基於估計捕集空氣品質停用和重新啟用汽缸的系統和方法
2023-10-17 02:15:39 2
基於估計捕集空氣品質停用和重新啟用汽缸的系統和方法
【專利摘要】本發明涉及基於估計捕集空氣品質停用和重新啟用汽缸的系統和方法。根據本發明原理的系統包括汽缸啟用模塊和火花控制模塊。汽缸啟用模塊選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸。在進氣空氣被吸入汽缸內之後且在燃料被噴射到汽缸內或在汽缸內產生火花之前汽缸啟用模塊停用汽缸。當汽缸被重新啟用時，火花控制模塊選擇性地控制火花塞以便在汽缸的進氣門或排氣門打開之前在汽缸內產生火花。
【專利說明】基於估計捕集空氣品質停用和重新啟用汽缸的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求於2012年8月24日提交的美國臨時申請序列號61/693，023的權益。上述申請的公開內容被全部併入本文以供參考。
[0002]本申請是涉及2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，351、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，586、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，590、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，536、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，435、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，471、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，737、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，701、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，518、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/799，129、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，540、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，574、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/799，181、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/799，116、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，624、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，384、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，775和2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，400。上述申請的全部內容併入本文以供參考。
【技術領域】
[0003]本公開涉及基於估計的被捕集在汽缸內的空氣品質來停用發動機的該汽缸並重新啟用該汽缸。
【背景技術】
[0004]這裡提供的背景描述是用於大體呈現本公開背景的目的。本發明人在這個【背景技術】部分中所描述的工作以及在申請時沒有作為現有技術被描述的各方面既不明確地也不暗示地被認為是牴觸本公開內容的現有技術。
[0005]內燃發動機燃燒汽缸內的空氣和燃料混合物以便驅動活塞，其產生驅動扭矩。進入發動機的空氣流經由節氣門被調整。更具體地，節氣門調節節氣面積，其增加或減少進入發動機的空氣流。隨著節氣面積增加，進入發動機的空氣流增加。燃料控制系統調節燃料被噴射的速率以便提供所需空氣/燃料混合物至汽缸和/或實現所需扭矩輸出。增加被提供給汽缸的空氣和燃料的量會增加發動機的扭矩輸出。
[0006]在火花-點火發動機中，火花引燃被提供到汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮-點火發動機中，汽缸內的壓縮引燃被提供到汽缸的空氣/燃料混合物。火花正時和空氣流動可以是用於調節火花-點火發動機的扭矩輸出的主要機制，而燃料流動可以是用於調節壓縮-點火發動機的扭矩輸出的主要機制。
[0007]在一些情況下，可以停用發動機的一個或更多個汽缸以便減少燃料消耗。例如，當在一個或更多個汽缸被停用的同時發動機能夠產生被請求的扭矩量時可以停用所述一個或更多個汽缸。停用汽缸可以包括禁止打開汽缸的進氣門和排氣門並且禁止向汽缸加燃料。
【發明內容】
[0008]根據本公開原理的系統包括汽缸啟用模塊和火花控制模塊。汽缸啟用模塊選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸。在進氣空氣被吸入汽缸內之後且在燃料被噴射到汽缸內或在汽缸內產生火花之前汽缸啟用模塊停用汽缸。當汽缸被重新啟用時，火花控制模塊選擇性地控制火花塞以便在汽缸的進氣門或排氣門打開之前在汽缸內產生火花。
[0009]本發明還提供了以下技術方案。
[0010]方案1.一種系統，所述系統包括:
汽缸啟用模塊，所述汽缸啟用模塊:
選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；和
在進氣空氣被吸入所述汽缸內之後且在燃料被噴射到所述汽缸內或在所述汽缸內產生火花之前停用所述汽缸；以及
火花控制模塊，當所述汽缸被重新啟用時，所述火花控制模塊選擇性地控制火花塞以便在所述汽缸的進氣門或排氣門打開之前在所述汽缸內產生火花。
[0011]方案2.根據方案I所述的系統，還包括燃料控制模塊，當所述汽缸被重新啟用時，所述燃料控制模塊選擇性地控制燃料噴射器以便在所述進氣門或所述排氣門打開之前且在所述汽缸內產生火花之前噴射燃料到所述汽缸內。
[0012]方案3.根據方案2所述的系統，其中當所述汽缸內的壓力大於第一壓力時，在所述進氣門或所述排氣門打開之前，所述火花控制模塊選擇性地在所述汽缸內產生火花。
[0013]方案4.根據方案3所述的系統，其中所述汽缸啟用模塊基於在所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的充氣的體積、溫度和質量來估計所述汽缸內的壓力。
[0014]方案5.根據方案3所述的系統,其中當所述汽缸內的空氣品質大於第一質量時，在所述進氣門或所述排氣門打開之前，所述火花控制模塊在所述汽缸內產生火花。
[0015]方案6.根據方案5所述的系統,還包括汽缸充氣模塊,所述汽缸充氣模塊估計所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的、包括所述空氣品質的充氣質量。
[0016]方案7.根據方案6所述的系統，其中所述汽缸充氣模塊基於歧管壓力、進氣空氣的質量流速、發動機轉速、節氣面積和凸輪移相器位置中的至少一者來估計當所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的空氣品質。
[0017]方案8.根據方案6所述的系統，其中所述汽缸充氣模塊基於當所述汽缸被停用時隨著活塞在所述汽缸內運動而在所述汽缸和所述發動機的曲軸箱之間的流量來調節所估計的充氣質量。
[0018]方案9.根據方案8所述的系統，其中所述汽缸充氣模塊基於當汽缸被停用時所述活塞的位置和被捕集在所述曲軸箱內的氣體質量來估計在所述汽缸和所述曲軸箱之間的流量。
[0019]方案10.根據方案9所述的系統，還包括曲軸箱氣體模塊，所述曲軸箱氣體模塊基於發動機轉速、發動機冷卻劑溫度和所述曲軸箱內的壓力中的至少一者來估計被捕集在所述曲軸箱內的氣體質量。[0020]方案11.一種方法，所述方法包括:
選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；以及
在進氣空氣被吸入所述汽缸內之後且在燃料被噴射到所述汽缸內或在所述汽缸內產生火花之前停用所述汽缸；以及
當所述汽缸被重新啟用時，選擇性地控制火花塞以便在所述汽缸的進氣門或排氣門打開之前在所述汽缸內產生火花。
[0021]方案12.根據方案11所述的方法，還包括，當所述汽缸被重新啟用時，選擇性地控制燃料噴射器以便在所述進氣門或所述排氣門打開之前且在所述汽缸內產生火花之前噴射燃料到所述汽缸內。
[0022]方案13.根據方案12所述的方法，還包括當所述汽缸內的壓力大於第一壓力時在所述進氣門或所述排氣門打開之前，選擇性地在所述汽缸內產生火花。
[0023]方案14.根據方案13所述的方法，還包括基於在所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的充氣的體積、溫度和質量來估計所述汽缸內的壓力。
[0024]方案15.根據方案13所述的方法，還包括當所述汽缸內的空氣品質大於第一質量時在所述進氣門或所述排氣門打開之前，選擇性地在所述汽缸內產生火花。
[0025]方案16.根據方案15所述的方法，還包括估計在所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的包括所述空氣品質的充氣質量。
[0026]方案17.根據方案16所述的方法,還包括基於歧管壓力、進氣空氣的質量流速、發動機轉速、節氣面積和凸輪移相器位置中的至少一者來估計當所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的空氣品質。
[0027]方案18.根據方案16所述的方法，還包括基於當所述汽缸被停用時隨著活塞在所述汽缸內運動而在所述汽缸和所述發動機的曲軸箱之間的流量來調節所估計的充氣質量。
[0028]方案19.根據方案18所述的方法，還包括基於當所述汽缸被停用時所述活塞的位置和被捕集在所述曲軸箱內的氣體質量來估計在所述汽缸和所述曲軸箱之間的流量。
[0029]方案20.根據方案19所述的方法，還包括，基於發動機轉速、發動機冷卻劑溫度和所述曲軸箱內的壓力中的至少一者來估計被捕集在所述曲軸箱內的氣體質量。
[0030]從下文提供的具體說明將顯而易見到本公開的應用的其他方面。應該理解的是，詳細描述和具體示例僅用於描述目的並且不試圖限制本公開的範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]從詳細描述和附圖將更加全面地理解本公開，附圖中:
圖1是根據本公開的原理的示例性發動機系統的功能框圖；
圖2是根據本公開的原理的示例性控制系統的功能框圖；以及
圖3和圖4是示出根據本公開的原理的示例性控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032]在汽缸內燃燒空氣/燃料混合物之後且在從汽缸排出排氣氣體之前，發動機控制系統可以停用發動機的汽缸。因此，燃燒所導致的所有的排氣氣體與少量未燃燃料被捕集在汽缸內。被捕集氣體可以被稱為完全燃燒充氣。當汽缸內的活塞在其最頂部位置(被稱為上止點(TDC))和其最底部位置(被稱為下止點(BDC))之間運動時，被捕集氣體起到彈簧的作用。
[0033]當活塞從BDC運動到TDC時，發動機隨著活塞壓縮被捕集氣體而使用能量。當活塞從TDC運動到BDC時，由於被捕集氣體朝向BDC偏壓活塞，所以發動機重獲一些能量。然而，發動機不會重獲所有能量，這會導致對燃料經濟性具有負面影響的泵送損失。此外，當活塞在汽缸內運動從而壓縮和膨脹被捕集氣體時，被捕集氣體的高壓導致發動機振動。
[0034]發動機控制系統可以在從汽缸排出排氣氣體之後且在打開進氣門以便將新鮮空氣吸入汽缸內之前停用發動機的汽缸。因此，殘餘排氣和少量未燃燃料被捕集在汽缸內。被捕集氣體可以被稱為小燃燒充氣(small burned charge)。相對於捕集完全燃燒充氣(fullburned charge),捕集小燃燒充氣會改進燃料經濟性並且減少發動機振動。然而,在捕集小燃燒充氣的汽缸中的壓力會小於發動機的曲軸箱內的壓力。因此，在汽缸內可能產生真空，其導致曲軸箱機油流過活塞環並進入汽缸內。一些曲軸箱機油可在汽缸被重新啟用時燃
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[0035]根據本公開原理的發動機控制系統和方法在新鮮空氣被吸入汽缸內之後且在燃料被噴射到汽缸內或在汽缸內產生火花之前停用汽缸。因此，新鮮空氣、少量殘餘排氣和少量未燃燃料被捕集在汽缸內。相對於捕集完全燃燒充氣，捕集新鮮空氣會改進燃料經濟性並且減少發動機振動。此外，包含新鮮空氣的汽缸內的壓力大於包含小燃燒充氣的汽缸內的壓力。因此，相對於捕集小燃燒充氣，捕集新鮮空氣會減少油耗。
[0036]根據本公開原理的發動機控制系統和方法估計汽缸被重新啟用時被捕集在汽缸內的新鮮空氣、殘餘排氣和未燃燒燃料的量。如果估計的量足以燃燒，則通過在打開進氣門或排氣門之前噴射燃料到汽缸內並且在汽缸內產生火花來重新啟用汽缸。因此，相對於其他重新啟用技術，汽缸能夠更快速地產生扭矩。
[0037]現在參考圖1，發動機系統100包括發動機102，其基於來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入燃燒空氣/燃料混合物以產生用於車輛的驅動扭矩。空氣通過進氣系統108被吸入到發動機102內。進氣系統108包括進氣歧管110和節氣門112。節氣門112可以包括具有可旋轉葉片的蝶形閥。發動機控制模塊(ECM) 114控制節氣門致動器模塊116，其調整節氣門112的打開以控制被吸入進氣歧管110的空氣的量。
[0038]來自進氣歧管110的空氣被吸入到發動機102的汽缸內。雖然發動機102可以包括多個汽缸，不過為了圖釋目的，示出單個代表性汽缸118。僅作為示例，發動機102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12個汽缸。ECM 114可以選擇性地停用一些汽缸，這可以在某些發動機運行條件下改善燃料經濟性。
[0039]發動機102可以使用四衝程循環而操作。如下所述的四衝程被命名為進氣衝程、壓縮衝程、燃燒衝程和排氣衝程。在曲軸(未示出)的每轉期間，這四個衝程中的兩個發生於汽缸118內。因此，對於汽缸118而言，為了經歷全部四個衝程，二圈曲軸迴轉是必要的。
[0040]在進氣衝程期間，來自進氣歧管110的空氣通過進氣門122被吸入到汽缸118內。ECM 114控制燃料致動器模塊124，其調整燃料噴射以達到所需空/燃比。燃料噴射器125直接噴射燃料到汽缸118內或與汽缸118關聯的混合腔內。燃料致動器模塊124可以中止燃料向被停用的汽缸的噴射。
[0041]被噴射的燃料與空氣混合併且在汽缸118內產生空氣/燃料混合物。在壓縮衝程期間，汽缸118內的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。發動機102可以是壓縮-點火發動機，在這種情況下汽缸118內的壓縮點燃空氣/燃料混合物。替代性地，發動機102可以是火花-點火發動機，在這種情況下火花致動器模塊126基於來自ECM 114的信號給汽缸118內的火花塞128充能，這點燃空氣/燃料混合物。可以相對於活塞處於TDC時來規定火花正時。
[0042]火花致動器模塊126可以由規定在TDC之前或之後多久的正時信號控制來產生火花。因為活塞位置直接地相關於曲軸旋轉，所以火花致動器模塊126的操作可以同步於曲軸轉角。在各種實施方式中，火花致動器模塊126可以中止向被停用汽缸提供火花。
[0043]產生火花可以被稱為點火事件。火花致動器模塊126可以具有針對每個點火事件改變火花正時的能力。當火花正時信號在上一點火事件和下一點火事件之間改變時火花致動器模塊126甚至能夠針對下一點火事件改變火花正時。在各種實施方式中，發動機102可以包括多個汽缸並且火花致動器模塊126可以針對發動機102內的所有汽缸相對於TDC改變火花正時相同的量。
[0044]在燃燒衝程期間，空氣/燃料混合物的燃燒向下驅動活塞，從而驅動曲軸。燃燒衝程對應於活塞從TDC向下運動到BDC。
[0045]在排氣衝程期間，活塞開始從BDC向上運動並且通過排氣門130排出燃燒的副產物。燃燒的副產物經由排氣系統134從車輛排出。
[0046]可以通過進氣凸輪軸140控制進氣門122，而可以通過排氣凸輪軸142控制排氣門130。在各種實施方式中，多個進氣凸輪軸(包括進氣凸輪軸140)可以控制汽缸118的多個進氣門(包括進氣門122)和/或可以控制多組汽缸(包括汽缸118)的進氣門(包括進氣門122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制汽缸118的多個排氣門和/或可以控制多組汽缸(包括汽缸118)的排氣門(包括排氣門130)。
[0047]進氣門122打開的時間可以相對於活塞TDC被進氣凸輪移相器148改變。排氣門130打開的時間可以相對於活塞TDC被排氣凸輪移相器150改變。移相器致動器模塊158可以基於來自ECM 114的信號來控制進氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150。
[0048]ECM 114可以通過指令氣門致動器模塊160來停用進氣門122和/或排氣門130的打開來停用汽缸118。氣門致動器模塊160通過致動進氣門致動器162來停用進氣門122的打開。氣門致動器模塊160通過致動排氣門致動器164來停用排氣門130的打開。在一種示例中，氣門致動器162、164包括電磁閥，所述電磁閥通過使得凸輪從動件從凸輪軸140、142脫離來停用氣門122、130的打開。在該示例中，可以僅當活塞處於TDC處並且凸輪從動件處於凸輪凸角的基圓上時停用打開氣門122、130，以便最小化氣門致動器160、162上的負荷以允許致動器運動。
[0049]在另一示例中，氣門致動器162、164是電磁致動器或電動液壓致動器，其獨立於凸輪軸140、142來控制氣門122、130的升程、正時和持續時間。在該例子中，在活塞衝程期間的任意時間可以停用氣門122、130的打開。此外，凸輪軸140、142、凸輪移相器148、150和移相器致動器模塊158可以被省略。
[0050]發動機系統100可以包括選擇性地將排氣氣體重新引導回進氣歧管110的排氣氣體再循環(EGR)閥170。EGR閥170可以由EGR致動器模塊172控制。
[0051]可以使用曲軸位置(CKP)傳感器180來測量曲軸的位置。可以使用發動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182來測量發動機冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可以被放置在發動機102內或者冷卻劑循環所處的其他部位，例如散熱器(未示出)。
[0052]可以使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184來測量進氣歧管110內的壓力。在各種實施方式中，可以測量發動機真空，即環境空氣壓力和進氣歧管110內的壓力之間的差。可以使用質量空氣流量(MAF)傳感器186來測量流入進氣歧管110的空氣的質量流速。在各種實施方式中，MAF傳感器186可以被放置在也包括節氣門112的外殼內。
[0053]節氣門致動器模塊116可以使用一個或更多個節氣門位置傳感器(TPS) 190來監測節氣門112的位置。可以使用進氣空氣溫度(IAT)傳感器192來測量被吸入發動機102內的空氣的環境溫度。ECM 114可以使用來自傳感器的信號做出發動機系統100的控制判定。
[0054]現在參考圖2，ECM 114的示例性實施方式包括駕駛員扭矩模塊202、發動機轉速模塊204、汽缸啟用模塊206、汽缸充氣模塊208和曲軸箱氣體模塊210。駕駛員扭矩模塊202基於來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入確定駕駛員扭矩請求。駕駛員輸入可以基於加速器踏板的位置而定。駕駛員輸入也可以基於巡航控制而定，該巡航控制可以是改變車輛速度以便維持預定跟隨距離的自適應巡航控制系統。駕駛員扭矩模塊202可以存儲加速器踏板位置至所需扭矩的一個或更多個映射，並且可以基於所述映射中的選定映射來確定駕駛員扭矩請求。駕駛員扭矩模塊202輸出駕駛員扭矩請求。
[0055]發動機轉速模塊204確定發動機轉速。發動機轉速模塊204可以基於從CKP傳感器180接收的輸入來確定發動機轉速。發動機轉速模塊204可以基於齒探測(toothdetection)之間的曲軸旋轉量和對應時段來確定發動機轉速。發動機轉速模塊204輸出發動機轉速。
[0056]汽缸啟用模塊206基於駕駛員扭矩請求來停用和重新啟用發動機102的一個或更多個汽缸。當在汽缸被停用的同時發動機102能夠滿足駕駛員扭矩請求時，汽缸啟用模塊206可以停用一個或更多個汽缸。當在汽缸被停用的同時發動機102不能滿足駕駛員扭矩請求時，汽缸啟用模塊206可以重新啟用一個或更多個汽缸。
[0057]汽缸啟用模塊206通過發送指令到燃料控制模塊212、火花控制模塊214和氣門控制模塊216來停用汽缸118。繼而，燃料控制模塊212指令燃料致動器124停止噴射燃料到汽缸118內，並且火花控制模塊214指令火花致動器模塊126停止在汽缸118內產生火花。此外，氣門控制模塊216指令氣門致動器模塊160閉合氣門122、130和/或停止打開氣門122,130ο
[0058]在進氣空氣被吸入汽缸118內之後且在燃料噴射器125將燃燒噴射到汽缸118內或火花塞128在汽缸118內產生火花之前，汽缸啟用模塊206可以停用汽缸118。在此時停用汽缸118在汽缸118內捕集新鮮進氣空氣且同時停用汽缸118。當在進氣衝程結束處閉合進氣門122時汽缸啟用模塊206可以停用汽缸118。
[0059]當氣門致動器162是電磁致動器或電動液壓致動器時，汽缸啟用模塊206可以在完成進氣衝程之前閉合進氣門122並且停用汽缸118。可以調節進氣門122閉合的時間以便控制被捕集在汽缸118內的空氣量。被捕集在汽缸118內的空氣量可以被控制成最小化汽缸118內的壓力且同時確保汽缸118內存在足夠的空氣來允許適度燃燒並防止曲軸箱機油進入汽缸118。最小化汽缸118內的壓力會減少在汽缸118被停用的同時與汽缸118相關聯的泵送損失，這會提高發動機102的燃料經濟性。
[0060]汽缸充氣模塊208估計發動機102的汽缸內的充氣質量。汽缸充氣可以包括進氣空氣、未燃燒燃料和/或排氣。汽缸充氣模塊208可以在每次發動機循環估計一次發動機102的每個汽缸內的充氣質量。
[0061]汽缸充氣模塊208可以估計當進氣門122關閉且汽缸118被停用時被捕集在汽缸118內的充氣質量。因此，汽缸充氣可以包括空氣、未燃燒燃料和殘餘排氣。汽缸充氣模塊208可以估計汽缸充氣的每個成分的質量。汽缸充氣模塊208可以基於歧管壓力、進氣空氣的質量流速、發動機轉速、節氣面積和/或凸輪移相器位置來估計汽缸118內最初捕集的空
氣質量。
[0062]當汽缸118被停用時，隨著活塞在TDC和BDC之間運動，汽缸充氣模塊208調節汽缸充氣的估計質量。隨著活塞從BDC運動到TDC，汽缸118內的壓力相對於發動機102的曲軸箱內的壓力增加。這導致一部分汽缸充氣流過活塞環並流到曲軸箱，這被稱為竄氣(blow-by)。因此，汽缸充氣的估計質量可以減少。隨著活塞從TDC運動到BDC，汽缸壓力相對於曲軸箱壓力減小。這導致一部分曲軸箱氣體流過活塞環並流入汽缸118。因此，汽缸充氣的估計質量可以增加。
[0063]曲軸箱氣體模塊210估計曲軸箱內的氣體質量。曲軸箱氣體模塊210可以估計當進氣門122閉合併且汽缸118被停用時曲軸箱氣體的質量。此時，汽缸充氣主要由空氣構成。因此，曲軸箱氣體模塊210可以基於被捕集在汽缸118內的空氣的估計質量而不考慮汽缸充氣的其他成分的質量來估計曲軸箱氣體的質量。
[0064]此外，曲軸箱氣體模塊210可以基於發動機轉速、發動機冷卻劑溫度和/或曲軸箱內的壓力來估計曲軸箱氣體的質量。可以基於發動機冷卻劑溫度來估計曲軸箱氣體的質量，因為流過活塞環的流量隨著發動機溫度減小和活塞環密封件的效率的減小而增加。曲軸箱氣體模塊210可以基於流過活塞環的流量和/或通過洩壓閥的流量來估計曲軸箱壓力。當曲軸箱壓力大於預定壓力時，洩壓閥從曲軸箱釋放氣體。釋放氣體被引導到進氣系統 108。
[0065]汽缸啟用模塊206通過發送指令到燃料控制模塊212、火花控制模塊214和氣門控制模塊216來重新啟用汽缸118。繼而，燃料控制模塊212指令燃料致動器124恢復噴射燃料到汽缸118內，並且火花控制模塊214指令火花致動器模塊126恢復在汽缸118內產生火花。此外，氣門控制模塊216指令氣門致動器模塊160恢復打開氣門122、130。
[0066]汽缸啟用模塊206可以以大量方式來重新啟用汽缸118。汽缸啟用模塊206可以在打開排氣門130或噴射燃料到汽缸118內以及在汽缸118內產生火花之前首先打開進氣門122。汽缸啟用模塊206可以在打開進氣門122或噴射燃料到汽缸118內以及在汽缸118內產生火花之前首先打開排氣門130。汽缸啟用模塊206可以在打開氣門122、130之前首先噴射燃料到汽缸118內並在汽缸118內產生火花。
[0067]當汽缸118內的最大壓力小於第一壓力從而表明如果進氣門122打開則最小充氣量將被推回到進氣歧管110時，汽缸啟用模塊206首先打開進氣門122。最大壓力是活塞處於TDC時在汽缸118內的壓力。可以基於汽缸118內捕集的充氣的體積、溫度和質量來估計最大壓力。第一壓力可以是預先確定的值(例如5千帕)。
[0068]如果最大壓力大於或等於第一壓力，則汽缸啟用模塊206比較被捕集在汽缸118內的空氣的估計質量與第一質量。第一質量可以是預先確定的值(例如50毫克)。當被捕集空氣的估計質量大於第一質量從而表明被捕集空氣品質適於燃燒時，汽缸啟用模塊206首先噴射燃料到汽缸118內並且在汽缸118內產生火花。當被捕集空氣的估計質量小於或等於第一質量時，汽缸啟用模塊206首先打開排氣門130。
[0069]當汽缸啟用模塊206首先噴射燃料到汽缸118內並在汽缸118內產生火花時，汽缸啟用模塊206在打開進氣門122來吸入新鮮進氣空氣之前打開排氣門130來排出排氣。在此方面，汽缸啟用模塊206首先重新啟用排氣門130。類似地，汽缸啟用模塊206首先停用排氣門130，因為排氣門130是氣門122、130中在汽缸118被停用時不是常開的第一氣門。因為汽缸啟用模塊206可以首先停用和重新啟用相同氣門(B卩，排氣門130)，所以可以僅需要一個電磁閥來停用和重新啟用汽缸118。因此，如果氣門致動器162、164包括電磁閥，則可以省略氣門致動器162、164中的一個，這降低車輛成本。
[0070]現在參考圖3，用於估計汽缸內的充氣質量的方法開始於302。汽缸充氣可以包括進氣空氣、未燃燒燃料和/或排氣。方法可以在每次發動機循環估計發動機的每個汽缸內的充氣質量。
[0071]在304，方法估計汽缸充氣的質量。當汽缸內的活塞完成進氣衝程之後汽缸的進氣門關閉時，方法可以估計被捕集在汽缸內的充氣的質量。因此，汽缸充氣可以包括被捕集空氣、未燃燒燃料和殘餘排氣。方法可以估計汽缸充氣的每個成分的質量。方法可以基於歧管壓力、進氣空氣的質量流速、發動機轉速、節氣面積和/或凸輪移相器位置來估計汽缸內捕集的空氣品質。
[0072]在306，方法估計發動機的曲軸箱內的氣體質量。方法可以基於汽缸內捕集的空氣的估計質量、發動機轉速、發動機冷卻劑溫度和/或曲軸箱內的壓力來估計曲軸箱氣體的質量。方法可以基於流過活塞環的流量和/或通過洩壓閥的流量來估計曲軸箱壓力，其中該洩壓閥基於曲軸箱壓力選擇性地從曲軸箱釋放氣體。
[0073]在308，方法確定汽缸是否被停用。如果汽缸被停用則方法繼續到310。否則，方法繼續到304。在310至316，隨著氣體由於「竄氣」而在汽缸和曲軸箱之間交換時，方法估計被停用汽缸內捕集的充氣的估計質量以及曲軸箱內的氣體的估計質量的變化。
[0074]方法可以基於流過活塞環的流量來估計被停用汽缸內捕集的充氣的估計質量和曲軸箱內的氣體的估計質量的變化。方法可以使用理論模型和/或經驗模型來估計流過活塞環的流量。理論模型可以被用於基於有效孔口大小和壓力差來估計流過活塞環的流量。有效孔口大小是活塞環和活塞孔之間的缺口的大小。可以基於發動機幾何構型和發動機運行條件(例如發動機冷卻劑溫度)來確定有效孔口大小。
[0075]壓力差是曲軸箱壓力和汽缸壓力之間的差。可以如上所述地估計曲軸箱壓力。可以基於汽缸的體積以及汽缸充氣的溫度和質量來估計汽缸壓力。可以基於發動機幾何構型來確定汽缸體積。可以基於來自前一迭代的被捕集汽缸充氣的估計質量來估計汽缸壓力。
[0076]可以通過在各種發動機運行條件下測量曲軸箱壓力和汽缸壓力從而確定流過活塞環的流量來形成經驗模型。當發動機被安裝到實驗室內的動力計時，可以測量曲軸箱壓力和汽缸壓力。可以以等式和/或查找表的形式獲得曲軸箱壓力、汽缸壓力和發動機運行條件之間的關係。
[0077]經驗模型也可以被用於估計被捕集在汽缸內的空氣品質。當汽缸最初被停用時，可以基於發動機操作參數，例如進氣空氣的質量流速、發動機轉速、節氣面積和/或凸輪移相器位置，來估計被捕集在汽缸內的空氣品質。然而，因為汽缸被停用，所以被捕集在汽缸內的空氣品質以及汽缸充氣中由空氣構成的部分由於「竄氣」的原因而改變。
[0078]通過針對預定數量(例如3個)的發動機循環在已經停用汽缸之後噴射燃料到汽缸內來形成用於估計被捕集在汽缸內的空氣品質的經驗模型。燃料之後可以燃燒並被排放，並且排氣的空/燃比可以被測量。之後可以基於被噴射的燃料量和測量的空/燃比來確定預定數量的發動機循環之後被捕集在汽缸內的空氣量。在形成經驗模型的同時可以測量發動機運行條件，並且可以以等式和/或查找表的形式獲得發動機運行條件和被捕集在汽缸內的空氣品質之間的關係。
[0079]在310，方法確定活塞是否處於TDC。如果活塞處於TDC，則方法繼續到312。否則，方法繼續到314。在312，方法估計被捕集汽缸充氣的質量的減少。
[0080]在314，方法確定活塞是否處於BDC。如果活塞處於BDC，則方法繼續到316。否則，方法繼續到304。在316，方法估計被捕集汽缸充氣的質量的增加。
[0081]為了簡化，參考圖3示出了用於估計發動機的一個汽缸內的充氣質量的方法。然而，可以針對發動機內的每個汽缸重複圖3示出的方法。此外，可以基於發動機的每個汽缸內的充氣的估計質量來調節曲軸箱氣體的質量。
[0082]現在參考圖4，基於被捕集在汽缸內的空氣的估計質量來停用發動機的汽缸並重新啟用該汽缸的方法開始於402。在404，方法確定是否產生汽缸停用請求。在各種實施方式中，當在發動機的所述一個或更多個汽缸被停用的同時發動機能夠產生請求的扭矩量時產生汽缸停用請求。如果產生汽缸停用請求，則方法繼續到406。否則，方法繼續到408。
[0083]在406，在汽缸內的活塞完成進氣衝程且汽缸的進氣門關閉之後且在汽缸的排氣門打開之前，方法停用汽缸。因為汽缸被停用，其在汽缸內捕集新鮮進氣空氣。
[0084]例如當使用諸如電磁致動器或電動液壓致動器來控制進氣門時，在進氣衝程完成之前，方法可以關閉進氣門並且停用汽缸。可以調節進氣門閉合的時間以便控制被捕集在汽缸內的空氣量。被捕集在汽缸內的空氣量可以被控制成最小化汽缸內的壓力且同時確保汽缸內存在足夠的空氣來允許適度燃燒並防止曲軸箱機油進入汽缸。
[0085]在408，方法確定是否產生汽缸重新啟用請求。在各種實施方式中，當在發動機的所述一個或更多個汽缸被停用的同時發動機不能產生請求的扭矩量時產生汽缸重新啟用請求。如果產生汽缸重新啟用請求，則方法繼續到410。否則，方法繼續到404。
[0086]在410，方法確定汽缸內的最大壓力是否大於或等於第一壓力。汽缸內的最大壓力可以是在活塞處於TDC時汽缸內的壓力。可以基於被捕集汽缸充氣的體積、成分、溫度和質量來估計最大壓力。可以參考圖3如上所述地估計被捕集汽缸充氣的質量。第一壓力可以是預先確定的值(例如5千帕)。如果最大壓力大於或等於第一壓力，則方法繼續到412。如果最大壓力小於第一壓力，從而表明如果進氣門打開的話則最小充氣量將被推回到發動機的進氣歧管，則方法繼續到414。
[0087]在414，在重新啟用排氣門或噴射燃料到汽缸內並且在汽缸內產生火花之前，方法首先重新啟用進氣門。換言之，在從汽缸排出充氣或噴射燃料到汽缸內並且在汽缸內產生火花之前，方法將空氣吸入汽缸內。
[0088]在412，方法確定被捕集在汽缸內的空氣品質是否大於第一質量。可以參考圖3如上所述地估計被捕集在汽缸內的空氣品質。第一質量可以是預先確定的值(例如50毫克)。如果被捕集在汽缸內的空氣品質大於第一質量，則方法繼續到416。否則，方法繼續到418。
[0089]在418，在重新啟用進氣門或噴射燃料到汽缸內並且在汽缸內產生火花之前，方法首先重新啟用排氣門。換言之，在將空氣吸入汽缸或噴射燃料到汽缸內並且在汽缸內產生火花之前，方法從汽缸排出充氣。
[0090]在416，在重新啟用進氣門或排氣門之前，方法首先噴射燃料到汽缸內並且在汽缸內產生火花。換言之，在將空氣吸入汽缸內或從汽缸排出充氣之前，方法噴射燃料到汽缸內並且在汽缸內產生火花。
[0091]前文描述實質上僅是說明性的並且決不試圖限制本公開、其應用或使用。能夠以各種形式來實施本公開的廣泛教導。因此，雖然本公開包括具體示例，但是不應該將本公開的真實範圍限制於此，這是因為一旦學習了附圖、說明書以及所附權利要求，則將顯而易見到其他改型。為了清楚的目的，在附圖中將使用相同附圖標記指代類似元件。如這裡所述，短語「A、B和C中的至少一個」應被解釋為使用非排他性邏輯「或」的邏輯(A或B或C)。應理解方法中的一個或更多個步驟可以按不同順序(或同時)被執行而不改變本公開的原理。
[0092]如本文使用的，術語「模塊」可以指以下器件的一部分或包含以下器件:專用集成電路(ASIC);離散電路；集成電路；組合邏輯電路；現場可編程門陣列(FPGA);執行代碼的處理器(共享、專用或成組)；提供描述的功能的其他合適的硬體部件；或上述器件的一些或全部的組合，諸如在片上系統中。術語「模塊」可以包含存儲由處理器執行的代碼的存儲器(共享、專用或成組)。
[0093]上面使用的術語「代碼」可以包含軟體、固件和/或微代碼，並且可以涉及程序、例程、函數、類和/或對象。上面使用的術語「共享」表示來自多個模塊的一些或全部代碼可以使用單個(共享)處理器來執行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可以由單個(共享)存儲器存儲。上面使用的術語「成組」表示來自單個模塊的一些或全部代碼可以採用一組處理器來執行。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。
[0094]本文描述的設備和方法可以通過由一個或更多個處理器執行的一個或更多個電腦程式被部分或全部地實現。電腦程式包含存儲在至少一個非暫時性有形計算機可讀介質上的處理器可執行指令。電腦程式還可包含和/或依賴於存儲的數據。非暫時性有形計算機可讀介質的非限制性示例包括非易失性存儲器、易失性存儲器、磁存儲裝置和光學存儲裝置。
【權利要求】
1.一種系統，所述系統包括: 汽缸啟用模塊，所述汽缸啟用模塊: 選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；和 在進氣空氣被吸入所述汽缸內之後且在燃料被噴射到所述汽缸內或在所述汽缸內產生火花之前停用所述汽缸；以及 火花控制模塊，當所述汽缸被重新啟用時，所述火花控制模塊選擇性地控制火花塞以便在所述汽缸的進氣門或排氣門打開之前在所述汽缸內產生火花。
2.根據權利要求1所述的系統，還包括燃料控制模塊，當所述汽缸被重新啟用時，所述燃料控制模塊選擇性地控制燃料噴射器以便在所述進氣門或所述排氣門打開之前且在所述汽缸內產生火花之前噴射燃料到所述汽缸內。
3.根據權利要求2所述的系統，其中當所述汽缸內的壓力大於第一壓力時，在所述進氣門或所述排氣門打開之前，所述火花控制模塊選擇性地在所述汽缸內產生火花。
4.根據權利要求3所述的系統，其中所述汽缸啟用模塊基於在所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的充氣的體積、溫度和質量來估計所述汽缸內的壓力。
5.根據權利要求3所述的系統，其中當所述汽缸內的空氣品質大於第一質量時，在所述進氣門或所述排氣門打開之前，所述火花控制模塊在所述汽缸內產生火花。
6.根據權利要求5所述的系統，還包括汽缸充氣模塊，所述汽缸充氣模塊估計所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的、包括所述空氣品質的充氣質量。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述汽缸充氣模塊基於歧管壓力、進氣空氣的質量流速、發動機轉速、節氣面積和凸輪移相器位置中的至少一者來估計當所述汽缸被停用時被捕集在所述汽缸內的空氣品質。
8.根據權利要求6所述的系統，其中所述汽缸充氣模塊基於當所述汽缸被停用時隨著活塞在所述汽缸內運動而在所述汽缸和所述發動機的曲軸箱之間的流量來調節所估計的充氣質量。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述汽缸充氣模塊基於當汽缸被停用時所述活塞的位置和被捕集在所述曲軸箱內的氣體質量來估計在所述汽缸和所述曲軸箱之間的流量。
10.一種方法，所述方法包括: 選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；以及 在進氣空氣被吸入所述汽缸內之後且在燃料被噴射到所述汽缸內或在所述汽缸內產生火花之前停用所述汽缸；以及 當所述汽缸被重新啟用時，選擇性地控制火花塞以便在所述汽缸的進氣門或排氣門打開之前在所述汽缸內產生火花。
【文檔編號】F02P9/00GK103628995SQ201310371757
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年8月24日
【發明者】A.B.雷爾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司