發(fā)動機(jī)氣缸停用時控制發(fā)動機(jī)點(diǎn)火序列以減少振動的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明原理的系統(tǒng)包括振動預(yù)測模塊和點(diǎn)火序列模塊。所述振動預(yù)測模塊在發(fā)動機(jī)氣缸停用時基于發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列來預(yù)測車輛的振動響應(yīng)。所述點(diǎn)火序列模塊基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列。
【專利說明】發(fā)動機(jī)氣缸停用時控制發(fā)動機(jī)點(diǎn)火序列以減少振動的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
本申請要求于2012年9月10日提交的美國臨時申請N0.61/699,039的權(quán)益。上述申請的公開內(nèi)容在此作為參考全文引入。
[0002]本申請與2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798,451,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，351、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，586、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，590、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，435、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，536、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，471、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，737,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，701,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/799，129、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，540、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，574、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/799，181、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/799，116、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，624、2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，384,2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，775和2013年3月13日提交的美國專利申請N0.13/798，400有關(guān)。上述申請的公開內(nèi)容在此作為參考全文引入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及在發(fā)動機(jī)氣缸停用時控制發(fā)動機(jī)點(diǎn)火序列以減少振動的系統(tǒng)和方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0004]在此提供的背景說明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當(dāng)前所署名發(fā)明人的工作(在【背景技術(shù)】部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請時的現(xiàn)有技術(shù)的各方面，既不明顯地也非隱含地被承認(rèn)為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005]內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物以驅(qū)動活塞，從而產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量經(jīng)由節(jié)氣門調(diào)節(jié)。更具體地，節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)氣門面積，其增加或減少進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量。當(dāng)節(jié)氣門面積增加時，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃料噴射的速率，以給氣缸提供期望空氣/燃料混合物和/或?qū)崿F(xiàn)期望扭矩輸出。增加提供給氣缸的空氣和燃料量增加發(fā)動機(jī)的扭矩輸出。
[0006]在火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)中，火花啟動提供給氣缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)中，氣缸中的壓縮燃燒提供給氣缸的空氣/燃料混合物?；鸹ǘ〞r和空氣流量可以是調(diào)節(jié)火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)制，而燃料流量可以是調(diào)節(jié)壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)制。
[0007]在某些情況下，發(fā)動機(jī)的一個或多個氣缸可停用，以減少燃料消耗。例如，一個或多個氣缸可在所述一個或多個氣缸停用時發(fā)動機(jī)能夠產(chǎn)生請求扭矩量時停用。氣缸的停用可包括禁止氣缸的進(jìn)氣和排氣閥的打開，和禁止氣缸的燃料供應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明原理的一種系統(tǒng)，包括振動預(yù)測模塊和點(diǎn)火序列模塊。所述振動預(yù)測模塊在發(fā)動機(jī)氣缸停用時基于發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列來預(yù)測車輛的振動響應(yīng)。所述點(diǎn)火序列模塊基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列。
[0009]方案1.一種系統(tǒng),包括:
振動預(yù)測模塊，所述振動預(yù)測模塊在發(fā)動機(jī)氣缸停用時基于發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列來預(yù)測車輛的振動響應(yīng)；和
點(diǎn)火序列模塊，所述點(diǎn)火序列模塊基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列。
[0010]方案2.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊基于點(diǎn)火序列中的點(diǎn)火氣缸和不點(diǎn)火氣缸的扭矩脈沖來預(yù)測振動響應(yīng)。
[0011]方案3.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊:
預(yù)測每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)；
確定每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)的定時；以及
將時間上重疊的振動響應(yīng)部分求和，以產(chǎn)生點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)。
[0012]方案4.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，還包括:扭矩估計(jì)模塊，所述扭矩估計(jì)模塊基于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力和發(fā)動機(jī)速度來估計(jì)扭矩脈沖。
[0013]方案5.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊基于曲軸扭矩和車輛振動之間的預(yù)定關(guān)系來預(yù)測每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)。
[0014]方案6.根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定關(guān)系包括脈沖響應(yīng)函數(shù)。
[0015]方案7.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中:
所述振動預(yù)測模塊預(yù)測與多個點(diǎn)火序列選項(xiàng)相對應(yīng)的車輛振動響應(yīng)；以及 所述點(diǎn)火序列模塊基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。
[0016]方案8.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述點(diǎn)火序列模塊基于滿足駕駛員扭矩請求的有效氣缸數(shù)量來確定點(diǎn)火序列選項(xiàng)。
[0017]方案9.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊:
確定先前點(diǎn)火序列的第一振動響應(yīng)；
預(yù)測每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的第二振動響應(yīng)；
基于第一振動響應(yīng)和對應(yīng)第二振動響應(yīng)來確定每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的總振動響應(yīng)；以及 基于總振動響應(yīng)來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。
[0018]方案10.根據(jù)方案9所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊通過如下方式來確定每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的總振動響應(yīng):
確定第一振動響應(yīng)和對應(yīng)第二振動響應(yīng)的定時；以及 將第一振動響應(yīng)和對應(yīng)第二振動響應(yīng)的時間上重疊的部分求和。
[0019]方案11.一種方法，包括:
在發(fā)動機(jī)氣缸停用時基于發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列來預(yù)測車輛的振動響應(yīng)；和 基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列。[0020]方案12.根據(jù)方案11所述的方法，還包括:基于點(diǎn)火序列中的點(diǎn)火氣缸和不點(diǎn)火氣缸的扭矩脈沖來預(yù)測振動響應(yīng)。
[0021]方案13.根據(jù)方案12所述的方法，還包括:
預(yù)測每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)；
確定每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)的定時；以及
將時間上重疊的振動響應(yīng)部分求和，以產(chǎn)生點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)。
[0022]方案14.根據(jù)方案12所述的方法，還包括:基于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力和發(fā)動機(jī)速度來估計(jì)扭矩脈沖。
[0023]方案15.根據(jù)方案12所述的方法，還包括:基于曲軸扭矩和車輛振動之間的預(yù)定關(guān)系來預(yù)測每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)。
[0024]方案16.根據(jù)方案15所述的方法，其中，所述預(yù)定關(guān)系包括脈沖響應(yīng)函數(shù)。
[0025]方案17.根據(jù)方案11所述的方法，還包括:
預(yù)測與多個點(diǎn)火序列選項(xiàng)相對應(yīng)的車輛振動響應(yīng)；以及 基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。
[0026]方案18.根據(jù)方案17所述的方法，還包括:基于滿足駕駛員扭矩請求的有效氣缸數(shù)量來確定點(diǎn)火序列選項(xiàng)。
[0027]方案19.根據(jù)方案17所述的方法，還包括:
確定先前點(diǎn)火序列的第一振動響應(yīng)；
預(yù)測每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的第二振動響應(yīng)；
基于第一振動響應(yīng)和對應(yīng)第二振動響應(yīng)來確定每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的總振動響應(yīng)；以及 基于總振動響應(yīng)來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。
[0028]方案20.根據(jù)方案19所述的方法，還包括:通過如下方式來確定每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的總振動響應(yīng):
確定第一振動響應(yīng)和對應(yīng)第二振動響應(yīng)的定時；以及 將第一振動響應(yīng)和對應(yīng)第二振動響應(yīng)的時間上重疊的部分求和。
[0029]本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用領(lǐng)域從下文提供的詳細(xì)說明顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì)說明和具體示例僅旨在用于說明的目的且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]從詳細(xì)說明和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性控制系統(tǒng)的功能框圖；
圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明原理的示例性控制方法的流程圖；和
圖4至7是圖示根據(jù)本發(fā)明原理的示例性扭矩脈沖信號和車輛振動響應(yīng)信號的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]當(dāng)氣缸停用系統(tǒng)停用發(fā)動機(jī)的氣缸時，發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列可以以隨機(jī)或周期性的方式調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)期望數(shù)量的停用氣缸和/或改變哪些氣缸停用。點(diǎn)火序列可以與車輛的噪音和振動性能無關(guān)地調(diào)節(jié)。因而，駕駛員可在氣缸停用時感知車輛的噪音和振動的增加。因而，可能限制結(jié)合氣缸停用系統(tǒng)的車輛應(yīng)用的數(shù)量。
[0032]根據(jù)本發(fā)明原理的控制系統(tǒng)和方法在發(fā)動機(jī)氣缸停用時優(yōu)化發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列以達(dá)到扭矩輸出、燃料經(jīng)濟(jì)性和振動之間的平衡。振動響應(yīng)針對實(shí)現(xiàn)期望數(shù)量的停用氣缸的多個點(diǎn)火序列選項(xiàng)預(yù)測。點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個基于點(diǎn)火序列選項(xiàng)的預(yù)測振動響應(yīng)來選擇。
[0033]通過預(yù)測與點(diǎn)火序列中的氣缸有關(guān)的扭矩脈沖的振動響應(yīng)，確定振動響應(yīng)的定時，且將振動響應(yīng)求和，可預(yù)測點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)。扭矩脈沖可以針對點(diǎn)火序列中的點(diǎn)火氣缸和不點(diǎn)火氣缸估計(jì)。每個扭矩脈沖可對應(yīng)于預(yù)定數(shù)量(例如,2個)曲軸轉(zhuǎn)數(shù)。每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)可基于曲軸扭矩和車輛振動之間的關(guān)系的脈沖響應(yīng)函數(shù)來預(yù)測。
[0034]未來點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)可受先前點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)影響。因而，未來點(diǎn)火序列的預(yù)測振動響應(yīng)可與先前點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)相加，以產(chǎn)生總振動響應(yīng)。每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的總振動響應(yīng)可以表示為單個值，例如最大峰至峰值，可用于選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。
[0035]現(xiàn)在參考圖1，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動機(jī)102，發(fā)動機(jī)102燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩。由發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩量基于來自于駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入。空氣通過進(jìn)氣系統(tǒng)108被吸入發(fā)動機(jī)102。進(jìn)氣系統(tǒng)108包括進(jìn)氣歧管110和節(jié)氣門閥112。節(jié)氣門閥112可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶形閥。發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM) 114控制節(jié)氣門致動器模塊116，節(jié)氣門致動器模塊116調(diào)整節(jié)氣門閥112的開度來控制抽吸到進(jìn)氣歧管110中的空氣量。
[0036]空氣從進(jìn)氣歧管110被抽吸到發(fā)動機(jī)102的氣缸中。為了說明目的，示出了單個的具有代表性的氣缸118。然而，發(fā)動機(jī)102可包括多個氣缸。例如，發(fā)動機(jī)102可能包括
2、3、4、5、6、8、10和/或12個氣缸。ECM 114在某些發(fā)動機(jī)操作條件下可停用一個或多個氣缸，這可改善燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0037]發(fā)動機(jī)102可使用四沖程循環(huán)操作。四個沖程包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)每一轉(zhuǎn)期間，在氣缸118內(nèi)發(fā)生四個沖程中的兩個。因而，氣缸118需要兩個曲軸轉(zhuǎn)數(shù)來經(jīng)歷所有四個沖程。
[0038]在進(jìn)氣沖程期間，空氣從進(jìn)氣歧管110通過進(jìn)氣閥122抽吸到氣缸118中。ECM114控制燃料致動器模塊124，燃料致動器模塊124調(diào)節(jié)燃料噴射器125，以控制提供給氣缸的燃料量，以實(shí)現(xiàn)期望的空氣/燃料比。燃料射器125可以直接噴射燃料到氣缸118中或者噴射燃料到與氣缸118有關(guān)的混合腔中。燃料致動器模塊124可以中止向要停用的氣缸噴射燃料。
[0039]噴射的燃料與空氣混合且在氣缸118中形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，氣缸118中的活塞(未顯示出)壓縮空氣/燃料混合物。發(fā)動機(jī)102可以是壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)，在該情況下氣缸118中的壓縮點(diǎn)火空氣/燃料混合物?？蛇x地，發(fā)動機(jī)102可以是火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)，在該情況下，基于來自ECM 114的信號，火花致動器模塊126激勵氣缸118中的火花塞128?；鸹c(diǎn)火空氣/燃料混合物?；鸹ǖ亩〞r可相對于活塞處于其最上位置時的時間(稱為上止點(diǎn)(TDC))來規(guī)定。
[0040]火花致動器模塊126可以由定時信號控制，定時信號指定在TDC之前或之后多遠(yuǎn)產(chǎn)生火花。由于活塞位置與曲軸旋轉(zhuǎn)直接相關(guān)，因而火花致動器模塊126的操作可以與曲軸角度同步。在各個實(shí)施方式中，火花致動器模塊126可中止將火花提供給停用氣缸。
[0041]產(chǎn)生火花可以稱為點(diǎn)火事件。點(diǎn)火事件在空氣/燃料混合物提供給氣缸時(例如，在氣缸有效時)引起氣缸內(nèi)的燃燒?；鸹ㄖ聞悠髂K126可具有針對每個點(diǎn)火事件改變火花定時的能力?；鸹ㄖ聞悠髂K126可甚至能夠在火花定時信號在上一次點(diǎn)火事件和下一次點(diǎn)火事件之間變化時改變下一次點(diǎn)火事件的火花定時。在各個實(shí)施方式中，發(fā)動機(jī)102可包括多個氣缸，且火花致動器模塊126可對于發(fā)動機(jī)102的所有氣缸將火花定時相對于TDC改變相同量。
[0042]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動活塞向下運(yùn)動，從而驅(qū)動曲軸。當(dāng)空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動活塞向下運(yùn)動時，活塞從TDC移動到其最下位置(稱為下止點(diǎn)(BDO)0
[0043]在排氣沖程期間，活塞開始從BDC向上移動并且通過排氣閥130排出燃燒副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物通過排氣系統(tǒng)134從車輛中排出。
[0044]進(jìn)氣閥122可被進(jìn)氣凸輪軸140所控制，而排氣閥130可被排氣凸輪軸142所控制。在各種實(shí)施方式中，多個進(jìn)氣凸輪軸(包括進(jìn)氣凸輪軸140)可以控制氣缸118的多個進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)和/或可以控制多組氣缸(包括氣缸118)的進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制氣缸118的多個排氣閥和/或可以控制多組氣缸(包括氣缸118)的排氣閥(包括排氣閥130)。
[0045]進(jìn)氣閥122打開的時間可由進(jìn)氣凸輪移相器148相對于活塞TDC變化。排氣閥130打開的時間可由排氣凸輪移相器150相對于活塞TDC變化。ECM 114可禁止打開被停用氣缸的進(jìn)氣閥122和排氣閥130。移相器致動器模塊158可根據(jù)來自ECM 114的信號控制進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150。在實(shí)施時，各種閥升程(未示出)還可以由移相器致動器模塊158控制。
[0046]ECM 114可通過指導(dǎo)閥致動器模塊160停止進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130的打開來停用氣缸118。閥致動器模塊160控制打開和關(guān)閉進(jìn)氣閥122的進(jìn)氣閥致動器162。閥致動器模塊160控制打開和關(guān)閉排氣閥130的排氣閥致動器164。在一個示例中，閥致動器162，164包括通過將凸輪從動件從凸輪軸140，142斷開而停止閥122，130打開的螺線管。在另一個示例中，閥致動器162，164是電磁或電動液壓致動器，其獨(dú)立于凸輪軸140，142控制閥122，130的升程、定時和持續(xù)時間。在該示例中，可省去凸輪軸140，142、凸輪移相器148，150和移相器致動器模塊158。
[0047]曲軸位置可以使用曲軸位置(CKP)傳感器180測量。發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度可以用發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測量。ECT傳感器182可以設(shè)置在發(fā)動機(jī)102中或在冷卻劑循環(huán)的其他位置，例如散熱器(未示出)。
[0048]進(jìn)氣歧管110中的壓力可以使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量。在各種實(shí)施方式中，發(fā)動機(jī)真空度可以被測量，發(fā)動機(jī)真空度是環(huán)境空氣壓力和進(jìn)氣歧管110中壓力之間的差。流入進(jìn)氣歧管110的空氣質(zhì)量流率可以使用空氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器186測量。在各種實(shí)施方式中，MAF傳感器186可以位于還包括節(jié)氣門閥112的殼體內(nèi)。
[0049]節(jié)氣門致動器模塊116可以使用一個或多個節(jié)氣門位置傳感器(TPS) 190監(jiān)測節(jié)氣門閥112的位置。被抽吸到發(fā)動機(jī)102中的空氣的環(huán)境溫度可以使用進(jìn)氣空氣溫度(IAT)傳感器192測量。ECM 114可以利用來自傳感器的信號對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100作出控制決定。
[0050]現(xiàn)在參考圖2，ECM 114的示例性實(shí)施方式包括扭矩請求模塊202、發(fā)動機(jī)速度模塊204和氣缸停用模塊206。扭矩請求模塊202基于來自于駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入來確定駕駛員扭矩請求。駕駛員輸入可基于加速踏板的位置。駕駛員輸入還可以基于來自于巡航控制系統(tǒng)的輸入，巡航控制系統(tǒng)可以是改變車輛速度以保持預(yù)定跟車距離的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。扭矩請求模塊202可以存儲加速踏板位置到期望扭矩的一個或多個映射表，且可以基于映射表中的選定一個來確定駕駛員扭矩請求。扭矩請求模塊202輸出駕駛員扭矩請求。
[0051]發(fā)動機(jī)速度模塊204確定發(fā)動機(jī)速度。發(fā)動機(jī)速度模塊204可基于從CKP傳感器180接收的輸入來確定發(fā)動機(jī)速度。發(fā)動機(jī)速度模塊204可以基于齒檢測和對應(yīng)時段之間的曲軸轉(zhuǎn)數(shù)來確定發(fā)動機(jī)速度。發(fā)動機(jī)速度模塊204輸出發(fā)動機(jī)速度。
[0052]氣缸停用模塊206基于駕駛員扭矩請求停用發(fā)動機(jī)102中的氣缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)102在氣缸停用時能夠滿足駕駛員扭矩請求時，氣缸停用模塊206可以停用一個或多個氣缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)102在氣缸停用時不能滿足駕駛員扭矩請求時，氣缸停用模塊206可再次起用氣缸。氣缸停用模塊206輸出停用氣缸數(shù)量和/或有效氣缸數(shù)量。
[0053]點(diǎn)火序列模塊208確定發(fā)動機(jī)102中氣缸的點(diǎn)火序列。點(diǎn)火序列模塊208可在每個發(fā)動機(jī)循環(huán)之后評估和/或調(diào)節(jié)點(diǎn)火序列?？蛇x地，點(diǎn)火序列模塊208可在發(fā)動機(jī)102中的每個點(diǎn)火事件之前評估和/或調(diào)節(jié)點(diǎn)火序列。發(fā)動機(jī)循環(huán)可對應(yīng)于曲軸旋轉(zhuǎn)720度。點(diǎn)火序列可包括一個或多個氣缸事件。例如，點(diǎn)火序列可包括4、5、8或16個氣缸事件。氣缸事件可稱為點(diǎn)火事件和/或曲柄角增量，在此期間，在氣缸有效時，火花在氣缸中產(chǎn)生。點(diǎn)火序列模塊208輸出點(diǎn)火序列。
[0054]點(diǎn)火序列模塊208可從一個發(fā)動機(jī)循環(huán)到下一個發(fā)動機(jī)循環(huán)改變點(diǎn)火序列，以改變有效氣缸的數(shù)量，而不改變氣缸點(diǎn)火的順序。例如，對于具有點(diǎn)火序列1-8-7-2-6-5-4-3的8缸發(fā)動機(jī)，對于一個發(fā)動機(jī)循環(huán)可指定點(diǎn)火序列1-8-7-2-5-3，且對于下一個發(fā)動機(jī)循環(huán)可指定點(diǎn)火序列1-7-2-5-3。這將有效氣缸的數(shù)量從6減為5。
[0055]點(diǎn)火序列模塊208可以基于從氣缸停用模塊206接收的指令從一個發(fā)動機(jī)循環(huán)到下一個發(fā)動機(jī)循環(huán)改變有效氣缸數(shù)量。氣缸停用模塊206可使得有效氣缸的數(shù)量在兩個整數(shù)之間輪換，以實(shí)現(xiàn)等于兩個整數(shù)的平均值的有效氣缸數(shù)。例如，氣缸停用模塊206可使得有效氣缸的數(shù)量在5和6之間輪換，得到5.5的有效氣缸數(shù)。
[0056]點(diǎn)火序列模塊208可從一個發(fā)動機(jī)循環(huán)到下一個發(fā)動機(jī)循環(huán)改變點(diǎn)火序列，以改變哪些氣缸點(diǎn)火，從而改變哪些氣缸有效，而不改變有效氣缸的數(shù)量。例如，當(dāng)上述8缸發(fā)動機(jī)的三個氣缸停用時，對于一個發(fā)動機(jī)循環(huán)可指定點(diǎn)火序列1-7-2-5-3，對于下一個發(fā)動機(jī)循環(huán)可指定點(diǎn)火序列8-2-6-4-3。這停用氣缸1，7和5且再次起用氣缸8，6和4。
[0057]扭矩脈沖模塊210估計(jì)點(diǎn)火氣缸和不點(diǎn)火氣缸的扭矩脈沖。振動預(yù)測模塊212基于點(diǎn)火序列和扭矩脈沖預(yù)測車輛的振動響應(yīng)。振動預(yù)測模塊212可預(yù)測多個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的振動響應(yīng)且輸出預(yù)測振動。點(diǎn)火序列模塊208和/或振動預(yù)測模塊212可以基于由氣缸停用模塊206輸出的停用氣缸數(shù)量來確定點(diǎn)火序列選項(xiàng)。
[0058]點(diǎn)火序列模塊208可以基于預(yù)測振動來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。點(diǎn)火序列模塊208可以優(yōu)化點(diǎn)火序列以滿足駕駛員扭矩請求，同時最大化燃料經(jīng)濟(jì)性且最小化振動。點(diǎn)火序列模塊208將優(yōu)化的點(diǎn)火序列輸出給燃料控制模塊214、火花控制模塊216和閥控制模塊218。
[0059]扭矩脈沖模塊210基于發(fā)動機(jī)操作條件來估計(jì)扭矩脈沖，例如歧管壓力和發(fā)動機(jī)速度。在各個實(shí)施方式中，扭矩脈沖模塊210可基于可分別從火花控制模塊216和閥控制模塊218接收的火花定時和閥定時來估計(jì)扭矩脈沖。當(dāng)估計(jì)扭矩脈沖時，扭矩脈沖模塊210可假定每個點(diǎn)火氣缸產(chǎn)生相同扭矩脈沖且每個不點(diǎn)火氣缸產(chǎn)生相同扭矩脈沖，而不管(例如，相對于進(jìn)氣歧管110的)位置的不同。
[0060]每個扭矩脈沖的持續(xù)時間可對應(yīng)于氣缸內(nèi)的熱動力循環(huán)的周期。例如，對于四沖程發(fā)動機(jī)，每個扭矩脈沖的持續(xù)時間可對應(yīng)于兩個曲軸轉(zhuǎn)數(shù)。扭矩脈沖可以在活塞在氣缸中處于TDC時在進(jìn)氣沖程之前開始?？蛇x地，扭矩脈沖可以在活塞在氣缸中處于BDC時在排氣沖程之前開始，這可對應(yīng)于進(jìn)氣閥122和排氣閥130停用的時間。
[0061]振動預(yù)測模塊212可基于曲軸扭矩和車輛振動之間的預(yù)定關(guān)系來預(yù)測點(diǎn)火序列中每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)。預(yù)定關(guān)系可以通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和/或有限元分析產(chǎn)生，且可以以方程和/或查詢表實(shí)施。在各個實(shí)施方式中，預(yù)定關(guān)系可以實(shí)施為脈沖響應(yīng)函數(shù)，例如單位脈沖響應(yīng)函數(shù)。
[0062]振動預(yù)測模塊212可預(yù)測一個或多個位置處的振動響應(yīng)。例如，振動預(yù)測模塊212可預(yù)測駕駛員接口部件(例如，駕駛員座椅、方向盤或踏板)處的振動響應(yīng)。振動預(yù)測模塊212可預(yù)測一個或多個方向的振動響應(yīng)。例如，振動預(yù)測模塊212可預(yù)測縱向、橫向和豎直方向的振動響應(yīng)。
[0063]振動預(yù)測模塊212可通過將每個扭矩脈沖與單位脈沖響應(yīng)函數(shù)卷積來預(yù)測點(diǎn)火序列中每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)。振動預(yù)測模塊212可通過確定點(diǎn)火序列中每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)的定時且將時間上重疊的振動響應(yīng)部分求和來預(yù)測點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)。振動預(yù)測模塊212可基于曲軸位置和發(fā)動機(jī)速度來確定振動響應(yīng)的定時。
[0064]由于振動響應(yīng)在時間上可能重疊，未來點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)可受先前點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)影響。因而，振動預(yù)測模塊212可以上述方式將未來點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)與先前點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)求和，以產(chǎn)生總振動響應(yīng)。
[0065]總振動響應(yīng)可以根據(jù)單個值表示。例如，總振動響應(yīng)可以表示為總振動響應(yīng)的最大峰至峰值。附加地或可選地，總振動響應(yīng)可以表示為總振動響應(yīng)與預(yù)定振動響應(yīng)的比值。可以使用各種其它振動標(biāo)準(zhǔn)來量化總振動響應(yīng)。振動預(yù)測模塊212可輸出點(diǎn)火序列選項(xiàng)和對應(yīng)總振動響應(yīng)。
[0066]振動預(yù)測模塊212可預(yù)測點(diǎn)火序列選項(xiàng)的振動響應(yīng)且點(diǎn)火序列模塊208可在第一時間選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。第一時間和與氣缸事件開始相對應(yīng)的第二時間之間的第一時段可以調(diào)節(jié)，以允許ECM 114根據(jù)所選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)來起用或停用氣缸。例如，第一時段可基于停用進(jìn)氣閥122和排氣閥130所需的時間量來調(diào)節(jié)。
[0067]燃料控制模塊214根據(jù)點(diǎn)火序列指導(dǎo)燃料致動器模塊124將燃料提供給發(fā)動機(jī)102的氣缸?；鸹刂颇K216根據(jù)點(diǎn)火序列指導(dǎo)火花致動器模塊126在發(fā)動機(jī)102的氣缸中產(chǎn)生火花?；鸹刂颇K216可以輸出表不在點(diǎn)火序列中接下來是哪個氣缸的信號?；鸹刂颇K216可以將點(diǎn)火氣缸的火花定時輸出給扭矩脈沖模塊210。閥控制模塊218根據(jù)點(diǎn)火序列指導(dǎo)閥致動器模塊160以打開發(fā)動機(jī)102的進(jìn)氣閥和排氣閥。閥控制模塊218可以將點(diǎn)火氣缸的閥定時輸出給扭矩脈沖模塊210。
[0068]在各個實(shí)施方式中，對于每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)，振動預(yù)測模塊212可以預(yù)測多個火花定時和多個歧管壓力的振動響應(yīng)?；鸹ǘ〞r和歧管壓力可以分別從火花定時的預(yù)定范圍和歧管壓力的預(yù)定范圍選擇。振動預(yù)測模塊212可以輸出點(diǎn)火序列選項(xiàng)、火花定時、歧管壓力、以及與點(diǎn)火序列選項(xiàng)、火花定時和歧管壓力的每個組合相對應(yīng)的振動響應(yīng)。
[0069]點(diǎn)火序列模塊208可優(yōu)化點(diǎn)火序列、火花定時和歧管壓力，以滿足駕駛員扭矩請求，同時最大化燃料經(jīng)濟(jì)性和最小化振動。點(diǎn)火序列模塊208可輸出優(yōu)化的點(diǎn)火序列、火花定時和歧管壓力?；鸹刂颇K216于是可以將優(yōu)化火花定時輸出給火花致動器模塊126。此外，節(jié)氣門控制模塊(未示出)和閥控制模塊218可基于優(yōu)化點(diǎn)火序列和/或優(yōu)化歧管壓力來分別調(diào)節(jié)節(jié)氣門面積和閥定時。節(jié)氣門控制模塊可將節(jié)氣門面積輸出給節(jié)氣門致動器模塊116。此外，燃料控制模塊214可基于優(yōu)化點(diǎn)火序列來控制噴射量和/或噴射定時。
[0070]在各個實(shí)施方式中，優(yōu)化模塊(未示出)可優(yōu)化點(diǎn)火序列、火花定時和歧管壓力，以滿足駕駛員扭矩請求，同時最大化燃料經(jīng)濟(jì)性。優(yōu)化模塊可輸出優(yōu)化的點(diǎn)火序列、火花定時和歧管壓力。優(yōu)化模塊可取代點(diǎn)火序列模塊208執(zhí)行優(yōu)化且輸出結(jié)果。優(yōu)化模塊可從振動預(yù)測模塊212接收與點(diǎn)火序列選項(xiàng)、火花定時和歧管壓力的每個組合相對應(yīng)的振動響應(yīng)。優(yōu)化模塊可分別從扭矩估計(jì)模塊(未示出)和燃料經(jīng)濟(jì)性模塊(未示出)接收與每個組合相對應(yīng)的扭矩輸出和與每個組合相對應(yīng)的燃料經(jīng)濟(jì)性。燃料經(jīng)濟(jì)性模塊可針對點(diǎn)火序列選項(xiàng)、火花定時和歧管壓力的每個組合估計(jì)車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。扭矩估計(jì)模塊可針對點(diǎn)火序列選項(xiàng)、火花定時和歧管壓力的每個組合估計(jì)發(fā)動機(jī)102的扭矩輸出。
[0071]現(xiàn)在參考圖3，在發(fā)動機(jī)氣缸停用時控制發(fā)動機(jī)點(diǎn)火序列以減少振動的方法在302開始。在304，方法確定點(diǎn)火序列選項(xiàng)。方法可基于停用氣缸的數(shù)量來確定點(diǎn)火序列選項(xiàng)。
[0072]在306，方法估計(jì)點(diǎn)火和不點(diǎn)火氣缸的扭矩脈沖。方法可基于發(fā)動機(jī)操作條件來估計(jì)扭矩脈沖，例如歧管壓力、發(fā)動機(jī)速度、火花定時和/或閥定時。當(dāng)估計(jì)扭矩脈沖時，方法可假定每個點(diǎn)火氣缸產(chǎn)生相同扭矩脈沖且每個不點(diǎn)火氣缸產(chǎn)生相同扭矩脈沖。然而，如果期望更大準(zhǔn)確性，方法可不進(jìn)行該假定。
[0073]每個扭矩脈沖的持續(xù)時間可對應(yīng)于氣缸內(nèi)的熱動力循環(huán)的周期。例如，對于四沖程發(fā)動機(jī)，每個扭矩脈沖的持續(xù)時間可對應(yīng)于兩個曲軸轉(zhuǎn)數(shù)。扭矩脈沖可以在活塞在氣缸中處于TDC時在進(jìn)氣沖程之前開始。可選地，扭矩脈沖可以在活塞在氣缸中處于BDC時在排氣沖程之前開始。
[0074]在308，方法針對點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的每個扭矩脈沖預(yù)測車輛的振動響應(yīng)。方法可基于曲軸扭矩和振動響應(yīng)之間的預(yù)定關(guān)系來預(yù)測振動響應(yīng)。預(yù)定關(guān)系可以通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和/或有限元分析產(chǎn)生，且可以以方程和/或查詢表實(shí)施。在各個實(shí)施方式中，預(yù)定關(guān)系可以實(shí)施為脈沖響應(yīng)函數(shù)，例如單位脈沖響應(yīng)函數(shù)。
[0075]方法可預(yù)測車輛上的一個或多個位置處的振動響應(yīng)。例如，方法可預(yù)測駕駛員接口部件(例如，座椅、踏板或方向盤)處的振動響應(yīng)。方法可預(yù)測一個或多個方向的振動響應(yīng)。例如，方法可預(yù)測縱向、橫向和豎直方向的振動響應(yīng)。
[0076]方法可通過將每個扭矩脈沖與單位脈沖響應(yīng)函數(shù)卷積來預(yù)測點(diǎn)火序列選項(xiàng)中每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)。在一些情況下，扭矩脈沖和單位響應(yīng)函數(shù)可以卷積一次，且得到的振動響應(yīng)可以存儲，以用于重復(fù)使用。然后，當(dāng)發(fā)動機(jī)操作條件與產(chǎn)生扭矩脈沖的條件相同或類似時，存儲振動響應(yīng)可以從存儲器取回，而不是估計(jì)扭矩脈沖和預(yù)測扭矩脈沖的振動響應(yīng)。
[0077]在310，方法可確定點(diǎn)火序列選項(xiàng)中每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)的定時。方法可基于曲軸位置和發(fā)動機(jī)速度來確定振動響應(yīng)的定時。在312，方法將點(diǎn)火序列選項(xiàng)中扭矩脈沖的振動響應(yīng)求和以產(chǎn)生點(diǎn)火序列選項(xiàng)的振動響應(yīng)。方法將點(diǎn)火序列選項(xiàng)的振動響應(yīng)與先前點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)相加以產(chǎn)生與點(diǎn)火序列選項(xiàng)有關(guān)的總振動響應(yīng)。
[0078]總振動響應(yīng)可以根據(jù)單個值表示。例如，總振動響應(yīng)可以表示為總振動響應(yīng)的最大峰至峰值。附加地或可選地，總振動響應(yīng)可以表示為總振動響應(yīng)與預(yù)定振動響應(yīng)的比值。可以使用各種其它振動標(biāo)準(zhǔn)來量化總振動響應(yīng)。
[0079]在314,方法確定振動響應(yīng)是否對每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)預(yù)測。如果振動響應(yīng)對每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)預(yù)測，那么方法繼續(xù)316。否則，方法繼續(xù)310。在316，方法基于預(yù)測振動來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。方法可優(yōu)化點(diǎn)火序列，以最大化燃料經(jīng)濟(jì)性且最小化振動，同時滿足扭矩指令。
[0080]現(xiàn)在參考圖4，車輛對曲軸扭矩的單位脈沖響應(yīng)的示例以402示出。單位脈沖響應(yīng)402相對于X軸404和Y軸406繪出。x軸404表示時間，單位:秒。y軸406表示加速度，單位:米每平方秒(m/s2)。
[0081]單位脈沖響應(yīng)402由車輛的自然振動模式確定。單位脈沖響應(yīng)402可通過有限元分析或物理測量獲得。單位脈沖響應(yīng)402隨著車身上的不同測量點(diǎn)和測量振動方向變化。
[0082]現(xiàn)在參考圖5，以1250轉(zhuǎn)每分(RPM)操作的發(fā)動機(jī)中的點(diǎn)火氣缸的扭矩脈沖的示例以502示出，且發(fā)動機(jī)中的不點(diǎn)火氣缸的扭矩脈沖的示例以504示出。扭矩脈沖502，504相對于X軸506和y軸508繪出。x軸506表示時間，單位:秒。y軸508表示扭矩，單位:牛頓-米(N-m)。扭矩脈沖502，504持續(xù)大約0.096秒。然而，如上所述，扭矩脈沖持續(xù)時間可以基于預(yù)定數(shù)量(例如，2個)曲軸轉(zhuǎn)數(shù)，因而可取決于發(fā)動機(jī)速度。
[0083]現(xiàn)在參考圖6，由單位脈沖響應(yīng)402表征的車輛振動響應(yīng)的示例以602和604示出。振動響應(yīng)602，604分別由于扭矩脈沖502，504。振動響應(yīng)602，604相對于x軸606和y軸608繪出。X軸606表示時間，單位:秒。y軸608表示加速度,單位:m/s2。盡管扭矩脈沖502，504僅僅持續(xù)大約0.096秒，振動響應(yīng)602，604持續(xù)超過I秒，如圖6所示。
[0084]現(xiàn)在參考圖7，由以1250 RPM操作的V8發(fā)動機(jī)中160個扭矩脈沖引起的車輛振動響應(yīng)的示例以702示出。振動響應(yīng)702相對于X軸704和y軸706繪出。x軸704表示時間，單位:秒。y軸706表示加速度,單位:m/s2。
[0085]發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火模式(即，點(diǎn)火序列)隨機(jī)地平均每兩轉(zhuǎn)在八個氣缸中選擇四個點(diǎn)火。扭矩脈沖在0秒和1.92秒之間的40個曲軸轉(zhuǎn)數(shù)期間發(fā)生。振動響應(yīng)702在扭矩脈沖停止時開始減少為O。
[0086]圖1圖示了隨機(jī)地選擇點(diǎn)火序列的不利影響。振動響應(yīng)702的幅度大于由均勻點(diǎn)火V8引起的振動響應(yīng)的幅度。振動響應(yīng)702的頻率比由均勻點(diǎn)火V8引起的振動響應(yīng)的頻
率更頻繁。
[0087]下文提供的表I圖示了根據(jù)本發(fā)明原理的V8發(fā)動機(jī)的先前選定點(diǎn)火模式以及未來點(diǎn)火模式選項(xiàng)及其預(yù)測振動峰值水平。每個點(diǎn)火模式對應(yīng)于兩個曲軸轉(zhuǎn)數(shù)(例如，Rev1-2)。在每個點(diǎn)火模式中，“I”表不點(diǎn)火(即，有效)氣缸,“0”表不不點(diǎn)火氣缸。振動峰值水平是預(yù)測振動響應(yīng)與預(yù)定振動響應(yīng)的比值。
[0088]表1
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 振動預(yù)測模塊，所述振動預(yù)測模塊在發(fā)動機(jī)氣缸停用時基于發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列來預(yù)測車輛的振動響應(yīng)；和 點(diǎn)火序列模塊，所述點(diǎn)火序列模塊基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊基于點(diǎn)火序列中的點(diǎn)火氣缸和不點(diǎn)火氣缸的扭矩脈沖來預(yù)測振動響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊: 預(yù)測每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)； 確定每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)的定時；以及 將時間上重疊的振動響應(yīng)部分求和，以產(chǎn)生點(diǎn)火序列的振動響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括:扭矩估計(jì)模塊，所述扭矩估計(jì)模塊基于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力和發(fā)動機(jī)速度來估計(jì)扭矩脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊基于曲軸扭矩和車輛振動之間的預(yù)定關(guān)系來預(yù)測每個扭矩脈沖的振動響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定關(guān)系包括脈沖響應(yīng)函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中: 所述振動預(yù)測模塊預(yù)測與多個點(diǎn)火序列選項(xiàng)相對應(yīng)的車輛振動響應(yīng)；以及 所述點(diǎn)火序列模塊基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述點(diǎn)火序列模塊基于滿足駕駛員扭矩請求的有效氣缸數(shù)量來確定點(diǎn)火序列選項(xiàng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述振動預(yù)測模塊: 確定先前點(diǎn)火序列的第一振動響應(yīng)； 預(yù)測每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的第二振動響應(yīng)； 基于第一振動響應(yīng)和對應(yīng)第二振動響應(yīng)來確定每個點(diǎn)火序列選項(xiàng)的總振動響應(yīng)；以及 基于總振動響應(yīng)來選擇點(diǎn)火序列選項(xiàng)中的一個。
10.一種方法，包括: 在發(fā)動機(jī)氣缸停用時基于發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列來預(yù)測車輛的振動響應(yīng)；和 基于車輛的預(yù)測振動響應(yīng)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火序列。
【文檔編號】F02D29/02GK103670875SQ201310408487
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】R.S.貝克曼 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司