汽缸停用時控制火花正時以減少噪聲和振動的系統和方法
【專利摘要】本發明涉及汽缸停用時控制火花正時以減少噪聲和振動的系統和方法。根據本公開原理的系統包括汽缸啟用模塊和火花正時模塊。汽缸啟用模塊基于駕駛員扭矩請求來選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸。當汽缸被停用時，火花正時模塊基于汽缸被停用時發動機產生的噪聲和振動來選擇性地增加發動機的至少一個有效汽缸的火花正時延遲的量。
【專利說明】汽缸停用時控制火花正時以減少噪聲和振動的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求于2012年8月日24提交的美國臨時申請序列號61/693，039的權益。上述申請的公開內容被全部并入本文以供參考。
[0002]本申請涉及2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，451、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，351、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，586、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，536、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，435、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，471、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，737、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，701、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，518、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/799，129、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，540、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，574、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/799，181、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/799，116、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，384、2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798，775和2013年3月13日提交的美國專利申請序列號13/798,400。上述申請的全部內容并入本文以供參考。
【技術領域】
[0003]本公開涉及用于當發動機的汽缸被停用時控制火花正時以減少噪聲和振動的系統和方法。
【背景技術】
[0004]這里提供的背景描述是用于大體呈現本公開背景的目的。本發明人在這個【背景技術】部分中所描述的工作以及在申請時沒有作為現有技術被描述的各方面既不明確地也不暗示地被認為是抵觸本公開內容的現有技術。
[0005]內燃發動機燃燒汽缸內的空氣和燃料混合物以便驅動活塞，其產生驅動扭矩。進入發動機的空氣流經由節氣門被調整。更具體地，節氣門調節節氣面積，其增加或減少進入發動機的空氣流。隨著節氣面積增加，進入發動機的空氣流增加。燃料控制系統調節燃料被噴射的速率以便提供所需空氣/燃料混合物至汽缸和/或實現所需扭矩輸出。增加被提供給汽缸的空氣和燃料的量會增加發動機的扭矩輸出。
[0006]在火花-點火發動機中，火花引燃被提供到汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮-點火發動機中，汽缸內的壓縮引燃被提供到汽缸的空氣/燃料混合物。火花正時和空氣流動可以是用于調節火花-點火發動機的扭矩輸出的主要機制，而燃料流動可以是用于調節壓縮-點火發動機的扭矩輸出的主要機制。
[0007]在一些情況下，可以停用發動機的一個或更多個汽缸以便減少燃料消耗。例如，當在一個或更多個汽缸被停用的同時發動機能夠產生被請求的扭矩量時可以停用所述一個或更多個汽缸。停用汽缸可以包括禁止打開汽缸的進氣門和排氣門并且禁止向汽缸加燃料。
【發明內容】
[0008]根據本公開原理的系統包括汽缸啟用模塊和火花正時模塊。汽缸啟用模塊基于駕駛員扭矩請求來選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸。當汽缸被停用時，火花正時模塊基于汽缸被停用時發動機產生的噪聲和振動來選擇性地增加發動機的至少一個有效(或活性)汽缸的火花正時被延遲的量。
[0009]本發明還提供了以下技術方案。
[0010]方案1.一種系統，所述系統包括:
汽缸啟用模塊，所述汽缸啟用模塊基于駕駛員扭矩請求選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；和
火花正時模塊，當所述汽缸被停用時，所述火花正時模塊基于當所述汽缸被停用時所述發動機產生的噪聲和振動來選擇性地增加所述發動機的至少一個有效汽缸的火花正時被延遲的量。
[0011]方案2.根據方案I所述的系統，其中:
當所述汽缸被停用時所述火花正時模塊選擇性地增加所述發動機的N個有效汽缸中的M個的火花延遲量；以及
M小于N0
[0012]方案3.根據方案I所述的系統，其中當所述汽缸被停用時所述火花正時模塊選擇性地增加所述發動機的所有有效汽缸的火花延遲量。
[0013]方案4.根據方案3所述的系統，其中:
當所有有效汽缸的火花延遲量被增加時所述汽缸啟用模塊選擇性地重新啟用所述發動機的N個汽缸；以及
N基于所述駕駛員扭矩請求而定。
[0014]方案5.根據方案I所述的系統，還包括噪聲和振動(N&V)預測模塊,所述噪聲和振動預測模塊預測所述汽缸被停用時所述發動機所產生的噪聲和振動。
[0015]方案6.根據方案5所述的系統，其中所述N&V預測模塊基于動力系安裝件處的輸入頻率和駕駛員接口部件處的輸出頻率之間的預定關系來預測所述發動機產生的噪聲和振動。
[0016]方案7.根據方案5所述的系統，其中所述N&V預測模塊基于所述發動機的點火序列和所述發動機的有效汽缸的火花正時來預測所述發動機產生的噪聲和振動。
[0017]方案8.根據方案7所述的系統，還包括點火序列模塊，其基于預測的噪聲和振動來調節所述發動機的點火序列。
[0018]方案9.根據方案5所述的系統，其中:
所述N&V預測模塊將帶通濾波器施加到與所述發動機的扭矩輸出相關聯的前饋數據和反饋數據；以及
所述火花正時模塊基于被濾波的數據來調節所述至少一個有效汽缸的火花正時。
[0019]方案10.根據方案9所述的系統，其中:
所述前饋數據包括所述駕駛員扭矩請求；和 所述反饋數據包括曲軸速度。
[0020]方案IL 一種方法，所述方法包括:
基于駕駛員扭矩請求選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；和當所述汽缸被停用時，基于所述汽缸被停用時所述發動機產生的噪聲和振動來選擇性地增加所述發動機的至少一個有效汽缸的火花正時被延遲的量。
[0021]方案12.根據方案11所述的方法，還包括當所述汽缸被停用時選擇性地增加所述發動機的N個有效汽缸中的M個的火花延遲量，其中M小于N。
[0022]方案13.根據方案11所述的方法，還包括當所述汽缸被停用時選擇性地增加所述發動機的所有有效汽缸的火花延遲量。
[0023]方案14.根據方案13所述的方法，還包括當所有有效汽缸的火花延遲量被增加時選擇性地重新啟用所述發動機的N個汽缸，其中N基于所述駕駛員扭矩請求而定。
[0024]方案15.根據方案11所述的方法，還包括預測所述汽缸被停用時所述發動機產生的噪聲和振動。
[0025]方案16.根據方案15所述的方法，還包括基于動力系安裝件處的輸入頻率和駕駛員接口部件處的輸出頻率之間的預定關系來預測所述發動機產生的噪聲和振動。
[0026]方案17.根據方案15所述的方法，還包括基于所述發動機的點火序列和所述發動機的有效汽缸的火花正時來預測所述發動機產生的噪聲和振動。
[0027]方案18.根據方案17所述的方法，還包括基于預測的噪聲和振動來調節所述發動機的點火序列。
[0028]方案19.根據方案15所述的方法，還包括:
將帶通濾波器施加到與所述發動機的扭矩輸出相關聯的前饋數據和反饋數據；以及 基于被濾波的數據來調節所述至少一個有效汽缸的火花正時。
[0029]方案20.根據方案19所述的方法，其中:
所述前饋數據包括所述駕駛員扭矩請求；和 所述反饋數據包括曲軸速度。
[0030]從下文提供的具體說明將顯而易見到本公開的應用的其他方面。應該理解的是，詳細描述和具體示例僅用于描述目的并且不試圖限制本公開的范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]從詳細描述和附圖將更加全面地理解本公開，附圖中:
圖1是根據本公開的原理的示例性發動機系統的功能框圖；
圖2和圖3是根據本公開的原理的示例性控制系統的功能框圖；
圖4是示出根據本公開的原理的示例性控制方法的流程圖；
圖5和圖6是示出沒有火花調制的示例性車輛頻率響應和示例性汽缸扭矩脈沖的曲線圖；以及
圖7和圖8是示出具有火花調制的示例性車輛頻率響應和示例性汽缸扭矩脈沖的曲線圖。
【具體實施方式】[0032]發動機振動通過動力系安裝件、車體和駕駛員接口部件(例如駕駛員座椅、轉向輪和踏板)被傳遞到駕駛員。發動機振動和源自發動機振動的車體振動產生被駕駛員感受到的噪聲。當發動機的一個或更多個汽缸被停用時，保持有效的汽缸的扭矩脈沖可能接近從動力系安裝件到駕駛員接口部件的車輛結構的共振頻率。因此，駕駛員可以察覺到車輛噪聲和振動的增加。
[0033]按照本公開原理的系統和方法調節一個或更多個汽缸的火花正時以便減少在發動機的一個或更多個汽缸被停用時的車輛噪聲和振動。所述一個或更多個汽缸的火花正時被調節以產生相移，這會抵消發動機內的其他汽缸的基礎頻率。因此，駕駛員察覺到的振動的幅度可以被減小或者替代性地可以通過白噪聲效應被屏蔽。
[0034]在一種不例中，火花正時在非全部的有效汽缸中被延遲。在另一例子中，火花正時在全部有效汽缸中被延遲并且一個或更多個附加汽缸被啟用以便抵消延遲火花正時所導致的扭矩減少。所述附加汽缸可以僅根據需要被暫時地啟用以抵消扭矩減少。
[0035]現在參考圖1，發動機系統100包括發動機102，其燃燒空氣/燃料混合物以產生用于車輛的驅動扭矩。發動機102產生的驅動扭矩的量基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入而定。空氣通過進氣系統108被吸入到發動機102內。進氣系統108包括進氣歧管110和節氣門112。節氣門112可以包括具有可旋轉葉片的蝶形閥。發動機控制模塊(ECM)114控制節氣門致動器模塊116，其調整節氣門112的打開以控制被吸入進氣歧管110的空氣的量。
[0036]來自進氣歧管110的空氣被吸入到發動機102的汽缸內。為了圖釋目的，示出單個代表性汽缸118。然而，發動機102可以包括多個汽缸。例如，發動機102可以包括2、3、
4、5、6、8、10和/或12個汽缸。ECM 114可以停用汽缸中的一個或更多個，這可以在某些發動機運行條件下改善燃料經濟性。
[0037]發動機102可以使用四沖程循環而操作。所述四沖程包括進氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)的每轉期間，這四個沖程中的兩個發生于汽缸118內。因此，對于汽缸118而言，為了經歷全部四個沖程，二圈曲軸回轉是必要的。
[0038]在進氣沖程期間，來自進氣歧管110的空氣通過進氣門122被吸入到汽缸118內。ECM 114控制燃料致動器模塊124，其調整燃料噴射器125以便控制被提供給汽缸的燃料的量從而實現所需空/燃比。燃料噴射器125可以將燃料直接噴射到汽缸118內或與汽缸118關聯的混合腔內。燃料致動器模塊124可以中止向被停用的汽缸內的燃料噴射。
[0039]被噴射的燃料與空氣混合并且在汽缸118內產生空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，汽缸118內的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。發動機102可以是壓縮-點火發動機，在這種情況下汽缸118內的壓縮點燃空氣/燃料混合物。替代性地，發動機102可以是火花-點火發動機，在這種情況下火花致動器模塊126基于來自ECM 114的信號給汽缸118內的火花塞128充能。火花點燃空氣/燃料混合物。可以相對于活塞在其最頂部位置(被稱為上止點(TDC))的時間來規定火花的正時。
[0040]火花致動器模塊126可以由規定在TDC之前或之后多久的正時信號控制來產生火花。因為活塞位置直接地相關于曲軸旋轉，所以火花致動器模塊126的操作可以同步于曲軸轉角。在各種實施方式中，火花致動器模塊126可以中止向被停用汽缸提供火花。
[0041]產生火花可以被稱為點火事件。火花致動器模塊126可以具有針對每個點火事件改變火花正時的能力。當火花正時信號在上一點火事件和下一點火事件之間改變時火花致動器模塊126甚至能夠針對下一點火事件改變火花正時。在各種實施方式中，發動機102可以包括多個汽缸并且火花致動器模塊126可以針對發動機102內的所有汽缸相對于TDC改變火花正時相同的量。
[0042]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒向下驅動活塞，從而驅動曲軸。隨著空氣/燃料混合物的燃燒向下驅動活塞，活塞從TDC運動到其最底部位置，這被稱為下止點(BDC)0
[0043]在排氣沖程期間，活塞開始從BDC向上運動并且通過排氣門130排出燃燒的副產物。燃燒的副產物經由排氣系統134從車輛排出。
[0044]可以通過進氣凸輪軸140控制進氣門122，而可以通過排氣凸輪軸142控制排氣門130。在各種實施方式中，多個進氣凸輪軸(包括進氣凸輪軸140)可以控制汽缸118的多個進氣門(包括進氣門122)和/或可以控制多組汽缸(包括汽缸118)的進氣門(包括進氣門122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制汽缸118的多個排氣門和/或可以控制多組汽缸(包括汽缸118)的排氣門(包括排氣門130)。
[0045]進氣門122打開的時間可以相對于活塞TDC被進氣凸輪移相器148改變。排氣門130打開的時間可以相對于活塞TDC被排氣凸輪移相器150改變。移相器致動器模塊158可以基于來自ECM 114的信號來控制進氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150。當被實施時，可變氣門升程(未示出)也可以由移相器致動器模塊158控制。
[0046]可以使用曲軸位置(CKP)傳感器180來測量曲軸的位置。可以使用發動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182來測量發動機冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可以被放置在發動機102內或者冷卻劑循環所處的其他部位，例如散熱器(未示出)。
[0047]可以使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184來測量進氣歧管110內的壓力。在各種實施方式中，可以測量發動機真空，即環境空氣壓力和進氣歧管110內的壓力之間的差。可以使用質量空氣流量(MAF)傳感器186來測量流入進氣歧管110的空氣的質量流速。在各種實施方式中，MAF傳感器186可以被放置在也包括節氣門112的外殼內。
[0048]節氣門致動器模塊116可以使用一個或更多個節氣門位置傳感器(TPS) 190來監測節氣門112的位置。可以使用進氣空氣溫度(IAT)傳感器192來測量被吸入發動機102內的空氣的環境溫度。ECM 114可以使用來自傳感器的信號做出發動機系統100的控制判定。
[0049]當ECM 114停用發動機102的一個或更多個汽缸時，ECM 114調節(例如延遲)有效汽缸的火花正時以便減少車輛噪聲和振動。ECM 114調節有效汽缸的火花正時以便產生相移，這會抵消發動機102內的其他汽缸的基礎頻率。因此，駕駛員察覺到的振動的幅度可以被減小或者替代性地可以通過白噪聲效應被屏蔽。
[0050]現在參考圖2，ECM 114的示例性實施方式包括駕駛員扭矩模塊202、曲軸速度模塊204和汽缸啟用模塊206。駕駛員扭矩模塊202基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入確定駕駛員扭矩請求。駕駛員輸入可以基于加速器踏板的位置而定。駕駛員輸入也可以基于巡航控制而定，該巡航控制可以是改變車輛速度以便維持預定跟隨距離的自適應巡航控制系統。駕駛員扭矩模塊202可以存儲加速器踏板位置至所需扭矩的一個或更多個映射，并且可以基于所述映射中的選定映射來確定駕駛員扭矩請求。駕駛員扭矩模塊202輸出駕駛員扭矩請求。
[0051]曲軸速度模塊204確定曲軸的速度。曲軸速度模塊204可以基于從CKP傳感器180接收的輸入來確定曲軸速度。曲軸速度模塊204可以基于齒探測(tooth detection)之間的曲軸旋轉量和對應時段來確定曲軸速度。曲軸速度模塊204輸出曲軸速度。
[0052]汽缸啟用模塊206基于駕駛員扭矩請求來確定發動機102中要停用或重新啟用的汽缸的量。當在汽缸被停用的同時發動機102能夠滿足駕駛員扭矩請求時，汽缸啟用模塊206可以命令停用一定量的汽缸。當在汽缸被停用的同時發動機102不能滿足駕駛員扭矩請求時，汽缸啟用模塊206可以命令重新啟用一定量的汽缸。汽缸啟用模塊206輸出要被停用或重新啟用的汽缸的量。
[0053]點火序列模塊208確定發動機102內的汽缸的點火序列。在每個發動機循環之后點火序列模塊208可以評估和/或調節點火序列。替代性地，在發動機102內的每個點火事件之前點火序列模塊208可以評估和/或調節點火序列。隨著以點火序列在每個汽缸內產生火花，發動機102完成發動機循環。因此，發動機循環可以對應于720度曲軸旋轉。點火序列模塊208輸出點火序列。
[0054]點火序列模塊208可以從一個發動機循環到下一發動機循環改變點火序列以便改變有效汽缸的量，而不會改變汽缸點火的次序。例如，對于具有點火次序1-8-7-2-6-5-4-3的8缸發動機而言，點火序列1-8-7-2-5-3可以規定為一個發動機循環，并且點火序列1-7-2-5-3可以規定為下一發動機循環。這將有效汽缸的量從6減少到5。
[0055]替代性地，點火序列模塊208可以從一個發動機循環到下一發動機循環改變點火序列以便改變哪些汽缸點火，并且因此改變哪些汽缸有效，而不改變有效汽缸的量。例如，當如上所述的8缸發動機的三個汽缸被停用時，點火序列1-7-2-5-3可以規定為一個發動機循環，并且點火序列8-2-6-4-3可以規定為下一發動機循環。這停用汽缸1、7和5并且重新啟用汽缸8、6和4。調節有效汽缸的量和/或調節哪些汽缸有效會減少發動機振動的幅度，或者替代性地通過白噪聲效應來屏蔽發動機振動。
[0056]火花正時模塊210確定發動機102內的有效汽缸的火花正時。火花正時模塊210可以以汽缸內的活塞到達TDC之前的曲軸旋轉度數來規定火花正時。火花正時模塊210可以針對所有有效汽缸相對于TDC改變火花正時相同的量。替代性地，火花正時模塊210可以針對有效汽缸中的一個或更多個相對于TDC改變火花正時不同的量。在每個發動機循環之后火花正時模塊210可以評估和/或調節有效汽缸的火花正時。替代性地，在發動機102內的每個點火事件之前火花正時模塊210可以評估和/或調節火花正時。
[0057]最初，火花正時模塊210可以相對于產生最大制動扭矩且因而最大化燃料經濟性的火花正時延遲每個有效汽缸的火花正時一預定量(例如I或2度)。延遲火花正時所述預定量減少了排放，例如一氧化碳。火花正時模塊210之后可以延遲有效汽缸中的一個或更多個的火花正時一附加量以便產生相移，該相移消除了由于其他有效汽缸的火花正時所導致的基礎頻率。例如，火花正時模塊210可以使得點火序列中的每個第三汽缸的火花正時相對于其他有效汽缸延遲I和10度之間的量。
[0058]替代性地，火花正時模塊210可以延遲所有有效汽缸的火花正時一附加量，并且汽缸啟用模塊206可以啟用一個或更多個附加汽缸以便補償最終的扭矩減少。汽缸啟用模塊206可以僅暫時地啟用附加汽缸以便最小化由于啟用附加汽缸所導致的燃料經濟性的減小。例如，汽缸啟用模塊206可以在一個發動機循環期間的5個汽缸和另一發動機循環期間的6個汽缸之間交替改變有效汽缸的數量，從而導致起作用的汽缸計數是5.5。
[0059]噪聲和振動(N&V)預測模塊212基于點火序列和火花正時來預測發動機102所產生的噪聲和振動的幅度和/或頻率。N&V預測模塊212可以基于點火序列、火花正時以及噪聲和振動之間的預定關系來預測噪聲和振動。可以通過實驗室測試來形成所述預定關系并且該預定關系可以被實現成等式和/或查找表。N&V預測模塊212輸出預測的噪聲和振動。
[0060]在各種實施方式中，所述預定關系可以被實現成動力系安裝件處的輸入頻率和駕駛員接口部件(例如駕駛員座椅、轉向輪或踏板)處的輸出頻率之間的關系的傳遞函數。可以通過使用例如振動臺在動力系安裝件處輸入已知頻率并且使用例如加速表測量在駕駛員接口部件處的輸出頻率來形成傳遞函數。因此，傳遞函數可以建模在動力系安裝件和駕駛員接口部件之間的結構頻率響應。
[0061]點火序列模塊208和火花正時模塊210基于預測的噪聲和振動來分別調節點火序列和火花正時。點火序列模塊208和火花正時模塊210可以分別優化點火序列和火花正時，以便最大化燃料經濟性，且同時確保預測的噪聲和振動滿足預定標準。點火序列模塊208和火花正時模塊210將優化的點火序列和火花正時輸出到火花控制模塊214。
[0062]火花控制模塊214指令火花致動器模塊126根據點火序列和火花正時在發動機102的汽缸內產生火花。火花控制模塊214可以輸出指示出哪個汽缸是點火序列中的下一汽缸的信號。火花控制模塊214也可以輸出指不出點火序列中下一個汽缸的火花正時的信號。
[0063]ECM 114可以在發送指令到火花致動器模塊126之前基于點火序列和火花正時來執行確定點火序列、確定火花正時和預測噪聲和振動的多個迭代。點火序列模塊208和火花正時模塊210可以被結合到N&V預測模塊212中，在這種情況下N&V預測模塊212可以輸出點火序列和火花正時到火花控制模塊214。
[0064]現在參考圖3，示出了 N&V預測模塊212的示例性實施方式。N&V預測模塊212可以調節一個或更多個汽缸的火花正時以便抑制會激勵傳動系的特定頻率范圍內的扭矩激勵，而不會抑制瞬態扭矩請求或穩態扭矩請求。N&V預測模塊212通過應用帶通濾波器至前饋數據(例如扭矩請求)和反饋數據(例如曲軸速度)的離散時間樣本并且基于濾波的數據來確定火花扭矩請求來實現上述內容。帶通濾波器去除對應于穩態扭矩請求的輸入頻率(例如少于2赫茲的頻率)和對應于瞬態扭矩請求的輸入頻率(例如，大于50赫茲的頻率)。瞬態扭矩請求可以在寬開口節氣門處產生。在巡航和/或沿輕微坡度向上或向下行進的同時可以產生穩態扭矩請求。
[0065]N&V預測模塊212的示例性實施方式包括第一帶通濾波器302、第二帶通濾波器304、乘法器306、運算器308和輸入扭矩向輸出扭矩的映射310。第一帶通濾波器302從駕駛員扭矩模塊202接收駕駛員扭矩請求的離散時間樣本。第一帶通濾波器302可以接收其他類型的扭矩請求的離散時間樣本，例如產生的變速器扭矩請求，以便促進變速器換擋。
[0066]第二帶通濾波器304從曲軸速度模塊204接收曲軸速度的離散時間樣本。另外或者替代性地，第二帶通濾波器304可以接收其他反饋數據的離散時間樣本，例如變速器輸出軸速度和/或加速表測量數據。可以從位于動力系安裝件處的加速表和/或從位于駕駛員接口部件(例如駕駛員座椅、轉向輪或踏板)處的加速表接收加速表測量數據。
[0067]帶通濾波器302、304以預定頻率范圍(例如在2赫茲和50赫茲之間)濾波離散時間樣本以便去除預定頻率范圍之外的內容。由第二帶通濾波器304輸出的濾波的反饋數據樣本被乘法器306相乘以便將反饋數據樣本轉換成扭矩值。之后從第一帶通濾波器302輸出的濾波的扭矩請求樣本減去該扭矩值以便產生被提供給映射310的扭矩差。
[0068]映射310基于扭矩差以及火花扭矩請求和扭矩差之間的預定關系來確定火花扭矩請求。預定關系可以被實現成等式和/或查找表。映射310輸出火花扭矩請求至火花控制模塊214，其基于該火花扭矩請求來確定火花正時。在各種實施方式中，映射310可以基于扭矩差以及火花正時和扭矩差之間的預定關系來確定火花正時，并且可以輸出該火花正時至火花控制模塊214。
[0069]現在參考圖4，當發動機的汽缸被停用時用于控制火花正時的方法開始于402。在404，方法確定發動機的一個或更多個汽缸是否被停用。當在汽缸被停用的同時發動機能夠滿足駕駛員扭矩請求時，方法可以停用一個或更多個汽缸。方法可以基于諸如加速器踏板位置或巡航控制設定的駕駛員輸入來確定駕駛員扭矩請求。如果發動機的一個或更多個汽缸被停用，則方法繼續到406。
[0070]在406，方法基于被停用的汽缸的數量來確定點火序列。方法可以在每個發動機循環之前或每次點火事件之前調節點火序列。方法可以改變從一個發動機循環到下一發動機循環的點火序列以便改變有效汽缸的數量，而不會改變汽缸點火的次序。另外或者替代性地，方法可以從一個發動機循環到下一發動機循環改變點火序列以便改變哪些汽缸點火并且因此改變哪些汽缸有效。
[0071]在408，方法確定點火序列內每個汽缸的火花正時。為了在最大化燃料經濟性的同時減少排放，方法可以最初相對于產生最大制動扭矩的火花正時延遲每個汽缸的火花正時一預定量(例如I或2度)。方法之后可以延遲汽缸中的一個或更多個而不是全部汽缸的火花正時一附加量以便產生相移，該相移消除由于發動機內的其他汽缸的火花正時所導致的基礎頻率。例如，方法可以使得點火序列中的每個第三汽缸的火花正時相對于其他有效汽缸延遲I和10度之間的量。
[0072]在410，方法基于點火序列和火花正時來預測發動機所產生的噪聲和振動的幅度和/或頻率。方法可以基于點火序列、火花正時以及噪聲和振動之間的預定關系來預測噪聲和振動。預定關系可以被實現成等式和/或查找表。
[0073]在412，方法確定針對延遲非全部汽缸的火花正時所述附加量所預測的噪聲和振動是否滿足預定標準。如果噪聲和振動滿足預定標準，則方法繼續到414并且延遲非全部汽缸的火花正時所述附加量。否則，方法繼續到416。
[0074]在416，方法確定是否已經針對所有的點火序列和火花正時的組合分析了噪聲和振動，其中所述組合涉及在非全部有效汽缸中延遲火花正時所述附加量。如果已經針對涉及在非全部有效汽缸中延遲火花正時所述附加量的所有的點火序列和火花正時的組合分析了噪聲和振動，則方法繼續到418。否則，方法繼續到406。
[0075]在418，方法延遲全部有效汽缸的火花正時所述附加量。方法也可以根據需要啟用發動機的一個或更多個附加汽缸以便抵消延遲火花正時所導致的扭矩減少。方法可以僅暫時地啟用附加汽缸以便最小化由于啟用附加汽缸所導致的燃料經濟性的減小。例如，在發動機循環之間，方法可以在兩個整數(在5個有效汽缸和6個有效汽缸)之間交替有效汽缸的數量。
[0076]現在參考圖5，相對于代表時間的X軸線504和代表扭矩的y軸線506繪制汽缸扭矩脈沖502。可以基于汽缸壓力測量來計算汽缸扭矩脈沖502。為了產生汽缸扭矩脈沖502，針對具有被停用的一個或更多個汽缸的發動機中的所有有效汽缸，相對于TDC的火花正時可以改變相同的量(例如TDC之前25度)。因此，汽缸扭矩脈沖502的峰值是近似相等的。
[0077]現在參考圖6，相對于X軸線604和y軸線606繪制對應于汽缸扭矩脈沖502的頻率響應602。X軸線604代表單位為赫茲(Hz)的頻率。Y軸線606代表頻率響應602的幅度。頻率響應602成比例于動力系安裝件處的輸入頻率與駕駛員接口部件(例如駕駛員座椅、轉向輪或踏板)處的輸出頻率之比。可以基于例如振動臺的控制設定來獲知輸入頻率。替代性地，可以基于汽缸壓力測量來確定輸入頻率。可以使用例如安裝到駕駛員接口部件的加速表來測量輸出頻率。
[0078]如圖6所示，頻率響應602的幅度在近似15Hz處到達相對高的共振頻率，以及在
0.1Hz和40Hz之間的頻率范圍內相對低。因此，針對所有有效汽缸改變火花正時相同的量會產生相對高的共振頻率，這會導致由駕駛員感知到的噪聲和振動。
[0079]現在參考圖7，相對于代表時間的X軸線706和代表扭矩的y軸線708繪制汽缸扭矩脈沖702、704。可以基于汽缸壓力測量來計算汽缸扭矩脈沖702、704。相對于TDC的火花正時可以改變第一量(例如，TDC之前25度)以產生汽缸扭矩脈沖704。火花正時可以相對于所述第一量被延遲第二量(例如，1-10度)以便產生汽缸扭矩脈沖702。因此，汽缸扭矩脈沖702的峰值小于汽缸扭矩脈沖704的峰值。
[0080]現在參考圖8，相對于X軸線804和y軸線806繪制對應于汽缸扭矩脈沖702、704的頻率響應802。X軸線804代表單位為Hz的頻率。y軸線806代表頻率響應802的幅度。頻率響應802成比例于動力系安裝件處的輸入頻率與駕駛員接口部件(例如駕駛員座椅、轉向輪或踏板)處的輸出頻率之比。可以基于例如使動力系安裝件振動的振動臺的控制設定來獲知輸入頻率。替代性地，可以基于汽缸壓力測量來確定輸入頻率。可以使用例如安裝到駕駛員接口部件的加速表來測量輸出頻率。
[0081]如圖8所示，頻率響應802的幅度更均勻地分布在0.1Hz至40Hz的頻率范圍內并且在近似IOHz處到達相對小的峰值。因此，延遲一些有效汽缸但不是所有有效汽缸的火花正時會產生相對低的共振頻率并且不會導致由駕駛員感知到的噪聲和振動。
[0082]前文描述實質上僅是說明性的并且決不試圖限制本公開、其應用或使用。能夠以各種形式來實施本公開的廣泛教導。因此，雖然本公開包括具體示例，但是不應該將本公開的真實范圍限制于此，這是因為一旦學習了附圖、說明書以及所附權利要求，則將顯而易見到其他改型。為了清楚的目的，在附圖中將使用相同附圖標記指代類似元件。如這里所述，短語“A、B和C中的至少一個”應被解釋為使用非排他性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應理解方法中的一個或更多個步驟可以按不同順序(或同時)被執行而不改變本公開的原理。
[0083]如本文使用的，術語“模塊”可以指以下器件的一部分或包含以下器件:專用集成電路(ASIC);離散電路；集成電路；組合邏輯電路；現場可編程門陣列(FPGA);執行代碼的處理器(共享、專用或成組)；提供描述的功能的其他合適的硬件部件；或上述器件的一些或全部的組合，諸如在片上系統中。術語“模塊”可以包含存儲由處理器執行的代碼的存儲器(共享、專用或成組)。
[0084]上面使用的術語“代碼”可以包含軟件、固件和/或微代碼，并且可以涉及程序、例程、函數、類和/或對象。上面使用的術語“共享”表示來自多個模塊的一些或全部代碼可以使用單個(共享)處理器來執行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可以由單個(共享)存儲器存儲。上面使用的術語“成組”表示來自單個模塊的一些或全部代碼可以采用一組處理器來執行。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。
[0085]本文描述的設備和方法可以通過由一個或更多個處理器執行的一個或更多個計算機程序被部分或全部地實現。計算機程序包含存儲在至少一個非暫時性有形計算機可讀介質上的處理器可執行指令。計算機程序還可包含和/或依賴于存儲的數據。非暫時性有形計算機可讀介質的非限制性示例包括非易失性存儲器、易失性存儲器、磁存儲裝置和光學存儲裝置。
【權利要求】
1.一種系統，所述系統包括: 汽缸啟用模塊，所述汽缸啟用模塊基于駕駛員扭矩請求選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；和 火花正時模塊，當所述汽缸被停用時，所述火花正時模塊基于當所述汽缸被停用時所述發動機產生的噪聲和振動來選擇性地增加所述發動機的至少一個有效汽缸的火花正時被延遲的量。
2.根據權利要求1所述的系統，其中: 當所述汽缸被停用時所述火花正時模塊選擇性地增加所述發動機的N個有效汽缸中的M個的火花延遲量；以及 M小于N0
3.根據權利要求1所述的系統，其中當所述汽缸被停用時所述火花正時模塊選擇性地增加所述發動機的所有有效汽缸的火花延遲量。
4.根據權利要求3所述的系統，其中: 當所有有效汽缸的火花延遲量被增加時所述汽缸啟用模塊選擇性地重新啟用所述發動機的N個汽缸；以及 N基于所述駕駛員扭矩請求而定。
5.根據權利要求1所述的系統，還包括噪聲和振動(N&V)預測模塊，所述噪聲和振動預測模塊預測所述汽缸被停用時所述發動機所產生的噪聲和振動。
6.根據權利要求5所述的系統，其中所述N&V預測模塊基于動力系安裝件處的輸入頻率和駕駛員接口部件處的輸出頻率之間的預定關系來預測所述發動機產生的噪聲和振動。
7.根據權利要求5所述的系統，其中所述N&V預測模塊基于所述發動機的點火序列和所述發動機的有效汽缸的火花正時來預測所述發動機產生的噪聲和振動。
8.根據權利要求7所述的系統，還包括點火序列模塊，其基于預測的噪聲和振動來調節所述發動機的點火序列。
9.根據權利要求5所述的系統，其中: 所述N&V預測模塊將帶通濾波器施加到與所述發動機的扭矩輸出相關聯的前饋數據和反饋數據；以及 所述火花正時模塊基于被濾波的數據來調節所述至少一個有效汽缸的火花正時。
10.一種方法，所述方法包括: 基于駕駛員扭矩請求選擇性地停用和重新啟用發動機的汽缸；和 當所述汽缸被停用時，基于所述汽缸被停用時所述發動機產生的噪聲和振動來選擇性地增加所述發動機的至少一個有效汽缸的火花正時被延遲的量。
【文檔編號】F02P5/04GK103629036SQ201310371580
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年8月24日
【發明者】D.G.布倫南, S.M.奈克 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司