CN108223148A

CN108223148A - 激活和停用发动机汽缸的系统和方法

Info

Publication number: CN108223148A
Application number: CN201711266343.2A
Authority: CN
Inventors: A·J·理查兹; J·E·罗林杰
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2037-12-05
Also published as: CN108223148B; RU2687184C1; US10077726B2; DE102017130592A1; US20180171909A1

Abstract

提出了用于确定发动机的一个或多个汽缸何时可被激活或停用的系统和方法。在一个示例中，响应于发动机转速和负荷，可以增加活动汽缸模式的实际总数量。此外，响应于车辆质量的变化，可以调节发动机汽缸激活的发动机汽缸模式区域的尺寸。

Description

激活和停用发动机汽缸的系统和方法

技术领域

本说明书涉及用于选择性地激活(activate)和停用(deactivate)发动机的汽缸以节省燃料同时满足发动机扭矩需求的系统和方法。该系统和方法从一个发动机循环到下一个发动机循环改变发动机的哪些汽缸点火。

背景技术

一些发动机包括可以响应于车辆条件而被选择性地激活和停用的固定的一组汽缸。例如，在较轻车辆驾驶员需求条件期间，固定的一组发动机汽缸可以被停用以节省燃料。如果车辆驾驶员需求增加，则同一组汽缸可被重新激活以满足车辆驾驶员需求。这种发动机可以优于所有汽缸始终活动进行操作的类似发动机而提高燃料效率；然而，汽缸重新激活延迟可能降低发动机响应性，并且始终停用同一汽缸可能引起发动机汽缸之间不均匀的劣化。

已经开发出来其它发动机，这些发动机可以根据选择的车辆工况实际上在任何时间停用或激活任何发动机汽缸。此外，这些发动机可以改变哪些汽缸被激活和停用，使得汽缸之间的磨损可以更均匀。然而，这些发动机可将与汽缸的激活和停用相关的振动传递到车辆及其乘员。发动机振动可以被减轻，以便通过在预定的条件期间不允许所选择的汽缸点火分数(firing fractions)和/或汽缸停用型式(patterns)来避免干扰车辆乘员。然而，在一些发动机工况期间，车辆乘员仍然可能感觉到一些振动。因此，可期望寻求在较宽范围的发动机工况期间降低向车辆乘员传递发动机振动的可能性。

发明内容

发明人在此已经认识到上述问题并且已经开发了一种发动机方法，该发动机方法包括：响应于发动机转速或发动机负荷的变化，根据发动机汽缸激活图的发动机汽缸模式(mode)区域，经由控制器增加包括活动汽缸的发动机汽缸模式的实际总数量，汽缸模式区域响应于车辆质量的变化而被调节；以及响应于发动机转速或发动机负荷的变化而激活和停用发动机汽缸。

通过调节发动机汽缸激活图的发动机汽缸模式区域的范围，可以提供当进行汽缸模式改变时减小干扰车辆乘员的可能性的技术结果。具体地，提供额外的活动发动机汽缸模式和额外的停用发动机汽缸模式的发动机转速和负荷范围的大小可以被增加或减小，使得可以响应于车辆质量的变化而避免可能影响车辆乘员感觉的振动的汽缸模式。车辆的质量和车辆的质量位置可以影响与一个或多个发动机汽缸被停用的模式有关的振动的传递。这样，调节一个或多个发动机汽缸模式区域的大小可有助于避免由于可与其中一个或多个发动机汽缸被停用的汽缸模式相关的振动而扰乱车辆乘员的可能性。

本说明书可以提供若干优点。例如，所述方法可以提高车辆驾驶性能。此外，方法提供响应于车辆质量的位置的对汽缸模式可允许的调节。此外，方法还可以补偿拖车被车辆拖曳时的振动。

本发明的上述优点和其它优点以及特征将通过单独或结合附图阅读以下详细描述而显而易见。

应当理解，提供上面的概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定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到的任何缺点的实施方式。

附图说明

通过单独或参考附图阅读在本文中称为具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文所述的优点，其中：

图1是发动机的示意图。

图2A是具有两个汽缸组的八缸发动机的示意图；

图2B是具有单个汽缸组的四缸发动机的示意图；

图3A是示出示例性汽缸停用图的曲线；

图3B是示出响应于车辆质量可如何调节汽缸停用的曲线图；

图4示出用于操作发动机的示例方法的流程图；以及

图5A和图5B示出包括汽缸停用的车辆的示例车辆底盘和悬架部件。

具体实施方式

本说明书涉及响应于车辆质量、拖车牵引质量和车辆重量分布来控制发动机汽缸的激活和停用。在图1中示出发动机及其相关部件。图2A和图2B示出用于图1中描述的发动机的示例配置。图3A示出包括两个汽缸模式选择区域的示例汽缸停用图，第一汽缸模式选择区域在第二汽缸模式选择区域的边界内。一种用于根据图3B中所示的图操作图1至图2B的发动机的方法在图4中示出。在本公开的背景中，当在发动机循环(例如，四冲程发动机的两个发动机回转)期间汽缸燃烧空气和燃料时，汽缸被激活。当在发动机循环期间汽缸没有燃烧空气和燃料时，汽缸被停用。

参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中所述多个汽缸中的一个汽缸在图1中示出。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，并且活塞36位于汽缸壁32中并连接到曲轴40。

燃烧室30被示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由可变进气门操作器51和可变排气门操作器53操作，可变进气门操作器51和可变排气门操作器53可以机械方式、电气方式、液压方式或通过它们的组合来致动。例如，气门致动器可以是在美国专利公开第2014/0303873号和美国专利第6,321,704号、第6,273,039号和第7,458,345号中描述的类型，为了所有意图和目的，上述专利全文并入本文。进气门操作器51和排气门操作器可以与曲轴40同步或异步地打开进气门52和排气门54。进气门52的位置可以由进气门位置传感器55确定。排气门54的位置可以由排气门位置传感器57确定。

燃料喷射器66被示为定位成将燃料直接喷射到汽缸30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。另选地，可以将燃料喷射到进气道，这是本领域技术人员已知的进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过燃料系统175输送到燃料喷射器66。另外，进气歧管44被示为与可选电子节气门62(例如蝶形阀)连通，电子节气门62调节节流板64的位置以控制从空气过滤器43和进气装置42到进气歧管44的空气流量。节气门62调节从发动机进气装置42中的空气过滤器43到进气歧管44的空气流量。在一个示例中，高压双级燃料系统可用于生成较高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。

无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126示为耦接到催化转化器70上游的排气歧管48。另选地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元催化剂。

控制器12在图1中被示为常规微型计算机，该常规微型计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如非瞬时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示为接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论的那些信号之外，还包括：来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦接到加速器踏板130的位置传感器134，用于感测由人类驾驶员132施加的力；来自耦接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的对进入发动机的空气质量的测量值；当人类驾驶员132施加制动踏板150时来自制动踏板位置传感器154的制动踏板位置；以及来自传感器58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)以供控制器12处理。在本说明书的优选方面中，发动机位置传感器118在曲轴每转一圈时产生预定数量的等距脉冲，据此能够确定发动机转速(RPM)。

在一些示例中，发动机可以耦接到混合动力车辆中的电动机/电池系统。此外，在一些示例中，可以采用其它发动机配置，例如柴油发动机。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭，并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，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靠近汽缸底部并在其冲程结束时(例如当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束并且最靠近汽缸盖时(例如当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文被称为点火的过程中，喷射的燃料被已知的点火工具诸如火花塞92点燃，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门的打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正的或负的气门重叠、延迟的进气门关闭或其它各种示例。

现在参考图2A，示出包括两个汽缸组的示例多缸发动机。该发动机包括如图1所示的汽缸和关联部件。发动机10包括八个汽缸210。八个汽缸中的每个汽缸都被编号，并且汽缸的编号被包括在汽缸内。燃料喷射器66选择性地将燃料供应到激活(例如，在发动机的循环期间燃烧燃料)的汽缸中的每个。当请求小于发动机的全扭矩容量时，汽缸1-8可被选择性地停用以提高发动机燃料经济性。例如，汽缸2、3、5和8(例如，停用汽缸的固定型式)可以在发动机循环(例如，四冲程发动机转两圈)期间被停用，并且可以在多个发动机循环内被停用，同时发动机转速和负荷是恒定的或非常小的。在不同的发动机循环期间，汽缸1、4、6和7的第二固定型式可以被停用。此外，基于车辆工况可以选择性地停用汽缸的其它型式。另外，发动机汽缸可以被停用，使得在多个发动机循环期间，汽缸的固定型式不被停用。相反，停用的汽缸可以从一个发动机循环到下一个发动机循环是变化的。每个汽缸包括可变进气门操作器51和可变排气门操作器53。发动机汽缸可以通过在汽缸的整个循环期间由其可变进气门操作器51和可变排气门操作器保持汽缸的进气门和排气门关闭而被停用。发动机汽缸可以通过由其可变进气门操作器51和可变排气门操作器53在汽缸的循环期间打开和关闭汽缸的进气门和排气门而被激活。发动机10包括第一汽缸组204，其包括四个汽缸1、2、3和4。发动机10还包括第二汽缸组202，其包括四个汽缸5、6、7和8。每组的汽缸可以在发动机的循环期间活动或停用。

现在参考图2B，示出包括一个汽缸组的示例多汽缸发动机。该发动机包括如图1所示的汽缸和关联部件。发动机10包括四个汽缸210。四个汽缸中的每一个都被编号，并且汽缸的编号被包括在汽缸内。燃料喷射器66选择性地将燃料供应到激活(例如，在发动机的循环期间燃烧燃料，其中在活动的汽缸的循环期间，进气门和排气门打开和关闭)的汽缸中的每个。可以选择性地停用汽缸1-4(例如，在发动机的循环期间没有燃烧燃料，其中在停用的汽缸的整个循环中进气门和排气门保持关闭)，以在请求小于发动机的全扭矩容量时，提高发动机燃料经济性。例如，在多个发动机循环(例如，四冲程发动机转两圈)期间，可以停用汽缸2和3(例如，停用的汽缸的固定型式)。在不同的发动机循环期间，汽缸1和4的第二固定型式可以在多个发动机循环内停用。此外，基于车辆工况，可以选择性地停用汽缸的其它型式。另外，发动机汽缸可以被停用成使得在多个发动机循环内不停用汽缸的固定型式。而是，停用的汽缸可以从一个发动机循环到下一个发动机循环是变化的。以这种方式，停用的发动机汽缸可以从一个发动机循环到下一个发动机循环是旋转或变化的。

发动机10包括单个汽缸组250，其包括四个汽缸1-4。在发动机的循环中，单组的汽缸可以活动或停用。每个汽缸包括可变进气门操作器51和可变排气门操作器53。发动机汽缸可以通过由其可变进气门操作器51和可变排气门操作器在汽缸的循环期间将汽缸的进气门和排气门保持关闭而停用。发动机汽缸可以通过由其可变进气门操作器51和可变排气门操作器53在汽缸的循环期间打开和关闭汽缸的进气门和排气门来激活。

图1至图2B的系统提供一种发动机系统，其包括：发动机，包括一个或多个汽缸停用机构；控制器，包括存储在非瞬时性存储器中的可执行指令，以响应于车辆质量的变化调节发动机汽缸模式区域的尺寸(dimension)。发动机系统进一步包括用于响应于车辆的轴距(wheel base)调节发动机汽缸模式区域的附加可执行指令。发动机系统进一步包括用于响应于车辆牵引拖车来调节发动机汽缸模式区域的附加可执行指令。发动机系统进一步包括用于估计车辆质量的附加指令。发动机系统进一步包括用于估计耦接到车辆的拖车的质量的附加指令。发动机系统包括其中发动机汽缸模式区域限定活动汽缸点火分数和活动汽缸型式。

现在参考图3A，示出示例汽缸激活图的曲线图。竖直轴线表示发动机负荷，或者另选地表示扭矩，并且发动机负荷沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示发动机转速，并且发动机转速沿水平轴线箭头的方向增加。所示的汽缸模式区域并不意味着限制，而是被示出为说明在本文描述的概念。

第一汽缸模式区域300由点310、311、312和314限定。线302、303、304和305指示第一汽缸模式区域300的界限。第一汽缸模式开始于在324处指示的较低发动机转速，并延伸到在326处指示的较高发动机转速。第一汽缸模式区域300开始于较低的发动机负荷320，并且延伸到较高的发动机负荷322，只不过在较低的发动机转速下，第一汽缸模式区域300延伸到发动机负荷321。

第一汽缸模式区域300可以仅允许选择的汽缸点火型式被激活。例如，对于具有1、3、7、2、6、5、4、8的点火顺序的八缸发动机，第一汽缸模式区域可允许所有八个汽缸在发动机的循环期间以第一汽缸点火型式是活动的(例如，在发动机的循环期间燃烧空气和燃料)，仅允许编号为1、7、6和3的汽缸在发动机循环期间以第二汽缸点火型式是活动的，仅允许编号为3、2、5和8的汽缸在发动机循环期间以第三汽缸点火型式被激活，并且仅允许编号为1和6的汽缸在发动机循环期间以第四汽缸点火型式被激活。会不允许其它汽缸点火型式。例如，在该示例中不允许1、3、7、2的点火型式。在第一汽缸模式区域300之外的区域中，仅允许所有发动机汽缸都活动的模式。因此，在第一汽缸模式区域300内，可允许的活动汽缸模式的实际数量增加，并且可允许的汽缸停用模式的实际数量增加。

第一汽缸模式区域300也可以仅允许在预定数量的发动机循环中的选择的汽缸点火分数。汽缸点火分数可被定义为在预定的汽缸压缩冲程实际总数量内的汽缸点火事件的实际总数量除以汽缸压缩冲程的实际总数量。例如，如果在发动机旋转通过10次压缩冲程的同时发动机点火(例如，燃烧空气燃料混合物)三次，则汽缸点火分数为0.333。因此，作为示例，汽缸模式区域300可以在预定实际总数量的发动机循环期间允许为1的汽缸点火分数，在预定实际总数量的发动机循环期间的汽缸期间允许为0.5的汽缸点火分数，并且在预定实际总数量的发动机循环期间允许为0.666的汽缸点火分数。在该示例中不允许所有其它汽缸点火分数。因此，与要求所有汽缸均活动的区域300之外的区域相比，在第一汽缸模式区域300内，可允许的汽缸点火分数的实际数量增加。

图3A还示出由点331、332、333和334限定的第二汽缸模式区域330。第二汽缸模式区域330被示为在第一汽缸模式区域300内。然而，在其它示例中，第二汽缸模式区域330可以在第一汽缸模式区域330之外。另外，在其它示例中，附加的汽缸模式可设置在第一汽缸模式区域330内或在第一汽缸模式区域330外。第二汽缸模式区域330可以允许比第一汽缸模式区域300中包括的更少或更多的汽缸点火型式和汽缸点火分数。例如，第二汽缸模式区域可以允许所有八个汽缸在发动机循环期间以第一汽缸点火型式激活，仅允许编号为1、7、6和3的汽缸在发动机循环期间以第二汽缸点火型式活动，仅允许编号为3、2、5和8的汽缸在发动机循环期间以第三汽缸点火型式激活，仅允许编号为1和6的汽缸在发动机循环期间以第四汽缸点火型式激活，并且仅允许汽缸3和8在发动机循环期间以第五汽缸点火型式激活。在该示例中不允许所有其它汽缸点火型式。另选地，第二汽缸点火型式可以允许所有八个汽缸在发动机循环期间以第一汽缸点火型式活动(例如，在发动机的循环期间燃烧空气和燃料)，并且仅允许编号为1、7、6和3的汽缸在发动机循环期间以第二汽缸点火型式活动。在该示例中，所有其它汽缸点火型式都是不允许的。

与第一汽缸模式区域相比，第二汽缸模式区域300还可以允许在预定数量的发动机循环内具有不同的选择的汽缸点火分数。例如，第二汽缸模式区域330可以允许在预定实际总数量的发动机循环期间为1的汽缸点火分数，允许在预定实际总数量的发动机循环期间在汽缸期间为0.5的汽缸点火分数，允许在预定实际总数量的发动机循环期间为0.666的汽缸点火分数，并且允许在预定实际总数的发动机循环量期间为0.33的汽缸点火分数。在该示例中，所有其它汽缸点火分数都是不允许的。

图3A中所示的汽缸模式区域和预期但在本说明书中未示出的其它汽缸模式区域可以被描述为用于基本车辆配置的基本汽缸模式区域，其中车辆的总质量小于阈值质量(例如，具有单个乘员的已加油的车辆的质量，且没有其它附加质量，诸如添加到车辆的工具或木材)。此外，如前所述，当在第一汽缸模式区域300之外和第二汽缸模式区域330之外时，发动机可以仅在所有发动机汽缸都活动的情况下操作。因此，如果发动机以小于320的速度操作，则所有发动机汽缸都是活动的。同样，如果发动机以大于322的速度操作，则所有发动机汽缸都是活动的。如果发动机进入第一汽缸模式区域300或第二汽缸模式区域330，则可用汽缸模式和/或点火分数中的一个可被激活。如果发动机离开第一汽缸模式区域300或第二汽缸模式区域330，则所有发动机汽缸都被激活。

现在参考图3B，曲线图示出当车辆配置不是如图3A中所示的基本车辆配置时对车辆的汽缸激活图的调节。例如，车辆质量可以包括除了包括单个乘员和燃料的基本车辆配置以外的额外质量(有效载荷)。该曲线图示出来自图3A的第一汽缸模式区域300和经调节的第一汽缸模式区域300a，该经调节的第一汽缸模式区域300a补偿添加到车辆的附加质量(例如，500Kg)。在该示例中，随着质量被添加到车辆，第一汽缸模式区域300的大小减小(例如，第一汽缸模式占据较小的发动机转速和负荷范围)，但是第一汽缸模式区域的大小也可以根据应用而增大。

点310a、312a、314a和311a限定当车辆质量从基本车辆质量增加到最大车辆总重量时的第一汽缸模式区域300a的界限。第一汽缸模式区域可以经由内插端点值被调节到在第一汽缸模式区域300和第一汽缸模式区域300a之间的大小。例如，当车辆质量大于基本质量但小于车辆总重量时限定第一汽缸模式区域的点可以经由在车辆质量为基本质量时限定第一汽缸模式的点和车辆质量为车辆总重量时限定第一汽缸模式的点之间的内插来建立。因此，对于限定第一汽缸模式区域的低发动机转速高发动机负荷界限的点310和310a，可以经由确定点310与点310a之间的直线的方程，并找到沿对应于在基本车辆和车辆总重量时的车辆之间的车辆质量的线的点，来确定沿在点310与点310a之间的直线的点。

例如，如果点310位于(500，0.5)处并且点310a位于(600，0.3)处，则线的方程是y＝(0.5-0.3)/(500-600)x+b，其中根据直线的方程y＝mx+b，b＝1.5并且m＝(0.2/-100)，其中，m是线的斜率，并且b是线的偏移，y是竖直轴线值(负荷)，并且x是水平轴线值(速度)。直线的长度由勾股定理确定：其中D是线的距离，并且x₁、x₂、y₁和y₂是线的端点以及端点的发动机转速和负荷位置。车辆质量变化与线长度的比率是用于确定在基本车辆质量和车辆的车辆总重量之间的车辆质量(例如，新的车量质量)位于线上何处的基础。新的车辆质量然后是用于确定表示新的车辆质量新点位于线上何处的基础。因此，例如，如果该线的长度为1并且车辆质量在基本车辆质量和车辆总质量之间增加500Kg，则500/1的比率是用于确定车辆质量的增加300Kg在线上位于何位置的基础。具体地，随着0.6变为1，300变为500。因此，在点310和310a之间的线上的对应于在基本车辆质量之上的300Kg的车辆质量增加的位置，即为在310和310之间的线上的一点(该点距点310的距离是310与310a之间的线的距离(例如，1)的0.6倍(例如，针对300Kg的车辆质量增加的线距离))。针对300Kg的车辆质量增加的新点(x2，y2)通过对以下情况解勾股定理来求解：对于线y＝(0.2/-100)x+1.5，距离为0.6且x₁＝500且y₁＝0.5。以类似的方式，可以针对不同的车辆质量确定限定第一汽缸模式区域的其它点(例如，在311和311a之间的点，在314和314a之间的点，以及在312和312a之间的点)。

此外，第一汽缸模式区域的大小可以针对在车辆的前悬架和车辆后悬架所承载的车辆重量之间的车辆重量承载方式进行调节。此外，可以基于车辆质量是否包括由车辆牵引的拖车的质量，来调节第一汽缸模式区域。例如，可以响应于由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量以及拖车(作为车辆总质量的一部分)，来调节沿点310与点310a之间的直线的点的位置。具体地，基于车辆质量的与沿310和310a之间的线的位置相对应的线的长度，通过针对由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量的经验确定因子和针对由车辆牵引的拖车的质量的经验确定因子来调节。在一个示例中，当经由车辆的后悬架而不是车辆的前悬架支撑车辆重量的较大部分时，或者如果经由车辆的前悬架或后悬架支撑的质量的量发生变化，调节在基本汽缸模式区域边界(例如，图3B的310)和由车辆总重量(例如，图3B的310a)确定的汽缸模式区域边界之间的线的长度，以改变发动机汽缸模式区域的大小(例如，增加或减小发动机转速/负荷边界)。因此，在上面的示例中，对应于从点310延伸的线的长度的值0.6可以乘以由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量的0.95倍和拖车质量的0.92倍，使得从点310延伸的线的长度为0.6*0.95*0.92＝0.5244。限定第一汽缸模式区域的界限并补偿由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬挂承载的车辆重量以及拖车质量的新点对以下情况经由勾股定理来确定：对于线y＝(0.2/-100)x+1.5，距离为0.5244并且x₁＝500，y₁＝0.5。限定第一汽缸模式区域的其它点可以以类似的方式找到。

图3B还包括由与车辆质量对应的点333a、332a、330a和331a限定的第二汽缸模式区域330a，所述车辆质量不同于用于第二汽缸模式区域330的基础的车辆质量。在点333和333a之间、点332和332a之间、点330和330a之间以及点331和331a之间的点可以按照与针对大于基本车辆质量的车辆质量的第一汽缸模式区域300a和针对基本车辆质量的第一汽缸模式区域300之间的点的相似方式找到。

应该提到的是，本文描述的方法仅仅是用于针对车辆质量、拖车牵引重量以及由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量的变化来调节汽缸模式区域的一种非限制性方法。然而，也可以预期调节汽缸模式区域的其它方式。例如，代替在限定基本车辆汽缸模式区域和最大车辆总重量汽缸模式区域的点之间进行内插的是，可以针对车辆重量的每次增量增加(例如，车辆质量每增加50Kg)和对应于当前车辆质量加上或减去预定量的质量的汽缸模式区域而活动的汽缸模式区域提供一组汽缸模式区域。由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量以及拖车质量可以向车辆质量提供偏移值，使得选择的汽缸模式区域可以不同于仅对应于车辆质量的汽缸模式区域。

因此，如果车辆质量增加或减小，则汽缸模式区域的大小可以增加或减小，从而降低向车辆乘员传递可与汽缸停用有关的振动的可能性。此外，汽缸模式区域的大小可以增加或减小，以降低向车辆乘员传递可与车辆前悬架承载的车辆重量和车辆后悬架承载的车辆重量和/或拖车质量有关的振动的可能性。

现在参考图4，示出描述响应于车辆质量、由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量以及拖车牵引条件来激活汽缸点火分数和汽缸点火型式的流程图。图4的方法可以被并入到图1至图2B的系统中并且可以与之协作。此外，图4的方法的至少部分可以并入作为在非瞬时性存储器中存储的可执行指令，而该方法的其它部分可以经由控制器在物理世界中转变装置和致动器的操作状态来执行。

在402处，方法400确定车辆的轴距和车辆总重量。车辆的轴距是车辆前轴和车辆后轴之间的物理距离。车辆的车辆总重量是车辆的最大重量，不包括车辆牵引的拖车。可以经由访问存储在控制器存储器中的值来确定车辆的轴距和车辆总重量。这些值可以在车辆制造时存储到存储器中。方法400进行到404。

在404处，方法400判断拖车是否耦接到车辆。在一个示例中，响应于拖车挂钩电插头的状态，方法440可以判断拖车耦接到车辆。如果方法400判断拖车耦接到车辆，则答案为是，并且方法400进行至420。否则，答案为否，并且方法400进行至406。

在406处，方法400估计车辆质量。在一个示例中，可以经由车辆行驶高度传感器来估计车辆质量。具体地，使用车辆行驶高度传感器的输出对基于行驶高度传感器的输出的经验确定的车辆质量估值的表格进行索引。在其它示例中，当车辆加速时，可以根据以下等式来估计车辆质量：

F＝m*a

Tw/RR＝F

Tw＝m*a*RR＝RR*m*g*sin(θ)

其中F是用于车辆加速的力，m是车辆质量估值，Tw是车轮处的扭矩，RR是车轮滚动半径，g是重力常数，并且θ是道路角度。道路角度可以经由测斜仪或加速度计确定，并且g和RR的值可以存储在控制器存储器中。方法400在估计车辆质量之后进行至408。

在408处，方法400估计由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的重量。在一个示例中，通过车辆行驶高度传感器(例如，前悬架车辆行驶高度传感器和后悬架车辆行驶高度传感器)的输出来估计由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量。行驶高度传感器的输出被输入到经验确定的值的函数，该函数输出由车辆的前悬架承载的车辆重量和由车辆的后悬架承载的车辆重量的估值。方法400前进到410。

在410处，方法400响应于车辆质量和由车辆的前悬架承载的车辆重量和及由车辆的后悬架承载的车辆重量来调节汽缸激活图。在一个示例中，车辆包括对应于车辆的轴距和车辆的车辆总重量的基本汽缸激活图，并且相同型号的车辆的不同版本可以具有不同的车辆总重量和不同的轴距。例如，第一车辆(例如卡车)具有用于短卡车斗的第一轴距和第一车辆总重量，第二车辆具有用于长卡车斗的第二轴距和第二车辆总重量，第一轴距短于第二轴距，第一车辆总重量小于第二车辆总重量，第一车辆是与第二车辆相同的型号车辆。因此，即使第一车辆和第二车辆是相同型号的车辆(例如，两辆车辆是福特卡车)，第一车辆和第二车辆也可以具有不同的汽缸激活图。第一汽缸激活图可以存储在第一车辆的控制器存储器中，而第二汽缸激活图可以存储在第二车辆的控制器存储器中。另选地，车辆可以包括存储在存储器中的若干汽缸激活图和对应于车辆的轴距的汽缸激活图，并且基于车辆的确定轴距和车辆总重量激活车辆总重量，以提供用于在变化的车辆工况期间调节汽缸点火分数和汽缸点火型式的基础。

例如，类似于图3A中所示基本汽缸激活图的基本汽缸激活图可以响应于车辆的轴距和车辆总重量而被从存储器中取回。此外，如果车辆的重量已经从基本车辆重量增加，则可以响应于车辆质量的增加来调节基本汽缸激活图，如关于图3B所描述的。例如，响应于车辆质量的增加，允许附加汽缸模式被激活的发动机转速和负荷范围的大小可以减小。在基本车辆质量之上的车辆质量增加可能是由于车辆中的乘客或货物(例如，木材、钢铁或其它货物)或固定装置(例如，工具箱)造成的。此外，响应于由车辆的前悬架支撑的车辆重量和由车辆的后悬架支撑的车辆重量，允许附加汽缸模式被激活的发动机转速和负荷范围(例如，图3A的300)的大小可以增加或减小，如关于图3B讨论的。如图3B所示，可以经由降低发动机转速范围和发动机负荷范围来减小汽缸激活图的转速和负荷范围的大小，其中第一汽缸模式区域300的大小减至第一汽缸模式区域300a。

响应于发动机转速和发动机负荷，发动机汽缸被激活和停用。此外，响应于已经针对车辆质量和经由车辆的前悬架支撑的车辆质量以及经由车辆的后悬架支撑的车辆质量而调节的汽缸模式区域，发动机汽缸被激活和停用。方法400在调节发动机汽缸以激活和停用之后进行至退出。

在420处，方法400如406处所述估计车辆的总质量。车辆的总质量包括车辆的质量和耦接到车辆的拖车的质量。方法400在估计车辆质量之后进行到422。

在422处，方法400估计由车辆的前悬架承载的车辆质量和由车辆的后悬架承载的质量，如在408处所述。此外，方法400基于总车辆质量与车辆的前悬架和后悬架所支撑的车辆质量之差，从所确定的由车辆的后悬架承载的质量减去某一质量。例如，如果估计车辆的总质量为3200Kg，包括耦接到车辆的拖车，并且估计车辆的前悬架承载1430Kg，并且估计车辆的后悬架承载770Kg，则拖车的初始质量估计为1000Kg。然而，由于车辆可能从拖车承载重量(例如，拖车榫舌质量)，因此由车辆的后悬架承载的质量的一部分可被从由车辆的后悬架所承载的质量中减去，并将其加到拖车。在一个示例中，可以从由车辆的后悬架承载的质量中减去经验估计的质量的量，并将其加到拖车质量。该经验估计的质量的量可以是榫舌质量被加到拖车质量之前的拖车质量的估值的函数。方法400进行到424。

在424处，方法400估计由车辆牵引的拖车的质量。具体地，从在420处估计的总车辆质量中减去在步骤422处确定的由前车辆悬架承载的质量和由后车辆悬架承载的质量，以提供由车辆牵引的拖车的质量的估值。方法400进行到426。

在426处，方法400响应于车辆质量(不包括拖车)、由车辆的前悬架承载的车辆质量和由车辆的后悬架承载的车辆质量以及拖车质量来调节汽缸激活图。在一个示例中，如在410处所述，车辆包括对应于车辆的轴距和车辆的车辆总重量的基本汽缸激活图，并且相同车型的不同版本可以具有不同的车辆总重量和不同的轴距。

类似于图3A中所示基本汽缸激活图的基本汽缸激活图可以响应于车辆的轴距和车辆总重量而被从存储器中被取回/检索出。另外，如果车辆质量已经从基本车辆重量增加，则可以响应于车辆质量的增加来调节基本汽缸激活图，如关于图3B所描述的。在一个示例中，响应于车辆质量的增加，允许附加汽缸模式被激活的发动机转速和负荷范围的大小可减小。在基本车辆质量之上的车辆质量增加可能是由于车辆中的乘客或货物(例如，木材、钢铁或其它货物)或固定装置(例如工具箱)造成。此外，响应于由车辆的前悬架支撑的车辆重量和车辆的后悬架支撑的车辆重量，允许附加的汽缸模式被激活的发动机转速和负荷范围(例如，图3A的300)的大小可以增加或减小，如关于图3B讨论的。如图3B所示，可以经由降低发动机转速范围和发动机负荷范围，来减小汽缸激活图的转速和负荷范围的大小，其中第一汽缸模式区域300的大小减至第一汽缸模式区域300a。另外，如参考图3B所述，可以响应于拖车质量经由增大汽缸模式区域300来增加和减小汽缸激活图汽缸模式范围的大小。车辆的质量可影响振动能量通过车辆的传递。此外，相对于发动机的质量位置可影响振动能量通过车辆的传递。与经由车辆的前悬架支撑的重量质量相比，由车辆牵引的拖车的质量可能具有较小的振动能量传递的影响。尽管如此，被牵引的拖车的质量可以对通过车辆传递振动能量产生一些影响。因此，通过调节汽缸激活图中的汽缸模式范围的发动机转速和负荷范围的大小，可以降低由于汽缸激活和停用而扰乱车辆乘员的可能性。

响应于发动机转速和发动机负荷，发动机的汽缸被激活和停用。此外，响应于已经针对车辆质量、经由车辆的前悬架支撑的车辆重量和经由车辆的后悬架支撑的车辆重量以及拖车质量调节的汽缸模式区域，发动机汽缸被激活和停用。方法400在调节发动机汽缸以激活和停用之后进行至退出。

这样，图4提供了一种发动机方法，包括：响应于发动机转速或发动机负荷的变化，根据发动机汽缸激活图的发动机汽缸模式区域，经由控制器增加包括活动汽缸的发动机汽缸模式的实际总数量，汽缸模式区域响应于车辆质量的变化而被调节；以及响应于发动机转速或发动机负荷的变化而激活和停用发动机汽缸。该方法进一步包括基于车辆的加速度估计车辆质量的变化。该方法包括其中活动的汽缸燃烧空气和燃料。

在一些示例中，该方法进一步包括响应于发动机转速或发动机负荷的变化，根据发动机汽缸激活图的发动机汽缸模式区域，经由控制器增加包括停用的汽缸的发动机汽缸模式的实际总数量。该方法包括其中响应于车辆质量的变化来调节汽缸模式区域包括响应于车辆质量的增加而减小其中发动机汽缸模式的实际总数量增加的发动机转速的范围。该方法还包括其中响应于车辆质量的变化而调节汽缸模式区域包括响应于车辆质量的增加而减小其中发动机汽缸模式的实际总数量增加的发动机负荷的范围。该方法包括其中响应于车辆质量的变化调节汽缸模式区域包括响应于车辆质量的减小增加其中发动机汽缸模式的实际总数量增加的车辆的速度范围。

图4的方法还提供了一种发动机方法，包括：响应于车辆负荷的位置从前车辆悬架到后悬架的变化，经由控制器调节发动机汽缸激活图的发动机汽缸模式区域；以及响应于发动机转速或发动机负荷的变化，经由控制器激活和停用发动机汽缸，使得发动机进入发动机汽缸模式区域。该方法包括其中调节发动机汽缸模式区域包括增大作为发动机汽缸模式区域的界限的发动机转速范围和发动机负荷范围。该方法包括其中调节发动机汽缸模式区域包括减小作为发动机汽缸模式区域的界限的发动机转速范围和发动机负荷范围。

在一些示例中，该方法进一步包括响应于车辆牵引拖车而进一步经由控制器调节发动机汽缸模式区域。该方法包括其中发动机汽缸模式区域识别活动汽缸模式和活动汽缸型式。该方法进一步包括基于发动机转速和发动机负荷限制汽缸模式区域。该方法进一步包括响应于车辆的质量来调节多个汽缸模式区域的边界。

现在转到图5A，示出示例车辆。车辆500包括图1所示的发动机10和变速器505。变速器505将来自发动机10的扭矩经由驱动轴512传递至后轴514。变速器505还被示为具有任选的变速箱510，变速箱510可以经由驱动轴513将发动机扭矩引导至前轴520。悬架502A和502B支撑车辆500的质量，并且其允许车轮550与车辆底盘501之间的相对运动。悬架502A和502B的一个示例在图5B中示出。车辆500的前部590包括发动机10，而车辆500的后部591包括后轴514。在其它示例中，前轴520可以省略。在其它示例中，发动机10可以在车辆的前部590处向车轮550供应扭矩，而不向车辆500的后部591供应扭矩。车辆质量的一部分可以由前悬架502A在车辆500的前部590处(例如，前悬架)支撑。车辆质量的一部分可由后悬架502B在车辆500的后部591处支撑。

现在参考图5B，示出前悬架502A和后悬架502B的示例。悬架502A/502B包括上控制臂530、行驶高度传感器535、下控制臂556和轮毂554。轮毂544支撑车轮550，并且底盘501被示为耦接到上控制臂530和下控制臂556。弹簧555提供力以将上控制臂530与下控制臂556分离，从而支撑车辆500的质量。在车辆500的每个车轮550处可以找到类似的布置。

注意，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非瞬时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其它发动机硬件来执行。本文描述的具体例程可以代表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、多线程等等。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行，并行执行，或者在一些情况下可以省略。同样地，处理顺序不必实现本文描述的示例实施例的特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据所使用的具体策略而重复执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能的至少一部分可以图形化地表示要被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过在包括与一个或多个控制器结合的各种发动机硬件组件的系统中执行指令来执行所描述的动作时，控制动作还可以在物理世界中转变一个或多个传感器或致动器的操作状态。

本说明书到此结束。本领域技术人员阅读本说明书时将会想到许多改变和修改，而不背离本说明书的精神和范围。例如，以天然气、汽油、柴油或可替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以使用本说明书获益。

Claims

1.一种发动机方法，其包括：

响应于发动机转速或发动机负荷的变化，根据发动机汽缸激活图的发动机汽缸模式区域，经由控制器增加包括活动汽缸的发动机汽缸模式的实际总数量，所述汽缸模式区域响应于车辆质量的变化被调节；以及

响应于所述发动机转速或发动机负荷的变化激活和停用发动机汽缸。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于车辆的加速度估计所述车辆质量的变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中活动汽缸燃烧空气和燃料。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于所述发动机转速或发动机负荷的变化，根据所述发动机汽缸激活图的所述发动机汽缸模式区域，经由所述控制器增加包括停用汽缸的发动机汽缸模式的实际总数量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中响应于车辆质量的变化调节所述汽缸模式区域包括，响应于车辆质量的增加，减小发动机转速的范围，其中所述发动机汽缸模式的实际总数量增加。

6.根据权利要求1所述的方法，其中响应于车辆质量的变化调节所述汽缸模式区域包括，响应于车辆质量的增加，减小发动机负荷的范围，其中所述发动机汽缸模式的实际总数量增加。

7.根据权利要求1所述的方法，其中响应于车辆质量的变化调节所述汽缸模式区域包括，响应于车辆质量的减小，增加车辆速度的范围，其中所述发动机汽缸模式的实际总数量增加。

8.一种发动机方法，其包括：

响应于车辆负荷的位置从前车辆悬架到后车辆悬架的变化，经由控制器调节发动机汽缸激活图的发动机汽缸模式区域；以及

响应于发动机转速或发动机负荷的变化，经由所述控制器激活和停用发动机汽缸，使得发动机进入所述发动机汽缸模式区域。

9.根据权利要求8所述的方法，其中调节所述发动机汽缸模式区域包括增加作为所述发动机汽缸模式区域的界限的发动机转速范围和发动机负荷范围。

10.根据权利要求8所述的方法，其中调节所述发动机汽缸模式区域包括降低作为所述发动机汽缸模式区域的界限的发动机转速范围和发动机负荷范围。

11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括响应于车辆牵引拖车进一步经由所述控制器调节所述发动机汽缸模式区域。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述发动机汽缸模式区域识别活动汽缸模式和活动汽缸型式。

13.根据权利要求8所述的方法，进一步包括基于发动机转速和发动机负荷界定所述汽缸模式区域。

14.根据权利要求8所述的方法，进一步包括响应于车辆的质量调节多个汽缸模式区域的边界。

15.一种发动机系统，其包括：

发动机，包括一个或多个汽缸停用机构；

控制器，包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，以响应于车辆质量的变化调节发动机汽缸模式区域的尺寸。

16.根据权利要求15所述的发动机系统，进一步包括用于响应于所述车辆的轴距调节所述发动机汽缸模式区域的附加可执行指令。

17.根据权利要求15所述的发动机系统，进一步包括用于响应于所述车辆牵引拖车调节所述发动机汽缸模式区域的附加可执行指令。

18.根据权利要求15所述的发动机系统，进一步包括用于估计所述车辆的质量的附加指令。

19.根据权利要求15所述的发动机系统，进一步包括用于估计耦接到所述车辆的拖车的质量的附加指令。

20.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述发动机汽缸模式区域限定活动汽缸点火分数和活动汽缸型式。