專利名稱：通過點火爆燃控制擴展可變排量操作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及混合動力車輛，更具體地涉及混合動力車輛中
的可變排量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
0002本文中提供的背景技術(shù)描述用于大體呈現(xiàn)本發(fā)明的提出背 景。本背景技術(shù)部分描述的本發(fā)明的發(fā)明人所做的工作，以及說明書中 記載的那些在本申請的申請日時不能被確定是現(xiàn)有技術(shù)的方面，不能被 公開地或隱含地當(dāng)作現(xiàn)有4支術(shù)來反對本發(fā)明。
0003混合動力車輛由多個動力裝置驅(qū)動，包括但不限于內(nèi)燃機 和電機。所述電機起電動機/發(fā)電機的作用。在發(fā)電機模式下，電機由發(fā) 動機驅(qū)動產(chǎn)生用于為電力負載提供動力或為電池充電的電能。在電動機 才莫式下，電機作為發(fā)動機的補充提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動車輛傳動系統(tǒng)。
0004混合動力車輛可包括可變排量和點火爆燃控制系統(tǒng)。點火 爆燃控制系統(tǒng)，如電火花控制器(ESC),檢測點火爆燃并且當(dāng)檢測到 點火爆燃時通常延遲點火正時。延遲點火正時會降低發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出并 降低燃燒效率?？勺兣帕肯到y(tǒng)，如智能燃油管理系統(tǒng)(Active Fuel Management ( AFM))，在4氐負荷條件下4亭用氣缸以提高燃油經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容
0005因此，本發(fā)明提供一種控制系統(tǒng)，包括點火爆燃檢測模 塊，用于檢測混合動力車輛的發(fā)動機中的點火爆燃；和轉(zhuǎn)矩控制才莫塊， 用于基于點火爆燃選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出和電機轉(zhuǎn)矩輸出。此 外，本發(fā)明提供一種方法，包括檢測混合動力車輛的發(fā)動機中的點火 爆燃，并且基于點火爆燃選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出和電機轉(zhuǎn)矩輸 出。
0006從下文提供的詳細描述中，可以了解本發(fā)明的其它應(yīng)用領(lǐng) 域。應(yīng)當(dāng)理解，詳細描述和特定實施例只是為了說明的目的，而并非用 于限定本發(fā)明的范圍。


0007結(jié)合詳細描述和附圖，可以更好地理解本發(fā)明，其中0008圖1是基于根據(jù)本發(fā)明原理的點火爆燃控制系統(tǒng)和方法操
作的示例性混合動力車輛的示意0009圖2是包括根據(jù)本發(fā)明原理的點火爆燃檢測模塊的控制模
塊的功能框0010圖3是根據(jù)本發(fā)明原理的包括點火控制模塊的控制模塊的 功能框0011圖4是圖示出根據(jù)本發(fā)明原理的點火爆燃控制方法的示例 性步驟的流程圖；以及
0012圖5是圖示出根據(jù)本發(fā)明原理的點火爆燃控制方法的示例 性步驟的第二流程圖。
具體實施例方式
0013以下對于本發(fā)明的描述實質(zhì)上僅是示例性的，并非意欲限 制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。為了清楚的目的，附圖中使用相同的 附圖標(biāo)記指代相同的部件。如本文中所使用的，短語"A、 B和C中的至 少一個"應(yīng)當(dāng)理解成使用非排他性的邏輯符號"或"的邏輯(A或B或C )。
二:序執(zhí)行:' 、、'、、'、'；、、s
0014如本文中所使用的，術(shù)語"模塊"表示特定用途集成電路 (ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理機(共用 處理機、專用處理機或群處理機)和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所 描述功能的其它合適的部件。
0015現(xiàn)在參考圖l,示例性的混合動力車輛10包括驅(qū)動變速器 16的內(nèi)燃機(ICE) 12和電機(EM) 14。特別是，電機14作為內(nèi)燃機12 的補充提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動變速器16。以這種方式，燃油效率得到提高 而排放被降低。內(nèi)燃機12和電機14通過帶式交流發(fā)電機兼起動機(BAS ) 系統(tǒng)18相連。更具體地，電機14運行作為起動機(即，電動機)和交流 發(fā)電機(即，發(fā)電機)，并且通過皮帶和皮帶輪系統(tǒng)與內(nèi)燃機12相連。 內(nèi)燃機12和電機14各自包括皮帶輪20、 22,這兩個皮帶輪20、 22通過皮帶24相連轉(zhuǎn)動。皮帶輪20與內(nèi)燃機12的曲軸26相連從而與曲軸26—起轉(zhuǎn) 動。
0016在一種模式下，內(nèi)燃機12驅(qū)動電機14產(chǎn)生用于為能量存儲 裝置(ESD) 28充電的電力。在另一種^^莫式下，電機14利用來自能量存 儲裝置28的能量驅(qū)動內(nèi)燃機12。能量存儲裝置28包括但不限于蓄電池或 超級電容器?？商娲兀瑤浇涣靼l(fā)電機兼起動機系統(tǒng)18可以用飛輪交 流發(fā)電機兼起動機(FAS)系統(tǒng)(未示出)代替，該FAS系統(tǒng)包括可運 行地布置在內(nèi)燃機和變速器或鏈條或齒輪系統(tǒng)之間的電機，所述變速器 或鏈條或齒輪系統(tǒng)位于電機14和曲軸26之間。
0017盡管變速器16以無級變速器(CVT)為例，然而變速器16 能夠包括但不限于無級變速器、手動變速器、自動變速器和手自一體變 速器(AMT)。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩由聯(lián)接裝置30從內(nèi)燃機曲軸26傳遞給變速器16。 聯(lián)接裝置30根據(jù)所用變速器的類型包括但不限于摩擦離合器或變矩器。 在自動變速器的情況下，聯(lián)接裝置30是包括變矩器離合器(TCC) 31的 變矩器。變速器16通過多個傳動比中的一個使驅(qū)動轉(zhuǎn)矩倍增從而驅(qū)動傳 動軸32。
0018空氣通過節(jié)氣門34和進氣歧管35流入內(nèi)燃機12的N個氣缸 36中。盡管圖1中示出8個氣缸(N=8),然而內(nèi)燃才幾12可以具有更多或 更少的氣缸36。例如，發(fā)動4幾預(yù)期可以具有4、 5、 6、 8、 10、 12和16個 氣缸?？諝夂腿剂显跉飧?6內(nèi)燃燒。燃燒過程循環(huán)往復(fù)地驅(qū)動氣缸36中 的活塞(未示出)。活塞可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動曲軸26從而提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。壓力 傳感器37檢測進氣歧管35中的壓力，并且點火爆燃傳感器38檢測內(nèi)燃機 12中正常燃燒包絡(luò)線以外的燃燒(即，點火爆燃)。
0019控制模塊40通過點火爆燃傳感器38監(jiān)測內(nèi)燃機12中的點火 爆燃，并且當(dāng)檢測到點火爆燃時可延遲點火正時。此外，控制模塊40控 制燃油噴射和火花從而選擇性地啟用或停用氣缸36。更具體地，當(dāng)車輛 IO靜止時，控制模塊40停止對氣缸36提供燃油和火花(即，停用氣缸36) 從而關(guān)閉內(nèi)燃機12。在車輛起步過程中(即，從靜止開始加速)，電機 14驅(qū)動曲軸從而帶動內(nèi)燃機12運轉(zhuǎn)到怠速并促使車輛加速。在車輛10所 需驅(qū)動轉(zhuǎn)矩低的期間，控制模塊40采用可變排量控制從而停用氣缸36中 的一個或多個。在可變排量控制中，控制模塊40可對內(nèi)燃機12和/或電機 14發(fā)出指令以提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。0020當(dāng)控制模塊40停用氣缸36中的一個或多個時，其余在使用 的氣缸36以較高的單位負荷運行。當(dāng)在使用的氣缸36以較高的負荷運行 時，點火爆燃可能發(fā)生，這將促使控制模塊40延遲點火正時。為了在點 火正時被延遲的情況下保持驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，節(jié)氣門34被進一步打開以增加內(nèi) 燃機12的轉(zhuǎn)矩輸出。然而，打開節(jié)氣門34進一步增加進氣歧管35中的壓 力，這會引起控制模塊40啟用被停用的氣缸36。使氣缸36從停用狀態(tài)轉(zhuǎn) 換到啟用狀態(tài)會降低燃油經(jīng)濟性。
0021控制模塊40基于本發(fā)明的點火爆燃控制系統(tǒng)和方法調(diào)節(jié)車 輛10的運行?？刂颇K40檢測內(nèi)燃機12中的點火爆燃，并且基于點火爆 燃選擇性地調(diào)節(jié)內(nèi)燃機12和電機14的轉(zhuǎn)矩輸出。更具體地，當(dāng)檢測到點 火爆燃時，減少內(nèi)燃機12的轉(zhuǎn)矩輸出而增加電機14的轉(zhuǎn)矩輸出。轉(zhuǎn)矩調(diào) 節(jié)量可以基于點火爆燃被檢測到的時間段和點火爆燃未被檢測到的時 間段而定。采用這種方式，利用電機14而不是將氣缸36從停用轉(zhuǎn)換為啟 用，來保持驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，此時內(nèi)燃機12的負荷降低從而消除了爆震。
0022現(xiàn)在參考圖2，控制模塊40可包括點火爆燃檢測模塊200和 轉(zhuǎn)矩控制模塊202。點火爆燃檢測模塊200基于來自點火爆燃傳感器38的 信號檢測內(nèi)燃機12中的點火爆燃。點火爆燃檢測模塊200向轉(zhuǎn)矩控制模 塊202提供指示點火爆燃是否被檢測到的信號。當(dāng)點火爆燃^皮檢測到時， 轉(zhuǎn)矩控制模塊202向內(nèi)燃機12和電機14提供控制信號以降低內(nèi)燃機12的 轉(zhuǎn)矩輸出并增加電機14的轉(zhuǎn)矩輸出。
0023現(xiàn)在參考圖3，控制模塊40可包括點火爆燃檢測模塊300、 點火控制模塊302、轉(zhuǎn)矩控制模塊304、 ESD容量確定模塊306和可變排量 控制模塊308。點火爆燃檢測模塊300基于來自點火爆燃傳感器38的信號 檢測內(nèi)燃機12中的點火爆燃。點火爆燃檢測模塊300向點火控制模塊302 和轉(zhuǎn)矩控制模塊304提供指示點火爆燃存在的信號。
0024點火控制模塊302向內(nèi)燃機12提供控制信號以控制內(nèi)燃機 12的點火正時。點火控制模塊302基于來自點火爆燃檢測模塊300的信號 選擇性地控制內(nèi)燃機12中的點火正時。更具體地，當(dāng)檢測到點火爆燃時， 點火控制模塊302延遲內(nèi)燃機12的點火正時以消除點火爆燃。
0025ESD容量確定模塊306基于來自ESD28的信號確定ESD充電 狀態(tài)(即，ESD容量)。可變排量控制模塊308確定是否有一個或多個氣 缸36停用(即，可變排量或AFM狀態(tài))。可變排量控制模塊308可基于來自壓力傳感器37的指示進氣歧管35中的壓力的信號停用一個或多個 氣缸36。 ESD容量確定模塊306和可變排量控制模塊308分別為轉(zhuǎn)矩控制 ^t塊304提供指示ESD容量和可變排量狀態(tài)的信號。
0026轉(zhuǎn)矩控制模塊304選擇性地向點火控制模塊302提供信號以 基于點火爆燃存在的情況、ESD容量和可變排量狀態(tài)，禁用點火延遲并 選擇性地調(diào)節(jié)內(nèi)燃機12和電機14的轉(zhuǎn)矩輸出。當(dāng)可變排量狀態(tài)指示一個 或多個氣缸36停用時，轉(zhuǎn)矩控制模塊304判斷ESD容量是否超過容量閾值 或最小容量，該容量閾值或最小容量是使電機14的轉(zhuǎn)矩輸出增加一個量 以便使內(nèi)燃機12上的負荷足夠降低從而消除點火爆燃所需的容量。當(dāng) ESD容量超過容量閾值時，轉(zhuǎn)矩控制模塊304向點火控制模塊302提供信 號以禁用基于點火爆燃的點火延遲。
0027當(dāng)一個或多個氣缸36停用，并且ESD容量超過容量閾值時， 轉(zhuǎn)矩控制模塊304基于點火爆燃存在的情況增加或減少計數(shù)器，并且基 于計數(shù)器調(diào)節(jié)內(nèi)燃機12和電機14的轉(zhuǎn)矩輸出。當(dāng)來自點火爆燃檢測模塊 300的信號顯示檢測到點火爆燃時，轉(zhuǎn)矩控制模塊304以預(yù)定增加率增加 計數(shù)器的值。當(dāng)來自點火爆燃檢測模塊300的信號顯示沒有檢測到點火 爆燃時，轉(zhuǎn)矩控制模塊304以預(yù)定減少率減少計數(shù)器的值。所述增加率 最好大于或等于所述減少率。轉(zhuǎn)矩控制模塊304設(shè)定轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量等于計 數(shù)器和預(yù)定乘數(shù)(即，校準(zhǔn)因子)的乘積，然后分別使內(nèi)燃機12的轉(zhuǎn)矩 輸出減少轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量，并使電機l4的轉(zhuǎn)矩輸出增加轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量。
0028現(xiàn)在參考圖4，圖中示出點火爆燃控制方法的示例性步驟。 在步驟400中，控制判斷是否檢測到點火爆燃。當(dāng)檢測到點火爆燃時， 控制分別在步驟402和404中降低內(nèi)燃機12的轉(zhuǎn)矩輸出(TICE)和增加電
機14的轉(zhuǎn)矩輸出(TEM) u T!CE和TEM分別減小和增加可以被預(yù)先確定的
轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量(AT)。當(dāng)未檢測到點火爆燃時，控制返回步驟400。
0029現(xiàn)在參考圖5，圖中示出點火爆燃控制方法的另一種示例 性步驟。在步驟500中，控制調(diào)節(jié)內(nèi)燃機12中的點火正時，包括基于點 火爆燃的存在而延遲點火。在步驟502中，控制將計數(shù)器和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量 設(shè)為O。
0030在步驟504中，控制判斷內(nèi)燃機12中是否有氣缸被停用。 當(dāng)內(nèi)燃機12中沒有氣缸被停用時，控制返回步驟500。當(dāng)內(nèi)燃機12中有 氣缸被停用時，控制在步驟506中確定ESD28的容量(QESD)。0031在步驟508中，控制判斷QESD是否超出預(yù)定容量閾值(QTH)。 當(dāng)QESD沒有超出QTH時，表示ESD28不具有足夠的容量以增加電機14的 轉(zhuǎn)矩輸出 一個量使得允許足夠降低內(nèi)燃機12上的負荷以消除點火爆燃， 控制返回步驟500。當(dāng)QESD超過QTH時，控制在步驟510中禁用基于點火 爆燃的點火延遲。
0032在步驟512中，控制判斷是否檢測到點火爆燃。當(dāng)檢測到 點火爆燃時，控制在步驟514中以預(yù)定速率(a)在預(yù)定上限(x)范圍 內(nèi)增加計數(shù)器。當(dāng)未檢測到點火爆燃時，控制在步驟516中以預(yù)定速率 (卩)在預(yù)定下限范圍y內(nèi)減小計數(shù)器。優(yōu)選地，a大于或等于p，并且y 等于O。在步驟518中，控制設(shè)定轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量(AT)的值等于計數(shù)器與預(yù) 定乘數(shù)(k)的乘積?？刂品謩e在步驟520中減小內(nèi)燃機12的轉(zhuǎn)矩輸出 (TICE)并且在步驟522中增加電機14的轉(zhuǎn)矩輸出(TEM),然后返回步 驟504。在內(nèi)燃才幾12的氣缸停用期間，控制以產(chǎn)生期望響應(yīng)時間的預(yù)定 速率y在步驟504到522之間循環(huán)。
0033本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)可以從前面的描述中明了，本發(fā) 明給出的廣泛教導(dǎo)可以以多種形式被執(zhí)行。因此，盡管本發(fā)明包括一些 特定實施例，然而本發(fā)明的實際保護范圍不應(yīng)當(dāng)被限制于此，因為本領(lǐng) 域技術(shù)人員在認(rèn)真研究本發(fā)明附圖、說明書和所附權(quán)利要求書后能夠發(fā) 現(xiàn)其它的改進都是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，包括點火爆燃檢測模塊，用于檢測混合動力車輛的發(fā)動機中的點火爆燃；和轉(zhuǎn)矩控制模塊，用于基于所述點火爆燃選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出和電機轉(zhuǎn)矩輸出。
2. 如權(quán)利要求l所述的控制系統(tǒng)，還包括點火控制模塊，用于當(dāng)檢測到所述點火爆燃時，選擇性地延遲所述發(fā)動一幾中的點火正時；和可變排量控制模塊，用于確定何時所述發(fā)動機中的氣缸被停用。
3. 如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所迷氣缸被停用時，所述轉(zhuǎn)矩控制模塊基于所述點火爆燃來調(diào)節(jié)所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出和所述電機轉(zhuǎn)矩輸出。
4. 如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括電池容量確定模塊，用于確定所述混合動力車輛的電池容量，其中，當(dāng)所述電池容量超出預(yù)定閾值時，所述點火控制模塊將不會延遲所述發(fā)動機中的點火正時。
5. 如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述氣缸被停用時，所述點火控制模塊禁用基于所迷點火爆燃的點火延遲。
6. 如權(quán)利要求l所述的控制系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)矩控制模塊包括當(dāng)檢測到所述點火爆燃時，以第一預(yù)定速率增加計數(shù)器；當(dāng)未檢測到所述點火爆燃時，以第二預(yù)定速率減小所述計數(shù)器；基于所述計數(shù)器減小所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出并且增加所述電機轉(zhuǎn)矩輸出。
7. 如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)矩控制模塊在預(yù)定的上限和下限范圍內(nèi)增加和減小所述計數(shù)器。
8.如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一預(yù)定速率大于或等于所述笫二預(yù)定速率。
9. 如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)矩控制模塊以所述計數(shù)器的預(yù)定倍數(shù)減小所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出，并且以所述計數(shù)器的所述預(yù)定倍數(shù)增加所述電機轉(zhuǎn)矩輸出。
10. 如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)矩控制模塊以第三預(yù)定速率減小所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出并且增加所述電機轉(zhuǎn)矩輸出。
11. 一種方法，包括檢測混合動力車輛的發(fā)動機中的點火爆燃；并且基于所述點火爆燃選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出和電機轉(zhuǎn)矩輸出。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，還包括當(dāng)檢測到所述點火爆燃時，選擇性地延遲所述發(fā)動機中的點火正時；并且確定所述發(fā)動機中的氣缸何時^皮停用。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括當(dāng)所述氣缸被停用時，基于所述點火爆燃調(diào)節(jié)所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出和所述電機轉(zhuǎn)矩輸出。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括確定所述混合動力車輛的電池容量，并且當(dāng)所述電池容量超出預(yù)定閾值時，不再延遲所述發(fā)動機的點火正時。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括當(dāng)所述氣缸被停用時，禁用基于所述點火爆燃的點火延遲。
16. 如權(quán)利要求ll所述的方法，還包括當(dāng)檢測到所述點火爆燃時，以第 一預(yù)定速率增加計數(shù)器；當(dāng)未檢測到所述點火爆燃時，以第二預(yù)定速率減小所述計數(shù)器；和基于所述計數(shù)器減小所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出并且增加所述電機轉(zhuǎn)矩輸出。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括在預(yù)定的上限和下限范圍內(nèi)增加和減小所述計數(shù)器。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一預(yù)定速率大于或等于所述第二預(yù)定速率。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括以所述計數(shù)器的預(yù)定倍數(shù)減小所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出，并且以所述計數(shù)器的所述預(yù)定倍數(shù)增加所述電機轉(zhuǎn)矩輸出u
20. 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括以第三預(yù)定速率減小所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出并且增加所述電機轉(zhuǎn)矩輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過點火爆燃控制擴展可變排量操作。一種控制系統(tǒng)，包括點火爆燃檢測模塊，用于檢測混合動力車輛的發(fā)動機中的點火爆燃；和轉(zhuǎn)矩控制模塊，用于基于點火爆燃選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩輸出和電機的轉(zhuǎn)矩輸出。一種方法，包括檢測混合動力車輛的發(fā)動機中的點火爆燃，并且基于點火爆燃選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩輸出和電機的轉(zhuǎn)矩輸出。
文檔編號B60W10/06GK101638093SQ20091016506
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者F·J·羅扎里奧, M·M·麥唐納, W·C·阿爾伯森 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司