用于选择性汽缸停用的方法和系统技术方案

本申请涉及用于选择性汽缸停用的方法和系统，提供用于增加选择性可停用的汽缸的空气充气估计的准确性的系统和方法。控制器可以根据基于扭矩需求所选择的点火模式停用汽缸。然后，当根据所选择的点火模式操作时，基于汽缸在先前发动机循环上是被点火还是被跳过调整点火汽缸的空气充气估计。

【技术实现步骤摘要】
用于选择性汽缸停用的方法和系统
本申请涉及用于选择性地停用配置有可变凸轮正时(VCT)的发动机中的各个发动机汽缸的方法和系统。
技术介绍
发动机可以被配置为以可变数量的活动汽缸或停用汽缸来操作以增加燃料经济性，同时可选地维持总体排气混合物空燃比处于大约化学计量比。其中，所有发动机汽缸的子集可以在由诸如速度/负荷窗口的参数限定的选定情况以及包括车辆速度的各种其他工况期间被禁用。发动机控制系统可以禁用具有汽缸气门停用器的所选择的一组汽缸(诸如给定的一排汽缸)，该汽缸气门停用器影响汽缸的进气门和排气门操作，和/或者通过控制影响给定排的汽缸的加注燃料的多个选择性可停用的燃料喷射器。另一排汽缸可能不具有汽缸气门停用能力并且可以继续点火。在燃料经济性方面的进一步改善能够在发动机中实现，在所述发动机中，所有汽缸都具有停用机构，使得能够在每个循环中改变被停用的具体汽缸。例如，可以通过以索引或滚动的汽缸点火模式(也称为“跳过-点火(skip-fire)”模式)跳过到某些汽缸的空气和燃料的递送来改变发动机的有效排量。跳过-点火发动机(也称为滚动可变排量发动机(VDE)系统)的一个示例由Tripathi等人在US8,651,091中示出。其中，发动机控制器可以连续不断地倒换哪些特定汽缸接收空气和燃料、哪些气缸被跳过以及模式持续多少汽缸事件。通过跳过到所选择的汽缸的空气和燃料的递送，活动汽缸能够接近于其最佳效率进行操作，从而增加发动机的总体操作效率。通过改变被跳过的汽缸的标识(identity)和数量，大范围的发动机排量选项可以是可能的。在汽缸操作期间，典型的发动机控制方法使用容积效率表征来估计汽缸空气充气。在每个汽缸吸气(induction)事件之前需要这种估计来确定被喷射到对应汽缸中的燃料量，以及来估计来自该汽缸的扭矩贡献。容积效率信息也可以用于计算发动机空气流量并协调空气路径致动器(诸如进气节气门)的操作。另外，一些控制方法可以使用容积效率信息来根据发动机空气流量、节气门空气流量或质量空气流量传感器值来计算估计的进气歧管压力。在常规的VDE系统中，除了从停用转变到激活期间，活动汽缸总是吸气，并且其容积效率特性与所有汽缸正在吸气的情况类似。相比之下，对于具有滚动VDE能力的发动机系统，由于可能的多个点火模式，所以汽缸空气充气估计可能是困难的。Jankovic在US20160146139中示出了一种用于估计配置有滚动汽缸点火的发动机中的汽缸的空气充气的示例方法。其中，基于当前发动机循环中的随后的汽缸在前一个发动机循环中是被点火还是被跳过来调整汽缸的空气充气估计。因此，本方法解释了汽缸与其他汽缸的相互作用。然而，本文专利技术人已经确认此类方法的潜在限制。上述方法适用于在当前汽缸处存在气门重叠的情况，从而允许其他汽缸通过影响瞬时进气压力和歧管排气压力来在气门重叠期间影响残余气体。这适用于常规的VDE系统，其中排气门首先被停用(deactivated)，之后停用进气门，从而导致高压排气的捕集。在滚动VDE系统中，在汽缸停用期间，首先停用进气门，之后停用所选择的汽缸的排气门。因此，在气门停用和汽缸隔离之前，汽缸完成了从在前循环的排气冲程。这导致在更接近排气歧管压力的压力下捕集排气。当汽缸重新激活时，进气门在进气冲程期间首先打开，并且排气门稍后在接近膨胀冲程结束时打开。气门的停用和重新激活的顺序导致进气歧管与排气歧管之间的相互作用的显著变化，从而导致逐个汽缸的空气充气变化。在一个示例中，逐个汽缸的气流的可变性可以高达+/-12％。如果未正确地估计气流，则逐个汽缸的空燃比控制可能受到影响，并且汽缸之间可能存在显著的空燃比不平衡。另外，在节气门控制、残余气体估计和扭矩估计中可能引入误差。该影响可能由于活动汽缸和停用汽缸之间的频繁切换而加剧。因此，发动机操作和排气排放可能受到不利影响。
技术实现思路
在一个示例中，以上问题中的一些可以通过一种用于发动机的方法来解决，该方法包括：基于汽缸的吸气模式历史在当前发动机循环上来调整汽缸的空气充气估计，所述吸气模式历史包括紧接的先前发动机循环上的汽缸的吸气状态；以及响应于所调整的空气充气估计来将燃料喷射到汽缸。以这种方式，通过基于汽缸的点火历史来调整空气充气估计，即使在汽缸点火模式变化的情况下，也可以更可靠地估计空气充气。作为一个示例，发动机的每个汽缸可以被配置有选择性的停用机构。基于发动机转速和负荷，汽缸中的一个或多个可以被选择性地停用，并且另外，在每个发动机循环上停用的汽缸的数量和标识可以被改变。例如，可以确定有效地满足扭矩需求的吸气比，并且然后可以基于吸气比来选择汽缸停用模式，其中活动汽缸被均匀地间隔以获得可接受的NVH特性。在汽缸吸气事件之前，可以使用两个空气充气校准中的一个来计算(待点火)汽缸的容积效率，空气充气校准基于汽缸的最近吸气状态来选择。例如，可以确定待点火的汽缸在上一个发动机循环中是被点火还是被跳过。如果汽缸被跳过，则可以进一步确定汽缸被跳过了多少个循环(即，在同一个汽缸中何时发生上一次吸气事件)。如果汽缸在上一次循环中被点火，则在当前循环上，可以使用第一空气充气表征来估计空气充气。否则，如果汽缸在上一次循环中被跳过，则在当前循环上，可以使用不同的第二空气充气表征来估计空气充气。在汽缸在先前循环中被点火并且在当前循环中正在点火的情况下，两个连续点火的存在导致进气门和排气门同时打开，从而导致排气残余物除了占据余隙容积(或排气门关闭处的汽缸容积)之外还到达进气流道。随后，在进气冲程期间，这些排气残余物被吹回到燃烧室中，从而减少了捕集在汽缸中的新鲜空气。第一空气充气表征可以补偿这种影响。在汽缸在先前循环中被跳过并且在当前循环中正在点火的情况下，由于气门停用相对于气门重新激活的顺序，进气门和排气门不同时打开。因此，排气残余物不可能反吹(blow-back)到进气流道中。只有余隙容积(或排气门关闭时的燃烧室容积)被残余气体占据。因此，由于残余气体量较低，在进气冲程期间吸入较大量的空气。第二空气充气表征可以补偿这种影响。在一些示例中，可以使用进气门关闭(IVC)的时间处的进气歧管压力的瞬时估计来进一步增强第一空气充气表征和第二空气充气表征。在使用所选择的空气充气表征确定进入汽缸的空气量之后，燃料可以相应地被喷射到汽缸中。以这种方式，配置有滚动VDE能力的发动机的空气充量估计被改进。通过基于先前循环中的汽缸的吸气历史来补偿存在或不存在气门重叠，可以更准确地并以较小的计算强度来校准汽缸容积效率。通过使用汽缸的吸气历史来更新给定汽缸的空气充气估计，能够更好地说明由于汽缸停用和重新激活事件期间进气门和排气门操作的差异所引起的保留在汽缸中的排气残余物的差异。另外，由于汽缸停用和重新激活事件期间气门操作的不同顺序引起的进气歧管压力差(其将进气驱动到汽缸中)能够用于更准确地确定在BDC处捕集在汽缸中的空气量。通过减少逐个汽缸的空气燃料的不平衡，可以改善发动机性能和排气排放。应该理解，提供上述
技术实现思路
以便以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并非旨在确认所要求保护的主题的关键或主要特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上面或在本公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发动机的方法，其包括：基于汽缸的吸气历史在当前发动机循环上调整所述汽缸的空气充气估计，所述吸气历史包括紧接的先前发动机循环上的所述汽缸的吸气状态；以及响应于所述调整的所述空气充气估计将燃料喷射到所述汽缸。

【技术特征摘要】
2017.02.17 US 15/436,4941.一种用于发动机的方法，其包括：基于汽缸的吸气历史在当前发动机循环上调整所述汽缸的空气充气估计，所述吸气历史包括紧接的先前发动机循环上的所述汽缸的吸气状态；以及响应于所述调整的所述空气充气估计将燃料喷射到所述汽缸。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整包括当所述汽缸在所述当前发动机循环上被点火并且在所述紧接的先前发动机循环上被点火时，响应于第一空气充气表征估计进入所述汽缸的空气充气量，以及当所述汽缸在所述当前发动机循环上被点火并且在所述紧接的先前发动机循环上被跳过时，响应于不同的第二空气充气表征估计进入所述汽缸的所述空气充气量。3.根据权利要求2所述的方法，其中当所述汽缸在所述当前发动机循环上被点火并且在所述紧接的先前发动机循环上被点火时，所述汽缸的进气门和排气门在所述先前发动机循环的排气冲程的上止点处在正气门重叠的情况下操作，并且其中所述第一空气充气表征包括将汽缸空气充气从基值减少第一量以补偿排气到所述汽缸的进气流道中的相对较高的反吹，所述基值基于理想的容积效率映射。4.根据权利要求3所述的方法，其中当所述汽缸在所述当前发动机循环上被点火并且在至少所述紧接的先前发动机循环上被跳过时，所述汽缸的进气门和排气门在所述先前发动机循环的排气冲程的上止点处在气门不重叠的情况下操作，并且其中所述第二空气充气表征包括将汽缸空气充气从所述基值减少第二量以补偿所述排气到所述进气流道中的相对较低的反吹。5.根据权利要求4所述的方法，其中当所述汽缸在所述当前发动机循环上被点火时，在所述排气门被激活打开之前，所述汽缸的所述进气门被激活打开，并且其中当所述汽缸在所述当前发动机循环上被跳过时，在所述排气门被停用之前，所述汽缸的所述进气门被停用，并且燃料被选择性地停用。6.根据权利要求4所述的方法，其中在给定的歧管压力下，所述第二量小于所述第一量，并且其中所述第二量基于所述汽缸的所述吸气历史被调整，所述吸气历史包括紧跟着所述汽缸中的点火事件的所述汽缸中的点火事件的分数，所述第二量随着所述分数增加而降低。7.根据权利要求2所述的方法，其中根据作为汽缸停用的固定模式的所述汽缸的所述吸气历史来映射所述第一空气充气表征，并且其中根据作为汽缸停用的非固定模式的所述汽缸的所述吸气历史来映射所述第二空气充气表征，其中所述汽缸在所述固定模式中重复地点火，并且其中所述汽缸在所述非固定模式中间歇地点火，使得每个点火汽缸事件之前是先前发动机循环中的给定汽缸的跳过事件。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整包括响应于第一空气充气表征和第二空气充气表征中的每个估计进入所述汽缸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·Y·卡尼克，M·J·杰克维斯，M·H·谢尔比，P·撒史德哈安，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US