部分汽缸失活發動機的控制的製作方法

2024-04-07 19:30:05

部分汽缸失活發動機的控制的製作方法
【專利摘要】在此描述了用於管理發動機多種運行狀態之間的過渡的多種方法和安排在一個方面，發動機在一種特定運行狀態下運行。執行過渡到另一種運行狀態。在這種過渡過程中，發動機以跳過點火的方式運行。
【專利說明】部分汽缸失活發動機的控制
[0001]相關申請
[0002]本申請要求2013年3月13提交的題為「部分汽缸失活發動機的控制(Control ofa Partial Cylinder Deactivat1n Engine) 」的美國專利申請號 13/799，389 的優先權,後一申請要求在2012年3月30日提交的題為「部分汽缸失活發動機的控制」的美國臨時專利申請號61/618，322的優先權，這兩個申請均出於所有目的通過引用全文結合在此。

【技術領域】
[0003]本發明總體上涉及可變排量發動機。不同實施例涉及用於改善對運行狀態之間的過渡的操縱的機構。

【背景技術】
[0004]現在運行的大多數車輛是由內燃(IC)發動機供能的。內燃發動機典型地具有多個汽缸或其他工作室，在這些汽缸或其他工作室中發生燃燒。在正常行駛條件下，內燃發動機產生的扭矩需要在寬泛的範圍內變化，以便滿足駕駛員的操作需要。在過去這些年，已經提出並利用了用於控制內燃發動機扭矩的多種方法。一些這樣的途徑考慮了改變發動機的有效排量。在常規可變排量發動機運行中，在低負荷運行條件的過程中使固定的一組汽缸失活。例如，一個八缸發動機可以將所有八個汽缸點火、接著降低到四缸模式(在該模式中四個汽缸被點火併且四缸是失活的)。低負荷運行條件的過程中汽缸的失活可以幫助降低燃料消耗。
[0005]雖然上述途徑對於多種應用都表現良好，但仍需努力進一步改善可變排量發動機的燃料效率和性能。


【發明內容】

[0006]在此描述了用於管理發動機多種運行狀態之間的過渡的多種方法和安排。在一個方面，發動機在一種特定運行狀態下運行。執行過渡到另一種運行狀態。在這種過渡過程中，發動機以跳過點火的方式運行。
[0007]存在多種多樣的方式來在過渡過程中運行這些工作室。例如在一些途徑中，使用一個點火算法來產生針對所有可用工作室的點火/跳過命令，並且選定的點火/跳過命令是取決於運行狀態而改變的。在其他途徑中，該點火算法僅用於選定的工作室(例如，可失活的那些工作室)。在還其他的實施例中，從具有多個預定的點火分數的一個庫中選擇一個點火分數，並且產生一個對應的點火序列。不同實施方式涉及從一個具有預定的點火序列的一個庫中選擇一個點火序列，而不是使用點火算法來實時動態地產生該序列。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]通過參照以下結合附圖給出的說明，可以最好地理解本發明及其優點，在附圖中:
[0009]圖1是根據本發明的特定實施例一個帶有決策修正控制單元的發動機控制器的框圖。
[0010]圖2是根據本發明另一個實施例一個帶有決策修正控制單元的發動機控制器的一部分的框圖。
[0011]圖3是一個圖表，指示了在根據本發明的特定實施例的發動機中不同數量的工作室的點火分數之間的一種試樣關係。
[0012]圖4是一個框圖，更詳細示出了根據本發明的特定實施例一個帶有點火分數庫的點火分數計算器。
[0013]圖5是一個框圖，示出了根據本發明的特定實施例一個帶有點火序列庫的發動機控制器的一部分。
[0014]在附圖中，有時使用相同的參考號來表示相同的結構元件。還應該認識到，附圖中的說明是圖解的而不是按比例的。

【具體實施方式】
[0015]本發明總體上涉及用於可變排量發動機的控制機構。更確切地說，不同實施例涉及用於管理發動機的不同運行狀態之間的過渡的技術。
[0016]此類過渡可以是對常規可變排量發動機控制的一種挑戰。考慮可以在兩種運行狀態之間切換的帶有八個汽缸的車輛，一種狀態涉及將所有八個汽缸點火(八缸模式)而另一種狀態涉及將這些汽缸中的四個汽缸失活(四缸模式)。當從八缸模式過渡到四缸模式時，發動機的功率輸出加倍，其條件是假設所有其他發動機參數(發動機速度、歧管絕對壓力等)保持相同。這種功率輸出的陡然增加可能產生不希望的噪聲、振動和刺耳聲(NVH)。
[0017]對於常規可變排量發動機，這些問題在更高扭矩水平上是更難管理的。因此，例如從較低汽缸模式到較高汽缸模式的過渡一般是在低負荷條件下非常早地進行。也就是說，甚至在四個汽缸可以容易地處理所希望的扭矩水平時，發動機將自動離開四缸模式並且移動到八缸模式。由於發動機在八缸模式下遠比所需的運行更多，因此損失了潛在的燃料效率增益。
[0018]本申請描述了用於改善不同運行狀態之間的過渡管理的不同技術。在不同實現方式中，每種運行狀態涉及預定數量的可失活的工作室以及預定數量的不可失活的工作室，即，在特定運行狀態的過程中在每次點火機會中被點火的工作室。(以上數量中的任意一個都可以是零或更高。)在這些不同運行狀態之間過渡的過程中，這些可失活的工作室以跳過點火方式被點火或失活。在不同實施例中，該跳過點火式點火序列被選擇成用於減少或消除NVH問題並且有助於多種運行狀態之間的順暢過渡。
[0019]例如，再次考慮之前討論的帶有八缸發動機的車輛。如果使用如以上描述的跳過點火式發動機控制，則甚至在更大扭矩水平下也可以對四缸模式與八缸模式之間的過渡進行更好的管理。其結果是，該發動機可以在四缸模式下持續更長的時間段，由此提高發動機的燃料效率。
[0020]總體上，跳過點火式發動機控制涉及將一個或多個工作室的一個或多個選定工作循環失活並且對一個或多個工作室的一個或多個工作循環進行點火。單獨的工作室有時是失活的而有時被點火。在不同的跳過點火式應用中，單獨的工作室具有可以在點火機會接著點火機會的基礎上來改變的點火圖案。例如，一個單獨的工作室可以在一次點火機會的過程中被跳過、在下一次點火機會的過程中被點火、並且然後在緊接著下一個點火機會的過程中被跳過或者點火。本發明考慮了用於以跳過點火方式執行點火的各種各樣的技術。本申請的受讓人已經提交了涉及跳過點火式發動機運行的多個申請，包括美國專利號 7,954，474 ;7，886，715 ;7，849，835 ;7，577,511 ;8，099，224 ;8，131,445 ；8，131,447 ;和8，336，521 ;美國專利申請號13/004, 839和13/004，844 ;以及美國臨時專利申請號 61/639，500 ;61/672，144 ;61/441，765 ;61/682，065 ;61/677，888 ;61/683，553 ；61/682，151 ;61/682，553 ;61/682，135 ;61/682，168 ;61/080，192 ;61/104，222 ；和61/640，646，這些申請各自出於所有目的通過引用全文結合在此。上述申請中的許多申請描述了發動機控制器、點火分數計算器、過濾器、動力傳動系參數調節模塊、點火定時確定模塊、ECU以及可以結合到上述任何實施例中以產生例如適當的點火分數、跳過點火式點火序列或扭矩輸出的其他機構。
[0021]用於運行發動機的點火序列可以用多種多樣的方式產生，這取決於具體應用的需要。在圖1中示出了一個示例性途徑。圖1是一個框圖，展示了根據本發明的特定實施例一個發動機控制器100。發動機控制器100包括一個運行狀態模塊102、一個點火分數計算器109、一個動力傳動系參數調節模塊133、一個點火定時確定模塊104、以及與發動機108相偶聯的一個火焰控制單元106。點火定時確定模塊104可以包括一個Σ-Λ轉換器，該轉換器具有一個加法器110、一個積分器112、一個量化器114以及一個決策修正控制單元116。在這個特定實例中，發動機108具有八個汽缸、能以四缸模式運行(例如，工作室2、3、5和8可以在其他工作室在每次點火機會被點火的同時被選擇性地點火或失活)，但發動機控制器100可以在適當時針對任何數量的工作室以及不同的運行狀態進行修正。
[0022]最初，產生一個發動機輸出請求101。可以使用任何適當的機構來產生該發動機輸出請求，這可以基於加速器踏板位置以及多個其他發動機運行參數，例如發動機速度、傳動齒輪、加速器踏板位置的改變速率或巡航控制設定。發動機輸出請求101被發送給該運行狀態模塊102。該運行狀態模塊102記錄當前發動機運行狀態並且確定當前運行狀態是否適合該發動機輸出請求101。如果當前運行狀態適合該發動機輸出請求，則發動機控制沿著「是」決策路徑107a進行，該點火分數計算器109作用於該決策路徑上。
[0023]該點火分數計算器109被安排成用於確定將適合於遞送所希望的輸出的一個點火分數。該點火分數指示了在當前(或指定的)運行條件下為遞送所希望的輸出而需要的點火分數或百分比。在以上情況下，「是」決策路徑107a致使該點火分數計算器109計算出與當前運行狀態相對應的一個固定的點火分數。在當前實例中，發動機具有兩種運行狀態，對應於點火分數1/2和I。點火分數計算器109輸出一個點火分數信號111，該點火分數信號被發送給該動力傳動系調節模塊133、該點火定時確定模塊104以及該運行狀態模塊 102。
[0024]動力傳動系參數調節模塊133被適配成用於調節選定的動力傳動系參數以調節每次點火的輸出，從而使得在給定了當前點火分數時，實際的發動機輸出基本上等於所請求的發動機輸出101。因此，動力傳動系參數調節模塊133被安排成用於適當地調節發動機運行參數中的一些，從而使得在使用當前點火分數時的實際發動機輸出與所希望的發動機輸出相匹配。如本領域技術人員將了解的，可以容易地改變多個參數以適當地調節每次點火所遞送的扭矩，從而確保在使用當前點火分數時的實際發動機輸出與所希望的發動機輸出相匹配。通過舉例，可以容易地調節如油門位置、火花前進/定時、進氣和排氣閥定時、燃料裝填等參數，以提供每次點火時所希望的扭矩輸出。動力傳動系參數調節模塊133的輸出135被發送給發動機，在這裡調節這些參數。
[0025]點火分數111還被饋送至該點火定時確定模塊104。點火定時確定模塊104被安排成用於發出一系列點火命令(例如，點火命令126)以致使發動機108遞送所希望的點火百分比。該點火序列被用於運行發動機108的工作室而使得它們根據該序列被選擇性地點火或跳過。模塊104可以採用多種多樣的形式。在這個實例中，模塊104是一個經修正的一階Σ-Δ轉換器,該轉換器包括一個加法器110、積分器112、量化器114以及一個決策修正控制單元116。該點火序列可以使用任何適當的技術(例如，算法、查找表等)來確定。
[0026]在所展示的實施例中，加法器110從點火分數計算器109中以及作為反饋迴路的一部分的一個點火命令信號126中接收該點火分數111。加法器110的輸出被發送至積分器112。量化器114接收該積分器112的輸出並且產生一系列指示單獨的點火/跳過決策的值(例如，一個比特流，其中O指示跳過而I指示點火)。這個序列是在決策修正控制單元116處接收的。
[0027]該決策修正控制單元116還從火焰控制單元106接收輸入121，該輸入指示了當前點火機會將應用於哪一個工作室。火焰控制單元106可以從發動機108接收一個指示與當前點火機會相關聯的工作室的信號143。接著可以根據當前運行狀態以及該工作室是否能夠失活來改變下一個點火決策。考慮圖1所示的實例，其中這些工作室被編號為I至8，並且其中僅工作室2、3、5和8可以失活。進一步假定該量化器114的輸出指示的是在下一個點火機會中應該為跳過。如果當前工作室是工作室1、4、6和7之一，則該跳過命令被決策修正控制單元116改變成一個點火命令，因為工作室1、4、6和7不能失活。決策修正控制單元116的點火命令輸出126因此將是「I」而不是「O」。點火命令信號126以兩個路徑被傳送。一個路徑是通過反饋迴路返回至加法器110，由此確保了由點火定時確定模塊104產生的總點火序列遞送由該點火分數111指定的點火百分比。第二路徑是指向火焰控制單元106。火焰控制單元106接著產生點火信號141而使當前工作室運行，這樣使得該工作室基於在命令126中接收的「I」而被點火。
[0028]在這個實例中，如果當前工作室可以失活(例如，工作室2、3、5和8之一)並且來自量化器114的命令是「0」，則該命令在該決策修正控制單元116中不被修正。該決策修正控制單元將一個「O」(跳過)信號發送至火焰控制單元106和加法器110。類似地，如果量化器114的輸出為「I」 (點火)，則該決策修正控制單元116不修正該點火決策。有效地，該決策修正器106改變該點火序列，因此它與當前運行狀態兼容，而不改變平均點火分數。
[0029]點火分數111還被發送至該運行狀態模塊。在所展示的實施例中，一旦點火分數111等於當前運行狀態的點火分數，則運行狀態模塊102復位至新的運行狀態。發動機運行繼續以該運行狀態進行，直到在運行狀態模塊102中產生「否」信號。
[0030]現在考慮以下情況:當前運行狀態不適合該發動機輸出請求。在一些情況下，具有能夠產生更高輸出的更高點火分數的一種運行狀態可能是適合的，因為這可以遞送更高的輸出水平。替代地，在一些情況下，具有更低點火分數的運行狀態可能是適合的，因為可以遞送更高的燃料經濟性。
[0031]再次考慮具有不能失活的一組四個汽缸以及可以失活的四個汽缸的一個示例性發動機。這個發動機可以具有兩種運行模式。一種運行模式是四缸運行狀態，該運行狀態具有不能被取消點火的四個汽缸以及可以被取消路過的四個汽缸。另一種運行狀態是八缸運行狀態，該運行狀態具有不能被取消點火的四個汽缸以及也可以被取消點火的四個汽缸。以四缸狀態運行時的最大發動機輸出小於在以八缸狀態運行時可獲得的最大發動機輸出。假定發動機起初是以四缸運行狀態運行。如果發動機輸出請求101變得足夠高，則不能被四缸運行狀態支持。在此情況下，發動機必須過渡到能夠產生更高發動機輸出的八缸狀態。這致使發動機控制器100開始過渡到八缸運行狀態。在此情況下，發動機控制沿著「否」決策路徑107b從運行狀態模塊102進行。
[0032]決策路徑107b被指向點火分數計算器109。該點火分數計算器109產生一個點火分數111 ;然而，在此情況下，點火分數在運行狀態之間的過渡過程中隨著時間改變。這與早先的情況形成對比，早先的情況下該點火分數是與一種運行狀態相對應的一個固定值。在此情況下，在過渡開始時，點火分數為0.5，與八個汽缸中的四個點火相對應。在過渡結束時，點火分數將為1，與八個汽缸中的八個點火相對應。該點火分數計算器可以在過渡過程中在這些值之間順暢地變換該點火分數。上述共同轉讓的申請中的許多涉及一個點火分數計算器或用於基於發動機輸出請求來計算適當的點火分數的其他過程。此類機構可以在適當時結合到所述實施例中。
[0033]以上實例描述的情況是:發動機輸出請求超過了當前運行狀態可以供應的情況，從而致使發動機過渡至具有更高點火分數的運行狀態。類似地，如果當前運行狀態能夠產生高輸出水平並且發動機輸出請求低，則發動機可以過渡至具有較低點火分數的運行狀態。以這種狀態運行可以有利地提供改善的燃料經濟性。
[0034]應該注意，為執行從一種運行狀態到另一種運行狀態的過渡所需要的實際時間一般是非常簡短的。例如，在一些實施例中，過渡的總的持續時間小於一秒、二秒、三秒或五秒。上述跳過點火式控制在這個簡短的時間段內執行以促進不同運行狀態之間的轉換。
[0035]接下來參見圖2，將描述根據本發明另一個實施例帶有點火定時確定模塊204和火焰控制單元106的一個發動機控制器200的一部分的框圖。點火定時確定模塊204包括一個加法器110、一個決策修正控制單兀216、一個積分器112和一個量化器114。總體上，加法器110、積分器112和量化器114執行的功能與圖1中的其對應模塊相同或相似。點火控制單元106也執行與圖1中的對應單元總體上相同的功能。它向發動機發送一個點火信號141(在圖2中未示出)。
[0036]這些圖之間的一個差異是決策修正控制單元216的定位和操作。在圖1的發動機控制器100中，使用一種Σ-Λ點火算法產生一個點火命令、並且接著根據工作室和當前運行狀態來對其進行修正。在圖2的點火定時確定模塊204中，決策修正控制單元216接收點火分數111並且被安排成防止在當前運行狀態的過程中該Σ-Λ點火算法被應用至不可失活的工作室。也就是說，涉及加法器110、積分器112和量化器114的Σ-Λ點火算法被用於動態地產生僅用於這些可失活工作室的一個點火命令。
[0037]在所展示的實施例中，決策修正控制單元216是通過基於所接收的點火分數(FF) 111來計算一個新的點火分數FFmtxll 207而實現這點的。雖然FF代表了所有工作室為遞送所希望的扭矩而執行的點火百分比，但FFnwd 207指示的是僅由可失活的工作室所執行的點火百分比。例如，考慮八缸發動機和一種特定的運行狀態，其中四個汽缸可以失活、四個總是工作的並且所希望的點火分數為2/3。在此情況下，FFMd = 2*FF-l或1/3。在給定的以上發動機參數下，FFfflod與FF之間的相關性的一個實例展示在了圖3的圖表300中。
[0038]返回參見圖2，決策修正控制單元216從火焰控制單元106接收輸入221，該輸入指示了當前工作室(即，要求或請求了點火命令的這個工作室)是否是可失活的。如果當前工作室不是可失活的，則FFnwd不傳遞到加法器110並且從該Σ-Λ點火算法不產生針對當前工作室的點火命令。因此，該點火算法僅被應用於可以失活的那些工作室，並且這個工作室子集被運行以遞送點火分數FFnrodtl點火控制單元106運行其他工作室而使得它們在當前運行狀態的持續時間內的每次點火機會中都被點火。
[0039]接下來參見圖4，將描述一個框圖，該框圖更詳細地示出了根據本發明另一個實施例的點火分數計算器409。例如，點火分數計算器409可以是圖1的點火分數計算器109。在所展示的實施例中，點火分數計算器409被劃分為兩個相異的部分:狀態計算器409a和過渡計算器40%。當前在控制中的部分是由可以通過一個運行狀態模塊(圖4中未示出)產生的輸入信號407a和407b確定。狀態計算器409a用於產生與固定的運行狀態相對應的點火分數。輸出點火分數111在此情況下是一個恆定值，例如1/4、1/2、3/4、1等。可能的值的數量對應於發動機中運行狀態的數量。過渡計算器40%用於產生在不同運行狀態之間的過渡過程中的點火分數。如果這個部分具有控制，則輸出點火分數111是一個隨時間變化的值。與點火分數信號111在何處產生無關，它可以被傳送至一個點火確定模塊(圖4中未示出)，該點火確定模塊可以按與圖1中先前描述的類似的方式來起作用。
[0040]在一個方面，點火分數計算器409可以包含一個或多個點火庫418a和418b。在各個實施例中，點火分數信號庫418a被安排成包含與各運行狀態相對應的一系列點火分數。點火分數信號庫418b被安排成用於從具有多個預定義點火分數的一個庫中選擇一個適當的點火分數，以幫助管理不同運行狀態之間的過渡。總體上，庫418a包含與這兩種運行狀態相對應的至少兩個穩態點火分數。
[0041]在不同實現方式中，點火分數信號庫418b接收指示當前發動機運行狀態和/或所請求的發動機輸出的一個或多個參數413。基於這個輸入，第二部分409b選擇適當的點火分數軌跡來在初始運行狀態與最終運行狀態之間過渡。例如，這種點火分數選擇可以基於一種定義的算法，例如指數信號、分段線性信號、S形曲線、和/或任何其他適當的被參數確定的數學函數。在一些實施例中，點火分數的選擇是基於(直接或間接)進氣歧管的填充(或放空)率。
[0042]點火分數還可以基於在從一種運行狀態過渡到另一種運行狀態開始時起已經經過的時間量來選擇。在一些實現方式中，點火分數是一個線性時間函數。在其他實現方式中，時間與點火函數之間的關係是非線性的和/或是經校準的以改善NVH或燃料經濟性。一旦從庫中選擇了點火分數，接著將其發送至一個點火定時確定模塊(圖4中未示出)，該模塊可以按照之前關於圖1或圖2所描述的方式起作用。發動機控制的其餘部分也可以按照與之前描述的類似的方式進行。
[0043]接下來參見圖5,將描述根據本發明另一個實施例的一個發動機控制器500的一部分的框圖。發動機控制器500包括一個點火分數計算器509、一個圖案/發動機同步單元522和一個火焰控制單元506。
[0044]這個實施例與之前描述的實施例之間的主要差異在於，該點火定時確定模塊已經被該圖案/發動機同步單元522替代。並非如先前所述來計算一個點火序列，圖案/發動機同步單元522基於具有多個預定義點火序列520的一個庫或集合來確定適當的點火序列。在運行狀態之間過渡的過程中，點火決策序列庫520從具有多個預定義點火序列的一個庫或集合中選擇一個點火序列。這種選擇可以基於多種指標513來進行，包括踏板位置、時間、點火分數信號庫418a和418b在選擇點火分數時所用的任何指標、等等。這些點火序列一般被選擇成用於提供從一種運行狀態到另一種運行狀態的順暢過渡、並且可以包括由圖1、圖2和圖4中的點火定時確定模塊將產生的任何點火序列。一旦選擇了適當的點火序列，該序列就被發送至火焰控制單元506。除了在運行狀態之間的過渡期間所產生的點火序列之外，圖案/發動機同步單元522還可以產生適合於一種運行狀態的點火序列。
[0045]為了適當運行，圖案發動機/同步單元522沿著信號線526從火焰控制單元506接收一個工作室數量或標識符、並且將來自該點火序列的單獨點火命令與一個指定的工作室相匹配。圖案發動機/同步單元522確保了要跳過一個工作室的命令不與必須在該運行狀態的持續時間內始終保持活躍的一個工作室相匹配。這些點火/跳過命令接著從該圖案發動機/同步單元522被發送至火焰控制單元106,該火焰控制單元幫助如先前描述地精心安排實際的點火。
[0046]用於選擇並執行被儲存在點火決策序列庫520中的點火序列的機製取決於具體應用的需要可以廣泛改變。例如，在不同實施例中，存在多個儲存的點火序列，並且基於一個或多個指標來選擇一個點火序列，如上文描述的。一些實現方式涉及在從第一運行狀態過渡到第二運行狀態時使用一個特定的點火序列、並且接著在從該第二運行狀態過渡到第一運行狀態時以相反的順序使用同一點火序列。與這些運行狀態相對應的穩態點火序列也可以儲存在庫520中。在一些途徑中，因此存在非常少的儲存的點火序列，而在其他實現方式中，儲存的序列的數量實質上可以較大。
[0047]在許多優選的實現方式中，發動機控制器和/或點火定時確定模塊在工作循環接著工作循環的基礎上做出一個分立的點火決策。這並不意味著該決策必須在實際點火的同時做出。因此，點火決策典型地是與點火事件同時地、但並非必須同步地做出的。也就是說，可以在點火機會工作循環即將開始之前或基本上同時地做出一個點火決策，或者可以在實際的工作循環之前的一個或多個工作循環時做出決策。此外，儘管許多實現方式獨立地針對每個工作室點火機會做出點火決策，但在其他實現方式中可能希望的是同時做出多個(例如，兩個或更多)決策。
[0048]主要是在控制適合用於機動車輛中的4-衝程活塞發動機的點火背景下描述了本發明。然而，應了解的是，所描述的跳過點火途徑非常適合用於多種多樣的內燃發動機中。這些包括幾乎任何類型的車輛的發動機，包括小轎車、卡車、輪船、施工設備、航空器、摩託車、踏板車等等；以及幾乎任何其他應用的發動機，這些應用涉及對工作室的點火併且利用了內燃發動機。雖然本申請中的一些實例涉及在具有八個工作室的發動機中使用兩種運行狀態(四缸模式和八缸模式)，但本發明設想了使用具有任何運行模式數量或工作室數量的發動機。例如，本文描述的實施例還可以應用於被安排成在三缸模式與六缸模式(3/6)；2/4/6缸模式；2/4/6/8缸模式；3/4/6缸模式等等之間過渡的一種六缸發動機。所描述的這些不同途徑用於在多種多樣的不同熱力學循環下運行的發動機，包括幾乎任何類型的兩衝程活塞發動機、柴油發動機、奧託循環發動機、雙循環發動機、米勒循環發動機、艾金森(Atkinson)循環發動機、汪克爾(Wankel)發動機以及其他類型的旋轉發動機、混合循環發動機(例如，雙奧託發動機和柴油發動機)、星型發動機等。還認為，所描述的這些途徑將很好地用於新開發的內燃發動機，無論它們是否利用當前已知的、或之後開發的熱力學循環來運行。
[0049]在一些優選實施例中，點火定時確定模塊104、204和404利用Σ-Λ轉換。雖然認為Σ-Λ轉換器非常適合用於此應用中，但應了解的是，這些轉換器可以採用多種多樣的調製方案。例如，可以使用脈寬調製、脈衝高度調製、CDMA定向調製、或其他調製方案以遞送該點火命令序列。所描述的實施例中的一些實施例利用了一階轉換器。然而，在其他實施例中可以使用高階轉換器。
[0050]雖然本申請的這些圖展示了不同的相異模塊和子模塊，應了解的是，在其他實現方式中，這些模塊中的任何模塊可以根據需要進行修正、組合或重排。所展示的模塊的功能性也可以結合到上述共同轉讓的專利申請中描述的模塊之中。例如，這些專利申請中的一些涉及發動機控制單元(ECU)。不同的實現方式設想了將圖1、圖2、圖4和圖5中展示的發動機控制器結合到ECU中。相應地，應了解的是，在現有共同轉讓的專利申請中描述的任何特徵或功能都可以結合到本文描述的實施例中。
[0051]在先前的這些實例中，僅存在兩種運行狀態；然而，所描述的概念同等地適用於具有兩種以上運行狀態的發動機。在此情況下，該運行狀態模塊將確定該控制器將過渡到這些可能運行狀態中的哪一種。例如，發動機可以具有與4個、6個和8個汽缸的點火相對應的三種運行狀態。取決於當前運行狀態和所請求的發動機輸出，該控制器可以致使發動機在4缸運行與8缸運行之間轉換，而不經過6缸的中間運行狀態。在其他情況下，該發動機可以在相鄰運行狀態之間過渡。
[0052]雖然已經描述了本發明的若干實施例，在這些實施例中運行狀態對應於發動機硬體構造，例如具有某個固定數量的不能失活的汽缸並且具有某個固定數量的可以失活的汽缸，但這不是要求。例如，已經描述了具有一組四個不能失活的汽缸以及可以失活的四個汽缸的發動機。這個發動機可以具有兩種運行模式。一種運行模式是四缸運行狀態，該運行狀態具有不能被取消點火的四個汽缸以及可以被取消跳過的四個汽缸。另一種運行狀態是八缸運行狀態，該運行狀態具有不能被取消點火的四個汽缸以及也可以被取消點火的四個汽缸。然而，這個發動機可以具有與四個、六個和八個汽缸點火相對應的三種運行狀態。在六缸運行狀態中，不能失活的這四個汽缸點火而可以失活的這四個汽缸中的兩個點火且兩個被跳過。哪些單獨汽缸被點火和跳過在這種運行狀態下是可以改變的。類似地，該發動機可以具有四種或更多運行狀態，每種運行狀態對應於某種汽缸點火/跳過構型。這些運行狀態不需要具有整數個點火汽缸，而是可以具有固定圖案的跳過的汽缸和點火的汽缸。在此描述的本發明同等地適用於所有汽缸都能夠失活的發動機。例如，V8發動機可以具有與點火分數1/3、2/3和I相對應的運行狀態。
[0053]在下面的實例中來解釋在不與可以失活的汽缸數目相對應的運行狀態下的可能的發動機控制途徑。該實例展示了發動機循環I至11以及汽缸I至8的樣本點火序列。「I」指示點火而「O」指示跳過。在此實例中，運行狀態對應於點火分數2/3。汽缸1、4、6和7是不可失活的並且必須一直點火。為了維持2/3的總的點火分數，可以失活的其餘汽缸(2、3、5和8)以跳過點火方式有時被點火有時被跳過，如以下所示
[0054]
Rev 123456789 10 11
分文
Cyl I I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_
Cyl 8 I_O_O_I_O_O__O_O_I_O_
Cyl 7 I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_
Cyl 2 O_O_I_O_O_I__O_I_O_O_
Cyl 6 I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_
Cyl 5 O_I_O_O_I_O__I_O_O_I_
Cyl 4 I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_
Cyl 3丨1 |θ [ο 丨I |0 |θ |l |θ 丨0 |l |θ
[0055]雖然已經詳細描述了本發明的幾個實施例，但應了解的是，本發明可以在不背離本發明的精神和範圍的情況下以許多其他形式來實施。例如，圖4展示了與一個點火定時確定模塊404通訊的點火分數信號庫418，該點火確定模塊與圖1中所展示的相似或相同。然而，應認識到，該點火分數信號庫418也可以結合到所描述的發動機控制器(例如，圖2的發動機控制器200)中的任何一個之中以產生適當的點火分數。而且，在本申請和權利要求書中提及了運行狀態。應理解的是，本申請設想了多種多樣的運行狀態實施方式。例如在一些途徑中，一種運行狀態涉及預定數量的可失活工作室以及預定數量的不可失活工作室。(以上數量可以是零或更高。)因此，不同的運行狀態具有不同數量的不可失活工作室和可失活工作室。在其他實施例中，一種運行狀態涉及一個特定的點火分數。因此，不同的運行狀態涉及將選定的工作室點火以遞送不同的點火分數。在一些實現方式中，在對應的運行狀態生效時，不可失活的以及可失活的工作室是固定的；在其他實現方式中，對此不作要求並且任何或所有工作室都可以在一個發動機循環期間點火而在下一個循環期間被跳過。一些途徑設想了以下兩種不同的運行狀態，它們具有相同數量的預定的不可失活工作室、但不同之處在於每種運行狀態要求運行這些可失活的工作室以遞送不同的點火分數。另外，本申請討論了兩種不同運行狀態之間的不同過渡方式。應了解的是，在過渡期間，發動機的工作室可以根據這兩種運行狀態之一、或根據第三種不同的運行狀態來運行。因此，本文的實施例應被認為是展示性的而非限制性的，並且本發明不限於在此給出的細節。
【權利要求】
1.一種用於管理具有多個工作室的內燃發動機多種運行狀態之間的過渡的方法，該方法包括: 使該發動機以第一運行狀態和第二運行狀態之一運行，其中該第一運行狀態和第二運行狀態涉及不同數量的運行工作室； 使該發動機在該第一運行狀態與一種第二運行狀態之間過渡；並且 使該發動機在該過渡過程中以跳過點火方式運行。
2.如權利要求1所述的方法，其中該第一運行狀態和第二運行狀態各自涉及在特定運行狀態的過程中在每個發動機循環中被點火的、不同的預定數量的非失活工作室。
3.如權利要求2所述的方法，其中對於每種運行狀態，其他的工作室是失活的，使得它們在一些工作循環的過程中可以被點火而在其他工作循環的過程中被跳過。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其中使該發動機以跳過點火方式運行涉及:使至少一個選定工作室的至少一個選定工作循環失活、並且對至少一個選定工作室的至少一個選定工作循環進行點火，其中多個單獨的工作室有時是失活的而有時被點火。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其中該發動機以跳過點火方式運行進一步包括: 產生一個點火序列，該點火序列包括用於運行該發動機的這些工作室的一個或多個點火命令和跳過命令； 確定一個具體的跳過命令將應用於哪一個工作室； 如果該跳過命令涉及一個失活的工作室，則跳過該失活的工作室；並且 如果該跳過命令涉及一個非失活的工作室，則對該非失活的工作室進行點火。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中該發動機以跳過點火方式運行進一步包括: 確定要求一個點火命令或跳過命令的一個選定工作室； 確定該選定工作室是否是失活的； 如果該選定工作室是失活的，則應用一個點火算法來產生用於該選定工作室的一個點火命令或跳過命令；並且 如果該選定工作室是非失活的，則安排該選定工作室的點火而不應用該點火算法。
7.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其中該發動機以跳過點火方式運行進一步包括: 從具有一個或多個預定點火分數的一個庫中選擇一個點火分數，其中每個點火分數指示了將要點火以遞送所希望的輸出的一個工作室百分比； 基於該點火分數來確定一個點火序列；並且 基於該點火序列來運行該發動機的這些工作室中的一個或多個工作室。
8.如權利要求7所述的方法，其中，該選定的點火分數是基於從下組中選擇的一項來選擇的，該組由以下各項組成:進氣歧管的填充率和放空率。
9.如權利要求1至8中任一項所述的方法，其中該發動機以跳過點火方式運行進一步包括: 從具有一個或多個預定點火序列的一個庫中選擇一個點火序列。
10.如權利要求1至9中任一項所述的方法，其中這些運行狀態之間的過渡具有小於兩秒的持續時間。
11.一種用於管理具有多個工作室的內燃發動機多種運行狀態之間的過渡的發動機控制器，該發動機控制器包括: 一個火焰控制單元，被安排成用於使該發動機以第一運行狀態和第二運行狀態之一運行，其中該第一運行狀態和第二運行狀態涉及不同數量的運行工作室；以及 一個點火定時確定模塊，被安排成用於產生一個點火序列以使該發動機的至少一個或多個工作室在該第一運行狀態與第二運行狀態之間的過渡的過程中以跳過點火方式運行。
12.如權利要求11所述的發動機控制器，其中該第一運行狀態和第二運行狀態各自涉及在特定運行狀態的過程中在每個發動機循環中被點火的、不同的預定數量的非失活工作室。
13.如權利要求12所述的發動機控制器，其中對於每種運行狀態，其他的工作室是失活的，使得它們在一些工作循環的過程中可以被點火而在其他工作循環的過程中被跳過。
14.如權利要求11至13中任一項所述的發動機控制器，其中該發動機以跳過點火方式運行涉及:使至少一個選定工作室的至少一個選定工作循環失活、並且對至少一個選定工作室的至少一個選定工作循環進行點火，其中多個單獨的工作室有時是失活的而有時被點火。
15.如權利要求11至14中任一項所述的發動機控制器，其中該點火定時確定模塊進一步被安排成用於: 產生一個點火序列，該點火序列包括用於運行該發動機的這些工作室的一個或多個點火命令和跳過命令； 確定一個具體的跳過命令將應用於哪一個工作室； 如果該跳過命令涉及一個失活的工作室，則跳過該失活的工作室；並且 如果該跳過命令涉及一個非失活的工作室，則對該非失活的工作室進行點火。
16.如權利要求11至15中任一項所述的發動機控制器，其中該點火定時確定模塊進一步被安排成用於: 確定要求一個點火命令或跳過命令的一個選定工作室； 確定該選定工作室是否是失活的； 如果該選定工作室是失活的，則應用一個點火算法來產生用於該選定工作室的一個點火命令或跳過命令；並且 如果該選定工作室是非失活的，則安排該選定工作室的點火而不應用該點火算法。
17.如權利要求11至16中任一項所述的發動機控制器，進一步包括一個點火分數信號庫，該信號庫包括具有一個或多個預定點火分數的一個庫，每個點火分數指示了將要點火以遞送所希望的輸出的一個工作室百分比，其中該發動機控制器被安排成用於從該庫中選擇一個點火分數，並且其中該點火定時確定模塊被安排成基於該選定的點火分數來確定該點火序列。
18.如權利要求17所述的發動機控制器，其中，該選定的點火分數是基於從下組中選擇的一項來選擇的，該組由以下各項組成:進氣歧管的填充率和放空率。
19.如權利要求11至18中任一項所述的發動機控制器，進一步包括儲存了一個或多個預定點火序列的一個點火決策序列庫，其中該點火定時確定模塊被安排成用於從該庫中選擇該點火序列。
20.如權利要求11至19中任一項所述的發動機控制器，其中這些運行狀態之間的過渡具有小於五秒的持續時間。
21.一種用於管理具有多個工作室的內燃發動機多種運行狀態之間的過渡的方法，該方法包括:使該發動機以一個第一運行狀態和一個不同的第二運行狀態中的一種運行狀態進行運行； 在該第一運行狀態與該第二運行狀態之間進行過渡； 在該過渡的過程中從下組中選擇一個點火分數/序列，該組由以下各項組成:來自一個點火序列庫中的一個點火分數以及來自一個點火序列庫中的一個點火序列；並且使該發動機在該過渡過程中以跳過點火方式運行以遞送該選定的點火分數/序列。
22.如權利要求21所述的方法，其中該第一運行狀態和第二運行狀態各自涉及在特定運行狀態的過程中在每個發動機循環中被點火的、不同的預定數量的非失活工作室。
23.如權利要求22所述的方法，其中對於每種運行狀態，其他的工作室是失活的，使得它們在一些工作循環的過程中可以被點火而在其他工作循環的過程中被跳過。
24.如權利要求21至23中任一項所述的方法，其中使該發動機以跳過點火方式運行涉及:使至少一個選定工作室的至少一個選定工作循環失活、並且對至少一個選定工作室的至少一個選定工作循環進行點火，其中多個單獨的工作室有時是失活的而有時被點火。
25.如權利要求21至24中任一項所述的方法，其中: 該選定的點火分數/序列是從該點火序列庫中選擇的該點火序列； 該選定的點火序列包括用於運行該發動機的這些工作室的一個或多個點火命令和跳過命令；並且 該發動機以跳過點火方式運行進一步包括: 確定一個具體的跳過命令將應用於哪一個工作室； 如果該跳過命令涉及一個失活的工作室，則跳過該失活的工作室；並且 如果該跳過命令涉及一個非失活的工作室，則對該非失活的工作室進行點火。
26.如權利要求21至25中任一項所述的方法，其中: 該選定的點火分數/序列是從該點火分數庫中選擇的該點火分數；並且 該方法進一步包括: 確定要求一個點火命令或跳過命令的一個選定工作室； 確定該選定的工作室是否是失活的； 如果該選定的工作室是失活的，則應用一個點火算法以基於針對該選定的工作室的該點火分數來產生一個點火命令或跳過命令；並且 如果該選定工作室是非失活的，則安排該選定工作室的點火而不應用該點火算法。
27.如權利要求21至26中任一項所述的方法，其中: 該選定的點火分數/序列是從該點火分數庫中選擇的該點火分數； 每個點火分數指示了將要點火以遞送所希望的輸出的一個工作室百分比；並且 該方法進一步包括: 基於該點火分數來確定一個點火序列；並且 基於該點火序列來運行該發動機的這些工作室中的一個或多個工作室。
28.如權利要求21所述的方法，其中，該選定的點火分數/序列是基於從下組中選擇的一項來選擇的，該組由以下各項組成:進氣歧管的填充率和放空率。
29.如權利要求21至28中任一項所述的方法，其中這些運行狀態之間的過渡具有小於兩秒的持續時間。
【文檔編號】F02D13/06GK104204473SQ201380016367
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月25日 優先權日:2012年3月30日
【發明者】路易斯·J·塞拉諾 申請人:圖拉技術公司