断变速器齿轮换挡被请求或在进行,则答案是是,并且方法1000进行到1016。否则,答案是否,并且方法1000进行到1004。通过在变速器齿轮换挡期间不喷射燃料到停用的汽缸,发动机扭矩变化可被减少以改善发动机扭矩信噪比。
在1004处,方法1000判断请求的发动机速度是否在期望的速度范围(例如,1000-3500RPM)之内。在一个示例中,方法1000可根据发动机位置或速度传感器确定发动机速度。如果方法1000判断发动机速度在期望的范围之内,则答案是是,并且方法1000进行到1006。否则,答案是否,并且方法1000进行到1016。通过当发动机速度在范围之外时不喷射燃料到停用的汽缸,发动机扭矩变化可被减少以改善发动机扭矩信噪比。
在1006处,方法1000判断请求发动机减速度是否在期望的速度范围(例如,小于300RPM/sec)之内。在一个示例中,方法1000可根据发动机位置或速度传感器确定发动机减速度。如果方法1000判断发动机减速度在期望的范围之内,则答案是是,并且方法1000进行到1008。否则,答案是否,并且方法1000进行到1016。通过当发动机减速速率在范围之外时不喷射燃料到停用的汽缸,发动机扭矩变化可被减少以改善发动机扭矩信噪比。
在1008处,方法1000判断发动机负载是否在期望的范围(例如,在0.1和0.6之间)之内。在一个示例中,方法1000可根据进气歧管压力传感器或空气质量流量传感器确定发动机负载。如果方法1000判断发动机负载在期望的范围之内,则答案是是,并且方法1000进行到1009。否则,答案是否,并且方法1000进行到1016。通过当发动机负载在范围之外时不喷射燃料到停用的汽缸,发动机扭矩变化可被减少以改善发动机扭矩信噪比。
在1009处,方法1000判断变矩器离合器是否打开以及变矩器是否解除锁定。如果变矩器被解除锁定,则变矩器涡轮和叶轮可以以不同的速度旋转。变矩器叶轮和涡轮速度可指示出传动系是否通过或处于零扭矩点。但是,如果变矩器离合器被锁定,则零扭矩点的指示会较不清楚。变矩器离合器状态可被感测,或者存储器中的比特可指示变矩器离合器是否打开。如果变矩器离合器被解除锁定,则答案是是,并且方法1000进行到1010。否则,答案是否,并且方法1000进行到1014。因此,在一些示例中,当需要确定汽缸空气燃料比时,变矩器离合器可被命令打开以解锁变矩器。
在1010处,方法1000确定变矩器叶轮速度和变矩器涡轮速度之间的差值的绝对值。速度差值可指示发动机转变通过零扭矩点,在该零扭矩点处发动机扭矩相当于传动系扭矩。在车辆减速期间,发动机扭矩可被减小,并且车辆惯性可将负的扭矩从车辆车轮传送到车辆传动系。因此,被称为齿轮游隙的车辆齿轮之间的间距可增加到齿轮暂时不能正面地接合,并且然后齿轮在齿轮的相反侧上接合。在齿轮齿之间存在间隙(例如,齿轮齿不正面地接合)的情况是零扭矩点。齿轮游隙的增加和后续的齿轮齿的再接合可引起传动系扭矩扰动,这可诱发发动机扭矩确定误差。因此,希望在DFSO期间不喷射燃料以选择在零扭矩点的汽缸,从而减小歪曲发动机扭矩确定的可能性。变矩器叶轮速度在变矩器涡轮速度的阈值速度内(例如,在+25内)可指示处于或通过零扭矩点,在此齿轮之间的间距增加或游隙发展。因此,燃料喷射可被停止,直到传动系转变通过零扭矩点,从而避免诱发发动机扭矩计算误差的可能性。另选地,在DFSO期间,燃料喷射可不被开始,直到传动系通过零扭矩点并且齿轮齿再接合之后。在确定涡轮速度和叶轮速度之间差值的绝对值之后,方法1000进行到1012。
在1012处,方法1000判断变矩器叶轮速度和变矩器涡轮速度之间的差值的绝对值是否大于阈值(例如,50RPM)。如果是,答案是是,并且方法1000进行到1014。否则,答案是否,并且方法1000进行到1016。
在1014处,方法1000指示在DFSO期间激活燃料喷射到所选择的发动机汽缸以通过发动机扭矩产生确定汽缸空气燃料失衡的条件被满足。因此,通过喷射燃料到所选择的汽缸并且燃烧燃料,一个或多个停用的发动机汽缸可被再激活。方法1000指示图4-6的方法,在DFSO期间用于喷射燃料以选择停用的汽缸的条件是存在的并且退出。
在1016处,方法1000指示在DFSO期间激活燃料喷射到所选择的发动机汽缸以确定汽缸空气燃料失衡的条件不被满足。因此,一个或多个停用的发动机汽缸继续被停用,直到用于喷射燃料到停用的汽缸的条件存在。另外,应当指出的是,响应于喷射燃料从存在到不存在且稍后又存在的情况,向一个或多个汽缸加燃料可被停止然后再开始。在一些示例中,对于接收燃料的汽缸,重新开始汽缸失衡的分析,使得基于燃料被喷射的条件之前和之后的发动机扭矩,汽缸的扭矩不平均。方法1000指示图4-6的方法,在DFSO期间用于喷射燃料以选择停用的汽缸的条件是不存在的并且退出。
这样,开环空气燃料比控制从第一选定汽缸组到第二选定汽缸组可以是更加一致的(例如,复制的)。本领域技术人员应当理解,合适的条件及其组合可被应用以开始对在DFSO期间停用的汽缸的燃料喷射。例如,在排气空气燃料比贫于阈值空气燃料比之后预定量的时间,燃料喷射可开始。
要注意的是,本文包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。此外,本文所描述的方法可以是物理世界中通过控制器所采用的动作和控制器内的指令的组合。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非瞬时存储器中,且由控制系统进行,所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的专用程序可表示任何数量的处理策略,如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等中的一个或多个。因此,示出的各种动作、操作和/或功能可以示出的程序、并行或以其它省略的情况执行。同样地,处理的顺序不一定需要实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点,而是为了便于说明和描述而提供的。根据使用的特定策略,可重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外,所描述的动作、操作和/或功能可用图表表示被编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质的非瞬时存储器的代码,其中通过执行系统中的指令进行所述动作,所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应该理解,本文公开的构造和程序在性质上是示例性的,且这些具体实施例不应视为具有限制性意义,因为许多变化是可能的。例如,以上技术可应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4及其它发动机类型。本公开的主题包括所有新颖的和非显而易见的组合以及各种系统和构造和本文公开的其它特征、函数和/或特性的子组合。
下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。应该理解,这些权利要求包括一个或更多这些元件的结合,既不要求也不排除两个或更多这些元件。所公开的特征、函数和/或特性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过这个或相关申请的新权利要求的提出被要求保护。这样的权利要求,无论是更宽于,更窄于,等于,或不同于原始的权利要求的范围,也被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (18)

1.一种用于发动机的方法,包括:
在所有发动机汽缸被停用的减速燃料切断DFSO事件期间,选择性地顺序加燃料并燃烧发动机中的一个汽缸组中的汽缸中的空气和燃料,以及
在所述DFSO事件终止后,响应于在所述DFSO事件期间测量的发动机扭矩与预期发动机扭矩之间的差异,调整被喷射到所述汽缸组中的一个或多个汽缸的燃料。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括基于所述差异调整随后的发动机操作。
3.根据权利要求2所述的方法,其中基于点火顺序和在所述点火顺序中的汽缸位置中的一个或多个,选择所述汽缸组。
4.根据权利要求2所述的方法,其中所述汽缸组的燃料添加仅仅发生在所述DFSO事件期间测量到最大贫空气燃料比之后。
5.根据权利要求2所述的方法,其中调整随后的发动机操作包括响应于所述差异来调整燃料喷射器脉冲宽度。
6.根据权利要求1所述的方法,其中在所述DFSO事件期间所述汽缸组被加燃料并且被操作以多次执行燃烧循环,从而产生被一起使用来识别失衡的多个发动机扭矩响应。
7.一种用于发动机的方法,其包括:
在减速燃料切断DFSO事件期间禁用发动机的所有汽缸之后,响应于所述发动机的排气输出的空气燃料比达到最大贫空气燃料比,向被禁用的汽缸中的一个或多个单独地加燃料,从而燃烧贫空气燃料混合物;以及
在所述DFSO事件终止后,响应于在所述DFSO事件期间通过燃烧所述贫空气燃料混合物产生的发动机扭矩相对于由所述贫空气燃料混合物产生的基础发动机扭矩的变化,调整被喷射到至少一个单独加燃料的汽缸的燃料。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述基础发动机扭矩针对车辆质量被补偿。
9.根据权利要求7所述的方法,其中所述基础发动机扭矩针对道路坡度被补偿。
10.根据权利要求7所述的方法,其中所述基础发动机扭矩针对当前起作用的变速器齿轮被补偿。
11.根据权利要求7所述的方法,其还包括响应于改变变速器齿轮的请求不确定相对于所述基础发动机扭矩的发动机扭矩变化。
12.根据权利要求7所述的方法,其中所述贫空气燃料混合物是根据贫空气燃料比燃烧稳定性极限的预定空气燃料比。
13.根据权利要求7所述的方法,其还包括响应于少于期望量的扭矩由所述汽缸产生,增加被喷射到所述至少一个单独加燃料的汽缸的燃料的量。
14.一种用于发动机的方法,其包括:
在禁用所有的汽缸从而导致发动机的共同的排气输出之后,响应于传动系零扭矩点,延迟向被禁用的汽缸中的一个或多个单独地加燃料以燃烧贫空气燃料混合物;以及
响应于经由所述贫空气燃料混合物产生的距基础发动机扭矩的发动机扭矩变化,调整被喷射到至少一个汽缸的燃料。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述传动系零扭矩点基于变矩器叶轮速度和变矩器涡轮速度。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述发动机扭矩变化是期望的发动机扭矩和实际的发动机扭矩之间的差值。
17.根据权利要求14所述的方法,其还包括响应于驾驶员需求再激活所有的发动机汽缸。
18.根据权利要求14所述的方法,其中响应于发动机负载小于阈值,所有的汽缸被禁用。
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