用于提高的燃料效率的內(nèi)燃機(jī)控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明記載了多種用于改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的燃料效率的方法和配置。通常，內(nèi)燃機(jī)被控制以在跳越點(diǎn)火變排量模式中操作。反饋控制被用于動(dòng)態(tài)地確定將跳過(guò)的工作循環(huán)從而提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出。在一些實(shí)施例中，數(shù)量基本上得到優(yōu)化的空氣和燃料在主動(dòng)工作循環(huán)期間被輸送至工作腔室，這樣，點(diǎn)火的工作腔室就可以在靠近它們的最佳效率的效率下操作。在一些實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火模式至少部分地使用預(yù)測(cè)的自適應(yīng)控制來(lái)確定。作為實(shí)例，∑-△控制器可以為該目的很好地工作。在一些實(shí)現(xiàn)中，反饋包括指示實(shí)際和所需工作循環(huán)點(diǎn)火中的至少一個(gè)的反饋。在一些實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火是由點(diǎn)火機(jī)會(huì)的基礎(chǔ)在點(diǎn)火機(jī)會(huì)上確定的。此外，在一些實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度的標(biāo)記用作控制器的時(shí)鐘輸入，該控制器用于可選擇地使跳越工作循環(huán)被跳過(guò)。
【專利說(shuō)明】用于提高的燃料效率的內(nèi)燃機(jī)控制
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年7月10日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980126837.8、發(fā)明名稱為“用于提高的燃料效率的內(nèi)燃機(jī)控制”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]該申請(qǐng)是2009年I月16日提交的編號(hào)為12/355，725的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)并且要求2008年7月11日提交的編號(hào)為61/080，192和2008年10月9日提交的編號(hào)為61/104，222的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。這些優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)中的每一個(gè)均在此引入作為參考并且全部題為:“用于提高的燃料效率的內(nèi)燃機(jī)控制”。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明總體上涉及內(nèi)燃機(jī)和用于控制內(nèi)燃機(jī)以更高效地操作的方法和配置。通常，所選的燃燒事件在內(nèi)燃機(jī)的操作被跳過(guò)這樣其他工作循環(huán)就可以在更好的熱力效率下操作。

【背景技術(shù)】
[0005]現(xiàn)在存在多種通常使用的內(nèi)燃機(jī)。大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)利用具有兩或四沖程工作循環(huán)的往復(fù)式活塞并且在遠(yuǎn)低于它們的理論峰值效率的效率下操作。這種內(nèi)燃機(jī)的效率這樣低下的原因之一是內(nèi)燃機(jī)必需能夠在多種不同載荷下操作。因此，輸送到每個(gè)氣缸中的空氣和/或燃料的量通常會(huì)取決于期望的轉(zhuǎn)矩或功率輸出而改變。可以很好理解，當(dāng)氣缸在允許完全或接近完全壓縮和針對(duì)氣缸尺寸和運(yùn)行狀況定制的燃料噴射水平的特定狀況下操作時(shí)更高效。通常，當(dāng)在最多空氣導(dǎo)入氣缸時(shí)可以找到內(nèi)燃機(jī)的最好熱力效率，這通常輸送向內(nèi)燃機(jī)的空氣未被節(jié)流時(shí)。然而，在使用節(jié)氣門調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的空氣流量的控制功率輸出的內(nèi)燃機(jī)(例如許多客車中使用的奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī))中，在未節(jié)流位置操作(即，在“節(jié)氣門全開(kāi)”)通常會(huì)導(dǎo)致比期望或適當(dāng)?shù)母喙β?并且通常多得多的功率)的輸送。
[0006]在通常不會(huì)對(duì)進(jìn)入氣缸的空氣的流量節(jié)流的內(nèi)燃機(jī)(例如，大多數(shù)柴油機(jī))中，功率是通過(guò)調(diào)制輸送至氣缸的燃料的量控制的。同樣，在熱力學(xué)最佳燃料噴射水平處操作這種內(nèi)燃機(jī)通常會(huì)導(dǎo)致比期望的或適當(dāng)?shù)妮斔透嗟墓β省Ｒ虼?，在大多?shù)應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)在很大部分時(shí)間中是在遠(yuǎn)低于它們的最佳熱力效率的狀況下操作的。
[0007]有很多內(nèi)燃機(jī)不會(huì)在部分節(jié)氣門下有效地操作的原因。最重要的因素之一是在部分節(jié)氣門下向氣缸提供比節(jié)氣門全開(kāi)下較少的空氣，這會(huì)降低氣缸的有效壓縮，而這又會(huì)降低氣缸的熱力效率。另一個(gè)非常重要的因素是在部分節(jié)氣門下操作比在氣缸節(jié)氣門全開(kāi)下操作需要花費(fèi)更多能量來(lái)泵送空氣到氣缸中和氣缸外，這些損失常常被稱作泵送損失。
[0008]這么些年已經(jīng)做過(guò)多種努力來(lái)提高內(nèi)燃機(jī)的熱力效率。一種獲得流行的方法是改變內(nèi)燃機(jī)的排量。大多數(shù)商業(yè)上可獲得的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)在某些低載荷運(yùn)行狀況期間有效地“關(guān)閉”一些氣缸。當(dāng)氣缸時(shí)"關(guān)閉"后，它的活塞仍然往復(fù)運(yùn)動(dòng)，然而既不向氣缸輸送空氣也不輸送燃料，因此活塞在此工作沖程期間不會(huì)輸送任何功率。因?yàn)殛P(guān)閉的氣缸不會(huì)輸送任何功率，所以余下的氣缸上按比例的載荷增大，從而使余下的氣缸在提高的熱力效率下工作。提高的熱力效率引起燃料效率提高。雖然余下的氣缸往往以高效率操作，但是它們?cè)诖蠖鄶?shù)時(shí)間仍然不會(huì)在最佳的效率下工作，因?yàn)樗鼈內(nèi)匀徊荒苁冀K如一地在"節(jié)氣門全開(kāi)"的狀態(tài)下操作。即，盡管它們的低效率的程度得到降低，但是它們?nèi)匀痪哂邢嗤娜秉c(diǎn)即部分節(jié)氣門操作(例如低壓縮比、高泵送損失)。
[0009]大多數(shù)商業(yè)上可獲得的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)它們往往在發(fā)生改變以形成內(nèi)燃機(jī)的期望操作狀態(tài)時(shí)非常迅速地脫離變排量模式。例如，許多商業(yè)上可獲得的汽車變排量?jī)?nèi)燃機(jī)會(huì)出現(xiàn)在任何時(shí)候只要駕駛者通過(guò)進(jìn)一步踩下加速器踏板來(lái)需求獲得不小的附加功率時(shí)，它們就會(huì)通過(guò)脫離變排量操作模式并且進(jìn)入到〃傳統(tǒng)的〃所有氣缸操作模式。在許多情況下，這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換脫離燃料節(jié)省的變排量模式，盡管內(nèi)燃機(jī)在理論上完全能夠僅僅使用變排量模式中所用的數(shù)目減少的氣缸就能輸送期望的功率。可以相信，這種變排量?jī)?nèi)燃機(jī)如此迅速地脫離變排量模式的原因在于:在任何給定的時(shí)間，不論有多少個(gè)氣缸在使用時(shí)，控制內(nèi)燃機(jī)提供基本上相同的反應(yīng)存在我們能夠體會(huì)到的難度。
[0010]更為通常的是，通過(guò)使燃料的輸送跳越某些氣缸來(lái)改變內(nèi)燃機(jī)的有效排量的內(nèi)燃機(jī)控制方法通常被稱作內(nèi)燃機(jī)的“跳越點(diǎn)火”控制。在傳統(tǒng)的跳越點(diǎn)火控制中，基于一些指定的控制算法燃料并沒(méi)有輸送到所選的氣缸。有效地關(guān)閉如上所述的氣缸的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)基本上都是跳越點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的類別。過(guò)了這些年，已經(jīng)提出了許多跳越點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)控制配置，然而，大多數(shù)仍然預(yù)期使內(nèi)燃機(jī)節(jié)流或者調(diào)制輸送到氣缸的燃料數(shù)量，從而控制內(nèi)燃機(jī)的功率輸出。
[0011]如上所述，大多數(shù)商業(yè)上可獲得的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)在不連續(xù)的階段關(guān)閉特定的氣缸從而改變排量。還有提出的其他方法用來(lái)改變內(nèi)燃機(jī)的排量從而便于提高熱力效率。例如一些設(shè)計(jì)期望改變氣缸的有效尺寸從而改變內(nèi)燃機(jī)的排量。雖然這種設(shè)計(jì)可以提高熱動(dòng)力和燃料效率，但是現(xiàn)有的可變氣缸尺寸設(shè)計(jì)生產(chǎn)往往是相對(duì)復(fù)雜和昂貴的，從而使得它們對(duì)于商業(yè)車輛上的廣泛應(yīng)用變得不切實(shí)際。
[0012]編號(hào)為4，509，488的US專利主張用于改變內(nèi)燃機(jī)排量的另一種方法。’ 488專利主張以近似均勻分布的方式跳過(guò)內(nèi)燃機(jī)氣缸的工作循環(huán)的以未節(jié)流的方式操作內(nèi)燃機(jī)，其中，該均勻分布根據(jù)載荷而發(fā)生改變。固定數(shù)量的燃料供給非跳過(guò)的氣缸，以便操作的氣缸可以在接近它們最佳效率處工作，從而提高內(nèi)燃機(jī)的總體操作效率。然而，’488專利中描述的方法沒(méi)有實(shí)現(xiàn)商業(yè)上的成功。值得懷疑的是，這樣的部分原因是因?yàn)殡m然跳過(guò)的工作沖程的分布基于載荷而發(fā)生改變，但是不同點(diǎn)火模式的分散數(shù)目是預(yù)期的，因此內(nèi)燃機(jī)的功率輸出就不會(huì)精確地均勻匹配期望的載荷，而這從控制和用戶觀點(diǎn)來(lái)看又會(huì)造成麻煩。在一些實(shí)施例中，點(diǎn)火模式是固定的，這固有地會(huì)具有將諧振導(dǎo)入內(nèi)燃機(jī)曲軸的風(fēng)險(xiǎn)。’488專利識(shí)別出了這種風(fēng)險(xiǎn)并且提出了第二實(shí)施例，該第二實(shí)施例利用實(shí)際氣缸點(diǎn)火的隨機(jī)分布來(lái)減少了諧振的可能性。然而，這種方法具有引入使驅(qū)動(dòng)能量的變化更大的缺點(diǎn)?！?488專利識(shí)別出這個(gè)問(wèn)題并且提出使用比正常更多的重型飛輪來(lái)補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)能量中產(chǎn)生的波動(dòng)。簡(jiǎn)而言之，’ 488專利提出的方法并不能夠很好地控制內(nèi)燃機(jī)操作從而達(dá)到商業(yè)上的成功。
[0013]雖然現(xiàn)有的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)在許多應(yīng)用中可以很好工作，但是仍然進(jìn)行著一些努力進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)的熱力效率，而無(wú)需對(duì)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行花費(fèi)頗高的改動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明描述了多種用于改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的燃料效率的方法和配置。通常，內(nèi)燃機(jī)被控制以在跳越點(diǎn)火變排量模式中操作。在變排量模式中，所選的燃燒事件被跳過(guò)這樣其他工作循環(huán)就可以在更好的熱力效率下操作。更具體地，當(dāng)其他“主動(dòng)的”工作循環(huán)被點(diǎn)火時(shí)，所選的“跳過(guò)的”工作循環(huán)未被點(diǎn)火。通常，在跳過(guò)的工作循環(huán)期間，燃料未被輸送至工作腔室。
[0015]在本發(fā)明的一些方面中，反饋控制用在將被跳過(guò)的工作循環(huán)的確定中。在各種實(shí)現(xiàn)中，適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火模式至少部分地使用預(yù)測(cè)的自適應(yīng)控制確定。作為實(shí)例，Σ -Λ控制器可以為該目的很好地工作。在一些實(shí)現(xiàn)中，反饋包括指示實(shí)際和所需工作循環(huán)點(diǎn)火中的至少一個(gè)的反饋。在一些實(shí)現(xiàn)中，指示由每次點(diǎn)火提供的功率的反饋或前饋還用于點(diǎn)火模式的確定中。
[0016]依照本發(fā)明的另一方面，充分地優(yōu)化的空氣和燃料的量在主動(dòng)工作循環(huán)期間被輸送至工作腔室，這樣點(diǎn)火的工作腔室就可以在靠近它們的最佳效率的效率下操作。
[0017]依照本發(fā)明的另一方面，控制器被用于動(dòng)態(tài)地確定提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出所需的腔室點(diǎn)火。在一些實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火是由點(diǎn)火機(jī)會(huì)的基礎(chǔ)在點(diǎn)火機(jī)會(huì)上確定的。
[0018]在一些實(shí)施例中，用于確定跳越點(diǎn)火的點(diǎn)火模式的控制器包括驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器，該驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器設(shè)置成接收指示期望的內(nèi)燃機(jī)輸出的輸入并且輸出與內(nèi)燃機(jī)速度同步的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)。驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)通常指示何時(shí)主動(dòng)工作循環(huán)適于輸送期望的內(nèi)燃機(jī)輸出。在一些實(shí)現(xiàn)中，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的輸出可以直接被用于界定點(diǎn)火模式。在其他實(shí)施例中，序列發(fā)生器被用于至少部分地基于驅(qū)動(dòng)脈沖模式界定實(shí)際點(diǎn)火模式。工作腔室點(diǎn)火可以按照有助于減少內(nèi)燃機(jī)的不希望的振動(dòng)的方式排序。
[0019]自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器尤其好地用于控制跳越點(diǎn)火變排量模式中的內(nèi)燃機(jī)操作。在該應(yīng)用中工作地很好的一類自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器是Σ-Λ控制器。在一些實(shí)施例中，控制器的時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置成與內(nèi)燃機(jī)速度成比例地改變。差動(dòng)和混合信號(hào)Σ-Λ控制器也可以非常好運(yùn)行。在其他應(yīng)用中，包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)、最小均方(LMS)和遞歸最小均方(RLS)控制器的多種其他控制器可以用于動(dòng)態(tài)地確定期望的腔室點(diǎn)火。
[0020]在許多工作情況中，在變排量模式中噴射到工作腔室中的燃料的量被設(shè)定成在當(dāng)前工作情況下基本上在它們的最佳熱力效率下操作工作腔室。在一些實(shí)施例中，控制器可以設(shè)置成有時(shí)導(dǎo)致噴射不同量的燃料到點(diǎn)火的工作腔室中。不同燃料數(shù)量的噴射可以用于提供對(duì)內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)和/或更精確的控制和/或減少在變排量模式中的操作期間發(fā)生諧振的可能性和/或提高排放特性。
[0021]所述方法可以用于顯著地改善多種內(nèi)燃機(jī)的燃料效率，包括2 —沖程、4 一沖程和6—沖程活塞內(nèi)燃機(jī)、旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)、混合內(nèi)燃機(jī)、星形內(nèi)燃機(jī)等等。該方法適用于依照多種不同熱動(dòng)力循環(huán)操作的內(nèi)燃機(jī)，這些熱動(dòng)力循環(huán)包括奧托循環(huán)、狄塞爾循環(huán)、米勒循環(huán)、艾金森循環(huán)、混合循環(huán)等等。
[0022]各種所述實(shí)施例包括很好地適于下列中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn):(a)改造現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)；(b)基于當(dāng)前設(shè)計(jì)的新的內(nèi)燃機(jī)；和/或(C)包含其他開(kāi)發(fā)或優(yōu)化以提高所述工作循環(huán)優(yōu)化的利益的新的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)。所控制可以包含到內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECU)中或可以提供在與單獨(dú)的處理器或與內(nèi)燃機(jī)控制單元合作的處理單元中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]通過(guò)下面的說(shuō)明并結(jié)合附圖可以最好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0024]圖1 (a)是顯示在節(jié)氣門全開(kāi)下操作的典型4沖程奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的熱動(dòng)力工作循環(huán)的壓力容積(PV)圖。
[0025]圖1(b)是顯示在部分節(jié)氣門下操作的典型4沖程奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的熱動(dòng)力工作循環(huán)的壓力容積(PV)圖。圖1(a)和1(b)是按照Willard ff.Pulkrabek(2004)-1SBN0-13-140570-5 的Engineering Fundamentals of the Internal Combust1n Engine 中獲得的。
[0026]圖2(a)是概略地顯示適于操作依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制單元的功能塊框圖。
[0027]圖2(b)是圖2(a)的控制單元的功能塊框圖，它概略地顯示了可以由本發(fā)明的一些實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器使用的所選反饋。
[0028]圖2(c)是圖2(b)的控制單元的功能塊框圖，它概略地顯示了可以由本發(fā)明的一些實(shí)施例中的序列發(fā)生器使用的所選反饋。
[0029]圖3是適于用于本發(fā)明的一些實(shí)施例的基于驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的Σ-Λ控制電路的框圖。
[0030]圖4是顯示典型的驅(qū)動(dòng)脈沖模式和一套由序列發(fā)生器的實(shí)施例生成的相應(yīng)的氣缸點(diǎn)火模式的定時(shí)圖。
[0031]圖5是顯示由第二序列發(fā)生器實(shí)施例響應(yīng)圖4中顯示的驅(qū)動(dòng)脈沖模式生成的點(diǎn)火模式的定時(shí)圖。
[0032]圖6是包括依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)火控制協(xié)處理器的內(nèi)燃機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)的框圖。
[0033]圖7是具有基于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的可變時(shí)鐘的Σ - Λ控制電路實(shí)施例的框圖。
[0034]圖8是具有多位比較器的Σ - Λ控制電路實(shí)施例的框圖。
[0035]圖9是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字Σ - Λ控制電路實(shí)施例的框圖。
[0036]圖10是顯示作為傳統(tǒng)火花一點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中空氣/燃料混合物的函數(shù)特定污染物的濃度的曲線圖。
[0037]圖11是包括依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)火控制協(xié)處理器的內(nèi)燃機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)的框圖。
[0038]圖12是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例適于實(shí)現(xiàn)單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)控制器的框圖。
[0039]圖13是顯示作為使用不同數(shù)目的氣缸的節(jié)氣門位置的函數(shù)的典型變排量?jī)?nèi)燃機(jī)的馬力輸出的曲線圖。
[0040]圖14是用于典型的美國(guó)客車內(nèi)燃機(jī)的典型內(nèi)燃機(jī)性能圖，該圖是從TheMIT Press 出版 的 Charles Fayette Taylor 的 The Internal-Combust1n Enginein Theory and Practice,Volume 1: Thermodynamics, Fluid Flow,Performance, 2ndEdit1n, Revised 獲得的。
[0041]圖15是包括依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)火控制協(xié)處理器和多路轉(zhuǎn)換器的內(nèi)燃機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)的框圖。
[0042]圖16是包括依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)火控制協(xié)處理器和高電壓多路轉(zhuǎn)換器的內(nèi)燃機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)的框圖。
[0043]圖17是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)火控制協(xié)處理器的框圖。
[0044]圖18是依照在點(diǎn)火模式的確定中使用反饋和前饋的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)的框圖。
[0045]在附圖中，類似的參考數(shù)字有時(shí)用于指示相似的結(jié)構(gòu)元件。還應(yīng)該理解，圖中的描畫(huà)是概略的并且并非按比例。

【具體實(shí)施方式】
[0046]本發(fā)明總體上涉及用于控制內(nèi)燃機(jī)的操作以提高它們的熱動(dòng)力和燃料效率的方法和配置。本發(fā)明的各個(gè)方面涉及利用這種內(nèi)燃機(jī)控制器的機(jī)動(dòng)車輛和適于實(shí)現(xiàn)這種控制的內(nèi)燃機(jī)控制單元。
[0047]大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)布置成基于使用者請(qǐng)求或在任意給定時(shí)間需要的內(nèi)燃機(jī)輸出而改變輸送至氣缸(或其他工作腔室)的空氣和/或燃料的量。然而，固定尺寸氣缸的熱力效率在每個(gè)空氣/燃料水平上并不相同。當(dāng)最佳量的空氣和燃料輸送至氣缸以實(shí)現(xiàn)最大容許壓縮和最佳燃燒效率時(shí)，熱力效率最好。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)需要能夠在多種不同載荷下操作，最終結(jié)果是內(nèi)燃機(jī)趨于在比最佳壓縮或空氣/燃料比更低處操作并且因此在大部分時(shí)間是無(wú)效率的。本發(fā)明公開(kāi)了控制內(nèi)燃機(jī)的操作這樣大部分時(shí)間下其工作腔室(例如氣缸)就在接近它們的最佳熱力效率的狀態(tài)下操作。
[0048]從理論的觀點(diǎn)來(lái)看，內(nèi)燃機(jī)的熱力效率可以僅僅通過(guò)在氣缸的最佳效率下引燃?xì)飧兹缓筇讲恍枰墓ぷ餮h(huán)而得到提高。例如，如果在給定時(shí)間，內(nèi)燃機(jī)需要通過(guò)運(yùn)行其所有的氣缸在它們的最大壓縮和優(yōu)化的空氣/燃料比下輸出30%的功率，然后功率可以通過(guò)操作30%的內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)在它們的最佳效率下而同時(shí)不向用于剩余的70%的可用工作循環(huán)的氣缸供給燃料而最高效地生成。該方法的大體益處由Forster等人在編號(hào)為4，509, 488的美國(guó)專利中指出。
[0049]雖然’ 488專利認(rèn)識(shí)到了運(yùn)行一些工作循環(huán)在它們的最大效率下同時(shí)跳越其他工作循環(huán)的總的益處，但是所描述的方法明顯地沒(méi)有經(jīng)歷任何商業(yè)成功。據(jù)懷疑這部分地是由于控制這種內(nèi)燃機(jī)的操作所固有的困難。本發(fā)明描述了許多內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)和控制配置用于有效地控制內(nèi)燃機(jī)的操作，其方式為允許一些內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)在其最大效率下或附近操作而跳越其他工作循環(huán)以提高內(nèi)燃機(jī)的總?cè)剂闲?。各個(gè)描述的實(shí)施例包括多種應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，它們很好地用于:(a)改型的現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)；(b)基于當(dāng)前設(shè)計(jì)的新的內(nèi)燃機(jī)；和/或(C)包含其他開(kāi)發(fā)或優(yōu)化以增強(qiáng)描述的工作循環(huán)優(yōu)化的好處的新的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)。
[0050]使用所述方法提高內(nèi)燃機(jī)的熱力效率可以顯著地提高內(nèi)燃機(jī)的燃料效率。計(jì)算機(jī)模擬模型預(yù)計(jì)通過(guò)安裝實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)并且與車的現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECU)合作或者替換該ECU為實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)的ECU，當(dāng)今道路上的現(xiàn)有車隊(duì)的燃料噴射的汽油氣體內(nèi)燃機(jī)的燃料效率可以提高20 - 50%的數(shù)量級(jí)。在其中可以控制燃料噴射圖和/或提供渦輪增壓的(或增壓)空氣流(當(dāng)前在道路上的一些車輛是可能的)的應(yīng)用中和在其中內(nèi)燃機(jī)及其控制器(或點(diǎn)火控制協(xié)處理器)利用所述技術(shù)特別地設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，許多顯著的改進(jìn)是可能的。
[0051]緊密地控制內(nèi)燃機(jī)的氣缸(或其他工作腔室)內(nèi)的操作狀況的能力還開(kāi)創(chuàng)了在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中使用不同的燃料和/或燃料組分的可能性，而這在當(dāng)今由于需要在大范圍改變的載荷下操作氣缸而并不實(shí)際。在它們的最佳效率下操作氣缸還具有降低反應(yīng)物一例如一氧化氮(NOx) —和在內(nèi)燃機(jī)的操作期間生成的其他污染物的排放物的總水平的潛在益處。
[0052]為了助于理解使用所述方法可以獲得的效率增益，考慮一下典型內(nèi)燃機(jī)的效率是有幫助的。為了該說(shuō)明的目的，我們可以討論奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)(它是在當(dāng)今道路上的大多數(shù)客車中使用的內(nèi)燃機(jī)類型)。然而，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與多種其他內(nèi)燃機(jī)同等地相關(guān)，包括使用狄塞爾循環(huán)、雙循環(huán)、艾金森循環(huán)、密勒循環(huán)、兩沖程火花點(diǎn)火(SI)內(nèi)燃機(jī)循環(huán)、兩沖程壓縮點(diǎn)火(Cl)內(nèi)燃機(jī)、混合內(nèi)燃機(jī)、星形內(nèi)燃機(jī)、混合循環(huán)內(nèi)燃機(jī)、汪克爾內(nèi)燃機(jī)和其他類型的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)等等。
[0053]圖1(a)和1(b)是顯示典型4沖程奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的熱動(dòng)力工作循環(huán)的PV(壓力一容積)圖形。圖1(a)顯示了在其中氣缸在其最高效率(即最佳量的燃料被輸送至氣缸)下使用的大開(kāi)度節(jié)氣門下的氣缸的性能。圖1(b)顯示了部分節(jié)氣門下氣缸的性能。因?yàn)閵W托循環(huán)是四沖程循環(huán)，對(duì)于氣缸的每個(gè)工作循環(huán)，活塞往復(fù)兩次(曲軸的720°旋轉(zhuǎn))。因此，每個(gè)工作循環(huán)可以在PV圖形中形成兩個(gè)回路。橫軸表示容積。每個(gè)回路沿著容積軸線的范圍從最小容積一指示為TDC(上死點(diǎn))到最大容積一指示為BDC(下死點(diǎn))。一般而言，由上回路(A，A’)為界的面積表示通過(guò)引燃?xì)飧咨傻墓Φ牧浚上禄芈?B，B’)為界的面積表示由于將空氣泵入和泵出氣缸經(jīng)歷的能量損失(這些損失經(jīng)常被稱為泵送損失)。由內(nèi)燃機(jī)輸出的總的功是上回路面積和下回路面積之差。
[0054]比較在節(jié)氣門全開(kāi)下操作的氣缸和在部分節(jié)氣門下操作的氣缸的PV圖形，可以看出，在部分節(jié)氣門下操作的氣缸的總效率低于(并且通常遠(yuǎn)低于)氣缸在節(jié)氣門全開(kāi)下的效率。存在多個(gè)影響操作效率的因素一但是其中最大因素之一是節(jié)氣門自身的位置。當(dāng)節(jié)氣門部分地閉合時(shí)，較少的空氣提供給氣缸。因此，當(dāng)進(jìn)氣門閉合時(shí)氣缸內(nèi)的壓力就可以顯著地低于大氣壓。當(dāng)氣缸內(nèi)的起動(dòng)壓力顯著地低于大氣壓時(shí)，內(nèi)燃機(jī)循環(huán)中氣缸的有效壓縮就會(huì)降低，這會(huì)顯著地降低在燃燒沖程期間形成的壓力并且減少由氣缸的引燃生成的功的量。這一點(diǎn)可以通過(guò)比較回路A的面積一它是由在節(jié)氣門全開(kāi)下操作的氣缸生成的功一和回路A’ 一它是由在部分節(jié)氣門下操作的氣缸生成的功而看出來(lái)。此外，節(jié)氣門部分地閉合的事實(shí)使之很難將空氣吸入氣缸中，這樣泵送損失就升高。這一點(diǎn)可以通過(guò)比較回路B的面積一它是由在節(jié)氣門全開(kāi)下操作的氣缸經(jīng)受的泵送損失一和回路B’一它是由在部分節(jié)氣門下操作的氣缸經(jīng)受的泵送損失而看出來(lái)。從A中減去B并且從A’中減去B’，可以看出，由在節(jié)氣門全開(kāi)下操作的內(nèi)燃機(jī)生成的凈功遠(yuǎn)大于由在部分節(jié)氣門下操作的內(nèi)燃機(jī)生成的凈功一即使是在做出調(diào)整以補(bǔ)償部分節(jié)氣門操作使用較少燃料的事實(shí)。
[0055]雖然上文顯示的比較是用于奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)上，但是應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在其他熱動(dòng)力循環(huán)下操作的內(nèi)燃機(jī)在低于它們的最佳效率(通常相對(duì)緊密地對(duì)應(yīng)于基本上未節(jié)流的空氣輸送且結(jié)合在熱力學(xué)地最佳空氣/燃料比下燃燒)下操作時(shí)，它們會(huì)經(jīng)受相似類型的效率損失。
[0056]在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)在其中一些工作腔室在它們的最佳熱力效率下(或接近處)操作而跳越不需要的工作循環(huán)的變排量模式中操作內(nèi)燃機(jī)，可以提高內(nèi)燃機(jī)的熱力效率。
[0057]點(diǎn)火控制單元
[0058]圖2(a)是概略地顯示適于操作依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制單元的功能塊框圖。在主要描述的實(shí)施例中，受控的內(nèi)燃機(jī)是活塞內(nèi)燃機(jī)。然而，所描述的控制同樣地適用于其他內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)。在所示實(shí)施例中，點(diǎn)火控制單元100包括驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104和序列發(fā)生器108。指示期望的內(nèi)燃機(jī)輸出的輸入信號(hào)113提供給驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104。驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104可以布置成使用自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制以動(dòng)態(tài)地計(jì)算總體上指示需要?dú)飧c(diǎn)火以獲得期望的輸出的時(shí)間的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110。如下面更詳細(xì)地描述的那樣，控制器可以與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速(輸入信號(hào)116)同步，這樣所生成的驅(qū)動(dòng)脈沖模式就適于輸送在當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速(它可以是不斷改變的)下期望的功率。驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110然后可以提供給命令脈沖以提供最終的氣缸點(diǎn)火模式120的序列發(fā)生器?？傮w上，序列發(fā)生器108布置成以有助于防止內(nèi)燃機(jī)內(nèi)過(guò)多或不適當(dāng)振動(dòng)的方式命令點(diǎn)火模式。如在內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中眾所周知的那樣，氣缸被點(diǎn)火的命令可以對(duì)許多內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的振動(dòng)具有顯著的影響。因此，如下文更詳細(xì)地描述的那樣，序列發(fā)生器設(shè)計(jì)成助于保證由內(nèi)燃機(jī)的操作生成的振動(dòng)在設(shè)計(jì)公差內(nèi)。如果特定內(nèi)燃機(jī)可以使用任意點(diǎn)火模式運(yùn)行(即氣缸能夠以任何模式點(diǎn)火而不會(huì)生成不適當(dāng)?shù)恼駝?dòng))，那么序列發(fā)生器就可以被潛在地消除并且驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110可以用于指示點(diǎn)火模式。
[0059]在第一實(shí)現(xiàn)中，被點(diǎn)火的每個(gè)氣缸在其最佳熱力效率處或附近操作。即，空氣和燃料導(dǎo)入氣缸，其數(shù)量允許大多數(shù)功從氣缸中燃燒的每單位的燃料獲得同時(shí)仍滿足對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的其他約束(例如排放要求、燃燒對(duì)內(nèi)燃機(jī)壽命的影響等等)。在大多數(shù)有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)中，該近似地對(duì)應(yīng)于允許大多數(shù)空氣導(dǎo)入氣缸中的“節(jié)氣門全開(kāi)”位置。許多車輛包括確定(在許多其他事情之外)期望的空氣/燃料比和將對(duì)于每個(gè)氣缸點(diǎn)火的噴射的燃料量的內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECT)。通常E⑶具有查找表格，且查找表格基于各個(gè)當(dāng)前環(huán)境條件(包括氣壓、溫度、濕度等等)針對(duì)許多不同的運(yùn)行狀況(例如不同的節(jié)氣門位置、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速、歧管氣流等等)識(shí)別期望的空燃比和/或燃料噴射量。在這種車輛中，點(diǎn)火控制單元導(dǎo)致在連續(xù)變排量模式中噴射到每個(gè)氣缸中的燃料量可以是存儲(chǔ)在燃料噴射查找表格中用于在當(dāng)前條件下以最佳模式操作氣缸的值。
[0060]期望的輸出信號(hào)113可以來(lái)自被認(rèn)為是期望的內(nèi)燃機(jī)輸出的合理代理的任意適當(dāng)來(lái)源。例如，輸入信號(hào)可以僅僅是直接或間接地從加速器踏板位置傳感器獲取的加速器踏板的指示信號(hào)?；蛘?，在不具有電子加速器位置傳感器但是具有節(jié)氣門的車輛中，期望的節(jié)氣門位置的指示信號(hào)可以代替加速器位置信號(hào)使用。在具有巡航控制特征的車輛中，當(dāng)巡航控制特征是主動(dòng)的時(shí)，輸入信號(hào)113可以來(lái)自巡航控制器。在其他實(shí)施例中，輸入信號(hào)113可以是除加速器位置之外的幾個(gè)變量的函數(shù)。在具有固定操作狀態(tài)的其他內(nèi)燃機(jī)中，輸入信號(hào)113可以基于特定的操作設(shè)置進(jìn)行設(shè)定。一般而言，期望的輸出信號(hào)可以來(lái)自在被控制的車輛或內(nèi)燃機(jī)中可獲得的任意適當(dāng)來(lái)源。
[0061]驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104通常布置成確定生成給出內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前操作狀態(tài)和運(yùn)行狀況的期望輸出所需的氣缸點(diǎn)火的數(shù)量和一般定時(shí)。驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器使用反饋控制，例如自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制以確定氣缸必須被點(diǎn)火以輸送期望的內(nèi)燃機(jī)輸出的時(shí)間。因此，由驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110有效地指示內(nèi)燃機(jī)所需的瞬時(shí)排量以輸送期望的內(nèi)燃機(jī)輸出。內(nèi)燃機(jī)所需的排量將隨著運(yùn)行狀況改變并且可以基于過(guò)去發(fā)生的和預(yù)測(cè)在緊接的將來(lái)發(fā)生的。在各個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104通常并未被約束以限制曲軸的每個(gè)回轉(zhuǎn)中所需的氣缸點(diǎn)火的數(shù)目中的波動(dòng)以輸送期望的輸出。因此，內(nèi)燃機(jī)的有效排量可以通過(guò)在點(diǎn)火機(jī)會(huì)上由點(diǎn)火機(jī)會(huì)的基礎(chǔ)選擇點(diǎn)火的氣缸和不點(diǎn)火的氣缸而連續(xù)地改變。這非常不同于傳統(tǒng)的商業(yè)上可用的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)，其中不同排量之間的快速波動(dòng)并且尤其是不同的氣缸點(diǎn)火模式被認(rèn)為是不希望的(例如參見(jiàn)編號(hào)為5，408，974的美國(guó)專利)。連續(xù)地改變內(nèi)燃機(jī)的有效排量的該能力有時(shí)在此被稱為操作的連續(xù)變排量模式。
[0062]在驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)多種不同控制模式。通常，控制模式可以使用模擬部件或使用混合近似法數(shù)字地、算法地實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器可以使用模擬部件或任意其他適當(dāng)?shù)挠布谔幚砥魃?、可編程邏輯例如FPGA上、在電路例如ASIC中、在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)上實(shí)現(xiàn)。
[0063]一類尤其好地適于用在驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器中的控制器是自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器。熟悉控制理論的人可以理解，自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器在它們利用反饋以基于來(lái)自期望的輸出信號(hào)的輸出信號(hào)的方差適應(yīng)或改變它們的輸出信號(hào)的性質(zhì)方面是自適應(yīng)的并且在它們是一體化的這樣輸入信號(hào)的過(guò)去的特性就影響未來(lái)的輸出信號(hào)方面是預(yù)測(cè)性的。
[0064]多種不同的自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器可以用于計(jì)算所需的腔室點(diǎn)火以提供期望的輸出。一類在該應(yīng)用中尤其好地工作的自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器是Σ-Λ控制器。Σ-Λ控制器可以利用采樣數(shù)據(jù)Σ -Λ、連續(xù)時(shí)間Σ -Λ、基于Σ -Λ的算法、微分Σ -Λ、混合模擬/數(shù)字Σ-Δ配置或任意其他適當(dāng)?shù)摩?- Λ實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，Σ - Λ控制器的時(shí)鐘信號(hào)布置成與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成比例地改變。在其他實(shí)現(xiàn)中，包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)、最小均方(LMS)和遞歸最小均方控制器的多種其他自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器可以用于動(dòng)態(tài)地計(jì)算所需的腔室點(diǎn)火。
[0065]驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104在確定驅(qū)動(dòng)脈沖適于輸送期望的內(nèi)燃機(jī)輸出時(shí)優(yōu)選地使用反饋控制。反饋的分量可以包括通常顯示于圖2(b)中的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110的反饋和/或?qū)嶋H氣缸點(diǎn)火模式120的反饋。因?yàn)轵?qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110指示何時(shí)工作腔室點(diǎn)火是適當(dāng)?shù)模运ǔ１徽J(rèn)為是請(qǐng)求的點(diǎn)火的指示信號(hào)。序列發(fā)生器然后確定請(qǐng)求點(diǎn)火的實(shí)際定時(shí)。當(dāng)期望時(shí)，從實(shí)際點(diǎn)火模式12O反饋的信息可以包括指示點(diǎn)火模式自身的信息、點(diǎn)火的定時(shí)、點(diǎn)火的比例或關(guān)于由驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104期望或者對(duì)它有用的氣缸點(diǎn)火的其他信息。通常，還希望向驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104提供內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速116的示值這樣驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110就通常與內(nèi)燃機(jī)同步。
[0066]如果希望的話，可以向序列發(fā)生器108提供各種反饋。例如，如圖2(c)中概略地所示，指示實(shí)際點(diǎn)火定時(shí)和/或模式120的反饋或存儲(chǔ)器可以用于序列發(fā)生器，以允許它以有助于降低內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)的方式對(duì)實(shí)際氣缸點(diǎn)火排序。
[0067]Σ - Λ控制電路
[0068]接下來(lái)參見(jiàn)圖3，將描述基于Σ - Λ控制的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104的一種實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104包括Σ - Λ控制器202和同步器240。Σ - Λ控制器202使用Σ - Λ轉(zhuǎn)換的原理，它是一種重復(fù)采樣的轉(zhuǎn)換的類型。(Σ-Λ轉(zhuǎn)換還被稱作Λ-Σ轉(zhuǎn)換。)Σ-Λ轉(zhuǎn)換的基本原理已經(jīng)描述在通常被稱為關(guān)于該主題的開(kāi)創(chuàng)性參考的資料:H.1nose, Y.Yasudaand J.Murakami “A Telemetering System by Code Modulat1n:Modulat1n,，，IRETransact1ns on Space Electronics Telemetry, Vol.SET-8, 1962 年九月，第 204 —209 頁(yè)。在 1976 年由 IEEE Press and John Wiley 重新印刷在 N.S.Jayant, WaveformQuantizat1n and Coding 中，ISBN0-471-01970-4。
[0069]所示的Σ - Λ控制電路202 (a)是通常基于被稱為Richie體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)體系結(jié)構(gòu)的模擬三階Σ -Λ電路。Σ -Λ控制電路202(a)接收指示期望輸出(如果希望的話，它可以被認(rèn)為是功輸出或期望的轉(zhuǎn)矩)的模擬輸入信號(hào)113。因?yàn)樗绢愋偷摩?Λ控制器通常是已知并且可以理解的，下面的說(shuō)明闡述了適當(dāng)控制器的一般體系結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，存在可以配置成對(duì)特定實(shí)現(xiàn)工作得很好的多種不同的Σ-Λ控制器。
[0070]在所示實(shí)施例中，輸入信號(hào)113表示加速器踏板位置(雖然如上所述，指示或代理期望輸出的其他適當(dāng)輸入信號(hào)也可以同樣使用)。輸入信號(hào)113提供為Σ - Λ控制電路202(a)并且尤其是第一積分器204的正輸入。積分器204的負(fù)輸入配置成接收作為輸出的函數(shù)的反饋信號(hào)206，這樣Σ -Λ控制電路202(a)的操作就是自適應(yīng)的。如下文所述，反饋信號(hào)206實(shí)際上可以是基于一種以上的輸出級(jí)的復(fù)合信號(hào)。積分器204也可以接收其他輸入例如同樣在下文中詳細(xì)描述的顫動(dòng)信號(hào)207。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，積分器204的一些輸入可以在它們輸送至積分器204之前被組合或者可以對(duì)積分器直接做出多個(gè)輸出。在所示實(shí)施例中，顫動(dòng)信號(hào)207由加法器212與輸入信號(hào)113結(jié)合并且結(jié)合的信號(hào)用作正輸入。反饋信號(hào)206是來(lái)自Σ - Λ控制電路和控制系統(tǒng)的輸出的反饋的結(jié)合，在所示實(shí)施例中它顯示為表示驅(qū)動(dòng)脈沖模式110或點(diǎn)火的實(shí)際定時(shí)的反饋或從兩者的反饋的結(jié)合。
[0071]Σ -Λ控制電路202(a)包括兩個(gè)附加的積分器、積分器208和積分器214。Σ -Δ控制電路202(a)的“階”為三，它對(duì)應(yīng)于其積分器(即積分器204、208和214)的數(shù)目。第一積分器204的輸出供給至第二積分器208并且還前饋至第三積分器214。
[0072]最后一個(gè)積分器214的輸出提供給充當(dāng)一位量化器的比較器216。比較器216提供了與時(shí)鐘信號(hào)217同步的一位輸出信號(hào)219。通常，為了確保非常高質(zhì)量的控制，希望時(shí)鐘信號(hào)217 (并且因此比較器216的輸出流)具有是最大期望點(diǎn)火機(jī)會(huì)率的許多倍的頻率。對(duì)于模擬Σ - Λ控制電路，通常希望比較器的輸出重復(fù)采樣期望驅(qū)動(dòng)脈沖率一個(gè)至少大約為10的因子并且重復(fù)采樣因子在至少大約100的數(shù)量級(jí)上工作得尤其好。即，比較器216的輸出優(yōu)選地為發(fā)生內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火機(jī)會(huì)的速率的至少10倍的速率并且通常為至少100倍。提供給比較器216的時(shí)鐘信號(hào)217可以來(lái)自任意適當(dāng)?shù)膩?lái)源。例如，在圖3所示實(shí)施例中，時(shí)鐘信號(hào)217是由晶體振蕩器218提供的。
[0073]應(yīng)當(dāng)理解，這些時(shí)鐘頻率對(duì)于現(xiàn)代數(shù)字電子系統(tǒng)實(shí)際上相對(duì)較慢并且因此很容易獲得和可用。例如，如果控制器內(nèi)燃機(jī)是使用四沖程工作循環(huán)操作的八缸內(nèi)燃機(jī)，然后期望的最大點(diǎn)火機(jī)會(huì)率可以是在8，000RPMX8氣缸X 1/2的數(shù)量級(jí)上。1/2的因子之所以被提供是因?yàn)樵谡２僮鞯乃难h(huán)內(nèi)燃機(jī)中，每個(gè)氣缸在內(nèi)燃機(jī)曲軸的每?jī)蓚€(gè)回轉(zhuǎn)中僅具有一個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)。因此，點(diǎn)火機(jī)會(huì)的最大期望頻率可以近似地為每分鐘32，000次或每秒大約533次。在這種情形下，在大約50千赫茲下操作的時(shí)鐘將具有幾乎100倍的點(diǎn)火機(jī)會(huì)的最大期望速率。因此，具有50千赫茲或最大的時(shí)鐘頻率的固定時(shí)鐘將在該應(yīng)用中很好地工作。
[0074]在其他實(shí)施例中，用于驅(qū)動(dòng)比較器的時(shí)鐘可以是與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成比例地改變的可變時(shí)鐘。據(jù)信Σ-Λ控制器中變速時(shí)鐘的使用不同于傳統(tǒng)的Σ-Λ控制器設(shè)計(jì)。變速時(shí)鐘的使用具有的優(yōu)點(diǎn)是確保比較器的輸出與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速并且因此與點(diǎn)火機(jī)會(huì)更好地同步。時(shí)鐘可以利用由內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的示值(例如測(cè)速信號(hào))驅(qū)動(dòng)的鎖相回路很容易地與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速同步。下面將參照?qǐng)D7進(jìn)一步描述使用基于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的變速時(shí)鐘的一些優(yōu)點(diǎn)。
[0075]從比較器216輸出的一位輸出信號(hào)240是通過(guò)比較積分器214的輸出與參考電壓比較而生成的。該輸出有效地是以時(shí)鐘頻率輸出的一串一和零。比較器216的輸出240 (它是Σ - Λ控制電路202 (a)的輸出)提供給布置成生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110的同步器222。在所示實(shí)施例中，Σ - Λ控制電路202 (a)和同步器222 —起構(gòu)成驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104 (圖2)。
[0076]同步器222通常布置成確定應(yīng)該輸出驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)間。驅(qū)動(dòng)脈沖優(yōu)選地布置成與點(diǎn)火機(jī)會(huì)的頻率匹配，這樣每個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖通常指示工作腔室的特定工作循環(huán)是否應(yīng)該執(zhí)行。為了同步驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，在圖3中所示的該實(shí)施例中的同步器222使用基于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的變時(shí)鐘信號(hào)230操作。可以提供鎖相回路234以同步時(shí)鐘與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，時(shí)鐘信號(hào)230具有與輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110的期望頻率相等的頻率。SP，它優(yōu)選地同步以匹配點(diǎn)火機(jī)會(huì)率。
[0077]Σ - Λ控制電路的輸出信號(hào)240通常是由Σ - Λ控制電路202(a)接收的模擬輸入信號(hào)113的數(shù)字表示。因?yàn)?a)輸入信號(hào)被有效地處理為期望的輸出，或期望的功輸出，并且(b)工作腔室內(nèi)的燃燒被控制這樣會(huì)由每個(gè)內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火生成通常已知和相對(duì)恒定量的功一當(dāng)來(lái)自Σ - Λ控制電路202(a)的數(shù)字輸出信號(hào)240包含特定數(shù)目的“高”符號(hào)時(shí)，生成正驅(qū)動(dòng)脈沖(即命令工作腔室的點(diǎn)火)是適當(dāng)?shù)?。因此，概念地，同步?22的目的可以被認(rèn)為是計(jì)算輸出信號(hào)中高符號(hào)的數(shù)目并且當(dāng)計(jì)數(shù)了足夠的符號(hào)時(shí)，發(fā)送與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速同步的驅(qū)動(dòng)脈沖。在實(shí)踐中，實(shí)際上并不需要真正的計(jì)數(shù)(雖然它可以在一些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn))。
[0078]當(dāng)用在該類型的內(nèi)燃機(jī)控制應(yīng)用中時(shí)具有高重復(fù)采樣速率的所述Σ - Λ控制電路的輸出的另一種特性是該控制器趨于發(fā)射其后跟隨低信號(hào)塊的長(zhǎng)的高信號(hào)塊。輸出信號(hào)240的該特性可被用于簡(jiǎn)化同步器222的設(shè)計(jì)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，同步器僅僅測(cè)量在輸出信號(hào)240中發(fā)射的高信號(hào)塊的長(zhǎng)度(即時(shí)間或周期)。如果高信號(hào)塊的長(zhǎng)度超過(guò)指定閾值，就會(huì)生成驅(qū)動(dòng)脈沖。如果高信號(hào)塊的長(zhǎng)度并未超過(guò)閾值一就不會(huì)生成基于高信號(hào)塊的驅(qū)動(dòng)脈沖。使用的實(shí)際閾值可以大范圍地改變以滿足特定設(shè)計(jì)的需要。例如，在一些設(shè)計(jì)中閾值可以是時(shí)鐘信號(hào)230的周期，它(因?yàn)闀r(shí)鐘與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速同步)對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)脈沖模式110的占空比和在工作腔室點(diǎn)火機(jī)會(huì)之間的平均延遲。使用該配置，如果高信號(hào)塊的長(zhǎng)度小于一個(gè)占空比，就不會(huì)對(duì)應(yīng)于該塊生成驅(qū)動(dòng)脈沖；如果塊的長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)占空比并且小于兩個(gè)占空比，那么就會(huì)生成一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖；如果它超過(guò)兩個(gè)占空比但是小于三個(gè)占空比，那么就會(huì)生成兩個(gè)時(shí)序驅(qū)動(dòng)脈沖；并且依此類推。
[0079]應(yīng)當(dāng)理解使用該配置，與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)為了觸發(fā)驅(qū)動(dòng)脈沖所需的脈沖的長(zhǎng)度相t匕，在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，從Σ - Λ控制電路的高輸出的脈沖的“長(zhǎng)度”或持續(xù)時(shí)間將必須較長(zhǎng)從而觸發(fā)驅(qū)動(dòng)脈沖。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的占空比在較低內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下較長(zhǎng)。
[0080]在其他實(shí)現(xiàn)中，閾值可以不同地設(shè)定。例如，閾值可以設(shè)定成具有超過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的占空比的一些指定百分比(例如，百分之80或90)的長(zhǎng)度的任意高輸出塊導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)脈沖生成，而更短的脈寬被有效地截去。
[0081]乍看上去，可以看出上面提出方式中忽略部分的脈沖可以降低控制系統(tǒng)的性能至不可接受的級(jí)別。然而，對(duì)于許多內(nèi)燃機(jī)而言，點(diǎn)火機(jī)會(huì)的高頻和控制系統(tǒng)的響應(yīng)度通常使之完美地可接受以使用這種簡(jiǎn)單的同步器。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，也可以使用多種其他同步方案。
[0082]如上所述，Σ - Λ控制電路布置成向第一積分器提供反饋。在所示實(shí)施例中，反饋信號(hào)206是下列的合成:(a)來(lái)自比較器216的輸出240的反饋；(b)同步器222輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖模式110 ;和/或(c)實(shí)際點(diǎn)火模式120。組合器245布置成以期望的比例組合反饋信號(hào)。給予反饋至第一積分器204的各個(gè)反饋信號(hào)的相對(duì)比或比重可以改變以提供期望的控制。
[0083]應(yīng)當(dāng)理解，雖然比較器輸出、驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和實(shí)際點(diǎn)火模式都被涉及一它們的定時(shí)將改變并且比較器輸出的一般量值可以彼此不同。反映實(shí)際內(nèi)燃機(jī)特性的最精確反饋是點(diǎn)火模式一然而，在比較器的輸出和工作腔室的實(shí)際點(diǎn)火之間存在顯著的時(shí)間延遲(從Σ - Λ控制電路202的觀點(diǎn)來(lái)看)。反映實(shí)際內(nèi)燃機(jī)特性的次最佳反饋是驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)。因此，在許多實(shí)現(xiàn)中，希望極大地加權(quán)朝驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和/或點(diǎn)火模式的反饋。然而，在實(shí)踐中，Σ - Λ控制器的性能通常可以通過(guò)反饋一部分比較器輸出信號(hào)240而增強(qiáng)。通過(guò)實(shí)例，在一些實(shí)施實(shí)現(xiàn)中，在總反饋信號(hào)206的15 — 25%范圍內(nèi)加權(quán)比較器輸出信號(hào)240的反饋且剩余部分是驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)或點(diǎn)火模式或兩者組合的反映應(yīng)該可以適當(dāng)?shù)毓ぷ?。?dāng)然，這些比例僅僅是示例性并且適當(dāng)?shù)?，?yōu)選和最佳反饋百分比將依照點(diǎn)火控制單元100和相關(guān)聯(lián)的內(nèi)燃機(jī)的特定實(shí)現(xiàn)而改變。
[0084]在一些實(shí)施例中，會(huì)希望對(duì)輸入信號(hào)113和反饋信號(hào)206進(jìn)行抗混濾波?？够旃δ芸梢蕴峁棣?- Λ控制電路202的一部分或者它可以提供為在Σ - Λ控制電路之前的抗混濾波器或者它能夠以任意其他適當(dāng)形式提供。在圖3所示的三階模擬連續(xù)時(shí)間Σ-Λ控制電路202(a)中，第一積分器204提供了抗混濾波功能。即，它有效地充當(dāng)?shù)屯V波器。
[0085]Σ - Λ控制器的另一種已知特性是它們有時(shí)會(huì)生成在輸出信號(hào)中相對(duì)于輸入信號(hào)循環(huán)變化的“音調(diào)”。當(dāng)模擬輸入信號(hào)113緩慢地改變時(shí)，這種音調(diào)尤其明顯，而這通常是在驅(qū)動(dòng)和許多其他內(nèi)燃機(jī)控制應(yīng)用中的情形。比較器輸出信號(hào)240內(nèi)這種音調(diào)的存在會(huì)反映在內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火模式中。在一些情況下中，存在驅(qū)動(dòng)模式中的這種循環(huán)變化可以在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生不希望的共振的風(fēng)險(xiǎn)，而這種共振會(huì)生成不希望的振動(dòng)模式。在極端情形下，音調(diào)甚至可以出現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)能量中的顯著波動(dòng)。因此，可以提供各種配置以努力幫助防止和/或破壞這種音調(diào)。
[0086]可以助于防止和/或破壞Σ -Λ控制器輸出中的音調(diào)的一個(gè)選項(xiàng)是向控制器中導(dǎo)入隨著時(shí)間平均為零的噪音信號(hào)，但是其局部差異趨于破壞Σ - Λ控制器的輸出信號(hào)中的音調(diào)。在信號(hào)處理應(yīng)用中，這樣噪音信號(hào)通常被稱作中“顫動(dòng)”。顫動(dòng)信號(hào)實(shí)際上可以在控制環(huán)內(nèi)的任意位置上導(dǎo)入。在圖3中所示的該實(shí)施例中，加法器212會(huì)結(jié)合輸入信號(hào)113與這種顫動(dòng)信號(hào)246。然而，顫動(dòng)信號(hào)也可以其他便利的位置導(dǎo)入。例如，在Σ -Λ控制器中，顫動(dòng)通常被導(dǎo)入至量化器之前的末級(jí)(例如導(dǎo)入圖3中所示實(shí)施例中的積分器214中)。
[0087]在所示實(shí)施例中，使用了偽隨機(jī)顫動(dòng)發(fā)電機(jī)(PRD) 226以生成顫動(dòng)信號(hào),但是應(yīng)當(dāng)理解，顫動(dòng)也可以使用多種其他途徑導(dǎo)入。顫動(dòng)可以使用軟件或通過(guò)離散顫動(dòng)邏輯塊或其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄋ惴ǖ厣?，或者它可以從?duì)控制器可用的任意其他適當(dāng)來(lái)源獲取。
[0088]同步器222的輸出是上面參照?qǐng)D2所述的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110。如上所述，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110有效地識(shí)別提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出所需的氣缸點(diǎn)火(或瞬時(shí)有效內(nèi)燃機(jī)排量)。即，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110提供了通常指示何時(shí)氣缸點(diǎn)火是適當(dāng)?shù)囊蕴峁┢谕幕蛘?qǐng)求的內(nèi)燃機(jī)輸出的脈沖模式。在理論上，氣缸可以使用同步器222輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110的定時(shí)直接地點(diǎn)火。然而，在許多情形下，與脈沖模式110使用完全相同的定時(shí)對(duì)氣缸點(diǎn)火并不是審慎的，因?yàn)檫@會(huì)在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)產(chǎn)生不希望的振動(dòng)。因此，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110可以被提供給確定適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火模式的序列發(fā)生器108。序列發(fā)生器108布置成被要求以允許內(nèi)燃機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行而不生成過(guò)多振動(dòng)的方式分配氣缸點(diǎn)火。序列發(fā)生器108用來(lái)對(duì)氣缸點(diǎn)火排序的邏輯控制可以大范圍地改變并且序列發(fā)生器的復(fù)雜將在很大程度上取決于特定應(yīng)用的需要。
[0089]序列發(fā)生器
[0090]接下來(lái)參見(jiàn)圖4，將描述適于許多應(yīng)用的序列發(fā)生器108的相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)施例的操作。現(xiàn)今使用的活塞內(nèi)燃機(jī)以固定的順序操作它們的氣缸。出于說(shuō)明的目的，考慮標(biāo)準(zhǔn)的四缸內(nèi)燃機(jī)。四個(gè)氣缸按照它們?cè)趦?nèi)燃機(jī)的“正?！辈僮?即，沒(méi)有控制跳越內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)的操作)的次序被標(biāo)記為“1”、“2”、“3”和“4”。應(yīng)當(dāng)理解，該次序并不并且通常并不與氣缸在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的物理布置相符。簡(jiǎn)單的序列發(fā)生器108(a)可以設(shè)計(jì)成以它們?cè)谡２僮髦悬c(diǎn)火的完全相同的次序?qū)飧c(diǎn)火。即，如果氣缸#1被點(diǎn)火，那么下一個(gè)被點(diǎn)火的氣缸是#2，然后是#3、#4、#1、#2、#3、#4、#1，等等。
[0091]圖4是顯示輸入序列發(fā)生器108的可能的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110(a)、由每個(gè)氣缸的序列發(fā)生器輸出的相應(yīng)的點(diǎn)火模式120(a) (I)、120 (a) (2)、120 (a) (3)和120(a) (4)、與由序列發(fā)生器輸出的合成點(diǎn)火模式120(a)的定時(shí)圖。信號(hào)以氣缸點(diǎn)火機(jī)會(huì)的速率被全部計(jì)時(shí)，這是4氣缸、4沖程內(nèi)燃機(jī)的RPM的兩倍。在圖4所示的模式中，輸入的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)要求第一氣缸點(diǎn)火Dl，然后兩個(gè)跳越(SI，S2)，第二點(diǎn)火D2，另一個(gè)跳越(33)，第三點(diǎn)火03，另兩個(gè)跳越(S4，S5)，第四點(diǎn)火D4和另三個(gè)跳越(S6 — S8)。因?yàn)樵谡?qǐng)求第一點(diǎn)火Dl時(shí)氣缸#1可用，所以它會(huì)如模式120(a) (I)中Fl所示點(diǎn)火。接下來(lái)的兩個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)(氣缸#2&#3)會(huì)依照輸入脈沖模式110(a)中的跳越SI和S2跳越。只有當(dāng)氣缸#4可用時(shí)第二點(diǎn)火D2被請(qǐng)求一次一但是假定序列發(fā)生器108(a)設(shè)計(jì)成以指定(例如正常或傳統(tǒng))次序?qū)飧c(diǎn)火，它會(huì)在下一次可用時(shí)對(duì)氣缸#2點(diǎn)火，如模式120 (a) (2)(這對(duì)應(yīng)于總體點(diǎn)火機(jī)會(huì)#6)中所示。因此D2被有效地延遲直到氣缸#2可用并且在氣缸#2恢復(fù)之前其他氣缸不會(huì)被點(diǎn)火，無(wú)論是否請(qǐng)求附加的點(diǎn)火請(qǐng)求，如模式120(a) (2)中的點(diǎn)火F2所示。
[0092]在第六點(diǎn)火機(jī)會(huì)處對(duì)第三點(diǎn)火D3請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)脈沖輸入信號(hào)110 (a)。序列發(fā)生器108將該點(diǎn)火分配至并未可用的氣缸#3 (然后僅僅氣缸#2是可用的)，所以F3被延遲直到氣缸#3變得可用一在所示實(shí)例中式下一個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)。序列發(fā)生器108(a)在變排量模式中的操作中使用該方法繼續(xù)操作。應(yīng)當(dāng)理解，序列發(fā)生器108 (a)指示的點(diǎn)火F的數(shù)目與接收的驅(qū)動(dòng)脈沖D的數(shù)目相同一僅僅定時(shí)已經(jīng)略微地改變從而助于平衡內(nèi)燃機(jī)并且隨著時(shí)間的過(guò)去而更均一地利用每個(gè)氣缸。據(jù)信，即便是該非常簡(jiǎn)單的序列發(fā)生器邏輯，由于Σ -Λ控制器生成的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110的偽隨機(jī)，也可以在利用所述Σ - Λ控制電路202的許多實(shí)施中而足以適當(dāng)?shù)仄胶鈨?nèi)燃機(jī)。當(dāng)合理的顫動(dòng)輸入組合器212中時(shí)，尤其是這樣。點(diǎn)火模式120并非與驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104生成的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110精確地相同的這一事實(shí)可能還有助于破壞可能會(huì)由驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104生成的任意音調(diào)。
[0093]應(yīng)當(dāng)指出，相對(duì)于驅(qū)動(dòng)脈沖延遲氣缸點(diǎn)火在理論上會(huì)使內(nèi)燃機(jī)對(duì)加速器踏板位置的變化的響應(yīng)比驅(qū)動(dòng)脈沖直接用于控制氣缸點(diǎn)火的情形略低。然而，在實(shí)踐中，該延遲可以是無(wú)關(guān)緊要的。例如，在3000RPM下操作的四氣缸內(nèi)燃機(jī)中，每分鐘有6000個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)一每秒一百個(gè)。因此，最大延遲一將是三個(gè)點(diǎn)火循環(huán)一將近似為百分之三秒。給定了車輛相對(duì)于由一個(gè)點(diǎn)火提供的能量的氣缸點(diǎn)火率和總質(zhì)量，在汽車應(yīng)用中的操作者通常感覺(jué)不到該范圍的延遲。
[0094]對(duì)上面討論的序列發(fā)生器的第一實(shí)施例的約束是氣缸是以固定次序點(diǎn)火的一即使在點(diǎn)火機(jī)會(huì)被跳越時(shí)。然而，這并非是所有內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)中的要求。在許多應(yīng)用中，具有改變的點(diǎn)火順序是完全可以接受的。例如，在一些實(shí)現(xiàn)中，將序列發(fā)生器約束為特定的“跟隨模式”是適當(dāng)?shù)?。即，在特定氣缸被點(diǎn)火之后，僅僅一組指定氣缸可以接下來(lái)被點(diǎn)火。例如，在8氣缸內(nèi)燃機(jī)中，可以完全接受氣缸2或氣缸6跟隨氣缸1，并且氣缸3或7跟隨氣缸2，等等(在實(shí)踐中變化更多的跟隨模式通常可以有效地工作)。顯而易見(jiàn)，序列發(fā)生器邏輯可以很容易地配置成允許這些類型的固定點(diǎn)火順序約束。作為實(shí)例，圖5顯示了由允許氣缸2或4跟隨I或3并且反之亦然的序列發(fā)生器的第二實(shí)施例生成的點(diǎn)火模式120 (b)。點(diǎn)火模式120(b)是由與圖4所示相同的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110(a)生成的?？梢钥闯鲭m然在兩個(gè)實(shí)施例中生成了相同數(shù)目的氣缸點(diǎn)火，但是它們各自的定時(shí)由于序列發(fā)生器邏輯中的差異而不同。適于特定內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際跟隨模式將高度地取決于內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的性質(zhì)(即，V形或直列式；氣缸的數(shù)目、活塞的旋轉(zhuǎn)偏移等等)，并且做出這些確定所需的振動(dòng)分析是很好理解的。
[0095]當(dāng)然，序列發(fā)生器108可以設(shè)計(jì)成集成更復(fù)雜的跟隨模式。例如，在確定哪些氣缸可用于接下來(lái)的點(diǎn)火時(shí)可以考慮最近兩個(gè)、三個(gè)或更多點(diǎn)火。在其他實(shí)施例中，跟隨模式可以是內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和/或其他因子的函數(shù)。
[0096]在其他實(shí)施例中，序列發(fā)生器108不需要限于特定跟隨模式。點(diǎn)火模式可以使用適于被控制的內(nèi)燃機(jī)的任意標(biāo)準(zhǔn)確定或計(jì)算。序列發(fā)生器108可以包括存儲(chǔ)器以便于更先進(jìn)的分析和/或可以適應(yīng)或編程以識(shí)別和中斷已知或可能會(huì)向內(nèi)燃機(jī)操作中導(dǎo)致不希望的振動(dòng)的不希望的點(diǎn)火模式?；蛘呋虼送猓蛄邪l(fā)生器可以應(yīng)用實(shí)時(shí)振動(dòng)分析，它考慮可以被認(rèn)為是適當(dāng)?shù)亩喾N因子一包括例如內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、跳越或部分能量工作循環(huán)的存在和/或影響等等以適當(dāng)?shù)貙?duì)所需氣缸點(diǎn)火排序。
[0097]序列發(fā)生器也可以設(shè)計(jì)成準(zhǔn)備被認(rèn)為是對(duì)于特定內(nèi)燃機(jī)重要或希望的任意其他設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。例如，為了助于延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)壽命，可能希望設(shè)計(jì)序列發(fā)生器這樣在變排量模式的操作期間，隨著時(shí)間的過(guò)去，所有工作腔室基本上被點(diǎn)火相同的數(shù)量。
[0098]對(duì)于具有電子控制經(jīng)歷的人而言，顯而易見(jiàn)，所述序列器的邏輯能夠以數(shù)字邏輯、算法地、使用模擬部件或以這些途徑的多種組合很容易地實(shí)現(xiàn)。雖然僅僅描述了少數(shù)幾種序列發(fā)生器邏輯，但是應(yīng)當(dāng)理解，序列發(fā)生器108的邏輯可以非常大地改變以符合任意特定實(shí)現(xiàn)的需要。
[0099]優(yōu)化的點(diǎn)火和空氣/燃料比
[0100]許多內(nèi)燃機(jī)的特征在于模擬內(nèi)燃機(jī)在不同內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速、載荷和其他運(yùn)行狀況下的特性的內(nèi)燃機(jī)性能圖。所述控制的特征是在每個(gè)腔室點(diǎn)火期間輸送的燃料量可以布置成與內(nèi)燃機(jī)性能圖上的任意期望的點(diǎn)匹配。在一些情況中，會(huì)希望提供稀薄空氣/燃料比，而在其他情況中，會(huì)希望提供富空氣/燃料比。
[0101]在大多數(shù)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中，輸送至工作腔室的空氣和燃料的實(shí)際量是內(nèi)燃機(jī)當(dāng)前操作狀態(tài)的函數(shù)。在特定工作循環(huán)期間輸送至工作腔室的燃料量將主要地取決于輸送至工作腔室的空氣的量。它還部分地取決于期望的空氣/燃料比。在特定工作循環(huán)期間輸送至腔室的空氣的實(shí)際量將取決于操作和環(huán)境因素例如歧管氣壓(受到節(jié)氣門位置的影響)、當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速、氣門定時(shí)、入口空氣溫度等等。通常，在特定節(jié)氣門位置下輸送至氣缸的空氣量在高內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下時(shí)低于它在低內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，部分地是因?yàn)楫?dāng)內(nèi)燃機(jī)操作高RPM時(shí)，進(jìn)氣門趨于打開(kāi)更短的一段時(shí)間。
[0102]現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)控制單元從允許內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECU)的許多傳感器接收輸入以監(jiān)視內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)。作為實(shí)例，傳感器可以包括大量氣流傳感器(MAF傳感器)、環(huán)境空氣溫度傳感器、內(nèi)燃機(jī)冷卻液溫度傳感器、歧管氣壓(MAP)傳感器、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、廢氣氧傳感器等等。ECU解釋傳感器輸入從而計(jì)算將被噴射的適當(dāng)量的燃料并且通過(guò)操縱燃料和/或氣流來(lái)控制內(nèi)燃機(jī)操作。噴射的燃料的實(shí)際的量取決于內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)和環(huán)境條件，包括變量例如內(nèi)燃機(jī)和環(huán)境溫度、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和工作負(fù)荷、歧管壓力、節(jié)氣門位置、廢氣組分等等。通常，采取了大量的努力和分析從而界定在不同操作狀況下提供給氣缸的最佳或期望量的燃料。通常這些努力導(dǎo)致了針對(duì)特定運(yùn)行狀況界定將被噴射的適當(dāng)?shù)娜剂狭康亩嗑S圖的發(fā)展。燃料噴射圖通常反映在ECU中存儲(chǔ)的查找表格中。ECU然后使用查找表格來(lái)確定適當(dāng)量的燃料以基于內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)噴射到工作腔室中。
[0103]當(dāng)形成燃料噴射圖時(shí)，在針對(duì)導(dǎo)入氣缸的給定量的空氣確定輸送的最佳(或者期望)燃料量時(shí)需要考慮許多因素。這些因素可以包括對(duì)燃料效率、功率輸出、排放控制、燃料點(diǎn)火等的影響。這些分析必然會(huì)對(duì)可能不能精確地知道或可控的(例如，燃料如燃料的辛烷或能含量的性能)的相關(guān)因子做出一些估計(jì)和/或假設(shè)。因此，針對(duì)給定量的空氣輸送的“優(yōu)化”量的燃料和/或優(yōu)化的空氣/燃料比不是固定的值。相反，它們可以在內(nèi)燃機(jī)之間和/或同一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)之間基于被認(rèn)為對(duì)于內(nèi)燃機(jī)或操作狀態(tài)很重要的性能參數(shù)而改變。這些設(shè)計(jì)選擇通常反映在ECU使用的燃料噴射圖中。另外，許多ECU設(shè)計(jì)成基于從各個(gè)傳感器例如廢氣λ (氧)傳感器接收的反饋動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)器空氣/燃料比。
[0104]當(dāng)在連續(xù)變排量模式中時(shí)，可以考慮相同的事項(xiàng)。在一些實(shí)現(xiàn)中，連續(xù)變排量模式中的節(jié)氣門位置基本上是固定的(例如大開(kāi)或接近大開(kāi))。然而，未必始終是這種情形并且應(yīng)當(dāng)理解，導(dǎo)入工作腔室的空氣的實(shí)際質(zhì)量并非始終是相同的，即使是在空氣輸送由于內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)和環(huán)境條件中的差異而未節(jié)流時(shí)。例如，在更高內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下，在特定工作循環(huán)期間實(shí)際地進(jìn)入氣缸的空氣小于在較低內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下進(jìn)入同一臺(tái)氣缸的空氣。類似地，在海平面上，與高地勢(shì)下相同內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下相比，通常更多空氣會(huì)進(jìn)入氣缸。氣門定時(shí)和其他因子也會(huì)影響導(dǎo)入氣缸的空氣量。優(yōu)選地，在確定任意特定工作循環(huán)期間應(yīng)該輸送多少燃料時(shí)會(huì)考慮這些因子。另外，在確定輸送的燃料量時(shí)會(huì)考慮因子例如期望的空氣/燃料比。期望的空氣/燃料比也可以基于內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)動(dòng)態(tài)地改變。在一些情況下，可能希望提供貧空氣/燃料混合物，而在其他操作狀態(tài)中，會(huì)希望利用富空氣/燃料混合物。
[0105]在任意特定的優(yōu)化點(diǎn)火期間輸送的燃料量的確定可以通過(guò)使用與當(dāng)今使用的相同(或簡(jiǎn)化)類型的燃料噴射圖而很容易地實(shí)現(xiàn)。有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)的差異是需要僅僅考慮節(jié)氣門位置之一(或有限的數(shù)目)。當(dāng)改進(jìn)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)時(shí)，現(xiàn)有的燃料噴射圖通常可以用于該目的。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，會(huì)希望開(kāi)發(fā)特別適合在連續(xù)變排量模式中操作的燃料噴射圖或是利用分析或計(jì)算方法以確定適當(dāng)量的燃料進(jìn)行輸送。
[0106]因此，應(yīng)當(dāng)理解，在每個(gè)工作循環(huán)期間噴射的燃料的實(shí)際量通常不是絕對(duì)和固定數(shù)(雖然這是可能的并且在一些實(shí)現(xiàn)中是希望的)。優(yōu)選地是針對(duì)內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前操作狀態(tài)優(yōu)化的數(shù)量。如上文所述，當(dāng)我們提及“優(yōu)化的”數(shù)量的燃料時(shí)一我們并不必然地意味著該數(shù)量針對(duì)任意特定變量(例如燃料效率、功率、熱力效率、環(huán)境考慮)優(yōu)化。它可以是被認(rèn)為適于特定操作狀態(tài)的燃料的數(shù)量?jī)?yōu)化量的燃料可以提供在查找表格中，動(dòng)態(tài)地計(jì)算，或者以任意其他適當(dāng)?shù)姆绞酱_定。當(dāng)提供了查找表格時(shí)，輸送的燃料的實(shí)際量可以相對(duì)于由查找表格提供的值基于排放物或ECU接收的其他反饋進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0107]在一些實(shí)現(xiàn)中，將會(huì)希望更肯定地控制導(dǎo)入氣缸的空氣量。為了助于顯示控制輸送至氣缸的空氣的量的好處，參見(jiàn)圖14中所示的用于典型傳統(tǒng)客車的性能圖。該圖顯示了制動(dòng)燃料消耗率(BSFC)和內(nèi)燃機(jī)輸出都作為制動(dòng)平均有效壓力(BMEP)和活塞速度(直接地對(duì)應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速)的函數(shù)。燃料消耗率(BSFC)越低，內(nèi)燃機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性越好。如可以由曲線圖可以看出的那樣，以在曲線圖上的操作范圍標(biāo)簽為50處發(fā)現(xiàn)圖14中所示的內(nèi)燃機(jī)的最佳燃料效率?？梢钥闯觯@在略微小于節(jié)氣門全開(kāi)的節(jié)氣門位置，且內(nèi)燃機(jī)在相對(duì)狹窄范圍的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速內(nèi)操作。因此，應(yīng)當(dāng)理解，針對(duì)特定內(nèi)燃機(jī)的最佳運(yùn)行條件可能不在節(jié)氣門全開(kāi)處并且因此，在有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)中，可能會(huì)希望調(diào)節(jié)節(jié)氣門設(shè)置為小于節(jié)氣門全開(kāi)以獲得更好的燃料效率或獲得其他期望的性能特征。
[0108]應(yīng)當(dāng)指出，圖14顯示了典型的汽車內(nèi)燃機(jī)的制動(dòng)燃料消耗率(BSFC)。BSFC是對(duì)以傳統(tǒng)方式操作的有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)的燃料效率的傳統(tǒng)測(cè)量。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以跳越點(diǎn)火方式操作時(shí)，針對(duì)于BSFC相反的指示比燃料消耗率(ISFC)優(yōu)化通常是優(yōu)選的。指示比燃料消耗率與熱力效率具有相反關(guān)系這樣對(duì)于最大熱力效率的優(yōu)化就理解為與優(yōu)化最小指示比燃料消耗率相同。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)與BSFC相反的ISFC制圖的性能圖看上去類似于BSFC性能圖，然而優(yōu)化的區(qū)域可能會(huì)有些不同。
[0109]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，許多因素會(huì)影響內(nèi)燃機(jī)的總效率和性能。一個(gè)重要因素是實(shí)際輸送至氣缸的空氣量。在有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)中，輸送至氣缸的空氣量可以使用節(jié)氣門進(jìn)行調(diào)整。一些內(nèi)燃機(jī)還允許氣門定時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，這提供了對(duì)主動(dòng)工作循環(huán)期間輸送至氣缸的空氣量的進(jìn)一步控制。其他內(nèi)燃機(jī)包含渦輪增壓器、增壓器或其他機(jī)構(gòu)以進(jìn)一步增加或者改變特定工作循環(huán)期間輸送至氣缸的空氣量。當(dāng)希望和可用時(shí)，節(jié)氣門中的任意一個(gè)或是組合、氣門定時(shí)或影響輸送至氣缸的空氣輸送的其他裝置可以被設(shè)定、優(yōu)化或控制以助于優(yōu)化氣缸點(diǎn)火。還應(yīng)該理解，節(jié)氣門、氣門定時(shí)等的大多數(shù)燃料有效的(或優(yōu)化的)設(shè)定可以基于內(nèi)燃機(jī)的操作狀況改變。因此，有時(shí)會(huì)希望在內(nèi)燃機(jī)的操作期間調(diào)節(jié)設(shè)定(例如節(jié)氣門設(shè)定)以進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)性能。例如，應(yīng)當(dāng)理解，在一些內(nèi)燃機(jī)中，最高效的節(jié)氣門位置可以隨著內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和其他因素而略微地改變。在這種內(nèi)燃機(jī)中，可能會(huì)希望略微調(diào)節(jié)作為內(nèi)燃機(jī)速度或其他適當(dāng)因子的函數(shù)的節(jié)氣門位置。作為實(shí)例，可以很好理解，進(jìn)氣歧管壓力對(duì)任意特定氣缸點(diǎn)火的效率具有很重大的影響。因此，可能希望以位置基本上恒定進(jìn)氣歧管壓力的方式控制節(jié)氣門。
[0110]應(yīng)當(dāng)指出，該類型的節(jié)氣門調(diào)制與在有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)操作期間使用的節(jié)氣門調(diào)制相當(dāng)不同。在傳統(tǒng)操作中，節(jié)氣門是用于調(diào)制內(nèi)燃機(jī)的輸出的主要機(jī)構(gòu)。節(jié)氣門被打開(kāi)更多以提供附加的功率，并且關(guān)閉更多以減少內(nèi)燃機(jī)輸出。相比較而言，節(jié)氣門位置的所述調(diào)節(jié)被用于助于優(yōu)化點(diǎn)火一并且內(nèi)燃機(jī)的功率輸出使用在此所述的跳越點(diǎn)火技術(shù)主要地控制。
[0111]除優(yōu)化空氣和燃料輸送之外，還存在影響內(nèi)燃機(jī)性能的其他變量。例如，可以很好理解，在火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中，火花塞點(diǎn)火的定時(shí)可以影響氣缸點(diǎn)火的熱力效率和相應(yīng)的排放圖。許多汽車內(nèi)燃機(jī)能夠調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的操作期間火花塞點(diǎn)火的定時(shí)。如果這種控制是可用的，火花塞點(diǎn)火的定時(shí)也可以被調(diào)節(jié)以助于優(yōu)化點(diǎn)火。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，通常希望在內(nèi)燃機(jī)較冷時(shí)提前火花并且在內(nèi)燃機(jī)較暖時(shí)延遲火花?；鸹ǘ〞r(shí)也可以隨內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和/或其他因子而改變。
[0112]如在該應(yīng)用中其他處討論的，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在跳越點(diǎn)火方式中運(yùn)行時(shí)，在不同的氣缸的溫度中會(huì)由于這種因子作為每個(gè)特定氣缸的點(diǎn)火歷史而具有重要的變化。由于多種原因，在任意特定工作循環(huán)期間輸送的(或期望輸送的)實(shí)際燃料供送中存在變化。如果需要的話，火花定時(shí)控制器或控制算法可以設(shè)計(jì)成在基于特定氣缸的點(diǎn)火歷史和據(jù)信與火花定時(shí)相關(guān)的其它因子的點(diǎn)火對(duì)點(diǎn)火基礎(chǔ)上嘗試優(yōu)化每個(gè)工作腔室的火花定時(shí)。
[0113]在另一個(gè)實(shí)例中，一些內(nèi)燃機(jī)具有凸輪移相器、電子氣門控制或可以用于改變氣門定時(shí)的其他機(jī)構(gòu)。一些機(jī)構(gòu)(例如電子氣門)可以便于在氣缸/工作循環(huán)對(duì)工作循環(huán)的基礎(chǔ)上控制氣缸。其它(例如機(jī)械凸輪移相器)可以便于內(nèi)燃機(jī)操作期間氣門定時(shí)的動(dòng)態(tài)控制一但是不是在單個(gè)氣缸對(duì)單個(gè)氣缸的基礎(chǔ)上。控制器可以設(shè)計(jì)成基于改變氣門定時(shí)可用的機(jī)構(gòu)以任意適當(dāng)?shù)募?jí)別控制氣門定時(shí)。
[0114]雖然僅僅描述了幾個(gè)操作變量(例如空氣、燃料和火花定時(shí))的優(yōu)化，但是應(yīng)當(dāng)理解，在內(nèi)燃機(jī)操作期間影響內(nèi)燃機(jī)操作的可控變量可選地按照希望調(diào)節(jié)以助于優(yōu)化氣缸點(diǎn)火。同時(shí)，雖然可以優(yōu)化許多變量，但是不需要優(yōu)化所有可能的變量，并且不需要優(yōu)化任意變量為它們的最大熱力效率或任意特定的排放特性。使用通常優(yōu)化供送的空氣和燃料的內(nèi)燃機(jī)的所述跳越點(diǎn)火類型的好處可以在影響氣缸點(diǎn)火的熱力效率的機(jī)構(gòu)(例如燃料噴射器、氣門提升器、節(jié)氣門、火花定時(shí)等等)的不同的特定設(shè)定的范圍上獲得。
[0115]在內(nèi)燃機(jī)的操作期間任意給定時(shí)間處使用的特定設(shè)定的確定能夠以任意適當(dāng)?shù)姆绞阶龀?。例如，設(shè)定可以在內(nèi)燃機(jī)的操作期間基于內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前操作狀態(tài)動(dòng)態(tài)地實(shí)時(shí)計(jì)算?；蛘?，適當(dāng)?shù)脑O(shè)定可以基于預(yù)定的內(nèi)燃機(jī)性能圖存儲(chǔ)在查找表格中。在其他實(shí)現(xiàn)中，計(jì)算或檢索的值可以基于當(dāng)前操作參數(shù)例如排放圖或催化轉(zhuǎn)化器的當(dāng)前狀態(tài)而進(jìn)行修改。當(dāng)然，多種其他傳統(tǒng)或非傳統(tǒng)方法可以用于確定用于優(yōu)化點(diǎn)火的特定參數(shù)。
[0116]富燃料驅(qū)動(dòng)脈沖
[0117]有時(shí)會(huì)希望想工作腔室提供比正常/全驅(qū)動(dòng)脈沖更富燃料的空氣/燃料混合物從而提供希望的排放圖(例如使內(nèi)燃機(jī)的排放輸出更好地匹配催化轉(zhuǎn)化器)或用于某些其他目的。實(shí)際上，這會(huì)向氣缸輸送比認(rèn)為是最佳量的燃料更多并且多于化學(xué)計(jì)算量的燃料的燃料。作為【背景技術(shù)】方面，在許多實(shí)現(xiàn)中，用于特定操作狀態(tài)的“優(yōu)化”量的燃料將對(duì)應(yīng)于略稀薄的混合物。即，略微少于化學(xué)計(jì)算量的燃料導(dǎo)入每個(gè)點(diǎn)火的工作腔室中。有時(shí)在運(yùn)行稀薄內(nèi)燃機(jī)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題是氣缸的排放圖可能不會(huì)始終落在催化轉(zhuǎn)化器的容量?jī)?nèi)。相似類型的問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)在傳統(tǒng)模式中的內(nèi)燃機(jī)的操作中。為了解決該問(wèn)題，一些傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)周期性地短期內(nèi)在富燃料模式(即提供略微多于化學(xué)計(jì)算量的燃料)從而以便于催化轉(zhuǎn)化器的良好操作的方式調(diào)節(jié)排放圖。
[0118]參見(jiàn)圖10可以理解該問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，該圖顯示了典型的奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)在不同空氣/燃料比下的所選排放特性。在其中可以看出，排放物中一氧化碳(CO)的量在混合物變得更富足時(shí)趨于增大并且在比化學(xué)當(dāng)量計(jì)算更富足的混合物中相當(dāng)顯著地增大。一氧化氮(NO)的量在接近化學(xué)當(dāng)量計(jì)算混合比處趨于最高并且當(dāng)空氣/燃料比變得更貧乏或更富足時(shí)相對(duì)迅速地下降。排氣中碳?xì)浠衔?HC)的量通常也隨著混合比超過(guò)化學(xué)計(jì)算情況的增大而相對(duì)迅速地增大。許多催化轉(zhuǎn)化器需要特定量的一氧化碳的存在以有效地運(yùn)行。如果內(nèi)燃機(jī)稀薄地運(yùn)行，催化轉(zhuǎn)化器可能將會(huì)變得耗盡并且由于缺乏一氧化碳而不能有效地工作。為了解決這些問(wèn)題，一些現(xiàn)有的ECU設(shè)計(jì)成周期性地使用富燃料混合物運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)很短的時(shí)間從而補(bǔ)充催化轉(zhuǎn)化器。
[0119]在所述跳越點(diǎn)火變排量模式中通過(guò)周期性地使用富燃料點(diǎn)火可以很容易地解決催化轉(zhuǎn)化器損耗問(wèn)題。如果需要的話，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器可以配置成有時(shí)輸出請(qǐng)求輸送大于最佳量的燃料的“富燃料”驅(qū)動(dòng)脈沖或者序列發(fā)生器可以布置成有時(shí)向所選氣缸適當(dāng)?shù)靥峁┻^(guò)量燃料。或者，序列發(fā)生器或燃料處理器內(nèi)的其他邏輯或內(nèi)燃機(jī)控制單元可以布置成指示燃料噴射驅(qū)動(dòng)器以增加在特定點(diǎn)火或點(diǎn)火組中輸送的燃料量從而獲得期望的效果。
[0120]在利用Σ - Λ控制器202至少部分地確定富燃料脈沖的定時(shí)的實(shí)施中，例如下文參見(jiàn)圖8所述的多位比較器的狀態(tài)之一可以用于指定富燃料脈沖。雖然Σ - Λ控制器202可被用于指定富燃料脈沖的定時(shí)，但這并非必需的。富燃料點(diǎn)火的定時(shí)和生成可以由多種部件響應(yīng)從廢氣監(jiān)視傳感器和/或ECU接收的信號(hào)而確定。作為實(shí)例，在各種實(shí)現(xiàn)中，由同步器222、序列發(fā)生器108、E⑶或燃料處理器內(nèi)的其他邏輯獨(dú)立地做出導(dǎo)入富燃料脈沖或一組富燃料脈沖的決定從而獲得期望的效果。應(yīng)當(dāng)指出，富燃料點(diǎn)火通常不會(huì)由點(diǎn)火顯著地影響功率。即，從富燃料點(diǎn)火得到的能量的量通常相對(duì)接近地近似于從正常/優(yōu)化點(diǎn)火得到的能量。因此，從控制的觀點(diǎn)上說(shuō)，通常不存在基于富燃料點(diǎn)火期間被輸送的附加燃料改變想Σ - Λ控制電路的反饋的需要。然而，如果需要的話，反饋可以以其他方式估算或調(diào)節(jié)以反映點(diǎn)火的實(shí)際能量輸出。
[0121]部分驅(qū)動(dòng)脈沖
[0122]在大多數(shù)上面討論的實(shí)施例中一實(shí)際上被點(diǎn)火的所有氣缸都在它們的最佳效率附近操作，例如，在基本上未節(jié)流的運(yùn)行狀況下(例如，在有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)中在或者接近“節(jié)氣門全開(kāi)”處)具有恒定或接近恒定的燃料供給。然而，并不存在這種要求。在一些情況，會(huì)希望在低于工作循環(huán)的最佳效率下操作一些工作循環(huán)以符合特定的短期要求例如更精確地控制和/或平滑內(nèi)燃機(jī)的輸出或解決排放問(wèn)題。所述驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)電機(jī)104可以很容易地配置成在期望時(shí)使一些百分比(或所有)的非跳越工作循環(huán)在低于它們的最佳效率處操作。更具體地，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)電機(jī)可以設(shè)計(jì)成使一些生成的驅(qū)動(dòng)脈沖是要求降低的能量輸出氣缸點(diǎn)火的部分驅(qū)動(dòng)脈沖。部分驅(qū)動(dòng)脈沖可以均具有相同的能量輸出級(jí)(例如，1/2能量)或可以具有多個(gè)分散的能量輸出級(jí)(例如，1/2和1/4能量)。當(dāng)然，在任意特定實(shí)現(xiàn)中使用的不同能量輸出級(jí)的數(shù)目以及它們的相對(duì)量值可以大范圍地改變。
[0123]當(dāng)序列發(fā)生器108接收到部分驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)，它安排較低量的燃料噴射到對(duì)應(yīng)于部分驅(qū)動(dòng)脈沖而點(diǎn)火的氣缸中。如果內(nèi)燃機(jī)中使用的燃料可以在稀薄環(huán)境中點(diǎn)火，則可能會(huì)減少針對(duì)特定點(diǎn)火輸送的燃料的量而不用調(diào)節(jié)節(jié)氣門用于部分驅(qū)動(dòng)脈沖，這樣輸送至氣缸的空氣的量就不會(huì)受到部分驅(qū)動(dòng)脈沖的影響。然而，大多數(shù)汽油內(nèi)燃機(jī)不能在非常稀薄的環(huán)境中始終如一地并且可靠地點(diǎn)燃汽油燃料。因此，在這種內(nèi)燃機(jī)中，需要還減少導(dǎo)入指定氣缸中的空氣的量以作為部分驅(qū)動(dòng)脈沖點(diǎn)火。應(yīng)當(dāng)理解，大多數(shù)節(jié)氣門的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較慢。因此，在有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)中，在其中部分驅(qū)動(dòng)脈沖散布于全驅(qū)動(dòng)脈沖中的情況下，很難將節(jié)氣門位置在全驅(qū)動(dòng)脈沖和部分驅(qū)動(dòng)脈沖之間轉(zhuǎn)換。在這種內(nèi)燃機(jī)中，可能會(huì)希望使用在特定內(nèi)燃機(jī)中可控的任意其他技術(shù)來(lái)減少向氣缸提供的空氣，作為實(shí)例可以通過(guò)改變氣門打開(kāi)定時(shí)，如果氣門定時(shí)是可控的話，因?yàn)樗ǔＪ强梢允褂秒娮託忾T進(jìn)行控制的。
[0124]當(dāng)使用部分驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)，輸送至氣缸的空氣和燃料的量?jī)?yōu)選地被測(cè)量以提供反映在部分驅(qū)動(dòng)脈沖中的成比例量的驅(qū)動(dòng)能量。例如，如果部分驅(qū)動(dòng)脈沖要求總能量的一半，然后供給的燃料量將是期望輸送一半的總驅(qū)動(dòng)能量的燃料的量一它通常大于在最佳效率下操作所需的燃料的1/2，因?yàn)闅飧椎臒崃π试谒诖巫罴褷顩r下操作時(shí)較低。
[0125]應(yīng)當(dāng)理解，雖然優(yōu)選相對(duì)精確地聯(lián)系由部分能量工作循環(huán)與部分驅(qū)動(dòng)脈沖請(qǐng)求的內(nèi)燃機(jī)輸出，但是這并非始終需要的。尤其是當(dāng)部分驅(qū)動(dòng)脈沖是驅(qū)動(dòng)脈沖的總數(shù)的相對(duì)低的百分比(例如小于大約百分之10或15)時(shí)，它們對(duì)內(nèi)燃機(jī)輸送的總驅(qū)動(dòng)能量的累積影響并不是特別大這樣近似值仍可以適當(dāng)?shù)毓ぷ?。例如，半?qū)動(dòng)脈沖可以與全驅(qū)動(dòng)脈沖中輸送的燃料的一半(或其他固定的百分比一例如65%)的輸送相關(guān)。
[0126]部分驅(qū)動(dòng)脈沖能夠以多種方式有用。如上文所述，它們可以被用于助于平滑內(nèi)燃機(jī)的輸出。該平滑可以在任意內(nèi)燃機(jī)速度下有用并且在較低內(nèi)燃機(jī)速度(低RPM)下尤其明顯。部分驅(qū)動(dòng)脈沖有時(shí)是希望的另一個(gè)原因是助于進(jìn)一步減少內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)。如上文指出的那樣，許多控制器例如上所述的Σ - Λ控制電路202對(duì)生成的音調(diào)敏感一這在一些情況下會(huì)導(dǎo)致諧振或其他不希望的振動(dòng)模式。顫動(dòng)會(huì)導(dǎo)入控制器并且序列發(fā)生器可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)以助于破壞這些模式中的一些。然而，在許多應(yīng)用中，可能希望提供其他機(jī)構(gòu)以助于破壞模式和/或更主動(dòng)地控制內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)。部分驅(qū)動(dòng)脈沖可以另外使用和/或代替在此討論的其他模式控制措施。
[0127]提供部分驅(qū)動(dòng)脈沖的另外一個(gè)理由是改變內(nèi)燃機(jī)的排放圖。例如，在一些工作情況下，在一些車輛中，催化轉(zhuǎn)化器可能不能很好地適于處理僅僅優(yōu)化的全驅(qū)動(dòng)脈沖的排放圖。在這種情況下，輸送至一些點(diǎn)火氣缸的燃料的量可以改變以使內(nèi)燃機(jī)的排放輸出更好地匹配催化轉(zhuǎn)化器。
[0128]如上所述的簡(jiǎn)單的同步器222可以很容易地配置成處理部分驅(qū)動(dòng)脈沖。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，同步器配置成每當(dāng)從Σ-Λ控制電路的高輸出的脈沖時(shí)間在指定范圍內(nèi)時(shí)就生成半能量脈沖。例如，如果高輸出的脈沖時(shí)間大于驅(qū)動(dòng)脈沖的周期的一半但是小于全驅(qū)動(dòng)脈沖周期，就可以生成半個(gè)脈沖。當(dāng)然，實(shí)際的觸發(fā)點(diǎn)可以改變以符合特定應(yīng)用的需要(例如，脈沖時(shí)間從驅(qū)動(dòng)脈沖周期的百分之45至90或者其他適當(dāng)?shù)姆秶梢栽O(shè)定成觸發(fā)部分驅(qū)動(dòng)脈沖的生成)。
[0129]如果提供了多個(gè)部分驅(qū)動(dòng)脈沖級(jí)，那么每個(gè)級(jí)均可以配置成在具有相關(guān)范圍的脈沖時(shí)間上觸發(fā)。例如，驅(qū)動(dòng)脈沖周期的25 - 49%的脈沖時(shí)間可以導(dǎo)致四分之一驅(qū)動(dòng)脈沖的生成，并且驅(qū)動(dòng)脈沖周期的50 - 99%的脈沖時(shí)間可以導(dǎo)致半驅(qū)動(dòng)脈沖的生成。同樣，應(yīng)當(dāng)理解，這僅僅是一個(gè)實(shí)例并且觸發(fā)部分驅(qū)動(dòng)脈沖的實(shí)際范圍和條件可以很大程度地改變。
[0130]當(dāng)希望時(shí)，當(dāng)脈沖時(shí)間顯著地長(zhǎng)于驅(qū)動(dòng)脈沖周期但是沒(méi)有足夠長(zhǎng)以觸發(fā)另一個(gè)全驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)，也可以使用部分驅(qū)動(dòng)脈沖。例如，當(dāng)脈沖的剩余部分(即，超過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖的整數(shù)的脈沖的長(zhǎng)度)落在指定范圍內(nèi)時(shí)，部分驅(qū)動(dòng)脈沖可以觸發(fā)。
[0131]為了確保內(nèi)燃機(jī)有效地操作并且在可接受的排放級(jí)內(nèi)，在許多應(yīng)用中，可能會(huì)希望限制由驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104輸出的部分驅(qū)動(dòng)脈沖的數(shù)目。例如，可能會(huì)希望限制部分驅(qū)動(dòng)脈沖為由驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器生成的驅(qū)動(dòng)脈沖的某些百分比(例如，最大量為百分之10或20)。如果需要的話，允許的驅(qū)動(dòng)脈沖的百分比可以是內(nèi)燃機(jī)速度的函數(shù)。例如，如果內(nèi)燃機(jī)非常慢地運(yùn)行(例如空轉(zhuǎn))，可能會(huì)希望允許更多(或所有)驅(qū)動(dòng)脈沖為部分驅(qū)動(dòng)脈沖。
[0132]驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器可以很容易地配置成提供部分驅(qū)動(dòng)脈沖并且針對(duì)部分驅(qū)動(dòng)脈沖的可用性、數(shù)目和/或定時(shí)設(shè)定適當(dāng)?shù)臈l件或限制。作為實(shí)例，下面將參照?qǐng)D8描述適于生成多級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖的Σ-Λ控制器和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器。
[0133]部分節(jié)氣門操作
[0134]在有節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)的其他實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)有時(shí)可以在跳越點(diǎn)火型變排量模式中操作且節(jié)氣門位置基本上小于大開(kāi)度(即，在部分節(jié)氣門處)。在這些實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)保持在連續(xù)變排量模式中，即使它沒(méi)有優(yōu)化工作循環(huán)。即，輸送至每個(gè)氣缸/工作腔的空氣和燃料的量相對(duì)于優(yōu)化的點(diǎn)火減少，雖然輸送的燃料的實(shí)際量可以針對(duì)實(shí)際地輸送至氣缸的空氣的量進(jìn)行優(yōu)化(例如以化學(xué)計(jì)算比例)。雖然在具有去優(yōu)化工作循環(huán)的部分節(jié)氣門下操作的內(nèi)燃機(jī)的燃料效率通常不如它在節(jié)氣門全開(kāi)下好，部分節(jié)氣門跳越點(diǎn)火操作模式在給定的內(nèi)燃機(jī)速度/功率下通常仍然比內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)節(jié)流操作提供了更好的燃料效率，因?yàn)橹鲃?dòng)工作循環(huán)比每個(gè)氣缸都被點(diǎn)火的工作循環(huán)更高效。
[0135]該部分節(jié)氣門跳越點(diǎn)火操作在多種應(yīng)用中是有用的一包括其中需要相對(duì)低的功率輸出的應(yīng)用和/或在低內(nèi)燃機(jī)速度下，作為實(shí)例，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)、車輛制動(dòng)時(shí)等等。顯著地，部分節(jié)氣門跳越點(diǎn)火操作趨于便于更平滑的內(nèi)燃機(jī)操作和/或低內(nèi)燃機(jī)速度下的控制。而且，部分節(jié)氣門操作可以用于提供更好的內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)、改進(jìn)排放特性等等。在一些實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在預(yù)定的操作狀態(tài)中時(shí)，控制器可以布置成自動(dòng)調(diào)節(jié)為更低的節(jié)氣門設(shè)定同時(shí)繼續(xù)在跳越點(diǎn)火型變排量模式中操作。例如，在制動(dòng)期間和/或內(nèi)燃機(jī)完全地預(yù)熱之前，如果內(nèi)燃機(jī)速度下降低于指定閾值(例如，低于2000RPM、1500RPM等等)，控制單元可以降低節(jié)氣門設(shè)定。
[0136]如果需要的話，可以應(yīng)用多個(gè)不同的部分節(jié)氣門設(shè)定以符合特定應(yīng)用的需要。例如，一種實(shí)現(xiàn)可以應(yīng)用四個(gè)不同的節(jié)氣門狀態(tài)。一個(gè)狀態(tài)通常對(duì)應(yīng)于節(jié)氣門全開(kāi)位置，第二狀態(tài)對(duì)應(yīng)于半節(jié)氣門位置，第三狀態(tài)對(duì)應(yīng)于四分之一節(jié)氣門位置并且第四狀態(tài)對(duì)應(yīng)于空轉(zhuǎn)和/或制動(dòng)節(jié)氣門位置。用于觸發(fā)操作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換的條件可以依照特定應(yīng)用的需要而廣泛地改變。
[0137]節(jié)氣門位置不必在不同的部分節(jié)氣門操作狀態(tài)中完全地固定。次要考慮會(huì)影響在任意特定操作狀態(tài)中任意特定時(shí)間使用的特定節(jié)氣門設(shè)定。例如，用于空閑狀態(tài)的實(shí)際節(jié)氣門位置可以基于內(nèi)燃機(jī)的冷熱而有些改變。在另一個(gè)實(shí)例中，用于“節(jié)氣門全開(kāi)”狀態(tài)的實(shí)際節(jié)氣門位置可以改變以優(yōu)化如上所述的燃料效率。當(dāng)然，其他考慮也可以影響特定的節(jié)氣門設(shè)定。
[0138]變排量操作模式
[0139]有時(shí)在內(nèi)燃機(jī)操作期間，不希望在所述連續(xù)變排量操作模式中操作內(nèi)燃機(jī)。在這種時(shí)候，內(nèi)燃機(jī)可以按照它當(dāng)今操作的同樣的方式一即正常或傳統(tǒng)操作模式一或以被認(rèn)為是適當(dāng)?shù)娜我馄渌绞讲僮?。例如，?dāng)內(nèi)燃機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，可能不希望立即在其最佳效率乃至部分節(jié)氣門跳越點(diǎn)火方式中操作氣缸中的任一個(gè)。另一個(gè)實(shí)例是當(dāng)內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)和/或內(nèi)燃機(jī)速度很低并且內(nèi)燃機(jī)上的載荷很低時(shí)。在這種狀況下，可能不希望在其最佳效率乃至使用部分節(jié)氣門跳越點(diǎn)火操作氣缸，因?yàn)楹茈y保證內(nèi)燃機(jī)的平滑操作和/或控制振動(dòng)。為了顯示該問(wèn)題，考慮在600RPM下空轉(zhuǎn)且沒(méi)有大的外載荷(例如車輛在空擋中)的4氣缸內(nèi)燃機(jī)。在這種狀態(tài)中，每分鐘將出現(xiàn)總共1200次或每秒20次點(diǎn)火機(jī)會(huì)(即每個(gè)氣缸300次點(diǎn)火機(jī)會(huì))。然而，在空擋中，內(nèi)燃機(jī)的載荷主要地是與保持曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的摩擦損失。該載荷可以足夠低這樣在時(shí)序優(yōu)化的點(diǎn)火之間就將過(guò)去大于一秒鐘。點(diǎn)火之間的這種延遲會(huì)導(dǎo)致許多內(nèi)燃機(jī)中的粗暴操作和不希望的振動(dòng)。類似地，當(dāng)駕駛者正在制動(dòng)并且在內(nèi)燃機(jī)上的載荷非常低的其他情況下，可能不希望繼續(xù)優(yōu)化工作循環(huán)。
[0140]為處理這些類型的情況，每當(dāng)不希望跳越點(diǎn)火操作時(shí)，內(nèi)燃機(jī)都可以在傳統(tǒng)模式中運(yùn)行。多種觸發(fā)器可以用于確定何時(shí)適于在操作模式之間轉(zhuǎn)換。例如，包含在此所述的優(yōu)化控制的內(nèi)燃機(jī)控制單元可以布置成在每次起動(dòng)之后一或直至內(nèi)燃機(jī)達(dá)到期望的操作溫度以傳統(tǒng)模式操作固定時(shí)間。類似地，每當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在規(guī)定范圍一例如內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)或低于閾值內(nèi)燃機(jī)速度(例如1000或2000RPM)操作時(shí)一之外的速度下操作時(shí)，內(nèi)燃機(jī)控制單元可以布置成以傳統(tǒng)模式操作。雖然當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在低內(nèi)燃機(jī)速度下操作時(shí)最關(guān)注，如果需要或是適當(dāng)?shù)模兣帕磕Ｊ降膬?yōu)化控制也可以在高于指定閾值(例如在高于6000RPM處)的內(nèi)燃機(jī)速度下解除。在高內(nèi)燃機(jī)速度下或當(dāng)最大內(nèi)燃機(jī)輸出是期望的時(shí)，可能會(huì)希望提供附加的功率。在另一個(gè)實(shí)例中，內(nèi)燃機(jī)可以僅僅在特定范圍的內(nèi)燃機(jī)速度(例如2000—4000RPM)內(nèi)運(yùn)行時(shí)在變排量模式中操作。在其他實(shí)例中，用于進(jìn)入或離開(kāi)變排量模式的觸發(fā)閾值可以顯示出滯后。例如，可能希望提供一個(gè)點(diǎn)火閾值(例如在2500RPM之上操作)以觸發(fā)進(jìn)入變排量模式并且提供第二閾值(例如在低于2000RPM下操作)用于離開(kāi)變排量模式。閾值的交錯(cuò)有助于降低進(jìn)出不同操作模式的頻繁轉(zhuǎn)換的可能性。
[0141]在其他特定實(shí)例中，變排量模式可以被解除:(a)當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)；(b)如果在內(nèi)燃機(jī)中檢測(cè)到不希望的振動(dòng)或其他感覺(jué)到的問(wèn)題；(C)當(dāng)內(nèi)燃機(jī)上的載荷低于指定閾值時(shí)；和/或(d)當(dāng)加速器踏板位置低于或高于指定閾值時(shí)。在其他實(shí)例中，當(dāng)在時(shí)序點(diǎn)火之間的時(shí)間延遲大于指定時(shí)間段(例如，0.2秒)或時(shí)序點(diǎn)火之間的間隙大于指定數(shù)目的點(diǎn)火機(jī)會(huì)時(shí)，變排量模式可以被解除。在其他實(shí)施例中，可能希望在模式之間的轉(zhuǎn)換中提供一些滯后或延遲。例如，如果針對(duì)內(nèi)燃機(jī)設(shè)定閾值在內(nèi)燃機(jī)速度下降到低于2000RPM時(shí)從變排量模式轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)操作模式，可能也希望要求內(nèi)燃機(jī)在作出模式轉(zhuǎn)換之前在低于2000RPM下操作一些時(shí)間(例如至少3秒)。這種等待期有助于降低非常短暫事件例如換擋的齒輪將觸發(fā)模式變化的可能性。
[0142]應(yīng)當(dāng)理解，這些只是其中希望退出連續(xù)變排量模式的情況的實(shí)例并且還有保證脫離和/或可以用于啟動(dòng)脫離的觸發(fā)器的多種其他情況。所述情況和觸發(fā)器僅僅是可以單獨(dú)地、以任意期望的組合使用或根本不是用的實(shí)例。內(nèi)燃機(jī)控制單元、點(diǎn)火控制單元、點(diǎn)火控制器、協(xié)處理器和包含所述優(yōu)化的其他配置的各種實(shí)施例可以布置成當(dāng)認(rèn)為是適當(dāng)?shù)臅r(shí)和/或當(dāng)在連續(xù)變排量模式中的操作被認(rèn)為是不適當(dāng)時(shí)解除連續(xù)變排量模式。
[0143]反饋控制
[0144]在此處的討論中，我們通常指的是控制內(nèi)燃機(jī)以提供期望的輸出。在簡(jiǎn)單的模擬求解法中，指示點(diǎn)火或驅(qū)動(dòng)脈沖的反饋可以在通常恒定的水平(“高度”)下為對(duì)應(yīng)于點(diǎn)火機(jī)會(huì)之間周期的時(shí)間段提供。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)提供該類型的反饋時(shí)，內(nèi)燃機(jī)被控制以提供作為加速器踏板位置(或其他輸入信號(hào))的函數(shù)的期望輸出并且踏板位置并不對(duì)應(yīng)于固定的轉(zhuǎn)矩或功率值。因此，內(nèi)燃機(jī)在任意期望的輸出級(jí)下輸送的實(shí)際功率將是內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前操作狀態(tài)和當(dāng)前環(huán)境條件的函數(shù)，如同在大多數(shù)當(dāng)前車輛控制系統(tǒng)中那樣。更具體地，應(yīng)當(dāng)理解，從每個(gè)工作腔室點(diǎn)火鐘獲得的驅(qū)動(dòng)能量或功率的實(shí)際量將會(huì)作為多個(gè)變量的函數(shù)而改變。例如，在高地勢(shì)和高RPM下操作的內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)化點(diǎn)火可能會(huì)比在低RPM下的優(yōu)化點(diǎn)火提供較少的功率。類似地，針對(duì)排放物考慮調(diào)節(jié)的優(yōu)化的點(diǎn)火可能會(huì)比主要針對(duì)燃料效率調(diào)節(jié)的優(yōu)化的點(diǎn)火提供略微不同的功率量。
[0145]如上所述的控制器在任意情況下會(huì)更好地工作并且趨于模仿可在許多當(dāng)今的車輛中發(fā)現(xiàn)類型的響應(yīng)。然而，由內(nèi)燃機(jī)針對(duì)給定節(jié)氣門位置輸送的實(shí)際功率量可以作為環(huán)境和/或運(yùn)行狀況的函數(shù)而略微地改變。應(yīng)當(dāng)理解，可以很容易地設(shè)立控制器以在期望時(shí)提供不同的控制特性。例如，可以設(shè)立控制以處理期望的輸出信號(hào)作為對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的指定功率量輸出的請(qǐng)求。在一個(gè)這種實(shí)施例中，氣缸的每個(gè)點(diǎn)火可被簡(jiǎn)單地認(rèn)為是提供指定量的功，并且反饋可以基于該概念。即，每個(gè)反饋點(diǎn)火機(jī)會(huì)向Σ-Λ控制器輸送相同量的負(fù)反饋。
[0146]應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)中，功量、功率和/或從特定氣缸的點(diǎn)火實(shí)際獲得的轉(zhuǎn)矩并非始終是相同的。許多因子會(huì)影響從特定點(diǎn)火可用的熱動(dòng)力能量。這些因子包括導(dǎo)入氣缸的空氣的質(zhì)量、溫度和壓力、空氣/燃料比和燃料的能含量、內(nèi)燃機(jī)速度等等。在各種實(shí)施例中，反饋可以調(diào)節(jié)和/或前饋可以使用，這樣控制器內(nèi)使用的反饋可以更精確地反映從每次點(diǎn)火期望的功(或轉(zhuǎn)矩或功率)的實(shí)際量。在特定實(shí)施例中，可以在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀況出現(xiàn)變化和/或當(dāng)適當(dāng)信息可用時(shí)調(diào)節(jié)反饋以考慮點(diǎn)火之間的變化。點(diǎn)火之間的變化可能是由于:受控因子例如輸送至氣缸的燃料供送(例如，稀薄、富和正常燃料供送之間的變化)；內(nèi)在因子例如會(huì)導(dǎo)致不同空氣量導(dǎo)入不同氣缸中的進(jìn)氣歧管澆口中的幾何差異；操作因子例如當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)速度、點(diǎn)火歷史等等；和環(huán)境因子例如環(huán)境空氣溫度和壓力等等。
[0147]大多數(shù)現(xiàn)代汽車內(nèi)燃機(jī)具有多種傳感器，它們可用于內(nèi)燃機(jī)控制單元，而內(nèi)燃機(jī)控制單元可用于助于估算由任意特定點(diǎn)火獲得的實(shí)際能量的量。作為實(shí)例，輸入變量例如歧管壓力(MAP)、空氣質(zhì)量流量、空氣供送溫度、凸輪定時(shí)、內(nèi)燃機(jī)速度(RPM)、噴射定時(shí)、火花定時(shí)、排氣氧含量、排氣背壓(尤其在渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)中)、廢氣再循環(huán)和在特定內(nèi)燃機(jī)中可用的任意其他輸入都可以用于助于估算從當(dāng)前點(diǎn)火期望的有效功的量并且適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)到控制電路的反饋。因此，向控制器提供的反饋可以布置成單獨(dú)或組合地作為這些因子的函數(shù)而改變。雖然反饋的這種微調(diào)在一些應(yīng)用中是希望的，但是應(yīng)當(dāng)理解，它并非在所有應(yīng)用中是必要的。
[0148]實(shí)際上，從任意特定點(diǎn)火獲得的實(shí)際功可以基于在特定內(nèi)燃機(jī)中可用的有限數(shù)目的輸入(例如，僅僅提供了燃料的量、僅僅提供了空氣和燃料的量和內(nèi)燃機(jī)速度等等)進(jìn)行估算。當(dāng)然，也可以使用估算輸出的其他方法。這些估算可以在操作期間動(dòng)態(tài)地計(jì)算，提供在查找表格由控制器可訪問(wèn)或使用多種其他方法確定。
[0149]另外，如果內(nèi)燃機(jī)開(kāi)始在其中內(nèi)燃機(jī)輸出的功率或轉(zhuǎn)矩開(kāi)始穩(wěn)定或減少的范圍內(nèi)操作，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器可以設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)刈R(shí)別操作狀態(tài)和響應(yīng)。在一些實(shí)施例中，這可以通過(guò)簡(jiǎn)單地解除連續(xù)變排量模式并且使用傳統(tǒng)控制操作而實(shí)現(xiàn)。在一些其他實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器可以適于相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖。當(dāng)然，多種其他方法也可以用于處理這些情況。在其中形成部分驅(qū)動(dòng)脈沖/節(jié)氣門點(diǎn)火的情況下，可以縮放反饋以更精確地反映由減少的燃料點(diǎn)火生成的減少的能量。
[0150]在設(shè)計(jì)成處理輸入信號(hào)作為期望的功率輸出的示值的控制器中，與每個(gè)點(diǎn)火相關(guān)的反饋的量可以縮放以反映從每次點(diǎn)火獲得的能量的量。在從幾個(gè)位置(作為實(shí)例，顯示在圖3中)獲取反饋的控制器中，來(lái)自每個(gè)來(lái)源的反饋以適當(dāng)?shù)谋壤s放這樣總反饋就會(huì)相對(duì)精確地反映由特定點(diǎn)火提供的功率。應(yīng)當(dāng)指出，在數(shù)字系統(tǒng)中，所提供的反饋的量可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定以反映從特定點(diǎn)火期望的功率。在模擬的Σ - Λ系統(tǒng)中，反饋脈沖的“寬度”指示內(nèi)燃機(jī)速度并且反饋脈沖的“高度”被縮放這樣反饋的總量對(duì)應(yīng)于從相關(guān)的點(diǎn)火獲得的倉(cāng)tfi。
[0151]在如上所述的大多數(shù)實(shí)施例中，可以預(yù)期來(lái)自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的反饋(例如由同步器222輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖模式110 ;和/或?qū)嶋H點(diǎn)火的點(diǎn)火模式120)基于外在的反饋信號(hào)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施例中，所需信息可以從對(duì)控制器可用的其他信號(hào)中得到。例如，工作腔室的每次實(shí)際點(diǎn)火將對(duì)內(nèi)燃機(jī)速度具有一些影響(即它將提高內(nèi)燃機(jī)速度)。該改變?cè)谄鋵?duì)從動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)方面非常小一但是這種改變可以使用現(xiàn)代電子信號(hào)處理技術(shù)可以很容易地檢測(cè)出來(lái)。因此，如果需要并且測(cè)速信號(hào)足夠精確的話，如果需要的話，可以從測(cè)速(內(nèi)燃機(jī)速度)信號(hào)得到實(shí)際的點(diǎn)火模式反饋。一般而言，反饋可以從對(duì)具有指示嵌入其中的點(diǎn)火模式的信息的控制器可用的任意信號(hào)源獲得。
[0152]接下來(lái)參見(jiàn)圖18，將描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例在點(diǎn)火模式的確定中使用了反饋和前饋。在本實(shí)施例中，控制器600布置成補(bǔ)償由每次點(diǎn)火提供的驅(qū)動(dòng)能量中的變化。該圖除點(diǎn)火可以由任意一種所述內(nèi)燃機(jī)控制器控制之外還顯示了一些其他的內(nèi)燃機(jī)控制。在所示實(shí)施例中，加速器踏板位置的示值被供應(yīng)給布置成預(yù)處理踏板位置信號(hào)的預(yù)處理器181。如此前討論的那樣，踏板位置信號(hào)被處理為內(nèi)燃機(jī)的期望輸出的示值。下面在標(biāo)記為預(yù)處理器階段的部分中更詳細(xì)地描述了預(yù)處理器181的目的。預(yù)處理的踏板信號(hào)供給至乘法器601，乘法器601使用適當(dāng)?shù)囊蜃映艘蕴ぐ逍盘?hào)以補(bǔ)償由點(diǎn)火提供的驅(qū)動(dòng)能量中的變化。這是使用前饋針對(duì)操作期間發(fā)生的變化調(diào)節(jié)控制器的一個(gè)實(shí)例。因子處理的期望輸出信號(hào)提供給生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104。驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)110供給至如此前所述確定實(shí)際點(diǎn)火模式120的序列發(fā)生器108。點(diǎn)火模式120被用于控制內(nèi)燃機(jī)604的氣缸點(diǎn)火。
[0153]內(nèi)燃機(jī)控制器600還布置成控制其他內(nèi)燃機(jī)變量例如節(jié)氣門位置、火花定時(shí)和噴射器。在所示實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)控制塊620布置成指示部件控制器以便于內(nèi)燃機(jī)的高效或優(yōu)化操作的方式控制其相關(guān)聯(lián)部件。內(nèi)燃機(jī)控制塊620布置成針對(duì)多種可控部件中的任一種確定期望的設(shè)定從而允許內(nèi)燃機(jī)有效地操作。通常，可以在適當(dāng)?shù)牟檎冶砀裰姓业竭m當(dāng)?shù)脑O(shè)定。然而，在期望時(shí)，可以基于當(dāng)前操作和/或環(huán)境條件動(dòng)態(tài)地計(jì)算適當(dāng)?shù)脑O(shè)定。
[0154]在所示實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)控制塊620包括節(jié)氣門控制器621、火花定時(shí)控制器624和噴射控制器627。在其他實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)控制塊可以包括適于控制特定內(nèi)燃機(jī)或車輛的其他可控部件的附加設(shè)備驅(qū)動(dòng)器。一個(gè)這種實(shí)例是用于控制自動(dòng)變速器的變速器控制器。在其他實(shí)施例中，存量E⑶可以用于處理內(nèi)燃機(jī)控制塊的這些函數(shù)。
[0155]內(nèi)燃機(jī)控制塊620接收多個(gè)傳感器輸入，所屬輸入包括當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)速度(RPM)、進(jìn)氣歧管壓力(MAP)、車輪速度、可用環(huán)境傳感器等等。內(nèi)燃機(jī)控制塊620還具有一系列查找表格，且查找表格存儲(chǔ)期望的設(shè)定以基于當(dāng)前狀況提供期望的(例如優(yōu)化的)點(diǎn)火。在簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中，這些變量可以包括期望的燃料供送、火花定時(shí)和歧管壓力。表格可以使基于因子例如內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、當(dāng)前環(huán)境條件和/或其他方面的內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)的多維圖。特定控制器然后控制它們的相關(guān)聯(lián)的部件以獲得期望的點(diǎn)火。應(yīng)當(dāng)理解，現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)控制器技術(shù)非常好地適于處理這些部件的控制并且因此，這種功能可以很容易地包含到內(nèi)燃機(jī)控制塊中。這些控制器也可以改變實(shí)際設(shè)定(例如燃料供送)中的一些以適應(yīng)其他關(guān)心例如排放控制等等。應(yīng)當(dāng)理解，在各種部件控制器中使用的特定控制圖、算法和優(yōu)先考慮也可以很大程度地改變以符合任意特定應(yīng)用的需要。例如，如上文所述，在一些情況下，可能希望保持相對(duì)恒定的歧管壓力。針對(duì)特定運(yùn)行狀況的期望的歧管壓力可以作為查找表格的一部分存儲(chǔ)在噴射圖中。該信息可以傳遞給接收適當(dāng)?shù)目捎脗鞲衅鬏敵鲆焕绠?dāng)前歧管壓力、當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)速度(例如RPM)等等的節(jié)氣門控制器?；谶@些輸入，節(jié)氣門控制器可以布置成以提供期望的歧管壓力的方式控制節(jié)氣門。
[0156]基于設(shè)定和內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀況，內(nèi)燃機(jī)控制塊620也可以確定相對(duì)于額定驅(qū)動(dòng)能量標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火所提供的驅(qū)動(dòng)能量的數(shù)量。然后可以計(jì)算適當(dāng)?shù)某藬?shù)因子以提供給乘法器601以補(bǔ)償點(diǎn)火的期望的驅(qū)動(dòng)能量和點(diǎn)火的額定驅(qū)動(dòng)能量之差。例如，如果期望從點(diǎn)火中獲得的驅(qū)動(dòng)能量是額定驅(qū)動(dòng)能量的95%，乘法器可以布置成使踏板輸入乘以95%的倒數(shù)。在優(yōu)化點(diǎn)火期間乘法器以該方式的使用會(huì)導(dǎo)致控制器有效地處理加速器踏板位置為期望功率的請(qǐng)求。
[0157]如上文所述，還有時(shí)希望在部分節(jié)氣門下操作同時(shí)保持在跳越點(diǎn)火變排量模式中。乘法器也可以用于便于這種部分節(jié)氣門操作。例如，如果決定利用一半能量點(diǎn)火，內(nèi)燃機(jī)控制塊620可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定節(jié)氣門和燃料供送，這樣每次點(diǎn)火就提供了近似一半的驅(qū)動(dòng)能量。同時(shí)，提供給乘法器的乘數(shù)可以設(shè)定為“2”。這有效地告訴驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104需要多達(dá)兩倍的點(diǎn)火來(lái)提供期望的輸出。顯而易見(jiàn)，乘法器可以按該方式使用以便于在實(shí)際上任意期望級(jí)別的部分節(jié)氣門下的操作。
[0158]應(yīng)當(dāng)理解，圖18中顯示的內(nèi)燃機(jī)控制器體系結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)現(xiàn)并且內(nèi)燃機(jī)控制器的體系結(jié)構(gòu)可以很大程度地改變以執(zhí)行期望的功能并且適當(dāng)?shù)刂甘究煽貎?nèi)燃機(jī)部件。還應(yīng)該理解，在任意給定的實(shí)現(xiàn)中，所述乘法器可以用于便于基于期望功率的控制和部分節(jié)氣門操作一或者這些功能之一。
[0159]在一些實(shí)現(xiàn)中，會(huì)希望利用操作的所述跳越點(diǎn)火方式并連同巡航控制。通常同樣點(diǎn)火控制單元可以如此前所述與巡航控制連同使用，且巡航控制器正如當(dāng)今巡航控制器工作那樣提供輸入信號(hào)113。
[0160]在另外一個(gè)實(shí)施例中，巡航控制功能甚至可以創(chuàng)建到驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器中，雖然輸入信號(hào)113的解釋和到控制器的反饋需要適當(dāng)?shù)馗淖?。通常，巡航控制試圖保持恒定的車輛速度，這與恒定的功率輸出相反。為了充當(dāng)巡航控制器，期望速度的示值可以代替加速器踏板位置的示值用作輸入信號(hào)113。期望的速度輸入信號(hào)可以直接或間接地來(lái)自巡航控制單元或任意其他適當(dāng)?shù)膩?lái)源。在這種實(shí)現(xiàn)中，提供給驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的反饋指示車輛的當(dāng)前速度，這與特定點(diǎn)火相反。該示值可以來(lái)自任意適當(dāng)?shù)膩?lái)源，作為實(shí)例，可以來(lái)自一個(gè)或多個(gè)車輪速度傳感器、速度計(jì)或其他適當(dāng)?shù)膩?lái)源。當(dāng)車輛從巡航控制中轉(zhuǎn)換出來(lái)時(shí)，輸入信號(hào)和反饋可以回轉(zhuǎn)回分別適當(dāng)?shù)刂甘军c(diǎn)火的期望的輸出信號(hào)和反饋。或者，如果當(dāng)車輛轉(zhuǎn)換出巡航控制時(shí)出現(xiàn)的狀況不適合跳越點(diǎn)火操作，車輛可以轉(zhuǎn)換到其中所有氣缸在所有時(shí)間點(diǎn)火的傳統(tǒng)操作模式。
[0161]在此處的說(shuō)明中，描述了許多不同的反饋和前饋方法。這些方法中的任一種可以在特定應(yīng)用中適當(dāng)?shù)毓ぷ?。所用方法的選擇將對(duì)內(nèi)燃機(jī)的性能和效率產(chǎn)生影響并且特定反饋方法的選擇可以基于內(nèi)燃機(jī)的期望的性能特性。
[0162]改進(jìn)當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)
[0163]在當(dāng)前商業(yè)上可用的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)中，所選的氣缸被停止一通常在成組地一并且在它們的正常操作模式中使用剩余的氣缸。因?yàn)楫?dāng)一些氣缸被停止時(shí)較少的氣缸在工作，所以剩余的氣缸會(huì)在比它們?cè)谒袣飧撞僮鲿r(shí)更高效的狀況下操作。然而，它們?nèi)匀徊粫?huì)在它們的最佳效率下操作。
[0164]當(dāng)傳統(tǒng)變排量?jī)?nèi)燃機(jī)的所選氣缸停止時(shí)，與這些氣缸相關(guān)的氣門通常會(huì)閉合并且在內(nèi)燃機(jī)的操作中保持閉合。在不具有電子氣門的內(nèi)燃機(jī)中，這需要更復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和一些協(xié)作努力以可選地使氣門脫離凸輪軸。因此，商業(yè)上可用的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)并沒(méi)有設(shè)計(jì)成在不同的排量之間迅速地前后改變。
[0165]在傳統(tǒng)的商業(yè)上可用的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)中氣門在停止的氣缸中保持閉合的一個(gè)原因是助于減少固有地發(fā)生在停止的氣缸中的泵送損失，如果跳越的氣缸的氣門在它們的正常時(shí)間打開(kāi)和閉合的話。如果當(dāng)在所述連續(xù)變排量模式中操作時(shí)氣門在它們的正常時(shí)間打開(kāi)和閉合，將會(huì)發(fā)生相同類型的泵送損失。因此，當(dāng)用于對(duì)氣門的打開(kāi)和閉合具有選擇性控制的內(nèi)燃機(jī)中時(shí)，可能會(huì)希望閉合跳越的氣缸的進(jìn)氣門和排氣門。然而，燃料和內(nèi)燃機(jī)的熱力效率將會(huì)實(shí)質(zhì)地提高，即使跳越氣缸的氣門在它們的正常次數(shù)被打開(kāi)和閉合。
[0166]閉合與停止氣缸相關(guān)的氣門的感覺(jué)的需要可以導(dǎo)致將現(xiàn)有的定排量?jī)?nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)樽兣帕績(jī)?nèi)燃機(jī)是不切實(shí)際的印象。本發(fā)明的一個(gè)非常顯著的優(yōu)點(diǎn)是適當(dāng)?shù)目刂破骺梢院苋菀椎匕惭b在許多現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)上以改進(jìn)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)以顯著地提高它們的燃料效率。即使不可能或不實(shí)際閉合跳越氣缸的氣門一這將是大多數(shù)現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)中的情形，也會(huì)如此。改進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)為:通過(guò)替換內(nèi)燃機(jī)控制單元(通常也被稱作內(nèi)燃機(jī)控制模塊)為包含本發(fā)明的控制的改進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)控制單元；或連接包含本發(fā)明的控制的點(diǎn)火控制協(xié)處理器或協(xié)處理單元與現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)控制單元；或通過(guò)將所述控制合并到現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)控制單元中。
[0167]在傳統(tǒng)變排量?jī)?nèi)燃機(jī)中與停止的氣缸相關(guān)的氣門保持在關(guān)閉位置的另一個(gè)原因是確保排放控制單元不會(huì)由于如果與非燃燒的跳越氣缸相關(guān)的氣門正常地打開(kāi)和閉合而出現(xiàn)在廢氣中的很大量的氧氣而改變內(nèi)燃機(jī)的操作。特別地，如果空氣抽吸到氣缸中并且在從氣缸排出之前未燃燒，與如果燃料已經(jīng)噴射到氣缸中并且燃燒(這將具有消耗出現(xiàn)的大部分氧氣的效果)中相比，排氣就會(huì)顯著地具有更多氧氣。許多內(nèi)燃機(jī)有廢氣氧傳感器以檢測(cè)在廢氣流中出現(xiàn)的氧氣的量。氧傳感器向排放控制單元提供信息，而排放控制單元利用該信息以助于管理內(nèi)燃機(jī)操作以確保廢氣排放減小到最低并且遵守環(huán)境法規(guī)。如果允許跳越的氣缸的氣門在以連續(xù)變排量模式中操作時(shí)以傳統(tǒng)方式打開(kāi)和閉合，那么廢氣就會(huì)比控制單元期望的排放物具有多得多的氧氣。因此，當(dāng)具有廢氣氧傳感器的內(nèi)燃機(jī)以允許跳越的氣缸的氣門以正常方式打開(kāi)和閉合的方式運(yùn)行時(shí)，通常希望調(diào)節(jié)或不考慮氧傳感器信號(hào)，或調(diào)節(jié)基于廢氣中氧氣的水平的任意控制以考慮預(yù)料在排氣中的額外的氧氣。在其他應(yīng)用中，可能希望或需要替換氧傳感器為與內(nèi)燃機(jī)控制單元或點(diǎn)火控制協(xié)處理器共同工作的寬帶λ傳感器。此外，如此前提到的那樣，有時(shí)會(huì)希望以每次點(diǎn)火優(yōu)化提供的燃料量和/或周期性地提供部分或富燃料供送以確保廢氣排放適于催化轉(zhuǎn)化器的良好的操作。
[0168]在改進(jìn)當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)時(shí)希望考慮的另一個(gè)因素是設(shè)法保證操作內(nèi)燃機(jī)的“感覺(jué)”(例如，駕駛包括受控內(nèi)燃機(jī)的車輛)在作出改進(jìn)之后不會(huì)過(guò)于明顯地改變。即，希望內(nèi)燃機(jī)的感覺(jué)在作出改進(jìn)前后是相似的。一種助于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種方式是無(wú)論何時(shí)感覺(jué)到操作內(nèi)燃機(jī)的感覺(jué)可能會(huì)顯著改變時(shí)就將內(nèi)燃機(jī)從連續(xù)變排量模式轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)節(jié)氣門并且不會(huì)跳越氣缸的“正?！辈僮髂Ｊ?。在其他實(shí)現(xiàn)中，變排量模式中的控制可以在特定情況下改變以提供近似于在正常操作期間經(jīng)歷感覺(jué)的感覺(jué)。
[0169]作為實(shí)例，許多車輛(包括卡車、小汽車等等)在釋放加速器踏板時(shí)會(huì)經(jīng)歷顯著的“內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)”。在連續(xù)變排量模式中，節(jié)氣門通常保持在有些靠近大開(kāi)處以允許最大量的空氣供給工作腔室并且因此便于優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的熱力效率。然而，當(dāng)節(jié)氣門為大開(kāi)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)經(jīng)受的泵送損失會(huì)降低并且因此，使用者可以感覺(jué)到的內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)的量會(huì)降低顯著的數(shù)量。在一些情況下，可能希望嘗試更緊密地模擬在預(yù)改進(jìn)操作期間察覺(jué)到的內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)感覺(jué)。同樣，這可以通過(guò)無(wú)論何時(shí)加速器踏板被釋放或施加制動(dòng)就將內(nèi)燃機(jī)從連續(xù)變量操作模式轉(zhuǎn)換為正常操作模式來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘?，節(jié)氣門可以部分地或完全地閉合(例如，靠近它在正常操作期間被關(guān)閉的程度)，而仍然在連續(xù)變排量模式中跳越所選點(diǎn)火。如果這種方法被用于便于內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)，則導(dǎo)入點(diǎn)火的工作腔室中的燃料量將會(huì)被調(diào)節(jié)以對(duì)應(yīng)于由于節(jié)氣門的閉合或部分閉合而提供給氣缸的減少量的空氣。
[0170]雖然結(jié)合改進(jìn)現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的討論討論了內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)的概念，但是應(yīng)當(dāng)理解，針對(duì)特定內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)可能比設(shè)置有全開(kāi)節(jié)氣門(甚至在新的內(nèi)燃機(jī)中)需要更有效的內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)。因此，點(diǎn)火控制單元100可以布置成調(diào)節(jié)節(jié)氣門位置以提供期望的內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)，如果希望的話?；蛘呋虼送?，在便于氣門的打開(kāi)和閉合的選擇性控制的內(nèi)燃機(jī)(例如具有電子氣門的內(nèi)燃機(jī))中，調(diào)制跳越的氣缸的氣門的打開(kāi)和/或閉合以提供增強(qiáng)的內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)是可能的。
[0171]應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)燃機(jī)制動(dòng)只是在變排量模式中的操作期間希望重復(fù)的內(nèi)燃機(jī)的“正?！备杏X(jué)的一個(gè)方面。點(diǎn)火控制單元100可以設(shè)計(jì)成同樣重復(fù)內(nèi)燃機(jī)操作感覺(jué)的其他期望的方面。
[0172]排氣和排放系統(tǒng)
[0173]熟悉車輛內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)人員可以理解，許多現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)可以適應(yīng)廢氣的期望的化學(xué)和溫度。當(dāng)在連續(xù)變排量模式中操作而允許以傳統(tǒng)的方式打開(kāi)和閉合跳越的氣缸的氣門時(shí)，空氣可以有效地泵送通過(guò)未燃燒的氣缸。這導(dǎo)致在跳越點(diǎn)火操作下輸出的廢氣與內(nèi)燃機(jī)的正常操作期間期望的廢氣具有非常不同的圖形。最顯著地，當(dāng)空氣泵送通過(guò)未燃燒的氣缸時(shí)，廢氣將比內(nèi)燃機(jī)的正常操作期間出現(xiàn)的具有更多的氧氣(并且通常是多得多的氧氣)。泵送通過(guò)跳越的氣缸的未燃燒的空氣還比從點(diǎn)火的氣缸排出的廢氣冷得多。許多傳統(tǒng)排放系統(tǒng)不能處理當(dāng)空氣泵送通過(guò)未燃燒的氣缸時(shí)固有的冷或過(guò)量的氧氣。因此，在許多應(yīng)用(并且尤其是在泵送空氣通過(guò)未燃燒的氣缸的應(yīng)用)中，確保排氣和排放系統(tǒng)能夠處理使用跳越點(diǎn)火方法輸出的廢氣十分重要。
[0174]該問(wèn)題的實(shí)質(zhì)在需要符合高排放標(biāo)準(zhǔn)并且設(shè)計(jì)成節(jié)流輸送至工作腔室的空氣從而調(diào)節(jié)功率(例如，大多數(shù)非狄賽爾汽車內(nèi)燃機(jī))的內(nèi)燃機(jī)中尤其尖銳。這種內(nèi)燃機(jī)中利用的排氣系統(tǒng)通常具有催化轉(zhuǎn)化器，催化轉(zhuǎn)化器并未設(shè)計(jì)成處理當(dāng)空氣泵送通過(guò)跳越的氣缸時(shí)固有地出現(xiàn)的大量氧氣或相對(duì)冷的空氣。
[0175]不同于大多數(shù)奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，大多數(shù)商業(yè)上可用的柴油機(jī)會(huì)未節(jié)流地運(yùn)行并且調(diào)節(jié)輸送至氣缸的燃料量從而控制內(nèi)燃機(jī)輸出。同樣地，柴油機(jī)傾向于在廢氣中具有大范圍地改變量的氧氣。因此，柴油機(jī)中的排氣系統(tǒng)通常布置成比許多奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)中使用的排氣系統(tǒng)處理更寬種類的排氣化學(xué)。作為實(shí)例，一些汽車柴油機(jī)使用洗滌系統(tǒng)來(lái)清潔廢氣。這種洗滌系統(tǒng)很好地適于處理具有當(dāng)空氣泵送通過(guò)跳越的氣缸時(shí)固有的富氧脈沖和改變的溫度的廢氣。當(dāng)然，也可以使用多種其他排放系統(tǒng)，只有它們能夠處理在跳越點(diǎn)火操作期間輸出的廢氣數(shù)據(jù)圖即可。
[0176]在設(shè)計(jì)新的內(nèi)燃機(jī)時(shí)，排氣和排放系統(tǒng)可以很容易地設(shè)計(jì)以符合任意特定設(shè)計(jì)的需要。然而，當(dāng)改進(jìn)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)以在所述變排量模式中運(yùn)行時(shí)，通常也需要考慮排放和排氣問(wèn)題。如果內(nèi)燃機(jī)能夠閉合未燃燒氣缸的氣門，則現(xiàn)有的排氣和排放系統(tǒng)通?？梢蕴幚碓谧兣帕磕Ｊ街械牟僮髌陂g生成的排氣。排氣數(shù)據(jù)圖的任意所需微調(diào)通?？梢杂扇剂咸幚砥骰騼?nèi)燃機(jī)控制器中的固件或軟件適當(dāng)?shù)卦O(shè)定和/或有時(shí)候改變?nèi)缟纤鳇c(diǎn)火機(jī)會(huì)期間輸送的燃料的供送來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0177]許多現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)并不具有復(fù)雜的排放系統(tǒng)并且因此當(dāng)空氣泵送通過(guò)未用的氣缸時(shí)它們的現(xiàn)有排氣系統(tǒng)就不會(huì)被出現(xiàn)在排氣流中的過(guò)量氧氣不利地影響。在這些內(nèi)燃機(jī)中，排放通?？梢杂勺兣帕磕Ｊ街械牟僮鞲倪M(jìn)，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)會(huì)使用更一致燃燒室狀況更有效地操作，這樣燃料供送就可以很容易地適應(yīng)以提供更好的排放數(shù)據(jù)圖。
[0178]許多其他現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用不能處理泵送通過(guò)未燃燒系統(tǒng)的過(guò)量氧氣的排放系統(tǒng)。在這種內(nèi)燃機(jī)中，可能需要修改排氣和/或排放系統(tǒng)，這樣它們能夠處理流經(jīng)排氣的過(guò)量氧氣和相對(duì)冷的空氣的脈沖。在一些應(yīng)用中，這可以需要替換排氣和排放系統(tǒng)為能夠處理排氣流的系統(tǒng)。
[0179]在其他實(shí)施例中，可能希望有效地提供兩個(gè)平行的排氣路徑。一個(gè)用于從點(diǎn)火的工作腔室排出的廢氣并且另一個(gè)用于泵送通過(guò)未燃燒氣缸的空氣。這在理論上可以如下實(shí)現(xiàn):通過(guò)在排氣路徑(例如在排氣歧管)中插入可以在兩個(gè)位置一指引廢氣到正常排氣和排放系統(tǒng)的第一位置和指引廢氣到對(duì)正常排放設(shè)備設(shè)置旁路的可選排氣路徑的第二位置之間轉(zhuǎn)換的流導(dǎo)向器，但是具有處理泵送通過(guò)未燃燒氣缸的空氣所需的任意排放設(shè)備。使用該配置，燃料處理器可以控制排氣流導(dǎo)向器(未顯示)在位置之前前后轉(zhuǎn)換以指引廢氣進(jìn)入適當(dāng)?shù)穆窂?。?yīng)當(dāng)理解，這種控制非常易于實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槿剂咸幚砥髦烂看吸c(diǎn)火發(fā)生的時(shí)間和點(diǎn)火之間的延遲并且到達(dá)流導(dǎo)向器的相應(yīng)的廢氣可以基于內(nèi)燃機(jī)的幾何尺寸和當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)容易地確定。
[0180]在其他實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或多個(gè)高速閥可以在理論上插入進(jìn)氣歧管(或吸入空氣流程中的另一個(gè)適當(dāng)位置)中并且被控制以阻止空氣輸送至跳越的氣缸(即，在空氣到達(dá)氣缸的進(jìn)氣門之前)。這將充分地減少或消除空氣泵送通過(guò)未燃燒的氣缸并且將消除改變現(xiàn)有的排氣和/或排放系統(tǒng)的相應(yīng)需要。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，可以對(duì)內(nèi)燃機(jī)做出其他適當(dāng)修改以確保(I)空氣沒(méi)有泵送通過(guò)未用氣缸；或(2)排氣和排放系統(tǒng)可以處理泵送通過(guò)未用氣缸的所有空氣。
[0181]壁潤(rùn)濕問(wèn)題
[0182]存在多種不同的用于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中的燃料噴射方案圖。一個(gè)常見(jiàn)技術(shù)一被稱作氣口噴射一設(shè)想將燃料噴射到燃料進(jìn)氣歧管中的進(jìn)氣口中。然后在空氣/燃料混合物由氣缸的進(jìn)氣門打開(kāi)而導(dǎo)入氣缸之前，燃料與進(jìn)氣歧管中的空氣混合。在大多數(shù)氣口噴射系統(tǒng)中，做出相當(dāng)多的努力以優(yōu)化燃料噴射特性(包括噴射器瞄準(zhǔn)、噴射定時(shí)、噴射噴霧包絡(luò)和噴射燃料液滴尺寸)從而減少內(nèi)燃機(jī)排放、提高性能和/或改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性。然而，在跳越點(diǎn)火方式中運(yùn)行這種內(nèi)燃機(jī)時(shí)，可能會(huì)希望不同的噴射特性。
[0183]氣口噴射系統(tǒng)的一個(gè)已知問(wèn)題被稱作壁潤(rùn)濕。特別地，當(dāng)燃料噴射到進(jìn)氣歧管中并且一些量的燃料撞擊到進(jìn)氣歧管的壁傷因此導(dǎo)致在進(jìn)氣歧管壁上形成燃料薄膜時(shí)，就會(huì)發(fā)生壁潤(rùn)濕。覆蓋歧管的壁的燃料的量基于多種因素改變，這些因素包括:(a)包括來(lái)自噴射器的燃料噴霧相對(duì)于進(jìn)氣門的方向的噴射器瞄準(zhǔn)；(b)包括來(lái)自噴射器的燃料噴霧的寬度的噴射噴霧包絡(luò)；(C)燃料液滴尺寸；(d)涉及相對(duì)于氣門被打開(kāi)和閉合的時(shí)間的用于噴射燃料的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間的噴射定時(shí)。(注意，如果在進(jìn)氣門閉合之后繼續(xù)噴射，燃料將撞擊在閉合的氣門上并且噴射回到進(jìn)氣歧管的壁上)。
[0184]當(dāng)在其中空氣被泵送通過(guò)未點(diǎn)燃的氣缸的跳越點(diǎn)火方式中運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)時(shí)，壁潤(rùn)濕具有幾個(gè)獨(dú)特的含義。最顯著地，如果鄰近特定氣缸的進(jìn)氣歧管的壁在特定氣缸被點(diǎn)火之后覆蓋燃料并且該氣缸在其下一個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)期間未被點(diǎn)火，那么經(jīng)過(guò)進(jìn)氣歧管的潤(rùn)濕部分的空氣通常會(huì)蒸發(fā)潤(rùn)濕氣缸壁的燃料薄膜中的一些。潤(rùn)濕進(jìn)氣歧管壁的燃料的這種蒸發(fā)具有幾個(gè)潛在效果。一個(gè)潛在效果是蒸發(fā)的燃料可以泵送通過(guò)未燃燒的氣缸并且離開(kāi)排氣。這會(huì)增大排氣中碳?xì)浠衔锏乃讲⑶医档腿剂闲?。?dāng)未燃燒的碳?xì)浠衔锍霈F(xiàn)在排氣中時(shí)，可能會(huì)被催化轉(zhuǎn)化器消耗。隨著時(shí)間的過(guò)去，排氣中的過(guò)多碳?xì)浠衔飼?huì)降低催化轉(zhuǎn)化器的壽命。壁潤(rùn)濕蒸發(fā)的另一個(gè)效果是下一次跳越的氣缸被點(diǎn)火時(shí)，較少的燃料對(duì)氣缸可用，因?yàn)橐恍┐蛩阌糜跉飧椎娜剂蠒?huì)有效地“再潤(rùn)濕”進(jìn)氣歧管的壁。
[0185]為了降低壁潤(rùn)濕損失的影響，可能會(huì)希望改變噴射數(shù)據(jù)圖為對(duì)壁潤(rùn)濕較不敏感的數(shù)據(jù)圖一例如，通過(guò)改變噴射定時(shí)或噴射的其他特性。還會(huì)希望調(diào)節(jié)在任意特定氣缸點(diǎn)火中輸送的燃料的量以補(bǔ)償期望在跳越的氣缸被點(diǎn)火之后發(fā)生的蒸發(fā)潤(rùn)濕壁損失。當(dāng)然，適于任意給定點(diǎn)火的附加燃料的實(shí)際量(數(shù)量)將會(huì)隨內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)而很大程度地改變并且可以使用任意適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
[0186]熟悉壁潤(rùn)濕的技術(shù)人員可以理解，在一些現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)在進(jìn)氣歧管壁上的燃料的量幾乎與在任意一次氣缸點(diǎn)火期間噴射的燃料的量一樣多或者甚至潛在地更多。如果在幾個(gè)跳越循環(huán)之后噴射正常的燃料供送，就存在幾乎所有噴射的燃料會(huì)“再潤(rùn)濕”進(jìn)氣歧管的壁的風(fēng)險(xiǎn)并且氣缸可能不會(huì)接收到足夠的燃料以適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)火，而這是不希望的。應(yīng)當(dāng)理解，尤其地希望調(diào)節(jié)在這些類型的情況下噴射的燃料的數(shù)量。
[0187]在一些上面討論的實(shí)施例中，氣缸的點(diǎn)火被有效地隨機(jī)化。在具有對(duì)壁潤(rùn)濕或相似類型的損失敏感的燃料輸送技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)中，氣缸點(diǎn)火的這種隨機(jī)化由于壁潤(rùn)濕損失而固有地經(jīng)歷燃料效率中的一些下降。因此，當(dāng)適當(dāng)時(shí)，可能會(huì)希望以支持最近使用的氣缸的方式對(duì)點(diǎn)火排序。這可以使用序列發(fā)生器中適當(dāng)?shù)臍飧c(diǎn)火優(yōu)先算法很容易地實(shí)現(xiàn)。
[0188]作為實(shí)例，設(shè)計(jì)用于多缸內(nèi)燃機(jī)中的簡(jiǎn)單序列發(fā)生器可以被編程以僅僅點(diǎn)燃在其前一個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)期間點(diǎn)火的氣缸，除非多于指定書(shū)目的請(qǐng)求點(diǎn)火(例如，一個(gè)或兩個(gè)以上的請(qǐng)求點(diǎn)火)在序列發(fā)生器中排隊(duì)?；蛘?，序列發(fā)生器可以被編程以延遲請(qǐng)求的點(diǎn)火直至指定數(shù)目的點(diǎn)火機(jī)會(huì)(例如直至2或3次點(diǎn)火機(jī)會(huì))，如果可以通過(guò)點(diǎn)燃前一輪點(diǎn)燃的氣缸滿足的話。這些實(shí)施例僅僅旨在作為可能進(jìn)入排序邏輯的開(kāi)發(fā)的考慮類型的實(shí)例。應(yīng)當(dāng)理解，適當(dāng)?shù)倪壿嬁梢栽诓煌瑑?nèi)燃機(jī)之間并且給予不同的設(shè)計(jì)優(yōu)先權(quán)而顯著地改變。當(dāng)然，顯著地更復(fù)雜的邏輯可以并且通常包含到排序算法中。作為一般規(guī)律，在試圖減少壁潤(rùn)濕損失的實(shí)施例中，希望以保證點(diǎn)火的實(shí)際點(diǎn)火的大部分發(fā)生在它們的上一個(gè)工作循環(huán)期間點(diǎn)火的工作腔室中的方式來(lái)設(shè)計(jì)序列發(fā)生器。作為實(shí)例，會(huì)希望保證至少75%的點(diǎn)火發(fā)生在他們的前一個(gè)工作循環(huán)期間點(diǎn)火的工作腔室中，即使是在小于50%的工作腔室實(shí)際上被點(diǎn)火時(shí)。
[0189]現(xiàn)在將描述降低壁潤(rùn)濕損失和相應(yīng)的排放增多的另一種點(diǎn)火控制方法。在本實(shí)施例中，代替隨機(jī)化所有氣缸，僅僅一個(gè)氣缸(或氣缸的小子集)在任意給定時(shí)間被隨機(jī)化。其他氣缸在所有的時(shí)間被點(diǎn)火或者都不被點(diǎn)火。出于說(shuō)明的目的，考慮其中六氣缸內(nèi)燃機(jī)被操作的情景，其中操作方式為需要在優(yōu)化效率(即在它們的最大壓縮和優(yōu)化的空氣/燃料比下)操作的二又二分之一(2V2)氣缸的輸出。在理論上，可以通過(guò)在所有時(shí)間內(nèi)氣缸中的兩個(gè)點(diǎn)火和在一半時(shí)間內(nèi)對(duì)第三個(gè)氣缸點(diǎn)火而輸送適當(dāng)量的功率。如果需要相對(duì)適度量的附加的功率，那么第三氣缸可以被控制以在更高百分比的時(shí)間內(nèi)點(diǎn)火以提高內(nèi)燃機(jī)的功率輸出以符合需要。如果需要較小的功率，那么第三氣缸可以在較低百分比的時(shí)間內(nèi)被點(diǎn)火以符合內(nèi)燃機(jī)減少的功率要求。如果做出高于三個(gè)氣缸在所有時(shí)間都點(diǎn)火所能輸送的更高功率的請(qǐng)求，那么三個(gè)氣缸可以在所有時(shí)間內(nèi)都點(diǎn)火并且另一個(gè)氣缸(例如，第四氣缸)可以被控制以輸送所需的附加的功率。如果需要更多功率，則可以向點(diǎn)火組的氣缸中添加附加的氣缸。當(dāng)需要更低功率時(shí)，可以從點(diǎn)火氣缸組中除去氣缸。進(jìn)行排序的該方法在此通常被稱為單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方法。
[0190]單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它趨于顯著地減少特定類型的內(nèi)燃機(jī)(例如氣口噴射內(nèi)燃機(jī))中發(fā)生的壁潤(rùn)濕損失和燃料效率中相應(yīng)的降低和增加的排放問(wèn)題。一個(gè)側(cè)面效應(yīng)是單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方法趨于具有好的振動(dòng)特性(即，它趨于比許多其他點(diǎn)火模式生成更小的振動(dòng))。據(jù)信這是由于點(diǎn)火模式中變化的頻率降低(例如減少等于內(nèi)燃機(jī)具有的氣缸數(shù)目的因子)。
[0191]所述單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方法可以使用多種不同配置實(shí)現(xiàn)。例如，如上所述的序列發(fā)生器108可以很容易地配置成提供這種點(diǎn)火模式。當(dāng)使用依照其他所述實(shí)施例中的任一個(gè)時(shí)，單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方法可以算法地或在序列發(fā)生器內(nèi)的邏輯中實(shí)現(xiàn)?；蛘撸梢允褂冒瑑H僅控制可用氣缸的子集的點(diǎn)火的專用驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的另一種控制體系結(jié)構(gòu)。作為實(shí)例，下面參照?qǐng)D12描述了尤其適于提供單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火的可選控制器體系結(jié)構(gòu)。
[0192]熟悉壁潤(rùn)濕問(wèn)題的技術(shù)人員可以理解，直接噴射式內(nèi)燃機(jī)趨于避免氣口噴射內(nèi)燃機(jī)經(jīng)歷的大多數(shù)壁潤(rùn)濕問(wèn)題(雖然即使直接噴射式內(nèi)燃機(jī)可以經(jīng)歷燃料的小薄膜在氣缸壁上的形成)。因此，與氣口噴射內(nèi)燃機(jī)相比，所述跳越點(diǎn)火變排量?jī)?nèi)燃機(jī)的一些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于直接噴射式內(nèi)燃機(jī)更顯著。然而，通過(guò)對(duì)壁潤(rùn)濕問(wèn)題的良好管理，氣口噴射系統(tǒng)可以獲得接近對(duì)直接噴射系統(tǒng)可用效率的效率。
[0193]燃料控制處理器
[0194]所述控制可以使用多種不同方式實(shí)現(xiàn)。它可以使用數(shù)字邏輯、模擬邏輯、算法地或以任意其他適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，連續(xù)地可變控制邏輯將建立到內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECU—有時(shí)也被稱為ECM—內(nèi)燃機(jī)控制模塊)中。在其他實(shí)施例中，連續(xù)變排量模式控制邏輯可以建立到布置成與現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)控制單元一起工作的點(diǎn)火控制協(xié)處理器或協(xié)處理單元中。
[0195]預(yù)期隨著技術(shù)發(fā)展，連續(xù)變排量模式控制邏輯將集成到設(shè)置有新的車輛或內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)控制單元中。這是尤其有益的，因?yàn)樗试SECU很容易地利用可用內(nèi)燃機(jī)的所有特性以使用連續(xù)變排量模式提高內(nèi)燃機(jī)性能。
[0196]包含連續(xù)變排量模式的新的ECU也可以針對(duì)當(dāng)今在路上行駛的車輛(并且用于其他現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)和/或內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì))開(kāi)發(fā)。當(dāng)開(kāi)發(fā)了這種ECU時(shí)，可以通過(guò)替換現(xiàn)有的ECU為包含變排量模式的改進(jìn)的ECU而很容易地改進(jìn)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)。
[0197]可替換的是，熟悉當(dāng)前汽車內(nèi)燃機(jī)控制設(shè)計(jì)的技術(shù)人員可以理解一最新樣式汽車中的內(nèi)燃機(jī)控制單元布置成第三方設(shè)備可以與內(nèi)燃機(jī)控制單元相互作用。通常至少部分地提供了這些接口以便于內(nèi)燃機(jī)診斷一然而，多種第三方產(chǎn)品例如渦輪增壓器、增壓器等等包括已經(jīng)設(shè)計(jì)成利用這種接口以與內(nèi)燃機(jī)合作而不使制造商的保證無(wú)效的控制協(xié)處理器?？梢杂欣乩眠@些接口以允許包含連續(xù)地可變控制邏輯的低成本點(diǎn)火控制協(xié)處理器作為改進(jìn)安裝以極大地改進(jìn)當(dāng)今在路上行駛的汽車的燃料效率。
[0198]點(diǎn)火控制協(xié)處理器
[0199]接下來(lái)參見(jiàn)圖6，下面將描述包括依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)火控制協(xié)處理器(有時(shí)被稱作燃料協(xié)處理器)的內(nèi)燃機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)300包括傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)控制單元(E⑶)305和包含例如圖2中所示邏輯的連續(xù)變排量模式控制邏輯的點(diǎn)火控制協(xié)處理器320。該設(shè)計(jì)尤其好地適于改進(jìn)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)以包含所述連續(xù)變排量操作模式。
[0200]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，現(xiàn)有E⑶和它們的各自的接口的設(shè)計(jì)可以顯著地改變并且因此，點(diǎn)火控制協(xié)處理器必需被改動(dòng)和設(shè)計(jì)成與針對(duì)內(nèi)燃機(jī)提供的特定ECU合作。概念地，E⑶通常包括輸入電纜325和輸出電纜327，其中輸入電纜325具有多根輸送E⑶需要的信號(hào)和傳感器輸入的輸入線，并且輸出電纜327包括多根輸送控制和憂E⑶提供給其他設(shè)備的其他輸出的輸出線。實(shí)際上，輸入和輸出電纜可以集成到單個(gè)電纜束或混合輸入和輸出線的多個(gè)束中，和/或可以包括一些雙向I/O線。
[0201]最新樣式的汽車內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECU)具有允許第三方設(shè)備與ECU相互作用的外部接口。通常，該接口采取診斷接口的形式。圖6中所示的實(shí)施例中的E⑶300包括外部診斷接口 310并且點(diǎn)火控制協(xié)處理器320通過(guò)診斷接口與E⑶連通。特別地，E⑶總線電纜331連接點(diǎn)火控制協(xié)處理器320至診斷接口 310。輸入電纜325連接至輸送輸入信號(hào)至E⑶305和點(diǎn)火控制協(xié)處理器320的分路器333。因此，協(xié)處理器使所有對(duì)它可用的信息對(duì)ECU可用。當(dāng)在連續(xù)變排量模式中操作時(shí)，點(diǎn)火控制協(xié)處理器通過(guò)ECU總線電纜331與E⑶連通并且無(wú)視由E⑶計(jì)算的節(jié)氣門和燃料噴射水平指令并且命令由點(diǎn)火控制協(xié)處理器確定為適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火和節(jié)氣門位置。協(xié)處理器還適當(dāng)?shù)責(zé)o視其他輸入(例如氧傳感器輸入)以確保內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)的剩余部分正確地運(yùn)行。
[0202]圖11中顯示了另一個(gè)點(diǎn)火控制協(xié)處理器實(shí)施例。在所示實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)300 (a)包括傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECU) 305、包含連續(xù)變排量模式控制邏輯的點(diǎn)火控制協(xié)處理器320 (a)和多路轉(zhuǎn)換器342。在本實(shí)施例中，點(diǎn)火控制協(xié)處理器320 (a)(除了 ECU305之外)包括一組噴射器驅(qū)動(dòng)器(每個(gè)驅(qū)動(dòng)器均用于燃料噴射器中的每一個(gè))，這樣點(diǎn)火控制協(xié)處理器自身就可以驅(qū)動(dòng)燃料噴射器。在該配置中，ECU 305和點(diǎn)火控制協(xié)處理器320(a)平行操作，且每個(gè)均從輸入電纜325接收輸入并且兩者都確定適當(dāng)?shù)膬?nèi)燃機(jī)控制，且內(nèi)燃機(jī)控制被供給至多路轉(zhuǎn)換器342。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在連續(xù)變排量模式中操作時(shí)，多路轉(zhuǎn)換器342被指示以僅僅向燃料噴射器(和由點(diǎn)火控制協(xié)處理器控制的任意其他部件)輸送由點(diǎn)火控制協(xié)處理器320 (a)接收的信號(hào)。無(wú)論何時(shí)內(nèi)燃機(jī)離開(kāi)變排量模式，多路轉(zhuǎn)換器342被指示以僅僅向燃料噴射器(和其他部件)輸送從ECU接收的信號(hào)。在正常和變排量操作模式中由ECU控制的所有部件都始終由ECU直接地控制。
[0203]應(yīng)當(dāng)理解，燃料噴射器驅(qū)動(dòng)器的生產(chǎn)相對(duì)昂貴，部分地是因?yàn)樗鼈?在內(nèi)燃機(jī)控制器的情況下)是相對(duì)高功率的設(shè)備。因此，在噴射器驅(qū)動(dòng)器之前的所述多路轉(zhuǎn)換是希望的特征。事實(shí)上，尤其希望在邏輯級(jí)上(即在涉及高壓或高功率信號(hào)之前)多路復(fù)用。
[0204]在圖11的實(shí)施例中，點(diǎn)火控制協(xié)處理器320(a)通過(guò)E⑶總線電纜331穿過(guò)診斷接口 310與ECU連通并且布置成無(wú)視當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在變排量模式中操作時(shí)需要被校正的所有輸入信號(hào)(例如氧傳感器信號(hào))。
[0205]接下來(lái)參見(jiàn)圖15，將要描述包括依照本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)火控制協(xié)處理器的內(nèi)燃機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)。如在先前實(shí)施例中那樣，傳感器和其他預(yù)定用于ECU 305的輸入由分路器337分離并且同時(shí)提供給燃料協(xié)處理器449。然后來(lái)自E⑶305和燃料協(xié)處理器449的輸出控制信號(hào)提供給多路轉(zhuǎn)換器454。
[0206]在一個(gè)實(shí)施例中，燃料協(xié)處理器449包括燃料模式控制模塊450。燃料模式控制模塊450確定內(nèi)燃機(jī)是否應(yīng)該在連續(xù)變排量(跳越點(diǎn)火)模式中操作。燃料模式控制模塊450的輸出可以是控制多路轉(zhuǎn)換器454的選擇線452。
[0207]在參照?qǐng)D15描述的實(shí)施例中，多路轉(zhuǎn)換器454是在邏輯級(jí)實(shí)現(xiàn)的。S卩，低壓數(shù)字信號(hào)線從ECU和燃料協(xié)處理器449直接地提供給多路轉(zhuǎn)換器454。選擇線452控制允許哪組輸出信號(hào)由多路轉(zhuǎn)換器454通過(guò)。這種數(shù)字邏輯線的電壓通常低于6V。
[0208]將由多路轉(zhuǎn)換器454多路轉(zhuǎn)換的信號(hào)的數(shù)目可以依照實(shí)現(xiàn)而改變。在圖15中所示的實(shí)例中，僅僅顯示了用于火花和燃料噴射的輸出，并且這些線的數(shù)目還將依照特定內(nèi)燃機(jī)的氣缸數(shù)目而改變。選擇線452的寬度將取決于被多路轉(zhuǎn)換的控制邏輯線的數(shù)目。
[0209]多路轉(zhuǎn)換器454的輸出提供給火花塞驅(qū)動(dòng)器460和燃料噴射器驅(qū)動(dòng)器456?；鸹ㄈ?qū)動(dòng)器460不需要知道它們的輸入控制信號(hào)是否源于燃料協(xié)處理器449或存量E⑶305?；鸹ㄈ?qū)動(dòng)器460將使用輸入控制信號(hào)并且對(duì)將被點(diǎn)火的火花塞生成適當(dāng)?shù)碾娒}沖。類似地，燃料噴射器驅(qū)動(dòng)器456不需要知道它們的輸入控制信號(hào)是否源于燃料協(xié)處理器449或存量ECU 305。燃料噴射器驅(qū)動(dòng)器456將使用輸入控制信號(hào)并且生成適當(dāng)?shù)碾娒}沖以操作將被使用的一或多個(gè)噴射器。
[0210]燃料協(xié)處理器449的另一種配置顯示在圖16中并且現(xiàn)在將參見(jiàn)該圖進(jìn)行描述。在本實(shí)施例中，燃料協(xié)處理器449和ECU 305的輸出信號(hào)首先提供給由這些信號(hào)控制的驅(qū)動(dòng)器。例如，來(lái)自ECU 305的燃料噴射控制信號(hào)提供給燃料噴射驅(qū)動(dòng)器470，而來(lái)自燃料協(xié)處理器449的燃料噴射控制信號(hào)提供給燃料噴射驅(qū)動(dòng)器472。類似地，來(lái)自E⑶305的火花塞控制信號(hào)提供給火花塞驅(qū)動(dòng)器476，而來(lái)自燃料協(xié)處理器449的火花塞控制信號(hào)提供給火花塞驅(qū)動(dòng)器478。
[0211]然后更高壓的驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)提供給多路轉(zhuǎn)換器474，而多路轉(zhuǎn)換器474由燃料模式控制模塊450使用選擇線452控制，如上所述。
[0212]圖17顯不了實(shí)例燃料協(xié)處理器449的一些可能的輸入和輸出信號(hào)。一些輸入信號(hào)僅僅用在跳越點(diǎn)火的點(diǎn)火模式的確定中，一些輸入信號(hào)僅僅用于確定是否在連續(xù)變排量模式中操作(例如由燃料模式控制模塊450)，并且一些輸入信號(hào)可以用于這兩種目的。其他輸入信號(hào)可以提供給燃料協(xié)處理器449以在輸送至內(nèi)燃機(jī)控制單元之前被調(diào)節(jié)或無(wú)視。
[0213]上面已經(jīng)討論了加速器作為燃料協(xié)處理器449的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的輸入的使用。加速器輸入信號(hào)可以提供為踏板、桿或其他加速器位置傳感器。在一些應(yīng)用中，加速器可以被通稱作節(jié)氣門，但是實(shí)際的節(jié)氣門位置傳感器是向燃料協(xié)處理器449的單獨(dú)的輸入。
[0214]—些用于燃料協(xié)處理器449的其他輸入包括一個(gè)或多個(gè)λ傳感器一也被稱作氧或O2傳感器一曲軸和凸輪軸角度傳感器、冷卻劑、近期和廢氣溫度傳感器、檢測(cè)蝶形閥位置的節(jié)氣門位置傳感器、空氣質(zhì)量流量傳感器和進(jìn)氣和排氣歧管壓力傳感器。附加的輸入信號(hào)可以包括離合、制動(dòng)、和巡航控制傳感器。離合和制動(dòng)傳感器通常為這些車輛控制報(bào)告二進(jìn)制狀態(tài)(嚙合/脫離)。通常，這些傳感器中的大多數(shù)輸出表示隨著時(shí)間而檢測(cè)的參數(shù)的模擬信號(hào)，但是大多數(shù)傳感器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)是可能的。
[0215]在一個(gè)實(shí)施例中，燃料協(xié)處理器449向燃料噴射驅(qū)動(dòng)器和火花塞驅(qū)動(dòng)器輸出控制信號(hào)。連續(xù)變排量模式是使用這些控制信號(hào)來(lái)在工作循環(huán)上由工作循環(huán)基礎(chǔ)識(shí)別哪些噴射器和火花塞將被驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。
[0216]燃料協(xié)處理器449的其他輸出可以包括重復(fù)和重寫(xiě)的傳感器信號(hào)。例如，輸入傳感器信號(hào)可能需要提供給E⑶305，如果燃料協(xié)處理器449與E⑶305串連的話。另外，如上文所述，一些傳感器讀數(shù)可能需要被重寫(xiě)一或欺騙一在將它們提供給E⑶305從而保持E⑶305響應(yīng)由燃料協(xié)處理器449有意地生成的情況之前。
[0217]燃料協(xié)處理器449的另一個(gè)輸出是指示是否在連續(xù)變排量模式中操作的燃料模式控制信號(hào)。如圖15和16中所示，該信號(hào)可以被用于控制在來(lái)自ECU 305和燃料協(xié)處理器449的各種控制線之間選擇的多路轉(zhuǎn)換器454。
[0218]另外，燃料協(xié)處理器449可以包括幾個(gè)輸入/輸出接口，例如使用者接口以執(zhí)行診斷、數(shù)據(jù)分析和燃料協(xié)處理器449的設(shè)置和配置，以及FPGA程序設(shè)計(jì)接口以允許燃料協(xié)處理器449的低級(jí)配置，如果它是使用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)實(shí)現(xiàn)的話。燃料協(xié)處理器449還可包括伸縮總線以允許附加的外圍車輛控制或分析設(shè)備的連接。
[0219]點(diǎn)火控制協(xié)處理器可以實(shí)現(xiàn)為單芯片解決方案、芯片組、板級(jí)解決方案。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，點(diǎn)火控制協(xié)處理器可以包括母板和與母板相互作用的子板。概念地，母板預(yù)計(jì)是可以用于多種不同內(nèi)燃機(jī)的相對(duì)一般的內(nèi)燃機(jī)控制器。子板預(yù)計(jì)是用于特定內(nèi)燃機(jī)的定制單元并且設(shè)計(jì)成提供特定內(nèi)燃機(jī)和母板之間的適當(dāng)接口。優(yōu)選地，母板和子板均被實(shí)現(xiàn)為單芯片解決方案。然而，如果未實(shí)現(xiàn)該集成級(jí)，一個(gè)或兩者可以實(shí)現(xiàn)為芯片組或在電路板級(jí)實(shí)現(xiàn)。母板/子板體系結(jié)構(gòu)在便于針對(duì)不同內(nèi)燃機(jī)的燃料處理器的更快速開(kāi)發(fā)方面是有利的，因?yàn)樘峁┝撕诵墓δ艿哪赴宀恍枰獮橛糜诓煌瑑?nèi)燃機(jī)而重新設(shè)計(jì)。僅僅需要使子板適于用于特定內(nèi)燃機(jī)或車輛等等。
[0220]雖然圖6和11中顯示了點(diǎn)火控制協(xié)處理器的特定接線，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以使用多種其他接線。例如，分路器333可以設(shè)計(jì)成僅僅向點(diǎn)火控制協(xié)處理器320輸送輸入信號(hào)中的一些，因?yàn)橐恍┹斎胄盘?hào)可能與點(diǎn)火控制協(xié)處理器的操作不相關(guān)。另外或者可選地，預(yù)計(jì)由點(diǎn)火控制協(xié)處理器修改的輸入信號(hào)可以接線以首先輸入?yún)f(xié)處理器，然后(潛在地)修改的信號(hào)可以由點(diǎn)火控制協(xié)處理器供給ECU。即，點(diǎn)火控制協(xié)處理器可以在輸送信號(hào)輸送至E⑶之前截取一些或全部的輸入信號(hào)并且適當(dāng)?shù)匦薷倪@些信號(hào)中的一些。
[0221]在其他實(shí)施例中，輸出線中的一些或所有可以連接至燃料處理器而非E⑶。在其中點(diǎn)火控制協(xié)處理器設(shè)計(jì)成確定內(nèi)燃機(jī)的所有操作中的點(diǎn)火模式的實(shí)施中，這尤其是適當(dāng)?shù)摹?br> [0222]在大多數(shù)如上所述的點(diǎn)火控制協(xié)處理器中，點(diǎn)火控制協(xié)處理器形成為與內(nèi)燃機(jī)控制單元分開(kāi)的設(shè)備。這種配置很適于許多應(yīng)用。然而，最后，會(huì)希望將所述跳越點(diǎn)火變排量控制包含到ECU芯片中。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)所述跳越點(diǎn)火變排量方法所需的邏輯相對(duì)專門但是同樣的邏輯塊可以用于控制多種不同的內(nèi)燃機(jī)，所以在許多應(yīng)用中，就會(huì)希望將點(diǎn)火控制協(xié)處理器塊集成到還包含另一個(gè)E⑶的所有功能的單個(gè)集成電路模具中。這類似于一些微處理器芯片將數(shù)學(xué)協(xié)處理器集成到同一個(gè)模具中的方式。集成的ECU/點(diǎn)火控制協(xié)處理器體系結(jié)構(gòu)可以助于進(jìn)一步降低實(shí)現(xiàn)所述跳越點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)控制的成本。
[0223]電子氣門及半循環(huán)操作
[0224]在傳統(tǒng)的4沖程往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞內(nèi)燃機(jī)中，每個(gè)活塞的工作循環(huán)僅僅可以在活塞的每個(gè)第二往復(fù)運(yùn)動(dòng)之后(例如在活塞的0、2、4、6、8…之后)才開(kāi)始。在利用傳統(tǒng)的凸輪軸打開(kāi)和閉合氣門的內(nèi)燃機(jī)中，在連續(xù)變排量模式中也是如此。即，進(jìn)氣門僅僅可以在曲軸的每隔一個(gè)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中才能打開(kāi)，即使在跳過(guò)一個(gè)或多個(gè)工作循環(huán)的情況下也是如此。然而，一些更新的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)中都包含有電子氣門(即氣門通過(guò)電子而不是通過(guò)機(jī)械方式打開(kāi)和閉合)。在這種內(nèi)燃機(jī)中，可以在任意期望的時(shí)間打開(kāi)氣門。當(dāng)含有電子氣門的內(nèi)燃機(jī)在能跳越過(guò)內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)的變排量模式下操作時(shí)，就沒(méi)有必要非要限制工作循環(huán)在每隔一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)啟動(dòng)。即，不是限制控制器跳過(guò)整數(shù)個(gè)工作循環(huán)(例如1、2、3個(gè)工作循環(huán))，而是控制器可以設(shè)置成也可以跳過(guò)半個(gè)工作循環(huán)(例如l/2、l、lV2、2、272、3個(gè)工作循環(huán))。這可以助于平滑和提高內(nèi)燃機(jī)的精確性和敏感度。從振動(dòng)控制的觀點(diǎn)來(lái)看，這樣也可以控制振動(dòng)，因?yàn)榘胙h(huán)時(shí)的有效啟動(dòng)能夠消除可能在驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)中發(fā)展的圖形。例如，如果上面參照?qǐng)D4討論的簡(jiǎn)單序列發(fā)生器被用于生成點(diǎn)火模式，序列發(fā)生器就可以很容易地用于允許“下一個(gè)”工作循環(huán)在傳統(tǒng)中被認(rèn)為是工作循環(huán)的中點(diǎn)時(shí)開(kāi)始。在4沖程活塞內(nèi)燃機(jī)中，這意味著工作循環(huán)可以在活塞任意數(shù)目的往復(fù)運(yùn)動(dòng)之后啟動(dòng)(包括在活塞的奇數(shù)個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)之后啟動(dòng))。相比較而言，傳統(tǒng)的4沖程活塞內(nèi)燃機(jī)僅僅可以在活塞的偶數(shù)個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)之后啟動(dòng)。當(dāng)然，相同的原理也適用于具有更長(zhǎng)(例如6沖程)工作循環(huán)的活塞內(nèi)燃機(jī)。
[0225]工作循環(huán)的半循環(huán)(或部分循環(huán))啟動(dòng)方法可以用于具有在任何時(shí)候能夠可選擇地打開(kāi)和閉合氣門的能力的任意內(nèi)燃機(jī)。帶有電子控制氣門的內(nèi)燃機(jī)是唯一的商業(yè)上可獲得的目前具有這種能力的內(nèi)燃機(jī)。然而，如果發(fā)展了利用磁性、電磁、機(jī)械或其他適當(dāng)技術(shù)來(lái)控制氣門的打開(kāi)和閉合的其他氣門控制技術(shù)，它們也可以很容易地使用。
[0226]當(dāng)提供了氣門的定時(shí)打開(kāi)和閉合的控制的時(shí)候，在工作循環(huán)跳越期間氣門可以保持閉合，如果它們?cè)谀壳按蠖鄶?shù)商業(yè)上可獲得的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)中一樣?？商鎿Q的是，也可以希望在正常的點(diǎn)火氣缸之外的另一個(gè)順序中打開(kāi)和閉合氣門以便減少泵送損失。
[0227]應(yīng)當(dāng)理解，在內(nèi)燃機(jī)的任意往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間開(kāi)始工作循環(huán)的能力與當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)中可能的操作是很不相同的。
[0228]Σ - Λ控制器與可變時(shí)鐘
[0229]如上所述，多種自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制器包括可以用于驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104的多種不同的Σ -Λ控制器。如上所述，可變時(shí)鐘可以用于Σ -Λ控制電路202。對(duì)于比較器使用基于內(nèi)燃機(jī)速度的可變時(shí)鐘具有能使Σ-Λ控制電路與內(nèi)燃機(jī)的操作的輸出更好地同步的優(yōu)點(diǎn)。這反過(guò)來(lái)又可以幫助驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的同步器部分的總體設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)化。
[0230]接下來(lái)參見(jiàn)圖7，將描述包含可變時(shí)鐘Σ - Λ控制器202(b)的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的可選實(shí)施例。驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104(b)具有與如上所述參見(jiàn)圖3的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104(a)非常類似的結(jié)構(gòu)。然而，在本實(shí)施例中，向比較器216提供的時(shí)鐘信號(hào)217(b)是基于內(nèi)燃機(jī)速度的可變時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)通常利用由內(nèi)燃機(jī)速度的示值(例如測(cè)速信號(hào))驅(qū)動(dòng)的鎖相回路234實(shí)現(xiàn)與內(nèi)燃機(jī)速度同步。如上所述，希望Σ - Λ控制器Σ - Λ控制器具有一個(gè)采樣速率，由此輸出信號(hào)240(b)的頻率能夠基本上高于同步器222輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖模式的期望頻率。這樣，又可以大大地改變重復(fù)采樣的數(shù)量。如上所示，重復(fù)采樣速率是期望驅(qū)動(dòng)脈沖頻率的100倍的數(shù)量級(jí)時(shí)可以正常工作，并且由此，在所示實(shí)施例中，除法器252設(shè)置成用因子100來(lái)除同步器邏輯提供的時(shí)鐘信號(hào)230，并且除法器252的輸出用作比較器216的時(shí)鐘。這種配置導(dǎo)致比較器216的輸出頻率為同步器222輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖模式的頻率的100倍。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，除法器可以設(shè)置成用能夠提供足夠重復(fù)采樣的任意整數(shù)去除該信號(hào)。在其他方面，Σ - Λ控制器202的其他部件可以與參照?qǐng)D3所描述的相同。上面討論的同步器222和/或序列發(fā)生器108或多種其他的同步器和序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)的任意之一也可以用于與可變時(shí)鐘Σ - Λ控制器202(b) —起使用。使Σ - Λ控制器202的輸出與內(nèi)燃機(jī)速度的同步的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠允許簡(jiǎn)單的同步器設(shè)計(jì)。
[0231]具有多位比較器輸出的Σ - Λ控制器
[0232]如上所述，在一些實(shí)施例中使用少的能量進(jìn)行氣缸點(diǎn)火是所期望的。降低能量點(diǎn)火可以用于多種目的，其中包括降低不希望的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)的可能性，以及幫助微調(diào)控制以便于在空轉(zhuǎn)或者內(nèi)燃機(jī)低速期間的操作。為了利于降低能量點(diǎn)火，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104可以設(shè)置成在驅(qū)動(dòng)脈沖模式中產(chǎn)生一些部分驅(qū)動(dòng)脈沖，從而在期望減少能量點(diǎn)火時(shí)進(jìn)行指示。
[0233]接下來(lái)參見(jiàn)圖8，將描述能輸出多位信號(hào)的Σ - Λ控制器的變體。在所示實(shí)施例中，Σ -Λ控制器的多位輸出同步器222來(lái)生成部分驅(qū)動(dòng)脈沖。在本實(shí)施例中，Σ -Λ控制器202(c)可以具有與預(yù)先描述的任意實(shí)施例類似的設(shè)計(jì)，然而，比較器216(c)設(shè)置成可以輸出多位信號(hào)240(c)。在描述的主要實(shí)施例中，比較器216(c)是個(gè)兩位比較器，由此輸出信號(hào)240(c)是兩位信號(hào)。然而，在其他實(shí)施例中也可以提供高位比較器，從而產(chǎn)生高位輸出信號(hào)240(c)。使用的位的實(shí)際數(shù)目可以發(fā)生改變來(lái)滿足任意特定應(yīng)用的需要。
[0234]多位輸出信號(hào)的各種狀態(tài)可以每種進(jìn)行設(shè)定從而具有相關(guān)的意義。例如，在兩位比較器中一0，O輸出信號(hào)可以反映零輸出；1，I輸出信號(hào)可以是全信號(hào)輸出一例如I ;0，I可以設(shè)置成表示1/4信號(hào)；1，O可以設(shè)置成表示1/2信號(hào)。當(dāng)然，兩位比較器可以很容易地設(shè)計(jì)成具有與以上提出的0，1/4，1/2和I電平不同的各種狀態(tài)。在高階比較器中，許多其他的狀態(tài)也是可用的。例如，在三位比較器中，有8種狀態(tài)可用；在四位比較器中，有16種狀態(tài)可用，等等。
[0235]那些熟悉多位比較器Σ - Λ設(shè)計(jì)的人可以理解，比較器216 (C)可以設(shè)計(jì)成能夠輸出非零樣本的一定(通常是可控的)百分比作為中間電平信號(hào)。這種中間信號(hào)可以由同步器222和序列發(fā)生器208來(lái)響應(yīng)部分能量驅(qū)動(dòng)脈沖和降低能量點(diǎn)火的需求來(lái)進(jìn)行處理。例如如果Σ - Λ控制器202 (c)輸出充分長(zhǎng)的半(1/2)電平輸出信號(hào)串，從而使同步器222 (c)生成驅(qū)動(dòng)脈沖一那么該輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖就可以是半能量驅(qū)動(dòng)脈沖。該半能量驅(qū)動(dòng)脈沖反過(guò)來(lái)又會(huì)由序列發(fā)生器108(c)用來(lái)指示半能量點(diǎn)火。相同類型的邏輯也可以用于其他(例如四分之一)電平輸出信號(hào)。當(dāng)比較器輸出是多位輸出時(shí)，同步器和序列發(fā)生器可以很容易地設(shè)置來(lái)處理和輸出相應(yīng)的多位信號(hào)。
[0236]應(yīng)當(dāng)理解，多位比較Σ - Λ控制器通常設(shè)置成可以產(chǎn)生具有相同狀態(tài)的擴(kuò)展字符串。因此，任意的如上所述的一般序列發(fā)生器邏輯可以被用于輸出與供給同步器222(c)的信號(hào)240(c)具有相同狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)脈沖。即，由同步器輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖可以設(shè)置成與信號(hào)240(c)的電平相匹配，該信號(hào)240(c)輸入到同步器從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖。
[0237]再次應(yīng)當(dāng)理解，同步器222 (C)的邏輯可以優(yōu)化和/或較大程度地改變從而滿足任意特定應(yīng)用的要求。在一些應(yīng)用中，可以期望提供更復(fù)雜的同步器邏輯從而以期望的方式來(lái)處理特定的情況。例如，可以提供不同邏輯來(lái)處理以下的情況，在該情況下，其中輸入至同步器的信號(hào)240從高電平轉(zhuǎn)換到在驅(qū)動(dòng)脈沖周期末尾一直保持的較低的非零電平。在一些實(shí)現(xiàn)中，在這種情況下具有低電平的驅(qū)動(dòng)脈沖輸出是值得期望的。類似地，當(dāng)信號(hào)從較低的非零電平轉(zhuǎn)換到較高的非零電平時(shí)，可以期望提供特定的邏輯來(lái)指示在這些情況下發(fā)生了什么。
[0238]應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)工作腔室以它們的最佳效率運(yùn)行時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的熱動(dòng)力(和燃料)效率會(huì)最佳。因此，通常不希望具有太多的降低能量點(diǎn)火，除非有特定的需要。然而，在一些情況下，從控制的立場(chǎng)出發(fā)期望有降低能量點(diǎn)火。通常，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以中等內(nèi)燃機(jī)速度向高速運(yùn)行時(shí)，優(yōu)選降降低能量點(diǎn)火的數(shù)目相對(duì)較低(例如小于20%或更為優(yōu)選小于10% )。比較器216(c)可以很容易地設(shè)計(jì)成輸出這種百分比的中間信號(hào)，從而盡量保證降低能量點(diǎn)火的最終數(shù)據(jù)位于期望范圍內(nèi)。
[0239]比較器和/或同步器邏輯也可以設(shè)置成在確定中間比較器的輸出信號(hào)的百分比和/或部分驅(qū)動(dòng)脈沖的輸出時(shí)，將內(nèi)燃機(jī)的速度和/或操作狀態(tài)(例如冷啟動(dòng)等等)考慮在內(nèi)。例如當(dāng)內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)或冷啟動(dòng)時(shí)候，僅僅從比較器輸出中間信號(hào)是值得期望的，這樣在這種情況下就能夠僅僅生成部分驅(qū)動(dòng)脈沖。應(yīng)當(dāng)理解，比較器和/或同步器邏輯可以布置成容納多種不同期望的操作規(guī)則。
[0240]差動(dòng)Σ-Λ控制器
[0241]在其他實(shí)施例中可以使用差動(dòng)Σ - Λ控制器。在這種實(shí)施例中，同步器可以設(shè)置成基于Σ-Λ控制器輸出的差動(dòng)信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)脈沖模式。多種不同的差動(dòng)Σ-Λ控制器可以使用，并且通常它們可以包括在期望時(shí)具有如上所討論的可變時(shí)鐘和/或多位比較器的輸出特征。差動(dòng)Σ-Λ控制器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們通?？梢圆贾贸赡軌蛱峁┍认鄳?yīng)的非差動(dòng)Σ - Λ控制器更平穩(wěn)的性能。
[0242]在一些情況下，在我們稱作隱式差動(dòng)Σ - Λ的模式下運(yùn)行時(shí)有利的。在這種模式下，制約同步器或序列發(fā)生器的任一個(gè)(或兩個(gè))來(lái)限制驅(qū)動(dòng)脈沖和/或腔室點(diǎn)火為一次一個(gè)。即，在這種模式下，制約每個(gè)點(diǎn)火的工作腔室后跟隨一次跳過(guò)的點(diǎn)火機(jī)會(huì)(和/或制約每個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖后跟隨著零脈沖)。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在需要顯著低于50%的點(diǎn)火機(jī)會(huì)的電平下操作從而輸送期望的內(nèi)燃機(jī)輸出時(shí)，這種隱式差動(dòng)Σ - Λ更為有利，在該情況下，因?yàn)楫?dāng)需要的輸出相對(duì)較低時(shí)，通過(guò)確保這兩次點(diǎn)火不會(huì)彼此緊跟著能有助于進(jìn)一步平滑內(nèi)燃機(jī)的輸出。
[0243]應(yīng)當(dāng)理解，汽車內(nèi)燃機(jī)通常在需要能夠輸送較小(例如，10 - 25% )的內(nèi)燃機(jī)功率的狀況下操作。在這類運(yùn)行狀況下隱式差動(dòng)Σ-Λ方法尤其有用。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以期望在一些工作情況期間內(nèi)燃機(jī)在隱式差動(dòng)Σ - Λ模式操作，在另外的工作情況期間以另一種形式的連續(xù)變排量模式操作，并且在其他工作情況下以傳統(tǒng)的操作模式操作。當(dāng)然，各種操作模式的數(shù)目和性質(zhì)可以較大地改變。因此，應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)燃機(jī)控制器通常可以設(shè)置成在不同工作情況期間以多種不同的操作模式操作。
[0244]由隱式差動(dòng)Σ - Λ提供的約束也可以很大地改變。例如，在需要較低的內(nèi)燃機(jī)輸出時(shí)，當(dāng)期望制約點(diǎn)火模式在每個(gè)點(diǎn)火之后跳過(guò)至少兩個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)時(shí)，就是這種情況。在其他情況下，可以期望允許兩個(gè)點(diǎn)火彼此跟隨，而不是三個(gè)。在其他情況下，可能需要在任意時(shí)間跳過(guò)指定數(shù)目的彼此跟隨的點(diǎn)火。通常，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于特定內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火模式可以通過(guò)序列發(fā)生器或同步器以能提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出而確定的適當(dāng)?shù)亩喾N方式來(lái)制約，并且這些制約可以設(shè)置成隨著內(nèi)燃機(jī)上的載荷、跳越點(diǎn)火的總體比值或適合控制特定內(nèi)燃機(jī)的任意其他因子而變化。
[0245]數(shù)字Σ-Λ控制器
[0246]也可以使用上面所提到的早期的數(shù)字Σ-Λ控制器。這種實(shí)施例在圖9中顯示了，其中顯示了數(shù)字三階Σ - Λ控制電路202 (C)。在本實(shí)施例中，加速器踏板位置指示信號(hào)輸入到第一數(shù)字積分器304中。第一數(shù)字積分器304的輸出供給到第二數(shù)字積分器308，并且第二數(shù)字積分器312的輸出供給第三數(shù)字積分器314。第三數(shù)字積分器314的輸出供給比較器116，該比較器116可以設(shè)置成與如上所述與模擬Σ-Λ電路相對(duì)應(yīng)的單位或多位比較器相同的方式來(lái)操作。在圖9所示的該實(shí)施例中，第一數(shù)字積分器304有效地充當(dāng)抗混濾波器。
[0247]為三個(gè)數(shù)字積分器段304、308和314的每一個(gè)提供負(fù)反饋。反饋可以來(lái)自比較器116的輸出、同步器邏輯222的輸出或序列發(fā)生器126的輸出的任意一個(gè)或任意組合。每個(gè)階段反饋分別具有倍增因數(shù)L、M和N。
[0248]像如上所述的模擬Σ - Λ控制電路一樣，向數(shù)字Σ - Λ控制電路的主輸入可以是加速器位置113的指示或任意其他的期望輸出的適當(dāng)指示。如預(yù)先所描述的，在所示實(shí)施例中期望輸出信號(hào)113與偽隨機(jī)顫動(dòng)信號(hào)246組合從而減少生成不希望的音調(diào)的可能性。
[0249]模擬和數(shù)字操作之間的主要差別在于模擬Σ - Λ中的積分器是連續(xù)工作的，而數(shù)字積分器通常僅僅在每個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的起始階段工作。在一些實(shí)現(xiàn)中，期望相對(duì)于各種模擬Σ - Λ設(shè)計(jì)像如上所述一樣以非常高的速度運(yùn)行時(shí)鐘，該速度非常類似固定的可變時(shí)鐘的速度。然而，并不存在這種要求。因?yàn)樽罱K期望的輸出的頻率等于受到控制的點(diǎn)火機(jī)會(huì)，所以時(shí)鐘可以與點(diǎn)火機(jī)會(huì)同步，這樣就可以消除對(duì)于同步器和/或序列發(fā)生器的需要(或簡(jiǎn)化其功能)。因此，當(dāng)使用數(shù)字控制時(shí)，通過(guò)在受控的點(diǎn)火機(jī)會(huì)的頻率下運(yùn)行時(shí)鐘可以簡(jiǎn)化控制器的設(shè)計(jì)。
[0250]雖然已經(jīng)描述了模擬和數(shù)字控制器，但是應(yīng)當(dāng)理解在其他實(shí)現(xiàn)中也可以期望提供模擬/數(shù)字混合Σ -Λ控制器。在混合的模擬/數(shù)字控制器中，可以從模擬部件形成Σ -Λ控制器的一些階段，同時(shí)另外的部分也可以從數(shù)字部件形成?；旌夏M/數(shù)字Σ - Λ控制器的一個(gè)實(shí)例使用了模擬積分器204代替第一數(shù)字積分器304作為控制器的第一階段。然后從數(shù)字部件形成第二和第三積分器。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中也可以使用具有其他個(gè)數(shù)的階段，并且模擬與數(shù)字積分器的相對(duì)數(shù)目也可以改變。在其他實(shí)施例中，可以使用數(shù)字或混合差動(dòng)Σ - Λ控制器。
[0251]單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火
[0252]接下來(lái)參見(jiàn)圖12，將依照本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例描述內(nèi)燃機(jī)控制單元400。該實(shí)施例尤其適用于在如上所述的單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方法或各種方法的變體中使用。在所示實(shí)施例中，向可選的低通濾波器402配置加速器踏板位置113的指示(或其他適當(dāng)?shù)钠谕敵龅闹甘?。低通濾波器(也可以與任意其他描述的實(shí)施例一起使用)旨在消除期望輸出信號(hào)中非常短(例如高頻)的變化。該類變化例如可能會(huì)由因?yàn)榈缆凡黄蕉鴮?dǎo)致的駕駛者腳部位置的抖動(dòng)或其他原因而產(chǎn)生。低通濾波器可以被用于減少或消除這種抖動(dòng)和輸入信號(hào)113中的其他未料的高頻變化。
[0253]然后期望輸出的經(jīng)過(guò)濾后的示值供給能夠有效將輸入信號(hào)除以氣缸的可用數(shù)目的剩余計(jì)算器404。例如如果內(nèi)燃機(jī)具有六氣缸，那么輸入信號(hào)就在概念上除以6。剩余計(jì)算器可以縮放從而結(jié)果包括整數(shù)和余數(shù)。一般而言，整數(shù)輸出406可以通過(guò)控制器用作指示器來(lái)指示所有時(shí)間中有多少氣缸點(diǎn)火，余數(shù)輸出407可以有效地用于控制受調(diào)制的氣缸。除法器優(yōu)選可以適當(dāng)?shù)乜s放以便輸出能針對(duì)內(nèi)燃機(jī)提供期望的功率輸出范圍。例如，在概念上講，它可以縮放從而當(dāng)期望最大功率時(shí)(例如當(dāng)加速器踏板完全踩下時(shí))，除法器輸出等于內(nèi)燃機(jī)中的氣缸數(shù)目的整數(shù)，而沒(méi)有余數(shù)。當(dāng)然，在其他實(shí)現(xiàn)中可以使用不同的縮放，非線性除法器可以用作期望的縮放工具，和/或其他部件可以用來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)于縮放的補(bǔ)償或者使用其他的變體。
[0254]在所示實(shí)施例中，剩余計(jì)算器的整數(shù)輸出406供給噴射控制器440，余數(shù)輸出407供給受調(diào)制的工作腔室控制器405。更具體地說(shuō)，余數(shù)提供給包含在受調(diào)制的工作腔室控制器中的乘法器410。乘法器410用等于內(nèi)燃機(jī)可用氣缸數(shù)目的因子乘以余數(shù)信號(hào)。例如在典型的六氣缸內(nèi)燃機(jī)中，乘法器可以用因子6乘以余數(shù)。然后乘法器410的輸出用作驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的控制輸入。驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器可以具有任意適當(dāng)?shù)男问?。在所示?shí)施例中，作為實(shí)例，驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器包括預(yù)測(cè)的自適應(yīng)控制器420，該控制器420具有數(shù)字三階Σ - Δ控制器的形式，即類似于如上所述的數(shù)字Σ - Λ控制器202(a)，雖然他使用了另一種時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中可以去掉乘法器并且Σ - Λ控制器420可以適當(dāng)?shù)乜s放從而提供期望的輸出。
[0255]在本實(shí)施例中，乘法器410的輸出輸入到第一數(shù)字積分器304中。如果需要的話，可選的偽隨機(jī)顫動(dòng)器也可以與乘法器的輸出在第一數(shù)字積分器304之前進(jìn)行組合。第一數(shù)字積分器304的輸出供給到第二數(shù)字積分器308，并且第二數(shù)字積分器308的輸出供給第三數(shù)字積分器314。第三數(shù)字積分器314的輸出供給預(yù)先描述的比較器116。因?yàn)棣瞋Λ控制器420的設(shè)計(jì)與參見(jiàn)圖9所述的設(shè)計(jì)非常類似，所以在此沒(méi)有重復(fù)相似特征的解釋。比較器116的輸出提供給閂鎖430，閂鎖430依次又將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸送給噴射控制器440。比較器的輸出還作為第一數(shù)字積分器304的負(fù)輸入進(jìn)行反饋。時(shí)鐘信號(hào)提供給Σ - Λ控制器420，并且閂鎖430與調(diào)制氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)同步。使用這種配置，閂鎖430的輸出可以用作調(diào)制氣缸的驅(qū)動(dòng)脈沖模式442。在不包括閂鎖的實(shí)施例中，比較器116的輸出可能直接用作驅(qū)動(dòng)脈沖模式。這可以消除對(duì)圖9的實(shí)施例中使用的同步器的需要。
[0256]應(yīng)當(dāng)指出，在大多數(shù)預(yù)先描述的實(shí)施例中，使用了高頻時(shí)鐘。相比較而言，圖12的實(shí)施例使用了頻率非常低的時(shí)鐘，該時(shí)鐘頻率與受控的(多個(gè))氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)同步。因此，在任意給定時(shí)間，Σ - Λ控制器420正在控制一個(gè)氣缸，然后時(shí)鐘就會(huì)具有與受控的單個(gè)氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)同步的頻率，從而在受控氣缸的每個(gè)點(diǎn)火機(jī)會(huì)時(shí)就會(huì)緊緊發(fā)生一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)。在其他實(shí)施例中，其中控制器420正在控制一個(gè)以上的氣缸(例如2個(gè)、3個(gè)或所有氣缸)的點(diǎn)火時(shí)，時(shí)鐘頻率可以與所有受控氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)的頻率相匹配。
[0257]在所示實(shí)施例中，剩余計(jì)算器404的整數(shù)輸出406和驅(qū)動(dòng)脈沖模式信號(hào)442都提供給噴射控制器440。噴射控制器440充當(dāng)簡(jiǎn)化的序列發(fā)生器并且控制燃料噴射驅(qū)動(dòng)器444。噴射控制器的邏輯設(shè)置成始終通過(guò)噴射控制器的整數(shù)輸出來(lái)識(shí)別與氣缸的數(shù)目相等的一組氣缸點(diǎn)火。由此，在驅(qū)動(dòng)脈沖模式442指示的圖形中為一個(gè)氣缸進(jìn)行點(diǎn)火。余下的氣缸組沒(méi)有進(jìn)行點(diǎn)火。點(diǎn)火氣缸組中的特定氣缸通過(guò)能提供良好的內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)以及熱管理特征的方式來(lái)優(yōu)選。在許多實(shí)現(xiàn)中，期望將噴射控制器440設(shè)置成隨著時(shí)間的變化使點(diǎn)火氣缸中的氣缸周期性地變化。周期性地改變點(diǎn)火氣缸中的特定氣缸存在幾種可能的好處。在一些內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的考慮是內(nèi)燃機(jī)的熱管理。應(yīng)當(dāng)理解，在所有的時(shí)間內(nèi)在點(diǎn)火的氣缸和跳過(guò)的氣缸之間存在較大的溫差。如果相對(duì)較冷的空氣通過(guò)跳過(guò)的氣缸進(jìn)行泵送，那么該溫差還會(huì)放大。溫差也會(huì)對(duì)排放物有影響。因此，期望有時(shí)期望能夠改變跳過(guò)的以及始終點(diǎn)火的氣缸組中的特定氣缸，從而確保內(nèi)燃機(jī)維持可接受的熱平衡。
[0258]周期性地改變點(diǎn)火氣缸中的特定氣缸也出于其他的原因。例如，期望確保隨著時(shí)間的過(guò)去，所有的氣缸大體上具有相同的點(diǎn)火數(shù)量。這可以有助于確保內(nèi)燃機(jī)均勻的磨損特性并且有助于清潔不用的氣缸。各種氣缸組中的特定氣缸可以相對(duì)經(jīng)常地(例如在每隔幾分鐘的數(shù)量級(jí)上或者更頻繁地)、相對(duì)很少地(例如每次內(nèi)燃機(jī)熄滅的數(shù)量級(jí)上、內(nèi)燃機(jī)操作的小時(shí)數(shù)等等)或者以這二者之間的頻次發(fā)生改變。
[0259]應(yīng)當(dāng)理解，使用所述的方法，通常通過(guò)更頻繁地對(duì)單個(gè)調(diào)制氣缸進(jìn)行點(diǎn)火也可以適應(yīng)要求附加功率相對(duì)較小這一需求。類似地，使用所述的方法，通常通過(guò)較低頻率地對(duì)單個(gè)調(diào)制氣缸進(jìn)行點(diǎn)火也可以適應(yīng)要求功率降低相對(duì)較小這一需求。然而，在一些情況下，對(duì)于附加功率或者降低功率的要求也對(duì)剩余計(jì)算器404計(jì)算的整數(shù)值的改變會(huì)產(chǎn)生影響。在這些情況下，附加的氣缸可以添加，或者從始終點(diǎn)火的氣缸組中除去。應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)現(xiàn)中，Σ - Λ控制器420會(huì)存在等待時(shí)間，這樣，當(dāng)從始終點(diǎn)火的氣缸組中添加或者減去氣缸形成轉(zhuǎn)換時(shí)，這回對(duì)內(nèi)燃機(jī)的“感覺(jué)”產(chǎn)生不利影響。潛在的問(wèn)題可以通過(guò)考慮在假想情況來(lái)理解，即，其中一個(gè)氣缸在所有的時(shí)間內(nèi)操作，第二調(diào)制氣缸95%的時(shí)間操作(即剩余計(jì)算器404的整數(shù)輸出406為“1”，余數(shù)輸出407的有效值y為0.95)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，操作者會(huì)對(duì)加速器踏板進(jìn)行微小的調(diào)整，將需求功率提高到“2.05”的等級(jí)，這樣就會(huì)使剩余計(jì)算器404的整數(shù)輸出406增加到“2”，余數(shù)輸出407降低到5%。如果不管的話，Σ - Λ控制器將會(huì)時(shí)候總適應(yīng)新需求的功率等級(jí)。然而，因?yàn)榭刂破骶哂械却龝r(shí)間，所以可能產(chǎn)生如下的瞬時(shí)影響，即在很短的時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生太大的輸送功率。這可以想象，即控制器設(shè)法在較短的周期繼續(xù)以95%的點(diǎn)火頻率操作，而此時(shí)卻期望僅僅以5%的點(diǎn)火頻率進(jìn)行操作。
[0260]當(dāng)增加或減少始終點(diǎn)火氣缸組中的氣缸數(shù)目時(shí)，為了改進(jìn)控制器的瞬時(shí)反應(yīng)，通過(guò)在調(diào)制氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)之間的周期中向Σ - Λ控制器420施加短脈沖的高速時(shí)鐘信號(hào)，Σ - Λ控制器就可以“有效地”進(jìn)行重新設(shè)置。這就允許積分器相對(duì)于調(diào)制氣缸調(diào)節(jié)到新的需求功率等級(jí)。應(yīng)當(dāng)理解，可以以多種不同的方式實(shí)現(xiàn)Σ-Λ控制器420的復(fù)位。作為實(shí)例，實(shí)現(xiàn)這種方法的一種方式是提供一種時(shí)鐘多路傳送換器425，該時(shí)鐘多路傳送換器425在每次剩余計(jì)算器的整數(shù)計(jì)數(shù)遞增或遞減時(shí)，將調(diào)制的氣缸點(diǎn)火機(jī)會(huì)時(shí)鐘信號(hào)423與剩余計(jì)算器404發(fā)送的復(fù)位信號(hào)429驅(qū)動(dòng)的高頻時(shí)鐘信號(hào)427 —起進(jìn)行多路傳送。該脈沖顯著短于點(diǎn)火機(jī)會(huì)時(shí)鐘信號(hào)423的周期，并且優(yōu)選具有充分的周期從而允許Σ - Λ控制器420完全調(diào)節(jié)到新的功率等級(jí)需求。因?yàn)閿?shù)字電子設(shè)備可以很容易地在高速下操作(例如在千赫、兆赫或高頻范圍的時(shí)鐘速率下)，同時(shí)單個(gè)氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)通常大大低于100Hz，因此有充分的時(shí)間來(lái)使控制器420在點(diǎn)火機(jī)會(huì)之間進(jìn)行復(fù)位。
[0261]在本實(shí)施例中，當(dāng)調(diào)制氣缸點(diǎn)火機(jī)會(huì)時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)閂鎖時(shí)，僅僅閂鎖使用的比較器的輸出作為激活的比較器輸出。如果需要的話，短脈沖可以定時(shí)以便脈沖可以僅僅在有序的點(diǎn)火機(jī)會(huì)之間發(fā)生。使用這種配置，復(fù)位脈沖中的所有信號(hào)都由閂鎖忽略了，從而脈沖永遠(yuǎn)不會(huì)對(duì)點(diǎn)火發(fā)生影響。然而，并不存在這種要求。
[0262]在描述的實(shí)施例中，在任意給定的時(shí)間，僅僅單個(gè)氣缸進(jìn)行調(diào)制，同時(shí)其他的每個(gè)氣缸要么始終被跳過(guò)，要么始終被點(diǎn)火。然而，在其他實(shí)現(xiàn)中，內(nèi)燃機(jī)控制器400可以修改成對(duì)一個(gè)以上(例如2個(gè)氣缸等等)進(jìn)行調(diào)制，同時(shí)其他的每個(gè)氣缸要么始終被跳過(guò)，要么始終被點(diǎn)火。
[0263]當(dāng)剩余計(jì)算器404確定更多或者更少的氣缸應(yīng)該在“始終點(diǎn)火的”組中時(shí)，就會(huì)向噴射控制器440發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘?hào)從而產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。向始終點(diǎn)火組添加的(或除去的)特定氣缸可以基于多種設(shè)計(jì)方案和任意特定系統(tǒng)的需要而大大地改變。例如，在一些實(shí)現(xiàn)或情況下，當(dāng)向始終點(diǎn)火組添加氣缸時(shí)，可能期望指定目前調(diào)制的氣缸作為“下一個(gè)”始終點(diǎn)火的氣缸，然后指定跳過(guò)的氣缸組的氣缸之一作為“新的”調(diào)制氣缸。在其他實(shí)現(xiàn)或情況下，也可以期望簡(jiǎn)單地指定跳過(guò)的氣缸組中的氣缸之一作為下一個(gè)“始終點(diǎn)火”的氣缸并且調(diào)制該氣缸。在其他實(shí)現(xiàn)或情況下，可以優(yōu)選簡(jiǎn)單選擇新的一組始終點(diǎn)火的氣缸以及新的調(diào)制氣缸，而無(wú)需考慮先前的指定。當(dāng)然，在安排“始終點(diǎn)火”、“跳過(guò)的”和“調(diào)制的”氣缸組中的氣缸時(shí)，也會(huì)考慮多種其他的因素。
[0264]在操作期間，剩余計(jì)算器404連續(xù)地監(jiān)視期望輸出信號(hào)113并且連續(xù)地除該信號(hào)。實(shí)際上，期望輸出信號(hào)113的任何變化都會(huì)導(dǎo)致供給調(diào)制工作腔室控制器405的余數(shù)輸出信號(hào)407的變化?？刂破?05依次產(chǎn)生由余數(shù)輸出信號(hào)407指定的輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖模式。每當(dāng)剩余計(jì)算器的整數(shù)值發(fā)生改變時(shí)，復(fù)位信號(hào)就會(huì)發(fā)送給時(shí)鐘多路傳送換器425，該時(shí)鐘多路傳送換器425在較短的時(shí)間內(nèi)向Σ - Λ控制器420施加高頻時(shí)鐘427的由此使Σ - Δ控制器復(fù)位并且允許它調(diào)節(jié)到新的余數(shù)等級(jí)。每當(dāng)整數(shù)輸出增加或減少時(shí)復(fù)位信號(hào)就會(huì)觸發(fā)。
[0265]如上所述，在跳越點(diǎn)火方式下操作會(huì)產(chǎn)生的一個(gè)潛在問(wèn)題涉及跳過(guò)的氣缸的操作。如果在跳過(guò)的工作循環(huán)期間氣門打開(kāi)和閉合，那么空氣就會(huì)通過(guò)氣缸泵送到排氣系統(tǒng)，并且排氣/排放系統(tǒng)必需設(shè)計(jì)成能夠處理廢氣中的過(guò)量氧氣。在一些內(nèi)燃機(jī)(例如使用電子氣門的內(nèi)燃機(jī)中)，氣門的打開(kāi)和閉合可以在工作循環(huán)對(duì)工作循環(huán)的基礎(chǔ)上控制，這種情況是理想的，因?yàn)檫@樣允許跳過(guò)的氣缸可以保持閉合。然而，實(shí)際上，現(xiàn)今道路上極少的車輛具有電子控制閥(或者，具有在工作循環(huán)對(duì)工作循環(huán)的基礎(chǔ)上控制閥的打開(kāi)和閉合的能力)。
[0266]如上所述，大多數(shù)商業(yè)上可獲得的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)成關(guān)閉所選擇的氣缸從而改變內(nèi)燃機(jī)的位置。當(dāng)氣缸關(guān)閉時(shí)，其氣門通常在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣或排氣沖程期間不會(huì)打開(kāi)。雖然所選擇的氣缸可以關(guān)閉，但是脫離機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間可以阻止氣缸在工作循環(huán)對(duì)工作循環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)生啟動(dòng)和停用。雖然傳統(tǒng)的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)顯示了與普通內(nèi)燃機(jī)相比得到提高的效率，但是內(nèi)燃機(jī)輸出仍然通過(guò)改變輸送到主動(dòng)氣缸中的空氣和/或燃料的量而發(fā)生改變。因此，它們的效率還可以利用在此所述的優(yōu)化的跳越點(diǎn)火技術(shù)來(lái)提高。參見(jiàn)圖12描述的內(nèi)燃機(jī)控制單元400也適用于與這類變排量?jī)?nèi)燃機(jī)一起使用。例如，如果特定內(nèi)燃機(jī)能夠關(guān)閉特定氣缸或特定組的氣缸，那么在單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方式下未使用的氣缸就可以在操作期間關(guān)閉。這還可以改進(jìn)受控內(nèi)燃機(jī)的排放特性，部分原因是因?yàn)闇p少了排氣中的過(guò)量氧氣的數(shù)量。關(guān)閉跳過(guò)的氣缸也可以減少相對(duì)于不能夠關(guān)閉任意氣缸的內(nèi)燃機(jī)的泵送損失，從而也同樣可以立于改進(jìn)熱力效率。
[0267]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，一些現(xiàn)有的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)能夠單個(gè)地或者成組地關(guān)閉選擇的氣缸。例如，Honda目前生產(chǎn)六氣缸的可變氣缸管理內(nèi)燃機(jī)，它能夠關(guān)閉2個(gè)、3個(gè)或略微改動(dòng)的4個(gè)氣缸。其他的內(nèi)燃機(jī)可以設(shè)置成成對(duì)或成組地關(guān)閉氣缸。單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火控制器400也適用于與這種內(nèi)燃機(jī)一起使用，因?yàn)橐恍?、甚至可能全部的未使用的氣缸可以關(guān)閉從而減少了排氣中的過(guò)量氧氣和泵送損失。在這種配置中，噴射控制器440可以設(shè)置成基于內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)卦诓僮鳡顟B(tài)之間進(jìn)行額外的轉(zhuǎn)換內(nèi)燃機(jī)。
[0268]變排量?jī)?nèi)燃機(jī)操作狀態(tài)的快速調(diào)制
[0269]
【發(fā)明者】觀察到商業(yè)上可獲得的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)的操作中存在問(wèn)題在于，在任意時(shí)候在內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)中產(chǎn)生了非微小的改變時(shí)，例如如果存在增多或減少功率的需求，或者存在載荷發(fā)生較大改變的需求的時(shí)候，等等，它們的控制器就會(huì)出現(xiàn)脫離變排量模式。結(jié)果是在正常的行車狀況下，內(nèi)燃機(jī)往往不會(huì)在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)以更高效的減少位移的模式操作(或者保持)?？梢詰岩傻囊粋€(gè)原因是，在不論使用的氣缸的數(shù)目多少時(shí)，以提供與響應(yīng)加速器踏板的運(yùn)動(dòng)相同的“感覺(jué)”的方式控制內(nèi)燃機(jī)存在難度。因此，對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)控制器，不是冒險(xiǎn)改變內(nèi)燃機(jī)的感覺(jué)，而是選擇脫離變排量模式。
[0270]參照?qǐng)D12描述的反饋控制系統(tǒng)非常適合于以下情況，即在任意時(shí)間不論操作的氣缸的數(shù)目多少而提供期望的功率時(shí)。結(jié)果是內(nèi)燃機(jī)可以相對(duì)于更多(或更低)功率的需求而產(chǎn)生基本相同的感覺(jué)，而不論任意特定時(shí)間下所使用的氣缸的數(shù)目為多少。因此，描述的控制器非常適合于傳統(tǒng)的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)，并且可以進(jìn)一步提高它們的燃料效率，不僅僅由于使用了更高效(例如優(yōu)化的)點(diǎn)火，還由于具有在較多的時(shí)間內(nèi)便于以減少數(shù)量的氣缸操作的能力。因?yàn)樗心芰υ跉飧讛?shù)量較少時(shí)有效地控制內(nèi)燃機(jī)，所以所描述的反饋控制系統(tǒng)可以改進(jìn)傳統(tǒng)的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)的效率，即使在點(diǎn)火沒(méi)有優(yōu)化(例如即使內(nèi)燃機(jī)被節(jié)流)的情況下。
[0271]如上所述，在使用如上所述的純單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火方法會(huì)遇到的一個(gè)潛在問(wèn)題在于，如果未點(diǎn)火的氣缸的氣門不能保持閉合，那么空氣就會(huì)泵送經(jīng)過(guò)內(nèi)燃機(jī)。對(duì)于一些內(nèi)燃機(jī)而言，排除有效成本改造這個(gè)缺點(diǎn)已經(jīng)夠充分了，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)現(xiàn)存的排放系統(tǒng)不能處理經(jīng)過(guò)跳過(guò)的氣缸泵送的未燃燒的空氣。
[0272]如果變排量?jī)?nèi)燃機(jī)能夠關(guān)閉不同組的氣缸從而提供幾種不同的排量(例如能夠在2、3、4或6個(gè)氣缸上操作的內(nèi)燃機(jī))，由泵送空氣通過(guò)未點(diǎn)火氣缸的空氣生成的問(wèn)題可以通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)的不同操作模式之間迅速地轉(zhuǎn)換而潛在地消除。例如，如果內(nèi)燃機(jī)的期望的輸出可以由在所有時(shí)間最優(yōu)地對(duì)兩個(gè)氣缸點(diǎn)火并且在一半時(shí)間對(duì)第三氣缸點(diǎn)火提供，然后在概念上，期望的輸出可以通過(guò)在兩氣缸操作狀態(tài)和三氣缸操作狀態(tài)之間迅速地前后轉(zhuǎn)換獲得，這樣平均起來(lái)，在內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)完整循環(huán)期間就有兩個(gè)半氣缸被點(diǎn)火。如果有效地做到這一點(diǎn)，那么空氣就不會(huì)輸送到(并因此不會(huì)泵送通過(guò))所有未點(diǎn)火的氣缸。這類應(yīng)用的限制因素在于不同操作狀態(tài)之間變換的速度。
[0273]如果變排量?jī)?nèi)燃機(jī)可以相對(duì)迅速地轉(zhuǎn)換到新的操作狀態(tài)，那么就可以類似于如上參照?qǐng)D12所述的控制器那樣來(lái)使用控制器以控制內(nèi)燃機(jī)。在這種實(shí)施例中，噴射控制器440還可以設(shè)置成根據(jù)需要指示內(nèi)燃機(jī)在操作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。接下來(lái)參見(jiàn)圖13，將描述對(duì)于操作這種內(nèi)燃機(jī)的適當(dāng)?shù)目刂茍D。圖13是顯示在傳統(tǒng)的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)中作為節(jié)氣門位置的函數(shù)的可用功率的曲線圖。在所示實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)是能夠使用2、3、4或6各氣缸操作的奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)。當(dāng)期望的內(nèi)燃機(jī)輸出低于可以通過(guò)在其最佳狀態(tài)中操作兩個(gè)氣缸提供的功率量時(shí)，所需功率可以通過(guò)操作內(nèi)燃機(jī)在使用兩個(gè)操作氣缸的節(jié)流以調(diào)制功率的節(jié)流的兩氣缸操作模式中輸送。這通常類似于其中傳統(tǒng)的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)當(dāng)今的操作方式并且內(nèi)燃機(jī)性能由圖13中顯示兩個(gè)節(jié)流氣缸的功率輸出的曲線470表示。當(dāng)請(qǐng)求的功率等于或超過(guò)可以由在其最佳級(jí)操作的兩個(gè)氣缸輸送的功率量時(shí)，內(nèi)燃機(jī)就可以轉(zhuǎn)換為優(yōu)化的(例如基本上未節(jié)流的)操作模式，且該操作模式使用類似于圖12中所示控制器的控制器來(lái)輸送所需功率。如上參照?qǐng)D14和其他處所述，“優(yōu)化的”操作狀態(tài)可能實(shí)際上不對(duì)應(yīng)于完全開(kāi)口節(jié)氣門狀態(tài)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在本說(shuō)明書(shū)的情況下，當(dāng)我們使用術(shù)語(yǔ)“未節(jié)流的”或“基本上未節(jié)流的”時(shí)，并非旨在僅僅限于其中節(jié)氣門全開(kāi)的情況。相反，預(yù)計(jì)指示其中節(jié)氣門充分地打開(kāi)以允許相對(duì)充分的空氣進(jìn)入氣缸并且不用作調(diào)制內(nèi)燃機(jī)輸出的主要機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。
[0274]當(dāng)所需功率是可以由在所有時(shí)間在其最佳級(jí)上操作的兩個(gè)和三個(gè)氣缸輸送的功率之間的數(shù)量時(shí)，那么噴射控制器440就指示內(nèi)燃機(jī)在由驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)442指示的兩和三氣缸模式之間前后轉(zhuǎn)換。即，當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)442低時(shí)，噴射控制器440將將內(nèi)燃機(jī)置于兩氣缸模式中，并且當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)442高時(shí)，噴射控制器440就將內(nèi)燃機(jī)置于三氣缸模式中。在這種操作狀態(tài)中，內(nèi)燃機(jī)基本上未節(jié)流的運(yùn)行并且氣缸點(diǎn)火如上文所述被優(yōu)化。因此，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)442有效地充當(dāng)何時(shí)內(nèi)燃機(jī)應(yīng)該被放入兩氣缸模式時(shí)和何時(shí)它應(yīng)該在三氣缸模式中的指示器。類似地，當(dāng)所需功率是可以由在所有時(shí)間在其最佳級(jí)上操作的三個(gè)和四個(gè)氣缸輸送的功率之間的數(shù)量時(shí)，那么噴射控制器就指示內(nèi)燃機(jī)在由驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)442指示的三和四氣缸模式之間前后轉(zhuǎn)換。
[0275]在圖13中，當(dāng)在兩和三氣缸模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)的內(nèi)燃機(jī)輸出由線475表示并且當(dāng)在三和四氣缸之間轉(zhuǎn)換時(shí)的內(nèi)燃機(jī)輸出由線476表示。這與顯示分別以傳統(tǒng)的節(jié)流方式使用三個(gè)、四個(gè)和六個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)輸出的線471、472和473形成對(duì)照。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)輸送比可以由兩個(gè)氣缸單獨(dú)地輸送更多功率時(shí)允許內(nèi)燃機(jī)基本上未節(jié)流的運(yùn)行可以顯著地提高內(nèi)燃機(jī)的燃料效率。
[0276]當(dāng)所需功率是可以由在所有時(shí)間在其最佳級(jí)上操作的四個(gè)和六個(gè)氣缸輸送的功率之間的數(shù)量時(shí)，那么噴射控制器就指示內(nèi)燃機(jī)基于驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)442適當(dāng)?shù)卦谒暮土鶜飧啄Ｊ街g前后轉(zhuǎn)換。應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)燃機(jī)控制器400必須被設(shè)置成考慮到當(dāng)內(nèi)燃機(jī)從四氣缸操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為六氣缸操作狀態(tài)時(shí)兩個(gè)附加的氣缸被點(diǎn)火的事實(shí)。這種差異可以使用幾種不同的方式處理。出于說(shuō)明的目的，考慮其中內(nèi)燃機(jī)在內(nèi)燃機(jī)的完整操作循環(huán)中僅僅可以在操作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換一次的實(shí)現(xiàn)。即，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換操作狀態(tài)時(shí)，每個(gè)操作氣缸必須被點(diǎn)火一次。補(bǔ)償附加的氣缸的一個(gè)適當(dāng)方法是利用噴射控制器邏輯來(lái)確定何時(shí)在四氣缸狀態(tài)和六氣缸狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。例如，如果剩余計(jì)算器的整數(shù)輸出407是“4”，那么對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)操作循環(huán)，在轉(zhuǎn)換為六氣缸模式之前，噴射控制器需要兩個(gè)“高”驅(qū)動(dòng)脈沖的累積，其后噴射控制器將內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換回四氣缸操作狀態(tài)直到已經(jīng)累積了另兩個(gè)“高”驅(qū)動(dòng)脈沖。
[0277]當(dāng)剩余計(jì)算器的整數(shù)輸出407是“5”時(shí)，那么噴射控制器將對(duì)內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)完整工作循環(huán)有效地向累加器加一，這將具有使內(nèi)燃機(jī)在六氣缸狀態(tài)中操作更高百分比的時(shí)間的期望效果以因此輸送期望的功率。
[0278]補(bǔ)償附加的氣缸的第二中適當(dāng)方法是利用Σ - Λ控制器邏輯來(lái)指示何時(shí)四氣缸狀態(tài)和六氣缸狀態(tài)是適當(dāng)?shù)?。在一個(gè)這種實(shí)現(xiàn)中，向Σ - Λ控制器的輸入可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)以考慮兩個(gè)氣缸被控制而代替僅僅一個(gè)氣缸被控制的事實(shí)。這可以涉及基于期望的輸出信號(hào)超出“4”氣缸的數(shù)量改變剩余計(jì)算器為輸出“余數(shù)”信號(hào)的邏輯，然后將該值除以2的因子從而補(bǔ)償“高”驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)導(dǎo)致兩個(gè)附加的氣缸被點(diǎn)火的事實(shí)。
[0279]在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，如果內(nèi)燃機(jī)的模式轉(zhuǎn)換響應(yīng)時(shí)間足夠快，這樣會(huì)在“第五個(gè)”和“第六個(gè)”氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)之間生成模式轉(zhuǎn)換，那么內(nèi)燃機(jī)控制器就可以配置成就如同如上使用用于適當(dāng)?shù)仃P(guān)閉氣缸的模式轉(zhuǎn)換所述的單氣缸調(diào)制跳越點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)控制器那樣操作。
[0280]應(yīng)當(dāng)理解，前述實(shí)例在本質(zhì)上僅僅是示例性的而且任意特定實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)都需要被調(diào)節(jié)以補(bǔ)償被控制的特定變排量?jī)?nèi)燃機(jī)的容量。容許的操作狀態(tài)的實(shí)際數(shù)目和每個(gè)這種狀態(tài)中的可用氣缸的實(shí)際數(shù)目將隨著內(nèi)燃機(jī)的不同而改變?？刂破餍枰徽{(diào)節(jié)以利用可用狀態(tài)。此外，用于在不同操作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的響應(yīng)時(shí)間將隨著內(nèi)燃機(jī)的不同而改變。一些內(nèi)燃機(jī)可以采用內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)以上的完整操作循環(huán)來(lái)在操作模式之間轉(zhuǎn)換，而其他的可以足夠快以便于在氣缸的點(diǎn)火機(jī)會(huì)上由點(diǎn)火機(jī)會(huì)的基礎(chǔ)在模式之間前后轉(zhuǎn)換。有鑒于這些變體，內(nèi)燃機(jī)控制器的邏輯將需要針對(duì)內(nèi)燃機(jī)的容量定制。應(yīng)當(dāng)理解，不是所有現(xiàn)有的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)都是耐用的并且足夠快以在所述模式轉(zhuǎn)換方式中平穩(wěn)地運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)所需的速度中在模式之間前后轉(zhuǎn)換。然而，應(yīng)當(dāng)理解，以該類型的模式轉(zhuǎn)換方式操作適當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)地設(shè)計(jì)的變排量模式是一種可以解決空氣泵送問(wèn)題的方法。
[0281]預(yù)處理器階段
[0282]在一些如上所述的實(shí)施例中，來(lái)自加速器踏板位置的信號(hào)被處理為用作控制系統(tǒng)的輸入(例如驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104、內(nèi)燃機(jī)控制單元400等等)的期望的內(nèi)燃機(jī)輸入的指示。在這種實(shí)施例中，期望的內(nèi)燃機(jī)輸出信號(hào)113可以直接地從車輛上的踏板位置傳感器上取得，或者它可以采用適當(dāng)?shù)姆绞椒糯?。在其他?shí)施例中，踏板位置傳感器信號(hào)可以在提供給驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器104之前與其他輸入(例如如上所述的顫動(dòng)信號(hào)207)組合。在其他實(shí)施例中，加速器踏板位置傳感器信號(hào)可以提供給預(yù)處理器181 (例如由圖3中的虛線箱表示)，且預(yù)處理器181生成其自己的信號(hào)或?qū)μぐ鍌鞲衅餍盘?hào)進(jìn)行一些級(jí)別的處理。預(yù)處理器181的輸出然后用作驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的輸入，具有或未具有可能適于特定設(shè)計(jì)的附加的顫動(dòng)信號(hào)。
[0283]預(yù)處理器181可以設(shè)置成提供任意期望類型的加速器踏板位置傳感器信號(hào)的預(yù)處理。例如，可能期望汽車提供一種燃料節(jié)省模式，其中加速器踏板位置信號(hào)以助于以燃料最高效方式操作內(nèi)燃機(jī)的方式被預(yù)處理。在另一個(gè)實(shí)例中，通常已知一些驅(qū)動(dòng)器趨于相對(duì)迅速地升降踏板位置。對(duì)于這種驅(qū)動(dòng)器，可能期望汽車提供一種平穩(wěn)的駕駛方式，其中預(yù)處理器平均或平滑特定踏板位置波動(dòng)(例如，預(yù)處理器可以采取如上參照?qǐng)D12所述的低通濾波器402的形式或者包含低通濾波器402)。在其他實(shí)現(xiàn)中，車輛可以包括巡航控制器。在這種車輛中，當(dāng)車輛在巡航控制模式中時(shí)，巡航控制器可以包含在預(yù)處理器中或可以用作驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的輸入信號(hào)113的來(lái)源。在其他實(shí)施例中，可以在預(yù)處理器181中提供踏板位置的抗混濾波。當(dāng)然，預(yù)處理器可以設(shè)置成執(zhí)行被認(rèn)為適于被控制的內(nèi)燃機(jī)和/或車輛的任意類型的預(yù)處理。
[0284]變速器控制和無(wú)級(jí)變速器
[0285]眾所周知內(nèi)燃機(jī)速度對(duì)內(nèi)燃機(jī)的燃料效率具有影響。在圖14中顯示的性能圖中可以圖形地看出該影響。如圖14中所述和上文所述，內(nèi)燃機(jī)在相對(duì)狹窄范圍的內(nèi)燃機(jī)速度、歧管壓力等等內(nèi)操作時(shí)趨于最高效。為此，在具有自動(dòng)變速器的許多車輛上使用的內(nèi)燃機(jī)控制單元(ECU)被設(shè)置成至少部分地基于內(nèi)燃機(jī)速度控制變速器的換擋以改進(jìn)總體燃燒效率。燃料處理器可以設(shè)置成以與在跳越點(diǎn)火型變排量模式中操作類似的方式控制或影響檔位選擇。
[0286]一些現(xiàn)有的車輛使用無(wú)級(jí)變速器。無(wú)級(jí)變速器的一個(gè)已知優(yōu)點(diǎn)是它允許內(nèi)燃機(jī)比標(biāo)準(zhǔn)變速器在一定范圍的車輛速度上更接近其峰值效率處操作。應(yīng)當(dāng)理解，無(wú)級(jí)變速器的使用并連同所述基于跳越點(diǎn)火的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)操作允許內(nèi)燃機(jī)在大多數(shù)時(shí)間在非常接近其最佳熱力效率處運(yùn)行。即，所述跳越點(diǎn)火方法允許每次點(diǎn)火都針對(duì)熱力效率(或其他期望的參數(shù))進(jìn)行優(yōu)化并且無(wú)級(jí)變速器的使用允許內(nèi)燃機(jī)在最佳內(nèi)燃機(jī)速度(RPM)處操作，因此允許內(nèi)燃機(jī)大多數(shù)時(shí)間內(nèi)在最佳區(qū)域(例如圖14中的區(qū)域50)中操作。
[0287]雖然現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)控制器通?？刂苽鲃?dòng)裝置以提高效率，但是
【發(fā)明者】并不知道如下的現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)控制器，該控制器能夠以保證點(diǎn)火的工作腔室在針對(duì)燃料效率或其它期望標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化的相對(duì)密封的區(qū)域內(nèi)操作的方式來(lái)控制傳動(dòng)裝置、歧管壓力和工作腔室的點(diǎn)火。
[0288]柴油機(jī)
[0289]雖然上文闡述的許多實(shí)例討論了應(yīng)用基于所述跳越點(diǎn)火的變排量方法到基于通過(guò)節(jié)流向工作腔室的空氣輸送調(diào)制功率的奧托循環(huán)或其他熱動(dòng)力循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也可以很好地適于用于柴油機(jī)。許多現(xiàn)有的柴油機(jī)設(shè)計(jì)尤其好地適于使用所述跳越點(diǎn)火方法操作。例如，許多現(xiàn)有的柴油機(jī)中使用的排氣和排放系統(tǒng)已經(jīng)適于利用高含氧排氣流，這可以簡(jiǎn)化改造和新的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)。而且，大多數(shù)柴油機(jī)使用消除了上面討論的壁潤(rùn)濕問(wèn)題的直接噴射。另外，許多柴油機(jī)當(dāng)前應(yīng)用噴射仿形(inject1n profiling)。即，燃料進(jìn)入氣缸的噴射式分級(jí)并且定時(shí)的以提高氣缸的熱力效率。當(dāng)使用優(yōu)化的點(diǎn)火時(shí)，這種仿形可以進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)的效率。因此，應(yīng)當(dāng)理解，如上所述任意內(nèi)燃機(jī)控制實(shí)施例都可以與柴油機(jī)聯(lián)合使用。
[0290]其他特征
[0291]雖然僅僅詳細(xì)描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以使用許多其他形式實(shí)現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。上面給出的許多實(shí)例涉及適于汽車中使用的4沖程活塞內(nèi)燃機(jī)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所述連續(xù)變排量方法非常好地適于用在多種內(nèi)燃機(jī)中。這些包括實(shí)際上用于任意類型車輛的內(nèi)燃機(jī)一包括汽車、卡車、船只、飛機(jī)、摩托車、踏板車等等:用于非車輛應(yīng)用例如發(fā)電機(jī)、剪草機(jī)、樹(shù)葉鼓風(fēng)機(jī)、模型等等；和實(shí)際上使用內(nèi)燃機(jī)的任意其他應(yīng)用。各種所述方法用于在多種不同熱動(dòng)力循環(huán)下操作的內(nèi)燃機(jī)一實(shí)際上包括任意類型的兩沖程活塞內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)、奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)、雙循環(huán)內(nèi)燃機(jī)、米勒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)、艾金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)、汪克爾內(nèi)燃機(jī)和其他類型的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)、混合循環(huán)內(nèi)燃機(jī)(例如雙奧托和柴油機(jī))、混合內(nèi)燃機(jī)、星形內(nèi)燃機(jī)等等。據(jù)信所述方法將很好地用于新開(kāi)發(fā)的內(nèi)燃機(jī)，無(wú)論它們是否利用當(dāng)前已知的或后面開(kāi)發(fā)的熱動(dòng)力循環(huán)操作。
[0292]上面的一些實(shí)例是基于奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的，該內(nèi)燃機(jī)通常進(jìn)行節(jié)流因此它們通常不會(huì)以最大的壓縮比操作。然而，這些概念也對(duì)等地適用于未節(jié)流的內(nèi)燃機(jī)例如狄塞爾循環(huán)內(nèi)燃機(jī)、雙循環(huán)內(nèi)燃機(jī)和密勒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)等等。
[0293]在一些上面明確討論的這些實(shí)施例中，假定所有氣缸都被使用或者以連續(xù)變排量模式操作。然而，并不存在這種要求。如果需要的話，對(duì)于特定申請(qǐng)，點(diǎn)火控制單元可以很容易地設(shè)計(jì)成如下方式:當(dāng)需要的位移低于特定的閾值時(shí)始終跳過(guò)一些指定(多個(gè))氣缸(一個(gè)或多個(gè)工作腔室)，和/或在特定的位移等級(jí)處始終對(duì)所選的氣缸點(diǎn)火。在其他實(shí)現(xiàn)中，所有描述的工作循環(huán)跳越方法可以應(yīng)用到傳統(tǒng)的變排量?jī)?nèi)燃機(jī)上，同時(shí)在其中關(guān)閉一些氣缸的模式下進(jìn)行操作。
[0294]描述的連續(xù)變排量模式操作可以很容易地與多種其他燃料經(jīng)濟(jì)技術(shù)和/或性能提高的技術(shù)一起使用，其中包括稀薄燃燒技術(shù)、燃料噴射圖形技術(shù)、渦輪增壓以及增壓等等。應(yīng)該相信的是，點(diǎn)火氣缸內(nèi)的狀況相對(duì)固定使得易于實(shí)現(xiàn)基本上已知但是還沒(méi)有廣泛使用的增強(qiáng)技術(shù)(例如在汽車內(nèi)燃機(jī)中使用具有多階段噴射的燃料噴射圖形技術(shù))。此外，應(yīng)該相信的是，氣缸內(nèi)受控的狀況也可以使多種在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中不可行的其他增強(qiáng)技術(shù)能夠應(yīng)用。
[0295]上面詳細(xì)描述的大多數(shù)驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器實(shí)施例都使用了 Σ - Λ控制器。雖然值得相信，Σ - Λ控制器非常適合在控制內(nèi)燃機(jī)中使用，但是應(yīng)當(dāng)理解，多種其他的控制器并且尤其是自適應(yīng)(即反饋)控制器都可以使用或者發(fā)展，從而代替Σ - Λ控制器。例如，應(yīng)當(dāng)理解其他反饋控制圖可以用于將期望內(nèi)燃機(jī)輸出信號(hào)113輸入到直接或間接用來(lái)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖流中。
[0296]在幾個(gè)描述的實(shí)施例中，Σ - Λ控制器通常被設(shè)計(jì)成將期望內(nèi)燃機(jī)輸出信號(hào)輸入到可以被用于生成驅(qū)動(dòng)脈沖的信號(hào)中。Σ-Λ是一種可以用于表不輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。一些描述的Σ - Λ轉(zhuǎn)換器顯示了重復(fù)采樣轉(zhuǎn)換，并且在各種可選實(shí)施例，其他的重復(fù)采樣轉(zhuǎn)換器也可以使用來(lái)代替Σ - Λ轉(zhuǎn)換。在其他實(shí)施例中，也可以使用其他類型的轉(zhuǎn)換器。應(yīng)當(dāng)理解，轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用多種調(diào)制圖，其中包括各種脈沖寬度調(diào)制圖、脈沖高度調(diào)制、CDMA定向調(diào)制，或其他調(diào)制圖也可以用來(lái)表示輸入信號(hào)，只要驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器的同步器部件相應(yīng)地調(diào)節(jié)即可。
[0297]從前面的描述中顯而易見(jiàn)的是，所述的連續(xù)變排量方法與現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)可以很好地匹配。然而，應(yīng)該相信的是，描述的跳越工作循環(huán)控制方法還有利于甚至使能夠進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)熱力效率的多種其他技術(shù)能夠使用。例如增壓或渦輪增壓器與描述的連續(xù)變排量方法結(jié)合使用可以進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)的效率。計(jì)算機(jī)模擬模型表示所述的連續(xù)變排量控制方法與增壓技術(shù)的組合可以很容易地將許多現(xiàn)有的奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的燃料效率提高超過(guò)100%。
[0298]這種顯著的改進(jìn)能在汽車內(nèi)燃機(jī)中成為可能的原因之一在于，大多數(shù)汽車內(nèi)燃機(jī)在大多數(shù)時(shí)間都處在它們的潛在功率的相對(duì)很小的百分比上操作。例如，設(shè)計(jì)成在200—300馬力數(shù)量級(jí)上輸送最大功率輸出的內(nèi)燃機(jī)在大多數(shù)時(shí)候例如車輛以100千米每小時(shí)的速度行駛時(shí)可能需要不多于20—30的馬力。
[0299]在以上所述中，已經(jīng)描述了基于控制技術(shù)的許多不同方式的跳越點(diǎn)火以及多種增強(qiáng)技術(shù)。在眾多情況下，在特定控制器的情況下描述了增強(qiáng)技術(shù)。然而，應(yīng)當(dāng)理解許多增強(qiáng)技術(shù)可以與許多控制器協(xié)同使用。例如，所述的燃料脈沖變化(例如燃料噴射量的優(yōu)化、富燃料脈沖、貧脈沖等等)可以與任何所述的控制器協(xié)同使用。所有的描述的控制方法和控制器可以作為協(xié)處理器或內(nèi)燃機(jī)控制單元本身的所屬等等來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0300]在一些實(shí)現(xiàn)中，可以期望提供冗余的控制器，例如冗余Σ - Λ控制器。冗余控制器可以同時(shí)運(yùn)行，這樣，如果一個(gè)失效了，其他的就能夠接管。通常，數(shù)字Σ -Λ控制器可以比模擬Σ-Λ控制器調(diào)節(jié)得更精確。同時(shí)，數(shù)字Σ-Λ控制器可以略微比模擬Σ-Λ控制器對(duì)失效更敏感。因此，在一些實(shí)現(xiàn)中，期望提供冗余Σ -Λ，其中主控制器是數(shù)字控制器輔助或備用控制器是模擬Σ-Λ控制器。
[0301]應(yīng)當(dāng)指出，隨著時(shí)間的過(guò)去，已經(jīng)有了多種預(yù)期在“跳越點(diǎn)火”模式下運(yùn)行特定內(nèi)燃機(jī)的方法。然而， 申請(qǐng)人:的理解是這些方法中沒(méi)有能夠獲得顯著的商業(yè)成功的?？梢傻氖?，導(dǎo)致這種不認(rèn)可的主要因素是現(xiàn)有的努力不能夠通過(guò)按照內(nèi)燃機(jī)所需的平穩(wěn)性、性能以及駕駛性能特性的方式來(lái)控制內(nèi)燃機(jī)，從而得不到商業(yè)上的發(fā)展。相比較而言，值得相信的是，所描述的內(nèi)燃機(jī)控制和操作方法很適用于多種不同的應(yīng)用里使用。
[0302]因此，本實(shí)施例應(yīng)該被視為示意性的而不是限制性的，本發(fā)明并不限于在此所給出的細(xì)節(jié)，但是可以在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)進(jìn)行修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制具有至少一個(gè)工作腔室的內(nèi)燃機(jī)的操作的方法，每個(gè)工作腔室通常布置成在一系列工作循環(huán)中操作，該方法包括: 在內(nèi)燃機(jī)操作期間使用反饋控制由點(diǎn)火機(jī)會(huì)的基礎(chǔ)在點(diǎn)火機(jī)會(huì)上動(dòng)態(tài)地確定點(diǎn)火模式以提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出；以及 在點(diǎn)火模式中點(diǎn)燃至少一個(gè)工作腔室，其中點(diǎn)火模式跳越所選跳越的工作循環(huán)的點(diǎn)火并且點(diǎn)燃所選主動(dòng)工作循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作腔室具有相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣門和相關(guān)聯(lián)的排氣門，該方法還包括在所選跳越的工作循環(huán)期間保持進(jìn)氣門和排氣門閉合以防止在所選跳越的工作循環(huán)期間泵送空氣通過(guò)相關(guān)聯(lián)的工作腔室。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)在同一個(gè)工作腔室中主動(dòng)工作循環(huán)跟隨跳越的工作循環(huán)時(shí)，相對(duì)于在同一個(gè)工作腔室中當(dāng)主動(dòng)工作循環(huán)跟隨另一個(gè)主動(dòng)工作循環(huán)時(shí)輸送至工作腔室的燃料的量，被噴射用于輸送至工作腔室的燃料的量增加從而補(bǔ)償在跳越的工作循環(huán)期間發(fā)生的壁潤(rùn)濕損失。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將被跳越的工作循環(huán)的選擇是在內(nèi)燃機(jī)的操作期間未使用預(yù)定點(diǎn)火模式而動(dòng)態(tài)地確定的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，點(diǎn)火模式至少是部分地使用預(yù)測(cè)的自適應(yīng)反饋控制被確定的以提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，Σ- Λ控制器被用于跳越的工作循環(huán)的確定。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在每次點(diǎn)火的工作循環(huán)期間，充分地優(yōu)化量的空氣和燃料輸送至點(diǎn)火的工作腔室。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，指示由每個(gè)各自的工作循環(huán)點(diǎn)火提供的功率的反饋或前饋被用于將被跳越的工作循環(huán)的確定。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在將被跳越的工作循環(huán)的確定中所使用的反饋或前饋被動(dòng)態(tài)地調(diào)劑以補(bǔ)償歧管壓力、歧管溫度、火花定時(shí)和氣門定時(shí)中的至少一個(gè)中的變化。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度的標(biāo)記被用作用于可選地使所選工作腔室的工作循環(huán)被跳越的控制器的時(shí)鐘輸入。
11.一種用于控制具有多個(gè)工作腔室的內(nèi)燃機(jī)的操作的方法，所述內(nèi)燃機(jī)在沒(méi)有空轉(zhuǎn)時(shí)提供期望的輸出，其中所述內(nèi)燃機(jī)是在每個(gè)工作循環(huán)中具有至少四個(gè)沖程的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，該方法包括: 以跳越點(diǎn)火的方式操作所述內(nèi)燃機(jī)，其在對(duì)所選跳越工作循環(huán)進(jìn)行跳越并且對(duì)所選主動(dòng)工作循環(huán)進(jìn)行點(diǎn)火以提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出，其中每個(gè)工作循環(huán)是否進(jìn)行跳越和點(diǎn)火的決定是在所述內(nèi)燃機(jī)在工作循環(huán)操作期間由工作循環(huán)的基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)地確定的；以及 使得跳越操作的工作腔室在所選跳越工作循環(huán)期間不工作以便在所選跳越工作循環(huán)期間防止空氣泵送通過(guò)所述跳越操作的工作腔室。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作腔室具有相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣門和相關(guān)聯(lián)的排氣門，通過(guò)在所選跳越的工作循環(huán)期間保持進(jìn)氣門和排氣門閉合使得跳越操作的工作腔室不工作以防止在所選跳越的工作循環(huán)期間泵送空氣通過(guò)相關(guān)聯(lián)的工作腔室
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)在同一個(gè)工作腔室中主動(dòng)工作循環(huán)跟隨跳越的工作循環(huán)時(shí)，相對(duì)于在同一個(gè)工作腔室中當(dāng)主動(dòng)工作循環(huán)跟隨另一個(gè)主動(dòng)工作循環(huán)時(shí)輸送至工作腔室的燃料的量，被噴射用于輸送至工作腔室的燃料的量增加從而補(bǔ)償在跳越的工作循環(huán)期間發(fā)生的壁潤(rùn)濕損失。
14.一種布置成控制內(nèi)燃機(jī)中的工作腔室點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)控制器，該內(nèi)燃機(jī)控制器包括: 布置成接收指示期望的內(nèi)燃機(jī)輸出并且輸出指示適于輸送期望的輸出的工作循環(huán)點(diǎn)火的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的Σ - Λ控制器，其中驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)被至少部分地使用來(lái)確定對(duì)所選的主動(dòng)工作循環(huán)點(diǎn)火并且在所選被動(dòng)工作循環(huán)期間跳越點(diǎn)火的點(diǎn)火模式。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)控制器布置成在內(nèi)燃機(jī)操作期間由工作循環(huán)的基礎(chǔ)在工作循環(huán)上動(dòng)態(tài)地計(jì)算點(diǎn)火模式以提供期望的內(nèi)燃機(jī)輸出。
16.一種適于用于具有至少一個(gè)工作腔室的內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)控制器，每個(gè)工作腔室布置成在一系列工作循環(huán)中操作，其中: 該內(nèi)燃機(jī)控制器具有跳越點(diǎn)火連續(xù)變排量操作模式，該操作模式在導(dǎo)致所選的主動(dòng)工作循環(huán)被點(diǎn)火并且所選被動(dòng)工作循環(huán)不被點(diǎn)火的動(dòng)態(tài)地計(jì)算的點(diǎn)火模式中指示至少一個(gè)工作腔室的選擇性點(diǎn)火；并且 點(diǎn)火模式是由工作循環(huán)的基礎(chǔ)在工作循環(huán)上被計(jì)算的以輸送期望的功率輸出。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，控制器還布置成與在同一個(gè)工作腔室中當(dāng)主動(dòng)工作循環(huán)緊跟著前一個(gè)主動(dòng)工作循環(huán)時(shí)噴射的燃料的量相比，提高同一個(gè)工作腔室中緊接著跳越的工作循環(huán)的主動(dòng)工作循環(huán)期間噴射的燃料的量，從而補(bǔ)償在跳越的工作循環(huán)期間發(fā)生的壁潤(rùn)濕損失。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)控制器包括布置成有助于確定點(diǎn)火模式的預(yù)測(cè)的自適應(yīng)控制器。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，預(yù)測(cè)的自適應(yīng)控制是Σ- Λ控制器。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，預(yù)測(cè)的自適應(yīng)控制器是具有與調(diào)制工作腔室的點(diǎn)火機(jī)會(huì)同步的時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)字Σ-Λ控制器。
21.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，預(yù)測(cè)的自適應(yīng)控制器是從包括下列的組中選取的:脈沖寬度調(diào)制控制器、最小均方控制器和遞歸最小均方控制器。
22.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，還包括布置成指示充分地優(yōu)化量的空氣和燃料向點(diǎn)火的工作腔室的輸送的內(nèi)燃機(jī)控制器邏輯。
23.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，Σ-Λ控制器是從包括下列的組中選擇的一個(gè):模擬Σ - Λ控制器、數(shù)字Σ - Λ控制器、混合Σ - Λ控制器和微分Σ - Λ控制器。
24.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，Σ- Λ控制器是三階Σ - Λ控制器。
25.一種內(nèi)燃機(jī)，包括: 每個(gè)均布置成在一系列工作循環(huán)中操作的多個(gè)工作腔室； 布置成便于燃料輸送進(jìn)入工作腔室中的燃料輸送系統(tǒng)；和 如權(quán)利要求14-24中的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)控制器。
26.如權(quán)利要求25所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)在從包括下列的組中選取的循環(huán)上操作:狄塞爾循環(huán)、奧托循環(huán)、米勒循環(huán)、汪克爾循環(huán)和混合熱動(dòng)力循環(huán)。
27.如權(quán)利要求25所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)是具有多個(gè)氣缸的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)，每個(gè)氣缸均用作工作腔室之一，并且其中，每個(gè)氣缸均具有相關(guān)聯(lián)的活塞、進(jìn)氣門和排氣門，其中內(nèi)燃機(jī)是從包括下列的組中選取的:兩沖程活塞內(nèi)燃機(jī)；四沖程活塞內(nèi)燃機(jī)；和六沖程活塞內(nèi)燃機(jī)。
【文檔編號(hào)】F02D41/30GK104481713SQ201410553115
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2008年7月11日
【發(fā)明者】A·S·特里帕蒂, C·J·西爾維斯特里, M·皮爾雅伯里, F·薩罕蒂爾斯范賈尼, J·P·斯威特克斯, C·W·錢德勒, C·漢德, M·維爾卡茨 申請(qǐng)人:圖拉技術(shù)公司