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技术领域

本公开涉及内燃发动机，并且更特别地涉及内燃发动机中的随机提前点火(SPI)。

背景技术

在此提供的背景技术描述用于总体上介绍本公开的背景。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度以及在其描述在提交时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不明确地也不隐含地认为是破坏本公开的现有技术。

发动机控制系统监测发动机的曲轴的位置。曲轴的旋转速度(发动机速度)和曲轴加速度可基于曲轴位置而确定。仅仅是举例，燃料供给、点火正时、节气门开度和/或其它发动机参数可基于曲轴位置、发动机速度和/或加速度来控制。

曲轴位置监测系统通常包括控制模块(例如，发动机控制模块)、曲轴位置传感器和随曲轴旋转的齿轮。齿轮可具有N个齿，并且曲轴位置传感器可监测齿的经过。当齿轮的齿经过曲轴传感器时，曲轴位置传感器在曲轴位置信号中生成脉冲。

控制模块基于曲轴位置信号中的脉冲确定曲轴位置。控制模块可确定在各种曲轴旋转间隔处的曲轴位置。作为示例，控制模块可确定在大于或等于曲轴旋转90°的间隔处的曲轴位置。曲轴位置信号的分辨率(例如，曲轴每旋转一次的样本数)可随间隔减小而增加。

发明内容

一种用于车辆的发动机控制系统包括定时器模块、随机提前点火(SPI)缓解模块和增压控制模块。定时器模块跟踪在进气歧管内的真空小于第一预定真空时发动机的操作时期。当所述时期大于预定时期并且所述真空小于第二预定真空时，SPI缓解模块生成SPI信号。第二预定真空小于第一预定真空。增压控制模块响应于SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

在其它特征中，一种用于车辆的发动机控制系统包括定时器模块、随机提前点火(SPI)缓解模块和增压控制模块。定时器模块跟踪在进气歧管内的压力小于第一预定压力时发动机操作的时期。当所述时期大于预定时期并且所述压力从小于第一预定压力转变为大于第二预定压力时，SPI缓解模块生成SPI信号。第二预定压力大于第一预定压力。增压控制模块响应于SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

在其它特征中，一种用于车辆的发动机控制方法包括：跟踪在进气歧管内的真空小于第一预定真空时发动机操作的时期；以及当所述时期大于预定时期并且所述真空小于第二预定真空时生成随机提前点火(SPI)信号。第二预定真空小于第一预定真空。该发动机控制方法还包括：响应于SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

在其它特征中，一种用于车辆的发动机控制方法包括：跟踪在进气歧管内的压力小于第一预定压力时发动机操作的时期；以及当所述时期大于预定时期并且所述压力从小于第一预定压力转变为大于第二预定压力时生成随机提前点火(SPI)信号。第二预定压力大于第一预定压力。该发动机控制方法还包括：响应于SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

本发明提供下列技术方案。

1. 一种用于车辆的发动机控制系统，包括：

定时器模块，其跟踪在进气歧管内的真空小于第一预定真空时发动机操作的时期；

随机提前点火(SPI)缓解模块，其在所述时期大于预定时期并且所述真空小于第二预定真空时生成SPI信号，

其中所述第二预定真空小于所述第一预定真空；以及

增压控制模块，其响应于所述SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

2. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，还包括跟踪所述涡轮增压器的输出减小的时期的第二定时器模块，

其中所述增压控制模块在所述减小的时期大于第二预定时期时禁用所述涡轮增压器的所述输出的减小。

3. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，其中所述第二预定真空对应于环境空气压力。

4. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，还包括响应于所述SPI信号的生成选择性地增加燃料供给浓度的燃料控制模块。

5. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，还包括响应于所述SPI信号的生成选择性地调整燃料喷射正时的燃料控制模块。

6. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，还包括响应于所述SPI信号的生成选择性地调整火花正时的火花控制模块。

7. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，还包括：

燃料控制模块，其响应于所述SPI信号的生成选择性地调整燃料供给；以及

火花控制模块，其响应于所述SPI信号的生成将火花正时选择性地提前。

8. 根据技术方案7所述的发动机控制系统，还包括跟踪所述涡轮增压器的输出减小的时期的第二定时器，

其中，当所述减小的时期大于第二预定时期时：

所述增压控制模块禁用所述涡轮增压器的输出的减小；

所述燃料控制模块禁用所述燃料供给的调整；并且

所述火花控制模块禁用所述火花正时的提前。

9. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，其中所述预定时期大于5分钟。

10. 一种用于车辆的发动机控制系统，包括：

定时器模块，其跟踪在进气歧管内的压力小于第一预定压力时发动机操作的时期；

随机提前点火(SPI)缓解模块，其在所述时期大于预定时期并且所述压力从小于所述第一预定压力转变为大于第二预定压力时生成SPI信号，

其中所述第二预定压力大于所述第一预定压力；以及

增压控制模块，其响应于所述SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

11. 一种用于车辆的发动机控制方法，包括：

跟踪在进气歧管内的真空小于第一预定真空时发动机操作的时期；

在所述时期大于预定时期并且所述真空小于第二预定真空时生成随机提前点火(SPI)信号，

其中所述第二预定真空小于所述第一预定真空；以及

响应于所述SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

12. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括：

跟踪所述涡轮增压器的输出减小的时期；以及

在所述减小的时期大于第二预定时期时禁用所述涡轮增压器的输出的减小。

13. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，其中所述第二预定真空对应于环境空气压力。

14. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括响应于所述SPI信号的生成选择性地增加燃料供给的浓度。

15. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括响应于所述SPI信号的生成选择性地调整燃料喷射正时。

16. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括响应于所述SPI信号的生成选择性地调整火花正时。

17. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括：

响应于所述SPI信号的生成选择性地调整燃料供给；以及

响应于所述SPI信号的生成将火花正时选择性地提前。

18. 根据技术方案17所述的发动机控制方法，还包括：

跟踪所述涡轮增压器的输出减小的时期；以及

当所述减小的时期大于第二预定时期时：

禁用所述涡轮增压器的输出的减小；

禁用所述燃料供给的调整；以及

禁用所述火花正时的提前。

19. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，其中所述预定时期大于5分钟。

20. 一种用于车辆的发动机控制方法，包括：

跟踪在进气歧管内的压力小于第一预定压力时发动机操作的时期；

在所述时期大于预定时期并且所述压力从小于所述第一预定压力转变为大于第二预定压力时生成随机提前点火(SPI)信号，

其中所述第二预定压力大于所述第一预定压力；以及

响应于所述SPI信号的生成减小涡轮增压器的输出。

本公开进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本公开的范围。

附图说明

通过详细描述和附图将会更全面地理解本公开，附图中：

图1是根据本公开的示例性车辆系统的功能框图；

图2是根据本公开的示例性发动机控制系统的功能框图；以及

图3是描绘根据本公开的预测和缓解随机提前点火(SPI)的示例性方法的流程图。

具体实施方式

在一些情况下，在发动机内可能发生随机提前点火(SPI)事件。例如，当发动机真空小于预定值时，在发动机操作时期内，可燃物会在发动机内积聚。可燃物可能例如在发动机的气缸的裂隙中积聚，例如在活塞环槽岸附近、活塞环附近、火花塞附近和气缸内的其它位置。

在发动机真空小于预定真空的情况下操作一段时期之后，当驾驶员请求增加发动机扭矩输出时，可能发生SPI。在驾驶员请求增加发动机扭矩输出时发生的进入发动机的空气流的相关增加可能会使积聚的可燃物中的一些或全部能够燃烧并引起SPI。如果SPI未被检测到和/或对其进行补救，SPI可能会造成发动机损坏。发动机控制模块在SPI可能发生时采取一个或多个补救措施以防止和/或缓解SPI，例如减小增压装置的输出、将火花正时提前和/或调整燃料供给。

现在参看图1，提供了示例性车辆系统100的功能框图。发动机102为车辆产生扭矩。空气通过进气歧管104吸入发动机102中。进入发动机102的空气流可由节气门106改变。节气门致动器模块108(例如，电子节气门控制器)控制节气门106的开度。一个或多个燃料喷射器例如燃料喷射器110将燃料与空气混合以形成可燃的空气燃料混合物。燃料致动器模块112控制(多个)燃料喷射器。燃料喷射器可将燃料直接喷入气缸中，或者例如分别喷入气缸的燃料喷射口内。

气缸114包括联接到曲轴118的活塞(未示出)。虽然发动机102描绘为仅包括气缸114，但发动机102可包括不止一个气缸。气缸114的一个燃烧循环可包括四个冲程：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一个发动机循环包括气缸中的每一个经历一个燃烧循环。

在进气冲程期间，活塞接近最底部位置，并且空气和燃料可以被提供至气缸114。最底部位置可被称为下止点(BDC)位置。在压缩冲程期间，曲轴118朝最顶部位置驱动活塞，并且压缩气缸114内的空气燃料混合物。最顶部位置可被称为上止点(TDC)位置。火花塞120可点燃发动机102内的空气燃料混合物。火花致动器模块122控制(多个)火花塞。

空气燃料混合物的燃烧在膨胀冲程期间驱动活塞远离TDC位置并且可旋转地驱动曲轴118。旋转力(即，扭矩)可以是用于以预定点火次序沿气缸移动的一个或多个气缸的燃烧循环的压缩冲程的压缩力的来源。由空气燃料混合物的燃烧产生的排气在排气冲程期间被从气缸114排出。

可以实施诸如涡轮增压器127或增压器的一个或多个增压装置。虽然仅示出一个增压装置，但可以实施多个增压装置。涡轮增压器127可以加压进气歧管104内的空气。增压致动器模块128控制涡轮增压器127的输出。增压可描述为进气歧管104内的压力大于环境压力的量。

发动机102将扭矩输出到变速器140。变速器140可包括手动变速器、自动变速器、自动-手动变速器或另一种适当类型的变速器。变速器140可将扭矩经由变速器输出轴142和传动系(未示出)输出到一个或多个车轮(未示出)。

歧管绝对压力(MAP)传感器146可测量进气歧管104内的压力并且基于进气歧管104内的压力生成MAP。环境压力传感器150可测量环境(大气压)空气压力并且基于测量压力生成环境空气压力。也可实施一个或多个其它传感器154，例如，空气质量流量(MAF)传感器、进气温度(IAT)传感器、油温传感器、发动机冷却剂温度传感器等。

发动机致动器模块分别基于来自发动机控制模块(ECM) 160的信号控制发动机致动器。例如，节气门致动器模块108基于来自ECM 160的信号控制节气门106，燃料致动器模块112基于来自ECM 160的信号控制(多个)燃料喷射器，火花致动器模块122基于来自ECM 160的信号控制(多个)火花塞，并且增压致动器模块128基于来自ECM 160的信号控制(多个)增压装置。诸如阀门致动器的其它发动机致动器可被包括在内并且基于来自ECM 160的信号进行控制。

在一些情况下，可能发生随机提前点火(SPI)。例如，在进气歧管104内的真空小于预定值的情况下操作一段时期之后，当驾驶员请求增加发动机扭矩输出时，可能发生SPI。驾驶员可以在进气歧管104内的真空小于预定值的情况下操作一段时期之后请求增加发动机扭矩输出，例如当执行超车动作时，在山路上行驶期间，和/或在其它情况下。

在进气歧管104内的真空小于预定值的情况下操作的期间，可燃物可能会积聚在发动机102内。例如，可燃物可能会积聚在发动机102的气缸的裂隙中，例如在活塞环槽岸附近、活塞环附近、火花塞附近等处。当驾驶员请求增加发动机扭矩输出时发生的进入发动机102内的空气流的相关增加可能会使积聚的可燃物中的一些或全部燃烧并且造成SPI。如果SPI未被检测到和/或进行补救，SPI可能会造成发动机损坏。SPI不同于失火和爆震。ECM 160在SPI可能发生时采取一个或多个补救措施以防止和/或缓解SPI。

现在参看图2，提供了ECM 160的示例性实施的功能框图。扭矩请求模块204可基于一个或多个驾驶员输入212例如加速器踏板位置、制动器踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其它合适的驾驶员输入确定扭矩请求208。扭矩请求模块204可附加地或备选地基于一个或多个其它扭矩请求确定扭矩请求208，例如，由ECM 160生成的扭矩请求和/或从车辆的其它模块例如变速器控制模块、混合控制模块、底盘控制模块等接收的扭矩请求。

一个或多个发动机操作参数可基于扭矩请求204和/或一个或多个其它扭矩请求被控制。例如，节气门控制模块216可基于扭矩请求208确定期望的节气门开度220。节气门致动器模块108可基于期望的节气门开度220调整节气门106的开度。火花控制模块224可基于扭矩请求208确定期望的火花正时228。火花致动器模块122可基于期望的火花正时228生成火花。燃料控制模块232可基于扭矩请求208确定一个或多个期望的燃料供给参数236。例如，期望的燃料供给参数236可包括燃料喷射量、用于喷射所述量的燃料喷射次数以及每次喷射的正时。燃料致动器模块112可基于期望的燃料供给参数236喷射燃料。增压控制模块240可基于扭矩请求208确定期望的增压244。增压致动器模块128可基于期望的增压244控制由(多个)增压装置输出的增压。

发动机真空模块248基于在使用MAP传感器146测量的MAP 256和环境(空气)压力260之间的差值确定发动机真空252。环境压力260可以例如使用环境压力传感器150测量、从一个或多个其它来源(例如，经由无线网络连接)获得或者设置到预定压力。

第一定时器模块264选择性地递增和重置积聚时期266。第一定时器模块264可基于发动机真空252递增和重置积聚时期266。例如，第一定时器模块264可以在发动机真空252小于第一预定值时递增积聚时期266并且在发动机真空252大于第一预定值时重置积聚时期266。第一预定值可以是可标定的并且可以设置到例如对于100kPa的环境压力来说大约20-30千帕斯卡(kPa)。在各种实施中，可以例如使用公式或查找表将第一预定值确定为环境压力的函数。积聚时期266对应于发动机102在如果进入发动机102中的空气流增加可能造成SPI的条件下已操作的时期。

在各种实施中，第一定时器模块264可基于MAP 256递增并且重置积聚时期266。例如，第一定时器模块264可以在MAP 256小于第二预定值时递增积聚时期266并且在发动机真空252大于第二预定值时重置积聚时期266。第二预定值可以是可标定的并且可以设置到例如对于100kPa的环境压力来说大约70-80kPa。

SPI缓解模块268生成指示SPI是否可能发生的SPI信号272。例如，SPI缓解模块268可在SPI可能会发生时将SPI信号272设置到第一状态并且在SPI可能不会发生时将SPI信号272设置到第二状态。

SPI缓解模块268可基于积聚时期266和/或发动机真空252指示SPI是否可能发生。例如，SPI缓解模块268可以在积聚时期266大于第一预定时期并且发动机真空252大于第三预定值时指示SPI可能会发生。SPI缓解模块268可以在积聚时期266小于第一预定时期和/或发动机真空252小于第三预定值时指示SPI可能不会发生。第三预定值和第一预定时期可以是可标定的并且可以分别设置到例如大约0kPa(环境压力)和大约10分钟。第三预定值小于第一预定值。

当积聚时期266基于MAP 256递增和重置时，MAP可被SPI缓解模块268使用。例如，SPI缓解模块268可以在积聚时期266大于预定时期并且MAP 256大于第四预定值时指示SPI可能会发生。SPI缓解模块268可以在积聚时期266小于预定时期和/或MAP 256小于第四预定值时指示SPI可能不会发生。第四预定值可以是可标定的并且可以设置到例如大约150kPa。第四预定值大于第二预定值并且可以设置到环境压力或大于环境压力。

在各种实施中，SPI缓解模块268可基于积聚时期266和/或扭矩请求208指示SPI是否可能发生。例如，SPI缓解模块268可在积聚时期266大于第一预定时期并且扭矩请求208大于预定扭矩时指示SPI可能会发生。SPI缓解模块268可在积聚时期266小于第一预定时期和/或扭矩请求208小于预定扭矩时指示SPI可能不会发生。

第一预定时期对应于在发动机真空252小于第一预定值(或MAP 256小于第二预定值)并且截留在气缸内的物质在发动机真空252变得小于第三预定值(或MAP 256变得大于第四预定值)时可能燃烧并造成SPI的情况下的发动机102的最小操作时期。第三和第四预定值可对应于当截留在气缸内的物质可能燃烧并造成SPI时发动机真空252和MAP 256的最小值。

响应于SPI缓解模块268指示SPI可能会发生可以采取一个或多个补救措施。例如，响应于SPI缓解模块268指示SPI可能会发生，燃料控制模块232可以增加燃料供给的浓度和/或调整燃料喷射正时，增压控制模块240可以减小涡轮增压器127的输出，和/或火花控制模块224可以将火花正时提前。

第二定时器模块276重置和递增SPI缓解时期280。当SPI缓解模块268指示SPI可能会发生(例如，通过SPI信号272处于第一状态)时，第二定时器模块276递增SPI缓解时期280。第二定时器模块276可响应于SPI信号272从第二状态转变为第一状态而重置SPI缓解时期280。这样，SPI缓解时期280对应于一个或多个补救措施已被采取以防止和/或缓解SPI的时期。

SPI缓解模块268可以监测SPI缓解时期280并在SPI缓解时期280大于第二预定时期时将SPI信号272从第一状态转变为第二状态。第二预定时期可以是可标定的并且可以设置到例如大约0.5-2.0秒。第二预定时期对应于之后截留在气缸内的所有物质将燃烧的发动机102的操作时期。一个或多个补救措施可响应于SPI信号272从第一状态向第二状态的转变而被禁用。

现在参看图3，流程图描绘了预测和缓解SPI的示例性方法。控制始于304，其中发动机真空模块248确定发动机真空252。发动机真空模块248基于MAP 256和环境压力260之间的差值确定发动机真空252。

在308处，第一定时器模块264确定发动机真空252是否小于第一预定值。如果是否定的，第一定时器模块264在312处重置积聚时期266，并且控制返回到304。如果是肯定的，第一定时器模块264在316处递增积聚时期266，并且控制继续320。仅仅是举例，第一预定值可以是对于100kPa的环境压力来说大约20-30kPa或另一个合适值。

SPI缓解模块268可在320处确定发动机真空252是否小于第三预定真空。如果是肯定的，则控制继续324。如果是否定的，则控制返回到304。仅仅是举例，第三预定值可以是对于100kPa的环境压力来说大约0kPa或另一个合适值。

在324处，SPI缓解模块268确定积聚时期266是否大于第一预定时期。如果是否定的，SPI缓解模块268指示SPI不可能发生(例如，将SPI信号272设置到第二状态)，并且控制返回到304。如果是肯定的，SPI缓解模块268在328处指示SPI可能发生(例如，将SPI信号272设置到第一状态)，并且控制继续332。仅仅是举例，第一预定时期可以是大约10分钟或另一个合适的时期。

第二定时器模块276在332处重置SPI缓解时期280，并且控制继续334。在334处，采取一个或多个补救措施。例如，在334处，燃料控制模块232可增加燃料供给的浓度和/或调整燃料喷射正时，增压控制模块240可以减小涡轮增压器127的输出，和/或火花控制模块224可以将火花正时提前。

在338处，SPI缓解模块268确定SPI缓解时期280是否大于第二预定时期。如果是肯定的，在342处，SPI缓解模块268将SPI信号272从第一状态转变为第二状态，并且禁用一个或多个补救措施。控制返回到304。如果是否定的，在346处，SPI缓解模块268将SPI信号272维持在第一状态，第二定时器模块276递增SPI缓解时期，并且控制返回到334以继续采取一个或多个补救措施，直到SPI缓解时期280大于第二预定时期。仅仅是举例，第二预定时期可以是大约0.5-2.0秒或另一个合适的时期。虽然如上所述已结合图3的示例讨论了发动机真空252和相关联的预定值的使用，但可以使用MAP 256和相关联的预定值。

上面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本公开、其应用或用途。本公开的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本公开包括具体示例，但本公开的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书的基础上其它修改将变得显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时地)执行方法内的一个或多个步骤。

如本文所用，术语模块可以指属于或包括：专用集成电路(ASIC)；离散电路；集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或成组)；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或以上的一些或全部的组合，例如在片上系统中。术语模块可包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或成组)。

如在上面所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码并可指程序、例程、函数、类和/或对象。如在上面所使用的术语“共享”意味着来自多个模块的一些或全部代码可使用单个(共享)处理器来执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可由单个(共享)存储器来存储。如在上面所使用的术语“成组”意味着来自单个模块的一些或全部代码可使用一组处理器来执行。此外，来自单个模块的一些或全部代码可使用一组存储器来存储。

本文所述设备和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来部分或完全地实现。计算机程序包括存储在至少一个非暂时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括和/或依赖于所存储的数据。非暂时的有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。