可變排量發(fā)動機中提前點火控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制可變排量發(fā)動機(VDE)中提前點火的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機可被配置成利用數(shù)量可變的啟用汽缸或停用汽缸進行操作以增加燃油經(jīng)濟性，同時可選地以理論配比保持整體排氣混合物的空氣-燃料比。這種發(fā)動機已知為可變排量發(fā)動機(VDE)。在一些實例中，在選定條件期間可以禁用發(fā)動機的一部分汽缸，其中，該選定條件可由諸如速度/負載窗口的參數(shù)以及包括車輛速度在內(nèi)的各種其他操作條件進行限定。VDE控制系統(tǒng)通過對影響汽缸的進氣門和排氣門的操作的多個汽缸氣門停用裝置進行控制或通過對影響汽缸加油的多個可選擇性停用的燃料噴射器進行控制來禁用選定的汽缸。通過降低低扭矩要求條件下的排量，在較高的歧管壓力下操作發(fā)動機，從而降低了由于泵送導致的發(fā)動機摩擦并降低了燃料消耗。
[0003]這樣，在VDE發(fā)動機中可能發(fā)生異常的燃燒事件，諸如由于提前點火導致的異常的燃燒事件。Kerns等人在US 20120285161中示出了一種解決VDE發(fā)動機系統(tǒng)中發(fā)生的提前點火事件的示例方法。其中，在VDE操作模式期間基于停用汽缸的數(shù)量調(diào)節(jié)提前點火檢測的閾值和窗口。該閾值也在VDE模式和非VDE模式之間變化以更好地補償背景噪聲差，從而改善VDE模式和非VDE模式期間的提前點火檢測。
[0004]然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)確定了使用這種方法的潛在問題。例如，在選定的汽缸再啟用期間，可引起提前點火。因此，即使提前點火在VDE模式中被準確地檢測并且被解決，但是當發(fā)動機轉(zhuǎn)換至非VDE模式時可繼續(xù)發(fā)生提前點火。換言之，在選定條件下，諸如當利用停用了大量時間的一個或多個汽缸進行操作時，可能增加異常燃燒(諸如由于汽缸提前點火引起的異常燃燒)的可能性。這是由于停用的發(fā)動機汽缸中機油的積累所致。例如，在長期穩(wěn)態(tài)高速公路巡航條件期間，由于持續(xù)的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)導致停用的發(fā)動機汽缸中產(chǎn)生真空，因此停用的汽缸可收集相當數(shù)量的機油。機油還會由于停用操作期間汽缸中的較低溫度以及作用在活塞的控油環(huán)上的較低壓力而被吸入。這樣，較低的溫度和壓力允許機油移入燃燒室并且在燃燒室中聚集。然后被捕集的機油在后續(xù)的汽缸再啟用期間可用作點火源。在一些發(fā)動機系統(tǒng)中，停用模式下的擴展操作之后，控制策略可應用于汽缸以輔助恢復作用在控油環(huán)上的壓力。然而，在增壓發(fā)動機中，如果一個或多個汽缸被停用了更長的時間，并且此后扭矩需求明顯增加(諸如，在超車動作期間，此時增壓被維持或增加且汽缸被再啟用)之后，捕集在汽缸(或多個汽缸)中的機油可變成導致提前點火事件、不良NVH(可聽見的爆震聲)和潛在發(fā)動機損壞的點火源。特別地，被捕集的機油的燃燒可導致與提前點火相關(guān)的高缸內(nèi)壓力和溫度，其能夠使發(fā)動機部件退化以及降低發(fā)動機效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實例中，通過一種用于發(fā)動機的方法可至少部分地解決上述問題中的一些，該方法包括:當將汽缸再啟用至高于閾值的負載條件時，并且在接收到汽缸中的提前點火的指示之前，加濃(enrich)被再啟用的汽缸，基于汽缸負載和先前的汽缸停用的持續(xù)時間中的每一個調(diào)節(jié)該加濃。以這種方式，可降低在延長的汽缸停用之后的將汽缸再啟用至高負載期間發(fā)生的提前點火。
[0006]例如，發(fā)動機可被配置有可選擇性地停用的汽缸燃料噴射器和/或氣門。在低扭矩需求的條件下，可以選擇性地停用一個或多個發(fā)動機汽缸并且通過剩余的啟用汽缸可滿足扭矩需求。響應于操作者扭矩需求的后續(xù)增加，可再啟用汽缸。這樣，由于在被選定的汽缸的停用期間的發(fā)動機操作，機油可積累在停用的汽缸中，如果汽缸負載太高該機油可點火。因此，如果操作者扭矩需求的增加非常高，并且被再啟用的汽缸的汽缸負載超過閾值，那么，可以高于理論配比地操作被再啟用的汽缸一段時間，以減緩積累的機油的燃燒所導致的潛在提前點火。在此，在接收到實際的提前點火的指示之前，可優(yōu)先進行加濃。基于汽缸之前停用的持續(xù)時間以及再啟用后汽缸中的負載可調(diào)節(jié)汽缸加濃的程度。這樣，隨著持續(xù)時間的增加，更多的機油可積累在停用的汽缸中。同樣地，隨著再啟用后汽缸負載的增加，汽缸提前點火的傾向會增強。因此，因為停用的持續(xù)時間和汽缸負載的增加，濃度和加濃循環(huán)的數(shù)量也會增加。如果在再啟用期間沒有發(fā)生提前點火，那么在后續(xù)的再啟用至高負載時，可減少給定汽缸的加濃?？蛇x地，如果在再啟用期間確實發(fā)生提前點火，在后續(xù)的再啟用至高負載時，可增強給定汽缸的加濃。這樣，作為發(fā)動機關(guān)閉操作的一部分而停用的汽缸中不可能進行優(yōu)先加濃，例如在怠速-停止操作或減速斷油操作期間，因為在這種停用期間不會發(fā)生明顯的機油積累。
[0007]以這種方式，能夠降低從停用條件再啟用至高負載的汽缸中的提前點火傾向。通過優(yōu)先加濃被選擇性地停用的汽缸而同時發(fā)動機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，能夠更好地預計和解決由停用期間積累在汽缸中的機油的燃燒導致的提前點火。此外，加濃提供了能夠進一步降低再啟用至高負載期間汽缸中的提前點火事件的汽缸冷卻。通過基于再啟用期間發(fā)生的提前點火事件以閉環(huán)形式調(diào)節(jié)加濃，能夠優(yōu)化加濃，從而降低燃料浪費和排放物的輸出?？傊?，能夠很好地解決再啟用至高負載期間可變排量發(fā)動機中的汽缸提前點火。
[0008]應該理解，上述內(nèi)容以簡化的方式引入在【具體實施方式】中進一步描述的構(gòu)思的選擇。這并不意味著確定了所要求保護的主題的關(guān)鍵或必要特征，通過【具體實施方式】后面的權(quán)利要求唯一地限定了所要求主題的范圍。此外，所要求保護的主題不限于解決上述或本公開的任意部分中的任意缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0009]圖1圖解地不出了不例性可變排量發(fā)動機系統(tǒng)。
[0010]圖2不出了部分發(fā)動機視圖。
[0011]圖3示出了用于調(diào)節(jié)停用的發(fā)動機汽缸的再啟用期間汽缸加油的高級流程圖。
[0012]圖4示出了用于在再啟用至高負載條件期間加濃可變排量發(fā)動機的汽缸的高級流程圖。
[0013]圖5示出了用于在從VDE模式至非VDE模式的選定轉(zhuǎn)換期間加濃汽缸的高級流程圖。
[0014]圖6示出了減緩在涉及發(fā)動機循環(huán)的沖程的給定發(fā)動機汽缸中進行的汽缸加濃的示例性提前點火的正時。
[0015]圖7至圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的減緩汽缸再啟用至高負載條件期間的提前點火的示例性加濃。
【具體實施方式】
[0016]提供了用于在汽缸再啟用至高負載條件期間減少可變排量發(fā)動機系統(tǒng)(諸如圖1至圖2的發(fā)動機系統(tǒng))中提前點火的發(fā)生的方法和系統(tǒng)。當從VDE模式轉(zhuǎn)換為非VDE模式時，可調(diào)節(jié)再啟用的發(fā)動機汽缸的加油從而優(yōu)先解決潛在的提前點火事件。發(fā)動機控制器可執(zhí)行控制程序，諸如圖3和圖5的程序，以在汽缸再啟用至高于閾值的負載時加濃汽缸。如圖4所示，可基于影響先前停用期間可能已經(jīng)在汽缸中積累的機油量的參數(shù)調(diào)節(jié)加濃。基于再啟用期間發(fā)生的提前點火可以閉環(huán)方式進一步地調(diào)節(jié)加濃。圖6至圖8示出了汽缸從VDE模式再啟用期間的示例性加濃。通過這種方式，可以更好地預計和解決提前點火。
[0017]圖1示出了具有第一組15a和第二組15b的示例性可變排量發(fā)動機(VDE) 10。在描述的實例中，發(fā)動機10是V8發(fā)動機，第一組和第二組分別具有四個汽缸。然而，在替代實施例中，發(fā)動機可具有不同數(shù)量的發(fā)動機汽缸，諸如，6個、10個、12個等。發(fā)動機10具有帶有節(jié)氣門20的進氣歧管16，和連接至排放控制系統(tǒng)30的排氣歧管18。排放控制系統(tǒng)30包括一個或多個催化劑和空氣-燃料比傳感器，諸如圖2描述的傳感器。作為非限制性實例，發(fā)動機10可作為客運車輛的推進系統(tǒng)的一部分而包含其中。
[0018]在選定條件期間，諸如當不需要發(fā)動機的最大扭矩能力時，可選擇一個或多個汽缸(諸如第一汽缸組或第二汽缸組中的一個)被停用(此處也被稱為VDE操作模式)。具體地，通過關(guān)閉相應的燃料噴射器并同時保持進氣門和排氣門的操作使得空氣可繼續(xù)泵送通過汽缸，可停用選定汽缸組中的一個或多個汽缸。盡管關(guān)閉了禁用汽缸的燃料噴射器，但是，剩余的可用汽缸繼續(xù)通過啟用且操作中的燃料噴射器進行燃燒。為了滿足扭矩要求，發(fā)動機對那些噴射器仍然可用的汽缸產(chǎn)生相同的扭矩量。這就要求更高的歧管壓力，從而降低泵送損失以及增加發(fā)動機效率。并且，暴露給燃燒的較低的有效表面積(僅來自可用的汽缸)降低了發(fā)動機的熱損失，從而增加了發(fā)動機的熱效率。在替代實例中，發(fā)動機系統(tǒng)10可具有帶有可選擇性地停用的進氣門和/或排氣門的汽缸，其中，停用汽缸包括停用進氣門和/或排氣門。
[0019]汽缸可被分組，以通過特定組的方式停用。例如，在圖1中，第一組汽缸可包括第一組15a的四個汽缸，而第二組汽缸可包括第二組15b的四個汽缸。在替代實例中，不是一起停用每組的一個或多個汽缸，而是可選擇性地一起停用V8發(fā)動機的每個組的兩個汽缸。
[0020]發(fā)動機10可對通過燃料系統(tǒng)8進行輸送的多種物質(zhì)進行操作。發(fā)動機10可至少通過包括控制器12的控制系統(tǒng)部分地控制?？刂破?2可接收來自與發(fā)動機10連接的傳感器4的各種信號，并且將控制信號發(fā)送至與發(fā)動機和/或車輛連接的各種致動器22。
[0021]燃料系統(tǒng)8可進一步連接至燃料蒸氣回收系統(tǒng)(未示出)，燃料蒸氣回收系統(tǒng)包括一個或多個用于存儲加油和每日燃料蒸氣的一個或多個罐。在選定條件期間，可調(diào)節(jié)燃料蒸氣回收系統(tǒng)的一個或多個氣門以將存儲的燃料蒸氣抽取至發(fā)動機進氣歧管，從而增加燃料經(jīng)濟性和降低排氣排放。在一個實例中，抽取的蒸氣可被引導至特定汽缸的進氣門附近。例如，在VDE操作模式期間，抽取的蒸氣僅可引導至正在點火的汽缸。這可在配置有用于不同汽缸組的不同進氣歧管的發(fā)動機中實現(xiàn)。可選地，可控制一個或多個蒸氣管理閥，以確定哪個汽缸會獲得抽取的蒸氣。
[0022]控制器12可接收來自沿著發(fā)動機缸體分布的一個或多個爆震傳感器82的汽缸爆震或提前點火的指示。當包含多個爆震傳感器時，所述多個爆震傳感器可沿著發(fā)動機缸體對稱或不對稱地分布。這樣，一個或多個爆震傳感器82可以是加速計或離子傳感器。將參照圖2描述發(fā)動機10和示例性汽缸的進一步細節(jié)。
[0023]圖2描述了內(nèi)燃發(fā)動機10的燃燒室或汽缸的示例性實施例。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(shù)和來自車輛操作者130通過輸入裝置132的輸入。在該實例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(此處也被稱為“燃燒室”)14可包括燃燒室壁136，其中，活塞138位于燃燒室壁136內(nèi)?；钊?38可連接至曲軸140，使得活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸140可通過傳動系統(tǒng)連接至客運車輛的至少一個驅(qū)動輪。此外，起動馬達可通過飛輪連接至曲軸140以實現(xiàn)發(fā)動機10的起動操作。
[0024]汽缸14可通過一系列進氣通道142、144和146接收進氣。進氣通道146可與發(fā)動機10的除汽缸14以外的其他汽缸連通。在一些實施例中，進氣通道中的一個或多個可包括諸如渦輪增壓器或機械增壓器的增壓裝置。例如，圖2示出了配置有渦輪增壓器的發(fā)動機10，渦輪增壓器包括布置在進氣通道142和144之間的壓縮機174和沿著排氣通道148布置的排氣渦輪機176。壓縮機174可由排氣渦輪機176通過軸180至少部分地供給動力，其中，增壓裝置被配置成渦輪增壓器。然而，在其他實例中，諸如在發(fā)動機10配備有機械增壓器的實例中，可以可選地省略排氣渦輪機176，其中，壓縮機174可由來自馬達或發(fā)動機的機械輸入供給動力。可沿著發(fā)動機的進氣通道提供包括節(jié)氣門板164的節(jié)氣門20，以改變提供給發(fā)動機汽缸