用于預點火控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供用于解決預點火和/或爆震發(fā)生中汽缸與汽缸失衡的方法和系統(tǒng)?；诟髌最A點火計數向發(fā)動機汽缸供給燃料，以平衡各汽缸中預點火的發(fā)生率。調節(jié)燃料供給以保持發(fā)動機排氣處于化學計量。
【專利說明】用于預點火控制的方法和系統(tǒng)
發(fā)明領域
[0001 ] 本說明書總體涉及響應預點火(pre-1gnition)檢測控制車輛發(fā)動機的方法和系統(tǒng)。
[0002]背景/概沭
[0003]在某些工況下，具有高壓縮比或經增壓以增加特定輸出的發(fā)動機可容易發(fā)生低速預點火燃燒事件。由于預點火造成的早期燃燒可導致汽缸內極高壓，并且可導致類似于燃燒爆震但具有較大強度的燃燒壓力波。基于發(fā)動機工況預測和/或早期檢測預點火的策略已經被建立。此外，在檢測后，可采取多種預點火緩解步驟。
[0004]例如，響應汽缸預點火事件的發(fā)生(occurrence)，受影響的汽缸或氣缸組可被加濃(enriched)達限定數量的燃燒事件。但是，在相同工況下，發(fā)動機的一些汽缸可比其他汽缸具有較高的預點火發(fā)生率(incidence)。較高預點火率可導致受影響的汽缸較早退化，從而影響發(fā)動機性能。
[0005]因此在一個實例中，上述問題至少部分可通過運轉發(fā)動機的方法解決。在一個實施方式中，方法包括，基于各汽缸預點火計數向發(fā)動機各汽缸供給燃料，以賦予各汽缸共同的預點火計數，同時保持發(fā)動機排氣空燃比處于或接近化學計量。
[0006]在一個實例中，發(fā)動機控制系統(tǒng)可比較各發(fā)動機汽缸的預點火計數。然后，基于比較，可向各汽缸供給燃料，以賦予各汽缸相互接近的預點火計數，例如，共同的預點火計數。作為實例，可加濃具有相對較高的預點火計數(如預點火計數高于共同預點火計數)的發(fā)動機汽缸，同時可減稀具有相對較低的預點火計數(如預點火計數低于共同預點火計數)的發(fā)動機汽缸。加濃和減稀的程度(例如，量、持續(xù)時間等)可基于預點火計數不同于共同計數的汽缸數量(并且以此方向)，以及各汽缸預點火計數與共同預點火計數的偏差。進一步，可調節(jié)量，以使發(fā)動機排氣空燃比保持處于或接近化學計量。
[0007]以這種方式，可調節(jié)各汽缸的燃料供給，以平衡各汽缸中預點火的發(fā)生，從而降低任意給定汽缸中的預點火的高發(fā)生。同時，在平衡汽缸預點火計數時，可保持發(fā)動機排氣空燃比處于化學計量。以這種方式，可減少預點火造成的發(fā)動機退化，同時提高發(fā)動機燃料經濟和排氣排放。
[0008]應當理解，上文概述被提供以簡化形式描述思路選擇，其將在詳述中得到進一步描述。這不意為確定保護主題的關鍵或必需特征，其范圍僅由所附權利要求限定。此外，保護主題不限于解決上文或本公開任何部分描述的任何缺陷的實施方式。
[0009]附圖簡沭
[0010]圖1顯示實例發(fā)動機系統(tǒng)。
[0011]圖2顯示實例燃燒室。
[0012]圖3顯示平衡發(fā)動機中汽缸預點火發(fā)生的高水平流程圖。
[0013]圖4顯示響應汽缸燃料供給調節(jié)，汽缸扭矩的實例變化。
[0014]圖5顯示根據本公開的實例燃料噴射操作。
[0015]發(fā)明詳沭[0016]下文描述涉及平衡發(fā)動機如圖1-2的發(fā)動機系統(tǒng)中預點火(和爆震)相關異常燃燒事件的發(fā)生的系統(tǒng)和方法。發(fā)動機控制器可相互比較發(fā)動機各汽缸的預點火歷史或計數?；诒容^，控制器可調節(jié)各汽缸的燃料供給，以賦予各汽缸相互接近的預點火計數，例如，共同預點火計數?？刂破骺杀慌渲靡詫嵤┛刂瞥绦颍鐖D3的實例程序，從而基于比較，選擇性地加濃具有相對較高的預點火發(fā)生的汽缸，同時選擇性地減稀具有相對較低的預點火發(fā)生的汽缸?？烧{節(jié)加濃程度和減稀程度，使得汽缸中的預點火發(fā)生率平衡，同時保持發(fā)動機排氣空燃比處于或接近化學計量?？刂破鬟€可通過調節(jié)給定汽缸的火花正時補償汽缸扭矩瞬態(tài)(圖4)。實例燃料噴射操作在本文中參考圖5示例。以這種方式，通過調節(jié)汽缸燃料供給以平衡汽缸預點火計數，可提高發(fā)動機性能，同時解決異常發(fā)動機燃燒事件。
[0017]圖1顯示包括發(fā)動機系統(tǒng)8的車輛系統(tǒng)6的示意描述。發(fā)動機系統(tǒng)8可包括具有多個汽缸30的發(fā)動機10。發(fā)動機10包括發(fā)動機進氣系統(tǒng)23和發(fā)動機排氣系統(tǒng)25。發(fā)動機進氣23包括節(jié)氣門62，該節(jié)氣門62通過進氣道42流體連通地連接于發(fā)動機進氣歧管44。發(fā)動機排氣系統(tǒng)25包括排氣歧管48，該排氣歧管48最終導向排氣道35，該排氣道35將排氣輸向大氣。節(jié)氣門62可位于進氣道42中，增壓裝置如渦輪增壓器50或超增壓器下游和后冷卻器(未顯示)上游。因此，后冷卻器可被配置以降低通過增壓裝置壓縮的進氣的溫度。渦輪增壓器50可包括布置在進氣道42和進氣歧管44之間的壓縮機52。壓縮機52可至少部分通過渦輪軸56由布置在排氣歧管48和排氣道35之間的排氣渦輪54提供動力。
[0018]發(fā)動機排氣系統(tǒng)25可包括一個或多個排放控制裝置70，其可被安置在排氣系統(tǒng)中的緊密連接(close-coupled)位置。一個或多個排放控制裝置可包括三元催化劑、稀NOx過濾器、SCR催化劑、PM過濾器等。
[0019]發(fā)動機系統(tǒng)8可進一步包括沿發(fā)動機機體11分布的一個(如示)或多個爆震傳感器90。當被包括時，所述多個爆震傳感器可沿發(fā)動機機體對稱或不對稱地分布。爆震傳感器90可以是加速度計或電離傳感器。
[0020]發(fā)動機控制器可被配置以基于一個或多個爆震傳感器90的輸出(例如，信號正時、振幅、強度、頻率等)從指示汽缸預點火的燃燒事件中檢測和區(qū)分由于汽缸爆震造成的異常燃燒事件。在一個實例中，汽缸預點火事件可基于如下確定:在第一較早窗口中估測的大于第一較高閾值的汽缸爆震信號，而汽缸爆震事件可基于如下確定:在第二較晚窗口中估測的大于第二較低閾值的汽缸爆震信號。在一個實例中，估測爆震信號的窗口可以是曲軸角度窗口。
[0021]發(fā)動機控制器為解決爆震采取的緩解動作也可不同于控制器為解決預點火采取的緩解動作。例如，爆震可利用點火火花正時調節(jié)(例如，火花延遲)和EGR解決，而預點火可利用負荷限制和燃料加濃解決。
[0022]車輛系統(tǒng)6可進一步包括控制系統(tǒng)14?？刂葡到y(tǒng)14顯示從多個傳感器16 (其多個實例描述在本文中)接收信息并將控制信號發(fā)送至多個致動器81 (其多個實例描述在本文中)。作為一個實例，傳感器16可包括排氣傳感器126 (位于排氣歧管48中)、爆震傳感器(一個或多個)90、溫度傳感器127和壓力傳感器129 (位于排放控制裝置70下游)。其他傳感器如壓力、溫度、空/燃比和成分(composition)傳感器可連接于車輛系統(tǒng)6中的不同位置，如本文更詳細描述的。作為另一實例，致動器可包括燃料噴射器66和節(jié)氣門62?？刂葡到y(tǒng)14可包括控制器12?？刂破骺蓮牟煌瑐鞲衅鹘邮蛰斎霐祿幚磔斎霐祿?，和基于其中編程的對應于一個或多個程序的指令或代碼響應處理的輸入數據啟動致動器。實例控制程序在本文中參考圖3進行描述。
[0023]圖2顯示(圖1中)內燃發(fā)動機10的燃燒室或汽缸的實例實施方式。發(fā)動機10可接收來自包括控制器12的控制系統(tǒng)的控制參數和來自車輛駕駛員130通過輸入裝置132的輸入。在此實例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于生成成比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(在本文中也是“燃燒室’ )30可包括燃燒室壁136，其中布置活塞138?；钊?38可連接于曲軸140，以使活塞的往復運動轉換成曲軸的旋轉運動。曲軸140可通過傳動系統(tǒng)連接于客運車輛的至少一個驅動輪。進一步，起動馬達可通過飛輪連接于曲軸140，從而能夠實現發(fā)動機10的起動運轉。
[0024]汽缸30可通過一系列進氣道142、144和146接收進氣。除汽缸30外，進氣道146還可與發(fā)動機10的其他汽缸連通。在一些實施方式中，一個或多個進氣道可包括增壓裝置，如渦輪增壓器或超增壓器。例如，圖2顯示發(fā)動機10，其配置有渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括布置在進氣道142和144之間的壓縮機174和沿排氣道148布置的排氣渦輪176。壓縮機174可至少部分由排氣渦輪176通過軸180提供動力，其中增壓裝置被配置為渦輪增壓器。但是，在其他實例中，如發(fā)動機10提供有超增壓器的情況下，排氣渦輪176可任選地被省略，其中壓縮機174可由來自馬達或發(fā)動機的機械輸入驅動。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門20可沿發(fā)動機進氣道被提供，用于改變供向發(fā)動機汽缸的進氣的流速和/或壓力。例如，節(jié)氣門20可被布置在壓縮機174下游，如圖2所示，或可選地可被提供在壓縮機174上游。
[0025]除汽缸30外，排氣道148還可接收來自發(fā)動機10的其他汽缸的排氣。排氣傳感器128顯示連接于排放控制裝置178上游的排氣道148。傳感器128可選自多種適于提供排氣空/燃比指示的傳感器，如例如，線性氧傳感器或UEGO (通用或寬域排氣氧)、雙態(tài)氧傳感器或EGO (如示)、HEGO (加熱型EGO)、NOx, HC或CO傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。
[0026]排氣溫度可通過位于排氣道148中的一個或多個溫度傳感器(未顯示)進行估測?？蛇x地，排氣溫度可基于發(fā)動機工況進行推斷，該發(fā)動機工況如速度、負荷、空料比(AFR)、火花延遲等。進一步，排氣溫度可通過一個或多個排氣傳感器128進行計算?？梢岳斫猓艢鉁囟瓤梢钥蛇x地通過本文列舉的溫度估測方法的任意組合進行估測。
[0027]發(fā)動機10的各汽缸可包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，汽缸30顯示包括位于汽缸30上部區(qū)域的至少一個進氣提升閥150和至少一個排氣提升閥156。在一些實施方式中，發(fā)動機10的各汽缸，包括汽缸30，可包括位于汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
[0028]進氣門150可由控制器12經由凸輪致動系統(tǒng)151通過凸輪致動進行控制。類似地，排氣門156可由控制器12經由凸輪致動系統(tǒng)153進行控制。凸輪致動系統(tǒng)151和153均可包括一個或多個凸輪，并且可應用如下中的一種或多種:凸輪廓線變換系統(tǒng)(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)，這些可通過控制器12操作以改變氣門操作。進氣門150和排氣門156的位置可分別通過氣門位置傳感器155和157確定。在可選的實施方式中，進氣門和/或排氣門可通過電動氣門致動進行控制。例如，汽缸30可以可選地包括通過電動氣門致動控制的進氣門和通過包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。在另外的實施方式中，進氣門和排氣門可通過共同的氣門致動器或致動系統(tǒng)，或可變氣門正時致動器或致動系統(tǒng)進行控制。
[0029]汽缸30可具有壓縮比，其是活塞138處于下止點時與處于上止點時的體積比。常規(guī)地，壓縮比在9:1至10:1的范圍內。但是，在使用不同燃料的一些實例中，壓縮比可增力口。這可發(fā)生于，例如，使用較高辛烷燃料或具有較高潛在汽化焓的燃料時。如果采用直接噴射，由于其對發(fā)動機爆震的影響，壓縮比也可增加。
[0030]在一些實施方式中，發(fā)動機10的各汽缸可包括用于啟動燃燒的火花塞192。點火系統(tǒng)190可在選定運轉模式下，響應來自控制器12的火花提前信號SA，通過火花塞192向燃燒室30提供點火火花。但是，在一些實施方式中，火花塞192可被省略，如發(fā)動機10可通過自動點火或通過燃料噴射——如一些柴油發(fā)動機存在的情況——啟動燃燒的情況下。
[0031]在一些實施方式中，發(fā)動機10的各汽缸可配置有一個或多個燃料噴射器，用于向其提供燃料。作為非限制性實例，汽缸30顯示包括一個燃料噴射器166。燃料噴射器166顯示直接連接于汽缸30，用于直接在其中與通過電子驅動器168從控制器12接收的信號FPff的脈沖寬度成比例地噴射燃料。以這種方式，燃料噴射器166提供所謂燃料向燃燒汽缸30中的直接噴射(在下文中也被稱為“DI”)。雖然圖2顯示噴射器166為側部噴射器，但其也可位于活塞頂部，如火花塞192附近的位置。由于一些醇型燃料的揮發(fā)性較低，這樣的位置可在以醇型燃料運轉發(fā)動機時改進混合和燃燒?？蛇x地，噴射器可位于頂部和進氣門附近，以改進混合。燃料可從高壓燃料系統(tǒng)80被輸送至燃料噴射器166，該高壓燃料系統(tǒng)80包括燃料箱、燃料泵和燃料管路。可選地，燃料可在較低壓力下通過單級燃料泵進行輸送，在這種情況下，在壓縮沖程期間直接燃料噴射的正時可比應用高壓燃料系統(tǒng)更加受限。進一步，雖然未顯示，燃料箱可具有壓力變換器，其向控制器12提供信號。要理解，在可選的實施方式中，噴射器166可以是進氣口噴射器(port injector)，將燃料提供到汽缸30上游的進氣口(intake port)中。
[0032]如上所述，圖2僅顯示多汽缸發(fā)動機的一個汽缸。因此，各汽缸可類似地包括其自己的進氣門/排氣門、燃料噴射器(一個或多個)、火花塞組等。
[0033]燃料系統(tǒng)80中的燃料箱可存放具有不同燃料性質如不同燃料組成的燃料。這些不同可包括不同醇含量、不同辛烷、不同汽化熱、不同燃料混合物和/或其組合等等。
[0034]控制器12在圖2中顯示為微型計算機，其包括微處理器單元106、輸入/輸出端口 108、可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質——在此具體實例中顯示為只讀存儲器芯片110、隨機存取存儲器112、?；畲鎯ζ?14和數據總線。除之前討論的那些信號外，控制器12還可接收來自連接于發(fā)動機10的傳感器的多種信號，包括如下測量:導入空氣質量流量(MAF)，來自空氣質量流量傳感器122 ;發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)，來自連接于冷卻套筒118的溫度傳感器116 ;表面點火感測信號(PIP)，來自連接于曲軸140的霍爾傳感器120 (或其他類型)；節(jié)氣門位置(TP)，來自節(jié)氣門位置傳感器；絕對歧管壓力信號(MAP)，來自傳感器124 ;汽缸AFR，來自EGO傳感器128 ;和異常燃燒，來自爆震傳感器和曲軸加速傳感器。發(fā)動機轉速信號RPM可通過控制器12由信號PIP生成。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供進氣歧管中真空或壓力的指示。
[0035]存儲介質只讀存儲器110可用計算機可讀數據編程，該計算機可讀數據代表處理器106可執(zhí)行的用于實施下文描述的方法以及預期但未具體列舉的其他變型的指令。[0036]現轉至圖3，描述實例程序300，該實例程序300用于基于各汽缸預點火計數調節(jié)發(fā)動機各汽缸燃料供給，以平衡所有汽缸中預點火的發(fā)生，同時保持化學計量的排氣空燃t匕。通過平衡所有汽缸的預點火計數，可減少頻繁汽缸預點火造成的發(fā)動機退化。
[0037]在302，估測和/或測量發(fā)動機工況。這些發(fā)動機工況包括，例如，發(fā)動機轉速和負荷、增壓、歧管壓力(MAP)、歧管充氣溫度(MCT)、空燃比(λ )、燃料辛烷含量等。在304，可確定各汽缸的預點火計數。在一個實例中，各汽缸的預點火計數可存儲在發(fā)動機控制器的數據庫中的查詢表中。查詢表可以固定間隔更新(例如，每個發(fā)動機周期、每50公里、每小時等)，或響應汽缸預點火的發(fā)生而更新。
[0038]各汽缸的預點火(PI)計數可包括，例如，汽缸行程PI計數和汽缸壽命PI計數。汽缸行程PI計數可包括當前行程或發(fā)動機周期期間汽缸預點火事件總數的估測量。汽缸壽命PI計數可包括發(fā)動機運轉壽命期間汽缸預點火事件總數的估測量。進一步，各個汽缸的壽命PI計數和行程PI計數可用于確定總體發(fā)動機壽命和行程PI計數。如此，各汽缸的PI計數可代表給定汽缸的預點火歷史，并可與各汽缸進一步預點火事件的傾向性關聯。
[0039]如此，在其他相同發(fā)動機工況下，不同汽缸中預點火的發(fā)生率可由于制造方面差異以及由于壓縮比、有效散熱、燃料噴射等的差異而不同。由于至少一些相同的理由，汽缸之間爆震發(fā)生率也可不同。預點火和爆震發(fā)生較高的汽缸可由于其中經歷的燃燒壓力較高而較早退化。通過平衡不同汽缸中的異常燃燒事件發(fā)生率，即，通過賦予全部汽缸的預點火計數以共同的預點火計數，可以減少由于預點火造成的汽缸退化。
[0040]在306，可基于各汽缸的預點火計數確定發(fā)動機全部汽缸的期望共同預點火計數。在一個實例中，共同預點火計數可以是發(fā)動機全部汽缸的預點火計數的加權平均值。在另一實例中，其中發(fā)動機包括汽缸組，共同預點火計數可以是組中全部汽缸的預點火計數的加權平均值。可選地，共同預點火計數可以是全部汽缸預點火計數的可選統(tǒng)計函數(例如，平均值、眾數、中位數等)。
[0041]在308，可確定各汽缸預點火計數與共同預點火計數的偏差。在310，可確定預點火計數高于共同預點火計數的汽缸數量和預點火計數低于共同預點火計數的汽缸數量。
[0042]在312，可確定給定汽缸的預點火計數是否大于共同預點火計數。如果是，則在314，程序包括加濃具有相對較高預點火計數的汽缸。在316，可基于如下調節(jié)給定汽缸的加濃程度(例如，量、持續(xù)時間等):預點火計數高于共同預點火計數的汽缸數量、預點火計數低于共同預點火計數的汽缸數量，和進一步各汽缸預點火計數與共同預點火計數的偏差。
[0043]比較之下，如果在312確定給定汽缸的預點火計數低于共同預點火計數，則在318，程序包括減稀具有相對較低預點火計數的汽缸。在320，可基于如下調節(jié)給定汽缸的減稀程度(例如，量、持續(xù)時間等):預點火計數高于共同預點火計數的汽缸數量、預點火計數低于共同預點火計數的汽缸數量以及各汽缸與共同預點火計數的偏差。
[0044]在322，可進一步調節(jié)汽缸的加濃程度和減稀程度，以保持發(fā)動機排氣空燃比處于或接近化學計量。如此，一般的預點火緩解燃料調節(jié)包括汽缸加濃或減稀，以及相應的排氣加濃或減稀。在此，發(fā)明人已經認識到，通過基于汽缸數量及其各自的預點火計數選擇(例如，在任何汽缸燃料調節(jié)前)發(fā)動機全部汽缸的共同預點火計數，然后實施汽缸燃料調節(jié)以賦予各汽缸預選的共同預點火計數，一些發(fā)動機汽缸的濃燃料噴射可被發(fā)動機其他汽缸的稀燃料噴射抵消。例如，加濃和減稀程度不僅獲得各汽缸中期望的共同預點火計數，而且那些汽缸的混合物空燃比也實現期望的空燃比。因此，響應一個汽缸中高頻率預點火的汽缸燃料加濃可被提高另一汽缸(或多個汽缸)中預點火頻率的汽缸燃料減稀抵消。以這種方式，賦予各汽缸共同的預點火發(fā)生率，以降低因高預點火發(fā)生而汽缸退化的風險。同時，汽缸加濃的程度和數量被汽缸減稀的程度和數量制衡，以保持汽缸混合物的排氣空燃比處于化學計量。由此,提高總體發(fā)動機性能。
[0045]在324,由汽缸燃料平衡調節(jié)產生的(或預期的)汽缸扭矩擾動(disturbance)可通過調節(jié)汽缸火花正時得到補償。具體地，程序可包括，基于汽缸之間的汽缸扭矩差異，調節(jié)至少一個汽缸的點火火花正時。參考圖4，其顯示響應汽缸空燃比變化(如可由于汽缸燃料噴射變化而產生)的汽缸扭矩實例變化的圖400。在所示實例中，對于減稀一定量的第一汽缸401可見相對較大的扭矩變化(例如，減小)，而對于加濃相同量的第二汽缸402可見相對較小的扭矩變化(例如，增大)。如此，發(fā)動機控制器可被配置以計算汽缸之間的扭矩差異(ATq)和將該差異與預先確定的扭矩閾值進行比較。如果汽缸之間的扭矩差異大于閾值，則車輛駕駛員可感受到可使駕駛員駕駛體驗降低的扭矩瞬態(tài)。因此，為補償該扭矩瞬態(tài)和減少駕駛員體驗的駕駛感受降低，控制器可調節(jié)第二汽缸402的火花正時一例如通過增加汽缸火花延遲量一以減小汽缸扭矩，從而減小汽缸之間的扭矩差異。如此，其可(暫時)少量減小發(fā)動機扭矩，但是，其可被接受以改善駕駛員的駕駛感受。實例汽缸火花正時調節(jié)在本文中參考圖5的實例進行詳細描述。
[0046]雖然程序300所示的實施方式示例基于汽缸預點火計數調節(jié)發(fā)動機各汽缸的燃料供給，但要理解，在可選的實施方式中，燃料供給可進一步基于各汽缸的爆震率(即，汽缸爆震發(fā)生率)進行調節(jié)，以另外賦予各汽缸爆震率以共同(平均)的爆震率。而且，雖然所示實施方式示例基于發(fā)動機各汽缸預點火計數(即，在特定發(fā)動機基礎上)的汽缸燃料供給調節(jié)，但在發(fā)動機包括不同組的汽缸的可選實施方式中，程序可包括比較給定汽缸組的各汽缸的預點火計數(即，在特定組基礎上)，和基于比較，調節(jié)輸送至給定汽缸組中各汽缸的燃料量，以賦予該組中各汽缸相互接近的預點火計數，同時保持給定汽缸組的排氣空燃比處于或接近化學計量。也就是，各汽缸組的預點火可獨立于其他組進行平衡。
[0047]在另一實例中，發(fā)動機可包括第一組汽缸和第二組汽缸，并且發(fā)動機控制器可被配置以實施一組汽缸而非另一組汽缸的氣缸預點火平衡燃料調節(jié)。例如，第一組汽缸的平均預點火計數可高于第二組汽缸?？蛇x地，第一組汽缸可具有這樣的汽缸:所述汽缸具有發(fā)動機全部汽缸中的最高預點火計數。在這種情況下，發(fā)動機控制器可被配置以僅調節(jié)第一組中全部汽缸的燃料供給(而不調節(jié)第二組汽缸)，從而僅平衡第一組中的預點火發(fā)生率。
[0048]在更進一步的實例中，如在被配置以一種或多種類型的燃料運轉的發(fā)動機系統(tǒng)中，各汽缸的燃料供給可基于噴射到汽缸中的燃料的燃料類型進行進一步調節(jié)。例如，在噴射燃料是醇燃料(例如，乙醇-汽油混合物)的情況下，燃料供給可基于噴射燃料的醇含量(或辛烷含量)進行調節(jié)。其可包括基于噴射燃料的醇含量(或辛烷含量)調節(jié)輸送至各汽缸的燃料量和/或調節(jié)汽缸的期望共同預點火計數。在一個實例中，調節(jié)可包括，隨著噴射燃料的醇含量增加，向各汽缸供給燃料，以賦予各汽缸預點火計數以較低的共同預點火計數。
[0049]甚至在實施汽缸預點火平衡燃料調節(jié)后，也可發(fā)生汽缸預點火事件。響應給定汽缸中預點火的進一步發(fā)生，發(fā)動機控制器可被配置以加濃受影響的汽缸(或汽缸組)達一定持續(xù)時間(for a duration)(例如,一定數量的燃燒事件)。此外，控制器可被配置以限制汽缸(或汽缸組)的發(fā)動機負荷達一定持續(xù)時間，和通過增加受影響的汽缸的預點火計數更新預點火計數查詢表。然后，更新的預點火計數可用于調節(jié)隨后的發(fā)動機周期期間的汽缸預點火平衡操作。
[0050]以這種方式，通過基于發(fā)動機各汽缸的預點火計數向發(fā)動機各汽缸供給燃料，全部汽缸可均被賦予共同的預點火計數，同時保持排氣空燃比基本上處于化學計量。
[0051]現參考圖5描述可用于賦予相互接近的汽缸預點火計數的實例汽缸燃料調節(jié)，圖5包括以圖形示例按照圖3程序300的汽缸預點火平衡調節(jié)的實例圖500。
[0052]轉至圖500，發(fā)動機系統(tǒng)的各個汽缸沿X軸繪制(本文為四個汽缸1-4，列為Cyll-Cyl4)。在一個實例中，發(fā)動機系統(tǒng)可以是增壓發(fā)動機，其包括渦輪增壓器，該渦輪增壓器被配置以向發(fā)動機提供增壓的進氣充氣。雖然示圖示例汽缸1-4，但要理解，汽缸數量僅用于反映發(fā)動機的第一、第二、第三和第四汽缸，而不一定表示實際汽缸數量或其點火順序。各自汽缸的預點火計數示例于圖502，各個汽缸燃料噴射調節(jié)示例于圖510，各個汽缸響應汽缸燃料供給調節(jié)的扭矩變化繪制于圖520，以及用于補償扭矩變化的火花正時調節(jié)繪制于圖530。
[0053]轉至圖502，顯示汽缸燃料平衡調節(jié)之前各個汽缸預點火計數(均描繪為X)。如示，汽缸2具有相對較高的預點火計數，而汽缸1、3和4具有相對較低并且基本上相似的預點火計數?；诟髌椎念A點火計數，控制器可選擇共同的預點火計數505。在所示實例中，共同預點火計數是四個汽缸預點火計數的加權平均值。在可選的實施方式中，共同預點火計數可基于(將被噴射的)可用燃料的醇含量進行進一步調節(jié)。進一步，共同預點火計數可基于汽缸爆震率進行調節(jié)，以另外平衡汽缸之間的爆震發(fā)生率。
[0054]然后控制器可確定各汽缸預點火計數與共同預點火計數(或加權平均值)的偏差。在此，各汽缸的偏差通過各自箭頭描繪。在所示實例中，第一、第三和第四汽缸每個的預點火計數偏差(距共同預點火計數505)均小于第二汽缸的偏差。
[0055]基于與預選共同預點火計數505的偏差，向各汽缸供給燃料，以賦予各汽缸接近于加權平均值(即，接近于共同預點火計數505)的預點火計數。具體地，加濃預點火計數高于加權平均值的汽缸(在此，汽缸2)，同時減稀預點火計數低于加權平均值的汽缸(在此，汽缸1、3和4)。汽缸2的加濃程度和汽缸1、3和4的減稀程度基于預點火計數高于加權平均值的汽缸數量(在此，一個)和預點火計數低于加權平均值的汽缸數量(在此，三個)。在所示實例中，由于有3個汽缸的預點火計數在加權平均值以下并且僅一個汽缸的預點火計數高于加權平均值，因此汽缸2的加濃程度512 (在此，噴射的燃料量)可大于汽缸1、3和4中每一個的加濃程度(在此，分別是511、513和514，)。進一步，由于汽缸1、3和4的預點火計數基本上相同，汽缸1、3和4的減稀程度均為汽缸2加濃程度的1/3 (按振幅計)。進一步，將汽缸減稀總和調節(jié)成等于其他汽缸加濃總和。在所示實例中，汽缸1、3和4的稀燃料噴射(511、512、514)總和等于汽缸2的濃燃料噴射(512)。因此，汽缸2的加濃512被調節(jié)以抵消汽缸1、3和4的減稀511、513、514，以保持凈發(fā)動機排氣空燃比處于化學計量(由虛線515表不)。
[0056]要理解，雖然所示實例以四個汽缸示例汽缸預點火平衡的思路，但這不意為是限制性的，在可選的實例中，或多或少的汽缸數量可具有高于或低于共同預點火計數的預點火計數，并且進一步，各汽缸的預點火計數可基本上變化。其中，各汽缸的加濃程度和減稀程度可基于各汽缸與共同預點火計數的偏差進行調節(jié)，使得噴射到預點火計數低于共同預點火計數的各汽缸中的燃料總和可等于噴射到預點火計數高于共同的預點火計數的各汽缸中的燃料總和，從而保持凈發(fā)動機排氣空燃比基本上處于化學計量。
[0057]例如，增壓發(fā)動機可包括具有第一較高預點火計數的第一汽缸、具有第二較低預點火計數的第二汽缸和具有低于第一預點火計數的第三預點火計數的第三汽缸。在此，發(fā)動機控制器可比較第一、第二和第三預點火計數，和基于比較選擇共同的預點火計數。然后，控制器可以第一量噴射燃料(例如，通過直接燃料噴射器直接噴射燃料)到第一汽缸中，以加濃第一汽缸；以第二量噴射燃料到第二汽缸中，以減稀第二汽缸；和以第三量噴射燃料到第三汽缸中，以減稀第三汽缸。在此，第一量、第二量和第三量可基于第一、第二和第三預點火計數與共同預點火計數的偏差，并且可被調節(jié)以保持發(fā)動機排氣空燃比處于或接近化學計量。具體地，基于預點火計數低于共同預點火計數的汽缸(較大)數量和基于預點火計數高于共同預點火計數的汽缸(較小)數量，分別噴射到第二和第三汽缸中的第二和第三燃料量均可被調節(jié)成小于噴射到第一汽缸中的第一量。此外，第一量的總和可等于第二和第三量的總和。
[0058]返回圖5，基于各個汽缸燃料調節(jié)，可發(fā)生各個扭矩變化，由圖520中的三角形表示。即，燃料平衡調節(jié)后各個汽缸的扭矩可從燃料調節(jié)前的共同(期望)汽缸扭矩525 (虛線)改變。在一個實例中，可利用繪圖，如圖4中的圖400，確定各個汽缸扭矩瞬態(tài)。各個汽缸扭矩擾動可導致減稀汽缸和加濃汽缸之間的扭矩差異(Λ Tq)。如此，如果扭矩差異高于預定閾值，則扭矩瞬態(tài)可被車輛駕駛員感受，并且其駕駛體驗質量可降低。因此，在所示實例中，響應汽缸2的扭矩和汽缸1、3和4的平均扭矩之間的扭矩差異ATq大于閾值，可增加汽缸2的火花延遲532的量(B卩，可延遲點火正時，進一步遠離MBT)。這可減小汽缸2的扭矩，使其更接近期望的汽缸扭矩525，并減小汽缸之間的扭矩差異。如此，這可暫時減小發(fā)動機扭矩，但是，車輛駕駛員感受到的扭矩瞬態(tài)可減小，從而改善其駕駛體驗。
[0059]以這種方式，本公開能夠解決預點火和/或爆震發(fā)生中的汽缸與汽缸失衡。具體地，通過基于發(fā)動機各汽缸的預點火計數和爆震率的比較向發(fā)動機各汽缸供給燃料，全部汽缸均可被賦予共同的預點火和爆震發(fā)生率。通過選擇能夠使一些發(fā)動機汽缸的燃料加濃被其他發(fā)動機汽缸的燃料減稀抵消的共同預點火計數，實現汽缸預點火平衡，同時保持化學計量的排氣空燃比。進一步，可減小任何具體汽缸的預點火或爆震的高發(fā)生，從而減少發(fā)動機退化。
[0060]注意，本文中包括的實例控制和評估程序可與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)構造一起應用。本文描述的具體程序可代表任意數目的處理策略中的一個或多個，所述處理策略諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。如此，所示的各個動作、操作或功能均可在所示的次序中并行執(zhí)行，或在一些情況中被省略。同樣地，不一定要求處理順序達到本文所述的實例實施方式的特征和優(yōu)勢，而是提供來方便說明和描述。一個或多個示例的動作、操作和/或功能可重復執(zhí)行，這取決于所應用的具體策略。此外，描述的動作、操作和/或功能可以圖形表示待編程進發(fā)動機控制系統(tǒng)中計算機可讀存儲介質非臨時性存儲器的編碼。
[0061]應該理解，本文公開的構造和程序實質上是示例性的，并且這些【具體實施方式】不以限制性的意義被看待，因為許多變化是可能的。例如，上述技術可適用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4和其它發(fā)動機類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構造與其它特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合以及亞組合。
[0062]所附權利要求具體指出被認為是新穎的和非顯而易見的某些組合和亞組合。這些權利要求可能涉及“一個(an)”元件或“第一”元件或其等同物。這些權利要求應該被理解為包括結合一個或多個這樣的元件，既不要求也不排除兩個或更多個這樣的元件。公開的特征、功能、元件和/或性質的其它組合和亞組合可通過修改本申請權利要求書或通過在本申請或相關申請中提出新權利要求而要求保護。這些權利要求一無論其范圍對于原始權利要求更寬、更窄、相同或不同一也被視為包括在本公開的主題內。
【權利要求】
1.運轉發(fā)動機的方法，包括， 基于各汽缸的預點火計數，向所述發(fā)動機的各汽缸供給燃料，以賦予各汽缸共同的預點火計數，同時保持所述發(fā)動機的排氣空燃比處于或接近化學計量。
2.權利要求1所述的方法，其中所述共同的預點火計數是全部所述汽缸的所述預點火計數的加權平均值。
3.權利要求1所述的方法，其中所述供給燃料包括加濃具有相對較高的預點火計數的汽缸和減稀具有相對較低的預點火計數的汽缸。
4.權利要求3所述的方法，其中加濃程度和減稀程度基于預點火計數高于所述共同預點火計數的汽缸數量和預點火計數低于所述共同預點火計數的汽缸數量，和進一步基于各汽缸預點火計數與所述共同預點火計數的偏差。
5.權利要求4所述的方法，其中調節(jié)所述汽缸的所述加濃程度和所述減稀程度，以保持所述發(fā)動機的所述排氣空燃比處于或接近化學計量。
6.權利要求5所述的方法，進一步包括，基于所述汽缸之間的汽缸扭矩差異，調節(jié)至少一個汽缸的點火火花正時。
7.權利要求1所述的方法，其中所述供給燃料進一步基于各汽缸的爆震率，以賦予各汽缸的所述爆震率以共同的平均爆震率。
8.權利要求1所述的方法，進一步包括，響應汽缸中預點火的發(fā)生，加濃受影響的汽缸達一定數量的燃燒事件和增加所述受影響汽缸的預點火計數。
9.權利要求1所述的方法，其中所述發(fā)動機是增壓發(fā)動機，并且向各汽缸供給燃料包括直接噴射燃料到各汽缸.中。
10.權利要求1所述的方法，其中基于噴射到所述汽缸中的所述燃料的燃料類型，進一步調節(jié)所述燃料供給，所述調節(jié)包括，隨著所述噴射燃料的醇含量增加，向各汽缸供給燃料，以賦予各汽缸的預點火計數以較低的共同預點火計數。
11.運轉包括汽缸組的發(fā)動機的方法，包括， 比較所述汽缸組中各汽缸的預點火計數；和 基于所述比較，調節(jié)輸送至所述汽缸組中各汽缸的燃料量，以賦予各汽缸相互接近的預點火計數，同時保持所述汽缸組的排氣空燃比處于或接近化學計量。
12.權利要求11所述的方法，其中賦予各汽缸相互接近的預點火計數包括賦予各汽缸的預點火計數以所述汽缸組預點火計數的加權平均值。
13.權利要求12所述的方法，其中所述調節(jié)包括加濃預點火計數高于所述加權平均值的各汽缸和減稀預點火計數低于所述加權平均值的各汽缸。
14.權利要求所述的方法13，其中各汽缸的加濃程度和減稀程度基于預點火計數高于所述加權平均值的汽缸數量、預點火計數低于所述加權平均值的汽缸數量和各汽缸預點火計數與所述加權平均值的偏差。
15.權利要求14所述的方法，其中進一步調節(jié)所述加濃程度和所述減稀程度，以保持所述汽缸組的所述排氣空燃比處于或接近化學計量。
16.權利要求11所述的方法，進一步包括，響應汽缸中預點火的發(fā)生，加濃所述汽缸組達一定持續(xù)時間，限制所述汽缸組的發(fā)動機負荷達所述持續(xù)時間，和增加所述汽缸的預點火計數。
17.發(fā)動機系統(tǒng)，包括， 發(fā)動機，其包括具有第一較高預點火計數的第一汽缸和具有第二較低預點火計數的第二汽缸； 渦輪增壓器，其被配置以向所述發(fā)動機提供增壓進氣充氣； 直接燃料噴射器，其被配置以直接噴射一定量燃料到所述第一和/或所述第二汽缸中；和 控制器，其具有指令用于， 比較所述第一和第二預點火計數； 基于所述比較選擇共同預點火計數； 以第一量噴射燃料到所述第一汽缸中，以加濃所述第一汽缸；和以第二量噴射燃料到所述第二汽缸中，以減稀所述第二汽缸，其中所述第一量和第二量基于所述第一和第二預點火計數與所述共同預點火計數的偏差，并且其中所述第一量和第二量被調節(jié)以 保持所述發(fā)動機的排氣空燃比處于或接近化學計量。
18.權利要求17所述的系統(tǒng)，進一步包括具有第三預點火計數的第三汽缸，所述第三預點火計數低于所述第一預點火計數，其中所述控制器進一步包括用于以第三量噴射燃料到所述第三汽缸中以減稀所述第三汽缸的指令，其中所述第二量和第三量小于所述第一量，并且其中所述第一量、第二量和第三量被調節(jié)以保持所述發(fā)動機的排氣空燃比處于或接近化學計量。
19.權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述共同預點火計數基于噴射燃料的醇含量被進一步調節(jié)。
20.權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述共同預點火計數基于所述第一和第二汽缸的爆震率被進一步調節(jié)。
【文檔編號】F02D41/00GK103443425SQ201180069497
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年11月3日 優(yōu)先權日:2011年3月24日
【發(fā)明者】C·P·格魯格拉, R·S·巴斯金 申請人:福特環(huán)球技術公司