CN114930008B - 优化燃烧方案以改善可变排量发动机的发动机性能和排放 - Google Patents

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Abstract

披露了一种用于在产生期望的扭矩输出时转变可变排量内燃发动机的点火分数的系统和方法。在转变到第二点火分数期间和之后，确定燃烧方案并将其用于操作该可变排量内燃发动机的气缸以产生该期望的扭矩输出。至少相对于与第一点火分数一起使用的先前的燃烧方案的先前充气，对于以该第二点火分数操作的发动机来说该方案优选地是优化的。

Description

优化燃烧方案以改善可变排量发动机的发动机性能和排放
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月11日提交的美国申请序列号17/119,321和于2021年8月26日提交的美国申请17/412,668的优先权，这两个申请出于所有目的通过援引并入本文。
技术领域
本发明涉及可变排量控制发动机，并且更特别地，涉及用于优化燃烧方案的进气充气部分的各种策略，包括排气再循环(EGR)的量、新鲜空气的量和/或新鲜空气的压缩程度，以改善发动机性能、降低燃料消耗量、控制后处理系统温度、和减少排放。
背景技术
在操作期间，内燃发动机(为了简洁起见，以下有时简称为“发动机”)需要“燃烧方案”来满足期望的扭矩需求，该燃烧方案包括以下项的组合：(a)燃料喷射策略，诸如喷射脉冲的数量和每个脉冲的喷射正时的开始，以及(b)在燃烧时会产生每个气缸的期望扭矩输出的气体混合物(例如，“充气”)。在本文所述的各种实施例中，给定的燃烧方案的充气是指与气体混合物(即，进气充气)相关的部分，其通常包括一些EGR和可能被涡轮系统不同程度地压缩的新鲜空气。在给定的点火气缸的吸入冲程期间，特定充气在吸入冲程期间被吸入气缸的工作腔室中，同时在吸入冲程和/或压缩冲程期间喷射燃料。对于压缩点火发动机，工作腔室内的单独的温度和压力通常在压缩冲程结束或动力冲程开始时引起燃烧。对于火花点火发动机，同样通常在压缩冲程结束或在动力冲程的早期使用火花来开始燃烧。
根据给定的发动机的配置，燃烧方案的充气可能会有所不同。例如，对于带有涡轮系统和EGR系统的增压发动机，燃烧方案通常包括以下项的混合物：(a)来自EGR系统的再循环排气，如由EGR阀的位置控制，以及(b)可以或可以不被涡轮系统压缩的新鲜空气。对于没有涡轮和/或EGR系统的发动机，燃烧方案将分别不包括压缩空气和/或再循环排气组分。
当前的可变排量控制发动机(包括跳过点火控制)的问题是缺乏在发动机产生给定扭矩输出时针对不同的跳过点火分数调整充气的能力。考虑在所有气缸点火(即，点火分数FF＝1)的情况下产生200牛顿米(Nm)的扭矩的六(6)缸发动机。在这种情形下，喷射的燃料量和充气均经过校准，使得每个气缸产生大约33.33Nm的扭矩(例如，6×33.33＝200)。如果同一发动机在200Nm的类似扭矩条件下操作但点火分数为1/2，则只有三个气缸点火。在这种情况下，点火的气缸中的每一者需要产生66.66Nm的扭矩(例如，3×66.66＝200)。虽然可以容易地控制可变排量发动机中的每气缸的燃料，但燃烧方案中的对应气体混合物部分也必须改变，以在效率和排放方面提供最佳性能。
因此，需要一种在发动机产生给定的扭矩输出时在点火分数转变后优化燃烧方案的充气的系统和方法。
发明内容
本发明涉及一种在发动机产生期望的扭矩输出时在点火分数转变后优化所使用的燃烧方案的充气的方法和系统。该方法和系统涉及：以第一点火分数并使用第一燃烧方案的第一充气来操作该可变排量内燃发动机的气缸以产生期望的扭矩输出；确定第二点火分数和第二燃烧方案的第二充气，以用于操作该可变排量内燃发动机的气缸来产生期望的扭矩输出；以及以第二点火分数并使用第二燃烧方案的第二充气来操作该可变排量内燃发动机的气缸以产生期望的扭矩输出。在优选但非排他性的实施例中，至少相对于使用第一燃烧方案的第一充气，对于以第二点火分数操作的发动机来说第二充气是优化的。
附图说明
参考结合附图进行的以下描述可以最佳地理解本发明及其优点，在附图中：
图1是根据本发明的非排他性实施例的发动机系统。
图2至图5各自是分别用于说明根据本发明的多个非排他性实施例的针对不同点火分数和不同操作情形对充气燃烧方案的优化的示例性表。
在附图中，相同的附图标记有时用于指定相同的结构要素。还应了解，附图中的描绘是图解的而不是按比例的。
具体实施方式
本发明涉及当从一个点火分数转变到第二点火分数时优化可变排量发动机的燃烧方案的充气，同时产生期望的扭矩输出。根据发动机系统的配置，对燃烧方案的优化包括根据需要调整燃料量以满足期望的扭矩输出，以及根据每个气缸的期望扭矩输出的需要来改变充气。通常，充气通常包括以下项的混合物：(a)排气再循环(EGR)和(b)经过某种程度压缩的新鲜空气。针对给定的燃烧分数来优化燃烧方案涉及针对从第一点火分数到第二点火分数的转变来修改燃烧方案的充气的组分(a)和组分(b)的质量流量和/或比率。通过针对第二点火分数优化燃烧方案的充气，可以改善发动机性能，可以降低燃料消耗，可以控制后处理系统温度，并且可以减少有害排放。
发动机控制
图1展示了发动机系统10，该发动机系统包括可变排量内燃发动机12(为了简洁起见，有时简称为“发动机”)，该内燃发动机具有在其中发生燃烧的多个气缸14。发动机系统10还包括发动机控制器16、存储器18、空气进气空气歧管20、可选的进气节气门24、排气歧管26、排气再循环(EGR)系统28、涡轮系统30、后处理系统32、以及可选的混合器34。在所示的实施例中，发动机12包括六(6)个气缸14。应理解，如所图示的发动机12仅仅是示例性的，并且可以包括更少或更多的气缸14。
发动机系统10的操作主要由发动机控制器16控制。发动机控制器16的职责包括但不限于通过提供以下项来以可变排量方式操作发动机12：点火分数(“FF”)控制信号22、向燃料控制器38提供燃料控制信号36、用于控制节气门24的节气门控制信号40、以及用于控制EGR系统28的EGR控制信号42、用于控制涡轮系统30的涡轮控制信号43、用于控制混合器34的可选的混合器控制信号45、以及用于控制中间冷却器系统49的冷却控制信号47。在经由进气节气门24控制新鲜空气量的实施例中，可能不需要用于控制混合器的混合器控制信号45。
在包括发动机系统10的车辆(未展示出)的操作期间，发动机控制器16经由控制信号22命令发动机12以不同的点火分数操作来满足由车辆驾驶员确定的期望扭矩需求。发动机控制器16还控制燃料控制器38经由燃料控制信号36提供给发动机的气缸14的燃烧方案的燃料量。此外，如下文更详细描述的，发动机控制器16进一步被配置成通过控制以下一项或多项来针对不同的点火分数控制提供给进气歧管20的燃烧方案的充气：
(a)经由EGR控制信号42控制来自EGR系统28的EGR的量；
(b)经由涡轮控制信号43和进气节气门控制信号40控制来自涡轮系统30的压缩空气的量或程度；以及
(c)经由冷却控制信号47控制中间冷却器49对来自涡轮增压系统30的压缩空气的冷却程度；以及
相应地，发动机控制器16可以通过控制EGR系统28、涡轮系统30和/或中间冷却器49来调整给定的燃烧方案的充气和/或温度。因此，EGR和新鲜空气的比率和/或体积(包括新鲜空气的压缩量或压缩程度、以及新鲜空气的温度)都可以被控制。
EGR系统
EGR系统28包括EGR阀44，该EGR阀可调整地控制排气从排气歧管26到混合器34的流速。EGR系统还可选地包括排气冷却器46，该排气冷却器在热排气提供给混合器34之前对其进行冷却。可选的排气冷却器旁通阀48进一步允许再循环排气的一部分或全部围绕排气冷却器46转向。在操作期间，发动机控制器16产生EGR阀控制信号42，该控制信号将EGR阀44调整到完全打开或完全关闭之间的各种位置。因此，为了减轻或减少碳氢化合物和/或NOx排放的目的，可以控制经由混合器34再循环回气缸14的排气体积。
再循环EGR倾向于用对燃烧惰性或至少具有比新鲜空气更低的氧气水平的气体来稀释进入气缸14的新鲜空气进气流。排气充当燃烧产生的热量的吸收剂并降低气缸14内的峰值温度。因此，通常减少NOx排放。例如，在压缩点火柴油发动机中，排气代替了预燃混合物中的部分氧气。由于在氮气和氧气的混合物经受高温时主要形成NOx，因此工作腔室中的较低的燃烧温度和氧气量的减少引起所产生的NOx的量减少。然而，如果存在过多的排气，则在点火的气缸14内可能不会发生完全燃烧。因此，未燃烧的碳氢化合物可能会增加。
涡轮系统
涡轮系统30包括涡轮50和压缩机52。在操作期间，涡轮50由来自排气歧管26的不通过EGR系统28再循环的热排气流旋转。进而，旋转的涡轮50驱动压缩机52，从而使新鲜空气进气被压缩，从而在涡轮系统的输出处增加其压力。在可选的实施例中，涡轮系统30可以包括废气门、或可变叶片或可变几何形状涡轮(图1中未示出)以控制从流动的排气中提取的功率量。压缩量或压缩程度通常由发动机控制器16经由涡轮控制信号43来决定。
来自涡轮增压器系统30的排气流继续流向后处理系统32，该后处理系统去除排气中的有害污染物。排气然后可以流过可选的排气节气门(未展示出)，然后流出排气尾管进入大气。
中间冷却器
在可选的实施例中，涡轮系统30的压缩机52的输出可以被引导至中间冷却器49。在中间冷却器49内，设置了增压冷却器旁通阀54，该增压冷却器旁通阀可调整地允许压缩空气流入增压空气冷却器56或经由旁路58围绕增压空气冷却器56转向。增压空气冷却器56降低压缩空气的温度，这进而允许更多的空气被泵送通过发动机12，从而增加最大扭矩输出。可变阀60控制提供给进气节气门24的冷却和/或非冷却压缩空气的量。与自然吸气发动机相比，提供给发动机12的气缸14的增压或压缩空气供应能够产生更多动力。在空气更多的情况下，可以将按比例更多的燃料输入到气缸14中，从而产生更多的扭矩输出。
替代性发动机系统实施例
在图1所示的实施例中，发动机系统包括EGR系统28、涡轮系统30、中间冷却器49、进气节气门24和混合器34。应当理解，在替代性实施例中，EGR系统28、涡轮系统30、进气节气门24、中间冷却器49系统各自都是可选的。因此，对混合器34的需要也是可选的，并且在不存在EGR系统28和/或涡轮增压系统30中的任一者或两者的实施方式中通常不需要混合器。
替代性发动机实施例
应理解，如所展示的发动机12仅仅是示例性的，并且可以包括更少或更多的气缸14，诸如但不限于2个、3个、4个、5个、8个、10个、12个或16个气缸。
发动机12可以是压缩点火发动机、火花点火(SI)发动机、将火花点火与压缩点火相结合的发动机、或用不同技术点燃空气燃料混合物的发动机。
发动机12可以是能够选择性地以全排量或一个或多个减小排量操作的任何类型的发动机。
在一个可变排量实施例中，可以以常规的可变排量方式控制发动机12，其中可以选择性地停用一组或一排一个或多个气缸14，以将发动机12的有效排量减小到小于全排量。例如，对于发动机12的六个气缸14，可以选择性地停用两个、三个或四个气缸的组，而其余的气缸被启用或点火。对于本文提供的示例，点火与跳过的气缸的数量通常以点火分数表示，诸如分别为1/3、1/2和2/3。
跳过点火式发动机控制
跳过点火式发动机控制是用于改变内燃发动机的有效排量的已知方法。在跳过点火操作期间，气缸的一些点火时机被点火，而气缸的其他点火时机被跳过。通过以不同的点火密度或分数(例如，1/8、2/7、1/3、1/4、1/2等)操作发动机，允许发动机以不同的有效减少排量操作，所有这些都小于发动机的全排量(即，点火分数为1)。在跳过点火的变型中(通常称为动态跳过点火)，(a)逐个点火时机地或(b)逐个发动机循环地动态做出对气缸点火或跳过的决定。
跳过点火式发动机控制设想到在选定的点火时机期间选择性地跳过某些气缸14的点火。因此，对于小于全排量的给定的有效发动机排量，特定气缸14可以相继地在一个点火时机期间被点火、在下一个点火时机期间被跳过、并且然后在下一个点火时机期间选择性地被跳过或点火。从整体发动机的角度来看，跳过点火控制有时会导致具有不同的跳过和点火气缸模式的连续发动机循环。点火序列也可以表示为点火分数或点火密度，点火分数或点火密度中的任一个都指示点火的点火时机与总点火时机的比率。
在跳过点火的情况下，与常规的可变排量发动机相比，有可能进行更精细或更精炼的发动机控制。通过比较，诸如1/3的分数可以使用跳过点火式发动机控制来实现，但是无法用常规的4缸可变排量发动机来实现。例如，由本申请的受让人提供的可商购获得的跳过点火控制器提供十七(17)个不同的点火分数，每个指示不同的减小的有效发动机排量。
在跳过点火式发动机控制的情况下，实现了许多优点。首先，对于跳过的气缸，减少泵送损失，从而提高燃料效率。其次，有效减少发动机的排量；这意味着通过车辆的后处理系统的排气体积减少。通过减少排气流量，车辆的后处理系统可以在更高的温度下操作，这进而提高转换效率，倾向于降低有害排放的输出。
在以下描述了跳过点火式发动机控制：美国专利号7,954,474；7,886,715；7,849,835；7,577,511；8,099,224；8,131,445；8,131,447；8,616,181；8,701,628；9,086,020；9,120,478；9,200,587；9,650,971；9,328,672；9,239,037；9,267,454；9,273,643；9,664,130；9,945,313；和9,291,106；以及美国专利申请号13/886,107；其中的每一者出于所有目的通过援引以其全文并入本文。
对于跳过点火式发动机控制的某些实施方式，动态地(这意味着逐个点火时机地或逐个发动机循环地)做出对发动机的给定气缸点火或不点火的决定。换句话说，在每个相继的点火时机之前，做出进行点火抑或跳过点火时机的决定。在各种实施例中，通过使用西格玛德尔塔转换器或等效地西格玛德尔塔转换器来逐个点火时机地确定点火序列。这种跳过点火控制系统可以被定义为动态跳过点火控制或“DSF”。关于有关DSF的更多细节，见美国专利号7,849,835、9,086,020和9,200,575、10,247,121，每个专利均出于所有目的通过援引并入本文。
存储器18可以是任何类型的存储器，包括易失性或非易失性存储器，并且用于存储可用于确定以下项的数据：(a)用于操作发动机12的点火分数，(b)每个点火分数的燃烧方案，以及(c)每个点火分数的EGR和/或涡轮控制位置等。此类数据可以包括表、从经验数据导出的模型、算法或它们的任何组合。
燃烧方案控制实施例
申请人已经发现，通过针对产生期望扭矩的可变排量发动机的不同点火分数来优化燃烧方案的充气，可以实现许多益处，包括改善发动机性能、降低燃料消耗、控制后处理系统温度以及减少有害排放。在下面的讨论中，假设发动机系统10包括EGR系统28、涡轮系统30、中间冷却器49和进气节气门24。因此，给定的燃烧方案的充气包括(a)EGR、(b)新鲜空气的混合物，该新鲜空气(c)可以在一定程度上压缩和/或(d)冷却。因此，燃烧方案的充气的优化涉及以下一项或多项：
(1)调整充气内的(a)和(b)中的任一者相对于彼此的相对比率；
(2)调整充气内的(a)或(b)中的任一者的质量；
(3)控制压缩程度(如果充气中有任何新鲜空气的话)；以及
(4)控制冷却程度(如果充气中有任何新鲜空气的话)。
参考图2至图5，示出了用于说明根据本发明的多个非排他性实施例的针对不同点火分数和不同操作情形对充气燃烧方案的优化的多个示例性表。这些表中的每一者在下面关于多个示例进一步详细地描述。
示例1
考虑具有六个气缸14的发动机12，该发动机在100牛顿米(Nm)扭矩的发动机负载下操作。在点火分数为一(FF＝1)的情况下，每个气缸的扭矩输出各自为大约16.67Nm。如果对于相同的发动机负载，点火分数变为一半(FF＝1/2)，则三个点火的气缸14中的每一者都需要使其输出加倍，或者各自产生大约33.33Nm。换言之，三个点火的气缸的单独扭矩输出与总发动机负载为200Nm的情况基本上相同，但由于只有三个气缸14正在点火，总扭矩发动机输出保持100Nm。
例如，在柴油机或其他类型的压缩点火发动机的情况下，提供给三个点火的气缸中的每一者的燃料量基本上加倍以实现期望的结果。然而，当需要每个气缸33.33Nm的扭矩时，使用每个气缸产生16.67Nm所使用的相同燃烧方案并不理想。为了解决该差异，该实施例涉及对三个点火的气缸使用200Nm的发动机负载的燃烧方案。换句话说，开始以下步骤：
1.基于100Nm的总发动机扭矩输出来确定在所有气缸14以每个气缸16.67Nm点火的情况下发动机12的每个气缸的燃料X和燃烧方案的充气Y。X和Y的值通常是从维护在存储位置(例如，诸如存储器18)中的查找表(LUT)(未展示出)确定的。在操作期间，使用每个气缸的输出(例如，16.67Nm)对LUT进行索引，以获得X和Y的理想值。在后者的情况下，Y通常包括如上所述的(a)至(d)中的每一个的某一比率、质量和/或程度。
2.如果点火分数变为二分之一(FF＝1/2)，则确定三个点火的气缸需要产生每个气缸33.33Nm的扭矩才能满足100Nm的整体发动机扭矩需求。在每气缸33.33Nm的扭矩下，如果所有的6个气缸都点火，则整体发动机扭矩输出将为200Nm。因此，为了在FF＝1/2下定义理想的燃烧方案，一种方法是：
a.从燃烧方案的上述LUT中确定的值Z，其中Z是当产生200Nm的总扭矩输出时发动机12的燃烧方案的充气。同样，Z将定义以下每一者的某一比率和/或质量：(a)新鲜空气和(b)EGR，以及(c)空气压缩程度和(d)可选地冷却；
b.将Z的值除以6以获得每个气缸14的燃烧方案。在这种情况下，除法产生每个气缸33.33Nm扭矩的扭矩输出。但是在点火分数为1/2的情况下，实现100Nm的期望扭矩输出；
c.对于三个点火的气缸14中的每一者，将燃料加倍至2X。
以上示例总结在以下图表I中。在第一行中，点火分数为一(FF＝1)，并且对于六缸发动机，发动机上的扭矩负载为100Nm或每个气缸16.67Nm。每个气缸的燃料是“X”，提供给发动机的燃烧方案的充气是“Y”，并且在所有六个气缸14都点火的情况下每个气缸的充气是Y/6。如第二行所定义，点火分数为FF＝1/2。因此，只有三个气缸点火，每个气缸产生33.33Nm的扭矩。为了实现这个结果，每个气缸的燃料量加倍或为“2X”，而每个点火的气缸的充气量为Z/6。
图表I
Figure BDA0003683158750000101
参考图2，示出了说明校正因子k如何校正Z以获得期望的校正值的表200。表200包括三行，包括列出从1/7到1的范围内的多个点火分数的顶行、包括燃烧方案校正分数的第二行、以及提供在相同的气缸负载下点火分数小于一(FF<1)的点火的气缸的期望充气量与所有气缸都点火(FF＝1)相比较的比率的第三行，即，图表I的最右侧列中的最后两个单元格的比率，其中分别在表200的第一行和第二行中指定FF和k。
空气弹簧(AS)型气动弹簧
对于许多跳过点火式发动机控制实施方式，发动机12的跳过的气缸14可以被操作以将空气泵送通过发动机或者作为几种不同类型的气动弹簧中的一种，诸如低压排气弹簧(LPES)、高压排气弹簧(HPES)或空气弹簧(AS)。关于有关这些类型的气动弹簧的更多细节，参见美国专利号10,619,584(TULA案卷号P064)，该专利出于所有目的通过援引并入本文。
当发动机12的气缸14作为AS型气动弹簧操作时，气缸14在一个工作循环中点火，在同一工作循环中排气，并且然后在紧接着的下一个工作循环中将充气吸入气缸14中。没有燃料喷射，并且因此在下一个工作循环中不会发生燃烧。排气阀在下一个工作循环中保持关闭。因此，在气缸14的工作腔室内保持相对较高的压力(例如，在压缩期间大约1个大气压和更高)。在气缸内压力相对较高的情况下，机油被吸入腔室中的机会更少。
然而，在可变排量发动机的情况下，给定的气缸可以作为AS型气动弹簧在连续的点火时机上操作。当跳过太多循环时，气缸内压力可能会下降得太低，从而允许机油从曲轴箱吸入工作腔室中。进入停用的气缸的工作腔室的机油可能会损坏发动机和/或增加排放。给定的气缸在连续的工作循环可能被跳过的情况包括固定模式点火分数和旋转点火分数模式两者。
固定和旋转点火分数
固定点火模式是在内燃发动机以相同点火分数操作的持续时间内连续发生跳过的模式。例如，在六缸内燃发动机的情况下，分母为2、3或6的所有点火分数(例如，1/6、1/3、/1/2、2/3、5/6是固定点火模式)。在以下图表II中，描绘了以1/2的示例性固定点火分数(跳过-点火-跳过-点火模式)操作的6缸发动机的点火模式。如从图表中显而易见，连续跳过气缸1、3和5，而对气缸2、4和6连续点火。
图表II
FF＝1/2 气缸1 气缸2 气缸3 气缸4 气缸5 气缸6
循环1 跳过 点火 跳过 点火 跳过 点火
循环2 跳过 点火 跳过 点火 跳过 点火
循环3 跳过 点火 跳过 点火 跳过 点火
循环4 跳过 点火 跳过 点火 跳过 点火
循环5 跳过 点火 跳过 点火 跳过 点火
循环6 跳过 点火 跳过 点火 跳过 点火
循环7 跳过 点火 跳过 点火 跳过 点火
在旋转点火分数的情况下，各个气缸在以某些点火分数操作的同时在点火和跳过之间旋转。同样，对于相同的六缸发动机，分母为5或7的点火分数是旋转点火分数。在以下图表III中，说明了以2/5的示例性旋转点火模式(跳过-点火-跳过-跳过-点火)操作的相同六缸发动机的气缸点火模式。如从图表III中显而易见，所有气缸都被点火和跳过。
图表III
FF＝2/5 气缸1 气缸2 气缸3 气缸4 气缸5 气缸6
循环1 跳过 点火 跳过 跳过 点火 跳过
循环2 点火 跳过 跳过 点火 跳过 点火
循环3 跳过 跳过 点火 跳过 点火 跳过
循环4 跳过 点火 跳过 点火 跳过 跳过
循环5 点火 跳过 点火 跳过 跳过 点火
循环6 跳过 点火 跳过 跳过 点火 跳过
循环7 点火 跳过 跳过 点火 跳过 跳过
应进一步注意，一些点火分数被认为是“混合的”，因为对于给定的点火分数，一些气缸表现出固定模式，而其他气缸表现出旋转模式。同样对于示例性6缸发动机，这种混合点火分数包括1/4和3/4。以下图表IV说明了FF＝1/4(跳过-跳过-跳过-点火)的点火分数的混合性质。如从该示例中显而易见，气缸1、3和5表现出固定点火模式，而气缸2、4和6表现出旋转模式。类似地，3/4点火模式也是混合的，但气缸的固定和旋转的特定模式不同。
图表IV
FF＝1/4 气缸1 气缸2 气缸3 气缸4 气缸5 气缸6
循环1 跳过 跳过 跳过 点火 跳过 跳过
循环2 跳过 点火 跳过 跳过 跳过 点火
循环3 跳过 跳过 跳过 点火 跳过 跳过
循环4 跳过 点火 跳过 跳过 跳过 点火
循环5 跳过 跳过 跳过 点火 跳过 跳过
循环6 跳过 点火 跳过 跳过 跳过 点火
循环7 跳过 跳过 跳过 点火 跳过 跳过
无论点火分数是固定的、旋转的还是混合的，用于防止在连续的工作循环(例如，两个或更多个连续循环)上机油吸入作为AS型气动弹簧操作的气缸14的工作腔室中的已知策略是在气缸压力变得过低之前定期地对气缸“再充气”。再充气通常涉及在跳过的工作循环期间打开进气阀，从而允许吸入充气以便对气缸“再充气”。由于通常不喷射燃料，因此没有燃烧并且气缸保持停用，同时其气缸内压力增加，从而防止机油进入工作腔室。关于用于对跳过的气缸再充气的策略的更多细节，参见2020年8月27日提交的名称为“RechargingManagement for Skipping Cylinders[用于跳过气缸的再充气管理]”的共同转让的美国临时申请63/071,295，该申请出于所有目的通过援引并入本文。
在以下示例中，再充气策略用于固定和旋转点火模式两者。在再充气的情况下，存在的吸入事件多于点火事件。相应地，在以下提供的每个示例中，增加充气体积以考虑到再充气所需的额外充气。
示例2-空气弹簧和固定点火分数
参考图3，表300考虑到对作为的AS型气动弹簧操作的具有固定点火模式的气缸进行再充气的附加吸入事件。表300包括三行，包括列出了从1/7到1范围内(并且也表示为十进制值)的多个点火分数的顶行、示出了针对第一行中的每个点火分数/十进制数的吸入比率(表示为十进制数并且定义点火的气缸和再充气的气缸两者所需的吸入次数)的第二行、以及包括指示校正因子的燃烧方案校正分数的第三行。
由于在该示例中，对于除了一(FF＝1)之外的所有点火分数，跳过的气缸14作为AS型气动弹簧操作，因此对于除了一以外的所有固定点火模式分数，存在将需要气缸再充气的可能性。对于每个气缸再充气事件，将充气吸入所讨论的气缸14中。因此，需要给定的燃烧方案的更大量的充气。通过增加充气体积，可获得点火的气缸燃烧所需的充气，而额外的充气用于在跳过的气缸的再充气期间的吸入事件。
在图3的示例中，假设在每预定数量的发动机循环对每个气缸执行再充气。在这个特定的非排他性实施例中，预定数量的发动机循环是二十一(21)。应当理解，预定数量的发动机循环决不限于二十一次并且可以更高或更低。因此，需要调整燃烧充气的质量或量，以考虑到在该示例中每21个连续跳过的循环发生的再充气。在此特定示例中，在点火分数为1/6或0.167的情况下，吸入比率略高，为0.206。因此，较高的吸入比率不仅考虑到1/6点火分数下的点火的气缸事件的数量，而且还考虑到再充气事件的数量。因此，对于该点火分数，将燃烧方案校正分数的充气向上调整。
在图3的示例中注意到，对于1/4、1/3、1/2、2/3和5/6的附加点火分数，发动机充气流量校正值以类似的方式向上调整。然而，对于1/7、1/5、2/7、2/5、3/7、4/7、3/5、5/7、3/4、4/5、6/7和1.0的点火分数，没有进行类似的补偿，因为不可能在具有这些分数的二十一(21)个发动机循环内连续跳过给定的气缸。
应当理解，图3的表中提供的特定值仅是示例性的并且在任何方面都不应被解释为限制性的。在其他实施例中并且对于不同的发动机，这些值可能不同并且可能基于针对特定发动机收集的经验数据来获得。
示例3-空气弹簧和旋转点火分数
AS型气动弹簧的问题在于温度波动往往发生在气缸14的燃烧腔室的壁内。在压缩过程中，气缸内的充气趋于加热并且然后在随后的膨胀过程中冷却。在若干连续的工作循环的过程中，气缸14的壁可能会显著冷却到腔室内的内部温度对于任何后续点火来说都不是理想的程度。至少有两个原因使得冷却的气缸在燃烧方面存在问题。首先，较冷的温度往往会延迟燃烧，特别是对于依靠热量和压力进行点火的压缩点火式发动机。其次，喷射到气缸14中的燃料的汽化受到阻碍，从而常常导致燃料撞击气缸的壁，这在燃烧期间导致更高水平的烟灰和其他微粒排放。
为了避免在作为AS型气动弹簧操作时的显著或过度气缸冷却，本申请人建议对于某些点火分数就在点火之前执行再充气。例如，在点火分数为1/7的情况下，给定的气缸14可以在第七发动机循环期间被点火之前在六个连续发动机循环中被跳过并且作为AS型弹簧操作。为了避免上述冷却，在就在气缸14被点火的第七发动机循环之前的第六发动机循环中执行再充气。例如，点火分数为1/7的气缸16的点火/跳过/再充气序列是(跳过-跳过-跳过-跳过-跳过-再充气-点火)。类似地，对于1/5的点火分数，相同气缸14的序列是(跳过-跳过-跳过-再充气-点火)。在这两个示例中，仅存在一个点火事件，但存在两个吸入事件。因此，需要调整燃烧方案的充气量，以考虑点火和再充气两者。
参考图4，展示了另一个表400，该表考虑到对作为AS型弹簧和旋转点火模式操作的气缸进行再充气的附加吸入事件。对于某些旋转模式，作为AS型气动弹簧操作的气缸通常会被跳过两次或更多次。如上所述，通过在两次或连续跳过之后的重新点火事件之前对气缸进行再充气可以提高燃烧质量，从而避免潜在的不完全或不稳定燃烧甚至打不着火。
表400包括三行，包括列出了从1/7到1范围内(并且也表示为十进制值)的多个点火分数的顶行、示出了针对第一行中的每个点火分数/十进制数的吸入比率(表示为十进制数)的第二行、以及包括指示再充气所需的期望充气量的燃烧方案校正分数的第三行。
表400中的点火分数可以分为两组。
组1：点火分数4/7、3/5、5/7、3/4、4/5、6/7和1。对于这些点火分数，气缸14不可能在两个连续的发动机循环中跳过多于一次。因此，无需针对这些分数进行再充气。由于任何吸入事件都不需要额外充气，因此吸入比率和燃烧方案值是相同的；
组2：点火分数1/7、1/5、2/7、2/5和3/7。对于这些点火分数，气缸14可以在两个或更多个发动机循环内被跳过。因此，需要针对这些分数进行再充气。因此，吸入比率高于点火分数，并且将燃烧方案的充气向上调整或校正。
示例4-空气弹簧和点火延迟
如上所述，由于气缸内的充气冷却，在多次跳过上将跳过的气缸14作为AS型气动弹簧操作会不利地影响压缩点火发动机的随后点火时的燃烧。因此，在随后的点火过程中，点火可能会延迟或根本不点火(即，打不着火)。在点火延迟或没有点火的情况下，气缸产生的扭矩量小于最大值或者根本没有扭矩产生。
对于压缩点火发动机，诸如柴油发动机，这种点火延迟被表征为燃料喷射开始与燃烧开始之间的时间。除了如上所述的再充气之外或作为补充，可以使用许多步骤来减少冷气缸14的点火延迟。
在桑迪亚国家实验室发表的Kook,S.、C.Bae、P.C.Miles,D.Choi、L.M.Pickett的名称为“The Influence of Charge Dilution and Injection Timing on Low-Temperature Diesel Combustion and Emissions[充气稀释和喷射时机对低温柴油燃烧和排放的影响]”的论文(SAE Technical Paper[SAE技术论文]，2005-01-3837，doi:10.4271/2005-01-3837，2005年)中，提出了用于计算柴油发动机的点火延迟的公式：
Figure BDA0003683158750000161
其中，XO2是进气充气中的O2的摩尔分数，P和T是充气压力和温度。τid是点火延迟。
基于上述等式，一种选择是通过调整EGR阀44来减少来自EGR系统28的EGR分数。通过这样做，增加了充气中的氧气(O2)摩尔分数，从而缩短点火延迟。然而，通过降低EGR分数(这会增加O2摩尔分数)，NOx排放可能会增加。因此，理想地使用不会导致过多NOx排放但减少点火延迟的优化EGR值。
参考图5，展示了另一个表500。在该表中，顶行列出了发动机12的从1/7到1范围内的多个点火分数。第二行示出了列出的点火分数中的每一者的任何EGR分数校正。在该特定示例中：
(a)对于1/6、1/3、2/3、5/6和1的点火分数，不需要EGR校正，因为这些分数在点火前没有跳过。相反，相同的气缸始终被点火，而相同的气缸则被跳过；以及
(b)对于点火分数1/7、1/5、1/4、2/7、2/5、3/7、4/7、3/5、5/7、3/4、4/5和6/7，某些气缸14经历与点火穿插的跳过。因此，有利的是将EGR分数或值减少最佳量以减少点火延迟而不产生过多的NOx排放。
另一种选择是减少由中间冷却器49的空气冷却器56执行的冷却量。这通过发动机控制器16经由控制信号47调整阀54来实现，使得来自涡轮增压器系统30的某一优选量的压缩空气绕过增压空气冷却器56。最终结果是被引入进气歧管20的压缩空气的温度高于其被冷却时的温度。因此，吸入即将点火的气缸中的充气部分地补偿了燃烧腔室内的较冷温度，这有助于减少点火延迟。
另一种选择是增加通过涡轮增压器系统30的空气的增压或压缩。随着更多的压缩，更多的空气和更多的氧气存在于返回到进气歧管20的充气中。同样，额外的氧气或摩尔氧气(O2)摩尔分数往往会减少点火延迟。
在又一个选择中，当将燃料喷射到气缸14中时，可以使用多次或分次燃料喷射。使用多个脉冲，燃料可以比典型的更早喷射，这允许燃料更好地加热和蒸发，从而实现更早且更均匀的燃烧。在又一个选择中，可以使用单次喷射，但是单次喷射的开始更早开始，从而允许燃料更好地加热和蒸发，这同样改善燃烧。
最后，在某些情况下，可能是有利的是增加ERG值并稀释充气中的氧气和/或新鲜空气的量。例如，如果由于例如涡轮增压器30的过度增压而在充气中存在过量的氧气，那么以受控方式增加EGR可能有益于控制点火正时和/或更好地控制排放。
应注意，在以上若干示例中都涉及空气弹簧型气动弹簧。应理解，这绝不是必要条件。可以使用其他类型的气动弹簧，诸如LPES或HPES。在LPES的情况下，气缸的工作腔室内的压力相对较低。因此，与AS型气动弹簧类似，LPES型气动弹簧也可以使用类似的再充气策略，这意味着类似的燃烧方案校正因子可以用于再充气事件。在HPES的情况下，气缸的工作腔室内的压力通常高于使用AS或LPES型气动弹簧的情况。然而，与其他类型的气动弹簧一样，气缸内压力可能会在连续的跳过中衰减。同样，对于HPES型气动弹簧也可以使用类似的再呼吸策略，其中燃烧方案包括再充气事件的校正因子。
示例5-低点火分数
对于某些低点火分数，泵送通过发动机12的空气量减少，这进而减少了提供给后处理系统32的排气量。由排气流提供动力的涡轮增压器系统30因此可能受到限制并且可能转动缓慢，从而导致提供给进气歧管20的空气缺乏压缩或增压。因此，点火的气缸14可用的充气可能比给定气缸负载的理想充气更少。例如，对于诸如1/5的低点火分数，燃烧方案的期望充气可能是V1，由于涡轮增压器系统30的增压水平较低，这可能无法实现。因此，假设点火分数保持恒定，则可能需要将充气减少到另一个值V2，该值小于V1。在这种情况下，在某些情况下可能还必须减少提供给气缸14的燃料量。例如，在点火分数为1/5的情况下，如果所有气缸都点火(即，FF＝1)，则由气缸接收的燃料量通常将是由气缸14接收的燃料量的5倍。如果由于涡轮增压器系统30的限制而无法实现燃烧方案的理想充气，则空燃比(AFR)可能会降至低于产生不可接受的量的烟雾或微粒排放的阈值。如果发生这种情形，则通常减少燃料量，以便使AFR保持在阈值以上。替代性地，可以增加点火分数，使得增加总进气充气，这相应地导致总排气流量的增加。在更多总排气流量的情况下，涡轮增压器系统30可以以更高的速率旋转，从而导致更高程度的压缩。
示例6-EGR限制
在燃烧方案的期望充气由于涡轮增压器系统30的限制而减少和/或燃料量由于涡轮增压器系统的限制而减少的情况下，那么调整EGR水平也可能是有利的。如果由于涡轮增压器系统30的限制而需要减少燃烧方案的期望充气，则EGR可能太高，从而导致NOx与微粒排放之间的次优权衡。在这些情况下，可以重新评估EGR分数。如果EGR过多，则发动机控制器16可以调整EGR系统28的阀44的位置，从而适当地减少EGR的量。
应注意，图表I和表200至表500中提供的值仅仅是示例性的，并且在任何方面都不应被解释为限制性的。相反，应理解，图表I和表200至表500(包括其中提供的值)可能显著不同，并且将可能会因发动机和/或不同的操作条件而异。
还应注意，表200至表500和/或图表I可以维护在诸如存储器18的存储位置中。替代性地，包含在表200至表500和/或图表I中的这些值可以由发动机控制器16即时计算或者可以以任何其他方式获得。
附加实施例
虽然仅详细描述了几个实施例，但是应了解，在不脱离本文中所提供的披露的精神或范围的情况下，可以以许多其他形式实施本申请。
在可选的实施例中，超级增压器或双增压器也可以用于对进气增压。涡轮增压器与超级增压器之间的关键区别在于，超级增压器由发动机机械地驱动(常常通过连接到曲轴的皮带)，而涡轮增压器由通过发动机的排气驱动的涡轮来提供动力。与机械地驱动的超级增压器相比，涡轮增压器往往会效率更高，但响应性较小。双增压器是指发动机具有超级增压器和涡轮增压器两者。
本申请主要在适用于机动车辆的六缸内燃发动机的背景下进行描述。然而，应当理解，如本文所述的本申请可以用于任何类型的内燃发动机，而不管燃烧的类型如何，和/或可以用于任何发动机，而不管气缸的数量如何，包括1个、2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、14个气缸或本文具体列举的具有更多或更少气缸的发动机。另外，内燃发动机可以使用任何类型的可燃燃料，包括但不限于汽油、柴油、乙醇、甲醇、天然气或其任何组合。此外，内燃发动机可以依赖于各种类型的燃烧和/或燃料充气，包括但不限于压缩点火、火花点火、分层燃料充气、均质燃料充气和部分均质充气。另外，本文中所描述的任何发动机实际上可以用于任何类型的车辆，包括汽车、卡车、机车、轮船、小船、建筑设备、飞机、摩托车、踏板车等；以及涉及内燃发动机中的气缸的点火的几乎任何其他应用。
因此，本实施例应被认为是说明性的而非限制性的，并且不限于本文中给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等效物内进行修改。

Claims (70)

1.一种用于在至少一个气缸被停用的气缸停用模式下操作时控制可变排量内燃发动机的操作的方法，该方法包括：
当该可变排量内燃发动机在该至少一个气缸被停用的气缸停用模式下操作时，确定用于该可变排量内燃发动机的给定扭矩输出；
以小于1.0的第一点火分数并使用第一燃烧方案的第一充气来操作该可变排量内燃发动机的气缸以产生该给定扭矩输出；
确定也小于1.0的第二点火分数和第二燃烧方案的第二充气，以用于操作该可变排量内燃发动机的气缸来产生该给定扭矩输出；以及
以该第二点火分数并使用该第二燃烧方案的第二充气来操作该可变排量内燃发动机的气缸以产生该给定扭矩输出，
其中，该可变排量内燃发动机的给定扭矩输出在使用该第二点火分数、该第二充气和该第二燃烧方案操作时与在使用该第一点火分数、该第一充气和该第一燃烧方案操作时保持基本相同，
其中，相对于使用该第一燃烧方案的该第一充气，对于以该第二点火分数操作的可变排量内燃发动机来说该第二燃烧方案的该第二充气是优化的。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该第二燃烧方案的该第二充气包括以下各项中的一者：
(a)新鲜空气；
(b)排气再循环(EGR)；
(c)该新鲜空气的压缩；
(d)该新鲜空气的冷却；或者
(e)(a)至(d)的任何组合。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定该第二燃烧方案的该第二充气进一步包括相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整以下各项中的一者或多者的量：(a)新鲜空气、(b)EGR、和(c)该新鲜空气的压缩和/或(d)该新鲜空气的冷却。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定该第二燃烧方案进一步包括相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整该第二充气的质量。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整该第二燃烧方案的该第二充气中包括的新鲜空气的质量。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整在该第二燃烧方案的该第二充气中提供的EGR的质量。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整在该第二燃烧方案的该第二充气中提供的新鲜空气的压缩程度。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整在该第二燃烧方案的该第二充气中提供的新鲜空气的冷却程度。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
当该可变排量内燃发动机以该第二点火分数操作时，将这些气缸的一些工作循环作为气动气体弹簧操作；
定期地对作为该气动气体弹簧操作的这些气缸再充气；以及
调整该第二燃烧方案的第二充气以考虑到由于这些气缸的定期再充气而发生的一个或多个附加吸入事件。
10.如权利要求9所述的方法，其中，该气动气体弹簧是低压排气弹簧(LPES)或空气弹簧(AS)。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括在选择的气缸冷却的一个或多个跳过点火时机之后，通过减少EGR分数以便增加针对选择的点火时机提供给该选择的气缸的充气的氧气摩尔分数来减少将在该选择的点火时机期间点火的该选择的气缸的点火延迟。
12.如权利要求1所述的方法，进一步包括在选择的气缸冷却的一个或多个跳过点火时机之后，通过减少针对选择的点火时机提供给该选择的气缸的充气的冷却量来减少将在该选择的点火时机期间点火的该选择的气缸的点火延迟。
13.如权利要求1所述的方法，进一步包括在选择的气缸冷却的一个或多个跳过点火时机之后，通过增加针对选择的点火时机提供给该选择的气缸的充气的压缩来减少将在该选择的点火时机期间点火的该选择的气缸的点火延迟，该充气的压缩增加使该充气的氧气摩尔分数增加。
14.如权利要求1所述的方法，进一步包括如果提供给该气缸的充气中的空气压缩程度足够低，则减少提供给将要点火的选择的气缸的燃料量，该燃料量的减少避免了过量烟雾情况。
15.如权利要求1所述的方法，进一步包括如果该充气中的空气压缩程度太低，则减少提供给将要点火的选择的气缸的充气中包括的EGR的量。
16.如权利要求1所述的方法，进一步包括在以该第二点火分数并且使用该第二燃烧方案的第二充气来操作该可变排量内燃发动机的气缸时调整燃料喷射参数，这些燃料喷射参数的调整包括以下各项中的一者或多者：
(a)在燃料喷射通常开始之前提前开始该燃料喷射；
(b)分次喷射两个或更多个燃料脉冲；或者
(c)(a)和(b)两者的组合。
17.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下列模式中的一者操作该可变排量内燃发动机：
(a)跳过点火模式，其中在连续的工作循环内使至少一个气缸点火、跳过以及点火或跳过，同时该可变排量内燃发动机以小于该可变排量内燃发动机的全排量的有效减小排量操作；
(b)动态跳过点火模式，其中(i)逐个点火时机地或(ii)逐个发动机循环地动态做出对该可变排量内燃发动机的气缸点火或跳过的决定；
(c)可行排量模式，其中第一组一个或多个气缸连续点火并且第二组一个或多个气缸连续跳过，同时该可变排量内燃发动机以小于该可变排量内燃发动机的全排量的减小排量操作。
18.一种发动机系统，包括：
可变排量内燃发动机，该可变排量内燃发动机具有多个气缸，该可变排量内燃发动机能够在所述多个气缸中的至少一个气缸被停用的减小排量模式下操作；以及
发动机系统控制器，该发动机系统控制器被配置成：
确定用于该可变排量内燃发动机的给定扭矩输出；
以小于1.0的第一点火分数并使用第一燃烧方案的第一充气来操作该可变排量内燃发动机的这些气缸以产生该给定扭矩输出；
确定也小于1.0的第二点火分数和第二燃烧方案的第二充气，以用于操作该可变排量内燃发动机的气缸来产生该给定扭矩输出；以及
将该可变排量内燃发动机的气缸的操作从该第一点火分数并使用该第一燃烧方案的该第一充气转变到该第二点火分数并使用该第二燃烧方案的该第二充气以产生该给定扭矩输出，
其中，该可变排量内燃发动机的给定扭矩输出在使用该第二点火分数、该第二充气和该第二燃烧方案操作时与在使用该第一点火分数、该第一充气和该第一燃烧方案操作时保持基本相同，
其中，相对于使用该第一燃烧方案的该第一充气，对于以该第二点火分数操作的可变排量内燃发动机来说该第二燃烧方案的该第二充气是优化的。
19.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该第二燃烧方案的第二充气包括以下各项中的一者：
(a)排气再循环(EGR)；
(b)新鲜空气；
(c)该空气的压缩；
(d)该新鲜空气的冷却；或者
(e)(a)至(d)的任何组合，
其中，该发动机系统控制器被配置成定义该第二燃烧方案的第二充气的(a)至(e)中的任一项的量和/或程度。
20.如权利要求19所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成分别相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整该第二燃烧方案的该第二充气的(a)至(e)中的任一者。
21.如权利要求20所述的发动机系统，其中，相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整该第二燃烧方案的该第二充气意味着：
(f)相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整(a)或(b)中任一项的质量；
(g)相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整(a)或(b)中任一项的相对比率；或者
(h)(f)和(g)两者。
22.如权利要求19所述的发动机系统，进一步包括中间冷却器，并且该发动机系统控制器进一步被配置成控制该中间冷却器以便控制该第二燃烧方案的第二充气中包括的新鲜空气的冷却程度。
23.如权利要求19所述的发动机系统，进一步包括以下各项中的一者：
(a)混合器，该混合器被配置成混合EGR和新鲜空气；
(b)节气门，该节气门被配置成混合该EGR和该新鲜空气；以及
(c)(a)和(b)两者。
24.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成：
在跳过的工作循环期间将这些气缸中的一者或多者作为气动弹簧操作；
定期地对作为这些气动弹簧操作的这些气缸再充气；以及
调整该第二燃烧方案的第二充气，以补偿与定期地对作为这些气动弹簧操作的气缸再充气相关联的附加吸入事件。
25.如权利要求24所述的发动机系统，其中，这些气动弹簧是低压排气弹簧(LPES)或空气弹簧(AS)。
26.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成在选择的气缸冷却的一个或多个跳过点火时机之后，通过减少EGR分数以便增加针对选择的点火时机提供给该选择的气缸的充气的氧气摩尔分数来减少将在该选择的点火时机期间点火的该选择的气缸的点火延迟。
27.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成在选择的气缸冷却的一个或多个跳过点火时机之后，通过减少针对选择的点火时机提供给该选择的气缸的充气的冷却量来减少将在该选择的点火时机期间点火的该选择的气缸的点火延迟。
28.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成在选择的气缸冷却的一个或多个跳过点火时机之后，通过增加针对选择的点火时机提供给该选择的气缸的充气的压缩以便增加该充气的氧气摩尔分数来减少将在该选择的点火时机期间点火的该选择的气缸的点火延迟。
29.如权利要求28所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成如果在对该气缸的充气中提供的空气压缩程度足够低，则减少提供给选择的点火气缸的燃料量，以便防止过量烟雾情况。
30.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成如果在该充气中提供的空气压缩程度足够低，则减少提供给选择的点火气缸的充气中包括的EGR的量。
31.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成以下列模式中的一者操作该可变排量内燃发动机：
(a)跳过点火模式，其中在连续的工作循环内使至少一个气缸点火、跳过以及点火或跳过，同时该可变排量内燃发动机以小于该可变排量内燃发动机的全排量的有效减小排量操作；
(b)动态跳过点火模式，其中(i)逐个点火时机地或(ii)逐个发动机循环地动态做出对该可变排量内燃发动机的气缸点火或跳过的决定；
(c)可行排量模式，其中第一组一个或多个气缸连续点火并且第二组一个或多个气缸连续跳过，同时该可变排量内燃发动机以小于该可变排量内燃发动机的全排量的减小排量操作。
32.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该可变排量内燃发动机是以下各项中的一者：
(a)柴油发动机；
(b)汽油发动机；
(c)压缩点火发动机；
(d)火花点火发动机。
33.如权利要求18所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成在以该第二点火分数并且使用该第二燃烧方案的第二充气来操作该可变排量内燃发动机的气缸时调整燃料喷射参数，这些燃料喷射参数的调整包括以下各项中的一者或多者：
(a)在燃料喷射通常开始之前提前开始该燃料喷射；
(b)分次喷射两个或更多个燃料脉冲；或者
(c)(a)和(b)两者的组合。
34.一种以气缸停用模式操作可变排量内燃发动机ICE的方法，该方法包括：
以小于1.0的第一点火分数和第一燃烧方案操作该ICE以产生输出扭矩；
确定也小于1.0的第二点火分数和第二燃烧方案以操作该ICE来产生该输出扭矩；
将该ICE的操作从该第一点火分数和该第一燃烧方案转变到该第二点火分数和该第二燃烧方案；以及
使用该第二点火分数和该第二燃烧方案来操作该ICE以产生该输出扭矩，
其中，该可变排量内燃发动机的输出扭矩在使用该第二点火分数和该第二燃烧方案操作时与在使用该第一点火分数和该第一燃烧方案操作时保持基本相同。
35.如权利要求34所述的方法，进一步包括：
确定在该ICE以该第二点火并使用该第二燃烧方案操作的时间的至少一部分期间预期发生的一定数量的气缸再充气事件；以及
缩放该第二燃烧方案的至少一个分量以补偿该确定数量的气缸再充气事件；以及
使用该第二点火分数和该第二燃烧方案来操作该ICE以产生该输出扭矩，其中，该至少一个分量被缩放以补偿该数量的气缸再充气事件。
36.如权利要求35所述的方法，其中，该确定数量的气缸再充气事件中的每一者进一步包括在跳过的点火事件期间在不发生燃烧时将充气吸入气缸的腔室中。
37.如权利要求35所述的方法，其中，该第二燃烧方案的至少一个分量的缩放进一步包括增加该第二燃烧方案的充气体积以补偿该确定数量的气缸再充气事件。
38.如权利要求34所述的方法，其中，进一步包括在该ICE以该第二点火分数并使用该第二燃烧方案操作时，在跳过点火时机期间将该ICE的一个或多个气缸作为气动气体弹簧操作。
39.如权利要求38所述的方法，其中，在这些跳过点火时机期间，该一个或多个气缸作为以下类型的气动空气弹簧中的一者操作：
(a)低压排气弹簧(LPES)；
(b)高压排气弹簧(HPES)；
(c)空气弹簧(AS)；或者
(d)(a)至(c)的任何组合。
40.如权利要求34所述的方法，进一步包括：
当该ICE以该第二点火分数操作时，将该ICE的气缸的一些工作循环作为气动气体弹簧操作；
定期地对作为该气动气体弹簧操作的这些气缸再充气；以及
调整该第二燃烧方案的第二充气以考虑到与这些气缸的定期再充气相关联的一个或多个附加吸入事件。
41.如权利要求34所述的方法，其中，该第一燃烧方案和该第二燃烧方案各自包括以下各项中的一者：
(a)新鲜空气；
(b)排气再循环(EGR)；
(c)该新鲜空气的压缩；
(d)该新鲜空气的冷却；或者
(e)(a)至(d)的任何组合。
42.如权利要求34所述的方法，其中，该第二燃烧方案进一步包括相对于该第一燃烧方案来调整以下各项中的一者或多者的量：(a)新鲜空气、(b)EGR、(c)该新鲜空气的压缩和/或(d)该新鲜空气的冷却。
43.如权利要求34所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的第一充气来调整该第二燃烧方案的第二充气的质量。
44.如权利要求34所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的第一充气来调整该第二燃烧方案的第二充气中包括的新鲜空气的质量。
45.如权利要求34所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的第一充气来调整在该第二燃烧方案的第二充气中提供的EGR的质量。
46.如权利要求34所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的第一充气来调整在该第二燃烧方案的第二充气中提供的新鲜空气的压缩程度。
47.如权利要求34所述的方法，进一步包括相对于该第一燃烧方案的第一充气来调整在该第二燃烧方案的第二充气中提供的新鲜空气的冷却程度。
48.如权利要求34所述的方法，进一步包括增加针对选择的点火时机提供给该ICE的选择的气缸的充气的氧气摩尔分数，该增加的氧气摩尔分数减轻由该选择的气缸的冷却引起的该选择的气缸的点火延迟。
49.如权利要求34所述的方法，进一步包括减少针对选择的点火时机提供给该ICE的选择的气缸的充气的冷却量，该充气的减少的冷却量减轻在该选择的点火时机期间由该选择的气缸的冷却引起的点火延迟。
50.如权利要求34所述的方法，进一步包括增加针对选择的点火时机提供给该ICE的选择的气缸的充气的压缩，该充气的压缩增加使该充气的氧气摩尔分数增加。
51.如权利要求50所述的方法，进一步包括如果提供给该选择的气缸的充气中的空气压缩程度足够低，则减少提供给该ICE的将要点火的选择的气缸的燃料量，该燃料量的减少减轻过量烟雾情况。
52.如权利要求50所述的方法，进一步包括如果该充气中的空气压缩量太低，则减少提供给该ICE的将在点火时机期间点火的选择的气缸的充气中包括的EGR的量。
53.如权利要求34所述的方法，进一步包括在以该第二点火分数并且使用该第二燃烧方案来操作该ICE的气缸时调整燃料喷射参数，这些燃料喷射参数的调整包括以下各项中的一者或多者：
(a)在燃料喷射通常开始之前提前开始该燃料喷射；
(b)分次喷射两个或更多个燃料脉冲；或者
(c)(a)和(b)两者的组合。
54.如权利要求34所述的方法，其中，该ICE是能够以下列模式中的一者或多者操作的可变排量ICE：
(a)跳过点火模式，其中在连续的工作循环内使至少一个气缸点火、跳过以及点火或跳过，同时该ICE以小于该ICE的全排量的有效减小排量操作；
(b)动态跳过点火模式，其中(i)逐个点火时机地或(ii)逐个发动机循环地动态做出对该ICE的气缸点火或跳过的决定；
(c)固定点火模式，其中第一组一个或多个气缸连续点火并且第二组一个或多个气缸连续跳过，同时该ICE以小于该ICE的全排量的减小排量操作；或者
(d)旋转点火模式，其中该ICE的各个气缸在以选择的点火分数操作时在点火和跳过之间旋转。
55.一种发动机系统，包括：
可变排量ICE，该可变排量ICE具有多个气缸，该可变排量ICE能够在所述多个气缸中的至少一个气缸被停用的减小排量模式下操作；以及
发动机系统控制器，该发动机系统控制器被配置成：
确定扭矩需求；
以小于1.0的第一点火分数使用第一燃烧方案的第一充气来操作该可变排量ICE的气缸以产生该扭矩需求；
确定也小于1.0的第二点火分数和第二燃烧方案的第二充气，以用于操作该可变排量ICE的气缸来产生该扭矩需求；
将该可变排量ICE的气缸的操作从该第一点火分数使用该第一燃烧方案的该第一充气转变到该第二点火分数使用该第二燃烧方案的该第二充气以产生该扭矩需求；以及
使用该第二点火分数和该第二燃烧方案的该第二充气来操作该可变排量ICE以产生该扭矩需求，
其中，由该可变排量ICE产生的该扭矩需求在使用该第二点火分数和该第二燃烧方案的第二充气操作时与在使用该第一点火分数和该第一燃烧方案的第一充气操作时保持基本相同。
56.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该第一燃烧方案的该第一充气和该第二燃烧方案的该第二充气各自包括以下各项中的一者：
(a)排气再循环(EGR)；
(b)新鲜空气；
(c)该空气的压缩；
(d)该新鲜空气的冷却；或者
(e)(a)至(d)的任何组合，
其中，该发动机系统控制器进一步被配置成分别相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整该第二燃烧方案的该第二充气的(a)至(d)中的任一者。
57.如权利要求56所述的发动机系统，其中，相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整该第二燃烧方案的该第二充气包括：
(f)相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整(a)或(b)中任一项的质量；
(g)相对于该第一燃烧方案的该第一充气来调整(a)或(b)中任一项的相对比率；或者
(h)(f)和(g)两者。
58.如权利要求55所述的发动机系统，进一步包括中间冷却器，并且该发动机系统控制器进一步被配置成控制该中间冷却器以便控制该第二燃烧方案的第二充气中包括的新鲜空气的冷却程度。
59.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成：
在跳过的工作循环期间将这些气缸中的一者或多者作为气动弹簧操作；
定期地对作为这些气动弹簧操作的这些气缸再充气；以及
根据需要调整该第二燃烧方案的第二充气，以补偿与定期地对作为这些气动弹簧操作的这些气缸再充气相关联的附加吸入事件。
60.如权利要求59所述的发动机系统，其中，这些气动弹簧是低压排气弹簧(LPES)或空气弹簧(AS)。
61.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成减少EGR分数，以便增加针对选择的点火时机提供给选择的气缸的充气的氧气摩尔分数。
62.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成减少针对选择的点火时机提供给选择的气缸的充气的冷却量。
63.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成增加针对选择的点火时机提供给选择的气缸的充气的压缩，以便增加该充气的氧气摩尔分数。
64.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成如果在对选择的气缸的充气中提供的空气压缩程度足够低，则减少提供给该选择的气缸的燃料量，以便防止过量烟雾情况。
65.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成如果在该充气中提供的空气压缩程度足够低，则减少提供给选择的点火气缸的充气中包括的EGR的量。
66.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成以下列模式中的一者操作该可变排量ICE：
(a)跳过点火模式，其中在连续的工作循环内使至少一个气缸点火、跳过以及点火或跳过，同时该可变排量ICE以小于该可变排量ICE的全排量的有效减小排量操作；
(b)动态跳过点火模式，其中(i)逐个点火时机地或(ii)逐个发动机循环地动态做出对该可变排量ICE的气缸点火或跳过的决定；
(c)可行排量模式，其中第一组一个或多个气缸连续点火并且第二组一个或多个气缸连续跳过，同时该可变排量ICE以小于该可变排量ICE的全排量的减小排量操作；或者
(d)旋转点火模式，其中该可变排量ICE的各个气缸在以选择的点火分数操作时在点火和跳过之间旋转。
67.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该可变排量ICE是以下各项中的一者：
(a)柴油发动机；
(b)汽油发动机；
(c)压缩点火发动机；
(d)火花点火发动机。
68.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成针对选择的气缸的选择的点火时机控制燃料喷射，对该燃料喷射的控制包括以下各项中的一者或多者：
(a)在燃料喷射通常开始之前提前开始该燃料喷射；
(b)分次喷射两个或更多个燃料脉冲；或者
(c)(a)和(b)两者的组合。
69.如权利要求55所述的发动机系统，其中，该发动机系统控制器进一步被配置成：
确定在该可变排量ICE以该第二点火分数并使用该第二燃烧方案的第二充气操作的时间的至少一部分期间预期发生的一定数量的气缸再充气事件；以及
缩放该第二燃烧方案的第二充气的至少一个分量以补偿该确定数量的气缸再充气事件；以及
使用该第二点火分数和该第二燃烧方案的第二充气来操作该可变排量ICE以产生该扭矩需求，其中，该至少一个分量被缩放以补偿该数量的气缸再充气事件。
70.如权利要求69所述的发动机系统，进一步包括在跳过点火时机期间将该可变排量ICE的一个或多个气缸作为气动气体弹簧操作，同时该可变排量ICE以该第二点火分数并使用该第二燃烧方案的第二充气操作，其中，该一个或多个气缸在这些跳过点火时机期间作为以下各项中的一者操作：
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