隨機提前點火減輕系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種隨機提前點火減輕系統(tǒng)，包括檢測模塊、發(fā)動機負載模塊和評估模塊。檢測模塊生成指示發(fā)動機氣缸中的SPI事件的檢測的提前點火確定信號。發(fā)動機負載模塊確定發(fā)動機上的負載并基于該負載生成發(fā)動機負載信號。評估模塊確定是否在單脈沖模式或多脈沖模式下操作，并且基于提前點火確定信號和發(fā)動機負載信號生成用于在單脈沖模式和多脈沖模式中的選定的一個下操作的模式信號。單脈沖模式包括在氣缸的第一燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴射到氣缸內(nèi)。多脈沖模式包括在氣缸的第二燃燒循環(huán)期間將多個燃料脈沖噴射到氣缸內(nèi)。
【專利說明】隨機提前點火減輕系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機控制系統(tǒng)，并且更具體地涉及點火控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在此提供的【背景技術(shù)】描述用于總體上介紹本發(fā)明的背景。目前署名的發(fā)明人的工作就其在該背景部分中描述的程度以及在其描述在提交時不會以其它方式被認為現(xiàn)有技術(shù)的方面，既不明確地也不隱含地認為是破壞本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]內(nèi)燃發(fā)動機(ICE)在氣缸內(nèi)燃燒空氣燃料混合物以驅(qū)動活塞，這產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。進入ICE發(fā)動機的空氣流可經(jīng)由節(jié)流閥和節(jié)流面積的調(diào)整而調(diào)節(jié)。節(jié)流面積的調(diào)整改變進入ICE的空氣流。隨著節(jié)流面積的增加，進入發(fā)動機的空氣流增加。除了調(diào)整空氣流之外，還調(diào)整燃料噴射速率以提供空氣燃料混合物。增加提供至ICE的氣缸的空氣和燃料的量增加ICE的扭矩輸出。已開發(fā)出用于控制發(fā)動機扭矩輸出的發(fā)動機控制系統(tǒng)。
[0004]火花點火直噴(SIDI)是指將燃料直接噴射到火花點火汽油發(fā)動機的氣缸中。SIDI使得對燃料噴射正時的改善的控制成為可能。在SIDI發(fā)動機中，可以在燃燒循環(huán)期間的不同時間噴射燃料。這與進氣口燃料噴射發(fā)動機不同，在后者中，燃料被噴射例如到發(fā)動機的端口和/或進氣歧管并且在對應的燃燒循環(huán)的進氣沖程之前噴射?？赡芘cSIDI發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的增加的控制提供增加的馬力、減少的排放和爆震抑制。
[0005]渦輪增壓的SIDI發(fā)動機可經(jīng)歷隨機提前點火(SPI)事件。由于在渦輪增壓發(fā)動機中增加的壓力、功率和扭矩水平，相比非渦輪增壓(或自然吸氣)發(fā)動機，SPI事件更可能在渦輪增壓發(fā)動機中發(fā)生。SPI事件不受在預定的發(fā)動機位置(例如，發(fā)動機102的曲軸的角向位置)處來自火花塞的火花的控制。SPI事件可能由于例如與發(fā)動機氣缸內(nèi)的高度受熱部件(例如，閥門或火花塞)接觸的高壓空氣燃料混合物而發(fā)生。這可能在發(fā)動機高負載(發(fā)動機負載大于預定發(fā)動機負載)期間且在低發(fā)動機速度(發(fā)動機速度小于預定發(fā)動機速度)下發(fā)生。由于與SPI事件相關(guān)聯(lián)的過早點火，并且因為發(fā)動機氣缸內(nèi)的部件趨于在SPI事件期間隨每個發(fā)動機循環(huán)而溫度增加，SPI事件逐漸退化。為此，SPI事件可被稱為失控的提前點火事件。
[0006]SPI事件趨于隨機且零星地發(fā)生，并且因此是不可預測的。SPI事件會負面地影響燃料經(jīng)濟性和/或發(fā)動機的扭矩輸出的控制。如果不進行最小化和/或防止，SPI事件可能隨時間推移而對發(fā)動機部件造成損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供了一種隨機提前點火(SPI)減輕系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括檢測模塊、發(fā)動機負載模塊和評估模塊。檢測模塊生成指示發(fā)動機氣缸中的SPI事件的檢測的提前點火確定信號。發(fā)動機負載模塊確定發(fā)動機上的負載并基于該負載生成發(fā)動機負載信號。評估模塊確定是在單脈沖模式還是在多脈沖模式下操作，并且基于提前點火確定信號和發(fā)動機負載信號生成用于在單脈沖模式和多脈沖模式中的選定的一個下操作的模式信號。單脈沖模式包括在氣缸的第一燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴射到氣缸內(nèi)。多脈沖模式包括在氣缸的第二燃燒循環(huán)期間將多個燃料脈沖噴射到氣缸內(nèi)。
[0008]在其它特征中，提供了一種隨機提前點火(SPI)減輕方法，該方法包括生成指示發(fā)動機氣缸中SPI事件的檢測的提前點火確定信號。發(fā)動機上的負載被確定，并且基于該負載生成發(fā)動機負載信號。該方法還包括確定是在單脈沖模式還是在多脈沖模式下操作，并且基于提前點火確定信號和發(fā)動機負載信號生成用于在單脈沖模式和多脈沖模式中的選定的一個下操作的模式信號。單脈沖模式包括在氣缸的第一燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴射到氣缸內(nèi)。多脈沖模式包括在氣缸的第二燃燒循環(huán)期間將多個燃料脈沖噴射到氣缸內(nèi)。
[0009]本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。
[0010]1.一種隨機提前點火(SPI)減輕系統(tǒng)，包括:
檢測模塊，其生成指示發(fā)動機氣缸中的SPI事件的檢測的提前點火確定信號；
發(fā)動機負載模塊，其確定所述發(fā)動機的負載并基于所述負載生成發(fā)動機負載信號；以
及
評估模塊，其確定是在單脈沖模式還是在多脈沖模式下操作，并且基于所述提前點火確定信號和所述發(fā)動機負載信號生成用于在所述單脈沖模式和所述多脈沖模式中的選定的一個下操作的模式信號，
其中所述單脈沖模式包括在所述氣缸的第一燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴入所述氣缸中，并且其中所述多脈沖模式包括在所述氣缸的第二燃燒循環(huán)期間將多個燃料脈沖噴入所述氣缸中。
[0011]2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述檢測模塊基于從至少一個提前點火傳感器接收的傳感器信號而生成所述提前點火確定信號。
[0012]3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述傳感器信號接收自爆震傳感器、凸輪軸傳感器和曲軸傳感器中的至少一個。
[0013]4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中:
所述檢測模塊基于來自至少一個提前點火傳感器的信號生成指示所述SPI事件的量值的提前點火量信號；并且
所述評估模塊基于所述提前點火量值信號生成所述模式信號。
[0014]5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述評估模塊生成所述模式信號以在下列模式下操作:
雙脈沖模式，當所述發(fā)動機負載小于或等于預定負載時；以及 三脈沖模式，當所述發(fā)動機負載大于所述預定負載時。
[0015]6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中當檢測到所述SPI事件并且所述發(fā)動機負載大于預定負載時，所述評估模塊生成用于在所述多脈沖模式下操作的所述模式信號。
[0016]7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述評估模塊:
包括定時器；
在檢測到所述SPI事件并且所述多脈沖模式被引發(fā)時啟動所述定時器；并且 基于所述定時器的值而從所述多脈沖模式轉(zhuǎn)變?yōu)樗鰡蚊}沖模式。[0017]8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中:
所述檢測模塊基于來自至少一個提前點火傳感器的信號生成指示所述SPI事件的量值的提前點火量信號；并且
當所述負載信號小于或等于第一預定閾值且所述提前點火量信號小于或等于第二預定閾值時，所述評估模塊生成用于在雙脈沖模式下操作的模式信號；并且
當所述負載信號大于所述第一預定閾值且所述提前點火量信號大于所述第二預定閾值時，所述評估模塊生成用于在三脈沖模式下操作的模式信號。
[0018]9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中當所述提前點火量信號小于或等于所述第二預定閾值且所述發(fā)動機負載信號大于所述第一預定閾值時所述評估模塊生成用于在所述三脈沖模式下操作的模式信號。
[0019]10.一種動力系統(tǒng)，包括:
根據(jù)技術(shù)方案I所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述SPI減輕系統(tǒng)包括致動器控制模塊，并且其中所述致動器控制模塊基于所述模式信號生成燃料噴射控制信號；
提前點火傳感器，其生成傳感器信號，其中所述檢測模塊基于所述傳感器信號檢測所述SPI事件；以及
燃料噴射系統(tǒng)，其基于所述燃料噴射控制信號將燃料噴入所述氣缸。
[0020]11.一種隨機提前點火(SPI)減輕方法，包括:
生成指示發(fā)動機氣缸中的SPI事件的檢測的提前點火確定信號；
確定所述發(fā)動機的負載并基于所述負載生成發(fā)動機負載信號；以及確定是在單脈沖模式還是在多脈沖模式下操作，并且基于所述提前點火確定信號和所述發(fā)動機負載信號生成用于在所述單脈沖模式和所述多脈沖模式中的選定的一個下操作的模式信號，
其中所述單脈沖模式包括在所述氣缸的第一燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴入所述氣缸中，并且其中所述多脈沖模式包括在所述氣缸的第二燃燒循環(huán)期間將多個燃料脈沖噴入所述氣缸中。
[0021]12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，還包括基于接收自至少一個提前點火傳感器的傳感器信號而生成所述提前點火確定信號。
[0022]13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中所述傳感器信號接收自爆震傳感器、凸輪軸傳感器和曲軸傳感器中的至少一個。
[0023]14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，還包括:
基于來自至少一個提前點火傳感器的信號生成指示所述SPI事件的量值的提前點火
量信號；和
基于所述提前點火量值信號生成所述模式信號。
[0024]15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，還包括生成用于在下列模式下操作的模式信號:
雙脈沖模式，當所述發(fā)動機負載小于或等于預定負載時；以及 三脈沖模式，當所述發(fā)動機負載大于所述預定負載時。
[0025]16.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，還包括當檢測到所述SPI事件并且所述發(fā)動機負載大于預定負載時生成用于在所述多脈沖模式下操作的模式信號。[0026]17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，還包括:
在檢測到所述SPI事件并且所述多脈沖模式被引發(fā)時啟動定時器；以及 基于所述定時器的值而從所述多脈沖模式轉(zhuǎn)變?yōu)樗鰡蚊}沖模式。
[0027]18.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，還包括:
基于來自至少一個提前點火傳感器的信號生成指示所述SPI事件的量值的提前點火量信號；
當所述負載信號小于或等于第一預定閾值且所述提前點火量信號小于或等于第二預定閾值時，生成用于在雙脈沖模式下操作的模式信號；以及
當所述負載信號大于所述第一預定閾值且所述提前點火量信號大于所述第二預定閾值時，生成用于在三脈沖模式下操作的模式信號。
[0028]19.根據(jù)技術(shù)方案18所述的方法，還包括當所述提前點火量信號小于或等于所述第二預定閾值且所述發(fā)動機負載信號大于所述第一預定閾值時，生成用于在所述三脈沖模式下操作的模式信號。
[0029]20.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，還包括:
生成傳感器信號；
基于所述傳感器信號檢測所述SPI事件；
基于所述模式信號生成燃料噴射控制信號；以及 基于所述燃料噴射控制信號將燃料噴入所述氣缸。
[0030]本發(fā)明進一步的適用范圍將通過下文提供的詳細描述而變得顯而易見。應當理解，詳細描述和具體示例僅意圖用于舉例說明，而并非意圖限制本方面的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]通過詳細描述和附圖將會更全面地理解本公開，附圖中:
圖1是結(jié)合根據(jù)本公開的隨機提前點火減輕系統(tǒng)的動力系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本公開的隨機提前點火減輕系統(tǒng)的功能框圖；以及 圖3示出根據(jù)本公開的減輕隨機提前點火的方法。
【具體實施方式】
[0032]上面的描述本質(zhì)上僅是示例性的并且決不是要限制本發(fā)明、其應用或用途。本發(fā)明的廣義教導可以以各種形式實施。因此，雖然本發(fā)明包括具體示例，但本發(fā)明的真正范圍不應局限于此，因為在研究附圖、說明書和隨附權(quán)利要求書的基礎(chǔ)上其它修改將變得顯而易見。為了清楚起見，在附圖中將使用相同的附圖標記標識相似的元件。如本文所用，短語A、B和C中的至少一個應當被解釋為是指使用非排他邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應當理解，在不改變本發(fā)明的原理的情況下，可以以不同的順序(或同時地)執(zhí)行方法內(nèi)的一個或多個步驟。
[0033]如本文所用，術(shù)語模塊可以指屬于或包括:專用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或成組)；提供所描述功能的其它合適的硬件部件；或以上的一些或全部的組合，例如在片上系統(tǒng)中。術(shù)語模塊可包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或成組)。[0034]如在上面所使用的術(shù)語代碼可包括軟件、固件和/或微代碼并可指程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｈ缭谏厦嫠褂玫男g(shù)語“共享”意味著來自多個模塊的一些或全部代碼可使用單個(共享)處理器來執(zhí)行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可由單個(共享)存儲器來存儲。如在上面所使用的術(shù)語“成組”意味著來自單個模塊的一些或全部代碼可使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可使用一組存儲器來存儲。
[0035]另外，如本文所用，術(shù)語燃燒循環(huán)是指發(fā)動機燃燒過程的再發(fā)生階段。例如，在4沖程內(nèi)燃發(fā)動機中，單個燃燒循環(huán)可以指并且包括進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。這四個沖程在發(fā)動機操作期間反復進行。
[0036]在圖1中，示出結(jié)合了隨機提前點火(SPI)減輕系統(tǒng)101的動力系統(tǒng)100。SPI減輕系統(tǒng)101檢測SPI事件，消除SPI事件并且最小化和/或防止后續(xù)的SPI事件。
[0037]雖然動力系統(tǒng)100示出為混合動力系統(tǒng)，但本文所公開的實施可應用于非混合動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)100可被構(gòu)造成用于混合電動車輛、非混合動力車輛和/或SIDI發(fā)動機。動力系統(tǒng)100包括發(fā)動機102，其燃燒空氣燃料混合物以基于駕駛員輸入模塊104產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩。雖然發(fā)動機102示出為SIDI發(fā)動機，但發(fā)動機102可以是火花點火、均質(zhì)火花點火、分層火花點火和/或火花輔助壓縮點火發(fā)動機?？諝馔ㄟ^節(jié)流閥112被吸入進氣歧管110中。發(fā)動機控制模塊(ECM) 114命令節(jié)流閥致動器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開度，以控制吸入進氣歧管110的空氣的量。來自進氣歧管110的空氣被吸入發(fā)動機102的氣缸中。發(fā)動機102可包括任何數(shù)量的氣缸(圖中示出單個氣缸118)。
[0038]ECM 114包括燃料控制模塊119，其控制由燃料噴射系統(tǒng)124噴入氣缸118的燃料的量。燃料噴射系統(tǒng)124包括一個或多個燃料噴射器125。燃料噴射系統(tǒng)124可以將燃料直接噴入氣缸118，如圖所示。
[0039]SPI減輕系統(tǒng)101包括燃料控制模塊119、燃料噴射系統(tǒng)124和以下描述的其它模塊及裝置。SPI減輕系統(tǒng)101在不同的燃料噴射脈沖模式下操作。被稱為單脈沖模式(SPM)的第一燃料噴射脈沖模式包括在燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴入燃燒室(即，氣缸118)。例如在4沖程發(fā)動機中，燃燒循環(huán)可以指貫穿4個沖程(吸氣、壓縮、點火和排氣)的單個序列。SPM包括每個燃燒循環(huán)單個燃料噴射脈沖。單個燃料噴射脈沖可以在進氣沖程之前(即，在排氣沖程期間)或進氣沖程期間提供。例如，單個燃料噴射脈沖可以在活塞處于最頂端位置或上止點(TDC)之前250° -380°處提供噴射開始(SOI)。SOI是指燃料噴射脈沖開始的時間。單個燃料噴射脈沖的正時可被稱為“正常”正時并且可以在曲軸的第一預定角向位置處執(zhí)行。
[0040]被稱為多脈沖模式(MPM)的第二燃料噴射脈沖模式和第三燃料噴射脈沖模式包括在燃燒循環(huán)期間將兩個或更多個燃料脈沖噴入氣缸118中。在MPM期間，第一燃料脈沖可以在燃燒循環(huán)期間被噴入氣缸中，然后在相同的燃燒循環(huán)中噴射一個或多個其它燃料脈沖。在第二燃料噴射脈沖(或雙脈沖)模式期間，除了第一噴射之外，可以在壓縮沖程早期提供第二噴射。作為示例，第二燃料噴射脈沖可以在TDC之前140° -220°處提供噴射結(jié)束(EOI)。EOI是指燃料噴射脈沖結(jié)束的時間。在第三燃料噴射脈沖(或三脈沖)模式期間，除了第一噴射和第二噴射之外，可以在壓縮沖程后期提供第三噴射。例如，第三噴射脈沖可以在TDC之前0° -140°處提供EOI。[0041]在MPM期間，進入氣缸118的燃料的第一燃料噴射脈沖可以提供用于單個燃燒(或發(fā)動機)循環(huán)的總?cè)剂涎b填量的20-90%。燃料的第二脈沖或第二和第三脈沖均可提供用于單個燃料循環(huán)的總?cè)剂咸畛淞康?0-80%。作為示例，在雙脈沖模式期間，第一燃料脈沖可提供用于燃燒循環(huán)的總?cè)剂咸畛淞康?0%，并且可以在進氣沖程之前或期間產(chǎn)生。第二燃料脈沖可提供總?cè)剂咸畛淞康?0%并且可以在壓縮沖程期間噴射。
[0042]作為另一示例，在三脈沖模式期間，第一燃料脈沖可提供用于燃燒循環(huán)的總?cè)剂咸畛淞康?0%，并且可以在進氣沖程之前或期間產(chǎn)生。第二燃料脈沖和第三燃料脈沖均可提供總?cè)剂咸畛淞康?0%。可以在一個或多個燃燒循環(huán)內(nèi)實現(xiàn)提供至氣缸的相同總量的燃料和/或氣缸內(nèi)的相同的總空燃比，而不論動力系統(tǒng)100是在SPM還是在MPM之一下操作。
[0043]雖然SPM和MPM均可在)氣缸118中的每一個中提供貧的化學計量的和/或富的總空燃比，但在MPM期間，第二和第三燃料噴射脈沖在氣缸118中的火花塞128附近提供富的和/或更富的空燃比(小于14.7:1的空燃比)。燃料的第二和第三燃料噴射脈沖增加空氣/燃料顆粒在氣缸118中的缸內(nèi)運動并提供圍繞)火花塞128的小的富況云，這增加了燃燒穩(wěn)定性。在火花塞128附近的這種富集的空氣燃料混合物可以提供導致更充分的燃燒的強點火。MPM降低了隨機提前點火的可能性，這增加了發(fā)動機部件的壽命。
[0044]動力系統(tǒng)100和SPI減輕系統(tǒng)101及對應的模塊可以在所述模式中的一種或多種下操作。例如，當檢測到SPI事件時，燃料控制模塊119可以在SPM或MPM下操作。在MPM下操作消除了 SPI事件并在延長的時間段內(nèi)防止其它SPI事件發(fā)生。下面參照圖2和圖3進一步描述進出SPM和MPM的轉(zhuǎn)變。
[0045]在操作中，來自進氣歧管110的空氣通過進氣閥122吸入氣缸118中。由燃料噴射系統(tǒng)124噴射的燃料與空氣混合并在氣缸118中形成空氣燃料混合物。氣缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣燃料混合物。根據(jù)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，火花塞128點燃空氣燃料混合物。點火正時可以在本文中被稱為火花正時。燃料噴射和火花正時可以相對于發(fā)動機102的曲軸的角向位置并相對于活塞處于TDC處的時間被指定。在TDC處，空氣燃料混合物處于最大壓縮狀態(tài)。
[0046]空氣燃料混合物的燃燒向下驅(qū)動活塞，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)。然后，活塞開始再次向上移動并通過排氣閥130排出燃燒的副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)134從車輛排出。排氣穿過催化劑135。
[0047]進氣閥122可由進氣凸輪軸140控制，而排氣閥130可由排氣凸輪軸142控制。ECM 114可調(diào)節(jié)進氣閥122和/或排氣閥130的位置以調(diào)節(jié)攝入的空氣和保持在氣缸118中的殘余惰性氣體的量。ECM 114還可調(diào)整燃料噴射器125的操作，例如ON時間和/或噴射器開度的大小，以增加噴入氣缸118的燃料的量。ECM 114還可調(diào)整對應于空氣燃料混合物中的變化的排氣凸輪軸的正時。
[0048]進氣閥122打開的曲軸角度可由進氣凸輪相位器148相對于活塞TDC而改變。排氣閥130打開的曲軸角度可由排氣凸輪相位器150相對于活塞TDC而改變。相位器致動器模塊158基于來自ECM 114的信號控制進氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。
[0049]動力系統(tǒng)100可包括向進氣歧管110提供加壓空氣的增壓裝置。例如，圖1描繪了渦輪增壓器160。渦輪增壓器160由流過排氣系統(tǒng)134的排氣提供動力，并且提供到進氣歧管110的壓縮空氣充氣。渦輪增壓器160可以在空氣到達進氣歧管110之前壓縮空氣。[0050]廢氣門164可允許排氣繞過渦輪增壓器160，從而減少渦輪增壓器的輸出(或增壓)。ECM 114經(jīng)由增壓致動器模塊162控制渦輪增壓器160。增壓致動器模塊162可通過控制廢氣門164的位置來調(diào)節(jié)渦輪增壓器160的增壓。壓縮空氣充氣由渦輪增壓器160提供至進氣歧管110。中間冷卻器(未不出)可以耗散壓縮空氣充氣的一些熱量，該熱量在空氣被壓縮時產(chǎn)生并且也可以通過靠近排氣系統(tǒng)134而增加。作為備選和/或除了將渦輪增壓器160并入動力系統(tǒng)100之外，動力系統(tǒng)100可包括增壓器(未示出)。增壓器可以向進氣歧管110提供壓縮空氣并且可由曲軸驅(qū)動。
[0051]動力系統(tǒng)100可包括排氣再循環(huán)(EGR)閥170，該閥門將排氣選擇性地重新導向回進氣歧管110。在各種實施中，EGR閥170可位于渦輪增壓器160之后。動力系統(tǒng)100可使用發(fā)動機速度傳感器180測量以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)計的曲軸速度。發(fā)動機冷卻劑的溫度可使用發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測量。ECT傳感器182可位于發(fā)動機102內(nèi)或冷卻劑流過的其它位置，例如散熱器(未示出)。
[0052]可使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量進氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實施中，可測量發(fā)動機真空，其中發(fā)動機真空是環(huán)境空氣壓力與進氣歧管110內(nèi)的壓力之間的差值。可使用空氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器186測量流入進氣歧管110中的空氣的質(zhì)量。MAF傳感器186可位于包括節(jié)流閥112的外殼中。
[0053]節(jié)流閥致動器模塊116可使用一個或多個節(jié)流閥位置傳感器(TPS) 190來監(jiān)測節(jié)流閥112的位置?？墒褂眠M氣溫度(IAT)傳感器192來測量吸入動力系統(tǒng)100的空氣的環(huán)境溫度。ECM 114可使用來自傳感器180、182、186、190、192和本文所公開的其它傳感器的信號來為動力系統(tǒng)100做出控制決策。燃料控制模塊119可使用來自傳感器180、182、186、190、192和本文所公開的其它傳感器的信號來為SPI減輕系統(tǒng)101做出決策。這可包括進出SPM和MPM的轉(zhuǎn)變。
[0054]ECM 114可與變速器控制模塊194通信以協(xié)調(diào)變速器(未示出)中的換檔。例如，ECM 114可以在換檔期間減小扭矩。ECM 114可與混合控制模塊196通信以協(xié)調(diào)發(fā)動機102和電動馬達198的操作。電動馬達198也可充當發(fā)電機，并可用來產(chǎn)生電能以便由車輛的電氣系統(tǒng)使用和/或儲存在電池中。在各種實施中，ECM 114、變速器控制模塊194和混合控制模塊196可一體化到一個或多個模塊中。
[0055]理論上就發(fā)動機102的各種控制機制而言，改變發(fā)動機參數(shù)的每個系統(tǒng)可被稱為致動器。例如，節(jié)流閥致動器模塊116可以改變節(jié)流閥112的葉片位置和因此打開面積。節(jié)流閥致動器模塊116可因此被稱為致動器，并且因此節(jié)流閥打開面積可被稱為致動器位置。
[0056]類似地，火花致動器模塊126可被稱為致動器，同時對應的致動器位置為點火提前量。其它致動器包括增壓致動器模塊162、EGR閥170、相位器致動器模塊158、燃料噴射系統(tǒng)124和氣缸致動器模塊120。與這些致動器有關(guān)的術(shù)語“致動器位置”可分別對應于增壓壓力、EGR閥開度、進氣和排氣凸輪相位角、空燃比、以及所致動的氣缸的數(shù)量。
[0057]雖然電動馬達198可以提供與發(fā)動機102的扭矩輸出串聯(lián)和/或并聯(lián)的扭矩，但應當理解，在本說明書的范圍內(nèi)還可以設(shè)想其它構(gòu)型。例如，電動馬達198可被實施為直接向車輪200而不是經(jīng)過變速器202提供扭矩的一個或多個電動馬達。
[0058]發(fā)動機102和電動馬達198的合成扭矩被施加到變速器202的輸入。變速器202可以是根據(jù)來自ECM 114的換檔命令切換檔位的自動變速器。變速器202的輸出軸聯(lián)接到差速齒輪204的輸入。差速齒輪204驅(qū)動輪軸和車輪200。車輪速度傳感器206生成指示其相應的車輪200的旋轉(zhuǎn)速度的信號。
[0059]ECM 114基于接收到的傳感器信號和本文所述其它參數(shù)來估計要提供的發(fā)動機輸出扭矩。ECM 114可調(diào)整節(jié)流閥的位置、空燃比、閥門正時、燃料噴射等，以提供估計的發(fā)動機輸出扭矩?；谒璧陌l(fā)動機輸出扭矩，ECM 114控制發(fā)動機裝置，從而實現(xiàn)所需的空氣流、所需的燃料噴射、和/或所需的火花正時。所需的發(fā)動機輸出扭矩可基于車輛操作者(駕駛員)請求和/或可以是基于控制器的，例如來自巡航控制系統(tǒng)的扭矩輸出請求。
[0060]由ECM 114接收的傳感器信號可包括來自下列傳感器的傳感器信號:MAP傳感器184、MAF傳感器186、節(jié)流閥位置傳感器190、IAT傳感器192、加速器踏板位置傳感器195或其它傳感器，例如發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器182、發(fā)動機速度傳感器180、環(huán)境溫度傳感器197、油溫傳感器198、車輛速度傳感器201以及排氣或催化劑溫度傳感器203。
[0061]ECM 114與節(jié)流閥致動器模塊116通信。ECM 114從節(jié)流閥位置傳感器190接收節(jié)流閥位置信號并且基于該節(jié)流閥位置信號來調(diào)整節(jié)流閥位置。ECM 114可基于加速器踏板193的位置使用節(jié)流閥致動器來控制節(jié)流閥112。節(jié)流閥致動器模塊116可包括馬達或步進馬達，其提供對節(jié)流閥位置的有限和/或粗略的控制。
[0062]每個氣缸的空氣質(zhì)量、體積和壓力可基于來自傳感器184、186的信號來確定和/或估計。ECM 114可基于所需MAP和所需MAF來確定節(jié)流面積，并可生成控制信號以基于節(jié)流面積控制節(jié)流閥。所需的MAP和MAF可基于發(fā)動機速度和扭矩請求信號來確定。
[0063]動力系統(tǒng)100還可包括大氣壓力傳感器208。大氣壓力傳感器208可用來確定環(huán)境條件，環(huán)境條件可進一步用來確定所需的節(jié)流面積。所需節(jié)流面積可對應于具體的節(jié)流閥位置。
[0064]動力系統(tǒng)100和/或SPI減輕系統(tǒng)101還可包括各種表210，表210可由燃料控制模塊在執(zhí)行于SPM和MPM中時使用。表210可包括SPM表212和MPM表214。表210可各自與參照圖3的方法描述的任務中的一個或多個相關(guān)聯(lián)。燃料控制模塊119的示例性模塊參照圖2和圖3示出和描述。
[0065]現(xiàn)在另外參看圖2，示出了 SPI減輕系統(tǒng)101。SPI減輕系統(tǒng)101包括燃料控制模塊119、燃料噴射系統(tǒng)124和提前點火傳感器250。燃料控制模塊119包括提前點火檢測模塊252、發(fā)動機負載模塊254、提前點火評估模塊256和致動器控制模塊258。
[0066]提前點火檢測模塊252基于來自提前點火傳感器250的傳感器信號PRESENS(260)來檢測SPI事件。提前點火傳感器250可包括爆震傳感器262、)凸輪軸傳感器264、曲軸傳感器266或其它合適的提前點火傳感器268。爆震傳感器262可包括基于應變儀的傳感器和/或壓電傳感器，其可用來檢測提前點火。爆震傳感器262可用來檢測由SPI事件引起的發(fā)動機振動。
[0067]凸輪軸傳感器264和曲軸傳感器266可用來間接檢測提前點火。例如，凸輪軸傳感器264和/或曲軸傳感器266可用來檢測發(fā)動機102的凸輪軸和/或曲軸的角向位置和/或速度，凸輪軸和/或曲軸的角向位置和/或速度可由提前點火檢測模塊252監(jiān)測。提前點火檢測模塊252可基于來自凸輪軸傳感器264和/或曲軸傳感器266的信號確定發(fā)動機102的加速度的變化。提前點火檢測模塊可接著基于加速度的變化和/或加速度的變化率來確定SPI事件是否已被引發(fā)和/或發(fā)生。提前點火檢測傳感器250可安裝在發(fā)動機102上、變速器202上或其它合適的位置。
[0068]提前點火檢測模塊252響應于檢測到SPI事件而生成提前點火檢測信號PREDET(270)和/或提前點火量信號PREMAG (272)。提前點火檢測信號PREDET可指示SPI事件已被引發(fā)和/或發(fā)生、SPI事件發(fā)生時的時間、SPI事件的開始時間和/或SPI事件的持續(xù)時間。提前點火量信號PREMAG可指示SPI事件的量值。這可以基于提前點火傳感器信號PRESENS.例如，SPI事件的量值可基于下列生成:來自爆震傳感器262的信號的量值；基于來自凸輪軸傳感器264和/或曲軸傳感器266的信號確定的加速度；和/或凸輪軸和/或曲軸加速度的變化和/或凸輪軸和/或曲軸加速度的變化率。
[0069]發(fā)動機負載模塊254確定發(fā)動機負載。發(fā)動機負載模塊254可基于各種參數(shù)確定發(fā)動機負載。這些參數(shù)可基于來自以上所述圖1的傳感器的參數(shù)傳感器信號來確定。例如，發(fā)動機負載模塊254可基于下列信號確定發(fā)動機負載:發(fā)動機速度信號RPM (273)、節(jié)流閥位置信號TPS (274)、空氣質(zhì)量流量信號MAF (275)、進氣空氣溫度信號IAT (276)、環(huán)境溫度信號AMB (278)、油溫信號OIL (279)、發(fā)動機冷卻劑溫度ECT (280)、車輛速度信號VEH(281)、歧管絕對壓力信號MAP (282)、燃料噴射控制信號FUEL (283)和/或其它合適的傳感器信號。發(fā)動機負載模塊254基于參數(shù)傳感器信號而生成指示發(fā)動機負載的發(fā)動機負載信號 LOAD (285)。
[0070]提前點火評估模塊256基于提前點火檢測信號PREDET、提前點火量信號PREMAG和/或發(fā)動機負載信號LOAD來選擇燃料噴射模式。燃料噴射模式可從SPM、雙脈沖模式、三脈沖模式、MPM和/或其它燃料噴射模式中選擇。提前點火評估模塊256生成指示燃料噴射操作模式的燃料噴射模式信號INJM0DE (287)。
[0071]提前點火評估模塊256可包括定時器289。提前點火評估模塊256可以基于定時器289的值而保持在MPM。作為示例，當SPI減輕系統(tǒng)101轉(zhuǎn)變?yōu)镸PM模式時定時器289可設(shè)定為預定時間量(例如，小于或等于2秒(S))。定時器289的時間或值的預定量可以在MPM模式期間遞減。當定時器289的值達到零和/或預定值時，提前點火評估模塊256可以從MPM轉(zhuǎn)變?yōu)镾PM。作為備選，定時器289的值可以遞增至預定值，并且當定時器289的值等于預定值時，提前點火評估模塊256可以從MPM中的一種轉(zhuǎn)變?yōu)镾PM。
[0072]致動器控制模塊258基于燃料噴射模式信號INJM0DE而生成燃料噴射控制信號FUEL。雖然在圖2中未不出，但燃料控制模塊119可基于以上所述傳感器信號中的任一個生成燃料噴射控制信號FUEL，這些信號包括信號RPM、TPS、MAF, IAT、AMB、OIL、ECT、VEH和MAP。燃料噴射控制信號FUEL被傳輸?shù)饺剂蠂娚湎到y(tǒng)124并可由燃料噴射器中的一個或多個接收。
[0073]SPI減輕系統(tǒng)101可使用多種方法操作。圖3的方法提供了一種示例性方法。在圖3中，示出了減輕隨機提前點火的方法。雖然參照圖1至圖2的實施主要描述了以下任務，但可容易地修改任務以適用于本發(fā)明的其它實施。任務可以反復地執(zhí)行。該方法可以始于300。
[0074]在302處，生成以上所述參數(shù)傳感器信號。這可包括生成提前點火傳感器信號PRESENS 和傳感器信號 RPM、TPS、MAF, IAT、AMB、OIL、ECT、VEH、MAP 和 FUEL。在 304 處，發(fā)動機負載模塊254基于參數(shù)傳感器信號確定發(fā)動機102的發(fā)動機負載或輸出扭矩并生成發(fā)動機負載信號LOAD。在306處，提前點火檢測模塊252確定是否已發(fā)生SPI事件。這可以基于如上所述提前點火傳感器信號PRESENS。
[0075]在308和310處，提前點火評估模塊256確定檢測到的SPI事件的嚴重性。在308處，提前點火評估模塊256可以確定提前點火量信號PREMAG是否大于第一預定閾值。當提前點火量信號大于第一預定閾值時，可以執(zhí)行任務312，否則可以執(zhí)行任務310。在一個實施中，不執(zhí)行任務308。如果不執(zhí)行任務318，則當檢測到SPI事件時可以在任務306之后執(zhí)行任務310。
[0076]在310處，提前點火評估模塊256確定發(fā)動機102的發(fā)動機負載或輸出扭矩是否大于第二預定閾值。如果發(fā)動機負載或輸出扭矩大于第二預定閾值，則可以執(zhí)行任務312，否則執(zhí)行任務314。
[0077]在312處，提前點火評估模塊256生成燃料噴射模式信號INJM0DE以在三脈沖模式下操作。如果還未處于三脈沖模式，則提前點火評估模塊256可從SPM轉(zhuǎn)變?yōu)槿}沖模式。在314處，提前點火評估模塊256生成燃料噴射模式信號INJM0DE以在雙脈沖模式下操作。如果還未處于雙脈沖模式，則提前點火評估模塊256可從SPM轉(zhuǎn)變?yōu)殡p脈沖模式。在316處，定時器289如果未啟動則可以被啟動和/或在定時器289已經(jīng)啟動時可以遞減(或遞增)定時器289的值。
[0078]在318處，提前點火評估模塊256確定SPI減輕系統(tǒng)101是否已在MPM下操作預定時間量(例如，定時器289已到時或減小至零)。這確保SPI減輕系統(tǒng)101不在MPM下保持超過預定時間量。這最小化了 ECM 114的燃料噴射驅(qū)動器的最大溫度。燃料噴射驅(qū)動器可以在致動器控制模塊258中并用來生成燃料噴射控制信號FUEL。雖然在燃料控制模塊119中未示出，但致動器控制模塊258可以獨立于ECM 114和/或與ECM 114通信。
[0079]當SPI減輕系統(tǒng)101已在MPM下操作超過預定時間量和/或定時器289的值已達到零時，可以執(zhí)行任務320，否則可以執(zhí)行任務308。在320處，提前點火評估模塊256可以基于定時器289的值生成燃料噴射模式信號INJM0DE，以便在SPM下操作。提前點火評估模塊256可以從在MPM模式中的一種下操作轉(zhuǎn)變?yōu)樵赟PM下操作。
[0080]在322處，定時器289可以重置為預定時間量(例如，校準的設(shè)定時間)。這可包括將定時器289設(shè)定為預定時間量(例如，小于或等于2s)。預定時間量可由提前點火評估模塊256基于發(fā)動機102中的氣缸和/或燃料噴射器的數(shù)量來設(shè)定和/或調(diào)整。氣缸和/或燃料噴射器的數(shù)量可存儲在ECM 114中和/或由提前點火評估模塊256確定。隨著工作氣缸和/或燃料噴射器的數(shù)量增加和/或隨著發(fā)動機102的速度增加，提前點火評估模塊256可以減少定時器289的預定時間量。反之，隨著工作氣缸和/或燃料噴射器的數(shù)量減少和/或隨著發(fā)動機102的速度降低，提前點火評估模塊256可以增加定時器289的預定時間量。
[0081]作為示例，第一預定時間量可針對氣缸和/或燃料噴射器的第一數(shù)量提供。第二預定時間量可針對氣缸和/或燃料噴射器的第二數(shù)量提供。如果氣缸和/或燃料噴射器的第二數(shù)量超過氣缸和/或燃料噴射器的第一數(shù)量，則第二預定時間量可以小于第一預定時間量。定時器289的預定時間量可基于工作氣缸和/或燃料噴射器的數(shù)量而調(diào)整。例如，ECM 114可以停用一個或多個氣缸和/或燃料噴射器。在一個或多個氣缸和/或燃料噴射器被停用的時期內(nèi)，預定時間量可以相對于當一個或多個氣缸和/或燃料噴射器未停用的時期增加。
[0082]定時器289的預定時間量也可基于發(fā)動機102的速度(RPM)而設(shè)定和/或調(diào)整?？梢詾檩^高的發(fā)動機速度設(shè)定較短的預定時間量。例如，可以為第一發(fā)動機速度設(shè)定第一預定時間量?？梢詾榈诙l(fā)動機速度設(shè)定第二預定時間量。如果第二發(fā)動機速度大于第一發(fā)動機速度，則第二預定時間量可以小于第一預定時間量。
[0083]在一個實施中，定時器289的預定時間量可以在檢測到SPI事件時設(shè)定并且可以在整個SP1事件期間保持恒定值。在另一個實施中，當氣缸和/或燃料噴射器的工作數(shù)量改變、發(fā)動機的速度改變時和/或當發(fā)動機102的其它參數(shù)改變時，提前點火評估模塊256調(diào)整定時器289的預定時間量。提前點火評估模塊256可以在單個SPI事件期間和/或兩個SPI事件之間調(diào)整預定時間量。
[0084]在322處，定時器289在重置時不啟動。該方法可以在任務322之后結(jié)束或者可以返回到任務302，如圖所示。
[0085]以上所述的任務意味著示例性示例；任務在重疊時間段期間可被順序地、同步地、同時地、連續(xù)地執(zhí)行或根據(jù)應用而以不同次序執(zhí)行。另外，根據(jù)實施和/或時間的順序，可以不執(zhí)行或跳過任何一個任務。
[0086]本文所述設(shè)備和方法可通過由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個計算機程序來實現(xiàn)。計算機程序包括存儲在非暫時的有形計算機可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計算機程序還可包括存儲的數(shù)據(jù)。非暫時的有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。
【權(quán)利要求】
1.一種隨機提前點火(SPI)減輕系統(tǒng),包括: 檢測模塊，其生成指示發(fā)動機氣缸中的SPI事件的檢測的提前點火確定信號； 發(fā)動機負載模塊，其確定所述發(fā)動機的負載并基于所述負載生成發(fā)動機負載信號；以及 評估模塊，其確定是在單脈沖模式還是在多脈沖模式下操作，并且基于所述提前點火確定信號和所述發(fā)動機負載信號生成用于在所述單脈沖模式和所述多脈沖模式中的選定的一個下操作的模式信號， 其中所述單脈沖模式包括在所述氣缸的第一燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴入所述氣缸中，并且其中所述多脈沖模式包括在所述氣缸的第二燃燒循環(huán)期間將多個燃料脈沖噴入所述氣缸中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述檢測模炔基于從至少一個提前點火傳感器接收的傳感器信號而生成所述提前點火確定信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述傳感器信號接收自爆震傳感器、凸輪軸傳感器和曲軸傳感器中的至少一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中: 所述檢測模炔基于來自至少一個提前點火傳感器的信號生成指示所述SPI事件的量值的提前點火量信號；并且 所述評估模炔基于所述提前點火量值信號生成所述模式信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述評估模塊生成所述模式信號以在下列模式下操作: 雙脈沖模式，當所述發(fā)動機負載小于或等于預定負載時；以及 三脈沖模式，當所述發(fā)動機負載大于所述預定負載時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中當檢測到所述SPI事件并且所述發(fā)動機負載大于預定負載時，所述評估模塊生成用于在所述多脈沖模式下操作的所述模式信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述評估模塊: 包括定時器； 在檢測到所述SPI事件并且所述多脈沖模式被引發(fā)時啟動所述定時器；并且 基于所述定時器的值而從所述多脈沖模式轉(zhuǎn)變?yōu)樗鰡蚊}沖模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中: 所述檢測模炔基于來自至少一個提前點火傳感器的信號生成指示所述SPI事件的量值的提前點火量信號；并且 當所述負載信號小于或等于第一預定閾值且所述提前點火量信號小于或等于第二預定閾值時，所述評估模塊生成用于在雙脈沖模式下操作的模式信號；并且 當所述負載信號大于所述第一預定閾值且所述提前點火量信號大于所述第二預定閾值時，所述評估模塊生成用于在三脈沖模式下操作的模式信號。
9.一種動力系統(tǒng)，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPI減輕系統(tǒng)，其中所述SPI減輕系統(tǒng)包括致動器控制模塊，并且其中所述致動器控制模炔基于所述模式信號生成燃料噴射控制信號； 提前點火傳感器，其生成傳感器信號，其中所述檢測模炔基于所述傳感器信號檢測所述SPI事件；以及 燃料噴射系統(tǒng)，其基于所述燃料噴射控制信號將燃料噴入所述氣缸。
10.一種隨機提前點火(SPI)減輕方法，包括: 生成指示發(fā)動機氣缸中的SPI事件的檢測的提前點火確定信號； 確定所述發(fā)動機的負載并基于所述負載生成發(fā)動機負載信號；以及確定是在單脈沖模式還是在多脈沖模式下操作，并且基于所述提前點火確定信號和所述發(fā)動機負載信號生成用于在所述單脈沖模式和所述多脈沖模式中的選定的一個下操作的模式信號， 其中所述單脈沖模式包括在所述氣缸的第一燃燒循環(huán)期間將單個燃料脈沖噴入所述氣缸中，并且其中所述多脈沖模式包括在所述氣缸的第二燃燒循環(huán)期間將多個燃料脈沖噴入所述氣缸中。
【文檔編號】F02D41/30GK103573450SQ201310304449
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】J.M.格威德特, K.M-B.格威德特 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司