專利名稱：快速主動燃料管理重新激活的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)jt機，更具體地是^^及操作主動燃料管理發(fā)動豐幾系統(tǒng)的方法 和系統(tǒng)。
背景技術：
這部分中的闡述僅僅提供和當前公開內(nèi)容相關的背景信息，其可以不構成 鵬技術。
內(nèi)燃機可包括在特定的低負i^行狀態(tài)下使氣缸停用的發(fā)動機控制系統(tǒng)。
例如，可以^f柳四4^缸運行一個八缸發(fā)動機，以通過降低泵送損失來改善燃 料經(jīng)濟性。這1S1程通常稱為主動燃料管理(AFM)。使用發(fā)動機的所有氣缸的 運行稱為"激活'模式。反之，i柳少于全部發(fā)動機氣缸的運行(即， 一個或多 i^t缸沒有激舌)稱為"停用"模式。
在停用模式中，有l(wèi)fe^的點火氣缸。因此，驅動糊動力傳動系統(tǒng)和輔助 設備(如交流發(fā)電機、)ti卩劑泵和A/C壓縮機)的可用驅動扭矩較小。然而， 由于降低了泵送損失，所以工作氣缸以更高的效率運轉并獲得更好的熱效率和 機械效率。
利用挺桿油管組件(LOMA)來激活和停用選定的發(fā)動機氣缸。LOMA包 括與各個氣缸關聯(lián)的電操控的電磁閥。有選擇地給電磁閥通電使液壓流體流向 挺桿以停用氣門挺桿動作，從而使相應的氣缸停用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)動豐鵬制模i央包括使與包含大量吸入空氣的氣缸相對應的進氣和排氣門 停用的氣門控制模塊。發(fā)動機循環(huán)禾莫±央確定在所述氣缸停用時發(fā)生的發(fā)動機循
環(huán)數(shù)。空氣估計模i央基于所述發(fā)動豐幾循環(huán)數(shù)確定戶; 述氣缸中的剩余空氣量。


這里描述的附圖僅僅是用于解釋目的而不是旨在以任何方式限制本發(fā)明公 開的范圍。
圖1所示的就于捕集燃繊從激活模式到停用模式過渡之前、期間和之 后氣缸扭矩相對于曲柄角度的關系圖。
圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明的主動jt料管理(AFM)發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖。 圖3所示的是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動豐，制模塊的功能框圖。 圖4所示的是根據(jù)本發(fā)明的快速AFM重新歡活方法的於步驟的流程圖。 圖5所示的是對于根據(jù)本發(fā)明的捕集空氣充量從歡活模式到停用模式過渡 之前、期間和之后氣缸扭矩相對于曲柄角度的關系圖。
具體實施例方式
下面的描述實際上僅僅是作為示例，而不是旨在限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、 應用或者使用。應該明白，在，附圖中相同的附圖標記表征相j喊者相應的 部件和特征。如其中用到的，術語模i央是指一種特定用途集成電路(ASIC)、 一 種電子電路、 一種執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共用的、專用的 或組)和存儲器、 一種組^f輯電路、禾口/或能提供所述功能的其它的^S部件。
端口燃料噴射發(fā)動機中用于主動燃料管理(AFM)的兩種示例性控制策略 是1)捕集新鮮的空，燃料混合物，和2)捕 ^燒物。捕集新鮮的空^/燃料 混合物可導致空^燃料混合物的燃燒不可預知、J^料、7iA到潤、滑油中和油， 氣缸壁上,。
參考圖l，如數(shù)字18處所顯示的夷卩樣，當捕 ^燒排出物時，在從歡活模 式到停用模式的過渡期間，停用的氣缸可能會表現(xiàn)出大的負扭矩。因為捕集到 的燃燒排出物處于高壓下，所以出現(xiàn)大的負扭矩。當選定的氣缸全部停用時， 膨脹和壓縮的氣缸彼此抵消，減小負扭矩。隨著氣缸的冷卻和廢氣的釋放，所 述高壓最纟繪降低。停用的氣缸(1， 7， 6和4)引起的大扭矩振蕩在一定的發(fā) 動機循環(huán)(例如，IO個發(fā)動機循環(huán))后逐漸衰減到穩(wěn)定值。
快i!^動:^料管理(AFM)重新l^活系統(tǒng)可用于消除因熱的排氣壓縮而導 致的大的負扭矩。該系統(tǒng)可以捕集直噴發(fā)動機中的空氣充量。捕集到的空氣充 量產(chǎn)生的負扭矩比熱的排氣壓縮產(chǎn)生的負扭矩小?？梢园巡都降目諝馀c燃料 混合并將其點燃來快3t^T活停用的氣缸。
現(xiàn)在參考圖2， AFM發(fā)動機系統(tǒng)20包括燃燒空，燃料混合物以產(chǎn)生驅動 扭矩的發(fā)動機22。 M節(jié)氣門26將空氣吸入到進氣歧管24中。節(jié)氣門26調(diào)節(jié) iSAS氣歧管24中的空氣流量。進氣歧管24中的空氣可以分配至愾缸28中。 在發(fā)動mii轉期間可以有選擇地使一個或多，定的氣缸28'停用。盡管圖2示 出了八個氣缸，但是應理解為發(fā)動機22也可以包括更多或者更少的氣缸28。例 如，具有4、 5、 6、 10、 12和16^缸的發(fā)動機也是可以的。
發(fā)動機22包撤，定的氣缸28，停用的挺桿油管組件(LOMA) 30。盡管
可以使任何數(shù)目h缸停用，僅僅是舉例，在發(fā)動mit入停用模式時使一半的
氣缸停用。一旦選定的氣缸28，停用，就關閉停用氣缸28'的進氣和S愾門以降 低^t損失。
發(fā)動機系統(tǒng)20包括發(fā)動機控制模塊32,其與發(fā)動機系統(tǒng)20的組成部件如 發(fā)動機22和本文討論的相關傳^l和控制器等通信。發(fā)動機控制模決32可以 實施本文所公開的快速AFM重ff^r活系統(tǒng)。
從入口 34 iaX的空氣fflil空氣流量傳感器36，例如空氣流量計。傳, 36產(chǎn)生指示流動通過傳感器36的空氣流率的空氣流量(MAF)信號。進氣通 過節(jié)氣門26按量]itA發(fā)動機220。僅僅是舉例，節(jié)氣門26可以是常規(guī)的位于進 氣il^各34中旋轉的蝶閥。節(jié)氣門26根據(jù)操作者和/或控制器命令的發(fā)動機工作 點進行調(diào)整。節(jié)氣門位置傳感器38感應節(jié)氣門26的位置并產(chǎn)生節(jié)氣門位置 (TPS)信號。節(jié)氣門位置傳感器38可以是旋轉電位計。
歧管壓力傳皿40方 在位于節(jié)氣門26和發(fā)動機22之間的發(fā)動ma氣歧 管24中。歧管壓力傳繊40產(chǎn)生歧管纟M空氣壓力(MAP)信號?；谶M氣 ^^產(chǎn)生歧管空氣溫度(■)信號的歧管空氣^g傳感器42也可以布置在發(fā) 動艦氣歧管24中。
發(fā)動機曲軸(未示出)以發(fā)動mii度或以與發(fā)動豐;ui度成比例的速度旋轉。
曲軸傳感器44感應曲軸的位置并產(chǎn)生曲軸位置(CSP)信號。CSP信號可與曲 軸轉速和氣缸事件相關。曲軸傳感器44可以是常規(guī)的可變磁阻傳感器。本領域
技術人員可以理解，還有其它合適的感應發(fā)動m^i度和氣缸事件的方法。
發(fā)動機控帝帳±央32電子控制向其中一1^缸28中噴射it料的it料噴射器 46。進氣門48有選擇地打開和關閉以使空氣進入氣缸28。進氣門的位置由與 LOMA 30連接的凸輪軸(未示出)調(diào)整?；钊?未示出)壓縮氣缸28內(nèi)的空 燃料混合物。發(fā)動機控制模塊32控制火縫50以開始空，燃料混合物的燃
燒，以驅動氣缸28中的活塞。活塞驅動曲軸(未示出)以產(chǎn)生驅動扭矩。當排 氣門52處于打開位置時，氣缸28內(nèi)的燃燒戯經(jīng)由S汽歧管(未示出)排出。 凸輪軸(未示出)調(diào)節(jié)排氣門的位置。盡管所示的是單個的進氣門和排氣門48、 52，但能夠理解發(fā)動機22的#^缸28可包括多個進氣門禾娥汽門48、 52。
參考圖3，發(fā)動豐鵬制模塊32包括氣門控制模塊66、發(fā)動機循環(huán)模塊68 和空氣估計模±央70。發(fā)動mg帝蝶土央32接收來自發(fā)動機系統(tǒng)20的輸入信號， 其包括但不限于MAF、 TPS、 MAP、 MAT和CSP信號(在下文中，"發(fā)動機系 統(tǒng)信號")。發(fā)動機控制模塊32處理發(fā)動機系統(tǒng)信號并產(chǎn)生定時的發(fā)動機控制命 令，所述命錫向發(fā)動機系統(tǒng)20。例如，發(fā)動機控制命令可包括控制火 50、 燃料噴射器46、節(jié)氣門26和LOMA30的信號。
當發(fā)動injiiij—頓于停用的工況點時，發(fā)動機控制模塊32 4魏定的停用 氣缸28'的燃料噴射器46和火花塞50停用。僅僅是舉例，適于停用的工況點可 以是輕負i^t轉狀態(tài)(例如，當在停用模式中有足夠的儲備扭矩可利用時)。
氣門控制模i央66利用發(fā)動機系統(tǒng)信號(例如CSP信號)確^t定的氣缸 28'何時充滿空氣。氣門控制模塊66可以確定^Eit氣循環(huán)期間，或者在選定的氣 缸完成進氣循環(huán)時i亥選定的氣缸中充滿空氣。氣門控制模塊66 {吏進氣和排氣門 48、52停用，從而選定的氣缸28'中充滿吸入的空氣。氣門控制模i央可以向LOMA 30發(fā)送發(fā)動機控制命令以使進氣和排氣門48、 52停用。
發(fā)動機控制模塊32可觀察以MAF信號為特征的進氣流率，從而估it^一 鎮(zhèn)定氣缸28'中的空氣量。發(fā)動機控制模塊32可根據(jù)MAP信號和氣缸停用導 致的潛在瞬態(tài)來估計空氣量。發(fā)動豐幾控制模塊32可存儲多個估計的空氣量值， 這，是在停用后立即確定的。
發(fā)動纟幾循環(huán)模i央68記,定的氣缸28'充滿空氣并且停用之后通過的發(fā)動 機循環(huán)數(shù)?？苫诎l(fā)動機系統(tǒng)i言號(如CSP信號)和發(fā)動機循環(huán)模塊68的內(nèi)部 計數(shù)器來確定發(fā)動機循環(huán)。一旦重新歡活，發(fā)動機循環(huán)模塊68就把發(fā)動機循環(huán) M輸出給空氣估計模塊70。
空氣估計模i央70禾,發(fā)動機循環(huán) 計算停用以絲定氣缸28'中剩余空 氣量的百分比?？苫诓檎冶碛嬎憧諝饬堪俜直?，所述查找表涉及停用后發(fā)動 機循環(huán)數(shù)與氣缸空氣量百分比。空氣估計模塊70可存儲該查找表?？諝夤烙嬆?塊70可利用狀劍古計量、4徴方程、微分方程、積分方程、和/或其它類似計算 來計算空氣量百分比。
空氣估計?！姥?0基于空氣量百分比和多個估計的空氣量值估it^h選定 氣缸28'中的剩余空氣量(在下文中，"循環(huán)后空氣量')?？諝夤烙嬆K70可將 空氣量百分比乘以多個估計的空氣量11^確定循環(huán)后空氣量。
發(fā)動1^制?！姥?2根據(jù)循環(huán)后空氣量估計值計算4TH亭用氣缸28'有效燃 燒所需的燃料量。發(fā)動機控制模塊32使選定氣缸28，的燃料噴射器46和火M 50，以及進氣和封愾門48、 52會激作。循環(huán)后空氣量和燃料的混合物燃燒后再 排出，從而使扭矩更快速增大并為催化轉換器(未示出)提供氧氣平衡的排氣 流。
參考圖4，快速AFM重新歡活方法72開始于步驟74。在步驟76中，發(fā) 動豐，制模塊32確定發(fā)動機22是否aA適合停用的工況點。如果否，重復步 驟76。如果是，該方法繼續(xù)步驟77。在步驟77中，發(fā)動機控制模塊32使選定 氣缸28，的燃料噴射器46和火縫50停用。在步驟78中，氣門控制模塊66確 定是否已有新鮮空氣進A^定氣缸28'。如果否，方法重復步驟78。如果是，該 方法繼續(xù)歩驟80。在歩驟80中，氣門控制模塊66使進氣和排氣門停用，從而 使選定氣缸28'中充滿吸入的空氣。在步驟82中，發(fā)動豐鵬帝贖塊32估計針 選定氣缸中的空氣量并存儲選定氣缸28'的空氣量估計值。在步驟84中，發(fā)動 機循環(huán)模塊68啟動停用模式發(fā)動機循環(huán)計數(shù)器。在步驟85中，發(fā)動機控帝帳 塊32確定發(fā)動機22是否iSA^合重新激活的工況點。如果否，方法重復步驟 85。如果是，方法繼續(xù)步驟86。在步驟86中，發(fā)動t幾循環(huán)豐莫塊68讀取停用以 來的發(fā)動機循環(huán)數(shù)。在步驟88中，空氣估計模塊70從涉鄉(xiāng)動機循環(huán)數(shù)和氣 缸空氣量百分比的查找表中讀取選定氣缸28，中剩余空氣量的百分比。在步驟90 中，空氣估計模i央70通過使空氣量估計值乘以選定氣缸28'中剩^空氣量的百 分比來估it^h選定氣缸28'中的剩余空氣量。在步驟92中，發(fā)動豐鵬律訴對央 32基于剩余空氣量估計值為^^定氣缸28'命令合適的燃料量。在步驟94中， 發(fā)動機控制模塊32使選定氣缸28，的燃料噴射器46和火CT 50育g操作。在步 驟96中，發(fā)動機控制模塊32使^Ji定氣缸28'的進氣和掃汽門會g操作。該快 速AFM重新]^活方法72結束于步驟98。
參考圖5，如100處所指示的那樣，快速AFM重新歡活系統(tǒng)可消除端口燃 料噴射控制策略中存在的高的負扭矩偏離。因而，該快速AFM系統(tǒng)可用于改善
噪音、振動和動力產(chǎn)生。
本領域技術人員能夠從前述描述中意識到本發(fā)明公開的寬泛教導可以用不 同形式實施。因此，盡管結^f寺定的實施例對本發(fā)明進行了闡述，但是本發(fā)明 的真實范圍不應鄉(xiāng)艮于此，因為對于本領域技術人員來說，頓本發(fā)明的附圖、 說明書和下述權利要求書研究的基礎上作出其它改變是顯而易見的。
權利要求
1.一種發(fā)動機控制模塊，其包括氣門控制模塊，其使與包含大量吸入空氣的氣缸相對應的進氣和排氣門停用；發(fā)動機循環(huán)模塊，其確定所述氣缸停用時發(fā)生的發(fā)動機循環(huán)數(shù)；以及空氣估計模塊，其基于所述發(fā)動機循環(huán)數(shù)確定所述氣缸中的剩余空氣量。
2. 根據(jù)權利要求1的發(fā)動機控制模i央，其中所述氣門控制?！姥肱c挺桿油管組件(LOMA)通信以j妙;f^is氣和排氣門停用。
3. 根據(jù)權利要求1的發(fā)動機控制模i央，其中所述發(fā)動機循環(huán)模i央基于曲軸 位置信號確定所述發(fā)動機循環(huán)數(shù)。
4. 根據(jù)權利要求1的發(fā)動機控律蝶塊，其中所述空氣估計模i央根據(jù)狀劍古 計值、代數(shù)方程、微分方程和積分方程中的至少一個來確定所述氣缸中的所述 剩余空氣量。
5. 根據(jù)權利要求l的發(fā)動機控制模i央，其進一步包括查找表，其中所述空 氣估計?！繼*于所述查找表確定所述氣缸中的所^f ij余空氣量。
6. 根據(jù)權利要求5的發(fā)動機控制?！姥?，其中所述查找表包括多個發(fā)動機循 環(huán)值和多個相應的空氣量百分比值。
7. 根據(jù)權利要求6的發(fā)動機控制模i央，其中所述空氣估計模i央ffil將所述 多個空氣量百分比值中的一個乘以所述吸入空氣量來確定所,除空氣量。
8. —種控制發(fā)動機的方法，其包括 使與包含大量吸入空氣的氣缸相對應的進氣和掃汽門停用； 確定所述氣缸停用時發(fā)生的發(fā)動機循環(huán)數(shù)；以及 基于所述發(fā)動機循環(huán)數(shù)確定所述氣缸中的剩余空氣量。
9. 根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括與挺桿油管組件(LOMA)通信以 {^^,氣和排氣門停用。
10. 根據(jù)I51利要求8的方法，進一步包括基于曲軸位置信號確定所述發(fā)動 機循環(huán)數(shù)。
11. 根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括根據(jù)狀^f古計值、代數(shù)方程、微 分方程和積分方程中的至少一個來確定所述氣缸中的所述剩余空氣量。
12. 根據(jù)|$1利要求8的方法，進一步包括基于查找表確定所述氣缸中的所 MlJ余空氣量。
13. 根據(jù)權利要求12的方法，其中所述查找表包括多個發(fā)動機循環(huán)值和多 個相應的空氣量百分比值。
14. 根據(jù)權利要求13的方法，進一步包括通過將所述多個空氣量百分比值 中的一個乘以所述(EA空氣量來確定所鄉(xiāng)除空氣量。
全文摘要
本發(fā)明涉及快速主動燃料管理重新激活。發(fā)動機控制模塊包括使與包含大量吸入空氣的氣缸相對應的進氣和排氣門停用的氣門控制模塊。發(fā)動機循環(huán)模塊確定在所述氣缸停用時發(fā)生的發(fā)動機循環(huán)數(shù)?？諝夤烙嬆K基于所述發(fā)動機循環(huán)數(shù)確定所述氣缸中的剩余空氣量。
文檔編號F02D13/06GK101368518SQ20081016119
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權日2007年8月17日
發(fā)明者F·J·羅扎里奧, M·M·麥唐納, W·C·阿爾伯特森 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司