相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年11月10日提交的標題為“多級動態(tài)跳過點火(multileveldynamicskipfire)”的美國臨時專利申請?zhí)?2/077,439、于2015年2月17日提交的標題為“多級動態(tài)跳過點火”的美國臨時專利申請?zhí)?2/117,426、于2015年2月26日提交的標題為“使用多級跳過點火(usingmulti-levelskipfire)”的美國臨時專利申請?zhí)?2/121,374、于2015年10月21日提交的標題為“多級跳過點火(multi-levelskipfire)”的美國專利申請?zhí)?4/919,011、以及于2015年10月21日提交的標題為“多級跳過點火”的美國專利申請?zhí)?4/919,018的優(yōu)先權，出于所有目的，這些申請中的每一個申請以其全部內容并入本文。

本發(fā)明涉及用于以跳過點火式方式運行發(fā)動機的方法和系統(tǒng)。在多個不同的實施例中，描述了跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以選擇性地將工作室停用并且以多個不同的輸出水平將其點火。

背景技術：

現(xiàn)今在用的大多數(shù)車輛(以及許多其他裝置)是由內燃(ic)發(fā)動機提供動力的。內燃發(fā)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(fā)生燃燒。在正常行駛條件下，內燃發(fā)動機產生的扭矩需要在寬泛的范圍內變化，以便滿足駕駛員的操作需要。經年來，已經提出并利用了用于控制內燃發(fā)動機扭矩的多種方法。一些這樣的途徑考慮了改變發(fā)動機的有效排量。改變發(fā)動機有效排量的發(fā)動機控制手段能夠歸類成兩種類型的控制，多重固定排量式和跳過點火式。在固定多重排量式控制中，一些固定組的汽缸在低負載條件下解除激活；例如，能夠在某些條件下以同樣的4個汽缸來運行的8汽缸發(fā)動機。相比之下，跳過點火式發(fā)動機控制設想在所選點火時機過程中選擇性地跳過某些缸的點火。因此，特定缸可以在一個發(fā)動機循環(huán)過程中被點火并且然后可以在下一個發(fā)動機循環(huán)過程中被跳過，并且然后在下一個發(fā)動機循環(huán)過程中被選擇性地跳過或點火。例如，對4缸發(fā)動機中的每隔兩個汽缸進行點火將提供最大發(fā)動機排量的l/3的有效排量，這是通過簡單地停用一組汽缸所不能獲得的分量排量。類似地，對3缸發(fā)動機中的每隔一個缸進行點火將提供1/2的有效排量，這是通過簡單地停用一組缸所不能獲得的分量排量。美國專利號8,131,445(由本申請的受讓人提交并且出于所有目的通過引用以其全文結合在此)教示了多種跳過點火發(fā)動機控制實現(xiàn)方式?？傮w上，跳過點火式發(fā)動機控制被認為提供了多個潛在優(yōu)點，包括顯著改進許多應用中的燃料經濟性的潛能。盡管跳過點火式發(fā)動機控制的概念已經存在許多年，并且人們明了其益處，但跳過點火式發(fā)動機控制還未能達成顯著的商業(yè)成功。

眾所周知，運行中的發(fā)動機趨于是顯著的噪音和振動來源，它們在本領域中經常總和地稱作nvh(噪音，振動和不平順性)?？傮w上，與跳過點火式發(fā)動機控制相關聯(lián)的成見是發(fā)動機跳過點火式運行將使得發(fā)動機運轉顯著更粗暴，也就是相對于常規(guī)運行的發(fā)動機增加nvh。在諸如汽車應用的許多應用中，跳過點火式發(fā)動機控制所呈現(xiàn)出的最顯著的挑戰(zhàn)之一是振動控制。事實上，不能令人滿意地解決nvh顧慮被認為是阻礙廣泛采用跳過點火式類型的發(fā)動機控制的一個主要障礙。

美國專利號7,954,474；7,886,715；7,849,835；7,577,511；8,099,224；8,131,445和8,131,447以及美國專利申請?zhí)?3/004,839；13/004,844；和其他文獻闡述了使得以跳過點火式運行模式運行各種各樣的內燃發(fā)動機可行的多種多樣的發(fā)動機控制器。這些專利和專利申請各自通過引用并入本文。盡管所闡述的控制器工作良好，但仍繼續(xù)努力來進一步改善這些以及其他跳過點火式發(fā)動機控制器的性能以進一步減輕在跳過點火式控制下運行發(fā)動機的nvh問題。本申請闡述了能夠改善多種多樣的應用中發(fā)動機性能的額外的跳過點火式控制特征和改進之處。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及跳過點火式發(fā)動機控制。在一方面，描述了一種用于控制發(fā)動機的方法。跳過所選被跳過的工作循環(huán)并且使得所選活動的工作循環(huán)點火，以便遞送所希望的發(fā)送機輸出。一個或多個工作室能夠例如針對相同的凸輪相位器設置和/或map(進氣歧管絕對壓力)設置生成多個可能水平的扭矩輸出。針對這些被點火的工作室(即，有待被點火的工作室)中的每一個工作室選擇特定水平的扭矩輸出(例如，高或低扭矩輸出)。這在此被稱為多級跳過點火式發(fā)動機控制。在多種不同的設計中，基于這些被點火的工作室上選擇的是高扭矩輸出還是低扭矩輸出，來調整這些被點火的工作室的空氣進氣量。多個不同實施例涉及幫助實施上述方法的發(fā)動機控制器、軟件、以及系統(tǒng)。

另一方面，描述了一種發(fā)動機控制器。該發(fā)動機控制器包括多個工作室。每個工作室包括至少一個被凸輪致動的進氣閥。該發(fā)動機控制器包括點火分數(shù)計算器、點火正時確定模塊、以及點火控制單元。該點火分數(shù)計算器被安排成用于確定適合用于遞送所希望扭矩的點火分數(shù)。該點火正時確定模塊被安排成用于基于該點火分數(shù)來生跳過點火式點火序列。該跳過點火式點火序列指示出在所選點火時機的過程中，所選工作室被停用還是被點火；并且進一步指示出針對每次點火，該點火產生了低扭矩輸出還是高扭矩輸出。該點火控制單元被安排成用于基于該點火序列以跳過點火的方式來操作這些工作室。在多個不同的實施例中，該點火控制單元還被安排成基于該點火序列針對每個被點火的工作室(即，將被點火的每個工作室)指明的是低扭矩輸出還是高扭矩輸出來調整該被點火的工作室的空氣進氣量。

多級跳過點火式發(fā)動機控制可以以多種多樣的方式進行。在一些實施例中，是例如基于逐點火時機地作出關于各工作循環(huán)是點火還是跳過的決定、和/或作出關于對于被點火的工作室是否選擇特定水平的扭矩輸出的決定?？梢酝ㄟ^使用一個或多個查找表、電路、西格瑪?shù)聽査D換器或其他技術來作出這樣的決定。

可以使用多種不同的系統(tǒng)來控制這些被點火的工作室的扭矩輸出。例如在一些途徑中，這些工作室(各自包括一個或多個進氣閥)中的一個或多個工作室是獨立控制的。這些進氣閥可以在不同的時刻和/或根據(jù)不同的循環(huán)(例如，艾金森(atkinson)循環(huán)以及奧托(otto)循環(huán))來打開或關閉，這可以幫助改變該工作室的扭矩輸出?？梢曰谥鸸ぷ餮h(huán)地獨立致動或停用工作室的這些進氣閥。在多個不同的實施例中，用于工作室的閥控制系統(tǒng)使該工作室在相同的發(fā)動機條件(例如相同的凸輪相位器設置、節(jié)氣門位置設置、和/或發(fā)動機速度設置)下能夠提供兩個、三個、或更多個扭矩輸出水平。應了解的是，在此所描述的用于實施多級跳過點火式發(fā)動機控制的方法可以與任何合適的工作室設計或閥控制系統(tǒng)一起使用。

另一方面，描述了一種發(fā)動機系統(tǒng)。該發(fā)動機系統(tǒng)包括進氣歧管、一個或多個工作室、以及兩條或更多條進氣通路。在多個不同的實施例中，兩條進氣通路與工作室相連。這兩條進氣通路相對于該工作室安排成使得這些進氣通路中的每一個進氣通路的中央軸線基本上與該工作室的中央軸線相交。

附圖說明

通過參照以下結合附圖給出的說明，可以最好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，在附圖中：

圖1a和1b是根據(jù)本發(fā)明特定實施例的工作室以及相關聯(lián)的閥控制系統(tǒng)的截面視圖。

圖2-7是展示根據(jù)本發(fā)明多個不同實施例的閥控制系統(tǒng)的簡圖。

圖8是展示根據(jù)本發(fā)明特定實施例的用于工作室的閥提升度調整的曲線圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明特定實施例的閥控制系統(tǒng)。

圖10是展示示例性進氣通路的簡圖。

圖11是展示根據(jù)本發(fā)明特定實施例的進氣通路的簡圖。

圖12a-12f是展示根據(jù)本發(fā)明多個不同實施例的工作室和進氣閥的多個操作階段的簡圖。

圖13a-13b是展示根據(jù)本發(fā)明多個不同實施例的可以如何操作多個閥來產生工作室的多個不同水平的扭矩輸出的圖表。

圖14a-14h是展示根據(jù)本發(fā)明多個不同實施例的、工作室的不同安排和特征的圖表。

圖15是根據(jù)本發(fā)明特定實施例的一組汽缸的簡圖。

圖16根據(jù)本發(fā)明特定實施例的發(fā)動機控制器的框圖。

圖17是根據(jù)本發(fā)明特定實施例的一種用于實施多級跳過點火式發(fā)動機控制的方法的流程圖。

圖18是指示出隨著發(fā)動機速度和有效點火分數(shù)而變化的最大可允許工作室輸出的示例性查找表。

圖19是指示出隨著有效點火分數(shù)而變化的點火分數(shù)和水平分數(shù)的示例性查找表。

圖20是根據(jù)本發(fā)明特定實施例的、生成多級跳過點火式點火序列的示例性電路的簡圖。

圖21是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的、生成多級跳過點火式點火序列的示例性電路的簡圖。

圖22是提供了隨著有效點火分數(shù)而變化的多級跳過點火式點火序列的示例性查找表。

圖23是流程圖，展示了在多個點火分數(shù)之間的過渡過程中使用多級跳過點火式發(fā)動機控制的示例性方法。

圖24是流程圖，展示了根據(jù)本發(fā)明特定實施例的用于檢測并管理發(fā)動機中的爆震的示例性方法。

圖25是流程圖，展示了一種響應于具體發(fā)動機運行來使用多級跳過點火式發(fā)動機控制的示例性方法。

圖26是流程圖，展示了根據(jù)本發(fā)明特定實施例的一種用于診斷并管理發(fā)動機問題的示例性方法。

在附圖中，有時使用相同的參考號來表示相同的結構要素。還應當認識到，附圖中的描繪是圖解的而不是按比例的。

具體實施方式

本發(fā)明涉及一種用于以跳過點火式方式運行發(fā)動機的系統(tǒng)。更確切地，本發(fā)明的多個不同實現(xiàn)方式涉及一種能夠以多個不同扭矩輸出水平來選擇性地將工作室點火的跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)。

總體上，跳過點火式發(fā)動機控制設想在選擇的點火時機過程中選擇性地跳過某些汽缸的點火。因此，例如，特定汽缸可以在一個點火時機過程中被點火并且然后可以在下一個點火時機過程中被跳過，并且然后在下一個點火時機過程中被選擇性地跳過或點火。這與常規(guī)可變排量發(fā)動機操作形成對照，在常規(guī)可變排量發(fā)動機的運行中，在某些低負載運行條件的過程中固定的一組汽缸被停用。

跳過點火式發(fā)動機控制的一個難題是將令人不希望的噪音、振動和不平順性(nvh)減少到可接受水平。發(fā)動機所產生的噪音和振動能夠通過多種多樣的途徑傳遞給車廂中的乘員。這些途徑中的一些，例如動力傳動系，能夠改變對發(fā)動機噪音和振動特征中存在的多種不同頻率分量的放大。尤其是，較低的變速箱齒輪比趨于放大振動，因為變速箱正增大扭矩和車輪處的扭矩變化。噪音和振動還能激起多種不同車輛共振，這些共振能夠匯入車廂。

一些噪音和振動頻率能夠是尤其令車輛乘員懊惱的。尤其是，低頻率、重復圖案(例如，在0.2至8hz范圍內的頻率分量)趨于產生被車輛乘員感知到的令人不希望的振動。這些圖案的較高階諧波能夠導致乘客廂中的噪音。尤其是，大約40hz的頻率可以在車廂內共鳴，所謂的“轟鳴”頻率。商業(yè)可行的跳過點火式發(fā)動機控制要求以可接受的nvh水平運行而同時提供駕駛員所希望的或所要求的發(fā)動機扭矩輸出并且達成顯著的燃料效率增益。

nvh特征隨發(fā)動機速度、點火頻率、和變速箱檔位而改變。例如，考慮選擇特定點火頻率的發(fā)動機控制器，該特定點火頻率指明對于在特定發(fā)動機速度和檔位提供所希望的扭矩所必需的點火百分數(shù)。基于該點火頻率，發(fā)動機控制器產生重復的點火圖案來以跳過點火式方式運行發(fā)動機的這些工作室。如熟悉本領域的人員所周知的，在給定發(fā)動機速度上以一些點火圖案平順運行的發(fā)動機可能會以其他點火圖案產生令人不希望的聲響或振動效果。類似地，一種給定點火圖案可能在一個發(fā)動機速度提供可接受的nvh，而同一圖案在其他發(fā)動機速度可能產生不可接受的nvh。發(fā)動機引入的噪音和振動還受汽缸負載或工作室輸出的影響。如果提供較少的空氣和燃料給汽缸，汽缸的點火會產生較少的輸出，以及較少的噪音和振動。結果，如果汽缸輸出減少，曾經由于其低劣的nvh特征而不可使用的一些點火頻率和順序可能就會變得可用。

如在美國專利申請?zhí)?4/638,908(出于所有目的，該申請的全部內容并入本文)中所描述的，總體上希望的是以下跳過點火式發(fā)動機控制器設計：遞送所要求的發(fā)動機輸出同時使得燃料消耗最小化并且提供可接受的nvh性能。這由于在車輛運行期間所遇到的大范圍的運行條件而是個有挑戰(zhàn)的問題。所要求的發(fā)動機輸出可以被表達為發(fā)動機運行速度下的扭矩請求。應理解的是所提供的發(fā)動機扭矩的量可以由點火頻率與汽缸負載的乘積來代表。因此，如果點火頻率(ff)增加，則可以減小汽缸扭矩負載(ctf)來產生同一發(fā)動機扭矩，并且反之亦然。換言之，

發(fā)動機扭矩分數(shù)(etf)＝ctf*ff(等式1)

其中etf是代表歸一化的凈的或指明的發(fā)動機扭矩的值。在這一等式中所有的值都是無量綱的，這允許其與所有的類型的發(fā)動機一起使用并且用于所有類型的車輛。也就是說，可以使用多種多樣不同的點火頻率和ctf的組合來提供同一發(fā)動機扭矩。等式1并不包括發(fā)動機摩擦的影響。可以將摩擦包括在內來完成相似的分析。在這種情況下計算的參數(shù)應該是制動扭矩分數(shù)?？梢允褂冒l(fā)動機凈扭矩分數(shù)、發(fā)動機制動扭矩分數(shù)、發(fā)動機所指示的扭矩分數(shù)、或一些相似的量度來作為控制算法的基礎。清晰起見，術語發(fā)動機扭矩分數(shù)可以是指發(fā)動機輸出的這些度量的任一者并且將被使用在后續(xù)對發(fā)動機控制器和發(fā)動機控制方法的討論中。

本發(fā)明的多個不同的實施例涉及一種能夠以多個不同的輸出水平來將所選工作室點火的跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)。這在此被稱為多級跳過點火操作。在一些實施例中，可以通過將上述等式1修改成如下地包括多個點火水平可能性來對多級跳過點火操作進行建模：

發(fā)動機扭矩分數(shù)(etf)＝ctf1*ff1+ctf2*ff2+..+ctfn*ffn(等式2)

其中ctf1是在第一水平下汽缸扭矩分數(shù)而ff1是點火分數(shù)，ctf2是在第二水平下的汽缸扭矩分數(shù)而ff2是點火分數(shù)，并且ctfn是在第n水平下的汽缸扭矩分數(shù)而ffn是點火分數(shù)。該多個不同的點火分數(shù)的總和等于總點火分數(shù)，即

ff＝ff1+ff2+ffn(等式3)

在下文所描述的一些實施例中，n等于二，但是這不是限制性的。

應了解的是，存在許多表達上述概念的等效方法。例如，代替基于發(fā)動機扭矩分數(shù)(etf)來建模，建?？梢曰趦舭l(fā)動機扭矩(et)，因為這些量是簡單成比例的。汽缸扭矩分數(shù)(ctf)可以是與凈平均有效壓力(nmep)成比例的，并且第n個水平的點火分數(shù)(ffn)可以是與以第n個水平(fedn)運行的汽缸的分數(shù)發(fā)動機排量成比例的。因此等式2可以等同地表示為

et＝nmep1*fed1+nmep2*fed2+...+nmepn*fedn(等式4)

上述等式4僅是示例性的改進并且可以設想許多等同的改進。它們都共同具有與發(fā)動機輸出扭矩相關的、被表示為多個量的總和的量，其中每個量是與汽缸組的輸出相關的，并且存在具有不同的非零輸出的至少兩個汽缸組。

可以如下描述多級跳過點火操作的實例?？梢詫⒐ぷ魇以谝粋€所選工作循環(huán)的過程中停用、在下一個工作循環(huán)的過程中以高水平輸出進行點火、并且接著在下一個工作循環(huán)的過程中以較低的水平輸出(例如，該高水平輸出的0-80％)進行點火。在多個不同的實現(xiàn)方式中，該低水平輸出可以基本上對應于提供最佳燃料效率、即最低bsfc(制動燃料消耗率)操作點的工作室負載。如眾所周知的，bsfc工作室負載隨著rpm的變化而變化。這樣，在本發(fā)明的多個不同的實施例中，該高與低點火水平之間的比率可以隨著發(fā)動機rpm以及可能的其他變量的變化而變化。協(xié)調這些點火和停用，從而產生所希望的發(fā)動機扭矩。多級跳過點火操作的可用性允許發(fā)動機控制系統(tǒng)具有更多選擇來尋求發(fā)動機輸出、燃料效率、噪音、以及振動之間的平衡。

應了解的是，可以使用任何合適的技術來實現(xiàn)多級跳過點火操作。例如在一些實施例中，使用節(jié)氣門控制、火花正時、閥正時、map調整和/或排放氣體再循環(huán)來控制工作室扭矩輸出。在本申請中，描述了各種各樣的工作室控制系統(tǒng)和安排。此類系統(tǒng)被安排成使工作室能夠產生多個水平扭矩輸出。本申請還描述了可以使用上述系統(tǒng)來實施的多種不同的多級跳過點火式發(fā)動機控制方法(例如，如結合圖16-26所描述的)。然而，這些方法不限于在此所描述的系統(tǒng)并且可以用于任何合適的工作室設計、系統(tǒng)或機構。

工作室閥控制系統(tǒng)

本發(fā)明的多個不同的實施例涉及一種工作室閥控制系統(tǒng)。初始地參見圖1a和1b，將描述示例性工作室閥控制系統(tǒng)100的兩個截面視圖。該工作室閥控制系統(tǒng)100包括工作室102，該工作室?guī)в谢钊?04、兩個進氣閥120a/120b以及兩個排氣閥122a/122b。致動器116a/116b控制這些進氣閥的打開和關閉。進氣通路110a/110b將進氣閥120a/120b分別與進氣歧管(未示出)聯(lián)接。

當進氣閥打開時，空氣從該進氣歧管經過對應的進氣通路110a/110b遞送進入工作室102中。如本領域普通技術人員熟知的，如果工作室102有待被點火，則空氣與該工作室102中的燃料混合，并且該燃料-空氣混合物被點燃。所產生的燃燒將活塞104驅動到工作室102的底部。打開這些排氣閥122a/122b并且隨著活塞104升高將排放氣體從工作室102中推出到排氣通路112a/l12b中。

在許多常規(guī)設計中，同時打開和關閉該工作室102的進氣閥120a/120b。即，它們是由同一致動器控制的和/或根據(jù)同一提升曲線被打開和關閉。該提升曲線的正時可以使用凸輪相位器來調整，該凸輪相位器使閥打開和關閉的時間相對于曲軸運動改變。然而，在多個不同的常規(guī)設計中，凸輪相位器的機械器件總體上允許基于逐個循環(huán)該閥正時僅出現(xiàn)小改變并且以類似的方式操作行所有汽缸。然而在所展示的實施例中，進氣閥120a/120b是被獨立致動和操作的。從一個工作循環(huán)到下一個工作循環(huán)，一個進氣閥的打開和關閉的正時可以與另一個進氣閥不同或相同。舉例而言，在所選工作循環(huán)的過程中，進氣閥120a可以保持被停用或關閉，而進氣閥120b被打開以允許空氣進入該工作室中。替代地，在所選工作循環(huán)的過程中，進氣閥120a可以基于奧托循環(huán)被打開和關閉，而另一個進氣閥120b可以基于艾金森或其他循環(huán)被打開和關閉。在任意所選工作循環(huán)的過程中，這些進氣閥中的一者或兩者可以被停用或關閉。在多個不同的實施例中，工作室102的每個進氣閥可以基于逐個點火時機地被獨立地致動或停用。

獨立控制同一工作室的這些進氣閥的能力提供了多種多樣的優(yōu)點。舉例來說，可以動態(tài)地調整該工作室的扭矩輸出。舉例而言，在多個不同的設計中，如果兩個進氣閥在進氣沖程的過程中打開并且接著在隨后的壓縮沖程的過程中關閉，則在所選工作循環(huán)的過程中這些進氣閥之一的停用將導致較少的空氣被遞送至該工作室。這進而相對于這兩個進氣閥打開的情形而言減小了由該工作室的點火所產生的扭矩。同樣，在該進氣沖程結束之前關閉這些進氣閥中的一者或兩者將導致較少的空氣引入和較低的工作循環(huán)扭矩輸出。類似地，保持這些進氣閥中的一者或兩者在進氣沖程以及一部分壓縮沖程的過程中均打開將導致較低的工作循環(huán)輸出。在這種情況下被引入汽缸中的空氣在動力沖程開始之前從該汽缸排出。通過使用每個進氣閥的獨立控制并且使用每個進氣閥的不同類型的打開/關閉正時，兩個、三個或更多個水平的工作室輸出是可能的，如之后在本申請中所討論的。如之前所討論的，例如基于逐個點火時機地快速調制工作室扭矩輸出的這種能力可以允許更好地控制振動、噪音以及燃料消耗。

致動器116a/116b可以使用多種多樣的機構來控制工作室102的進氣閥120a/120b的打開和關閉。例如在多個不同的實施例中，每個進氣閥是被凸輪致動的和/或機械控制的。例如在所展示的實施例中，致動器116a和116b分別是獨立操作進氣閥120a和120b的分開的凸輪。在一些設計中，可以在該閥系中設置失速運動、可疊縮閥提升器、可疊縮間隙調節(jié)器、可疊縮輥指隨動件或可疊縮同心桶，以允許停用該閥。這些裝置可以允許進氣閥在任何給定的工作循環(huán)中被啟用或停用。在一些實施例中，還可以使用軸向地移動的凸輪軸來控制閥運動，其中不同的凸輪突出部可以偏移來與進氣閥桿相接合。在這種情況下，這些凸輪突出部之一可以是零提升突出部，從而有效地停用該汽缸。在一些實施例中，可以使用僅單一進氣閥，并且閥的打開可以跟蹤兩個或更多個不同的提升曲線并且基于其進行?？梢允褂貌煌耐馆喕蛲ㄟ^使用更復雜的閥系來產生不同的曲線。然而，應了解的是，各種不同的其他設計也是可能的，如在之后本申請中所討論的。進氣閥的致動可以機械地、機電地、電液壓地、或使用任何其他合適的機構進行。

可以使用多種多樣的系統(tǒng)來致動并且控制工作室102的進氣閥和排氣閥。圖2-7中展示了一些示例性設計。圖2-7是示例性工作室閥控制系統(tǒng)(例如，圖1a和1b中所展示的工作室控制系統(tǒng)100)的圖解頂視圖。圖2-7各自展示了工作室102、致動器116a/116b、進氣閥120a/120b、排氣閥122a、以及可能的額外的排氣閥122b。在致動器與具體的閥之間繪制的線表示：該致動器控制該閥的打開和關閉?？傮w上，當在致動器與兩個或更多個閥之間繪制了線時，這意味著當該致動器被啟用時，這些閥在所選工作循環(huán)的過程中必須全部被致動；替代地，如果該致動器在工作循環(huán)的過程中沒有被啟用，則這些閥在該工作循環(huán)的過程中必須全部被停用。如果在致動器與具體的閥之間沒有繪制線，這意味著該致動器不控制這個具體的閥。上述致動可以使用任何合適的技術或機構、例如通過使用包括一個或多個凸輪和/或凸輪軸的凸輪軸組件來執(zhí)行。

可能存在各種各樣不同的閥控制安排。例如在圖2中，進氣閥120a和排氣閥122a位于工作室102的一側(即，對稱線105的一側)。進氣閥120b和排氣閥122b位于工作室102的另一側(即，線105的另一側)。致動器116a控制該工作室102的一側上的這些閥(即，進氣閥120a和排氣閥122a)，并且另一個致動器(致動器116b)控制該工作室的另一側上的這些閥(即，進氣閥120b和排氣閥122b)。

圖3展示了稍微不同的安排。在這個實例中，每個致動器116a/116b控制該工作室的一側上的一個進氣閥以及該工作室的另一側上的一個排氣閥。即，致動器116a控制進氣閥120a和排氣閥122b，而致動器116b控制進氣閥120b和排氣閥122a。

以上安排可以在該工作室102的內部中產生不同的流動。例如，如果致動器控制該工作室的同一側上的進氣閥和排氣閥(例如，如圖2所示)，則從該進氣閥流向該排氣閥的空氣傾向于不流經該工作室的中間或中央軸線106。如果該致動器控制該工作室的不同側上的進氣閥和排氣閥(例如，如圖3所示)，則在該進氣閥與排氣閥之間流動的空氣傾向于穿過該工作室的中間或中央軸線。這可能對該室中的空氣和多種氣體的渦旋或翻滾造成不同影響。用于致動器和閥的不同控制方案和安排可以幫助在該室內實現(xiàn)希望量的渦旋?？傮w上，中等量的渦旋是希望的。如果存在太多渦旋，則可能對該工作室的壁造成太多的熱對流。如果存在較少渦旋，則該工作室中的燃燒速率可能很低。

其他閥控制安排也是可能的。例如在圖4中，致動器116a控制該工作室102的一側上的一個進氣閥120a以及該工作室的另一側上的兩個排氣閥122a/122b。該另一個致動器116b控制其余的進氣閥(進氣閥120b)。因此，每當啟用致動器116b來在所選工作循環(huán)的過程中打開進氣閥120b并且希望發(fā)生排放事件時，也必須啟用致動器116a。換句話說，每當在所選工作循環(huán)內希望發(fā)生排放事件時，必須啟用致動器116a并且在該工作循環(huán)的過程中將打開進氣閥120a和這兩個排放122a和122b。打開這兩個排氣閥可以幫助改善排氣，即，正好在活塞達到上止點之前(即在進氣沖程開始之前)從該工作室排出排放氣體。

圖5展示了另一閥控制系統(tǒng)。在這個實例中，致動器116a控制該工作室102的一側上的一個進氣閥120a以及這兩個排氣閥122a和122b。該另一個致動器116b具有類似的功能，即它控制該工作室的另一側上的進氣閥120b還有這兩個排氣閥122a和122b。這個安排還致使這兩個排氣閥122a/122b在希望發(fā)生排氣事件的所選工作循環(huán)的過程中和/或每當這些進氣閥120a/120b之一在所選工作循環(huán)的過程中被致動時被致動。如果致動器116a或116b被啟用，則這些排氣閥122a和122b將被啟用。然而，與圖4相比，當希望發(fā)生燃燒事件時，可以在所選工作循環(huán)的過程中將進氣閥120b打開，而不需要打開進氣閥120a。

雖然以上實例涉及帶有兩個進氣閥和兩個排氣閥的工作室，但是這不是要求，并且該工作室可以包括任何合適數(shù)量的進氣閥和排氣閥。舉例而言，圖6展示了帶有兩個進氣閥120a/120b以及單一排氣閥122a的工作室102。致動器116a控制該工作室的一側上的進氣閥120a并且控制排氣閥122a。致動器116b控制該工作室102的另一側上的進氣閥120b并且控制排氣閥116b。因此在所選工作循環(huán)的過程中，如果希望發(fā)生排放事件的話，無論哪個進氣閥被打開，排氣閥122a都被打開。

圖7描述了不同的控制方案，該控制方案也涉及帶有兩個進氣閥120a/120b以及單一排氣閥122a的工作室102。在這個示例性方案中，致動器116a控制該工作室102的一側上的進氣閥120a并且控制該排氣閥122a。該致動器116b控制該工作室的另一側上的進氣閥120b。與圖6中所展示的控制系統(tǒng)相比，致動器116b也不控制排氣閥122b。因此，如果在所選工作循環(huán)的過程中希望發(fā)生排氣事件，則必須啟用致動器116a并且必須打開進氣閥120a。即，在該工作室102中將發(fā)生燃燒和排放事件的所選工作循環(huán)的過程中，進氣閥120b將不是被致動的唯一進氣閥、而是始終與進氣閥120a一起被致動。然而，在所選工作循環(huán)的過程中進氣閥120a和排氣閥122a可以打開，同時進氣閥120b保持停用。

圖8和9描述了另一類型的控制方案，該控制方案涉及可以改變進氣閥打開的持續(xù)時間和正時的致動器。換句話說，在以上實例中的一些實例中，致動器只能實現(xiàn)兩種狀態(tài)-停用對應進氣閥或者啟用對應進氣閥。如果進氣閥被致動，則該進氣閥的打開的正時和持續(xù)時間在所選工作循環(huán)期間是固定的。然而，在其他實施例中，該致動器具有額外的功能。即，該致動器能夠實現(xiàn)以下多個凸輪輪廓或閥提升設置，它們中的每一者具有不同的閥正時特征。

在圖8和9中展示了這種途徑的實例。圖8和9涉及帶有單一進氣閥120a、排氣閥122a以及致動器116a的工作室102(圖9)。如圖9中所見，致動器116a控制該工作室102中的所有閥。為了改變該工作室的輸出，致動器116a被安排成用于基于閥提升調整設置或凸輪輪廓來選擇性地調整該進氣閥120a的閥提升。

圖8是指示了閥提升隨著時間變化的曲線圖800。曲線802和804代表兩個閥提升調整設置。致動器116a被安排成用于基于這些閥提升調整設置中的任一個來操作該進氣閥120a。在多個不同的實施例中，致動器116a可以基于逐個工作循環(huán)地在多個設置之間變換。曲線800指示了該進氣閥120a打開的持續(xù)時間和程度如何從一個設置到下一設置發(fā)生變化。即，針對曲線804所代表的設置而言，在所選工作循環(huán)的過程中進氣閥120a被打開的最大閥提升量以及時間量大于由曲線802所代表的設置。因此，不同的設置致使不同量的空氣被遞送至工作室102，這導致了工作室102的不同水平的扭矩輸出?？梢允褂萌魏魏线m的技術或閥調整機構來執(zhí)行不同的閥提升調整設置的實施。

如以上所指出，可以使用以上閥控制系統(tǒng)中的一些來幫助控制該工作室內的氣體的翻滾和/或渦旋。通過特定進氣通路設計可以進一步改善對工作室內的氣體流的控制。圖10和11中展示了此類設計的多個不同的實例。

出于對比目的，圖10是工作室1002及其相關聯(lián)的常規(guī)設計的進氣通路1006a/1006b的頂視圖。這兩條進氣通路1006a/1006b分別將該工作室102的兩個進氣閥與進氣歧管1014相連。在這個實例中，分開的進氣通路1006a/1006b是通過將單一進氣通路1004用共用的通路壁1112劃分開而形成的。應注意的是，每條進氣通路的中央軸線(軸線1008a和1008b)沒有與該工作室的中央軸線1010相交。(該中央軸線1010可以被理解為從頁面升起的線)

圖11展示了根據(jù)本發(fā)明特定實施例的另一進氣通路設計。在圖11中，兩條進氣通路1106a/1106b將進氣歧管1114與工作室1102相聯(lián)并且各自與該工作室1102上的單獨進氣閥相聯(lián)。這些進氣通路1106a/1106b呈八字形，即它們不是平行于彼此延伸并且是以一定角度與該工作室1102相連。在所展示的實施例中，用于一個工作室1102的進氣通路1106b與用于相鄰工作室1120的進氣通路1122共享空氣流動路徑，但是在其他實施例中，用于相鄰工作室的進氣通路是完全分開的。

每條進氣通路1106a/1106b與工作室1102相連所呈的角度致使每條進氣通路1106a/1106b的中央軸線1108a/1108b(基本上)與工作室1102的中央軸線1110相交。由于這種設計，使用這些進氣通路1106a/1106b來遞送的空氣直接被遞送至該工作室的中心，由此相對于圖10中安排而言可能減小了渦旋或混合的量。這樣的安排(可選地與圖1-7中所展示的閥系統(tǒng)相組合)可以幫助改善對該工作室1102中的氣體運動的控制。

可以對該工作室的設計作出額外的調整以便進一步控制空氣進入該工作室中的遞送和/或該工作室中的氣體的流動。在一些實施例中，例如，工作室的進氣閥(例如，圖1a和1b的進氣閥120a/120b)具有不同的大小和/或直徑。即，它們的形狀、大小或設計致使穿過這些閥的空氣流速是不同的。將空氣不對稱地遞送至工作室中可以幫助在該工作室中引起渦旋，這可能在一些情形下是希望的。

當工作室的進氣閥被獨立控制時(例如，如圖1-7中所描述的)，它們也可以遵循不同的閥提升曲線和/或具有不同的打開/關閉時間。這些曲線和閥打開/關閉時間可以混合并且如所希望的與可用的閥控制機構相符匹配。舉例而言，可以致動一個進氣閥來實現(xiàn)使閥在整個進氣沖程中打開并且在bdc之后不久關閉的提升曲線。這個提升曲線允許引入最大空氣進氣量并且可以被稱為普通正時與提升曲線。另一個進氣閥被致動成實現(xiàn)進氣閥提前關閉(eivc)或進氣閥延遲關閉(livc)曲線。eivc和livc曲線與正時兩者導致與普通提升曲線相比減少的空氣引入。使用普通正時與提升曲線將導致發(fā)動機以奧托循環(huán)運行，即其中閥正時產生基本上最大空氣進氣量。使用eivc或livc閥正時將產生較少的空氣進氣量并且因此導致較低的有效壓縮比。這通常被稱為使用艾金森或米勒(miller)循環(huán)來運行發(fā)動機。使用不同的提升曲線與正時可以幫助在工作室輸出、振動、噪音以及燃料效率上提供額外的控制。

涉及使用關于一個或多個進氣閥特定提升曲線和/或閥正時以便產生特定扭矩水平的特定方案在此被稱為閥控制方案。因此，可能存在多個不同的用于從被點火的工作室產生對應的不同水平(例如，低、適中和/或高)扭矩的閥控制方案。每個閥控制方案涉及獨立控制該工作室中的每個進氣閥，使得每個進氣閥使用特定提升曲線和/或正時循環(huán)(例如，奧托、艾金森等)來操作。特定閥控制方案可以致使工作室的多個進氣閥是使用同一或不同的提升曲線和/或正時循環(huán)來操作的。

現(xiàn)在參見圖12a-12e，描述了這樣的閥控制系統(tǒng)與常規(guī)的閥控制系統(tǒng)之間的一些差異。出于對比目的，圖12a展示了工作室在示例性奧托(otto)循環(huán)的進氣和壓縮沖程的過程中的多個不同的運行階段，該循環(huán)目前在許多汽車發(fā)動機中使用。該工作室包括兩個進氣閥(進氣閥1202a和1202b)，這兩個進氣閥均是基于普通正時與提升曲線以相同的方式來操作的，從而導致發(fā)動機以奧托循環(huán)運行。

在該進氣沖程的過程中，這兩個閥1202a/1202b被打開?；钊?206從上止點(tdc)移動至下止點(bdc)。在該活塞1206到達bdc之前大致40°，該閥提升到達其最大點。一旦該活塞1206達到bdc，壓縮沖程就開始。該活塞接著朝向上止點(tdc)移動返回。bdc之后大致40°，這些進氣閥關掉。

在艾金森循環(huán)中，這些進氣閥可以被提前或延遲關閉。前者被稱為進氣閥提前關閉(eivc)。圖12b中展示了eivc閥操作的實例。在圖12b中，這兩個進氣閥1202a/1202b是根據(jù)eivc艾金森循環(huán)來操作的。進氣閥1202a/1202b在進氣沖程結束時該活塞1206到達bdc之時被關閉。這比圖12a中所展示的奧托循環(huán)早得多，在該循環(huán)中這些進氣閥晚40°關閉。因此，與奧托循環(huán)相比，這些進氣閥被提前關閉并且保持打開較短的時間段，從而在該工作室中產生較少的空氣并且產生較低的扭矩輸出。

圖12c展示了替代性的艾金森循環(huán)，在該循環(huán)中兩個進氣閥相對于標準的奧托循環(huán)而言被延遲關閉。這個途徑被稱為進氣閥延遲關閉(livc)。圖12c中展示了示例性livc閥控制系統(tǒng)。如圖所示，在該壓縮沖程的中間，這些進氣閥1202a/1202b在bdc之后大致90°關閉。相比之下，在示例性奧托循環(huán)中，這些進氣閥在bdc之后40°關閉。這導致相對較少量的空氣被遞送至該工作室，因為在該進氣階段的過程中被遞送至該工作室的較多空氣在該壓縮沖程過程中被推出該工作室。

由于在艾金森循環(huán)中從該進氣歧管遞送至該工作室的空氣相對于奧托循環(huán)而言減小，所以通過將該工作室點火而產生的扭矩輸出較少。然而，艾金森循環(huán)總體上比奧托循環(huán)更具燃料效率，因為較大部分的燃燒能量可以轉化成有用扭矩。以艾金森循環(huán)運行的工作室可以使得該工作室在其最小bsfc運行點處或其附近運行。

在以上圖12a-12c中所展示的實例中，基于同一循環(huán)同時啟用兩個進氣閥。圖12d-12e設想了多種實現(xiàn)方式，在這些實現(xiàn)方式中，基于不同循環(huán)來打開和關閉多個獨立控制的進氣閥。在這些實施例中所描述的這些進氣閥可以使用上述技術中的任一種(例如結合圖1a、1b和2-11中所描述的)來控制或致動。

在圖12d中，使用eivc艾金森循環(huán)來操作進氣閥1202b。使用奧托循環(huán)來操作進氣閥1202a。因此，如圖所示，在活塞1206處于壓縮沖程早期時，進氣閥1202a在bdc之后大致40°關閉。然而，當活塞處于bdc時，進氣閥1202b較早地、即大概在進氣沖程結束時關閉。

圖12e展示了進氣閥1202a是使用奧托循環(huán)來操作并且進氣閥1202b是使用livc艾金森循環(huán)來操作的系統(tǒng)。因此在壓縮沖程過程中，進氣閥1202b比進氣閥1202a更遲關閉，即在在bdc之后大致90°、而不是在bdc之后約40°。

使用不同的循環(huán)來操作進氣閥提供了各種各樣的潛在優(yōu)點。舉例來說，它提供了控制工作室內的流動的另一種手段。舉例而言，在圖12d中，空氣不對稱地進入工作室1206中。即，在進氣階段過程中，穿過一個進氣閥(進氣閥1202a)的空氣比另一個進氣閥更多時間更長。這可能對該工作室中的氣體運行造成所希望的影響，例如可能造成增大的渦旋。在圖12e中，在壓縮沖程過程中，從一個進氣閥(例如，進氣閥1202b)推出的空氣比另一個進氣閥更多時間更長。這種不對稱空氣流可以有利地增大燃燒進氣運動(即，渦旋和翻滾)，從而改善燃燒特征。

在一些途徑中，這些進氣閥是偏離的，即它們是相對于彼此分階段的。在圖12f中展示了這種途徑的實例。進氣閥1202a和1202b基于同一奧托循環(huán)來操作、但是打開和關閉時間是偏離的。即，進氣閥1202a比進氣閥1202b更早地打開且更早地關閉。這個系統(tǒng)基本上類似于圖12e中所展示的系統(tǒng)起作用。空氣以不對稱的方式離開該工作室，這可能影響該工作室中的渦旋。偏離量可以根據(jù)特定應用的需要而廣泛變化。

使用不同的循環(huán)來獨立操作工作室的多個進氣閥的額外優(yōu)點是，可以取決于如何操作這些閥來提供對該工作室的扭矩輸出的高程度控制。接下來參見圖13a和13b，描述了多個不同的示例性閥控制方案。即，在圖13a和13b中所展示的圖表指示了如何以不同的方式操作進氣閥來產生不同水平的扭矩。在一些實施例中，在圖13a和13b中所展示的閥控制方案使用了分別在圖12d和12e中所展示的系統(tǒng)。

圖13a描述了一種工作室閥控制系統(tǒng)，在該工作室閥控制系統(tǒng)中存在兩個例如通過不同致動器或凸輪來獨立控制的進氣閥。該閥控制系統(tǒng)可以具有結合圖2-7和/或圖12d所描述的系統(tǒng)的任意特征。在所選工作循環(huán)的過程中，進氣閥1202a能夠通過使用奧托循環(huán)被停用或致動(下文被稱為“普通閥”)。在該所選工作循環(huán)的過程中，進氣閥1202b也能夠通過使用艾金森(eivc)循環(huán)被停用或致動(下文被稱為“eivc閥”)。因此，對該普通閥和eivc閥，四個不同的閥控制方案是可能的，這將產生四種不同的結果1302/1304/1306/1308，這些結果在圖13a的圖表1300中示出。

在結果1302、1304和1306中，工作室在所選工作循環(huán)的過程中被點火并且通過該點火而產生的扭矩輸出水平取決于該閥控制方案。該圖表中的結果1302指示了，如果這兩個進氣閥均被致動，則可以實現(xiàn)最高工作室扭矩輸出。這還產生了適中量的渦旋。如果eivc閥被停用并且該普通閥被致動，則可以產生次高水平的工作室輸出(結果1306)。當該eivc閥被啟用并且該普通閥被停用時，產生下一個最高水平的工作室輸出(即，比結果1302和1306更低的輸出)(結果1304)。這是因為eivc操作限制了被遞送至該工作室的空氣量。在結果1304和1306中，可以產生較高量的渦旋(即，比在結果1302中更高)，因為啟用僅一個閥促進了該工作室中的氣體的流動和混合。另外，可以停用這兩個進氣閥，這意味著在所選工作循環(huán)的過程中不發(fā)生燃燒并且不產生扭矩輸出，如在圖13a的圖表中由結果1308指示。

圖13b包括類似結構的圖表1350，但是在這個圖中，進氣閥1202b能夠通過使用艾金森(livc)循環(huán)(下文中被稱為livc閥)來停用或操作。閥1202a能夠基于奧托循環(huán)(下文被稱為普通閥)來停用或操作。因此，對于選定的工作循環(huán)，以下四種不同的閥控制方案同樣是可能的：1)livc閥被致動、普通閥被致動、發(fā)生燃燒事件；2)livc閥被停用、普通閥被致動、發(fā)生燃燒事件；3)livc閥被致動、普通閥被停用、發(fā)生燃燒事件；4)livc閥被停用、普通閥被停用、不發(fā)生燃燒事件。圖13b中示出了每個閥控制方案的結果。用于實施圖13b的閥控制方案中的任一者的閥控制系統(tǒng)可以具有結合圖2-7和/或圖12e所描述的系統(tǒng)的任意特征。

圖表1350中所展示的這些結果與圖13a的圖表1300中的這些很不相同。具體而言，當普通閥被致動并且livc閥被停用時，實現(xiàn)最高工作室扭矩輸出(結果1356)。如果這兩個閥均被致動，則實現(xiàn)較低的、適中水平的工作室輸出(結果1352)。這是因為在這兩個閥均被致動時，由于livc閥在壓縮沖程過程中的延遲關閉，被遞送穿過這兩個閥的一些空氣被推出該工作室。如果普通閥被停用并且livc閥被啟用，則還實現(xiàn)了低水平工作室輸出(即，小于在結果1352中的輸出)(結果1354)。在結果1358中，兩個進氣閥均被停用并且不產生扭矩輸出。

如之前所討論的，結果1354和1356涉及比結果1352更高量的渦旋，這是因為空氣被不對稱地遞送至工作室。另外，livc閥和該普通閥也可以都被停用(結果1358)，即，跳過該工作室。

圖13a和13b中所展示的圖表指示了，使用獨立控制的進氣閥并且對于不同的閥使用不同的循環(huán)允許在該工作室的運行時獲得增大的靈活性。即，該工作室能夠實現(xiàn)三個或四個不同水平的扭矩輸出。另外，該工作室能夠選擇性地對單一閥使用艾金森循環(huán)以便與一些其他技術(例如，通過調整火花正時、節(jié)氣門等來降低扭矩輸出)相比以更具燃料效率的方式產生較低水平的扭矩輸出。

應了解的是，不需要發(fā)動機中的所有工作室都具有相同的閥控制系統(tǒng)。而是，可以將工作室劃分為兩個或更多個不同的組，這些組各自具有不同的能力。舉例而言，一個或多個工作室可以僅能夠實現(xiàn)兩種模式(即，在致動所有進氣閥時停用或點火)或者僅一種模式(即，在每個發(fā)動機循環(huán)過程中點火而不被跳過)。然而，其他工作室可以具有上文結合圖1-13所描述的多個獨立控制的進氣閥。此類混合組的工作室相對于常規(guī)發(fā)動機而言仍允許更大的靈活性和控制、并且相對于其中的每個工作室都能夠實現(xiàn)多級扭矩輸出的發(fā)動機而言有助于降低硬件成本和復雜性。

圖14a-14h描述了各種各樣不同的示例性工作室安排。這些圖中的每個圖包括具有多個單元格、以及關于動力水平和汽缸數(shù)的索引的圖表。每個圖表指示了在示例性四缸發(fā)動機中每個汽缸(用數(shù)字1-4標識)能夠實現(xiàn)的不同動力水平(即，扭矩輸出水平)。即，如果汽缸具有與填寫了動力水平1相關聯(lián)的單元格，則這意味著該汽缸能夠被點火來產生高扭矩輸出(例如，ctf＝1.0或100％最大可允許輸出)。如果汽缸具有與填寫了動力水平2相關聯(lián)的單元格，則這意味著該汽缸能夠被點火來產生低或部分扭矩輸出(例如，ctf＝0.7或70％最大可允許輸出)。如果汽缸具有與填寫了動力水平3相關聯(lián)的單元格，則這意味著該汽缸能夠被停用(因此在所選工作循環(huán)期間不產生扭矩輸出)。

在所展示的實施例中，僅三個動力水平是可獲得的，然而在其他實施例中這些汽缸中的至少一些可能能夠產生多于三個的動力水平，例如圖13a-13b所示。圖14a-14h中的每個圖表指示了具有不同能力的工作室/閥系統(tǒng)的不同安排和組合。這些圖表中所描述的這些汽缸被安排成使用本申請中所描述的(例如，結合圖1-13所討論的)閥控制系統(tǒng)、操作和特征中的任一者來產生不同的動力水平。

每個圖表還與燃料效率值相關聯(lián)。各燃料效率值是基于發(fā)明人所進行的模擬。這個值指示了相對于常規(guī)的四缸發(fā)動機(例如，沒有任何能夠停用汽缸的能力)該構型所具有的估計的燃料效率增益。應了解的是，與圖14a-14h中的這些圖表中的每一者相關聯(lián)的燃料效率值是初步的、是基于實驗模擬、并且對于不同的發(fā)動機設計和應用而言可能變化的。

出于對比目的，圖14a是指示以下汽缸構型的圖表，在該汽缸構型中所有汽缸僅能夠實現(xiàn)兩個動力水平，即每個汽缸都可以被跳過或點火來產生單一水平的扭矩輸出。可以在跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)中使用這樣的構型。在這種設計中，在任一次點火的過程中，兩個進氣閥均被致動。通過控制閥的打開和關閉時間的凸輪相位器和控制所有汽缸的map的節(jié)氣門可以調整與點火相關聯(lián)的空氣進氣量。這些控制系統(tǒng)不允許對隔離的工作室的輸出進行大的快速調整。雖然可以通過延遲火花正時來減小工作室的輸出，但是通常希望的是避免這種控制方法，因為它是低燃料效率的。圖14a中所示的汽缸構型具有適中的燃料效率，因為在此類條件下點火有助于減少工作室中的泵送損失并且在一些情況下可以接近最佳燃料效率地將汽缸點火。

圖14b展示了具有汽缸停用的常規(guī)發(fā)動機的構型。兩個汽缸在每個發(fā)動機循環(huán)的過程中被點火、即不能被停用。在所選工作循環(huán)的過程中，兩個其他汽缸可以被點火來產生單一水平的扭矩輸出、或者被停用。由于此類發(fā)動機不能跳過每個汽缸，所以其燃料效率可能稍微少于圖14a中所展示的構型。然而，相對于用于所有汽缸(例如，如圖14a所示)的單級跳過點火式發(fā)動機設計而言，可能要求較少的硬件來支持此類系統(tǒng)。

圖14c描述了以下構型，在該構型中，每個汽缸能夠實現(xiàn)三個輸出水平：被停用(沒有扭矩輸出)和以另外兩個不同的動力水平來點火。這樣的構型可以通過使用本申請中所描述的閥控制系統(tǒng)(例如獨立控制用于每個汽缸的進氣閥、基于奧托和艾金森循環(huán)等來操作進氣閥)中的任一項來實現(xiàn)。這樣的途徑可以提供燃料效率的顯著增益。然而，還可能要求每個汽缸具備額外的硬件和閥控制相關特征。

圖14d代表更簡單的途徑，在該途徑中兩個汽缸能夠實現(xiàn)圖14c中標記的三個動力水平。然而，其余兩個汽缸是不可停用的并且在每個發(fā)動機循環(huán)的過程中以單一動力水平點火。因此，相對于常規(guī)的非跳過點火式發(fā)動機中的汽缸，汽缸2和3可能要求極少的或不要求額外的硬件。

在一些實施例中，圖14d中標記的汽缸1-4被安排成最大效率地利用該發(fā)動機中的空間。圖15中示出了此類安排的實例。圖15是發(fā)動機1500中的一組或一排汽缸1-4的頂視圖。汽缸1和4被定位在這個組的兩端處，并且汽缸2和3位于這排汽缸的中間。

圖15展示了以下實例，在該實例中能夠實現(xiàn)較多輸出水平/能夠實現(xiàn)停用的汽缸被定位在一組汽缸的兩端處，并且具有較少輸出水平和/或不能被停用的汽缸被定位在中間。這允許額外的硬件更容易地附接至這個組的兩端處的汽缸上；具有較少硬件要求的這些汽缸被定位在這個組的中間，在這里存在較少的空間并且每個汽缸在任一側被另一個汽缸界定。所展示的實施例包括四個汽缸，但是應了解的是，類似的安排也可以用于具有更多或更少的汽缸的組/排(例如，具有三個、五個或更多個汽缸的排)。換句話說，在多個不同的實現(xiàn)方式中，最外汽缸(例如在這排的兩端處或其附近的一個或多個汽缸)能夠實現(xiàn)較多個輸出水平，并且內部汽缸(例如，更靠近這排的中間和/或在兩側被其他汽缸環(huán)繞的一個或多個汽缸)具有較少個輸出水平。在具有兩個或更多個汽缸排/組的發(fā)動機中，每個汽缸組/排可以具有與圖15所示相同的安排。

圖14e代表的構型是圖14d和/或圖15中所展示構型的修改方案。在圖14e中就如同在圖14d中，汽缸1和4能夠實現(xiàn)三個輸出水平。然而，汽缸2和3能夠實現(xiàn)兩個輸出水平(即，它們可以被跳過或者以單一扭矩輸出水平點火)。圖14e中所展示的構型還可以被安排成如圖15所示，因為最內汽缸(汽缸2和3)可能比最外汽缸(汽缸1和4)要求更少的硬件并且具有更少的相關聯(lián)輸出水平。

在圖14f中，每個汽缸具有兩個輸出水平，但是輸出水平的類型能夠不同。在這個示例性構型中，汽缸1和4具有兩個輸出水平-它們可以被點火來產生單一扭矩輸出水平并且還可以在選定工作循環(huán)期間被停用。汽缸2和3不能被停用、但是可以以兩個不同輸出水平點火。相對于其中的每個汽缸都能夠產生三個或更多個輸出水平的構型，圖14f中所展示的構型可能要求較少的硬件。初步測試還指示了，這樣的構型甚至與單級跳過點火式發(fā)動機系統(tǒng)(如圖14a中所展示的)相比可以是相當具有燃料效率的。

圖14g展示了以下構型，在該構型中這些汽缸中的兩個汽缸(汽缸1和4)具有三個輸出水平(即，被停用以及以兩個不同的扭矩輸出水平點火)。另兩個汽缸(汽缸2和3)不能被停用但是能夠被點火來產生兩個不同的扭矩輸出水平。圖14g中所描述的構型也可以被安排成如圖15所示。即，具有較多個輸出水平的汽缸1和4被放在該汽缸排/組的兩端處，而具有較少個輸出水平的汽缸(汽缸2和3)被定位在該排/組的中間或內部部分中。如之前所討論的，在多個不同的實施例中，汽缸1和4要求更多硬件來支持額外的輸出水平，并且該汽缸排/組的外端為此類硬件提供更多的空間以便安裝。

圖14h代表其中所有汽缸都不能被停用或跳過的一個變體。然而，每個汽缸能夠被點火來產生兩個不同的扭矩輸出水平。在多個不同的實現(xiàn)方式中，這個構型相對于常規(guī)的跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)而言可以具有較小的nvh、并且相對于其中的汽缸能夠實現(xiàn)更多個輸出水平的系統(tǒng)而言可能要求較少的硬件。

本申請中所描述的閥控制系統(tǒng)中的任一者都可以用來實施圖14a-14h中所展示的實施例。即，圖14a-14h中所展示的多個不同的實施例涉及一個或多個汽缸，這些汽缸可以被停用和/或被點火來產生多個水平的扭矩輸出。這樣的多水平扭矩輸出可以用多種多樣的方式來實現(xiàn)。例如，在一些實施例中，每個汽缸包括兩個進氣閥，其中每個進氣閥由不同的致動器(例如，如圖2-7中所描述的)來控制。為了產生高扭矩輸出，在所選工作循環(huán)的過程中，使空氣穿過這兩個進氣閥。為了產生低扭矩輸出，在所選工作循環(huán)的過程中，使空氣穿過僅一個進氣閥或者通過livc閥將空氣從該汽缸中推出。如圖2-7中所展示的，一個或多個排氣閥的控制可以由一個或多個致動器來完成。在一些途徑中，該汽缸被配置成具有單一進氣閥，在該閥中閥提升是可調整的，使得該汽缸能夠被點火來產生多個不同的扭矩輸出水平(例如，如結合圖8和9所討論的)。圖14a-14h中所展示的構型也可以在具有上述閥通路安排(例如，如結合圖10a、10b和11所描述的)中的任一者的發(fā)動機系統(tǒng)中使用。在一些設計中，能夠實現(xiàn)多水平扭矩輸出的每個汽缸使用不同的循環(huán)來操作不同的進氣閥(例如，如結合圖12a-12e和13a-13b所討論的)。即，可以使用圖13a和13b的圖表中所描述的技術(例如，致動eivc/livc閥和普通閥來產生特定扭矩輸出、并且將這些閥之一停用來產生不同的第二扭矩輸出，等等)來產生在圖14a-14h的圖表中所描述的不同水平的扭矩輸出。

多級跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)

本發(fā)明的多個不同的實施例涉及一種多級跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)。該發(fā)動機的一個或多個工作室能夠被點火來產生至少兩個不同水平的非零扭矩輸出?？梢曰谥饌€點火時機地控制該工作室輸出扭矩?？梢曰谥饌€點火時機地通過將汽缸點火或跳過來控制總的發(fā)動機扭矩輸出?；谒Ｍ陌l(fā)動機扭矩，該發(fā)動機控制系統(tǒng)確定用于以跳過點火的方式運行該發(fā)動機的點火序列。該序列指示了一系列跳過和點火。針對每次點火，該序列指示了相關聯(lián)水平的扭矩輸出。該發(fā)動機的工作室基于該點火序列來運行來遞送所希望扭矩。這樣的跳過點火式點火序列在此被稱為多級跳過點火式點火序列。

所描述的多級跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)的實施例可以用于本申請中所描述的發(fā)動機、工作室、進氣通路以及閥控制系統(tǒng)中的任一者。例如在多個不同的實施例中，該系統(tǒng)產生點火序列，該點火序列涉及以多個扭矩輸出水平將一個或多個工作室點火。這些工作室各自可以通過使用獨立控制的進氣閥和/或排氣閥、通過根據(jù)不同的循環(huán)(例如奧托和艾金森)來運行同一工作室的進氣閥、和/或結合附圖所描述的任何其他特征或技術而產生這樣的高或低扭矩輸出。然而，應了解的是，所描述的多級跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)不限于此類系統(tǒng)和操作，并且它們可以應用于能夠產生多個水平的工作室輸出的任何發(fā)動機或工作室設計。它尤其適用于基于逐個點火時機地做出點火決定的控制系統(tǒng)，但是不限于這種類型的控制系統(tǒng)。

接下來參見圖16，將根據(jù)本發(fā)明特定實施例來描述多級跳過點火式發(fā)動機控制器1630。該發(fā)動機控制器1630包括點火分數(shù)計算器1602、點火正時確定模塊1606、點火控制單元1610、動力傳動系參數(shù)調整模塊1608以及發(fā)動機診斷模塊1650。發(fā)動機控制器1630被安排成以跳過點火式方式運行該發(fā)動機。

發(fā)動機控制器1630接收代表所希望的發(fā)動機輸出的輸入信號1614以及多種不同車輛運行參數(shù)，諸如發(fā)動機速度1632和變速箱檔位1634。輸入信號1614可以是作為對所希望的發(fā)動機輸出或轉矩的要求來處理的。信號1614可以是接收自或源自加速踏板位置傳感器(app)或其他適合的來源，諸如定速巡航控制器、轉矩計算機，等等。任選的預處理器可以在提供給發(fā)動機控制器1630之前改變加速踏板信號。然而，應理解的是在其他實施方式中，加速踏板位置傳感器可以與發(fā)動機控制器1630直接通信。

點火分數(shù)計算器1602接收輸入信號1614(并且在存在其他適合的來源時)和發(fā)動機速度1632并且被安排成用于確定將會適合于遞送所希望輸出的點火分數(shù)。在多個不同的實施例中，該點火分數(shù)是指示或代表點火數(shù)與點火時機數(shù)(即，點火數(shù)加上跳過數(shù))之比的任何數(shù)據(jù)。

在一些實現(xiàn)方式中，該點火分數(shù)計算器1602初始地生成有效點火分數(shù)。在多個不同的實施例中，有效點火分數(shù)(eff)是點火分數(shù)與針對點火事件的加權平均歸一化參考汽缸進氣量的乘積。(相應地，在這樣的實施例中，有效點火分數(shù)(與點火分數(shù)不同)可能沒有清楚地指示出點火數(shù)與點火時機數(shù)之比)。在多個不同的實施例中，該歸一化參考汽缸進氣量或汽缸扭矩分數(shù)具有至少兩個潛在的相異的非零值，這兩個值各自是與汽缸組相關聯(lián)的。在數(shù)學上，可以將發(fā)動機扭矩分數(shù)(etf)關于有效點火分數(shù)(eff)表達為

etf＝eff*ctf^acth(等式5a)

其中ctf^acth是最高進氣量水平汽缸組中實際進氣量。對具有兩個進氣量水平的系統(tǒng)而言，高水平扭矩進氣量可以被稱為滿進氣量，并且低水平扭矩進氣量可以被稱為部分進氣量。在本申請中的以上描述的多個不同的實例中，通過將工作室點火而產生的扭矩量的特征為汽缸扭矩分數(shù)(ctf)，該汽缸扭矩分數(shù)給出了工作室輸出相對于參考值的指示。例如，這些ctf值可以是相對于在參考大氣壓力和溫度下，即，100kpa和0℃、以及適當?shù)臍忾y和火花正時下的工作室以開大的節(jié)氣門產生的最大可能的輸出扭矩的。當然，可以使用其他范圍和參考值。在這一應用中，ctf總體上是0和1.0之間的值，盡管其可以在一些情形下大于1.0，諸如在低大氣溫度和/或運行在海平面以下或在增壓發(fā)動機中。對本申請中所描述的一些實施例而言，滿進氣量涉及1.0的ctf值，并且部分進氣量涉及0.7的ctf值。為清晰起見，將在本發(fā)明的以下描述中使用這些值，但是應了解的是這些值將取決于確切的發(fā)動機設計和發(fā)動機運行條件而變化。應了解的是，工作室所遞送的實際ctf可以根據(jù)這些參數(shù)值來調整。

在一些實施例中，該點火分數(shù)計算器1602被安排成用于確定水平點火分數(shù)和汽缸扭矩水平(例如，如在等式2中所見)的、將適合于遞送所希望輸出的一個或多個組合。這些組合還可以表達成有效點火分數(shù)(eff)1611。在一些設計中，發(fā)動機扭矩分數(shù)(etf)可以表達成eff與調整因子α的乘積：

etf＝eff*ctf^acth＝eff*ctf^rh*α(等式5b)

其中ctf^rh是與具有最高汽缸進氣量的汽缸組相關聯(lián)的參考汽缸扭矩分數(shù)。如上文所描述的，在此提供的描述中ctf^rh被假設為1，但是這不是必需的。該調整因子α取決于發(fā)動機參數(shù)設置(例如火花正時以及節(jié)氣門與凸輪相位器位置)而變化。

該點火分數(shù)計算器1602可以取決于具體應用的需要而以各種各樣的方式來生成點火分數(shù)。例如在一些實現(xiàn)方式中，有效點火分數(shù)是選自預先限定的有效點火分數(shù)庫和/或查找表。多個不同的實現(xiàn)方式涉及使用查找表、基于一個或多個發(fā)動機參數(shù)(例如，檔位、發(fā)動機速度等)、燃料消耗、最大可允許ctf、和/或與各個有效點火分數(shù)相關聯(lián)的nvh來確定有效點火分數(shù)。下文更詳細地描述這些以及其他途徑。

一旦計算器1602確定了有效點火分數(shù)，該分數(shù)就被傳送給點火正時確定模塊1606?；谒邮盏挠行c火分數(shù)，該點火正時確定模塊1606被安排成發(fā)出一系列點火命令，這些點火命令使得發(fā)動機遞送該百分比的點火數(shù)并且遞送必需的點火輸出扭矩水平以產生所希望的發(fā)動機輸出?？梢杂酶鞣N各樣的方式、例如使用西格瑪?shù)聽査D換器或通過使用一個或多個查找表或使用狀態(tài)機器來產生這個序列。點火正時確定模塊1606輸出的這一系列的點火指令(有時稱為驅動脈沖信號1616)被遞送給點火控制單元1610，該點火控制單元通過引導至這些發(fā)動機工作室1612的點火信號1619來指揮實際點火。

由該點火正時確定模塊1606發(fā)出的這系列點火命令指示了跳過和點火以及與點火相關聯(lián)的扭矩水平的組合。在多個不同的實施例中，針對每次點火，該序列指示了具體的扭矩輸出水平，該扭矩輸出水平選自兩個或更多個可能的扭矩輸出水平。該序列可以采取任何合適的形式。例如在一些實施例中，該序列是由多個值例如0、0、0.7、1構成的。這個實例指示了，在接下來的四個點火時機的過程中，相關聯(lián)的工作室應是跳過、跳過、點火(以較低水平的工作室輸出，例如參考汽缸扭矩輸出的70％等)以及點火(以高水平的工作室輸出，例如參考汽缸扭矩輸出的100％等)。指示了具有多個水平的工作室輸出的跳過和點火的點火序列在此被稱為多級跳過點火式點火序列。

該點火正時確定模塊1606可以以各種各樣的方式來確定點火決定或點火序列。例如在多個不同的實現(xiàn)方式中，該點火正時確定模塊1606搜索一個或多個查找表來確定多個水平點火序列。適當?shù)亩鄠€水平點火序列可以被安排成用于將燃料經濟性最大化、同時實現(xiàn)可接受的nvh特征。影響nvh的因素可以包括傳動齒輪、發(fā)動機速度、汽缸進氣量和/或其他發(fā)動機參數(shù)?；谟行c火分數(shù)、燃料經濟性、nvh考慮因素和/或上述因素中的一個或多個，模塊1606從多個點火序列選項中選擇多水平點火序列。在其他實現(xiàn)方式中，模塊1606使用西格瑪?shù)聽査D換器或算法來確定合適的點火序列?？梢允褂萌魏魏线m的算法或方法來產生將遞送所希望發(fā)動機扭矩的點火序列。以下結合圖17-22描述了用于確定該點火序列的多種技術。

在所展示的圖16中所示的實施例中，提供了與點火正時確定模塊1606合作的動力傳動系參數(shù)調整模塊1608。動力傳動系參數(shù)調整模塊1608引導這些發(fā)動機工作室1612適當?shù)卦O定選定的動力傳動系參數(shù)以確保實際發(fā)動機輸出基本上等于所要求的發(fā)動機輸出。例如，在一些條件下，為了遞送所希望的發(fā)動機扭矩，必須調整工作室每次點火產生的輸出。動力傳動系參數(shù)調整模塊1608負責設定任何適合的發(fā)動機設定(例如，充氣量、火花正時、凸輪正時、氣閥控制、排放氣體再循環(huán)、節(jié)氣門，等等)以便幫助確保實際發(fā)動機輸出匹配所要求的發(fā)動機輸出。因此該發(fā)動機輸出不局限于僅在多個分立水平下運行、而是在多個不同的實現(xiàn)方式中可以通過調整發(fā)動機設置來以連續(xù)的模擬的方式被調整。在數(shù)學上，在一些途徑中，這可以被表達成在每個汽缸組的輸出中包括乘法因子。因此可以修改等式2并且與等式5組合，使得

etf＝α*ctf^rh*eff＝α1*ctf^r1*ff1+α2*ctf^r2*ff2+...+αn*ctf^rn*ffn(等式6)

其中α1、α2、以及αn代表與每個汽缸組相關聯(lián)的汽缸負載中的調整因子，并且ctf^r1、ctf^r2以及ctf^rn代表每個汽缸組的參考汽缸扭矩分數(shù)。應了解的是，一些發(fā)動機設置(例如節(jié)氣門位置)影響對所有汽缸組的調整，而一些設置(例如火花正時和/或注入燃料質量)可以逐個組地或甚至逐個汽缸地調整。在多個不同的實現(xiàn)方式中，每個不同的汽缸組將具有不同的火花正時以及注入燃料質量。可以調整每組的火花正時以便為該組提供最佳燃料效率，并且可以調整注入燃料質量以對所有組獲得基本上理論空燃比。在這種情況下，注入燃料量將與所產生的汽缸扭矩大致成比例。

該發(fā)動機控制器1630還包括發(fā)動機診斷模塊1650。該發(fā)動機診斷模塊1630被安排成用于檢測該發(fā)動機中的任何發(fā)動機問題(例如，爆震、點火失敗等)?？梢允褂萌魏我阎募夹g、傳感器或檢測過程來檢測這些問題。在多個不同的實施例中，如果檢測到問題，該發(fā)動機診斷模塊1650就命令該點火控制單元1610執(zhí)行多個操作來降低該問題在將來出現(xiàn)的可能性。在多個不同的實施例中，生成多級跳過點火式點火序列來解決該潛在問題。稍后在本申請中例如結合圖24和26來描述可以通過發(fā)動機診斷單元1650執(zhí)行的多個示例性操作。

應了解的是，發(fā)動機控制器1630不限于圖16所示的特定安排?？梢詫⑺故灸K中的一個或多個整合在一起。替代地，具體模塊的特征可以代替地分布到多個模塊中。來自一個模塊/部件的一個或多個特征可以(替代地)由另一個模塊/部件來執(zhí)行。基于以下專利申請，發(fā)動機控制器還可以包括多個額外的特征、模塊或操作：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8,616,181；美國專利申請?zhí)?3/774,134、13/963,686、13/953,615、13/953,615、13/886,107、13/963,759、13/963,819、13/961,701、13/963,744、13/843,567、13/794,157、13/842,234、13/654,244、13/654,248、14/638,908、14/799,389、14/207,109和14/206,918；以及美國臨時專利申請?zhí)?1/080,192、61/104,222、和61/640,646，這些申請各自出于所有目的通過援引并入本文?？梢詫⒁陨蠈＠墨I中描述的任何特征、模塊和操作添加至所展示的發(fā)動機控制器1630。在不同替代實現(xiàn)方式中，可以使用一個微處理器、ecu或其他計算裝置，使用模擬部件或數(shù)字部件，使用可編程邏輯，使用前述各項的組合和/或以任何其他適合的方式來在算法上實現(xiàn)這些功能塊。

接下來參見圖17，將闡述根據(jù)本發(fā)明具體實施例的用于確定多級跳過點火式點火序列的方法。該方法可以由圖16中所展示的發(fā)動機控制器1630執(zhí)行。

初始地，在步驟1705處，該發(fā)動機控制器1630基于輸入信號1614(圖16)、當前發(fā)動機運行速度、變速器檔位、和/或其他發(fā)動機參數(shù)來確定所希望的發(fā)動機扭矩。輸入信號1614源自任何適合的一個或多個傳感器或運行參數(shù)，包括，例如，加速踏板位置傳感器。

在步驟1710處，該點火分數(shù)計算器1602確定適合于遞送所希望扭矩的有效點火分數(shù)。在多個不同的實施例中，如之前所討論的，該有效點火分數(shù)包括每個汽缸組的點火分數(shù)以及該汽缸組的相關聯(lián)扭矩水平兩者。有效點火分數(shù)的確定可以基于任何合適的發(fā)動機參數(shù)，例如檔位、發(fā)動機速度等，以及其他發(fā)動機特征例如nvh和燃料效率。在一些實施例中，該有效點火分數(shù)選自一組預定有效點火分數(shù)，這組有效點火分數(shù)被確定為是有燃料效率的和/或對于給定的發(fā)動機參數(shù)具有可接受的nvh特征?？梢允褂萌魏魏线m的機構、例如結合本申請的圖18所描述的一個或多個查找表來產生或選擇該有效點火分數(shù)。在圖18中展示了用于確定合適的有效點火分數(shù)的一個途徑。圖18展示了示例性查找表1800，該查找表包括發(fā)動機速度和點火分數(shù)(eff)的索引。這個表是與特定檔位相關聯(lián)的，即可能存在用于其他檔位的其他表。替代地，在所展示的表的另一版本中，檔位是對該表的額外索引。針對每個有效點火分數(shù)和發(fā)動機速度，該表指示了仍提供可接受的nvh性能的最大可允許高水平工作室扭矩輸出。每個有效點火分數(shù)是基于與每個點火水平相關聯(lián)的點火分數(shù)與在每個水平下的輸出的組合。針對具有兩個具有不同扭矩水平的汽缸組的多級跳過點火式發(fā)動機的情況，可以將有效點火分數(shù)(eff)表達為點火分數(shù)(ff)，并且將高水平點火數(shù)與總點火數(shù)之比被表示為hlf(高)。圖19中示出了與這些不同的有效點火分數(shù)相關聯(lián)的ff值和hlf值。

該最大可允許工作室輸出值反映出的事實是nvh一般傾向于在較高水平的工作室輸出下增大。因此，針對任何給定的發(fā)動機速度和有效點火分數(shù)，希望的是確保工作室輸出不超過特定水平，從而使得nvh保持在可接受水平。在多個不同的實施例中，該點火分數(shù)計算器1602搜遍該表，從而找到一個或多個適用于遞送所希望扭矩的、并且還滿足該表中的工作室輸出要求的有效點火分數(shù)。

為了幫助闡明可以如何使用該表，將描述一個實例。在這個實例中，所希望的發(fā)動機扭矩分數(shù)是0.2，并且發(fā)動機速度是1300rpm。如果與高水平點火汽缸組相關聯(lián)的參考扭矩值是最大扭矩值，則有效點火分數(shù)必須等于或超過該發(fā)動機扭矩分數(shù)以便產生所希望的扭矩。因此在這個實例中，僅0.2或更大的eff值才能夠產生所要求的扭矩輸出。圖18中的表1800在列1802中列出了大于0.2的可能eff值陣列。

該點火分數(shù)計算器可以搜遍列1802的關于針對1300rpm發(fā)動機速度的這些行，來尋找在遞送所要求發(fā)動機扭矩的同時提供最佳燃料效率以及可接受nvh的合適的有效點火分數(shù)。

舉例而言，當發(fā)動機負載(發(fā)動機扭矩分數(shù))為0.2時考慮有效點火分數(shù)為0.57。檢查該表1800顯示出，與高扭矩點火相關的扭矩水平(等式5a和5b的ctf^acth)必須小于0.14的ctf(條目1804)以獲得可接受的nvh性能。然而，它將只會產生0.57*0.14＝0.08的etf，這遠低于所要求的扭矩水平。因此，在這種情況下，將不排除使用0.57的eff，因為它不能同時滿足nvh和扭矩要求。在多個不同的實施例中，該點火分數(shù)計算器1602搜遍表1800的這些行直至找到合適的有效點火分數(shù)。例如在0.70的有效點火分數(shù)時，遞送所希望扭矩而要求的工作室輸出(ctf)＝0.2/0.70＝0.29。檢查圖19中所示的表指示了，0.7的eff對應于ff＝1以及hlf＝0。因此，所有這些點火均是與0.7的低水平參考ctf相對應的低水平點火，并且所有這些點火時機均將涉及點火并且在這種情況下將不存在跳過。

遞送所希望扭矩而要求的高水平工作室輸出為0.29，該值低于表1800中所描述的高水平工作室輸出閾值(0.58，條目1806)，因此可以考慮將該有效點火分數(shù)用于運行發(fā)動機。該點火分數(shù)計算器1602繼續(xù)搜遍這些行并且可以確定，多個有效點火分數(shù)滿足該表的最大工作室輸出要求。每個這樣的有效點火分數(shù)在此被稱為候選有效點火分數(shù)。

該點火分數(shù)計算器1602接著選擇這些候選有效點火分數(shù)中的一個。此選擇可以用任何合適的方式來進行。例如在一些實現(xiàn)方式中，該點火分數(shù)計算器1602搜索另一個表或模塊，該表或模塊指示了對于多個有效點火分數(shù)中的每一個而言的相對燃料消耗或效率?；谶@個燃料消耗信息，該計算器選擇這些候選有效點火分數(shù)中的一個。即，計算器1602選擇最具或最高燃料效率的候選有效點火分數(shù)。所選擇的有效點火分數(shù)呈現(xiàn)出通過調整發(fā)動機參數(shù)來實現(xiàn)所希望的調整因子(如關于等式5所述)來遞送所希望的發(fā)動機輸出而必須的、根據(jù)高水平和低水平點火的扭矩輸出。在多個不同的實現(xiàn)方式中，所選擇的有效點火分數(shù)通常是基于在以可接受的nvh性能運行同時具有最大化燃料經濟性來選擇的。一旦已經選擇或生成了該有效點火分數(shù)，就將它傳送至該點火正時確定模塊1606。

之后，在圖17的步驟1715處，該點火正時確定模塊1606確定多級跳過點火式點火序列。該多級跳過點火式點火序列指示了一系列點火決定(即，點火和跳過)。針對該序列中的每次點火，選擇工作室扭矩輸出水平。在多個不同的實施例中，在該序列中指示了這個選擇。

該多級跳過點火式點火序列可以用各種各樣的方式來產生，這取決于具體應用的需要。例如在一些實現(xiàn)方式中，該點火正時確定模塊1606搜索一個或多個查找表，這些查找表指示了基于一個或多個所選發(fā)動機參數(shù)(包括優(yōu)選點火分數(shù)在內)的合適的點火序列。額外地或替代地，該點火正時確定模塊1606可以包括輸出這些點火決定和/或點火序列的西格瑪?shù)聽査D換器或電路。以下在圖19-22中描述了各種各樣不同的實例實現(xiàn)方式。

圖19-20展示了一個具體的實現(xiàn)方式。在這個實現(xiàn)方式中，該點火正時確定模塊1606使用一個或多個查找表來確定多級跳過點火式點火序列的多個特征。在圖19中展示了示例性查找表。圖19是指示了針對一組有效點火分數(shù)(eff)中的每一個而言的點火分數(shù)(ff)和高水平分數(shù)(hlf)的表。點火分數(shù)(ff)指示了在多個點火時機的區(qū)間上點火數(shù)與點火時機數(shù)(例如，點火和跳過)之比。該點火分數(shù)不一定對于每次點火呈現(xiàn)出固定水平的扭矩輸出。水平分數(shù)(lf)是幫助指示各自產生特定(例如高或低)水平扭矩輸出的點火數(shù)與總點火數(shù)之比的任何值。在所展示的實施例中，使用了高水平分數(shù)(hlf)，該高水平分數(shù)指示了高水平扭矩輸出點火數(shù)與總點火數(shù)之比。

在這個特定實例中，將工作室點火可以產生兩個不同水平的工作室輸出：高水平扭矩輸出(例如參考汽缸扭矩輸出的100％)以及低水平扭矩數(shù)據(jù)(例如，參考汽缸扭矩輸出的70％)。由于每次點火可以產生兩個水平的扭矩輸出，所以如果hlf是1/3，則在某個區(qū)間上點火數(shù)的1/3產生高水平扭矩輸出并且點火數(shù)的2/3產生低水平扭矩輸出。上述系統(tǒng)和指示物可以視情況來修改以適用于不同的實現(xiàn)方式，例如用于多于兩個水平的工作室扭矩輸出。

使用圖19中所展示的查找表，該點火正時確定模塊1606基于步驟1710中所確定的有效點火分數(shù)(eff)來確定多級跳過點火式點火序列(例如高水平分數(shù)和點火分數(shù))的特征。因此，在圖19中所展示的實例中，如果eff是0.57，則點火分數(shù)是2/3，并且該高水平分數(shù)是1/2。

在多個不同的實施例中，該點火正時確定模塊1606接著生成符合所確定的點火特征的多級跳過點火式點火序列。即，為了使用上述實例，如果點火分數(shù)是2/3并且該高水平分數(shù)是1/2，則該點火正時確定模塊1606產生在所選區(qū)間上包括多個點火時機結果的混合的點火序列。在該區(qū)間中，點火決定的2/3是點火并且1/3是跳過。在點火中，1/2是與高扭矩輸出相關聯(lián)的并且其余是與低扭矩輸出相關聯(lián)的。在一些實施例中，該點火序列采取一系列ctf數(shù)值的形式，例如0、1、0.7、0的序列可以指示跳過、高扭矩輸出點火、低扭矩輸出點火以及另一次跳過。該點火序列可以使用任何合適的算法、電路或機構來產生。

圖20中展示了一個這樣的電路。圖20展示了是該點火正時確定模塊1606的一部分的西格瑪?shù)聽査娐?000。在所展示的實例中，該點火正時確定模塊1606將從圖19的表中獲得的點火分數(shù)(ff)和高水平分數(shù)(hlf)輸入西格瑪?shù)聽査娐?000中以便產生合適的多級跳過點火式點火序列。電路2000可以以硬件或軟件來實現(xiàn)(例如，作為軟件模塊的一部分或者以可執(zhí)行計算機代碼來實現(xiàn))。在附圖中，符號1/z指示延遲。

電路2000的頂部部分有效地實施一階西格瑪?shù)聽査惴?。在該電?000中，在輸入2002處提供點火分數(shù)(ff)。在減法器2004處，將點火分數(shù)2002和反饋2006相加。總和2008被傳送至累加器2010。該累加器2010將總和2008與反饋2014相加以產生總和2012。總和2012作為反饋2014被反饋至累加器2010?？偤?012被傳送至量化器2018并且轉換成二進制流。即，量化器2018產生點火值2020，該值形成了0和1的序列。每個0指示應跳過相關聯(lián)的工作室。每個1指示應將相關聯(lián)的工作室點火。該點火值在轉換器2019處被轉換成浮點數(shù)以便產生值2022，該值作為反饋2006被輸入減法器2004中。

該電路的底部部分關于由值2020所指示的每次點火指示了為了遞送所希望的扭矩，該點火應產生什么水平的扭矩輸出。值2022被傳送至乘法器2023，該乘法器還接收hlf2001。該乘法器2023將這兩個輸入值相乘。因此，如果在值2022處指示跳過，則這致使乘法器2023的輸出為0。以上乘法產生了值2026，該值被傳送至減法器2035。該減法器2035從值2026中減去反饋2027。所得的值2037被傳送至累加器2028。該累加器2028將值2037與反饋2030相加。所得的值2032作為反饋2030被反饋至累加器2028并且還被傳送至量化器2040。該量化器2040將該輸入轉換成二進制值，即0或1。(例如，如果輸入值2032>＝1，則量化器的輸出值是1，否則該輸出值是0)。所得的高水平標志2042指示了相關聯(lián)的點火(如由點火值2020所指示的)是否為應產生高水扭矩輸出的點火。即，在這個實例中，如果該高水平標志2042是0，則相關聯(lián)的點火應產生低水平輸出。如果該高水平標志2042是1，則相關聯(lián)的點火應產生高水平輸出。(如果點火值2020指示跳過，則高水平標志2042將是0并且是不相關的)。該高水平標志2042被傳送至轉換器2044，該轉換器將該值轉換成浮點數(shù)。所得數(shù)字2046作為反饋2027被傳送至減法器2035。

因此上述電路提供了可以用于運行發(fā)動機的多級跳過點火式點火序列。在這個實例中，基于點火分數(shù)(ff)(例如在圖17的步驟1710中和/或圖19的查找表中確定的)，產生了點火值2020。如果點火值2020是1，則將相關聯(lián)的工作室點火。針對每次這樣的點火，高水平標志2042可以是0或者1，這取決于(高)水平分數(shù)2001(例如，如使用圖19的查找表所確定的)。如果該高水平標志是1，則該點火應是產生高水平輸出的點火。如果是0，則該點火應是產生低水平輸出的點火。如果點火值2020是0，則應跳過相關聯(lián)的工作室。將這個零值傳送至乘法器2023將致使相關聯(lián)的高水平標志也成為0。隨著時間的推移，該電路可以產生兩個二進制流的值，這些值指示了點火決定和工作室輸出水平，例如1-0(即，點火值2020是0或者1，高水平標志2042是0或者1)、0-0、1-0、0-1、1-1。

圖21展示了另一個電路2100，該電路被安排成用例如圖17的步驟1710中所確定的有效點火分數(shù)(eff)來產生多級跳過點火式點火序列。這樣的電路有時被稱為多位或多級西格瑪?shù)聽査?。從代表該有效點火分數(shù)的輸入2102開始，該電路被安排成產生輸出2130，該輸出指示跳過、以高水平扭矩輸出來點火或者以低水平扭矩輸出來點火。

在該電路中，輸入2102(是在步驟1710中所確定的eff)被傳送至減法器2104。從該輸入2102中減去反饋2132。所得的值2106被傳送至累加器2107。該累加器2107將反饋2108與值2106相加。所得的總和2110作為反饋2108被反饋至累加器2107。該總和2110還被傳送至減法器2126和減法器2112。值2124被定義為1，該值指示了高水平工作室輸出。值2124被傳送至開關2122和減法器2126。減法器2126從總和2110中減去值2124以產生值2128，該值被傳送至開關2122。

值2114在這個實例中被定義為0.7并且旨在指示低水平工作室輸出。值2114被傳送至減法器2112以及開關2118。減法器2112從總和2110中減去值2114以產生值2140，該值被傳送至開關2118。

開關2118接收三個輸入值：值2114、值2140以及值2116。值2116指示最低水平工作室輸出(例如不產生扭矩的跳過)。開關2118根據(jù)值2140將值2114或值2116作為其輸出值來傳遞。如果值2140小于0，則開關2118的輸出值等于值2116。如果值2140大于或等于0，則該開關2118的輸出值是值2114。該開關的輸出值2120被傳遞至開關2122。

開關2122接收三個輸入值：值2120、值2128以及值2124。該開關根據(jù)值2128將值2120或值2124作為輸出值來傳遞。如果總和2128小于0，則開關2130的輸出值是值2120。如果值2128大于或等于0，則該開關2130的輸出值是值2124。開關2122的輸出值作為反饋2132傳送至減法器2104。

開關2122的輸出值2130指示了點火決定，并且如果該點火決定涉及點火，則指示該點火的扭矩輸出水平是多少。在所展示的實施例中，該輸出值2130是0、1、或0.7。因此，基于輸入值2102，輸出值2130指示相關聯(lián)的工作室在特定工作循環(huán)的過程中是被跳過、以高水平輸出被點火還是以低水平輸出被點火。隨著時間的推移，電路2100被安排成用于產生一連串值(例如，0、1、0.7、0.7、0、1等)，這些值形成多級跳過點火式點火序列(例如，指示了跳過、以高水平扭矩點火、以低水平扭矩點火、以低水平扭矩點火、跳過、以高水平扭矩點火等)。

應注意的是，在上述實例中，多級跳過點火式點火序列具有至少三個不同水平0、0.7和1的混合。通過使用這三個不同的水平，許多不同的序列可以產生相同或相似的有效點火分數(shù)?？梢杂迷擖c火分數(shù)計算器1602或該點火正時確定模塊1606(圖16)來確定這些多級跳過點火序列中的哪一個在遞送所要求輸出扭矩水平和可接受nvh特征的同時產生了最佳燃料經濟性。稍微違反直覺地，有時可能希望的是甚至當可以通過使用所有低輸出扭矩脈沖提供總發(fā)動機扭矩輸出時，插入高扭矩輸出點火，因為使用高輸出扭矩脈沖可能會使發(fā)動機產生的噪音和振動偏離共振或其他不期望的頻率。

圖22展示了用于基于圖17的步驟1710中所確定的有效點火分數(shù)(eff)來確定多級跳過點火式點火序列的另一種途徑。在這個途徑中，點火正時確定模塊1606使用一個或多個查找表來基于在步驟1710中所確定的有效點火分數(shù)(eff)選擇多級跳過點火式點火序列。

圖22包括示例性查找表2200。該查找表2200指示了多個不同的多級跳過點火式點火序列。每個序列(例如該表中的每行)涉及多個點火時機結果并且是與不同的有效點火分數(shù)相關聯(lián)的。在該表中，每個點火時機結果被定義為0(指定跳過)、1(指定以高扭矩輸出水平點火)或者0.7(指定以低扭矩輸出水平點火)。每個點火時機是與特定汽缸相關聯(lián)的，如由與4缸發(fā)動機的汽缸1-4相關聯(lián)的這些列所指示的。

在這個實例中，該點火正時確定模塊1606使用該表2200來確定將遞送基本上與在步驟1710中所確定的有效點火分數(shù)相同的發(fā)動機扭矩量的多級跳過點火式點火序列。舉例而言，如果該有效點火分數(shù)是0.47，則相關聯(lián)的點火序列是0.7、0.7、0、0.7、0.7、0、0.7、0.7、0、0.7、0.7、0。這意味著在連貫的工作循環(huán)中，工作室被點火、被點火、被跳過、被點火、被點火、被跳過、被點火、被點火、被跳過、被點火、被點火、以及被跳過。對每次點火使用0.7并且不存在1指明，所有被點火的工作室均被點火來產生低扭矩輸出、不產生高扭矩輸出。

應了解的是，圖18-22展示了用于確定多級跳過點火式點火序列的僅一些方式，并且上述技術可以視情況來修改以便滿足不同應用的需要。例如在一些實現(xiàn)方式中，不需要計算有效點火分數(shù)，和/或不要求西格瑪?shù)聽査D換器。多個不同的實施例涉及確定請求扭矩(例如，如結合圖17的步驟1705所描述的)以及查詢一個或多個查找表以便基于該請求扭矩來確定該跳過點火式點火序列。在一些途徑中，這些表的功能代替地是由軟件模塊、軟件代碼、算法或電路提供的。

返回參見圖17，在步驟1720處，該點火正時確定模塊1606將該跳過點火序列傳遞至點火控制單元1610。該點火控制單元1610接著將點火決定指派給相關聯(lián)的工作室并且相應地運行這些工作室。即，如結合步驟1715所討論的，在多個不同的實施例中，該序列中的每個點火是與一系列扭矩輸出水平(例如高扭矩輸出、低扭矩輸出)相關聯(lián)的。該點火控制單元1610將該序列中的每個點火及其相關聯(lián)的扭矩輸出水平指派給具體的工作室。這些工作室被點火并且運行來產生其相關聯(lián)的扭矩輸出水平。

舉例而言，如果點火序列指示了多個工作室相繼被跳過、以高扭矩輸出被點火、并且接著以低扭矩輸出被點火，則該點火控制單元1610命令相關聯(lián)的工作室以此方式來運行。在多個不同的實施例中，這可以涉及對相關聯(lián)的工作室的進氣閥進行獨立控制來產生該跳過點火式點火序列中指示的不同扭矩輸出水平。這些工作室可以通過使用在此所描述(例如，結合圖1a、1b、2-11、12a-12f、13a-13b、14a-14h以及15所討論的)的閥控制技術中的任一種來運行以產生不同的扭矩輸出水平。這些工作室還可以具有在此或以上附圖中所討論的設計或安排中的任一個者。應了解的是，在不是所有的工作室都能夠被點火/或跳過或者以不同的扭矩水平來控制的多個不同實施例中，圖17-22中所描述的控制方法可以包括識別發(fā)動機硬件限制并且命令工作室進行高水平點火/低水平點火、適當?shù)攸c火/跳過。

在多個不同的實施例中，確定有效點火分數(shù)(步驟1710)、確定點火序列、和/或針對所選工作循環(huán)和工作室(步驟1715)來選擇高或低水平扭矩輸出是基于逐個點火時機地執(zhí)行的。因此，上文所描述的多個操作可以響應于請求扭矩或其他條件的變化而快速地執(zhí)行。在其他實施例中，以上操作以略微較小的頻率(例如每隔一次點火時機或每個發(fā)動機循環(huán))執(zhí)行。

圖17的方法1700的操作可以使用圖1-15中所描述的這些系統(tǒng)中的任一者來執(zhí)行。舉例而言，方法1700涉及產生點火序列，該點火序列中的每次點火是與具體扭矩輸出水平相關聯(lián)的。在多個不同的實施例中，這些扭矩輸出水平是結合圖13a-13b和圖14a-14h所討論的不同動力水平或扭矩輸出水平。即，當在發(fā)動機實施該點火序列(圖17的步驟1720)并且所選工作室被點火來產生不同水平的扭矩輸出時，使用附圖中所描述的閥控制機構和/或其他系統(tǒng)中的任一者來產生這些不同水平的扭矩輸出。

發(fā)動機扭矩分數(shù)和有效點火分數(shù)之間的過渡

跳過點火式發(fā)動機控制中的一個挑戰(zhàn)是管理不同的發(fā)動機輸出扭矩水平之間的過渡?？紤]以下實例，其中略微踩下加速度踏板從而指示希望更多的扭矩。這個扭矩增大請求僅可以通過將汽缸負載增大至超過提供可接受nvh水平的水平來實現(xiàn)。所以，選擇了不同的點火分數(shù)和水平分數(shù)。然而，如果突然使用新模式，則所產生的遞送扭矩變化可能太突然而產生單獨的nvh問題。因此，可能希望的是在兩個有效點火分數(shù)之間具有更漸進的過渡。

這樣的過渡可以使用各種各樣的技術來管理。舉例來說，可以調整火花正時以便在過渡過程中降低扭矩輸出。然而，以此方式使用火花正時一般是不具燃料經濟性的。另一個選項是使用多級跳過點火式發(fā)動機控制來管理過渡。

圖23中描述了一種示例性技術。圖23展示了一種使用多級跳過點火式發(fā)動機控制來管理第一與第二有效點火分數(shù)之間的過渡的方法2300。初始地，在步驟2305處，使用特定有效點火分數(shù)來運行發(fā)動機。之后，使用第二不同的優(yōu)選點火分數(shù)來運行該發(fā)動機(步驟2310)。這些不同的有效點火分數(shù)總體上是與不同的發(fā)動機輸出扭矩水平相關聯(lián)的，但是在一些情況下發(fā)動機扭矩在有效點火分數(shù)過渡期間可以保持不變。

這些有效點火分數(shù)各自可以涉及以跳過點火的方式來運行發(fā)動機。在一些情況下，可能存在各種各樣的點火圖案，而在其他情況下，可能存在有限數(shù)量的點火圖案，例如輪流汽缸停用(rollingcylinderdeactivation)，其中汽缸因而在交替的點火時機上點火和跳過。在一些情況下，有效點火分數(shù)可以對應于可變排量操作，例如其中固定一組汽缸被停用或者使用全部汽缸運行。即使通過固定汽缸組進行的可變排量操作不是跳過點火操作(如果發(fā)動機硬件支持)，仍可以使用跳火控制來在多個固定排量水平之間過渡。在一些情況下，有效點火分數(shù)可以是零，例如當滑行時。在使用特定點火分數(shù)來運行發(fā)動機的每個運行狀態(tài)期間，該發(fā)動機可以使用結合圖16至22所描述的這些技術中的任一種來運行。

在步驟2315處，在兩個有效點火分數(shù)之間過渡期間，發(fā)動機使用多級跳過點火式點火序列來運行。該多級跳過點火式點火序列可以用各種各樣的方式來產生，這取決于具體應用的需要。例如在一些實現(xiàn)方式中，該有效點火分數(shù)在過渡期間逐漸升高至一個或多個中等點火分數(shù)。多級跳過點火式點火序列是基于該一個或多個中等點火分數(shù)來產生的并且被用來在過渡期間運行發(fā)動機。該過渡期間該有效點火分數(shù)的變化速率可以是基于任何合適的發(fā)動機參數(shù)的，例如絕對歧管壓力?？梢允褂媒Y合附圖所描述的這些技術中的任一種(例如一個或多個查找表、西格瑪?shù)聽査D換器等)來產生該多級跳過點火式點火序列。額外地，在共同轉讓的美國專利申請?zhí)?3/799,389中描述了用于在多個模式之間的過渡期間使用跳過點火操作的多種技術，出于所有目的，該申請的全部內容并入本文。還可以使用其中所描述的任一種技術。

一種途徑涉及將預定的多級跳過點火式點火序列存儲在庫中(例如，一個或多個查找表中)。在多個不同的實施例中，每個跳過點火式點火序列是與特定的有效點火分數(shù)相關聯(lián)的。為了確定合適的多水平點火序列來用于過渡，該點火正時確定模塊1606查詢該庫并且從這些預定序列中選擇一個序列。接著使用所選序列來在過渡期間運行發(fā)動機。

考慮以下實例，在該實例中，使用以下點火序列來運行四缸發(fā)動機，其中四個工作室基于圖案0.7、0、0.7、0來點火或跳過。即，這些工作室1-4重復地被點火、被跳過、被點火、和被跳過，其中每次點火是低水平輸出點火(例如涉及ctf＝0.7)。因此針對這種類型的發(fā)動機運行，等效有效點火分數(shù)是0.35。該發(fā)動機接著過渡到另一類型的發(fā)動機運行，其中點火圖案將是0.7、0.7、0.7、0.7。即，這些工作室將被反復點火并且沒有工作室被跳過。每次點火將產生相同的低水平輸出(例如ctf＝0.7)。因此針對這種類型的發(fā)動機運行，該有效點火分數(shù)是0.7。即，假設其他發(fā)動機參數(shù)(如map和火花正時)保持固定，則從第一有效點火分數(shù)(0.35)到第二有效點火分數(shù)(0.7)的過渡期間，發(fā)動機輸出扭矩將翻倍。

在這個實例中，該點火正時確定模塊1606查詢一個或多個查找表。基于相關聯(lián)的有效點火分數(shù)，該一個或多個查找表提供了以下過渡多級跳過點火式點火序列(以下下劃線)：

0,0.7,0,0.7(第一有效點火分數(shù))

0，1,0.7,0

0.7,0.7,0,0.7

0.7,0.7,0.7,0.7(第二有效點火分數(shù))

接下來，隨著發(fā)動機在兩個有效點火分數(shù)之間過渡，基于上述過渡模式來運行工作室1-4。由此，發(fā)動機扭矩已經較逐步地增大，因此幫助使該過渡順利并且改善乘客舒適度。

應了解的是，可以在多種多樣發(fā)動機類型中使用上文使用的傳統(tǒng)的多級跳過點火式點火序列。相應地，不需要的是，發(fā)動機中的每個工作室都能夠被停用和/或在多個扭矩輸出水平下點火?？赡艿氖?，這些工作室中的僅一個或一些將具有上述功能，例如之前結合圖14a-14h所討論的。在以上實例中，比如，僅第一和第三汽缸能夠被停用。該第二和第四汽缸在每個發(fā)動機循環(huán)過程中被點火并且能夠在高水平與低水平之間調整器工作室輸出。

在一些情形下，在兩個有效點火分數(shù)之間的過渡期間，可能希望的是改變該水平分數(shù)。即，在允許獲得多個水平的工作室扭矩輸出的發(fā)動機控制系統(tǒng)中，在有效點火分數(shù)之間的過渡期間，可能有用的是，改變使用特定工作室輸出水平的頻率。

考慮以下實例，在該實例中，發(fā)動機在兩個點火分數(shù)之間變換。當使用第一有效點火分數(shù)來運行發(fā)動機時，該有效點火分數(shù)是1/2，并且該發(fā)動機的工作室1-4使用1-0-1-0(例如，在高水平工作室扭矩輸出下點火、跳過、在高水平工作室扭矩輸出下點火、跳過)的序列來運行。當使用第二有效點火分數(shù)來運行發(fā)動機時，該有效點火分數(shù)是1，并且該發(fā)動機使用1-1-1-1(即，每個工作室以高水平輸出被點火)的序列來運行。因此，假設其他發(fā)動機參數(shù)保持固定，該發(fā)動機扭矩輸出在這兩個有效點火分數(shù)之間的過渡期間翻倍。

由于上述點火均涉及產生最大工作室輸出，所以針對上述運行狀態(tài)中的每一者的點火分數(shù)等于有效點火分數(shù)(假設每次點火涉及ctf＝1.0)并且針對這兩種狀態(tài)的高水平分數(shù)(hlf)是1(即，點火100％涉及高水平輸出)。在這個實例中，這些工作室各自也能夠在低水平工作室扭矩輸出(例如，ctf＝0.7)下點火。每個有效點火分數(shù)的特征可以是以下值：(x，y)，其中x＝點火分數(shù)，并且y＝hlf，如圖19所示。因此，這兩種狀態(tài)的特征為(1/2，1)以及(1，1)。

在這兩個不同的有效點火分數(shù)之間的過渡期間，有時希望的是，使用與發(fā)動機以這些狀態(tài)之一或兩者運行時所使用的不同的水平分數(shù)、以跳過點火的方式來運行該發(fā)動機。在以上實例的背景下，在過渡期間，存在從(1/2，1)到(1，0)的變化，即0.7-0.7-0.7-0.7的點火序列。即，在這兩個狀態(tài)之間的過渡過程中的點火子集中，這些工作室以低水平輸出(例如，ctf＝0.7)點火。該有效點火分數(shù)因此從1/2過渡到0.7再到1。在該過渡期間使用低水平點火的優(yōu)點是，由此類點火所產生的nvh較低。這是因為這些點火涉及較低的汽缸負載并且也因為在該點火圖案中不存在跳過。

在以上實例中，發(fā)動機在以固定的有效點火分數(shù)運行時使用1并且在這些固定點火分數(shù)之間的過渡期間使用0的高水平分數(shù)來運行。反之亦然。換言之，考慮以下實例，在該實例中，每個工作室同樣可以在用以下兩個輸出水平之一點火：高輸出水平(例如，ctf＝1.0)或低輸出水平(例如，ctf＝0.7)。在初始有效點火分數(shù)中，發(fā)動機使用(1/2，0)來運行。在目標有效點火分數(shù)中，發(fā)動機使用(1，0)來運行。即，在以固定的有效點火分數(shù)運行時，發(fā)動機使用0的高水平分數(shù)(即，點火均產生較低水平的扭矩輸出)來運行。然而，該過渡涉及不同的高水平分數(shù)。在這個實例中，發(fā)動機使用1(1/2，1)的水平分數(shù)以跳過點火的方式來運行。因此，該有效點火分數(shù)從0.35改變到0.5改變到0.7。

在其他實施例中，可以對該有效點火分數(shù)進行過濾以便減慢在初始與最終點火分數(shù)之間的過渡。這可以通過過濾該點火分數(shù)、過濾該水平分數(shù)、或者過濾這兩個數(shù)量來實現(xiàn)。針對該點火分數(shù)和水平分數(shù)的過濾技術以及時間常量可以根據(jù)過渡的性質而相同或不同。在美國專利申請?zhí)?3/654,244和14/857,371中描述了用于過濾和管理過渡的方法，出于所有目的，這些申請通過引用以其全部內容并入本文。在該過渡期間可以使用這些方法中的任一種。例如在一些實施例中，通過將ff以恒定的速率并且將lf以適當?shù)挠嬎闼俾蕟握{地加以過渡來使得eff以恒定的速率過渡。替代地，可以首先過渡到中間點、然后過渡到最終分數(shù)(例如1/2到0.7、到1)，因此lf或ff不會單調地變化。該中間值可以根據(jù)查找表來確定；例如，2d表的效果很好，其中是一個維度是起始分數(shù)，第二個維度是目標分數(shù)?？梢蕴砑拥谌齻€維度，例如發(fā)動機參數(shù)或加速踏板位置的變化速率。并且，在某些情況下，可能希望的是，維持恒定的有效點火分數(shù)、但是改變該點火分數(shù)和水平分數(shù)。在這種情況下，ff和lf可以以恒定的相反速率過渡，使得它們的乘積eff保持恒定。

爆震檢測以及管理

可以使用多級跳過點火式發(fā)動機控制來幫助管理爆震。爆震傾向于在較高的壓力或溫度下更頻繁地發(fā)生，例如當工作室用最大量的空氣與燃料來點火以產生最高可能的扭矩輸出時。因此，在選定的條件下，希望的是，當已經檢測到爆震時，以較低的扭矩輸出水平對工作室點火。

現(xiàn)在參見圖24，描述了一種用于降低多級跳過點火發(fā)動機控制系統(tǒng)中的爆震的可能性的示例方法2400。初始地，在步驟2405處，使用多級跳過點火式點火序列來運行發(fā)動機。即，多級跳過點火式發(fā)動機控制器1630接收扭矩請求并且產生多級跳過點火式點火序列來遞送所希望的扭矩。基于該點火序列來運行該發(fā)動機。在多個不同的實施例中，使用本申請中所描述(例如，如圖16或17所描述的)的多級跳過點火操作、機構和/或系統(tǒng)中的任一者來運行發(fā)動機。

在步驟2410處，發(fā)動機診斷模塊1650(圖16)檢測發(fā)動機1612的一個或多個工作室中的爆震?？梢允褂萌魏魏线m的技術或傳感器來檢測發(fā)動機中的可能爆震。例如在一些實現(xiàn)方式中，該發(fā)動機診斷模塊1650接收來自一個或多個爆震傳感器的傳感器數(shù)據(jù)，這些傳感器檢測由發(fā)動機1612的這些工作室所產生的振動圖案。該發(fā)動機診斷模塊1650分析這些振動圖案以便確定是否可能已經發(fā)生爆震。

響應于檢測到發(fā)動機1612的工作室中的(潛在)爆震，該發(fā)動機診斷模塊1650要求在一個或多個所選工作循環(huán)的過程中使得一個或多個所選工作室僅以一個或多個較低輸出水平點火(步驟2415)。考慮了示例性多級跳過點火式發(fā)動機控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中特定工作室可以在低(例如，ctf＝0.5)、中等(ctf＝0.7)以及高(ctf＝1.0)水平下來點火。響應于檢測到特定工作室中的(潛在)爆震，該發(fā)動機診斷模塊1650阻止這些工作室以一個或多個所選水平(例如中等水平和/或高水平)來點火。換句話說，可以使得(高)水平分數(shù)減小/改變(從1到0)。這個限制可以應用于單一工作室、工作室子組或所有工作室。還可以應用于所選數(shù)量的工作循環(huán)或者持續(xù)預定的時間段地應用于所有工作循環(huán)。

在多個不同的實施例中，該發(fā)動機診斷模塊1650將以上要求傳遞至該點火正時確定模塊1606，使得在確定序列來遞送請求扭矩時將來的跳過點火序列將此類限制考慮在內。在步驟2420處，基于該要求以跳過點火的方式來運行該發(fā)動機。即，如在步驟2405中所描述地運行發(fā)動機，但是僅使用被允許的工作室輸出水平來遞送請求扭矩。

爆震傾向于當工作室被點火來產生高扭矩輸出(即在較高的ctf下)時更頻繁地發(fā)生。這是因為在這樣的條件下該工作室內的壓力和溫度傾向于顯著更高。存在降低工作室中的壓力和溫度的手段，例如通過調節(jié)火花正時。然而，這樣的技術一般傾向于具有較少的燃料效率。通過減少空氣進氣量來限制點火從而降低扭矩輸出水平，可以以更具燃料效率的方式來降低爆震的可能性。

可選地，發(fā)動機診斷模塊1650包括用于響應于高扭矩請求來再次實現(xiàn)高扭矩輸出點火的特征。在步驟2425處，發(fā)動機控制器1630接收高扭矩請求，例如，基于從加速踏板位置傳感器接收到的數(shù)據(jù)。在多個不同的實施例中，該高扭矩請求必須超過預定閾值以使該方法進行到步驟2430。

在步驟2430處，響應于該高扭矩請求，發(fā)動機診斷模塊1650致使該發(fā)動機控制系統(tǒng)繼續(xù)使用高輸出點火。即，消除在高輸出點火上的這些限制中的一些或全部(在步驟2415處實施的)。在步驟2435處，發(fā)動機診斷模塊1650、點火控制單元1610、和/或動力傳動系參數(shù)調整模塊1608執(zhí)行一個或多個合適的操作來降低進一步爆震的風險?？梢允褂萌魏我阎募夹g(例如火花正時調整)來降低爆震的風險。

減速汽缸中斷服務以及啟動/停止特征

在沒有工作室被點火并且歧管絕對壓力升高至大氣水平的一些情形中也可以使用多級跳過點火式發(fā)動機控制。例如，當車輛正在滑行和/或即將停止時，駕駛員可以將他或她的腳從加速踏板上移開。在這樣的情形下，多個不同發(fā)動機系統(tǒng)可以變換成被稱為減速汽缸中斷服務(dcco)的模式。在這種模式中為了節(jié)省燃料，發(fā)動機的這些汽缸在不需要發(fā)動機扭矩時停用。在這段時間段期間，進氣閥和排氣閥被關掉并且沒有空氣從進氣歧管遞送到發(fā)動機的工作室中。

另一種情形是在實施啟動/停止特征時。即，在一些發(fā)動機系統(tǒng)中，當車輛已經停止時，發(fā)動機不是怠速運轉而是被關掉以節(jié)約燃料。在以上兩種情形下，由于沒有空氣從進氣歧管遞送到工作室中，所以歧管絕對壓力(map)與大氣壓相等。這存在的一個問題是，當再次壓下加速踏板下或者某些其他發(fā)動機控制需求扭矩時，高的map可能致使發(fā)動機遞送比所需要的更大的扭矩。如果不采取措施來減輕這種扭矩喘振，則車輛和/或發(fā)動機可能突然加速。

可以使用多級跳過點火式發(fā)動機控制來解決以上問題。在圖25中展示了一種示例性方法2500。初始地，在步驟2505處，使用多級跳過點火式點火序列來運行發(fā)動機。即，多級跳過點火式發(fā)動機控制器1630接收多個扭矩請求并且產生多個多級跳過點火式跳過點火式點火序列來遞送所希望的扭矩。基于這些點火序列來運行該發(fā)動機。在多個不同的實施例中，使用本申請中所描述(例如，如圖16或17所描述的)的多級跳過點火操作、機構或系統(tǒng)中的任一者來運行發(fā)動機。

在步驟2510中，發(fā)動機控制器1630(或該控制器中的任何合適的模塊)檢測存在一個或多個條件。例如在一些實施例中，控制器1630檢測發(fā)動機已經進行滑行/減速、已進入dcco和/或已經請求了扭矩。在其他實施例中，控制器1630檢測發(fā)動機已經使用啟動/停止特征停止和/或正在再次請求扭矩。

響應于檢測到該一個或多個條件，控制器1630要求在一個或多個所選工作循環(huán)的過程中使得一個或多個所選工作室僅以一個或多個較低的扭矩輸出水平來點火(步驟2515)。該要求可以采取多種多樣的形式。例如在一些實施例中，控制器1630阻止對一個或多個較高工作室輸出水平(例如，ctf＝1.0)的任何使用。換句話說，將高水平分數(shù)降低或被維持在較低的水平(例如，設置為0、1/2等)。該要求可以包括以上結合圖24的步驟2415所描述的任何操作和特征，例如，可以以這種方式來限制任何數(shù)量的工作室或工作循環(huán)等。

在步驟2515處，基于該要求以多級跳過點火的方式來運行該發(fā)動機。即，如在步驟2505中所描述地運行發(fā)動機，但是僅使用被允許的工作室輸出水平來遞送請求扭矩。在一些實施例中，該要求在滿足特定條件之前或在預定時間段內有效，此后恢復正常的多級跳過點火式發(fā)動機運行。替代地或額外地，高水平分數(shù)可以隨時間逐漸增加直至恢復正常的多級跳過點火式發(fā)動機運行?？梢曰谝粋€或多個發(fā)動機參數(shù)(例如歧管絕對壓力)來動態(tài)地調整此逐漸增加。使用較低的高水平分數(shù)和/或較低的工作室扭矩輸出水平有助于減輕高map的影響。

可選地，發(fā)動機控制器1630可以具有用于響應于高扭矩要求來再次實現(xiàn)高輸出點火的特征。在步驟2525處，發(fā)動機控制器1630接收高扭矩請求，例如，基于從加速踏板位置傳感器接收到的數(shù)據(jù)。在多個不同的實施例中，該高扭矩請求必須超過預定閾值以使該方法進行到步驟2530。

在步驟2530處，響應于該高扭矩請求，發(fā)動機控制器1630致使該點火控制單元1610繼續(xù)使用高輸出點火。即，消除在高扭矩輸出點火上的這些限制中的一些或全部(在步驟2515處實施的)。

方法2500中的任一個步驟可以視情況來修改以用于不同的應用。舉例而言，美國專利申請?zhí)?4/743,581(在下文中被稱為'581申請并且出于所有目的通過引用以其全部內容并入本文)描述了用于通過跳過點火發(fā)動機控制來實施啟動停止特征的多種技術。在'581申請中所描述的任一個特征或操作也可以包括在方法2500內。

發(fā)動機診斷應用

使用多級跳過點火式發(fā)動機控制也可以對發(fā)動機診斷系統(tǒng)的設計造成影響。在多種不同的發(fā)動機診斷系統(tǒng)中，基于測量到的特定發(fā)動機參數(shù)(例如，曲軸加速度)來檢測發(fā)動機問題。在多個不同的實施例中，這樣的系統(tǒng)將產生不同水平的扭矩輸出的點火的效果考慮在內。

參見圖26，描述了用于診斷發(fā)動機問題的示例性方法2600。初始地，在步驟2605處，發(fā)動機診斷模塊1650例如從點火正時確定模塊1606和/或點火控制單元1610獲得點火信息。該點火信息包括但不限于點火決定(例如，跳過或點火)、點火序列、以及相關聯(lián)工作室的標識。該點火信息還包括指示了與每個將工作室點火的決定相關聯(lián)的工作室輸出水平的信息。

在步驟2610處，發(fā)動機診斷模塊1650對每個點火時機指派窗口。該窗口可以是對應于一個目標工作室的一個目標點火時機的任何適合的時間段或間隔。稍后將橫跨該窗口來測量一個特定發(fā)動機參數(shù)，以便幫助確定在該窗口過程中在該目標工作室內是否已經發(fā)生發(fā)動機問題。該窗口的特性可能根據(jù)發(fā)動機參數(shù)測量的類型而不同。

考慮涉及四沖程八缸發(fā)動機的實例。在這個實例中，所指派的窗口是對應于曲軸的90°旋轉的角窗口區(qū)段。在該窗口過中，目標工作室點火。即，在這個實例中，該窗口覆蓋了該目標工作室的動力沖程的前半段。應了解的是，該窗口可以具有任何合適的長度，這取決與具體應用的需要。

在步驟2615處，發(fā)動機診斷模塊1650確定，在所指派的窗口過程中，與該窗口過程中的這些工作室中的一個或多個工作室相關聯(lián)的工作室扭矩輸出。換句話說，在多個不同的實施例中，點火正時確定模塊1606和/或點火控制單元1610已經給每個工作室指派了點火決定。在步驟2610中所指派的特定窗口過程中，目標工作室點火。在同一窗口過程中，其他工作室處于運行循環(huán)的不同階段。為了使用以上實例，一些工作室已經完成動力沖程；其他工作室仍在完成或者稍后將進入動力沖程。針對其相關聯(lián)的動力沖程，各工作室被安排成被跳過或點火。針對每次點火，已經指派了具體的工作室輸出水平，例如以低扭矩輸出點火、以高扭矩輸出點火等。發(fā)動機診斷模塊1650確定在所指派窗口過程中與這些工作室中的一個、一些或全部工作室相關聯(lián)的工作室扭矩輸出。

在步驟2620處，發(fā)動機診斷模塊1650提供發(fā)動機參數(shù)閾值或模型。例如在一些實施例中，發(fā)動機診斷模塊1650確定發(fā)動機參數(shù)閾值(例如曲軸加速度閾值)，該發(fā)動機參數(shù)閾值將用于稍后幫助確定是否存在發(fā)動機問題。即，給定點火信息(步驟2605)和扭矩輸出水平確定(步驟2615)，該閾值幫助指示用于后續(xù)發(fā)動機參數(shù)測量的期望值。在其他實施例中，發(fā)動機診斷模塊1650確定同樣可以用于幫助識別發(fā)動機問題的模型(例如，扭矩模型)。舉例而言，可以用扭矩模型來幫助指明在該窗口過程中應由工作室產生的期望扭矩。該模型考慮了在窗口過程中對一個或多個工作室作出的點火決定(例如，如由步驟2605中獲得的點火信息所指示的)、并且對于每次點火考慮了相關聯(lián)的扭矩輸出水平(例如，如在步驟2615中進行的確定所指示的)。

在步驟2625處，發(fā)動機診斷模塊1650在該窗口過程中測量發(fā)動機參數(shù)。根據(jù)具體應用的需要以及正診斷的發(fā)動機問題，可以使用各種各樣的發(fā)動機參數(shù)。例如，一些設計涉及在窗口過程中測量曲軸加速度、map和/或氧傳感器輸出，盡管可以測量任何合適的參數(shù)。應了解的是，不同的測量可以使用不同的窗口。

基于測量(步驟2625)以及閾值/模型(步驟2620)，發(fā)動機診斷模塊1650接著確定是否存在發(fā)動機問題。此確定可以用各種各樣的方式來執(zhí)行。例如在一些實施例中，測量曲軸加速度(步驟2625)。可以用該測量值來估計該窗口過程中所產生的實際扭矩。將這個實際扭矩與使用扭矩模型計算出的期望扭矩(例如，步驟2620)進行比較。如果該實際扭矩小于期望扭矩，則發(fā)動機診斷模塊1650確定可能存在著發(fā)動機問題(例如，點火失敗)。在其他實現(xiàn)方式中，將曲軸加速度測量值與閾值(例如，步驟2620)進行比較并且不需要扭矩估計。如果該實際測量值超過該閾值，則假設發(fā)動機問題存在或可能存在。

為了幫助展示出可以如何來執(zhí)行該方法的一些實施例，提供了以下實例。在這個實例中，發(fā)動機是四沖程八缸發(fā)動機，其中這些汽缸按1-8-7-2-6-5-4-3的順序被點火。每個汽缸具有獨立控制的進氣閥和/或能夠使用不同的循環(huán)來操作這些閥，如結合圖1-15所描述的。因此每個汽缸在被點火時能夠以兩個扭矩輸出水平之一來點火：例如低扭矩輸出(例如，ctf＝0.7)或高輸出(ctf＝1.0)。

發(fā)動機診斷模塊1650被安排成用于確定工作室8是否點火失敗。該模塊獲得點火信息(步驟2605)，該點火信息指示在接連的點火時機期間，工作室1、8、7、2、6、5、4、和3分別是被跳過、被點火、被跳過、被點火、被跳過、被點火、被跳過和被點火。該模塊給工作室8的以上點火時機指派了窗口(步驟2610)。所指派的窗口發(fā)生在汽缸8處于其動力沖程的前半段并且覆蓋該曲軸的90°旋轉時。

在這個實例中，發(fā)動機診斷模塊1650還確定了以上點火中每個都是以低扭矩輸出(步驟2615)，包括工作室8的點火在內。在這個實例中，該模塊1650確定考慮了汽缸扭矩輸出水平的曲軸加速度閾值。即，如果發(fā)動機診斷模塊1650代替地確定的是，以上點火中的一個、一些或全部替代地在高扭矩輸出下，則閾值將是不同的。

在多個不同的實施例中，該曲軸加速度閾值尤其嚴重受工作室8的運行(即汽缸8是以低扭矩輸出還是高扭矩輸出來點火)的影響。然而，與其他汽缸相關聯(lián)的扭矩輸出水平也可以具有影響。例如，在所指派的窗口過程中，當汽缸8處于動力沖程的前半段時，汽缸1處于其動力沖程的后半段。汽缸1是否以低扭矩輸出而不是高扭矩輸出點火也可能顯著影響閥值。

該發(fā)動機診斷模塊1650接著測量該窗口過程中的實際曲軸加速度(步驟2625)。模塊1650將該測量值與閾值進行比較。如果測量值(基本上)低于閾值，則確定工作室8點火失敗(或者存在它被點火失敗的可能性)。

可以用各種各樣的方式來修改以上實例和方法2600以用于不同的應用。舉例而言，共同轉讓的美國專利申請?zhí)?4/207,109、14/582,008、14/700,494以及14/206,918(出于所有目的，這些申請通過引用以其全部內容并入本文)描述了多種不同發(fā)動機診斷系統(tǒng)和操作。這些申請中所描述的任何特征或操作可以引入方法2600中。

可以將任何和所有所描述的部件安排成非常快速地更新它們的確定/計算。在一些優(yōu)選實施例中，是逐點火時機地更新這些確定/計算的(盡管這不是一項要求)。例如在一些實施例中，確定(有效)點火分數(shù)(圖17的步驟1710)、確定多級跳過點火式點火序列(步驟1715)、和/或基于序列來運行發(fā)動機(步驟1720)是基于逐點火時機地執(zhí)行的。逐點火時機地控制多種不同部件的優(yōu)點是使得發(fā)動機對改變的輸入和/或條件非常具有響應性。盡管逐點火時機操作非常有效，但應當理解，這些不同部件可以是更緩慢地被更新的，而同時仍提供良好的控制(例如，可以曲軸每一轉、每兩個或更多個點火時機等地執(zhí)行點火分數(shù)/序列確定)。

已經主要在運行適合用在機動車輛中的自然吸氣式、4沖程、內燃活塞發(fā)動機的背景下闡述了本發(fā)明。然而，應當理解，所描述的應用非常適合用于多種多樣的內燃發(fā)動機中。這些內燃發(fā)動機包括用于幾乎任何類型的車輛—包括汽車、卡車、船、飛機、摩托車、輕便摩托車等的發(fā)動機；并且適合于涉及工作室的點火和利用內燃發(fā)動機的幾乎任何其他應用的發(fā)動機。所描述的這些不同途徑與在多種多樣的不同熱力學循環(huán)下操作的發(fā)動機一起工作，包括幾乎任何類型的兩沖程活塞發(fā)動機、柴油發(fā)動機、奧托循環(huán)發(fā)動機、雙循環(huán)發(fā)動機、米勒循環(huán)發(fā)動機、阿克金森循環(huán)發(fā)動機、轉子(wankel)發(fā)動機以及其他類型的旋轉發(fā)動機、混合循環(huán)發(fā)動機(例如，奧托和狄塞爾雙循環(huán)發(fā)動機)、混合發(fā)動機、徑向發(fā)動機等。還認為所描述的方法將良好地適用于新開發(fā)的內燃發(fā)動機，無論它們是否利用當前已知的或以后開發(fā)的熱力學循環(huán)來運行。也可以使用增壓發(fā)動機，諸如那些使用超壓增壓器或渦輪增壓器的發(fā)動機。在這種情況下最大汽缸負載可以對應于通過對空氣進氣加壓而獲得的最大汽缸充氣量。

還應當理解，在此描述的任何方法或操作可以是以可執(zhí)行計算機代碼的形式存儲在適合的計算機可讀介質中的。這些操作是在處理器執(zhí)行計算機代碼時實行的。此類操作包括但不限于點火分數(shù)計算器1602、點火正時確定模塊1606、點火控制單元1610、動力傳動系參數(shù)調節(jié)模塊1608、發(fā)動機控制器1630、發(fā)動機診斷模塊1650、或本申請中所描述的任何其他模塊、部件、或控制器執(zhí)行的任意和所有操作。

以上實施例中的一些涉及停用工作室。在多個不同的實現(xiàn)方式中，停用工作室涉及防止在一個或多個所選被跳過的工作循環(huán)過程中將空氣泵送穿過被跳過的工作室?？梢杂酶鞣N各樣的方式來跳過或停用工作室。在多個不同的途徑中，在該工作室中形成低壓彈簧，即在先前工作循環(huán)中排放氣體從該工作室中釋放之后，進氣閥或排氣閥兩者在隨后的工作循環(huán)過程中都不打開，由此在該工作室中形成低壓真空。在還又另外的實施例中，在被跳過的工作室中形成高壓彈簧，即防止空氣和/或排放氣體逸出該工作室。該工作室可以用任何合適的方式被停用，使得該工作室在其動力沖程過程中貢獻一點動力或不貢獻動力。

本申請還涉及用于產生不同水平的扭矩或具有不同的空氣進氣量或汽缸負載水平的工作室的概念。舉例而言，這些扭矩輸出水平可以在多級跳過點火式點火序列中指明和/或存儲在查找表或庫中。如之前所討論的，在一些實施例中，每個這樣的扭矩輸出水平是使用不同組的操作來實施的，這些操作在本申請中描述(例如，打開一個進氣閥并且另一個進氣閥不打開、打開兩個進氣閥、針對不同的進氣閥使用不同的循環(huán)等)。在一些途徑中，由工作室產生的扭矩水平可以基于逐點火時機而變化，例如汽缸可以在工作循環(huán)過程中被跳過、在下一個工作循環(huán)過程中以高扭矩輸出來點火、在下一個工作循環(huán)過程中以低扭矩輸出來點火、并且接著被跳過或以任一扭矩輸出水平點火。

已經主要地在一種跳過點火控制安排的背景下描述了本發(fā)明的多個實施例，在該安排中，在跳過的工作循環(huán)過程中通過停用進氣閥和排氣閥兩者來停用這些汽缸以便防止空氣在所跳過的工作循環(huán)過程中被泵送穿過汽缸。然而，應當理解，一些跳過點火閥致動方案想到僅停用排氣閥或僅停用這些進氣閥來有效地停用這些汽缸并且防止空氣被泵送穿過這些汽缸。所描述途徑中的若干途徑同樣地適用于此類應用。此外，盡管總體上優(yōu)選的是停用汽缸，并且因此防止空氣在所跳過的工作循環(huán)過程中穿過這些停用汽缸，但是存在可能希望在一個選定的跳過工作循環(huán)過程中使空氣穿過一個汽缸的一些特定時間。通過舉例，在希望進行發(fā)動機制動時這可能是所希望的，和/或與特定排放設備相關的診斷或操作要求所希望的。當轉換出dcco(減速汽缸中斷服務)狀態(tài)時也可能有用。所描述的閥控制途徑同樣地適用于此類應用。

本申請涉及用于從被點火的工作室選擇性地產生多個不同(例如，高或低)的扭矩輸出水平的多種不同系統(tǒng)和技術。在多個不同的實施例中，應了解的是，在所選工作循環(huán)過程中(在此過程中工作室被點火)多個發(fā)動機條件可以基本上保持相同(但是這不是必需的)。此類發(fā)動機條件包括但不限于歧管絕對壓力、凸輪相位器設置、發(fā)動機速度和/或節(jié)氣門位置。換句話說，本申請描述了多種示例性閥控制系統(tǒng)和技術(例如，結合圖1a、1b、2-11、12a-12f、13a、13b、14a-14h和15所討論的)，這些閥控制系統(tǒng)被安排成用于使得被點火的工作室產生不同扭矩輸出水平，而不需要例如改變節(jié)氣門位置、map、發(fā)動機速度和/或凸輪相位器設置來產生那些不同扭矩輸出水平。

本發(fā)明的多個實現(xiàn)方式非常適用于結合動態(tài)跳過點火操作，在該操作中累加器或其他機構跟蹤已經要求但未被遞送的、或已被遞送但未要求的點火部分，使得可以基于逐點火時機地作出點火決定。然而，所描述的技術同樣很好地適用于包括使用如在利用輪流汽缸停用和/或多種不同的其他跳過點火技術時可能發(fā)生的固定點火圖案或點火序列的跳過點火操作的幾乎任何跳過點火應用(其中在以具體運行模式運行的過程中單獨汽缸有時被點火并且有時被跳過的運行模式中)。還可以在可變沖程發(fā)動機控制中使用類似的技術，在該可變沖程發(fā)動機中改變每個工作室中的沖程數(shù)量以便有效地改變發(fā)動機的排量。

雖然已經詳細描述了本發(fā)明的幾個實施例，但應當理解，本發(fā)明可以以許多其他形式來實施而不背離本發(fā)明的精神或范圍。若干次引用了術語點火分數(shù)。應了解的是，可以用多種多樣的方式來表達或表示點火分數(shù)。例如，點火分數(shù)可以采取點火圖案、順序、或者涉及或固有地表達上述點火百分比的任何其他點火特征的形式。還若干次引用了術語“汽缸”。應理解的是，在多個不同的實施例中，術語汽缸應理解為廣義地涵蓋任何適合類型的工作室。發(fā)動機還可以使用跳過點火類的技術，其中代替汽缸被跳過和點火，它以低扭矩或高扭矩輸出點火來運行。在這個控制方案中，表示為動態(tài)點火水平調制，汽缸并不被跳過。在動態(tài)點火水平調制中，被點火的汽缸的輸出成跳過/點火式圖案地動態(tài)變化。例如，特定汽缸可以有時以“高”或“較高”轉矩輸出水平點火并且可以有時以“低”或“較低”轉矩輸出水平點火，其中“低”輸出水平對應于“跳過”并且“高”輸出水平對應于跳過點火圖案中的點火。因此，本發(fā)明實施例應當被認為是說明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不限于在此給出的這些細節(jié)。