CN106715872A - 跳过点火过渡控制 - Google Patents

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Abstract

描述了用于控制在发动机的跳过点火式运行期间在多个点火分数之间的过渡的、用以帮助使这些过渡顺畅的方法和安排。总体上，点火分数的过渡是逐渐实施的，优选地是以相对密切地跟踪歧管填充动力学的方式。在一些实施例中，对于每次点火时机都改变该命令点火分数。另一种途径考虑了针对该过渡的至少一部分将该命令点火分数每次点火时机改变基本上相同的量。当该命令点火分数被提供给包括累加器功能的跳过点火控制器时，这些途径特别好地起作用，其中该累加器功能跟踪已经请求但没有递送的一次点火的一部分，或者反之亦然。在多个不同实施例中，命令点火分数的改变被相对于节气门位置改变的开始加以延迟，以帮助补偿与歧管空气压力改变相关联的固有延迟。

Description

跳过点火过渡控制
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年9月22日提交的美国临时申请号62/053,351的优先权，所述申请以其全文通过援引并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用于在发动机的跳过点火式运行期间控制在多个点火分数之间的过渡的方法和安排。
背景技术
许多类型的内燃发动机的燃料效率可以通过改变发动机的排量来实质性地改善。这允许在需要时可获得最大扭矩，也可以在不需要最大扭矩时，通过使用较小排量来显著地减少泵送损失并提高热力学效率。现今改变排量的最常见的方法是基本上同时停用一组缸。在这种途径中，不向停用的缸递送燃料，并且只要这些缸保持停用，就保持其相关联的进气阀和排气阀关闭。例如，一个8缸可变排量发动机可以停用这些缸中的一半(即，4个缸)，这样使得仅使用剩余的四个缸进行运转。现今可获得的可商购可变排量发动机典型地仅支持两种或至多三种固定模式的排量。
改变发动机的有效排量的另一种发动机控制途径被称为“跳过点火式”发动机控制。总的来说，跳过点火式发动机控制设想在所选点火时机过程中选择性地跳过某些缸的点火。因此，特定缸可以在一个发动机循环过程中被点火并且然后可以在下一个发动机循环过程中被跳过，并且然后在下一个发动机循环过程中被选择性地跳过或点火。以此方式，对有效发动机排量的甚至更细化控制是可能的。例如，对4缸发动机中的每隔两个缸进行点火将提供为最大发动机排量的1/3的有效排量，这是通过简单地停用一组缸所不能获得的分量排量。在概念上，使用跳过点火式控制基本上可以获得任何有效排量，但在实践中大多数实现方式将运行限制于一组可用点火分数、序列或模式。本申请人已经提交了描述跳过点火式控制的多种不同途径的多份专利。
跳过点火式控制的一种已知特征是，在跳过点火式控制下运行的发动机趋向于与发动机的“正常的”所有缸运行相比具有所不太希望的噪音、振动与声振粗糙度(NVH)。因此，一直在努力开发可以帮助减少跳过运行期间的NVH问题而仍维持其某些益处的技术和机理。典型地，可获得的跳过点火式点火分数/序列/模式是至少部分地基于其优选的NVH特性来选择的。虽然在减小了在以这些点火分数运行时的NVH，但在不同点火分数之间过渡的过程中可能出现NVH问题。本申请描述了可以帮助管理NVH问题而同时在不同点火分数之间过渡的过程中实现所希望性能的技术。
发明内容
描述了用于控制在发动机的跳过点火式运行期间在多个点火分数之间的过渡的、用以帮助减少不希望的NVH后果并使这些过渡顺畅的多种方法和安排。总体上，点火分数的过渡是逐渐实施的，优选地是以相对密切地跟踪歧管填充动力学的方式实施的。
在一些优选的实现方式中，对于每次点火时机都改变该命令点火分数。所描述的另一种途径考虑了针对该过渡的至少一部分将该命令点火分数每次点火时机改变基本上相同的量。当该命令点火分数被提供至跳过点火式点火正时确定模块，该跳过点火式点火正时确定模块包括跟踪已经请求但没有递送的、或已经递送但没有请求的点火的一部分的累加器功能时，这些途径特别好地起作用。
在多个不同实施例中，命令点火分数的改变被相对于节气门位置改变的开始加以延迟，以帮助补偿与歧管空气压力改变相关联的固有延迟。
在一些实现方式中，改变该命令点火分数的方式为使得该跳过分数与该进气歧管压力的乘积在整个过渡过程中保持基本上恒定。
在一些实现方式中，每次点火时机使用线性转换速率来改变该命令点火分数，从而使得每次点火时机该命令点火分数改变的量在整个过渡过程中是相同的。可以基于多个因素来改变适合于任何具体过渡的实际转换速率，例如基于所希望点火分数改变的幅度以及多个不同的发动机运行参数，例如发动机速度，等等。
可以使用多种多样的其他发动机控制技术，包括火花延缓、前馈节气门控制、前馈凸轮轴控制、泵送空气穿过被跳过的缸、以及其他技术，来帮助进一步使该过渡顺畅。
还描述了应对在过渡的中间该目标点火分数改变的情形的技术。
附图说明
通过参照以下结合附图给出的说明，可以最好地理解本发明及其优点，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的跳过点火控制器的功能框图。
图2示意性地展示了在过渡过程中模式振动和扭矩不匹配型振动的影响。
图3(a)-3(d)是一组图表，示出了通过使用一阶带通滤波器来使该过渡顺畅时在点火分数l/3与点火分数2/3之间的代表性预期恒定扭矩过渡的过程中，所请求的和经调整的点火分数、节气门位置、进气歧管压力以及发动机总扭矩。
图4(a)-4(d)是一组图表，示出了根据本发明的一个实施例的在使用了延迟的线性转换时在点火分数l/3与点火分数2/3之间的代表性预期恒定扭矩过渡的过程中，两种类型的经调整的点火分数、节气门位置、进气歧管压力以及发动机总扭矩。
图5是图表，示出了在正在进行第一过渡时请求第二点火分数过渡的情况下在代表性的被中断的过渡过程中，点火分数(Y轴)随时间(X轴)的变化。
图6(a)-6(d)是一组图表，示出了根据本发明的一个实施例在使用了延迟的线性转换时在点火分数l/3与点火分数2/3之间的代表性预期恒定扭矩过渡的过程中，经调整的点火分数、进气歧管压力、火花正时以及发动机总扭矩。
图7是图表，示出了根据本发明的一个实施例在使用了延迟的线性转换并且泵送空气穿过被停用的缸时在点火分数l/3与点火分数2/3之间的代表性预期恒定扭矩过渡的过程中，经调整的点火分数和进气歧管压力。
图8是根据本发明的一个实施例的针对不同的初始和目标点火分数的点火分数转换速率的示例性查找表。
在附图中，有时使用相同的参考号来表示相同的结构要素。还应当认识到，附图中的描绘是图解的而不是按比例的。
具体实施方式
当可获得有限的点火分数集合时，在不同点火分数之间的过渡典型地还涉及对所选发动机运行参数的调整。这是因为，在任何具体点火密度下，都将存在适合于有效递送所希望发动机输出的相关联运行参数(例如，空气进气量、火花正时等等)。因此，当对点火密度进行改变时，典型地希望基本上同时调整所选发动机运行参数，从而在新的点火分数时维持希望的发动机输出。不经过这样的调整，在相同发动机设置下的运行典型地会导致产生比当点火密度增大时所希望的更大的扭矩、以及比当点火密度减小时所希望的更小的扭矩。
从控制的角度，可以通过简单改变对要点火的特定缸的选择来非常快速地改变点火密度，然而空气进气量的对应改变由于进气歧管的填充或排空所固有的等待时间而趋向于更慢地实现。这在所希望的点火分数显著改变、例如从1/2到1或从1/3到2/3(这要求空气进气量/歧管压力对应地大大改变)时是特别值得注意的。总体上，在过渡过程中点火密度与目标缸空气进气量之间的任何不匹配都将导致低频扭矩扰动(除非被补偿)，这可能被感知为NVH。如果这种不匹配导致扭矩喘振，则可以延缓火花正时以维持希望的扭矩。然而，延缓火花以减小发动机输出的所不希望的负面影响是，延缓火花一般降低燃料效率。而且，过度的火花延缓将导致不点火，从而进一步降低效率并且潜在地不利地影响发动机。
通过减慢点火分数之间的过渡也可以或多或少地缓解这个扭矩不匹配问题。减慢过渡允许点火密度的改变更紧密地追随进气歧管压力的改变。然而，即使空气/扭矩与点火分数准确匹配，从一个点火密度到另一个点火密度的任何改变也将造成低频振动，因为中间点火分数具有不希望的点火模式。减慢过渡趋向于加剧这些类型的扰动。所感知到的总NVH可以认为是这两种影响之和。来自过渡点火模式的分量NVH模式和来自过渡扭矩不匹配的分量NVH不匹配可以被认为要相加从而形成总NVH总，NVH总＝NVH模式+NVH不匹配。图2绘制了随过渡时间而变的NVH、示意性地展示了这种情形。对于短的过渡时间，NVH模式曲线170低而NVH不匹配曲线172高。对于长的过渡时间，情形反过来。NVH总曲线174显示了最小值、通常在如图2所示的200毫秒附近。因此通常希望的是具有在200msec附近的过渡长度，例如从约150msec至约300msec。应了解的是，某些过渡可能较长或较短并且在一些情况下，总NVH可能并不严格地是模式和不匹配NVH之和，但这样的概念总体上在定性方面是准确的。
本申请人之前描述了多种多样的跳过点火控制器。在图1中功能性地展示了适合于实施本发明的跳过点火控制器10。所展示的跳过点火控制器10包括扭矩计算器20、点火分数确定单元30、过渡调整单元40、点火正时确定单元50、以及动力传动系参数调整模块60。出于展示的目的，将跳过点火控制器10与发动机控制单元(ECU)70分开示出。然而，应了解的是，在许多实施例中，跳过点火控制器10的功能性可以并入ECU 70中。其实，预期将跳过点火控制器并入ECU或动力传动系控制单元中是最常用的实施方式。
扭矩计算器20被安排成基于多个输入在任何给定时刻确定所希望的发动机扭矩。该扭矩计算器向点火分数确定单元30输出请求扭矩21。该点火分数确定单元30被安排成基于当前运行条件确定适合于递送所希望扭矩的点火分数、并且输出适合于递送该所希望扭矩的点火分数33。点火定时确定单元50负责确定递送所希望的点火分数的点火序列。该点火序列可以使用任何合适的途径来确定。在一些优选的实现方式中，可以逐个点火时机地动态地作出点火决定，这允许非常快速地实现所希望的改变。本申请之前已经描述了非常适于基于潜在随时间改变的请求点火分数或发动机输出来确定适当点火序列的多种多样的点火正时确定单元。许多这样的点火正时确定单元是基于西格玛德尔塔转换器的，该转换器非常适于逐个点火时机地作出点火决定。在一些情况下，可以在过渡开始时设定该西格玛德尔塔转换器中的初始累加器值以便在该过渡过程中生成具有低NVH的点火模式。在其他实现方式中，可以使用模式发生器或预定义模式来利于所希望的点火分数的递送。
该扭矩计算器20接收可以影响或指明任何时刻的所希望发动机扭矩的多个输入。在汽车应用中，对该扭矩计算器的这些主要输入之一是指示加速踏板的位置的加速踏板位置(APP)信号24。在一些实现方式中，该加速踏板位置信号是直接从加速踏板位置传感器(未示出)接收的，而在其他实现方式中，可选的预处理器22可以在将加速踏板信号递送至该跳过点火控制器10之前对其加以修改。其他主要输入可以来自其他功能块，例如巡航控制器(CCS命令26)、变速器控制器(AT命令27)、牵引控制单元(TCU命令28)等等。还有可能影响扭矩计算的多个因素例如发动机速度。当在扭矩计算中利用这样的因素时，该扭矩计算器在必要时还提供或可获得适当的输入，例如发动机速度(RPM信号29)。
进一步，在一些实施例中，可能希望的是考虑传动系中的能量/扭矩损失、和/或为了驱动发动机附件例如空调器、交流发电机/发电机、动力转向泵、水泵、真空泵和/或这些以及其他部件的组合而需要的能量/扭矩。在这样的实施例中，该扭矩计算器可以被安排来计算这样的值或接收对相关联损失的指示，从而使得可以在所希望扭矩的计算过程中考虑这些。
扭矩计算的性质随着车辆的运行状态改变。例如，在正常运行期间，所希望扭矩可以主要是基于驾驶员的输入，这可以通过加速踏板位置信号24来反映。当在巡航控制下运行时，所希望扭矩可以主要是基于来自巡航控制器的输入。当变速器换档迫近时，可以使用变速器换档扭矩计算来确定换档操作过程中的所希望扭矩。当牵引控制器或类似物指示牵引事件的潜在损失时，可以使用牵引控制算法来确定适合于应对该事件的所希望扭矩。在一些情形中，压下制动踏板可以引起特定发动机扭矩控制。当发生要求对发动机输出的所度量控制的其他事件时，可以使用其他的控制算法或逻辑来确定此类事件从始至终的所希望扭矩。在任何的这些情形中，所要求扭矩的确定可以按任何被认为适合于具体情形的方式来进行。例如，适当扭矩的确定可以按算法、使用基于当前运行参数的查找表、使用适当逻辑、使用设定值、使用存储的曲线、使用以上这些的任何组合、和/或使用任何其他适当的途径来进行。特定应用的扭矩计算可以由该扭矩计算器自身进行、或者可以由其他部件(在该ECU之内或之外)进行并且被报告给该扭矩计算器以便实施。
该点火分数确定单元30接收来自该扭矩计算器20的请求扭矩信号21、以及其他输入，例如发动机速度以及针对在当前条件下递送所请求的扭矩确定适当的运行点火分数33有用的多个不同的动力传动系运行参数和/或环境条件。点火分数指示了为了递送所希望的输出而要使用的点火的分数或百分比。通常，将该点火分数确定单元限制为有限的一组可用点火分数、模式或序列，这些是至少部分地基于其相对更希望的NVH特性所选择的(在此有时统称为可用点火分数集合)。有多个因素可能影响该可用点火分数集合。这些典型地包括所请求的扭矩、缸负载、发动机速度(例如，RPM)、和当前变速器档位。它们潜在地还可以包括多个不同的环境条件，例如环境压力或温度和/或其他所选动力传动系参数。该点火分数确定单元30被安排成用于基于这样的因素和/或该跳过点火控制器设计者可能认为重要的任何其他因素来选择所希望的运行点火分数33。举例而言，在共同未决的申请号13/654,244；13/654,248、13/963,686和14/638,908中描述了几个适合的点火分数确定单元，这些申请通过援引并入本文。
可用点火分数/模式的数量以及其间可以使用它们的运行条件可以基于多种不同的设计目标和NVH考虑因素广泛改变。在一个具体实例中，该点火分数确定单元可以被安排成用于将可用运行点火分数限制为29个可能的运行点火分数的集合—其中的每一者是分母为9或更小的分数—即，0、1/9、1/8、1/7、1/6、1/5、2/9、1/4、2/7、1/3、3/8、2/5、3/7、4/9、1/2、5/9、4/7、3/5、5/8、2/3、5/7、3/4、7/9、4/5、5/6、6/7、7/8、8/9和1。然而，在某些(其实大多数)运行条件下，该可用点火分数集合可以减少，并且有时这个集合被大大减小。总体上，该可用点火分数集合趋向于在较低档位和较低发动机速度下是较小的。例如，可能在有些运行范围(例如，接近怠速和/或在第一档中)中该可用点火分数集合局限于仅两个可用-(例如，1/2或1)或仅4个可能的点火分数-例如，1/3、1/2、2/3和1。当然，在其他实施例中，针对不同运行条件的容许点火分数/模式可以广泛改变。
由于该可用点火分数集合是有限的，典型地将需要改变多个不同的动力传动系运行参数例如空气进气质量(MAC)和/或火花正时，以确保实际的发动机输出匹配所希望的输出。在所展示的实施例中，提供了与该点火分数计算器30合作的动力传动系参数调整模块60。该动力传动系参数调整模块60指导该ECU70来适当地设定选定的动力传动系参数以确保实际的发动机输出基本上等于在命令点火分数下请求的发动机输出。举例而言，动力传动系参数调整模块60可以负责确定为了帮助确保实际的发动机输出与请求的发动机输出相匹配而希望的所希望MAC、火花正时和/或其他发动机设置。虽然该动力传动系参数调整模块60被展示为单独的部件，但它通常被实施为发动机控制单元70的一部分。当然，在其他实施例中，该动力传动系参数调整模块60可以被安排成用于直接控制多个不同的发动机设置。
该点火正时确定模块50被安排成用于发出点火命令序列52以致使该发动机递送由命令点火分数48指定的点火百分比。该点火正时确定模块50可以采用多种多样的不同形式。举例而言，西格玛德尔塔转换器作为点火正时确定模块50工作良好。本受让人的多份申请和专利公开描述了多种不同的适合的点火正时确定模块，包括多种多样的作为点火正时确定模块工作良好的基于西格玛德尔塔的转换器。例如参见美国专利号7,577,511、7,849,835、7,886,715、7,954,474、8,099,224、8,131,445、8,131,447、8,839,766以及在2013年2月22日提交的未决的申请号13/774,134。由点火正时确定模块50输出的该点火命令序列(有时被称为驱动脉冲信号52)可以被传递给发动机控制单元(ECU)70或另一个模块，例如协调实际点火的燃烧控制器(在图1中未示出)。使用西格玛德尔塔转换器或类似结构的显著优点是，它固有地包括跟踪已经请求但还没有递送的点火部分的累加器功能。这样的安排通过考虑之前点火/零点火决定的影响而帮助使过渡顺畅。
如上文所述，点火分数之间的陡然过渡可能导致不希望的振动和/或扭矩喘振或下降，即如上文相对于图2所讨论的不希望的NVH总。扭矩喘振/下降的出现是因为，通常至少在过渡过程中扭矩请求的改变小于点火分数的改变。点火分数改变因此将致使发动机超过/低于所请求的扭矩水平。因此，在图1中展示的实施例中，该过渡调整单元40被安排成用于帮助减轻与所请求的点火分数33的阶跃改变相关联的振动和扭矩喘振/下降。当发生所请求的点火分数的阶跃改变时，该过渡调整单元40具有使该点火分数改变延展在短时间段上的作用。这种“延展”(可以包括简短延迟)可以帮助使在不同的命令点火分数之间的过渡顺畅并且可以帮助补偿与歧管填充相关联的多种不同的延迟。这些可以包括发动机参数改变的机械延迟和/或惯性型歧管填充/排空延迟。当所请求的点火分数处于稳态时，命令点火分数48与所请求的点火分数33相同。然而，在发生过渡时，命令点火分数48有效地从前一个所请求的点火分数逐渐改变至目标点火分数。
如果过渡的性质使得该过渡调整单元所强加的延迟是可接受的，则通过使用这样的安排可以获得更顺畅的运行。如果，如果过渡的性质使得更快的响应是所希望的(例如，当驾驶员重踩在加速踏板上时、或在牵引控制事件的过程中)，则可能希望绕过或修改该过渡调整单元40的设置以便提供更快的响应。因此，一些实现方式结合了管理点火分数改变请求的分开的“快路径”和“慢路径”途径。在这样的应用中，可以针对“快路径”响应绕过该过渡调整单元而在“慢路径”改变中使用该过渡调整单元。更一般地，该过渡调整单元40的特性可以取决于管控所希望过渡的输入而改变，即所希望的点火分数转换速率可以随着加速踏板位置的改变速率和/或改变幅度而改变。
为了考虑以上描述的进气歧管填充动力学，本申请人之前已经提出了在过渡调整单元40的位置使用滤波器，该滤波器粗略地模拟空气填充动力学以便使点火分数之间的过渡顺畅。举例而言，这样的途径在美国专利申请号13/654,244和13/654,248中进行了描述，这些专利申请全部通过援引并入本文。总体上，所请求的点火分数在到达该点火正时确定单元之前被传递经过一个或两个滤波器，从而使得所请求的点火分数的阶跃改变被更加渐进地呈现给该点火正时确定模块。在共同未决的申请号14/203,444中描述了另一种过渡管理途径。
在所并入的专利中描述的滤波途径对于帮助减轻振动而言工作良好。本申请人已经发现，利用下文描述的基于转换速率的技术中的一些技术，有时可以获得甚至更好的结果。
在一个方面，使用指定的点火分数转换速率来帮助使点火分数之间的过渡顺畅。在一些实现方式中，在开始该经转换的过渡之前还包括简短的延迟。对于任何过渡而言适合的转换速率可以取决于多个运行参数，包括当前发动机速度、进气/排气阀正时、扭矩需求、初始点火分数和目标点火分数、空气进气质量等等。该转换速率还可以取决于车辆参数，例如歧管大小、NVH来源与车厢乘客之间的声学和振动传递路径、以及车辆款式，即轿车、跑车、豪华车等等。举例而言，量级在每点火时机1％-5％点火分数上的线性转换速率在许多应用中表现良好。2％的线性转换速率将使得从点火分数0到1的过渡从过渡开始之时起跨越50个点火时机的过程，这在八缸发动机中仅仅跨越6个发动机循环。1％的转换速率将花费两倍长的时间来过渡，而4％的转换速率将使得过渡花费一半长的时间。举例而言，如果进行从点火分数1/2到点火分数1的过渡，2％的转换速率将表明，对于在任何强加的延迟之后的第一点火时机，命令点火分数将是52％，对于第二点火时机该命令点火分数将是54％，以此类推，直到获得所希望的点火分数1。当然，在其他情况下转换速率将随着初始和目标点火分数来改变。
适当的转换速率可以通过在过渡过程中响应于节气门移动观察歧管压力来确定。通过测量进气歧管绝对压力(MAP)随时间的变化，可以确定发动机可以多快地降下歧管压力。具有小的进气歧管的发动机或者以高发动机速度运行的发动机与具有大的进气歧管或在以低RPM运行时的发动机相比可以使用较高的转换速率。总体上，进气歧管与其排空相比将更快地填充。增大点火分数典型地要求排空进气歧管，而减小点火分数典型地要求填充进气歧管以避免扭矩波动或下降。因此，通常与对于点火分数的减小(典型地对应于较高的所希望空气进气量/歧管压力)相比希望对于点火分数的增大(典型地对应于较低的所希望空气进气量/歧管压力)利用更慢的转换速率。如上文所述，多个其他因素也可以影响歧管填充/排空动力学，包括发动机速度、进气/排气阀正时、当前空气进气量、当前和目标点火分数，因此该过渡调整单元40可以被安排成部分地基于这些因素中的任一者、或其他适当的因素来设定适当的转换速率。
可以使用多种技术来确定适当的转换速率。在一些情况下，可以使用查找表来在初始与目标点火分数之间确定适当的转换速率。图8展示了这样的表格800，其中转换速率以每次点火时机的点火分数百分比变化来表示。当然，转换速率也可以用其他变量来表示，例如时间、曲轴角度等等。表格800中的录入项应被认为仅是示例性的并且在实践中可以与图8中给出的不同。表格800列出了29个可能的第一初始点火分数以及29个可能的第二目标点火分数。中央对角线880没有显示录入项，因为它对应于初始和目标点火分数是相等的，即，没有过渡。在对角线880上方的录入项对应于点火分数增大，而在该对角线下方的录入项对应于点火分数减小。如之前总体提及的，与进气歧管排空相比其更快速地填充，因此在该对角线上方的转换速率总体上小于在该对角线下方的转换速率。这个表格中另一个明显的特征是对于点火分数改变大的过渡增大了转换速率。这有助于减小过渡时间从而将NVH模式最小化。另一个特征是一些过渡具有的点火分数改变小，而使得转换速率可以被设定为100％，即，点火分数的阶跃函数式改变。由表格800中的转换速率和初始点火分数推导出的这些点火分数值可以用作西格玛德尔塔转换器的输入来确定点火序列。在其他实施例中，可以直接使用具有可以用于在不同点火分数之间过渡的多种不同点火序列的查找表来确定适当的点火序列。
在任何给定过渡的过程中使用的实际转换速率可以相对于查找表800中给出那些基于发动机运行条件和驾驶员输入进行修改。例如，如果驾驶员快速压下或释放加速踏板，则过渡的实际转换速率可以被增大，以使得车辆更具响应性。在一些情况下，可以不使用这个表格，并且点火分数可以立即改变成其目标值。这有可能具有显著的NVH后果，但大且快速的加速踏板位置改变可能指示安全问题，这优先于NVH顾虑。高的发动机速度在给定的时间窗口中产生更多的点火时机。因此有可能具有在200ms附近的过渡时间、同时具有较慢的转换速率。进气/排气阀正时的改变可能影响在每个点火事件的过程中引入的空气量，因此影响进气歧管填充/排空的速率。这样，可以基于阀正时使用实际转换速率来修改来自表格800中所示的值。发动机速度还影响缸所引起的空气量，因此它也可以影响实际转换速率。应了解的是，不同于具有类似于图8所示的单一二维查找表并且修改实际转换速率值，可以使用加入了额外变量作为指数(即，阀正时、发动机速度等等)的更高维度的表格。
如上文所述，在过渡开始之前还可以加入简短的延迟。该延迟的长度可以基于该改变的性质以及具体发动机的设计选择(这些设计选择可以涉及在所希望响应性、NVH考虑以及设计简单性方面的多种权衡)而改变。举例而言，已经发现在1至10个点火时机的量级上的延迟在多个不同的实现方式中作用良好。取决于发动机速度和发动机缸的数量，这种延迟可以为几毫秒到100毫秒的量级。替代地，在一些情况下，可能希望延迟节气门的运动以及歧管绝对压力改变的开始，直到点火分数的过渡已经开始之后。这种类型的延迟在从较高到较低点火分数的过渡中可以是特别有利的，其中可以使用火花正时调整来减小每缸扭矩输出。而且，在一些缸启用/停用方法中，在决定改变点火分数与该决定的实施之间可以存在延迟。因此，到点火分数的实际改变开始之时，歧管压力可能已经在改变。这种延迟的适当的值可以在类似于图8所示的查找表中找到，其中录入项现在对应于与多个不同过渡相关联的延迟。所使用的实际延迟值可以相对于该表格中列出的那些以类似于关于图8所描述的方式进行修改。替代地，这些延迟值可能没有在查找表中列出、而是可以基于发动机参数和运行条件来确定。
在控制方面存在非常显著的挑战是当希望改变点火分数的同时保持所产生的发动机扭矩恒定时。这可能被认为是小的扭矩请求改变引起所要求的点火分数的改变的一种限制性情况。图3(a)-3(d)以简化的形式描绘了在这样的理想化情况下的发动机运行。图3(a)-3(d)展示了在点火分数l/3与点火分数2/3之间的预期恒定扭矩过渡的过程中，所请求的和经调整的点火分数、节气门位置、进气歧管绝对压力(MAP)以及发动机总扭矩输出。在图3(a)中，所请求的点火分数210被示出为在初始值1/3与最终值2/3之间的阶跃函数。阶跃发生在时刻t1，该时刻可以被设定为零并限定过渡的开始。经调整的点火分数212被示出为追随所请求的点火分数直到时刻t1、接着跟随一阶低通滤波器所描绘的轨迹。在过渡结束时的时刻ttr，所请求的和经调整的点火分数再次相等。
应了解的是，过渡时间ttr可以取决于多个条件而改变，例如初始和最终状态下的扭矩请求、发动机速度、变速器档位、以及缸负载。过渡时间一般是针对提供如关于图2所讨论的可接受NVH性能来选择的。
图3(b)示出了节流叶片位置220的响应与时间的关系。第一初始节气门位置220a保持恒定，直到在时刻t1过渡开始。可以使用前馈控制算法来控制节气门阀瓣位置，因为这将减少总过渡时间从而减少NVH模式。因为在这个过渡中，目标MAP低于初始MAP，节气门将在该过渡的过程中关闭以便帮助减小MAP。节气门在时间段Tth上移动到关闭位置。Tth的持续时间至少部分地由在将所请求的点火分数信号处理成新的节气门位置时的延迟以及物理地移动该节流叶片所必须的时间来限定。这个时间可以相当小，大致20msec、在1或若干个点火时机的量级上。节气门阀瓣在该过渡的大部分过程中保持在该关闭位置。它在该过渡快要结束时移动至其最终目标位置220b。它在该过渡的整个剩余部分中都保持在基本上恒定的位置。在图3b中，第二目标节气门位置是比该第一初始节气门位置更完全打开的。这可能似乎是反直观的，因为第二目标MAP低于该第一初始MAP；然而，因为图3a-d描绘的是理想化的恒定扭矩过渡，因此发动机空气引入在初始和目标运行条件之间应当是相似的。空气引入水平的不同将由于发动机效率的不同引起。在该第二目标条件下，泵送损失更大，因为MAP较低，并且因此发动机需要更多空气来产生相同扭矩。影响发动机效率的其他因素包括火花正时、进气/排气阀正时和升程、以及缸负载。总体上，这些变量可以在初始或目标运行条件下产生或多或少有效的运行，因此目标节气门位置可以比初始节气门位置打开得更多或更少。
应了解的是，图3(b)中描绘的节气门轨迹是代表性的理想化节气门轨迹。在实践中，可以使用其他类型的节气门轨迹，例如MAP闭环控制、闭环MAP以及额外前馈节气门控制。在过渡过程中可以改变节气门的位置，并且最终节气门位置可以高于、类似于或低于初始值。
图3(c)示出了MAP和跳过分数随时间的变化。跳过分数被定义为一减去点火分数。所请求的跳过分数236和所得到的所请求的MAP 230、以及经调整的跳过分数238和所得到的经调整的MAP 231均被示出。两个歧管压力230和231以及跳过分数236和238是基本上恒定的，直到在t1时过渡开始。所请求的MAP 230响应于节气门阀板的关闭以及空气通过引入到缸中而从进气歧管中去除而开始下降。如之前描述的，因为进气歧管的填充/排空动力学，MAP 230的响应相对慢。所请求的跳过分数236再现了图3(a)中所示的点火分数210的响应、并且在过渡开始时具有阶跃函数下降。经调整的跳过分数238具有更渐进的过渡。与经调整的跳过分数238相关联的更渐进的过渡使得进气歧管更慢地抽空，从而使得经调整的MAP 231比所请求的MAP 230更慢地过渡。如果其他发动机参数是固定的，则MAP与点火分数的乘积是与发动机扭矩输出基本上成比例的。对于恒定的扭矩输出而言，这暗示了MAP和跳过分数应当彼此追随，即，它们的乘积应当在过渡过程中基本上恒定。MAP和跳过分数的发散程度指示了扭矩不匹配。面积234和235限定了与经调整的点火分数相关联的不匹配、并且是与该经调整的点火分数212所产生的过剩扭矩成比例的。类似地，面积232与234之和是与所请求的点火分数210所产生的过剩扭矩成比例的。
在图3(d)中更清楚地示出了同点火分数与MAP之间的不匹配相关联的扭矩喘振。基于点火分数到目标点火分数的中间过渡而出现的扭矩喘振用曲线240展示。对比之下，通过使用经调整的点火分数而产生的扭矩喘振用曲线242展现。可以看到，通过使用滤波器来使过渡顺畅，显著地减小了总扭矩喘振，但喘振的持续时间可能由于进气歧管压力没有尽快地被抽空减小而略微延长。净扭矩喘振是扭矩不匹配在该不匹配的持续时间上的积分。虽然使用一阶滤波器来使点火分数之间的过渡顺畅可以显著减小与过渡相关联的扭矩喘振/下降，但可能难以定义在宽范围的运行条件下以及全部范围的可能点火分数改变下工作良好的滤波器(或滤波器组)。这样的一个原因是，由于线性滤波器而出现的变化是与该分数的变化成比例的、同时持续相同时间量。因此例如，从1/2到1的改变将是从1/2到3/4的改变的两倍大、但将在相同的时间段内发生。歧管动力学，尤其是排空，趋向于是不同的。并非是较大的变化改变更快，而是改变的速率是相似的，但改变的持续时间更长。线性滤波器的另一个方面是，对阶跃改变的响应(就像在点火分数改变时看到的)在阶跃之时具有最大输出改变、并且随着每个相继的阶跃具有递减的改变量。这不仅不与物理行为匹配，而且还加重了点火分数过渡的开始与歧管的物理行为不匹配的后果。
在多种应用中，可以代替现有技术滤波器方案来实施线性转换速率过渡管理策略，以帮助进一步减小扭矩喘振/下降和振动。将参照图4来示意性地描述这种途径的其中一些潜在优点。更具体地，图4(a)-4(d)总体上示出了与图3(a)-3(d)所示相同类型的信息，除了这些图将经延迟的线性转换速率的示例性使用与示例性的一阶滤波器图解地进行比较。应了解的是，这些图是图解性质的并且旨在展示概念而不是反映来自特定试验的数据，因为这些曲线的性质在实践中将必然非常依赖于多个变量，包括发动机速度和运行条件、滤波器的传递函数的性质、指定转换速率、所采用的延迟等等。
首先，图4(a)将经滤波的点火分数改变212与在使用经延迟的线性转换速率时可以看到的点火分数改变轨迹310进行比较。经滤波的点火分数改变212与图3(a)中所示相同。在点火分数轨迹310中，命令点火分数310从t1(过渡的开始)持续规定的延迟时期TD保持在原始点火分数。该时间延迟TD可以大于或小于节气门过渡时间tth。适当的时间延迟TD可以基于多个因素来改变，包括歧管填充/排空动力学、节气门响应时间等等。在该延迟之后，点火分数310线性升高，直到达到目标点火分数。
图4(b)示出了节气门位置220的响应与时间的关系。这个图与图3(b)相同，并且不再重复描述。图4(c)示出了MAP和跳过分数随时间的变化。在图4(c)中，经滤波的跳过分数238和所得到的MAP 231与图3(c)所示相同。与经滤波的跳过分数相关联的扭矩不匹配用面积334和332a描绘出。这个面积与图3(c)中描绘的相等。经延迟的线性转换跳过分数330再现了点火分数310的变化。与经延迟的线性转换相关联的扭矩不匹配用面积332a和332b描绘出。面积332a与扭矩喘振相关联，而面积332b与扭矩滞后相关联。为清楚起见，这个图假定与经滤波的线性转换和经延迟的线性转换二者相关联的MAP 231是相等的，而在实践中它们由于与不同点火分数轨迹相关联的不同抽空损失而略微不同。
图4(d)示出了在这两种情况之间的所得到的扭矩。曲线242展示了使用经滤波的点火分数产生的扭矩、并且与图3(d)所示相同。曲线340展示了使用点火分数的经延迟的线性转换速率而产生的扭矩。与点火分数的经延迟的线性转换速率改变相关联的扭矩不匹配显著小于与经滤波的改变相关联的扭矩不匹配，从而证明了这种控制方法的优点。
当利用线性转换速率时，线性转换的斜率和延迟(如果有的话)的长度将各自对于扭矩不匹配的幅度和意义具有直接影响。多个不同的发动机特征和运行参数也将影响扭矩不匹配(例如，发动机速度、歧管特征、火花正时、阀正时、阀升程、空气/燃料化学计量比等等)。当选择线性转换速率使得它密切地近似歧管填充动力学时，与过渡相关联的扭矩喘振或滞后可以被显著减小。其实，已经观察到在许多过渡中，恰当选择的线性转换速率可以比所描述的一阶滤波器更密切地追随歧管填充动力学。然而应了解的是，喘振或滞后的幅度可以基于所选择的转换速率有多密切(或多差地)近似歧管填充动力学而显著改变。
存在着过渡可能被新的目标点火分数请求中断的时刻。也就是，在从第一点火分数到第二点火分数的过渡的中间，存在作出第二改变请求的时刻。在这样的情况下，过渡单元可以开始实施从当前状态的第二改变，而不是等待第一过渡结束。例如，考虑当该过渡调整单元40处于从点火分数1/5到3/8的过渡的中间时，该点火分数确定单元30请求到点火分数7/8的改变的情形。这样的情形在图5中以图形呈现，这是示出点火分数(Y轴)随时间(X轴)变化的图表。在所展示的实施例中，发动机初始地以线段“a”表示的点火分数1/5运行。在时刻t1，所请求的点火分数增大至3/8。在指定的延迟(在所展示的实施例中为TD)之后，在时刻t2朝向点火分数3/8的过渡使用指定的转换速率(在此情况下为1％，参见图8)开始。在时刻t3，接收到7/8的改变请求，尽管到3/8的过渡尚未完成。朝向点火分数3/8的过渡在该指定的延迟期间继续，但一旦该指定的延迟在t4结束，到点火分数7/8的过渡就以指定的转换速率开始。在t3发生的决定改变目标点火分数与在t4发生的转换速率改变之间的延迟TD1可以不同于与过渡的开始相关联的延迟TD。在一些情况下，延迟TD1可以为零，但在许多情况下，在点火决定与该决定的实施之间由于缸的启用/停用机构而存在固有的延迟。在所展示的实施例中，这些指定的延迟对于这两种改变是相同的，但这并不是一项要求。在这种情况下，同1/5与7/8之间的过渡相关联的转换速率为2％(参见图2)。时刻t4存在点火分数转换速率的弯曲点。在初始与最终点火分数之间通常较大的改变将得到更快的转换速率，以避免过量的、模式引发的NVH。在这个实例中，从当前点火分数到7/8的改变幅度大于从1/5到3/8的原先改变幅度，因此转换速率增大。在一些情况下，相对转换速率，即转换速率与点火分数总改变之比，可以在过渡过程中保持大致恒定。在其他情况下，可能希望让转换速率在整个过渡过程中是固定的。作为参考，用“b”标记的虚线示出了假如没有请求第二转变，到点火分数2/5的改变的完成。虽然仅呈现了单一的过渡中间的改变，但应了解的是可以应用同样的原理来实施在过渡过程中所请求的任何进一步的改变。这些可以包括所请求的点火分数的增大以及减小、足够快地发生而使得实际上绝不会得到多个中间点火分数的多个依次改变请求，等等。
扭矩管理
如上文所述，当在过渡过程中递送的扭矩匹配所希望扭矩时，过渡一般更顺畅。按所描述的方式来控制点火分数以及空气进气量的主要原因之一是帮助减小扭矩振动，这倾向于帮助减小不希望的振动。当发生空气进气量/点火分数不匹配时，可以用其他方式对发动机输出进行调制。一种这样的途径是以减轻这样的扭矩振动的方式来控制火花正时。一旦当以允许的点火分数水平运行时，火花正时被设定为或接近提供最佳燃料效率的正时，即对于给定MAC而言的最大扭矩，典型地表示为最大制动扭矩(MBT)运行点。当点火分数增大并且空气进气量减小时，在点火分数的增大比对应的空气进气量减小更快速时自然会发生扭矩喘振。可以通过在过渡过程中以提供更稳定扭矩输出的方式适当地延缓火花来减轻这种喘振。总体上，延缓火花可以减小每次点火的输出，如熟悉本领域的人员容易理解的。如果过渡之前的火花正时不与最大扭矩正时相对应，则可以将火花提前有限的量，以便提供每次点火略微更大的扭矩，但爆震、点火失败考虑等等典型地限制了使用火花提前的实用性。因此，火花延缓途径对于避免扭矩喘振是特别有用的。当在低到高的点火分数过渡中点火分数的增大比歧管可以排空的速度更快时、或者如果在高到低的点火分数过渡中歧管在点火分数改变之前开始时，就存在这样的状态。总体上，使用点火分数或空气进气量延迟可以用来减轻扭矩不匹配，从而允许实现略微高于所请求的扭矩(如果未校正的话)，这可以是通过中度的火花延缓来减小的。接着可以使用相对短的点火分数升降(即，高的转换速率)来减小点火分数与空气进气量之间的不匹配。点火分数转换速率可以在时间或基于发动机速度的某个参数(例如，曲轴角度、点火、或点火时机)来定义。
使用火花正时控制来帮助确保发动机在整个过渡过程中提供所希望扭矩的一个优点是，火花容易控制并且可以非常快地进行调整。如上文所述，可以在增加点火分数的过渡中使用火花延缓来减小扭矩不匹配。在一些情况下，仅火花延缓就足以消除这种不匹配；然而在其他情况下，空气进气量的滞后可能太大而不能在不损害燃烧稳定性的情况下通过火花延缓来补偿。在所有情况下，延缓火花以减小发动机输出的不希望的负面影响是，延缓火花将总体上减小燃料效率。因此，在可能的程度上，一般优选的是在如上描述的整个过渡过程中使空气进气量与跳过分数匹配，以避免或者至少减少与火花延缓控制相关联的效率损失。
出于比较的目的，图6(a)-6(d)展示了在利用火花延缓以及经延迟的线性转换来进一步帮助减轻扭矩喘振时，在既定恒定扭矩过渡过程中的点火分数、歧管压力、火花提前、以及发动机总输出。如同在图3(a)-(d)和4(a)-(d)中，过渡是从点火分数l/3到点火分数2/3。节气门位置的改变类似于图3(b)和图4(b)中所描绘的并且没有在6(a)-6(d)中描绘。在这些图中，对初始火花正时进行优化以获得最大制动扭矩，即最有效运行点。图6(a)示出了在使用关于图4描绘的经延迟的线性转换过渡途径进行管理的点火分数过渡的过程中，点火分数310的改变。图6(b)示出了在该过渡的过程中MAP 231和跳过分数330的对应改变。面积332a和332b展示了跳过分数330与MAP 231之间的不匹配。如图4(d)所示，这些面积对应于如果不采取校正措施的情况下扭矩不匹配的区域。图6(c)展示了在过渡过程中火花正时的改变。如果火花正时被保持在其最大效率，则结果为曲线510。然而，可能希望与这个最大效率偏离，从而使得可以消除扭矩喘振。这种类型的调整在曲线512中描绘出。在过渡开始时火花被延缓，以便消除图4(d)中看见的扭矩波动。图6(d)示出了所得到的对扭矩的影响。火花调整的扭矩540在过渡开始时没有显示出扭矩喘振，因为火花延缓减小了每缸的输出。在过渡快要结束时的扭矩下降542不能通过使用火花正时来去除，因为火花正时已经被调整至其最大效率点。
在一些情况下，扭矩下降542可能是不希望的。在这样的情况下，减小延迟TD将使得在该过渡中MAP 231始终在跳过分数330的上方和右方。在这种情况下，发动机将始终产生过量扭矩，这可以通过延缓火花正时来消除。这在改善NVH的同时将减小燃料效率。在其他情况下，发动机一般以略微不同于产生最大效率(典型地表示为最大制动扭矩(MBT)点)的正时的火花正时运行。在这种情况下，发动机具有的扭矩储备使得，通过控制火花正时，既可以增大又可以减小发动机扭矩。使发动机以扭矩储备运行具有所不希望的减小燃料效率的影响，因此在此描述的点火分数过渡控制策略将对不以MBT火花正时运行的需要最小化。
一些发动机控制器具有切断燃料到缸的递送、同时仍以规律的方式打开这些阀的能力。这种技术致使进气空气被泵送穿过这些缸并且优选地将发动机的输出切断为零。目前，最常用的燃料切断是在减速过程中，其中燃料典型地从所有工作室被切断，这是通常称为减速燃料切断(DFCO)。
在否则会导致扭矩喘振(例如，增大点火分数同时减小空气进气量)的跳过点火过渡的过程中，可以采用差不多类似的途径来帮助平衡空气进气量与点火分数的改变。具体地，在跳过点火控制的过程中，对所选择的工作循环不点火。总体上，与被跳过的工作循环相关联的缸被停用，这样使得在被跳过的工作循环期间它们不泵送空气穿过该缸。然而，如果希望减小歧管中的空气量，与所选择的被跳过的工作循环相关联的阀可以被启用来在被跳过的工作循环期间泵送空气穿过对应的缸。由于这些工作循环旨在被跳过，所以没有燃料被递送至这些工作室并且不发生燃烧。
对于任何具体过渡而言被适当地用于泵送空气穿过发动机缸体的被跳过的工作循环的数量可以基于该过渡的性质而改变。例如，进气歧管动力学、初始和目标点火分数、初始和目标空气进气量、所利用的点火分数转换速率、发动机速度、否则将预见的扭矩喘振等因素全都可能影响被适当地用于泵送空气穿过缸的工作循环的数量、以及其相应的正时二者。使用该空气泵送途径的一些优点包括，它可以相对于其他扭矩减轻途径(例如，火花延缓)节省燃料并且通过帮助更快速地将歧管压力减小到所希望水平而帮助加速该过渡。这种途径的潜在缺点或限制是，排放系统(例如，催化转化器)必须能够处理穿过发动机的空气，并且并非所有排放系统都一直具有这种能力。然而，当实践时，在点火分数过渡期间使用被跳过的缸来从歧管中泵出过量空气可以是在跳过点火控制的过程中对被跳过的工作循环加以协同使用。
泵送空气穿过一些或所有被跳过的缸具有更快速减小MAP的优点，因此允许实现更快的过渡以及潜在更低水平的NVH。图7展示了在两种情况下的MAP和可能的跳过分数，一种情况下不泵送空气而一种情况泵送空气。过渡在时刻t1开始。不泵送的情况等效于之前关于图6(b)所讨论的。跳过分数330基本上与MAP 231匹配，具有相对小的不匹配面积332a和332b。通过被跳过的缸泵送的情况具有更快的MAP 731下降，并且因此跳过分数730可以更快地改变且仍基本上与MAP 731匹配。不匹配面积732a和732b的大小同与无泵送过渡332a和332b相关联的那些相似。总过渡时间t泵比之前的过渡时间ttr短得多。如图2中可见，如果NVH不匹配可以保持在可接受水平，则较短的过渡时间是有利的，因为它们具有较低的NVH模式并且因此具有潜在地较低的总NVH。在某些条件下，过渡时间甚至可以减小到零，即，在下一个工作循环中以阶跃函数过渡达到目标分数。
调整进气歧管的填充/排空的替代性方法是改变进气和排气阀正时。对于以凸轮运行的阀，这是通过调整凸轮相位器来完成的，凸轮相位器控制阀打开和关闭的相对时间。对于具有可变阀升程或电子控制的阀的发动机，更大的控制是可能的。在所有情况下，可以对调整阀运动以便针对给定的MAP提供所希望的MAC(在系统控制范围之内)。这允许在过渡过程中进行另一种程度的控制。在一些情况下，在过渡过程中使用的阀正时也可以在最终点火分数水平下使用。
前馈空气控制
如之前关于图3b和4b讨论的，发动机控制器可以使用节气门前馈控制来加速歧管压力的所希望变化。所展示的实例使用了所命令的节气门位置的简单阶跃函数变化来调整MAP。然而，可以使用对节气门的更复杂的控制方案来实现MAP的更快速过渡。一些控制方案可以整合前馈控制架构与多种不同类型的反馈控制，例如PID(比例-积分-微分)控制器或状态-空间控制器来更好地控制MAP响应。总体上，前馈节气门控制对将节气门打开或关闭考虑成比对于在过渡过程中稳态运行而言所应适当的要更多、并且接着返回到对于稳态运行而言所适当的水平。在不同点火分数之间过渡的过程中使用前馈节气门控制可以帮助以可以帮助进一步减少振动的受控方式来加速该过渡。由于过渡更快地发生，典型地在这样的过渡过程中可以使用更高的转换速率。
以上大部分讨论的焦点是使用节气门作为改变每个缸中的空气进气量的主要机构。如熟悉发动机运行的人员所了解的，还存在其他方式来改变空气进气量，包括阀正时控制、进气/排气阀正时和升程控制、增压等等。在实践时，可以使用前馈控制、通过使用这些空气进气量控制机构附加于或替代所描述的前馈节气门控制地控制空气进气量。例如，如果提供电子阀，则可以容易地控制每个阀的打开和关闭正时来利于所希望空气进气量的更快速过渡。当通过一个或多个凸轮轴来控制阀系时，可以使用对这些凸轮或凸轮轴的前馈控制来利于空气进气量的更快速过渡。类似地，当阀系支持可变阀升程时，可以使用对阀升程的适当控制(包括前馈控制)来使空气进气量更好地匹配点火密度。当发动机包括适当的硬件时，可以并行地使用这些空气进气量控制机构中的任一种。
可以独立地使用所描述的前馈空气控制或与火花延缓、和/或泵送空气穿过被停用的缸和/或所描述的点火分数过渡转换速率控制相结合地使用。前馈空气控制的一个希望的特征是，它可以与点火分数的增大和减小相结合地使用。
虽然已经详细描述了本发明的几个实施例，但应当理解，本发明可以以许多其他形式来实施而不背离本发明的精神或范围。例如，主要是在整个过渡过程中使用恒定线性转换速率的背景下描述了过渡转换速率限制。虽然这样的途径作用良好，但应了解的是，当希望时可以使用更复杂的转换速率，这些转换速率可能对于更好地追随特定歧管填充和/或排空动力学和/或其他设计考虑因素是有用的。例如，在一些实现方式中，可能希望将过渡划分为两个或更多个线性区段或者定义更复杂的过渡函数。
一些跳过点火控制器被安排成使得，它们固有地在多种正常行驶情景下要求相对大量的过渡次数，以便将燃料效率最大化。这在支持相对大的点火分数集合的行驶条件下尤其是如此。举例而言，本申请人对具有高达29个可用点火分数的跳过点火控制器的一些行驶测试趋向于在多种不同的正常行驶特征曲线的过程中平均每秒或每两秒完成一次过渡。为了驾驶舒适性，这使得尤其有希望利用在此描述的过渡管理途径中的一些途径。
已经描述了若干不同的技术，包括点火分数管理、空气递送管理、以及火花正时管理。虽然它们各自可以独立地使用，但当以避免过渡扭矩喘振或下降、而同时利于点火分数之间的快速过渡为目的组合使用时通常可获得更好的结果。
在以上描述中，若干次提及了术语“缸”。术语缸应理解为广义地涵盖任何适合类型的工作室。这些图展示了多种多样的装置、设计、以及代表性的缸和/或发动机数据。应了解的是，这些图旨在是示例性和展示性的，并且其他实施例的特征和功能可以背离图中所示出的。
本发明主要是在动态跳过点火式运行的背景下描述的，其中累加器或其他机构跟踪已经请求但没有递送、或已经递送但没有请求的点火的一部分。然而，所描述的这些技术同等地适用于管理任何不同跳过点火式点火分数之间的过渡、或跳过点火式点火分数(其中单独的缸有时被点火有时被跳过)与全部缸运行((或使用固定一组缸运行)，如在使用多种不同的摇摆缸停用(rolling cylinder deactivation)技术时可能发生的)之间的过渡。还可以使用类似的技术来在可变冲程发动机控制中管理有效排量过渡，在该可变冲程发动机中每个工作室中的冲程数量被改变以便有效地改变发动机的排量。
本发明还可能对于不使用跳过点火式控制的发动机是有用的。例如，尽管本发明主要是在跳过点火控制过程中的不同点火分数之间的过渡的背景下描述的，但所描述的这些技术还可以在使用跳过点火式过渡控制的更传统的可变排量发动机中用于促进在不同可变排量状态之间的过渡。例如，能够以4缸模式(即，4个固定缸)运行的八缸可变排量发动机要求从点火分数0.5到1的过渡，反之亦然，并且可以有利地使用在此描述的点火分数过渡管理技术。因此，本发明实施例应当被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于在此给出的细节。

Claims (33)

1.一种用于控制发动机在不同点火分数之间过渡的方法，该方法包括：
当该发动机正在以第一点火分数运行时，确定不同于该第一点火分数的第二目标点火分数；并且
通过使得命令点火分数从该第一点火分数逐渐改变到该第二点火分数来从该第一点火分数过渡到该目标点火分数，其中对于每次点火时机都改变该命令点火分数。
2.一种用于控制发动机在不同点火分数之间过渡的方法，该方法包括：
当该发动机正在以第一点火分数运行时，确定不同于该第一点火分数的第二目标点火分数；并且
通过使得命令点火分数从该第一点火分数逐渐改变到该第二点火分数来从该第一点火分数过渡到该目标点火分数，其中对于每次点火时机都将该命令点火分数改变相同的量。
3.一种用于控制发动机从初始点火分数过渡到目标点火分数的方法，其中存在初始歧管压力和目标歧管压力，该目标歧管压力低于该初始歧管压力并且该目标点火分数高于该初始点火分数，该方法包括：
使该发动机在该过渡过程中以跳过点火式方式运行；并且
在该过渡过程中发生的所选被跳过的工作循环期间将空气从进气歧管泵送穿过该发动机到达排气装置，以便更快速地将进气歧管压力减小至该目标歧管压力；并且
其中在该点火分数过渡之外发生的被跳过的工作循环期间一般不将空气泵送穿过该发动机。
4.一种用于控制发动机在不同点火分数之间过渡的方法，该发动机包括多个工作室、进气歧管和排气装置，该进气歧管具有歧管空气压力并且被安排成用于将空气至少供应给多个工作室，该方法包括：
当该发动机正在以第一运行点火分数运行时，接收要过渡到不同于该第一运行点火分数的目标第二运行点火分数的请求；
通过使得命令点火分数从该第一运行点火分数朝该目标第二运行点火分数逐渐改变来从该第一运行点火分数朝该目标第二运行点火分数过渡；并且
使得命令节气门位置与在这些不同点火分数之间过渡相结合地改变以利于在该目标第二运行点火分数时的运行，其中该命令点火分数的改变的开始被相对于该节气门位置改变的开始延迟了多个点火时机，由此帮助补偿与改变该歧管空气压力相关联的固有延迟。
5.如权利要求4所述的方法，其中当在到该第二运行点火分数的过渡完成之前接收到要过渡到第三运行点火分数的请求时，该方法进一步包括：
响应于要过渡到该第三运行点火分数的请求，将该命令节气门位置改变到利于在该第三运行点火分数时的运行的节气门位置；
在指定的延迟时期期间继续朝该目标第二运行点火分数过渡；并且
在该规定的延迟时期已经期满后，通过使得该命令点火分数从该当前运行点火分数朝该第三运行点火分数逐渐改变来从该当前点火分数过渡到该第三运行点火分数。
6.如权利要求1或3至5中任一项所述的方法，其中在整个过渡过程中以基本上相同的速率改变点火分数。
7.如权利要求2-6中任一项所述的方法，其中对于每次点火时机都改变该命令点火分数。
8.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中：
该命令点火分数具有相关联的跳过分数，该跳过分数是该命令点火分数的互补分数；并且
改变该命令点火分数的方式为使得该跳过分数与该进气歧管压力的乘积在整个过渡过程中保持基本上恒定。
9.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中该命令点火分数被提供至跳过点火式点火正时确定模块，该跳过点火式点火正时确定模块包括跟踪已经请求但没有递送的、或已经递送但没有请求的点火的一部分的累加器功能。
10.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中每次点火时机使用线性转换速率来改变该命令点火分数，从而使得每次点火时机该命令点火分数改变的量在整个过渡过程中是相同的。
11.如权利要求9所述的方法，其中该线性转换速率是在1％-5％的范围内，使得每次点火时机，点火分数以1％-5％的范围内来增大。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中该线性转换速率的幅度是至少部分地基于点火分数的改变幅度以及至少一个发动机运行参数来选择的。
13.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中该过渡时期是在150至300毫秒的范围内。
14.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中该发动机包括多个工作室和将空气至少供应给多个工作室的进气歧管，该进气歧管具有歧管空气压力，该方法进一步包括：
使得命令节气门位置与在不同点火分数之间过渡相结合地改变以利于在该目标点火分数时的运行，其中该命令点火分数的改变的开始被相对于该节气门位置改变的开始延迟了多个点火时机，由此帮助补偿与改变该歧管空气压力相关联的固有延迟。
15.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中该发动机包括多个工作室和将空气至少供应给多个工作室的进气歧管，该方法进一步包括：
确定与该目标点火分数相关联的目标歧管压力，该目标歧管压力不同于当决定改变点火分数时存在的初始歧管压力；并且
与该过渡相结合地利用前馈节气门控制来加速该歧管压力到该目标歧管压力的过渡。
16.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中该发动机包括：多个缸；多个进气阀，每个进气阀与这些缸中的一个相关联缸相关联；被安排成用于打开和关闭这些进气阀的凸轮轴；以及将空气穿过这些进气阀供应给这些缸的进气歧管，该方法进一步包括：
确定与该目标点火分数相关联的目标空气进气量，该目标空气进气量不同于当决定改变点火分数时存在的初始空气进气量；并且
与该过渡相结合地利用前馈凸轮轴控制来加速该空气进气量到该目标空气进气量的过渡。
17.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中该发动机包括多个工作室，每个工作室具有相关联的火花源，该方法进一步包括：
确定与该目标点火分数相关联的目标火花正时，该目标火花正时潜在地不同于当决定改变点火分数时存在的初始火花正时；并且
在该过渡过程中针对所选被点火的工作室使得该火花相对于该初始火花正时和目标火花正时二者延缓，以便减轻或防止否则在该过渡过程中会发生的扭矩喘振。
18.如权利要求17所述的方法，其中该初始和目标火花正时中的至少一者是致使该发动机在相关联的发动机设置下产生最大制动扭矩的火花正时。
19.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中：
该发动机包括进气歧管、排气装置以及多个工作室，每个工作室被安排成以一系列工作循环来运行；
该第一和目标点火分数中的至少一者具有互补的跳过点火式点火分数，其中所选被跳过的工作循环不点火；
在该点火分数过渡过程中发生的所选被跳过的工作循环期间将空气从该进气歧管泵送穿过该发动机到达该排气装置，以便更快速地减小该过渡过程中的歧管压力；并且
其中在该点火分数过渡之外发生的被跳过的工作循环期间一般不将空气泵送穿过该发动机。
20.如以上权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：使得影响工作室空气进气量的至少一个命令发动机运行参数与在这些不同点火分数之间过渡相结合地改变以利于在该目标点火分数时的运行，其中将该命令点火分数的改变的开始相对于该命令发动机运行参数改变的开始延迟了多个点火时机，由此帮助补偿与将空气提供给该工作室的进气歧管中的空气量的增加或减少相关联的固有延迟。
21.如权利要求4-20中任一项所述的方法，其中该指定的延迟时期是限定的时间段。
22.如权利要求4-20中任一项所述的方法，其中该规定的延迟时期是限定数量的点火或点火时机。
23.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中对于每次点火时机都将该命令点火分数改变基本上相同的量。
24.一种被安排成实施如以上权利要求中任一项所述的方法的发动机控制器。
25.一种具有被安排成实施如以上权利要求中任一项所述的方法的控制算法的发动机控制器，该控制算法被实施在计算机可读介质中。
26.如权利要求1所述的方法，其中：
该命令点火分数具有相关联的跳过分数，该跳过分数是该命令点火分数的互补分数；并且
改变该命令点火分数的方式为使得该跳过分数与该进气歧管压力的乘积在整个过渡过程中保持基本上恒定。
27.如权利要求1所述的方法，其中该命令点火分数被提供至跳过点火式点火正时确定模块，该跳过点火式点火正时确定模块包括跟踪已经请求但没有递送的、或已经递送但没有请求的点火的一部分的累加器功能。
28.如权利要求1所述的方法，其中该发动机包括多个工作室和将空气至少供应给多个工作室的进气歧管，该进气歧管具有歧管空气压力，该方法进一步包括：
使得命令节气门位置与在不同点火分数之间过渡相结合地改变以利于在该目标点火分数时的运行，其中该命令点火分数的改变的开始被相对于该节气门位置改变的开始延迟了多个点火时机，由此帮助补偿与改变该歧管空气压力相关联的固有延迟。
29.如权利要求1所述的方法，其中该发动机包括多个工作室和将空气至少供应给多个工作室的进气歧管，该方法进一步包括：
确定与该目标点火分数相关联的目标歧管压力，该目标歧管压力不同于当决定改变点火分数时存在的初始歧管压力；并且
与该过渡相结合地利用前馈节气门控制来加速该歧管压力到该目标歧管压力的过渡。
30.如权利要求1所述的方法，其中该发动机包括：多个缸；多个进气阀，每个进气阀与这些缸中的一个相关联缸相关联；被安排成用于打开和关闭这些进气阀的凸轮轴；以及将空气穿过这些进气阀供应给这些缸的进气歧管，该方法进一步包括：
确定与该目标点火分数相关联的目标空气进气量，该目标空气进气量不同于当决定改变点火分数时存在的初始空气进气量；并且
与该过渡相结合地利用前馈凸轮轴控制来加速该空气进气量到该目标空气进气量的过渡。
31.如权利要求1所述的方法，其中该发动机包括多个工作室，每个工作室具有相关联的火花源，该方法进一步包括：
确定与该目标点火分数相关联的目标火花正时，该目标火花正时潜在地不同于当决定改变点火分数时存在的初始火花正时；并且
在该过渡过程中针对所选被点火的工作室使得该火花相对于该初始火花正时和目标火花正时二者延缓，以便减轻或防止否则在该过渡过程中会发生的扭矩喘振。
32.如权利要求1所述的方法，其中：
该发动机包括进气歧管、排气装置以及多个工作室，每个工作室被安排成以一系列工作循环来运行；
该第一和目标点火分数中的至少一者具有互补的跳过点火式点火分数，其中所选被跳过的工作循环不点火；
在该点火分数过渡过程中发生的所选被跳过的工作循环期间将空气从该进气歧管泵送穿过该发动机到达该排气装置，以便更快速地减小该过渡过程中的歧管压力；并且
其中在该点火分数过渡之外发生的被跳过的工作循环期间一般不将空气泵送穿过该发动机。
33.如权利要求1所述的方法，进一步包括使得影响工作室空气进气量的至少一个命令发动机运行参数与在这些不同点火分数之间过渡相结合地改变以利于在该目标点火分数时的运行，其中将该命令点火分数的改变的开始相对于该命令发动机运行参数改变的开始延迟了多个点火时机，由此帮助补偿与将空气提供给该工作室的进气歧管中的空气量的增加或减少相关联的固有延迟。
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