多级跳过点火制造技术

在一方面，描述了一种用于控制内燃发动机的运行的方法。该发动机被以跳过点火的方式运行成使得跳过所选被跳过的工作循环并且使得所选活动的工作循环点火，以便递送所希望的发送机输出。针对这些被点火的工作室中的每一个工作室选择特定水平的扭矩输出。还描述了与上述方法相关的多种不同方法、安排以及系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多级跳过点火相关申请的交叉引用本申请要求于2014年11月10日提交的标题为“多级动态跳过点火(MultiLevelDynamicSkipFire)”的美国临时专利申请号62/077,439、于2015年2月17日提交的标题为“多级动态跳过点火”的美国临时专利申请号62/117,426、于2015年2月26日提交的标题为“使用多级跳过点火(UsingMulti-LevelSkipFire)”的美国临时专利申请号62/121,374、于2015年10月21日提交的标题为“多级跳过点火(Multi-levelSkipFire)”的美国专利申请号14/919,011、以及于2015年10月21日提交的标题为“多级跳过点火”的美国专利申请号14/919,018的优先权，出于所有目的，这些申请中的每一个申请以其全部内容并入本文。
本专利技术涉及用于以跳过点火式方式运行发动机的方法和系统。在多个不同的实施例中，描述了跳过点火式发动机控制系统，这些系统可以选择性地将工作室停用并且以多个不同的输出水平将其点火。
技术介绍
现今在用的大多数车辆(以及许多其他装置)是由内燃(IC)发动机提供动力的。内燃发动机典型地具有多个汽缸或其他工作室，在这些汽缸或其他工作室中发生燃烧。在正常行驶条件下，内燃发动机产生的扭矩需要在宽泛的范围内变化，以便满足驾驶员的操作需要。经年来，已经提出并利用了用于控制内燃发动机扭矩的多种方法。一些这样的途径考虑了改变发动机的有效排量。改变发动机有效排量的发动机控制手段能够归类成两种类型的控制，多重固定排量式和跳过点火式。在固定多重排量式控制中，一些固定组的汽缸在低负载条件下解除激活；例如，能够在某些条件下以同样的4个汽缸来运行的8汽缸发动机。相比之下，跳过点火式发动机控制设想在所选点火时机过程中选择性地跳过某些缸的点火。因此，特定缸可以在一个发动机循环过程中被点火并且然后可以在下一个发动机循环过程中被跳过，并且然后在下一个发动机循环过程中被选择性地跳过或点火。例如，对4缸发动机中的每隔两个汽缸进行点火将提供最大发动机排量的l/3的有效排量，这是通过简单地停用一组汽缸所不能获得的分量排量。类似地，对3缸发动机中的每隔一个缸进行点火将提供1/2的有效排量，这是通过简单地停用一组缸所不能获得的分量排量。美国专利号8,131,445(由本申请的受让人提交并且出于所有目的通过引用以其全文结合在此)教示了多种跳过点火发动机控制实现方式。总体上，跳过点火式发动机控制被认为提供了多个潜在优点，包括显著改进许多应用中的燃料经济性的潜能。尽管跳过点火式发动机控制的概念已经存在许多年，并且人们明了其益处，但跳过点火式发动机控制还未能达成显著的商业成功。众所周知，运行中的发动机趋于是显著的噪音和振动来源，它们在本领域中经常总和地称作NVH(噪音，振动和不平顺性)。总体上，与跳过点火式发动机控制相关联的成见是发动机跳过点火式运行将使得发动机运转显著更粗暴，也就是相对于常规运行的发动机增加NVH。在诸如汽车应用的许多应用中，跳过点火式发动机控制所呈现出的最显著的挑战之一是振动控制。事实上，不能令人满意地解决NVH顾虑被认为是阻碍广泛采用跳过点火式类型的发动机控制的一个主要障碍。美国专利号7,954,474；7,886,715；7,849,835；7,577,511；8,099,224；8,131,445和8,131,447以及美国专利申请号13/004,839；13/004,844；和其他文献阐述了使得以跳过点火式运行模式运行各种各样的内燃发动机可行的多种多样的发动机控制器。这些专利和专利申请各自通过引用并入本文。尽管所阐述的控制器工作良好，但仍继续努力来进一步改善这些以及其他跳过点火式发动机控制器的性能以进一步减轻在跳过点火式控制下运行发动机的NVH问题。本申请阐述了能够改善多种多样的应用中发动机性能的额外的跳过点火式控制特征和改进之处。
技术实现思路
本专利技术涉及跳过点火式发动机控制。在一方面，描述了一种用于控制发动机的方法。跳过所选被跳过的工作循环并且使得所选活动的工作循环点火，以便递送所希望的发送机输出。一个或多个工作室能够例如针对相同的凸轮相位器设置和/或MAP(进气歧管绝对压力)设置生成多个可能水平的扭矩输出。针对这些被点火的工作室(即，有待被点火的工作室)中的每一个工作室选择特定水平的扭矩输出(例如，高或低扭矩输出)。这在此被称为多级跳过点火式发动机控制。在多种不同的设计中，基于这些被点火的工作室上选择的是高扭矩输出还是低扭矩输出，来调整这些被点火的工作室的空气进气量。多个不同实施例涉及帮助实施上述方法的发动机控制器、软件、以及系统。另一方面，描述了一种发动机控制器。该发动机控制器包括多个工作室。每个工作室包括至少一个被凸轮致动的进气阀。该发动机控制器包括点火分数计算器、点火正时确定模块、以及点火控制单元。该点火分数计算器被安排成用于确定适合用于递送所希望扭矩的点火分数。该点火正时确定模块被安排成用于基于该点火分数来生跳过点火式点火序列。该跳过点火式点火序列指示出在所选点火时机的过程中，所选工作室被停用还是被点火；并且进一步指示出针对每次点火，该点火产生了低扭矩输出还是高扭矩输出。该点火控制单元被安排成用于基于该点火序列以跳过点火的方式来操作这些工作室。在多个不同的实施例中，该点火控制单元还被安排成基于该点火序列针对每个被点火的工作室(即，将被点火的每个工作室)指明的是低扭矩输出还是高扭矩输出来调整该被点火的工作室的空气进气量。多级跳过点火式发动机控制可以以多种多样的方式进行。在一些实施例中，是例如基于逐点火时机地作出关于各工作循环是点火还是跳过的决定、和/或作出关于对于被点火的工作室是否选择特定水平的扭矩输出的决定。可以通过使用一个或多个查找表、电路、西格玛德尔塔转换器或其他技术来作出这样的决定。可以使用多种不同的系统来控制这些被点火的工作室的扭矩输出。例如在一些途径中，这些工作室(各自包括一个或多个进气阀)中的一个或多个工作室是独立控制的。这些进气阀可以在不同的时刻和/或根据不同的循环(例如，艾金森(Atkinson)循环以及奥托(Otto)循环)来打开或关闭，这可以帮助改变该工作室的扭矩输出。可以基于逐工作循环地独立致动或停用工作室的这些进气阀。在多个不同的实施例中，用于工作室的阀控制系统使该工作室在相同的发动机条件(例如相同的凸轮相位器设置、节气门位置设置、和/或发动机速度设置)下能够提供两个、三个、或更多个扭矩输出水平。应了解的是，在此所描述的用于实施多级跳过点火式发动机控制的方法可以与任何合适的工作室设计或阀控制系统一起使用。另一方面，描述了一种发动机系统。该发动机系统包括进气歧管、一个或多个工作室、以及两条或更多条进气通路。在多个不同的实施例中，两条进气通路与工作室相连。这两条进气通路相对于该工作室安排成使得这些进气通路中的每一个进气通路的中央轴线基本上与该工作室的中央轴线相交。附图说明通过参照以下结合附图给出的说明，可以最好地理解本专利技术及其优点，在附图中：图1A和1B是根据本专利技术特定实施例的工作室以及相关联的阀控制系统的截面视图。图2-7是展示根据本专利技术多个不同实施例的阀控制系统的简图。图8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制具有多个工作室的内燃发动机的运行来递送所希望的输出的方法，其中每个工作室具有被凸轮致动的至少一个进气阀并且具有至少一个排气阀，该方法包括：以跳过点火的方式来运行该发动机，该方式为跳过所选被跳过的工作循环并且使得所选活动的工作循环点火以便递送所希望的发送机输出，其中在该发动机的运行过程中基于逐点火时机地动态确定各工作循环是点火还是跳过；并且在这些被点火的工作室上选择高或低扭矩输出，其中在该发动机的运行过程中基于逐点火时机地动态确定是使用高扭矩输出还是低扭矩输出；并且基于这些被点火的工作室上选择了高扭矩输出还是低扭矩输出，来调整这些被点火的工作室的空气进气量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.10 US 62/077,439;2015.02.17 US 62/117,426;1.一种用于控制具有多个工作室的内燃发动机的运行来递送所希望的输出的方法，其中每个工作室具有被凸轮致动的至少一个进气阀并且具有至少一个排气阀，该方法包括：以跳过点火的方式来运行该发动机，该方式为跳过所选被跳过的工作循环并且使得所选活动的工作循环点火以便递送所希望的发送机输出，其中在该发动机的运行过程中基于逐点火时机地动态确定各工作循环是点火还是跳过；并且在这些被点火的工作室上选择高或低扭矩输出，其中在该发动机的运行过程中基于逐点火时机地动态确定是使用高扭矩输出还是低扭矩输出；并且基于这些被点火的工作室上选择了高扭矩输出还是低扭矩输出，来调整这些被点火的工作室的空气进气量。2.如权利要求1所述的方法，其中通过独立地控制这些被点火的工作室中每一个工作室中的至少两个进气阀来调整该空气进气量以便生成高或低扭矩输出。3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在所选被跳过的工作循环过程中将被跳过的工作室停用，以便由此防止在这些所选被跳过的工作循环过程中将空气泵送穿过这些被跳过的工作室。4.如权利要求1所述的方法，其中所有这些阀均是被与一个或多个凸轮轴联接的一个或多个凸轮突出部致动的。5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：生成跳过点火式点火序列，该跳过点火式点火序列针对每次点火指示了这次点火涉及使用高扭矩输出还是低扭矩输出；并且基于该跳过点火式点火序列来运行该发动机。6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：确定水平分数和点火分数，其中该水平分数帮助指示高或低扭矩输出点火数相对于包括该高扭矩输出和低扭矩输出点火数在内的点火总数的比率；并且基于该水平分数和该点火分数以跳过点火的方式来运行该发动机。7.如权利要求1所述的方法，其中至少部分地使用西格玛德尔塔转换器来确定这些被点火的工作室上是高扭矩输出还是低扭矩输出的选择。8.如权利要求1所述的方法，其中该高或低扭矩输出的选择是基于查找表和状态机器中的一者或多者。9.如权利要求1所述的方法，其中这些工作室各自包括第一进气阀和第二进气阀，该方法进一步包括：在以跳过点火的方式运行该发动机时并且在所选工作循环的过程中，基于不同的正时循环来打开和关闭该第一和第二进气阀。10.如权利要求9所述的方法，其中该第一进气阀是基于艾金森循环来操作的，并且该第二进气阀是基于奥托循环来操作的。11.如权利要求1所述的方法，其中：所选活动的工作循环的点火涉及基于这些被点火的工作室上选择的是高扭矩输出还是低扭矩输出来使得这些工作室以该高扭矩输出或低扭矩输出点火；每个被点火的工作室包括第一进气阀和第二进气阀；当被点火的工作室以高扭矩输出点火时，基于高扭矩阀控制方案来独立控制该被点火的工作室的第一和第二进气阀；并且当被点火的工作室以低扭矩输出点火时，基于不同于该高扭矩阀控制方案的低扭矩阀控制方案而独立控制该被点火的工作室的第一和第二进气阀。12.如权利要求11所述的方法，其中：该高扭矩阀控制方案涉及在所选工作循环的过程中将空气递送穿过该第一和第二进气阀；并且该低扭矩阀控制方案涉及在所选工作循环的过程中不允许空气穿过该第一进气阀。13.如权利要求11所述的方法，其中：该高扭矩阀控制方案涉及在所选工作循环的过程中将空气递送穿过该第一进气阀并且不穿过该第二进气阀；该高扭矩阀控制方案进一步涉及在该所选工作循环的过程中基于奥托循环来操作该第一进气阀；该低扭矩阀控制方案涉及在所选工作循环的过程中将空气递送穿过该第一和该第二进气阀；并且该低扭矩阀控制方案进一步涉及在该所选工作循环的过程中基于奥托循环来运行该第一进气阀并且在该所选工作循环的过程中基于进气阀延迟关闭(LIVC)艾金森循环来操作该第二进气阀。14.如权利要求1所述的方法，进一步包括：检测该发动机的工作室中的爆震；并且响应于该检测，要求一个或多个工作室以该低扭矩输出而不以该高扭矩输出来点火；并且基于该要求以跳过点火的方式来运行该发动机。15.如权利要求1所述的方法，进一步包括：检测以下各项之一的条件：1)车辆减速和滑行；以及2)使用启动/停止特征来停止该发动机；检测已经请求的发动机扭矩；响应于这些检测操作，要求一个或多个所选工作室不以该高扭矩输出来点火；并且基于该要求以跳过点火的方式来运行该发动机。16.如权利要求1所述的方法，进一步包括：对目标工作室的目标点火时机指派窗口；确定这些工作室中的一个或多个工作室上选择的是高扭矩输出还是低扭矩输出；在该窗口过程中将该目标工作室点火；在该窗口过程中测量发动机参数；并且至少部分地基于该扭矩输出确定以及该发动机参数测量来确定是否存在发动机问题。17.如权利要求1所述的方法，其中：该发动机包括一个或多个工作室的第一子组以及一个或多个工作室的第二子组；该第一子组中的每个工作室被安排成选择性地被点火或停用；并且该第二子组中的每个工作室被安排成在每一个发动机循环的过程中被点火并且在该发动机运行的过程中不能被停用。18.如权利要求1所述的方法，其中：该发动机包括各自能够产生所选高扭矩输出和低扭矩输出的一个或多个工作室的第一子组；该发动机进一步包括各自能够产生所选高扭矩输出和低扭矩输出的一个或多个工作室的第二子组；并且是从在该第一子组中而非该第二子组中的被点火的工作室来选择该高扭矩输出或低扭矩输出。19.如权利要求1所述的方法，其中：以基本上最小制动燃料消耗率条件运行这些被点火的工作室之一来产生该低扭矩输出。20.如权利要求1所述的方法，其中：至少部分地基于噪音、振动与声振粗糙度(NVH)考虑在这些被点火的工作室上选择高扭矩输出还是低扭矩输出。21.如权利要求1所述的方法，进一步包括：针对选择了该高扭矩输出的这些被点火的工作室使用比针对选择了该低扭矩输出的这些被点火的工作室更高的空气进气量。22.如权利要求1所述的方法，进一步包括：基于该选择使得以该高扭矩输出将所选工作室点火；并且基于该选择使得以该低扭矩输出将所选工作室点火，其中该低扭矩输出点火比该高扭矩输出点火更具燃料效率。23.如权利要求1所述的方法，进一步包括：确定递送所希望发动机扭矩的多个候选有效点火分数，其中每个有效点火分数是基于汽缸扭矩水平以及点火数与点火时机数之比的一个或多个值；将这些候选有效点火分数的燃料效率进行比较；基于该比较，选择这些有效点火分数中的一个；并且基于这些候选有效点火分数中的所选的一个有效点火分数来运行该发动机。24.如权利要求1所述的方法，进一步包括：每个被点火的工作室包括第一进气阀和第一排气阀；并且致动该第一进气阀来将空气递送至该被点火的工作室，其中该被点火的工作室的该第一进气阀和该第一排气阀被安排成使得在所选工作循环的过程中无论何时致动该第一进气阀，也在该同一所选工作循环的过程中致动该第一排气阀。25.如权利要求1所述的方法，其中该进气阀和排气阀均是凸轮致动的。26.如权利要求1所述的方法，其中该发动机是四缸发动机。27.如权利要求1所述的方法，其中：该多个工作室使用多个不同的阀致动系统；并且每个阀致动系统能够是一个或多个特征的不同组，每个特征是以下各项中的一项：(1)使得工作室停用；2)以该低扭矩输出将工作室点火；以及3)以该高扭矩输出将工作室点火。28.一种用于包括一个或多个工作室的发动机的发动机控制器，每个工作室包括一个或多个被凸轮致动的进气阀，该发动机控制器包括：点火分数计算器，该点火分数计算器被安排成用于确定适合用于递送所希望发动机扭矩的点火分数；点火正时确定模块，该点火正时确定模块被安排成用于基于该点火分数来确定跳过点火式点火序列，其中该跳过点火式点火序列指示出在所选的点火时机的过程中所选工作室被停用还是被点火，并且进一步指示出针对每次点火，该点火产生了低扭矩输出还是高扭矩输出；以及点火控制单元，该点火控制单元被安排成用于基于该点火序列以跳过点火的方式来运行该发动机的该一个或多个工作室，并且其中该点火控制单元进一步被安排成基于该点火序列针对每个被点火的工作室指明的是低扭矩输出还是高扭矩输出来调整该被点火的工作室的空气进气量。29.如权利要求28所述的发动机控制器，其中该点火正时确定模块被安排成用于从预先限定的跳过点火式点火序列的库中选择该跳过点火式点火序列。30.如权利要求28所述的发动机控制器，其中该点火正时确定模块被安排成通过使用西格玛德尔塔转换器来生成该跳过点火式点火序列。31.如权利要求28所述的发动机控制器，其中该点火控制单元被安排成独立地控制所选工作室的多个进气阀以便基于该跳过点火式点火序列以高或低扭矩水平将所选工作室点火。32.如权利要求28所述的发动机控制器，其中：该发动机的这些工作室各自包括第一进气阀和第二进气阀；该点火控制单元进一步被安排成用于在第一所选工作循环的过程中选择性地打开该第一进气阀并且不打开该第二进气阀；并且该点火控制单元进一步被安排成用于在第二所选工作循环的过程中选择性地打开该第一和第二进气阀，使得在该第二所选工作循环的过程中该第一和第二进气阀的关闭和打开的正时是不同的。33.如权利要求28所述的发动机控制器，其中：该点火正时确定模块被安排成用于基于逐点火时机地作出点火决定，每个点火决定指示出在所选点火时机的过程中所选工作室被停用还是被点火；并且进一步指示出针对每次点火，该点火产生低扭矩输出还是高扭矩输出。34.如权利要求28所述的发动机控制器，其中该发动机是四缸发动机。35.如权利要求28所述的发动机控制器，其中：该一个或多个工作室使用多个不同的阀致动系统；并且每个阀致动系统能够是一个或多个特征的不同组，每个特征是以下各项中的一项：(1)使得工作室停用；2)以该低扭矩输出将工作室点火；以及3)以该高扭矩输出将工作室点火。36.一种发动机系统，包括：进气歧管；第一组一个或多个工作室，该第一组中的每个工作室包括第一进气阀和第二进气阀；使得该进气歧管与该第一组工作室中的一个工作室相连的至少两条进气通路，其中该至少两条进气通路相对于这些工作室中的这一个工作室安排成使得这些进气通路中的每一个进气通路的中央轴线基本上与这些工作室中的这一个工作室的中央轴线相交。37.如权利要求36所述的发动机系统，进一步包括：第一凸轮和第二凸轮，该第一凸轮和第二凸轮被对应地安排成用于独立地致动该第一进气阀和第二进气阀，其中该发动机系统被安排成基于逐工作循环地独立地致动或停用该第一和第二进气阀，并且其中该第一和第二进气阀中的每一者的独立致动和停用帮助使该工作室能够产生高或低扭矩输出。38.如权利要求37所述的发动机系统，进一步包括：第二组一个或多个工作室，其中该第二组中的每个工作室不能产生多个不同水平的扭矩输出。39.如权利要求37所述的发动机系统，进一步包括：第二组一个或多个工作室，其中该第二组中的每个工作室在该发动机系统的运行过程中不能被停用。40.如权利要求36所述的发动机系统，进一步包括：发动机，该发动机包括该第一组一个或多个工作室，其中该发动机是四缸发动机。41.如权利要求36所述的发动机系统，其中：该组一个或多个工作室使用多个不同的阀致动系统；并且每个阀致动系统能够是一个或多个特征的不同组，每个特征是以下各项中的一项：(1)使得工作室停用；2)以该低扭矩输出将工作室点火；以及3)以该高扭矩输出将工作室点火。42.一种用于控制具有多个工作室的内燃发动机的运行的方法，其中每个工作室具有被凸轮致动的至少一个进气阀并且具有至少一个排气阀，该方法包括：使用第一点火分数来运行该发动机；使用不同于该第一点火分数的第二点火分数来运行该发动机；并且在该第一与第二点火分数之间的过渡过程中，基于多级跳过点火式点火序列来运行该发动机，其中该多级跳过点火式点火序列指示出在所选点火时机的过程中，所选工作室被停用还是被点火；并且进一步指示出针对每次点火，该点火产生了低扭矩输出还是高扭矩输出。43.如权利要求42所述的方法，其中该跳过点火式点火序列指示了多个点火决定，其中这些点火决定各自是基于逐点火时机地作出的。44.如权利要求42所述的方法，进一步包括：基于该多级跳过点火式点火序列以该高扭矩输出和低扭矩输出将所选工作室点火；通过独立地控制这些被点火的工作室各自的至少两个进气阀来调整空气进气量以便在这些被点火的工作室处产生该高扭矩输出和低扭矩输出。45.如权利要求42所述的方法，进一步包括：在使用该第一点火分数来运行该发动机的同时，基于第一水平分数来运行该发动机，其中水平分数帮助指示高或低扭矩输出点火数相对于包括该高扭矩输出和低扭矩输出点火数在内的点火总数的比率；在使用该第二点火分数来运行该发动机的同时，基于第二水平分数来运行该发动机；并且在该第一与第二点火分数之间的过渡过程中在运行该发动机的同时，基于与以下各项中的至少一项不同的水平分数来运行该发动机：1)该第一水平分数；以及2)该第二水平分数。46.如权利要求42所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·A·杨金斯，路易斯·J·塞拉诺，
申请(专利权)人：图拉技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US