CN110573716A - 混合动力车辆中减速气缸切断 - Google Patents

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Abstract

描述了用于使发动机在减速气缸切断(DCCO)状态与操作状态之间过渡的方法和布置。在一方面，从DCCO的过渡开始于再启用气缸以泵送空气，从而在对任何气缸点火之前减小该进气歧管中的压力。在另一方面，从DCCO的过渡涉及空气泵送跳转点火操作模式的使用。在该歧管压力已经被减小之后，该发动机可以过渡到气缸停用跳转点火操作模式或其他适当的操作模式。在又另一方面，描述了一种使用跳转点火方法过渡到DCCO的方法。在这一方面，工作周期的被点火的分率逐渐降低至阈值点火分率。然后，在达到该阈值点火分率之后，停用所有这些工作室。

Description

混合动力车辆中减速气缸切断
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年5月2日提交的美国专利申请号15/584,686(TULAP048X1)和2017年12月19日提交的美国专利申请号15/847,481(TULAP048X2)的优先权，出于所有目的将这两个申请通过援引以全部内容并入本文中。
技术领域
本申请总体上涉及用于在内燃机的操作过程中支持减速气缸切断的控制策略。
背景技术
燃料经济性是发动机设计中的主要考虑因素。汽车发动机中常用的一种燃料节约技术被称为减速燃料切断(DFCO-有时被称为减速燃料关断DFSO)。当不存在转矩请求时(例如，当加速器踏板未被压下时)，这种操作模式典型地在发动机/车辆的减速过程中使用。在DFCO过程中，燃料不被注入气缸中，从而提供燃料经济性的相应改进。
尽管减速燃料切断提高燃料效率，但其具有若干限制。最显著地，尽管燃料不被注入气缸中，但进气阀和排气阀仍然操作，从而将空气泵送穿过气缸。将空气泵送穿过气缸具有若干潜在缺点。例如，大多数汽车发动机具有不良好适合于处理大量未燃烧的空气的排放控制系统(例如，催化转化器)。因此，以减速燃料切断模式操作延长的时间段可能导致不可接受的排放水平。因此，DFCO模式操作典型地不容许延长的时间段，并且经常涉及不希望的排放特性。另外地，需要功以便将空气泵送穿过气缸，这限制了燃料节约。
原则上，可以通过停用气缸来进一步改进与DFCO相关联的燃料节约，这样使得当燃料不被递送时，空气不被泵送穿过气缸，而不是简单地切断燃料供应。这种气缸停用方法可以被称为减速气缸切断(DCCO)而不是DFCO。减速气缸切断提供改进的燃料经济性和改进的排放特性。燃料经济性改进部分地通过由于将空气泵送穿过气缸的损失的减少来提供。可以通过以DCCO模式操作比DFCO模式更长的时间段来进一步改进燃料经济性，因为排气系统的催化剂的氧饱和度是较小的问题。排放改进是由于以下事实：在DCCO过程中大量的空气未被泵送穿过气缸进入排气系统中。
尽管减速气缸切断提供燃料经济性和排放特性的显著改进的潜能，但其涉及阻碍其商业采用的一些挑战。确实，申请人未意识到DCCO在商业车辆应用中的使用。因此，有助于减速气缸切断的使用的改进发动机控制策略将是希望的。本申请描述了有助于减速气缸切断的使用的技术和控制策略。
发明内容
描述了用于在具有内燃机和电动机/发电机的混合动力车辆中将发动机过渡到减速气缸切断状态和从减速气缸切断状态过渡的方法。该混合动力车辆可以被配置成使得发动机和电动机直接联接，并且该发动机和电动机的转矩输出无法独立地提供驱动车辆的动力。在一方面，发动机的所有工作室响应于无转矩请求而被停用，使得当该曲轴旋转时，这些工作室中没有一个被点火，并且没有空气被泵送穿过这些工作室。在所有这些工作室停用之后，该发动机可以与车辆传动系脱离，使得车辆运动和曲轴旋转不再机械联接。然后允许曲轴转速下降到换档速度以下。在一些实施例中，在车辆保持运动的同时允许曲轴旋转停止。在其他实施例中，电动机/发电机可将曲轴旋转控制在某个期望的转速，如发动机空转速度或发动机点火速度。
在另一方面，发动机响应于转矩请求而启动。如果发动机停止，则当电动机/发电机提供转矩来使发动机加速旋转时，发动机的部分或全部工作室被停用。当曲轴转速等于或超过发动机点火速度时，开始提供燃料和点火。在一些方面，为发动机进气提供储气罐的进气歧管被降压，因此在给任何工作室提供燃料之前该进气歧管的压力被降低。
附图说明
参考结合附图进行的以下说明可以最佳地理解本发明及其优点，在附图中：
图1是示出根据本发明的非排他性实施例的实施气缸切断的方法的流程图。
图2是示出从DCCO模式转出至操作模式的非排他性方法的流程图。
图3是示出从DCCO模式转出至空转模式的非排他性方法的流程图。
图4是适合于结合本发明的合并跳转点火控制的非排他性实施例使用的跳转点火控制器和发动机控制器的功能框图。
图5是动力传动系的代表性示意性布局。
图6是转入和转出DCCO模式的代表性时序图。
图7是适合于结合本发明的合并跳转点火控制的另一个非排他性实施例使用的跳转点火控制器和发动机控制器的功能框图。
图8是根据本发明的非排他性实例的提供了针对不同进气歧管压力值的泵送工作周期数量的查找表。
图9A至图9D示出了根据本发明的非排他性实施例在从转矩产生到DCCO到空转的过渡期间各种发动机参数的变化。
在附图中，相同的参考数字有时用于指定相同的结构元件。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
描述了用于在操作内燃机的过程中支持减速气缸切断的一些控制策略。
如背景中所提示的，存在与实施减速气缸切断相关联的若干挑战。一个这样的挑战与进气歧管压力相关联。确切地说，当所有气缸被停用时，没有空气从进气歧管退出。同时，围绕节气门和进气系统的泄漏将引起歧管填充朝向大气压力。因此，当气缸重新接合时，可以通过每次气缸点火提供比所希望更多的转矩，这可能导致不希望的NVH(噪声、振动和不平顺性)特性。用于解决NVH影响的一种潜在方式是以将发动机输出降低至足以缓解NVH问题的方式瞬时地延迟点火。尽管这种方法可以起作用，但是其具有在使用点火延迟的气缸点火时机过程中浪费燃料的缺点。
在一方面，申请人提出了可以帮助缓解在从DCCO(气缸切断)模式过渡到操作模式的过程中的过渡NVH问题的另一种方法。确切地说，当从DCCO(气缸切断)模式向操作模式过渡时，一些或所有气缸被简单地启用以便在它们被加燃料和点火之前泵送空气。将空气泵送穿过气缸可以被用于在目标操作初始化之前将歧管压力汲取下降到所希望的水平。这可以被认为是在过渡到气缸点火模式之前从DCCO(气缸切断)过渡到DFCO(燃料切断)模式。在重新开始点火之前降低歧管压力可以帮助改进与过渡相关联的NVH特性，同时降低或有时甚至消除对于利用更浪费的技术的需求，诸如点火延迟。
接下来参考图1的流程图，将描述实施DCCO的方法。初始地，在发动机的操作过程中，发动机控制器(例如，动力传动系控制模块(PCM)、发动机控制单元(ECU)等)基于由框110、112所示的当前操作情况确定气缸切断是适当的。导致气缸切断是适当的确定的通常情境是当驾驶员释放加速器踏板(有时被称为加速器(轻击敲出))时，这在驾驶员希望减速时频繁地发生(这种使用情况已经导致短语“减速”气缸切断-DCCO的使用)。尽管减速倾向于是用于进入气缸切断模式的最常见触发中的一个，但应当理解，气缸切断(被称为DCCO)在多种其他情况下也可以是适当的，例如：(a)当加速器踏板被释放而车辆在下坡行进时，不管车辆是加速或减速；(b)在变速器换挡事件或可能希望瞬时减少净发动机转矩的其他瞬时事件期间等。总体上，发动机控制设计师可以指定限定DCCO被认为是适当的或不适当的情况的任何数量的规程。
DCCO是适当的大多数情境对应于不需要发动机转矩以驱动车辆的情况。因此，图1的流程图开始于110，其中做出不需要发动机转矩的初始确定。当不需要转矩时，在步骤112中，逻辑判定操作情况是否适合于进入DCCO模式。
应当理解，可能存在一些无发动机转矩操作情况，其中可能不希望进入DCCO模式。例如，在大多数非混合燃料发动机中，希望在车辆被操作时以某一最小速度(例如，以空转速度)保持曲轴旋转。因此，发动机操作规程可以指定将仅在曲轴以高于标定DCCO进入发动机速度阈值的速度旋转时进入DCCO模式，从而防止在发动机以空转或接近空转发动机速度操作时进入DCCO模式。类似地，在许多应用中，可能不可能使曲轴完全从传动系分离。因此，发动机操作规程可以指定在车辆停止或缓慢移动—例如，以低于DCCO进入阈值车辆速度行进—时不可以进入DCCO模式，这可以随齿轮或其他操作情况的变化而改变。在另一个示例中，当希望发动机制动时，DCCO可以是不适当的，如可以是当驾驶员制动和/或以下部齿轮驱动时的情况。在又一个示例中，当执行某些诊断测试时，DCCO可以是不适当的。在某些类型的牵引力控制事件等期间，DCCO操作可以是不希望的(或特别希望的)。应当理解，这些仅仅是几个示例，并且存在DCCO可以被认为是适当的或不适当的多种多样的情况。限定DCCO操作何时是适当的或不适当的实际规程可以在实施方式之间大大改变，并且完全在发动机控制设计者的判断能力范围内。
在流程图中，无发动机转矩和DCCO进入确定被示为是不同步骤。然而，应当理解，不需要这些决定是不同的。相反，在任何特定时间所需的转矩量可以简单地是确定DCCO操作何时被认为是适当的规程的一部分。
如果进入DCCO模式被认为是适当的，则如由框114所示，所有气缸被停用。可替代地，如果DCCO发动机操作在当前时间是不适当的，则不进入DCCO模式，并且可以用如由框116所示的常规方式控制发动机。
当进入DCCO模式时，存在可以停用气缸的若干方式。在一些情况下，在做出进入DCCO模式的决定后(即，立即有效)，气缸中的每一个在下一个可控制工作周期中被停用。在其他情况下，可能希望使用跳转点火方法更逐渐地将点火分率斜坡下降到DCCO，在跳转点火方法中一些工作周期被点火并且其他工作周期被跳转。当发动机从跳转点火模式过渡到DCCO模式时，跳转点火斜坡下降方法良好地起作用。然而，应当理解，跳转点火斜坡下降方法还可以用于促进从发动机的“正常的”所有气缸操作过渡到DCCO，或从使用减小的排量(例如，当使用8个气缸中的4个操作时等)的可变排量模式过渡到DCCO。
当利用逐渐过渡时，点火分率可以被逐渐减小直到达到阈值点火分率，此时所有气缸均可以被停用。通过举例，在0.12至0.4范围内的点火分率阈值被认为对于大多数斜坡类型的应用良好地起作用。在逐渐减小的过程中，与跳转工作周期相关联的工作室优选地在跳转工作周期期间被停用-尽管这不是必要条件。如果做出DCCO模式进入决定时发动机以低于点火分率阈值的点火分率在跳转点火模式下操作，则所有气缸可以在它们的下一个对应的工作周期中被停用。
存在可能希望使曲轴从变速器或传动系的其他部分分离的时候。因此，当进入DCCO模式时，动力传动系控制器可以可选地引导转矩变换器离合器(TCC)或其他离合器或传动系滑动控制机构以便使曲轴至少部分地从变速器分离，以便减少车辆速度与发动机速度之间的联接，如由框118所示。可能的分离程度将倾向于随并入动力传动系中的(多个)特定传动系滑动控制机构改变。存在可能希望使发动机从传动系机械地分离的一些操作情况。例如，当车辆速度是零但发动机速度不是零时，希望分离。在减速期间，也可能希望使发动机从传动系分离，尤其是当制动器被使用时。诸如变速器换档的其他情况也频繁地受益于使发动机从传动系分离。
DCCO(气缸切断)的特性是由于泵送损失的减少，发动机比它在DFCO(燃料切断)期间具有更少的阻力。在实践中，当发动机与变速器有效地脱离时，差别是相当显著的并且可以轻易地观察到。如果容许的话，DFCO泵送损失将导致许多发动机在大约一秒或至多两秒的时段内减速至停止，而相同发动机可以在DCCO(气缸切断)下花费5-10倍的时长来减速至停止。由于DFCO相当快速地止动发动机，因此在DFCO期间保持传动系接合是常见的，这意味着发动机倾向于随着车辆减速并且与DFCO相关联的泵送损失对发动机制动有影响。相比之下，当使用DCCO时，发动机可以在由传动系部件(例如，转矩变换器离合器(TCC)、双离合器变速器等)容许的程度上与变速器脱离。在实践中，在某些操作情况下，这允许DCCO在比DFCO更长的时段内使用。
发动机保持在DCCO模式中，直到ECU确定是退出DCCO模式的时间。用于退出DCCO模式的两个最常见的触发倾向于是当接收到转矩请求时或当发动机减速至空转操作被认为是适当的速度时。发动机速度的进一步降低可以导致不希望的发动机熄火，因此发动机被放置在空转操作中以避免熄火。通常，转矩请求通过压下加速器踏板(有时在此被称为加速器轻击敲入)来引起。然而，可能存在需要独立于加速器踏板轻击敲入的转矩的多种其他情境。例如，这些类型的情境可以在诸如空调等附件需要转矩时发生。通过将空调离合器接合到车辆动力传动系从而在发动机上放置额外转矩负载来启用许多车辆空调。
在一个实施例中，如果在DCCO操作模式过程中接收对附件转矩负载的请求，则那个请求被拒绝直到DCCO模式操作完成。禁止诸如空调等附件在DCCO过程中接合的关键优点在于，发动机上的转矩需求值在DCCO时段过程中将继续为零。一旦发动机不再处于DCCO模式，就可以接合空调，而不影响车辆乘员的舒适度。这在不过早将发动机换挡出DCCO模式的情况下保留了发动机速度。允许继续DCCO操作的一个关键优点在于可以改进燃料经济性。
在另一个实施例中，对诸如空调接合等附件转矩负载的请求可以导致DCCO模式的结束。在这个实施例中，诸如空调离合器的接合等发动机负载的实际增加可以稍微延迟以便允许使用在此所描述的方法平滑地转出DCCO的时间。通过在空调接合之前适当地调整发动机参数，可以避免制动转矩的不希望变化。可替代地，在一些实施例中，车辆转矩变换器可以在预期添加附件负载或与其重合的情况下被锁定。在这种情况下，车辆动量将辅助给附件负载提供动力，从而使得发动机速度在DCCO模式时被维持。
在另一个实施例中，用于附件转矩负载的请求可以导致设定将在固定时间段，例如10或20秒后终止DCCO模式的定时器。由于大多数DCCO模式操作时期将小于10或20秒，因此这个实施例将通常允许DCCO操作在不过早终止的情况下继续。这个实施例可以在诸如沿着延长的下坡斜坡下降的情况下有用，其中如果车辆空调保持关闭延长的时期，则车辆乘员可能变得不舒适。
当用于增加的转矩的请求被接收时(如由框120指示)，发动机过渡到递送所希望转矩的操作模式，如由框122所示。可替代地，如果发动机速度减速低于DCCO阈值或发动机另外被触发以进入空转模式(如由框125所示)，发动机过渡到空转模式，如由框127所示。
如在上文中所讨论的，当所有气缸被停用时，没有空气从进气歧管退出。同时，围绕节气门和进气系统的泄漏将引起歧管填充朝向大气压力。因此，当气缸重新接合时，可以通过每次气缸点火提供比所希望更多的转矩，这可能导致不希望的NVH(噪声、振动和不平顺性)特性。当过渡到空转模式或需要相对较小动力的其他模式时，这尤其是问题。因此，例如，当转出DCCO模式至空转模式中时，经常希望将歧管压力降低到更适合于初始化空转操作的目标压力。这可以通过在一组工作周期期间打开进气阀和排气阀完成，以便从进气歧管抽出空气并且使此类空气传送穿过未燃的排气。这在此有时被称为DFCO工作状态，因为它设想在不将燃料注入气缸中的情况下将空气泵送穿过气缸，如典型地在DFCO操作期间发生的。
用于初始化空转操作的实际目标空气压力将根据设计目标和对于任何特定发动机的需求改变。通过举例，在大致0.3至0.4巴范围内的目标歧管压力在许多应用中适于过渡到空转。
将歧管压力降低到任何给定目标压力将需要的DFCO工作周期的数量将随多种因素改变，包括初始和目标歧管压力、进气歧管相对于气缸的大小以及穿过节气门的空气泄漏的速率。歧管和气缸大小是已知的，穿过节气门的空气泄漏可以轻易地被估算，并且当前进气歧管压力可以从进气歧管压力传感器获得。因此，将歧管压力降低到给定目标压力所需的工作周期的数量可以在任何时间轻易地被确定。发动机控制器然后可以启用气缸以便为适当数量的工作周期泵送空气。
基于转矩请求和潜在地不同当前操作情况(例如，发动机速度，齿轮等)，过渡到操作情况而不是空转可以用相同的方式处理，除了目标歧管压力可以不同。当希望更高的歧管压力时，需要较少DFCO泵送以便达到所希望的歧管压力。
尽管适于将歧管压力降低到所希望水平的工作周期的实际数量将改变，但是典型的标度在1至4个发动机周期，并且更优选地1至2个发动机周期的量级上。(在4冲程发动机中，每个发动机周期构成曲轴的两次回转)。因此，歧管压力降低可以典型地相当快速地完成(例如，在0.1或0.2秒内)，甚至当发动机趋近空转速度时。此类响应在许多操作情况下相当适当。
可能存在希望更快响应于转矩请求的时候，并且可能希望在使用纯DFCO将歧管压力降低到所希望的水平之前开始递送转矩。存在可以提供更快响应的若干方式。例如，当首先请求转矩时，发动机可以初始地以跳转点火模式操作，其中空气在跳转工作周期而不是停用跳转气缸期间被泵送穿过气缸。在其他情况下，可以使用一些气缸被点火、一些被停用并且一些泵送空气的过渡模式。这具有通过更早开始点火提供快速响应的优点和通过不同时泵送穿过所有非点火气缸降低泵送到催化剂的氧的总水平的益处。点火/停用/泵送的实际决定取决于转矩请求的等级和紧急性。
使用跳转点火操作满足初始转矩请求倾向于降低初始转矩冲量和过渡的相应不平顺性，并且在跳转工作周期期间泵送空气帮助快速地降低歧管压力。可替代地，通过启用和对一组固定气缸点火同时将空气泵送穿过第二组气缸(这可以被认为是以DFCO模式操作第二组气缸)可以获得某种程度上类似的益处。
当希望时，被点火气缸的转矩输出可以使用点火延迟或其他常规转矩降低技术如所希望的进一步缓解。
应当理解，DCCO模式操作可以在使用内燃机和电动机以向传动系供应转矩的混合动力车辆中使用。DCCO操作模式的使用允许更多的转矩专用于给可以给电动机提供动力的电池充电。来自电池的能量还可以被用于驱动附件，诸如空调，因此空调的操作将不影响DCCO模式操作。DCCO模式操作还可以在具有启动/停止能力的车辆中使用，即，其中发动机在驱动周期期间自动地关闭。在后者情况下，可以用发动机空转或降低发动机速度维持DCCO模式操作，因为不再存在对于维持连续发动机操作的需求。
图5示出了根据本发明实施例的动力传动系的示意性布局。启用DCCO的内燃机10能够向曲轴511施加转矩，该曲轴连接到脱离设备513(如离合器、双离合器或转矩变换器)。脱离设备513允许发动机510与变速器输入515之间的受控滑动。变速器输入515向变速器512提供动力，该变速器改变变速器输入515到驱动轴516的相对转速。变速器512可以具有多个固定齿轮，或者可以为无级变速器。驱动轴516进而驱动车辆的选定车轮520。可以将差速器(未在图5中示出)结合到动力传动系中，以允许车轮之间的不同转速。电动机/发电机514也联接到该曲轴，并且能够产生电能(从而有效地从曲轴511中减去转矩)或者补充发动机转矩(将转矩加到曲轴511)。该电动机/发电机514可以使用皮带、链条、齿轮或任何合适的装置机械联接到曲轴511。在一些实施例中，电动机/发电机可以与曲轴集成，使得发动机和电动机/发电机转矩被施加到公共轴上或从公共轴上移除。动力传动系可以结合到适合个人运输的混合动力车辆中，尽管其也可以结合到需要动力的其他应用中。混合动力车辆可以具有停止/启动能力，使得发动机在没有转矩需求时自动关闭，并且在再次需要发动机转矩时自动重新启动。
当发动机产生多余转矩时，多余转矩致使电动机/发电机514发电，该电在由功率电子器件526调节之后被储存在能量储存模块522中。功率电子器件526可以包括用于将能量储存模块522的输出电压转换为适合于从电动机/发电机514递送/接收功率的电压的电路系统。此电路系统可以包括DC到DC转换器，以匹配各种电气系统部件的电压。该能量储存模块522可以包含电池、电容器或电池和电容器的组合。使用电容器储存多余的能量致使大大改善整体车辆的燃料经济性，因为电容器在很大程度上避免与传统电池充电和放电相关的能量损失。当设想相对频繁的储存周期和恢复周期时，电容器能量储存特别有利。
电动机/发电机514、功率电子器件526和能量储存模块522是允许将与车辆运动相关的动能储存以备后用的动能回收系统(KERS)的一部分。其他类型的KERS可以使用飞轮或可压缩流体来储存和释放与车辆运动相关的动能。发动机关闭的每个DCCO事件(即气缸停用但发动机未必停止且车辆减速时)都是在能量储存模块522中储存过量动能的潜在时机。
图5所示的动力传动系可以被称为P0型混合动力配置，其中电动机/发电机在发动机与脱离设备和变速器相对的一侧上连接到曲轴。在这种类型的配置中，电动机/发电机和发动机可以一起旋转，其通常使用皮带机械连接，同时通过脱离设备与车轮和传动系机械隔离。在不使发动机曲轴旋转的情况下，电动机无法提供动力来驱动车辆。P0混合动力配置可以实施为前端附件驱动(FEAD)的一部分，该FEAD将混合动力功能低成本集成到车辆中。当电动机/发电机在发动机与变速器相同的一侧连接到曲轴但是在脱离设备之前时，P1混合动力配置还具有电动机/发电机和发动机可以独立于传动系一起旋转的特性。应当理解，在电动机/发电机和发动机之间可以存在离合器或一些其他脱离机构，使得电动机/发电机和发动机不需要总是一起旋转。在P0和P1混合动力配置中，电动机/发电机和发动机不能独立地与传动系机械接合。P0和P1混合动力配置与其他混合动力配置相反，在其他混合动力配置中，发动机和电动机可以直接和独立地联接到传动系。虽然本发明可能适用于所有类型的混合动力车辆，但是其特别适用于使用P0或P1配置的混合动力车辆。
图6描绘了在具有启动/停止能力的混合动力车辆完全停止的DCCO事件期间各种发动机参数相对于时间的代表性行为的简化示意图。最初，假设车辆仅使用发动机作为动力源操作。车辆以高速公路行驶速度操作，且其变速器在第6档。DCCO事件开始于燃料消耗响应于零动力传动系转矩的请求而被切断的时间t0。由于发动机和电动机/发电机都不产生转矩，因此车辆和发动机速度都因摩擦功率损失而降低。在图6所示的实施例中，脱离设备保持在最小滑动状态，且发动机速度和车辆速度一致下降。电动机/发电机还可以储存减速期间从车辆和动力传动系的动量获得的能量，如电动机/发电机转矩曲线在t0处变为负值所示。车辆减速速度可以通过改变从曲轴提取的转矩水平来控制。如果移除更多转矩，则减速速度会更快，因为车辆的更多动能被转化为储存的能量。储存的能量比例可以随着所请求的减速速度而变化，使得随着减速速度的增加，会储存更多的能量，直到由能量储存模块的总储存容量或者电动机/发电机和功率电子器件的功率处理能力设置的某个最大值。如果希望更快的减速速度，则可以使用制动器。
当车辆和发动机速度下降时，变速器降档以保持发动机速度处于或高于换档速度ω1，如果提出这样的要求，则该换档速度是产生发动机转矩的合适速度。这种换档发动机速度可以在1000rpm的范围内，但是根据发动机设计的细节，确切的速度可以更高或更低。在这些换档事件中，脱离设备可以暂时脱离并允许滑动。在时间t1处，当变速器处于第三档时，发动机速度达到ω1。在此时间点处，脱离设备将发动机曲轴与变速器输入分离，使得发动机和电动机/发电机旋转不再与车辆运动联接。车辆减速速度降低，因为发动机和电动机/发电机的摩擦损失不再使车辆减速。
在时间t2处，由于摩擦功率损失和电动机/发电机消除曲轴转矩，发动机速度降至零。在时间t2处，电动机/发电机从曲轴提取的转矩也必须为零，因为曲轴不再运动。车辆继续移动，并最终在时间t3处停止。在时间t3与时间t4之间，发动机关闭，且车辆停止。虽然脱离设备被示出为处于高滑动状态，但是其可以移动到低滑动状态，因为车辆和发动机具有相同的速度(即零)。
在时间t4处，再次请求转矩。由于发动机停止，因此电动机/发电机必须重新启动发动机，使得该发动机可以开始供应转矩。气缸可以停用，使得当曲轴开始旋转时，没有空气被泵送穿过发动机。脱离设备应该处于高滑动状态，使得发动机可以启动，而不会产生移动车辆的额外转矩需求。在没有空气泵送的情况下，有利的是在发动机启动时泵送损失最小到没有。电动机/发电机向曲轴提供正转矩，从而提高发动机速度，直到其达到发动机点火速度ω点火。在此时(t5)，发动机转速足够快，可以维持稳定燃烧。发动机点火速度可能在300rpm左右。更高的发动机点火速度可以用来降低NVH。一旦发动机燃烧开始，电动机/发电机提供的转矩就可以返回到零。
在此时(t5)，燃料再次注入到发动机中，并且由于燃料燃烧释放的能量，发动机速度增加。在时间t6处(发生在发动机达到或接近空转速度ω空转时)，脱离设备可以开始将曲轴与变速器输入机械联接，以启动车辆运动。随着车辆开始移动，电动机可以开始向传动系供应转矩，以在脱离设备513重新接合之前将车辆推向合适的速度(注意，该模式可能不适用于发动机和电动机速度本质上匹配的P0和P1混合动力配置)。车辆变速器可以在第一档，该档的车轮旋转与发动机旋转比率最低。随着发动机和车辆速度的增加，变速器可能经历一个或多个升档，以将发动机速度保持在最佳操作区域内。在图6中所示的示例中，在时间t7处达到新的稳态车速，其中发动机处于第二档。此处的燃料消耗低于t0之前的初始状态，因为车速较低。
在DCCO期间，进气歧管绝对压力(MAP)上升至基本为大气压力，因为没有空气通过泵送穿过发动机从歧管中排出。当发动机在t4处开始其重新启动时，MAP因此处于或接近大气压力。在传统的发动机控制中，进气阀和排气阀在t4与t5之间的时间段期间打开和关闭。这种泵送的空气既能冷却催化转化器，又能改变转化器中的氧化/还原平衡。为了避免这些问题，当电动机/发电机将发动机旋转加速到发动机点火速度ω点火时，进气阀和/或排气阀可以在t4与t5之间的时间段期间保持关闭。以这种方式，没有未燃烧的空气被泵送穿过发动机，并且催化转化器氧化/还原平衡在重新启动期间不会改变。
为了在重新启动期间进一步使发动机转矩递送流畅，发动机可以以如美国专利9,387,849中所述的跳转点火方式操作，以重新启动车辆，该美国专利出于所有目的通过援引以其全文并入本文。该专利讨论了当进气歧管压力处于或接近大气压力时，如何避免与重新启动发动机相关联的转矩突增。发动机重新启动可以在车辆和发动机完全停止时发生，也可以在车辆仍在运动而发动机停止时发生。在一些实施例中，在重新启动期间，一些跳过的气缸可能不停用其阀，使得这些气缸泵送空气穿过发动机，从而降低为发动机进气提供储气罐的进气歧管中的压力。降低进气歧管压力可以减少重新启动发动机带来的潜在转矩激增。虽然这可能需要对催化转化器中的氧化/还原平衡进行一些再平衡，但是在没有气缸停用或DFCO事件的情况下，再平衡催化剂所需的燃料量通常小于启动之后所需的燃料量。电动机/发电机还可以移除转矩，以减轻点火开始时潜在的发动机速度激增。
应该理解，图6中所示的参数的相对时序和幅度有许多变化。例如，车辆可以在发动停止之前停止，或者车辆和发动机可以基本上同时停止。如果希望较慢的减速速度，则电动机/发电机不需要在t0与t2之间的时间间隔期间储存能量。而且，电动机/发电机转矩曲线的形状可以根据要求的减速速度而变化。电动机/发电机可用于在启动期间、加速期间或在巡航时帮助向车辆提供动力。相比于发动机完全停止，可以通过电动机/发电机从曲轴增加或移除转矩来控制曲轴转速。例如，发动机可以保持以相对较低的速度旋转，如发动机点火速度或空转速度，保持发动机以这些速度旋转可以减少发动机响应转矩请求再次供应转矩所需的时间。应当理解，图6中描绘的时间尺度可能不一致。例如，点t0与t1之间的时间可以是许多秒，而点t4与t6之间的时间可以是大约或小于一秒。
混合动力车辆中的气缸停用概念可以比仅在车辆减速期间得到更广泛的应用。每当驱动车辆所需的请求转矩在电动机/发电机的能力范围内时，电动机/发电机可用于递送所有必要的转矩。这种情况可以包括但不限于向前爬行或保持巡航速度。在这些情况下，当车辆保持运动并且曲轴保持旋转时，没有空气被泵送穿过发动机，并且因此当发动机恢复操作时，催化转化器可能不需要对氧化/还原平衡进行再平衡。
用于从DCCO模式过渡到正常转矩递送模式的过渡控制规程和策略可以基于转矩请求的性质和由发动机设计者选择的NVH/性能折中大大改变。以下参考图2的流程图讨论一些代表性的过渡策略。
过渡策略可以显著地基于转矩请求的性质改变。例如，当驾驶员重重地按压在加速器踏板(有时在此被称为“踏板重踩”)上时，可能假设立即转矩递送是最重要的，并且瞬时NVH问题可能被认为较不是问题。因此，当转矩请求响应于踏板重踩时，控制器可以在最早可用时机启用所有气缸并且以完全(或最大可用)功率立即操作气缸，如图2的框305和308所示。此外，还可以响应踏板重踩而施加来自电动机的转矩。
控制器还确定所希望的进气歧管压力，如由框311所示。所希望的压力然后可以与实际(当前)歧管压力相比较，如由框314所示。由于以上所述的节气门泄漏问题，当前歧管压力将非常经常(但不总是)高于所希望的歧管压力。如果当前歧管压力处于或低于所希望的歧管压力，则气缸可以如适于递送所希望转矩而被启用。当发动机控制器支持跳转点火发动机操作时，可以使用跳转点火控制或使用所有气缸操作递送转矩，基于转矩请求的性质无论哪个是适当的，如由框317所示。可替代地，如果当前歧管压力高于所希望的歧管压力，则可以采用一些所描述过渡技术，如由从框320下降的“是”分支所示。
如在上文中所述，可以通过将空气泵送穿过一些或所有气缸来汲取下降歧管压力。NVH问题可以典型地通过在对任何气缸点火之前将歧管压力降低至所希望的水平来缓解。然而，等待通过将空气泵送穿过气缸来降低歧管压力在转矩递送中自然地引入延迟。泵送延迟的长度将作为当前发动机速度和当前歧管压力与所希望歧管压力之间的差两者的函数改变。典型地，延迟相对较短，因此在许多情况下，可能适于延迟转矩递送直到歧管压力已经通过将空气泵送穿过一个或多个气缸降低到目标水平，如由从框320下降的“是”分支所示。在其他情况下，可能希望尽可能快地开始转矩递送。在此类情况下，可以用跳转点火模式操作发动机以便递送所希望的转矩，同时在跳转工作周期期间将空气泵送穿过气缸，直到歧管压力被降低至所希望的水平，如由框323所示。一旦达到所希望的歧管压力(由检验326所示)，可以使用任何所希望的方法递送所希望的转矩，包括所有气缸操作、跳转点火操作或降低排量操作，如由框329所示。当跳转点火操作被用于递送所希望的转矩时，一旦达到所希望歧管压力，气缸优选地在跳转工作周期期间被停用。
应当明显的是，在过渡期间使用跳转点火操作的优点是可以在不需要或降低对于使用燃料无效率技术此类点火延迟以降低发动机的转矩输出的需求的情况下递送所希望水平的转矩。在跳转工作周期期间将空气泵送穿过气缸具有比在跳转工作周期期间在气缸停用的情况下使用跳转点火将发生的更快速地降低歧管压力的优点。
应当理解，利用空气泵送方法的所描述跳转点火可以与其他转矩管理策略联接以便在适当时进一步减少NVH问题。例如，在有助于可变阀门升程的发动机中，阀门升程可以结合跳转点火/空气泵送修改以便进一步减少NVH问题。在另一个示例中，还可以在适当时使用点火延迟以便进一步管理转矩递送。因此，应当理解，利用空气泵送的跳转点火是可以在多种多样应用中使用并且结合多种多样其他转矩管理策略使用以便在转出DCCO操作时帮助缓解NVH问题的工具。
尽管主要描述了跳转点火操作，但应当理解，可以使用可变排量类型的方法获得某种程度上类似的益处，其中第一组气缸被操作(点火)并且第二组气缸在过渡期间泵送空气。在又一实施例中，第一组气缸可以用跳转点火模式操作(在过渡期间)，而第二组气缸在过渡期间泵送空气。也就是，在跳转点火组中的气缸可以被选择性地点火和选择性地跳转直到过渡-具有或不具有空气泵送穿过那个组中的跳转气缸。
返回框320，可能存在转矩递送可以被充分地延迟的时候，这样使得进气歧管压力空气可以通过在转矩递送开始前将空气泵送穿过一个或多个气缸降低至所希望水平，如由来自框320的“是”分支所示。在这种情况下，控制器可以确定泵送周期(在框332中被称为“DFCO工作周期”)的数量。然后，空气被泵送穿过一个或多个气缸用于确定数量的工作周期，如由框335所示，此时发动机可以如所希望的操作以便递送所希望的转矩。
尽管图2的流程图将DFCO泵送和跳转点火/空气泵送展示为单独路径，但应当理解，在其他情况下，这两个方法可以用不同混合方式一起使用(和/或结合其他转矩管理方案)。例如，在一些情况下，可能希望在短时期内(例如，一个发动机周期内)将空气泵送穿过所有气缸，并且此后以利用空气泵送模式的跳转点火操作，直到歧管压力被降低至所希望的水平。这种方法可以缩短延迟直到转矩递送开始，同时相比于立即进入利用空气泵送模式的跳转点火可能地缓解某些NVH作用。
如将由本领域技术人员理解的，将大量空气泵送穿过发动机可以使催化转化器饱和，从而产生潜在排放问题。因此，在一些情况下，排放问题可以限制在从DCCO操作过渡到所希望操作状态期间可以使用的空气泵送工作周期的数量-类似于排放问题当前限制燃料切断DFCO的使用的方式。然而，应当理解，在几乎所有情况下，相比于DFCO，使用DCCO将延长不需要燃料的时期，从而提高燃料效率。利用空气泵送方法的所述跳转点火具有减少将进气歧管压力降低到所希望水平所需的跳转工作周期的数量的额外优点，因为点火工作周期典型地基本上汲取与空气泵送工作周期相同量的空气。
在一些所描述实施例中，控制器预先确定将歧管压力降低至所希望水平所需的空气泵送(和或点火)工作周期的数量。这是非常实际的，因为歧管填充和汲取下降动态可以相对容易表征。在一些实施例中，适合于使用给定的任何当前和目标发动机状态的空气泵送工作周期和/或利用空气泵送过渡序列的跳转点火的适当数量可以通过使用查询表找到。在其他实施例中，可以在过渡时动态地计算空气泵送工作周期和/或利用空气泵送过渡序列的跳转点火的所需数量。在又一实施例中，预定义的序列可以被用于限定适当的DFCO延迟或利用空气泵送过渡序列的跳转点火。
从DCCO过渡到空转操作可以经常被认为是转矩请求的特殊情况。图3是示出从DCCO过渡至空转的非排他性方法的流程图。如在上文中所述，存在可以初始化从DCCO到空转的过渡的多种不同触发。一种常见的触发是当发动机速度下降低于DCCO退出阈值时，如由框403所示。在一些实施方式中，另一种触发可以基于车辆速度，如由框406所示。在不同实施方式中，也可能存在多种其他空转触发，如由框409所示。一般而言，DCCO操作将继续直到达到过渡触发或发动机被断开，如由框411所示。
典型地，当命令过渡到空转时，控制器将具有在任何气缸点火开始之前将进气歧管泵送下降至所希望的空转歧管压力的时间。因此，在所示实施例中，当空转过渡触发时，控制逻辑确定将歧管压力降低至所希望目标压力所需的空气泵送工作周期的数量，如由框415所示。在一些实施例中，查询表可以被用于基于一个或两个简单指标限定空气泵送工作周期的数量，诸如当前歧管压力和/或发动机速度。然后气缸被启用以泵送空气用于标定数量的工作周期以便将歧管压力降低至所希望水平，如由框418所示。此后，发动机可以过渡至正常空转操作模式，如由框421所示。
在其他实施例中，除非未满足特定标准，否则可以在命令从DCCO向空转过渡的任何时间使用默认固定数量的空气泵送工作周期。
如以上所述，申请人已经开发了良好适合于改进内燃机的燃料效率的动态跳转点火发动机控制技术。通常，跳转点火发动机控制设想在所选点火时机过程中选择性地跳转某些气缸的点火。因此，例如，特定气缸可以在一个点火时机过程中被点火并且然后可以在下一个点火时机过程中被跳转，并且然后在下一个点火时机过程中被选择性地跳转或点火。跳转点火发动机操作不同于常规可变排量发动机控制，其中在某些低负载操作情况下固定组气缸基本上同时被停用，并且只要发动机维持相同排量就保持停用。在常规可变排量控制中，特定气缸点火的序列对于每个发动机周期将总是精确地相同，只要发动机保持在相同排量模式中，而在跳转点火操作期间经常不是这样。例如，八缸可变排量发动机可以停用这些气缸中的一半(即，4个气缸)，从而使得仅使用剩余的4个气缸进行操作。现今可商购的可变排量发动机典型地仅支持两种或至多三种固定模式排量。
一般而言，跳转点火发动机操作有助于比可能使用常规可变排量方法更好地控制有效发动机排量，因为跳转点火操作包括至少一些有效排量，其中(多个)相同气缸不必点火且在每个发动机周期中跳转。例如，对四缸发动机中的每个第三个气缸进行点火将提供最大发动机排量的1/3的有效排量，这是通过简单地停用一组气缸所不能获得的分式排量。
在动态跳转点火的情况下，与简单地使用预定点火模式相反，可以通过点火时机基础对点火时机做出点火决定。通过举例，美国专利号8,099,224和9,086,020中描述了代表性动态跳转点火控制器，这两个专利均通过引用并入本文。
当在跳转点火模式下操作时，为了减少泵送损失，气缸通常在跳转工作周期期间停用；然而，如前所述，存在跳转工作周期可能泵送空气的某些情况。因此，被配置成以动态跳转点火模式操作的发动机优选地具有适合于停用这些气缸中的每一个的硬件。此气缸停用硬件可以用于帮助支持所描述的减速气缸切断。
申请人先前已经描述了多种跳转点火控制器。在图4中功能性地展示了适合于实施本发明的跳转点火控制器10。所示跳转点火控制器10包括转矩计算器20、点火分率确定单元40、过渡调整单元45、点火定时确定单元50以及动力传动系参数调整模块60。转矩计算器20可以经由加速器踏板位置(APP)传感器80获得驾驶员请求的转矩。为了说明的目的，跳转点火控制器10被示为与发动机控制单元(ECU)70分离，这协调了实际发动机设置。然而，应当理解，在许多实施例中，跳转点火控制器10的功能性可以结合到ECU 70中。确实，将跳转点火控制器结合到ECU或动力传动系控制单元中预期是常见实施方式。
上文参考图1至图3描述的控制方法被布置成由ECU引导。跳转点火过渡和操作可以由跳转点火控制器10引导。
DCCO模式操作的特征是有较小空气流动进入进气歧管，因为节气门叶片可以关闭并且所有发动机被停用。这种发动机情况提供用于进行发动机诊断的唯一情况。具体而言，由于空气进气系统中的断裂导致的空气泄漏可以通过在节气门叶片关闭并且所有气缸停用的情况下监测MAP的变化速率而被诊断。MAP的变化速率的增加，即进气歧管填充比预期更快指示空气进气系统泄漏。当确定进气歧管比预期填充更快时，诊断出错码或其他适合的警告信号可以被供应至发动机控制器、发动机诊断模块或其他适合的设备。
DCCO模式还提供诊断窗口以便验证正确阀门停用。正确地操作DCCO模式暂停从发动机流动穿过排气系统的所有气体。如果气缸不能被停用，空气将被泵送到排气系统中。排气系统中与未燃烧空气泵送穿过气缸相关联的氧量过剩可以由排气系统氧监测器检测。当在排气系统中检测到此类氧量过剩时，诊断出错码或其他适合的警告信号可以被供应至发动机控制器、发动机诊断模块或其他适合的设备。
可以在DCCO模式期间执行的另一种诊断是针对泄漏测试排气系统。在排气系统泄漏存在的情况下，氧气传感器将在DCCO期间感测增加的氧气水平。氧气水平增加的幅值将可能比与气缸停用失败相关联的更小。其事件定时行为也将不同，因为排气系统泄漏将具有连续氧气流入，而泵送气缸将仅在气缸排气冲程期间将氧气引入排气系统。因此，通过分析所感测氧气水平相对于基线值的时间行为，排气系统泄漏可以不同于气缸停用失败。当检测到这种排气泄漏时，诊断出错码或其他适合的警告信号可以被供应至发动机控制器、发动机诊断模块或其他适合的设备。
这些故障、空气泄漏到空气进气系统中、空气泄漏到排气系统中或气缸停用失败中的任何的检测可以可选地由指示器用信号通知驾驶员，因此他/她意识到问题并可以采取适当的矫正措施。
申请人先前已经描述了多种跳转点火控制器。在图7中功能性地展示了适于实施另一个非排他性实施例的跳转点火控制器10。在此特定实施例中，控制器10被布置用于控制具有多个工作室或气缸82的发动机80的操作。如本领域众所周知的，进气歧管84被设置成在操作期间经由空气源88向发动机80的工作室82供应空气。节气门板89控制从大气到进气歧管84的空气流。在DCCO操作期间，节气门可以关闭，以最小化进入进气歧管的空气泄漏。歧管84进一步包括压力传感器86，该压力传感器被提供用于测量歧管中的实际空气压力(MAP)，并将测得的压力值提供给控制器10。
在所示的特定实施例中，发动机80具有八个工作室82。决不应将所示工作室的数量解释为限制性的。如本文所设想的，本发明的各实施例和原理可以与具有任意数量的工作室82的发动机80协作使用。
所示跳转点火控制器10包括转矩计算器20、点火分率确定单元40、过渡调整单元45、点火定时确定单元50以及动力传动系参数调整模块60。转矩计算器20可以经由加速器踏板位置(APP)传感器80获得驾驶员请求的转矩。为了说明的目的，跳转点火控制器10被示为与发动机控制单元(ECU)70分离，这协调了实际发动机设置。然而，应当理解，在许多实施例中，跳转点火控制器10的功能性可以结合到ECU 70中。确实，将跳转点火控制器结合到ECU或动力传动系控制单元中预期是常见实施方式。
上文参考图1至图3和图7、图9A至图9D(如下文所述)描述的控制方法被布置成由ECU引导。跳转点火过渡和操作可以由跳转点火控制器10引导。
DCCO模式操作的特征是有较小空气流进入进气歧管，因为节气门板89可以关闭并且所有发动机气缸被停用。这种发动机情况提供用于进行发动机诊断的唯一情况。具体而言，由于空气进气系统中的断裂导致的空气泄漏可以通过在节气门叶片关闭并且所有气缸停用的情况下监测MAP的变化速率而被诊断。MAP的变化速率的增加，即进气歧管填充比预期更快指示空气进气系统泄漏。当确定进气歧管比预期填充更快时，诊断出错码或其他适合的警告信号可以被供应至发动机控制器、发动机诊断模块或其他适合的设备。
DCCO模式还提供诊断窗口以便验证正确阀门停用。正确地操作DCCO模式暂停从发动机流动穿过排气系统的所有气体。如果气缸不能停用，空气将被泵送到排气系统中。排气系统中与未燃烧空气泵送穿过气缸相关联的氧量过剩可以由排气系统氧监测器检测。当在排气系统中检测到此类氧量过剩时，诊断出错码或其他适合的警告信号可以被供应至发动机控制器、发动机诊断模块或其他适合的设备。
可以在DCCO模式期间执行的另一种诊断是针对泄漏测试排气系统。在排气系统泄漏存在的情况下，氧气传感器将在DCCO期间感测增加的氧气水平。氧气水平增加的幅值将可能比与气缸停用失败相关联的更小。其事件定时行为也将不同，因为排气系统泄漏将具有连续氧气流入，而泵送气缸将仅在气缸排气冲程期间将氧气引入排气系统。因此，通过分析所感测氧气水平相对于基线值的时间行为，排气系统泄漏可以不同于气缸停用失败。当检测到这种排气泄漏时，诊断出错码或其他适合的警告信号可以被供应至发动机控制器、发动机诊断模块或其他适合的设备。
这些故障、空气泄漏到空气进气系统中、空气泄漏到排气系统中或气缸停用失败中的任何的检测可以可选地由指示器用信号通知驾驶员，因此他/她意识到问题并可以采取适当的矫正措施。如上所述，在DCCO操作期间，没有空气被泵送出歧管84。因此，空气压力通常将朝着大气压或等效的大气压力向上漂移。为了减轻当进行随后的转矩请求时气缸充气量大的问题，DFCO模式用于在转矩递送之前降低歧管84中的气压。这项技术显著改善了NVH。然而，这种方法出现了几个问题。首先，在DFCO模式下泵送空气后，可能需要燃料来修复排气系统中的催化转化器。第二，歧管84中的压力可以足够低以至于不需要泵送，这意味着实际上不需要以DFCO模式进行干预操作。第三，转矩产生被延迟直到DFCO模式完成为止。虽然这通常不是问题，但当发出紧急转矩请求时，发动机的响应能力至关重要。第四，在低歧管压力的情况下，以DFCO操作可能会导致不希望的发动机制动。
如在以下各实施例中所述，申请人已经发现，由进气歧管84中的传感器86进行的空气压力测量可以用于确定将歧管压力降低到阈值水平所需的DFCO模式工作周期的数量。因为工作周期持续时间基于已知的发动机速度，所以可以确定或计算用于终止DFCO操作的定时。换句话说，由传感器86测量的歧管84中的空气压力可以用于根据DFCO工作周期的数量或DFCO操作的时间来定义DFCO操作的持续时间和/或终止DFCO操作的时间。
参考图7，示出了提供用于将不同进气歧管绝对压力值降低到阈值水平的泵送工作周期的数量的查找表500。在此特定实施例中，在左列中以从40到100的十kPa增量提供不同的歧管绝对压力(“MAP”)值，而在右列中提供将歧管84中的压力降低到阈值所需的室泵送工作周期的数量。在此特定实例中，对于从40到100的kPa增量，室泵送周期的指定数量分别为(0、0、6、8、10、12和12)。换句话说，对于此示例中的“阈值”为50kPa，并且在这个压力水平或更低的压力水平下的MAP值处，不需要室泵送工作周期。另一方面，对于大于50kPa的MAP值，需要多个室泵送工作周期来将歧管84中的空气压力降低到阈值或一些其他希望的压力水平目标。在一个特定实施例中，室泵送工作周期通过在DFCO模式下操作发动机80的工作室82或气缸来实现。应当理解，DFCO操作仅仅是一种选择，并且可以使用导致泵送空气穿过(多个)工作室的任何发动机操作。例如，可以在工作周期后期注入少量燃料，以帮助维持催化转化器中的氧化/还原平衡。
应当理解，表500中提供的特定阈值压力、MAP kPa值和室泵送工作周期数量值仅仅为示例性的，并且仅出于说明目的提供。在实际实施方式实施例中，该表中提供的室泵送工作周期数量值、MAP kPa值和kPa阈值可以基于许多因素而广泛变化，包括但不限于发动机排量、气缸尺寸和/或气缸数量、发动机操作条件、环境空气条件、大气压力等。例如，表示空气泵送效率的气缸容积效率取决于进气阀和排气阀定时和发动机速度，并且表500中的值可以基于气阀定时和发动机速度进行调整。对于配有凸轮致动阀的发动机，阀定时取决于凸轮相位角。
应当理解，包含在查找表500中的信息可以用替代方式来表达。例如，相比于根据DFCO泵送周期的数量来描述DFCO操作，可替代地，该DFCO操作可以被表示为DFCO操作的时间或周期。可以使用测得的发动机速度将DFCO泵送周期的数量转换成时间段。发动机速度可能会在DFCO操作时段内发生变化，因此可以使用DFCO操作期间的发动机速度模型来确定DFCO操作的总时段。
图9A至图9D描绘了在从转矩产生到DCCO事件到空转事件的过渡期间各种发动机参数相对于时间的代表性行为的简化示意图。
在时间t0之前，假设使用发动机供应的用于驱动车辆的转矩来操作车辆。MAP处于低于大气压力的某个操作水平MAP操作。
DCCO事件开始于燃料消耗响应于零动力传动系转矩的请求而被切断的时间t0。因此，如图9C所示，气流或泵送减少，并且如图9D所示，燃料消耗减少。
与此零转矩请求一致，车轮脱离发动机，因此车轮和发动机都可以独立旋转。应当理解，尽管在此示例中车轮与发动机脱离，但情况并非总是如此。例如，如果车辆最初以高速和高传动齿轮操作，则车轮和发动机可以保持接合，直到车辆速度减慢到一定水平。
由于发动机不产生转矩，因此发动机速度(图9A)由于摩擦功率损失而降低。
如图9B所示，在DCCO操作期间，MAP在时间t0之后增加，向大气压力漂移。在这种情况下，DCCO事件的持续时间足以使MAP达到大气压力MAP大气；然而，情况并非总是如此。随着发动机速度下降，在时间t1处，发动机速度达到ω最小，其为DCCO操作的最小速度。DCCO操作的最小速度设置为略高于空转速度ω空转。例如，如果空转速度为700rpm，则最小DCCO速度可以为1000rpm。
在时间t1处，控制器10使发动机从DCCO模式切换到DFCO模式。如前所述，控制器10可以在给发动机提供燃料和启动燃烧事件之前确定将MAP降低到阈值水平以下所需的泵送周期的数量。由于在时间t1与t2之间执行了这些泵送周期，当如图9C所示的空气流或泵送穿过发动机时，如图9B所示MAP下降。
在时间t2处，MAP已降至MAP阈值(MAP阈值)，DFCO操作结束。如图9D所示，启动燃料流，并且燃烧在至少一些工作室中重新开始，从而产生转矩以将发动机速度保持在空转速度ω空转。如图9D所示，燃料消耗可能会出现峰值，以对催化转化器中的氧化/还原平衡进行重新平衡。如图9B所示，MAP水平可以继续下降到MAP空转水平。替代性地，MAP阈值可以基本等于MAP空转，并且MAP可以保持基本恒定。为了进一步使发动机平稳过渡到空转，当DFCO操作终止时，随着时间接近t2，停用的工作周期可以与泵送工作周期交替进行。这导致发动机减速更加缓慢，因为泵送引起的发动机减速随着MAP的降低而增加。泵送停用工作周期的模式可以在查找表中定义，或者可以动态计算。
虽然仅详细描述了几个特定实施例和过渡策略，但应当理解，本发明可以在不背离本发明的精神或范围的情况下以许多其他形式来实施。所述算法可以使用在与发动机控制单元或动力传动系控制模块或其他处理单元相关联的处理器上执行的软件代码以可编程逻辑或离散逻辑实施。所述方法尤其适合于在具有多个工作室的发动机上使用，尽管相同方法也可以在单缸发动机上使用。因此，本实施例应当被考虑为说明性的而不是限制性的并且本发明不限于在此给出的细节，但可以在随附权利要求的范围和等效物内修改。
如在此所使用的，术语模块是指执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适合部件。
上述描述在性质上仅是示例性的并且不旨在限制本披露内容、申请或使用。应当理解，贯穿附图，相应附图标记指示类似或相应部分或特征。因此，本实施例应当被考虑为说明性的而不是限制性的并且本发明不限于在此给出的细节，但可以在随附权利要求的范围和等效物内修改。

Claims (49)

1.一种操作具有传动系、电动机/发电机、发动机和变速器的车辆的方法，该发动机具有曲轴、进气歧管和多个工作室，该方法包括：
当该发动机在该曲轴旋转的情况下运行时，响应于无发动机转矩请求而停用所有这些工作室，使得当该曲轴旋转时，这些工作室中没有一个被点火，并且没有空气被泵送穿过这些工作室；
将该发动机与该传动系脱离，使得车辆运动和曲轴旋转不机械联接；以及
允许曲轴转速下降到换档速度以下，
其中，该发动机和该电动机/发电机能够独立于该变速器一起旋转。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该电动机/发电机和发动机无法独立地与该传动系机械接合。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，当该曲轴转速低于发动机空转速度时，进气歧管压力基本上处于大气压力。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该车辆具有停止/启动能力。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，该工作室停用、该发动机脱离和该曲轴转速下降到该换档速度以下都发生在该车辆运动时。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，允许该发动机转速降至零。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，允许该曲轴转速下降到发动机空转速度。
8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，允许该曲轴转速下降到发动机点火速度。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，当该发动机与该传动系脱离时，通过该电动机/发电机从该曲轴增加或移除转矩来控制该曲轴转速。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，发动机转速通过该电动机/发电机保持在发动机点火速度之上。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，这些工作室各自具有进气阀和排气阀，并且通过在至少一个相关联的工作周期中将该进气阀和该排气阀中的至少一个保持关闭来停用每个工作室。
12.一种操作具有传动系、电动机/发电机和发动机的车辆的方法，该发动机具有曲轴、进气歧管和多个工作室，该方法包括：
当该车辆正运行且该曲轴正旋转时，停用所有这些工作室，使得当该曲轴响应于该电动机/发电机可以供应的发动机转矩请求而旋转时，这些工作室中没有一个被点火并且没有空气被泵送穿过这些工作室；以及
使用该电动机/发电机供应所请求的转矩。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所请求的转矩供应动力以使该车辆向前爬行。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所请求的转矩供应动力以将车辆运动维持在巡航速度。
15.一种在具有电动机/发电机的混合动力车辆中启动内燃机的方法，该发动机具有曲轴和多个工作室，每个工作室具有进气阀和排气阀，该方法包括：
向该电动机/发电机供电以产生转矩；
将所产生的转矩施加到该发动机，从而使该曲轴旋转，
停用这些工作室，使得当该曲轴在初始曲轴旋转加速阶段旋转时，这些工作室中没有一个被点火，并且没有空气被泵送穿过该发动机。
16.如权利要求15所述的方法，其中，在该初始曲轴旋转加速阶段的至少一部分期间，脱离设备将该发动机与该车辆的驱动轴机械分离。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中，响应于对该发动机的转矩请求而发起该发动机启动。
18.如权利要求15或16所述的方法，其中，响应于驾驶员从制动踏板释放压力来发起该发动机启动。
19.一种操作具有传动系、电动机/发电机和发动机的车辆的方法，该发动机具有曲轴、进气歧管和多个工作室，该方法包括：
当该发动机操作时，响应于无发动机转矩请求而停用所有这些工作室，使得当该曲轴旋转时，这些工作室中没有一个被点火，并且没有空气被泵送穿过这些工作室；以及
将该发动机与该传动系脱离，使得车辆运动和曲轴旋转不再机械联接；其中通过该电动机/发电机从该曲轴增加或移除转矩来控制该曲轴转速。
20.如权利要求19所述的方法，其中，在所有这些工作室都被停用之后，该发动机与该传动系脱离。
21.一种在具有电动机/发电机的混合动力车辆中启动内燃机的方法，该发动机具有曲轴和多个工作室，每个工作室具有进气阀和排气阀，该方法包括：
向该电动机/发电机供电以产生转矩；
将所产生的转矩施加到该发动机，从而使该曲轴旋转；
停用第一工作室的该进气阀或该排气阀中的至少一个，使得当该曲轴旋转时没有空气被泵送穿过该第一工作室；
泵送空气穿过第二工作室而不为该第二工作室提供燃料，以降低为发动机进气提供储气罐的进气歧管中的压力。
22.如权利要求21所述的方法，进一步包括：在将该曲轴联接到变速器输入的脱离设备接合之前，使用由该电动机/发电机产生的转矩推进该混合动力车辆。
23.一种在具有电动机/发电机的混合动力车辆中操作内燃机的方法，该发动机具有曲轴和多个工作室，每个工作室具有进气阀和排气阀，该方法包括：
向该电动机/发电机供电以产生转矩；
将所产生的转矩施加到该发动机，从而使该曲轴以第一发动机速度旋转；
将该曲轴转速从该第一发动机速度增加到大于该第一发动机速度的第二发动机速度；
停用第一工作室的该进气阀或该排气阀中的至少一个，使得当该曲轴旋转时没有空气被泵送穿过该第一工作室；
泵送空气穿过第二工作室而不为该第二工作室提供燃料，以降低为发动机进气提供储气罐的进气歧管中的压力。
24.如权利要求23所述的方法，其中，该第一发动机速度不为零。
25.如权利要求23或权利要求24所述的方法，其中，该第一发动机速度为发动机点火速度。
26.如权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，该第二发动机速度为发动机空转速度。
27.一种控制器，被配置成控制车辆中的发动机的操作，该控制器被配置成：
在气缸切断模式下停用该发动机的所有工作室，使得这些工作室中没有一个被点火，并且没有空气通过这些工作室从该车辆的进气歧管泵送到排气系统；
响应于对该控制器的输入，确定该发动机的操作何时从该气缸切断模式过渡到第二操作模式；
测量该进气歧管中的进气歧管绝对压力(MAP)；以及
如果测得的MAP大于阈值MAP：
基于测得的MAP确定将测得的MAP降低到该阈值MAP以下所需的(多个)工作周期的数量；
操作该发动机，以便在所确定数量的(多个)工作周期内通过该发动机的这些工作室中的一个或多个工作室将空气从该进气歧管泵送到该排气系统；并且
在所确定数量的(多个)工作周期内泵送空气之后，以该第二操作模式操作该发动机。
28.如权利要求27所述的控制器，进一步被配置成从该进气歧管中或邻近该进气歧管提供的传感器接收测得的MAP。
29.如权利要求27或28所述的控制器，进一步被配置成基于以下因素中的一个或多个来确定(多个)工作周期的数量：
泵送之前的该MAP；
该阈值MAP；
该进气歧管相比于该发动机的这些工作室的相对尺寸；
进气阀和排气阀定时；
发动机速度；和/或
通过布置用于向该进气歧管供应空气的节气门的空气泄漏速率。
30.如权利要求27至29中任一项所述的控制器，进一步包括查找表，以确定将测得的MAP降低到该阈值MAP以下所需的(多个)工作周期的数量。
31.如权利要求30所述的控制器，其中，该查找表包括MAP值的范围，每个MAP值定义将该MAP值降低到该阈值MAP以下所需的相应的(多个)工作周期的数量。
32.如权利要求27至31中任一项所述的控制器，其中，对该控制器的该输入是指示转矩请求的信号，并且作为响应，该控制器进一步被配置成延迟发动机转矩产生，直到在将该发动机过渡到该第二操作模式之前完成在所确定数量的(多个)工作周期内泵送之后。
33.如权利要求27至31中任一项所述的控制器，其中，对该控制器的该输入是指示转矩请求的信号，并且作为响应，该控制器进一步被配置成以跳转点火模式操作该发动机的这些工作室，以在所确定数量的(多个)工作周期内泵送空气穿过(多个)经跳转工作室中的至少一个的同时递送所请求的转矩。
34.如权利要求27至33中任一项所述的控制器，进一步被配置成以该第二操作模式操作该发动机，该第二操作模式包括以下各项之一：
(a)全排量模式；
(b)该跳转点火模式；或
(c)减排量模式。
35.如权利要求27所述的控制器，其中，该控制器进一步被配置成当该输入信号为“踏板重踩”转矩请求时，通过启用该发动机的所有这些工作室而不是通过泵送降低MAP来直接过渡为该第二操作模式。
36.如权利要求27至35中任一项所述的控制器，其中，该控制器进一步被配置成在测得的MAP小于与该第二操作模式相关联的期望的歧管压力时过渡到该第二操作模式，而不是通过泵送来降低该进气歧管中的空气压力。
37.如权利要求27至35中任一项所述的控制器，进一步被配置成在测得的MAP等于或小于该阈值MAP时直接将该发动机的操作过渡到该第二操作模式，而不是通过泵送来降低该进气歧管中的空气压力。
38.如权利要求27至37中任一项所述的控制器，其中，对该控制器的该输入是指示发动机速度的信号，并且响应于此，该控制器进一步被配置成：
确定该发动机速度是否低于气缸切断模式阈值发动机速度；
如果该发动机速度低于该气缸切断模式阈值发动机速度，则在所确定数量的工作周期内泵送空气穿过该一个或多个工作室；并且
在所确定数量的工作周期内泵送空气之后，将该发动机操作过渡到该第二操作模式，
其中，该第二操作模式为发动机空转模式。
39.如权利要求27至38中任一项所述的控制器，其中，所确定数量的工作周期在一到十二个工作周期的范围内。
40.如权利要求27至39中任一项所述的控制器，其中，通过在0.1至0.2秒内泵送，该进气歧管中的空气压力降低到该MAP阈值。
41.如权利要求27至40中任一项所述的控制器，其中，该阈值MAP在0.3至0.5巴的范围内。
42.如权利要求27至41中任一项所述的方法，其中，执行所确定数量的泵送工作周期与执行停用的工作周期交替进行，在该停用的工作周期内没有空气被泵送穿过该发动机。
43.一种操作具有曲轴、进气歧管和发动机的多个工作室的车辆的方法，该方法包括在该发动机操作过程中：
响应于无发动机转矩请求而停用所有这些工作室，使得当该曲轴旋转时，这些工作室中没有一个被点火，并且没有空气被泵送穿过这些工作室；
测量曲轴转速；
当测得的曲轴转速低于曲轴转速阈值时，测量进气歧管绝对压力(MAP)；
确定将测得的MAP降低到阈值MAP以下所需的空气泵送工作周期的数量；以及
在对任何工作室点火之前，在所确定数量的工作周期内泵送空气穿过该发动机。
44.如权利要求43所述的方法，其中，该阈值MAP至少部分基于在对任何工作室点火时该发动机具有可接受的NVH特性。
45.如权利要求43或44所述的方法，其中，如果测得的MAP低于该阈值MAP，则所确定的空气泵送工作周期的数量为零。
46.如权利要求43至45中任一项所述的方法，其中，所确定的空气泵送工作周期的数量在0与12之间变化。
47.如权利要求43至46中任一项所述的方法，进一步包括在所确定数量的泵送工作周期内泵送空气穿过该发动机之后进入发动机空转状态。
48.如权利要求43至46中任一项所述的方法，进一步包括在所确定数量的泵送工作周期内泵送空气穿过该发动机之后对工作室点火。
49.一种控制器，被配置成控制车辆中的发动机的操作，该控制器被配置成：
在气缸切断模式下停用该发动机的所有工作室，使得这些工作室中没有一个被点火，并且没有空气通过这些工作室从该车辆的进气歧管泵送到排气系统；
响应于对该控制器的输入，确定该发动机的操作何时从该气缸切断模式过渡到第二操作模式；
测量与该发动机相关的进气歧管中的进气歧管绝对压力(MAP)；
测量发动机速度；
基于测得的MAP和发动机速度，确定将该MAP降低到阈值MAP以下所需的时间；
操作该发动机，以便在所确定时间内通过该发动机的这些工作室中的一个或多个工作室将空气从该进气歧管泵送到该排气系统；并且
在所确定时间内泵送空气后，以该第二操作模式操作该发动机。
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