Способ и система для выборочного отключения цилиндров
METHOD AND SYSTEM FOR SELECTIVE DISCONNECTION OF CYLINDERS

Область техники
Настоящая заявка относится к способам и системам для выборочного отключения отдельных цилиндров двигателя в двигателе, выполненном с возможностью изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР).
Уровень техники и раскрытие изобретения
Двигатели могут быть выполнены с возможностью работы с изменяемым числом включенных или отключенных цилиндров для повышения экономии топлива с одновременным необязательным поддержанием приблизительно стехиометрического воздушно-топливного отношения смеси отработавших газов в целом. В этом случае подмножество общего числа цилиндров двигателя можно блокировать в некоторых состояниях, определяемых такими параметрами, как интервал частоты вращения/нагрузки двигателя, а также рядом других параметров работы, в том числе - скоростью транспортного средства. Система управления двигателем может блокировать выбранную группу цилиндров, например, определенный ряд цилиндров, снабженных устройствами отключения клапанов цилиндров, от которых зависит работа впускных и выпускных клапанов цилиндра, и/или путем регулирования множества выборочно отключаемых топливных форсунок, от которых зависит подача топлива в цилиндры данного ряда. Другой ряд цилиндров может быть выполнен без возможности отключения клапанов цилиндров и может продолжить работу. Дополнительные улучшения топливной экономичности могут быть достигнуты в двигателях, где все цилиндры снабжены механизмами отключения с возможностью отключения разных цилиндров в каждом цикле. Например, эффективный рабочий объем двигателя можно изменять путем пропуска подачи воздуха и топлива в определенные цилиндры по пошаговой или скользящей схеме срабатывания цилиндров, также именуемой схема «пропуска срабатывания». Один пример двигателя с пропуском срабатывания (также именуемого «система двигателя со скользящим отключением цилиндров» (ДОЦ)) раскрыт Трипати (Tripathi) с соавторами в документе US 8,651,091. В этом случае контроллер двигателя выполнен с возможностью постоянного чередования того, в какие цилиндры подают воздух и топливо, какие цилиндры пропускают, и в течение какого числа событий в цилиндрах осуществляют данную схему. Пропуск подачи воздуха и топлива в выбранные цилиндры позволяет эксплуатировать включенные цилиндры практически с их оптимальным коэффициентом наполнения, что повышает КПД работы двигателя в целом. Изменение состава и числа пропускаемых цилиндров обеспечивает широкий диапазон вариантов рабочего объема двигателя.
Во время работы цилиндров, типовые способы управления двигателем предусматривают использование кривой коэффициента наполнения для оценки заряда воздуха в цилиндре. Данная оценка нужна перед каждым событием всасывания в цилиндр для определения количества топлива для впрыска в соответствующий цилиндр, а также для оценки доли данного цилиндра в создании крутящего момента. По данным о коэффициенте наполнения также можно вычислять поток воздуха в двигатель и координировать работу исполнительных устройств на пути воздуха, например, впускного дросселя. Кроме того, в некоторых способах управления данные о коэффициенте наполнения можно использовать для вычисления оценочного давления во впускном коллекторе по значениям от датчиков потока воздуха в двигатель, потока воздуха через дроссель и массового расхода воздуха.
В известных системах ДОЦ, за исключением периода перехода из отключенного во включенное состояние, во включенных цилиндрах всегда происходит всасывание и их кривые коэффициента наполнения аналогичны тем, что имеют место в случае, когда происходит всасывание во все цилиндры. В отличие от них, для систем двигателя с возможностью скользящего отключения цилиндров двигателя (ОЦД) оценка заряда воздуха в цилиндре может быть затруднена в связи с большим числом возможных схем срабатывания. Один пример решения для оценки заряда воздуха цилиндра в двигателе, выполненном с возможностью скользящего срабатывания цилиндров, раскрыт Янковичем (Jankovic) в документе US 20160146139. В данном случае оценку заряда воздуха для цилиндра корректируют в зависимости от того, сработал ли или был ли пропущен в предыдущем рабочем цикле двигателя цилиндр, являющийся следующим в текущем рабочем цикле двигателя. То есть данное решение учитывает взаимодействие цилиндра с другими цилиндрами.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальный недостаток такого решения. Вышеуказанное решение применимо в состояниях с наличием перекрытия клапанов в текущем цилиндре, в связи с чем другие цилиндры могут влиять на остаточные газы во время перекрытия клапанов за счет влияния на мгновенные значения давления во впускном и выпускном коллекторах. Это применимо к известным системам ДОЦ, в которых сначала отключают выпускной клапан, а затем - впускной клапан, в результате чего происходит улавливание отработавших газов высокого давления. Во время отключения цилиндров в системах со скользящим ОЦД, сначала отключают впускной клапан, а затем - выпускной клапан, выбранного цилиндра. Поэтому цилиндр завершает такт выпуска из предыдущего цикла до отключения клапанов и отсечения цилиндра. В результате, происходит улавливание отработавших газов под давлением, более близким к давлению в выпускном коллекторе. При возобновлении работы цилиндра сначала происходит открытие впускного клапана во время такта впуска, а позднее - открытие выпускного клапана вблизи окончания рабочего такта. Такой порядок отключения и возобновления работы клапанов приводит к значительному изменению во взаимодействии впускного и выпускного коллекторов, результатом которых является межцилиндровая разность зарядов воздуха в цилиндре. В одном примере возможная межцилиндровая разность потока воздуха может составлять вплоть +/-12%. Неправильная оценка потока воздуха может отрицательно сказаться на поцилиндровом регулировании воздушно-топливного отношения и привести к значительному дисбалансу воздушно-топливного отношения между цилиндрами. Кроме того, могут возникнуть погрешности управления дросселем, оценки остаточных газов и крутящего момента. Данный эффект может быть обострен частыми переключениями цилиндров из включенного в отключенное состояние и наоборот. Это может отрицательно повлиять на показатели работы двигателя и выбросов отработавших газов.
В одном примере некоторые из вышеуказанных недостатков позволяет преодолеть способ для двигателя, в котором: корректируют оценку заряда воздуха для цилиндра в текущем рабочем цикле двигателя в зависимости от статистики схем всасывания в цилиндр, в том числе - от состояния всасывания в цилиндр в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя; и впрыскивают топливо в цилиндр в зависимости от скорректированной оценки заряда воздуха. Таким образом, корректировка оценки заряда воздуха в зависимости от статистики срабатывания цилиндра позволяет достовернее оценивать заряд воздуха даже при изменении схемы срабатывания цилиндров.
Например, каждый цилиндр двигателя может быть выполнен с механизмом выборочного отключения. В зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя, можно выборочно отключать один или более цилиндров, а также изменять состав и число отключенных цилиндров в каждом рабочем цикле двигателя. Например, можно определить кратность всасывания, эффективно обеспечивающую требуемый крутящий момент, а затем выбрать схему отключения цилиндров в зависимости от кратности всасывания с равномерным распределением включенных цилиндров для приемлемых показателей ШВР. Перед событием всасывания в цилиндр можно вычислить коэффициент наполнения цилиндра (который должен сработать) по одной из двух калибровочных кривых заряда воздуха, при этом калибровочную кривую заряда воздуха выбирают в зависимости от последнего по времени состояния всасывания в цилиндр. Например, можно определить то, срабатывал ли или был ли пропущен цилиндр, который должен сработать, в прошлом рабочем цикле двигателя. Если цилиндр был пропущен, можно дополнительно определить то, в течение скольких циклов цилиндр был пропущен (то есть когда произошло последнее событие всасывания в этом цилиндре). Если цилиндр срабатывал в прошлом цикле, в текущем цикле заряд воздуха можно оценить по первой характеристике заряда воздуха. В противном случае, если цилиндр был пропущен в прошлом цикле, в текущем цикле заряд воздуха можно оценить по второй, другой, характеристике заряда воздуха. Если цилиндр срабатывал в предыдущем цикле и срабатывает в текущем цикле, результатом двух последовательных срабатываний является одновременное нахождение впускного и выпускного клапанов в открытом состоянии и поступление остаточных отработавших газов во впускной тракт, помимо того, что они занимают пространство сжатия (или объем цилиндра при закрытии выпускного клапана). Впоследствии, во время такта впуска происходит всасывание этих остаточных отработавших газов обратно в камеру сгорания и, как следствие, уменьшение количества свежего воздуха, уловленного в цилиндр. Первая характеристика заряда воздуха позволяет ввести поправку на этот эффект. Если цилиндр был пропущен в предыдущем цикле и срабатывает в текущем цикле, в связи с порядком отключения клапанов относительно возобновления работы клапанов, впускной и выпускной клапаны не находятся одновременно в открытом состоянии. В результате может отсутствовать обратный прорыв остаточных отработавших газов во впускной тракт. Остаточные газы занимают только пространство сжатия (или объем камеры сгорания при закрытии выпускного клапана). Из-за меньшего количества остаточных газов, происходит впуск большего количества воздуха во время такта впуска. Вторая характеристика заряда воздуха позволяет ввести поправку на этот эффект. В некоторых примерах для дополнительного уточнения первой и второй характеристик заряда воздуха можно использовать мгновенное оценочное значение давления во впускном коллекторе в момент закрытия впускного клапана (ЗВпК). Определив количество воздуха, поступающего в цилиндр, по выбранной характеристике заряда воздуха, можно осуществить соответствующий впрыск топлива в цилиндр.
Так можно улучшить оценку заряда воздуха для двигателя, выполненного с возможностями скользящего ОЦД. Введение поправки на наличие или отсутствие перекрытия клапанов в зависимости от статистики всасывания в цилиндр в предыдущих циклах позволяет точнее определять коэффициент наполнения цилиндра с меньшим объемом вычислений. Корректировка оценки заряда воздуха в зависимости от статистики всасывания в цилиндр для данного цилиндра позволяет лучше учитывать разности содержания остаточных отработавших газов, удерживаемых в цилиндре, обусловленные различиями во время работы впускных и выпускных клапанов при событиях отключения и возобновления работы цилиндров. Кроме того, можно использовать значения разности давлений во впускном коллекторе (из-за которого происходит втягивание воздуха в цилиндр), возникающей из-за разного порядка работы клапанов во время событий отключения и возобновления работы цилиндров, для более точного определения количества воздуха, уловленного в цилиндре в НМТ. Уменьшение межцилиндровых дисбалансов воздушно-топливного отношения позволяет улучшить показатели работы двигателя и выбросов отработавших газов.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
ФИГ. 1 изображает пример осуществления компоновки системы двигателя.
ФИГ. 2 изображает частичный вид двигателя.
ФИГ. 3 изображает пример схем отключения цилиндров с возможностью применения для обеспечения разных кратностей всасывания и соответствующей статистики всасывания для каждого цилиндра.
ФИГ. 4 изображает пример сценария, в котором цилиндр, срабатывающий в текущем цикле, также срабатывал в предыдущем цикле.
ФИГ. 5 изображает пример сценария, в котором цилиндр, срабатывающий в текущем цикле, был пропущен в одном или более предыдущих циклах.
ФИГ. 6 изображает пример изменения заряда, уловленного в цилиндре, в зависимости от статистики всасывания в цилиндр.
ФИГ. 7 изображает пример характеристик заряда воздуха, уточняемых в зависимости от статистики всасывания в цилиндр по настоящему раскрытию.
ФИГ. 8 изображает высокоуровневую блок-схему примера способа для оценки количества воздуха, поступающего в цилиндр во время события всасывания, в зависимости от статистики всасывания в цилиндр.
ФИГ. 9 изображает пример работы двигателя со скользящим ОЦД, при котором подачу воздуха и топлива в срабатывающий цилиндр регулируют в зависимости от статистики всасывания в цилиндр.
ФИГ. 10 изображает пример функции для оценки доли событий, представляющих собой следующие друг за другом события срабатывания во время работы двигателя.
ФИГ. 11 изображает пример диаграммы зависимости оценочного мгновенного значения давления во впускном коллекторе для цилиндра от статистики всасывания в цилиндр (для двух разных уровней давления во впускном коллекторе).
Осуществление изобретения
Предложены способы и системы для корректировки оценки заряда воздуха для определенного цилиндра при эксплуатации двигателя, выполненного с возможностью выборочного отключения цилиндров, например, системы двигателя на ФИГ. 1 и 2. Скользящую схему отключения цилиндров можно выбрать для обеспечения целевой кратности всасывания, как раскрыто на ФИГ. 3. Контроллер двигателя может выполнять алгоритм управления, например, алгоритм на ФИГ. 8, для корректировки оценки заряда воздуха для указанного цилиндра в зависимости от статистики срабатывания данного цилиндра, например, от того, срабатывал ли цилиндр или был ли он пропущен в непосредственно предшествующем цикле (ФИГ. 4-5). Контроллер может выбрать калибровочную кривую заряда воздуха, например, одну из калибровочных кривых на ФИГ. 7, для введения поправки на величину уловленного заряда в цилиндре, меняющуюся в зависимости от статистики всасывания в цилиндр (ФИГ. 6). Примеры регулирования подачи воздуха и топлива в срабатывающий цилиндр в зависимости от предыдущих событий в цилиндре раскрыты на ФИГ. 9. Оценку заряда воздуха также можно выполнять с усреднением, а не для каждого события, как раскрыто на ФИГ. 10. Характеристику заряда воздуха также можно корректировать с учетом изменений давления и температуры в коллекторе. Так можно уменьшить погрешности нагрузки двигателя из-за изменения уловленного заряда воздуха.
ФИГ. 1 изображает пример двигателя 10 с рядом 15 цилиндров. В изображенном примере двигатель 10 представляет собой однорядный четырехцилиндровый (14) двигатель с рядом цилиндров, содержащим четыре цилиндра 14. Двигатель 10 содержит впускной коллектор 16 с дросселем 20 и выпускной коллектор 18, соединенный с системой 30 снижения токсичности выбросов. Система 30 снижения токсичности выбросов содержит один или более каталитических нейтрализаторов и датчики воздушно-топливного отношения, например, раскрытые на ФИГ. 2. В одном неограничивающем примере двигатель 10 может входить в состав движительной системы пассажирского транспортного средства.
Система двигателя 10 может содержать цилиндры 14 с выборочно отключаемыми впускными клапанами 50 и выборочно отключаемыми выпускными клапанами 56. В одном примере впускные клапаны 50 и выпускные клапаны 56 выполнены с возможностью электрического приведения в действие (ЭПК) посредством электрических приводов клапанов для каждого цилиндра. Несмотря на то, что в изображенном примере каждый цилиндр показан с единственным впускным клапаном и единственным выпускным клапаном, в других примерах, как подробнее раскрыто на ФИГ. 2, каждый цилиндр может содержать множество выборочно отключаемых впускных клапанов и/или множество выборочно отключаемых выпускных клапанов.
В определенных состояниях, например - когда полная мощность двигателя по крутящему моменту не нужна, можно выбрать один или более цилиндров двигателя 10 для выборочного отключения (в настоящем описании также именуемого «отключение отдельных цилиндров»). Оно может включать в себя выборочное отключение одного или более цилиндров в ряду 15 цилиндров. Число и состав цилиндров, отключаемых в ряду цилиндров, могут быть симметричными или несимметричными.
Во время отключения, выбранные цилиндры можно отключать путем закрытия индивидуальных клапанных механизмов цилиндров, например, механизмов впускных клапанов, механизмов выпускных клапанов или и тех, и других в какой-либо комбинации. Клапаны цилиндров можно выборочно отключать посредством гидроприводных толкателей (например, толкателей, соединенных со штангами клапанов), механизма переключения профиля кулачков, в котором используют выступ кулачка с нулевой высотой подъема для отключенных клапанов, или электроприводных клапанных механизмов цилиндров, соединенных с каждым цилиндром. Кроме того, можно отключить подачу топлива и искры в отключенные цилиндры, например, путем отключения топливных форсунок цилиндров.
В некоторых примерах система двигателя 10 может содержать выборочно отключаемые топливные форсунки (непосредственного впрыска) с возможностью отключения выбранных цилиндров путем отсечения соответствующих топливных форсунок, при этом с продолжением работы впускных и выпускных клапанов с возможностью продолжения прокачки воздуха через цилиндры.
Когда выбранные цилиндры блокированы, остальные разблокированные или включенные цилиндры продолжают осуществлять сжигание с включенными и работающими топливными форсунками и клапанными механизмами цилиндров. Для удовлетворения потребностей в крутящем моменте, двигатель создает крутящий момент той же величины за счет включенных цилиндров. Для этого нужны более высокие давления в коллекторе, благодаря чему происходит снижение насосных потерь и рост КПД двигателя. Кроме того, за счет меньшей эффективной площади поверхности (относящейся только к разблокированным цилиндрам), на которую воздействует сгорание, происходит уменьшение тепловых потерь двигателя и повышение термического КПД двигателя.
Цилиндры можно отключать для обеспечения конкретной схемы всасывания (или срабатывания) в соответствии с заданным алгоритмом управления. А именно, выбранные отключенные рабочие цилиндры не осуществляют всасывание и, следовательно, не срабатывают, а другие - включенные - рабочие цилиндры осуществляют всасывание и, следовательно, срабатывают. Схему всасывания можно определить на один или более рабочих циклов двигателя с возможностью повторения, если будет сохранена та же схема. Для одного рабочего цикла двигателя может быть определена общая схема, причем пример четырехцилиндрового двигателя с цилиндрами, имеющими номера по положению 1-4 (при этом номер 1 расположен на одном конце ряда, а номер 4 - на другом конце ряда) и порядком работы 1-3-4-2, имеет схему 1-П-4-П, где "П" обозначает невсасывающий (или отключенный или пропущенный цилиндр), а числовое значение означает, что в цилиндр подают топливо, и он срабатывает. Еще одна, другая, схема может представлять собой П-3-П-2. В число других схем могут входить: 1-П-П-4, П-3-4-П, 1-3-4-П, 1-П-4-2 и так далее. Другим вариантом является схема, охватывающая несколько рабочих циклов двигателя, например 1-П-П-2-П-П-4-П-П-3-П-П, при этом схему изменяют в каждом цикле для обеспечения скользящей схемы. Даже если каждую из этих схем реализуют при одинаковом среднем давлении во впускном коллекторе, заряд в цилиндре для определенного цилиндра может зависеть от схемы всасывания и, в частности, от того, срабатывал ли или нет цилиндр в предыдущем рабочем цикле двигателя.
Для примера схем 1-3-4-2, П-3-4-2, 1-3-П-2 и П-3-П-2, поправочный коэффициент для заряда воздуха цилиндра 3 может быть разным для каждой схемы даже при одном и том же среднем давлении во впускном коллекторе. При этом авторы настоящего изобретения выявили, что вместо того, чтобы применять разные коэффициенты для каждой отдельной комбинации и каждого цилиндра при каждом значении потока воздуха, данное большое число вариантов можно сократить до более удобной группы поправок, зависящих от того, срабатывал ли или нет срабатывающий цилиндр в непосредственно предшествующем цикле. Дополнительные подробности и действия будут раскрыты ниже. В одном примере порядок работы задают коленчатый вал и распределительный вал двигателя посредством механического соединения через цепь или ремень газораспределения. Несмотря на возможное изменение схемы срабатывания в данной конфигурации, порядок работы остается без изменений.
Вернемся к ФИГ. 1: двигатель может быть выполнен с возможностью регулирования момента зажигания. Момент зажигания, относящийся к выбранной рабочей камере, также можно необязательно регулировать в зависимости от порядка работы или статистики срабатывания выбранной рабочей камеры. Контроллер 12 двигателя может быть выполнен с соответствующей логикой, раскрытой ниже, для определения схемы отключения цилиндров в зависимости от параметров работы двигателя.
Двигатель 10 может работать на множестве веществ с возможностью их подачи посредством топливной системы 8. Двигателем 10 может по меньшей мере частично управлять система управления, содержащая контроллер 12. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков 16, соединенных с двигателем 10 (и раскрытых на примере ФИГ. 2), и направлять управляющие сигналы различным исполнительным устройствам 81, соединенным с двигателем и/или транспортным средством (раскрытым на примере ФИГ. 2). В число исполнительных устройств могут входить моторы, соленоиды и т.п., соединенные с исполнительными устройствами двигателя, например, впускным дросселем, топливной форсункой и т.п. В число различных датчиков могут входить, например, различные датчики температуры, давления и воздушно-топливного отношения. Кроме того, контроллер 12 может принимать показания детонации или преждевременного воспламенения в цилиндре от одного или более датчиков детонации, распределенных по блоку цилиндров двигателя. При их наличии, множество датчиков детонации могут быть симметрично или несимметрично распределены по блоку цилиндров двигателя. Кроме того, в число одного или более датчиков детонации могут входить акселерометры, ионизационные датчики или преобразователи давления в цилиндре.
Контроллер 12 двигателя может содержать генератор возбуждающих импульсов и задатчик последовательности для определения схемы работы цилиндров в зависимости от желаемой отдачи двигателя при текущих параметрах работы двигателя. Например, генератор возбуждающих импульсов может быть выполнен с возможностью адаптивного упреждающего управления для динамического вычисления сигнала возбуждающего импульса, указывающего, какие цилиндры должны срабатывать и с какими интервалами, для получения желаемой отдачи (то есть схемы срабатывания/несрабатывания цилиндров). Схему срабатывания цилиндров можно корректировать для обеспечения желаемой отдачи без создания чрезмерной или неприемлемой вибрации в двигателе. Схему работы цилиндров можно выбирать в зависимости от конфигурации двигателя, например, от того, является ли двигатель V-образным, однорядным, от числа цилиндров в двигателе и т.п. В зависимости от выбранной схемы работы цилиндров, индивидуальные клапанные механизмы выбранных цилиндров могут быть закрыты с прекращением подачи топлива и искры в эти цилиндры.
Поскольку оптимальный КПД для определенного цилиндра близок к полной отдаче, можно выбрать более низкую частоту событий срабатывания для уменьшения отдачи. Например, выборочное отсутствие всасывания в каждый второй цилиндр приведет к снижению мощности в среднем наполовину. Как можно более равномерное разнесение событий срабатывания обычно минимизирует вибрации, вызываемые изменением отдаваемого крутящего момента. Решение о включении всех цилиндров в качестве отключаемых в выбранную схему срабатывания может зависеть от их доли в желаемой отдаче и других факторов, в том числе - температуры цилиндра.
Примеры схем срабатывания цилиндров для 8-цилиндрового четырехтактного двигателя с возможностью применения для обеспечения определенной кратности всасывания или доли срабатывания цилиндра двигателя раскрыты на ФИГ. 3.
Следует понимать, что данные примеры не являются ограничивающими, и возможны дополнительные схемы срабатывания для обеспечения определенного кратности всасывания. Кратность всасывания в цилиндр двигателя представляет собой результат деления фактического числа событий срабатывания цилиндра на фактическое число тактов сжатия в цилиндре за заранее заданное фактическое число тактов сжатия в цилиндре. В контексте настоящего описания, «событие включения цилиндра» означает срабатывание цилиндра с открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов во время рабочего цикла цилиндра, а «событие отключения цилиндра» означает отсутствие срабатывания цилиндра с удержанием закрытыми впускных и выпускных клапанов во время рабочего цикла цилиндра. Событие в двигателе может представлять собой происходящий такт цилиндра (например, впуска, сжатия, рабочий или выпуска), момент открытия или закрытия впускного или выпускного клапана, момент зажигания топливовоздушной смеси в цилиндре, положение поршня в цилиндре относительно положения коленчатого вала или иное относящееся к двигателю событие. Номер события в двигателе соответствует конкретному цилиндру. Например, событие номер один в двигателе может соответствовать такту сжатия цилиндра номер один. Событие номер два в двигателе может соответствовать такту сжатия цилиндра номер три. Номер цикла относится к рабочему циклу двигателя, включающему в себя одно событие (включение или отключение) в каждом цилиндре. Например, первый цикл завершен по прошествии события в двигателе в каждом цилиндре 8-цилиндрового двигателя (всего восьми событий в двигателе) согласно порядку работы. Второй цикл начинается, когда происходит второе событие в двигателе в первом по порядку работы цилиндре (то есть девятое событие в двигателе, считая с начального события в двигателе).
Решение о включении или отключении цилиндра и об открытии или закрытии впускного и выпускного клапанов цилиндра можно принимать за заранее заданное число событий в цилиндре (например, одно событие в цилиндре или за один рабочий цикл цилиндра или восемь событий в цилиндре) до того, как цилиндр должен быть включен или отключен, для выделения времени для процесса открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов оцениваемого цилиндра. Например, для восьмицилиндрового двигателя с порядком работы 1-3-7-2-6-5-4-8 решение о включении или отключении цилиндра номер семь может быть принято во время такта впуска или сжатия цилиндра номер семь за один рабочий цикл двигателя до включения или отключения цилиндра номер семь. Или же решение о том, включать или не включать цилиндр, может быть принято за заранее заданное число событий в двигателе или событий в цилиндре до включения или отключения выбранного цилиндра.
Первый пример схемы всасывания для кратности всасывания 1/2 раскрыт на диаграмме 300. Кратность всасывания 1/2 подразумевает, что для каждых 2 событий в цилиндрах один цилиндр срабатывает и один пропущен. Всасывающие цилиндры обозначены закрашенным прямоугольником, а пропускаемые цилиндры - пустым прямоугольником. В каждый второй цилиндр выборочно не подают топливо для обеспечения в среднем половинной мощности. Кроме того, одну и ту же схему применяют для каждого последующего рабочего цикла двигателя с возможностью пропуска цилиндров 1, 3, 5 и 7 в каждом из 5 следующих друг за другом рабочих циклов двигателя и срабатывания цилиндров 2, 4, 6, 8 в каждом из 5 следующих друг за другом рабочих циклов двигателя. А именно, первое событие в двигателе относится к цилиндру номер один. Цилиндр номер один пропускают, на что указывает пустой прямоугольник, в связи с чем не происходит какое-либо событие всасывания или срабатывания во время такта сжатия цилиндра номер один. Второе событие в двигателе относится к цилиндру номер два. Цилиндр номер два включен и срабатывает во время такта сжатия. Решения о срабатывании для остальных цилиндров принимают в аналогичном порядке. В результате, до (и после) события срабатывания в цилиндрах 2, 4, 6, 8 происходит другое событие срабатывания в том же цилиндре. В одном примере, если цилиндры 1-8 расположены в два ряда по 4 цилиндра в каждом (ряд один содержит цилиндры 1-4, а ряд два - цилиндры 5-8) с порядком работы 1-5-4-2-6-3-7-8, кратность всасывания 1/2 может быть обеспечена за счет срабатывания по схеме всасывания П-5-П-2-П-3-П-8. Равномерное разнесение событий срабатывания позволяет минимизировать ШВР, возникающие из-за изменений отдаваемого крутящего момента.
Можно отметить, что включение и срабатывание цилиндров двигателя происходит пять раз для каждых десяти тактов сжатия, что соответствует желаемой доле срабатывания цилиндров двигателя величиной 0.5. Доля срабатывания цилиндров двигателя величиной 0.5 является постоянной схемой, так как из рабочего цикла двигателя в рабочий цикл двигателя включенные цилиндры остаются одними и теми же. Например, первая группа цилиндров (например, цилиндры номер 2, 4, 6 и 8) всегда срабатывают, а вторая группа - остальных - цилиндров (например, цилиндры номер 1, 3, 5 и 7) не срабатывают ни в какой момент указанной последовательности. Для постоянной схемы, любой из срабатывающих цилиндров может быть выбран в качестве опорного цилиндра. Основанием для запуска последовательности может быть первое срабатывание опорного цилиндра. В приведенном выше примере опорным цилиндром может быть цилиндр номер 2. В другом случае цилиндры номер 2, 4, 6 и 8 могут быть пропущены, а цилиндры номер 1, 3, 5 и 7 могут срабатывать.
Второй пример схемы всасывания для кратности всасывания 1/3 (0.3333) раскрыт на диаграмме 310. Кратность всасывания 1/3 подразумевает, что для каждых 3 событий в цилиндрах, один цилиндр срабатывает, а остальные два пропускают. В основе схемы на диаграмме 320 лежит восьмицилиндровый четырехтактный двигатель с порядком работы 1-2-3-4-5-6-7-8. Всасывающие цилиндры обозначены закрашенным прямоугольником, а пропускаемые цилиндры - пустым прямоугольником. В каждый третий цилиндр выборочно подают топливо для обеспечения мощности, в среднем равной одной трети от возможной. При применении выбранной схемы в каждом рабочем цикле двигателя пропускаемые цилиндры будут разными. В изображенном примере цилиндр 1 срабатывает в первом цикле, затем во время двух следующих циклов его пропускают, а затем он вновь срабатывает в четвертом цикле. Аналогичным образом, цилиндр 2 срабатывает во втором цикле, затем во время двух следующих циклов его пропускают, а затем он вновь срабатывает в пятом цикле, и так далее для остальных цилиндров. Иными словами, событию срабатывания в каждом цилиндре предшествуют два события пропуска в том же цилиндре. Равномерное разнесение событий срабатывания позволяет минимизировать ШВР, возникающие из-за изменений отдаваемого крутящего момента. В данном примере первое событие в двигателе относится к цилиндру номер один, на что указывает сплошной прямоугольник. Цилиндр номер один срабатывает во время своего такта сжатия. Второе событие в двигателе относится к цилиндру номер два, который не срабатывает во время своего такта сжатия, на что указывает пустой прямоугольник. Третье событие в двигателе относится к цилиндру номер три, также не срабатывающему, на что указывает пустой прямоугольник. Решения о срабатывании для остальных цилиндров принимают в аналогичном порядке.
В одном примере, если цилиндры 1-8 расположены в два ряда по 4 цилиндра в каждом (ряд один содержит цилиндры 1-4, а ряд два - цилиндры 5-8) с порядком работы 1-5-4-2-6-3-7-8, кратность всасывания 1/3 может быть обеспечена за счет срабатывания по схеме 1-П-П-2-П-П-7-П-П-5-П-П-6-П-П-8-П-П-4-П-П-3-П-П.
Можно отметить, что включение и срабатывание цилиндров двигателя происходит три раза для каждых девяти тактов сжатия, что соответствует доле срабатывания цилиндров двигателя величиной 0.3333. Доля срабатывания цилиндров двигателя величиной 0.3333 соответствует непостоянной схеме, так как в разных рабочих циклах двигателя включают разные цилиндры. Кроме того, отсутствует возможность выбора опорного цилиндра, так как в разных рабочих циклах двигателя включают разные цилиндры. При непостоянной схеме все цилиндры двигателя могут сработать в течение одного или более рабочих циклов цилиндра.
Третий пример схемы срабатывания для кратности всасывания 2/3 раскрыт на диаграмме 320. Кратность всасывания 2/3 подразумевает, что для каждых 3 событий в цилиндрах два цилиндра срабатывают, а оставшийся один пропускают. В основе схемы на диаграмме 320 лежит восьмицилиндровый четырехтактный двигатель с порядком работы 1-2-3-4-5-6-7-8. Кратность всасывания 2/3 обеспечивает долю срабатывания цилиндров двигателя 0.6777. Всасывающие цилиндры обозначены закрашенным прямоугольником, а пропускаемые цилиндры - пустым прямоугольником. В каждый третий цилиндр выборочно не подают топливо для обеспечения мощности величиной, в среднем равной 2/3 от возможной. При применении выбранной схемы в каждом рабочем цикле двигателя будет происходит пропуск разных цилиндров. В изображенном примере цилиндр 2 срабатывает в первых двух циклах, в следующем цикле его пропускают, а затем он снова срабатывает в двух циклах. Аналогичным образом, цилиндр 3 срабатывает во втором и третьем циклах, в следующем цикле его пропускают, а затем он вновь срабатывает в пятом цикле, и так далее для остальных цилиндров. Иными словами, событию срабатывания в каждом цилиндре предшествует либо событие пропуска, либо событие срабатывания в том же цилиндре. Равномерное разнесение событий срабатывания позволяет минимизировать ШВР, возникающие из-за изменений отдаваемого крутящего момента. В данном примере первое событие в двигателе относится к цилиндру номер один, на что указывает сплошной прямоугольник. Цилиндр номер один срабатывает во время своего такта сжатия. Второе событие в двигателе относится к цилиндру номер два, который также включен и срабатывает во время своего такта сжатия, на что указывает закрашенный прямоугольник. Третье событие в двигателе относится к цилиндру номер три, который не срабатывает, на что указывает пустой прямоугольник. Решения о срабатывании для остальных цилиндров принимают в аналогичном порядке.
В другом примере, если цилиндры 1-8 расположены в два ряда по 4 цилиндра в каждом (ряд один содержит цилиндры 1-4, а ряд два - цилиндры 5-8) с порядком работы 1-5-4-2-6-3-7-8, кратность всасывания 2/3 может быть обеспечена за счет срабатывания по схеме 1-5-П-2-6-П-7-8-П-5-4-П-6-3-П-8-1-П-4-2-П-3-7-П.
Можно отметить, что включение и срабатывание цилиндров двигателя происходит шесть раз для каждых девяти тактов сжатия, что соответствует доле срабатывания цилиндров двигателя величиной 0.677. Доля срабатывания цилиндров двигателя величиной 0.67 соответствует непостоянной схеме, так как в разных рабочих циклах двигателя включают разные цилиндры. Кроме того, отсутствует возможность выбора опорного цилиндра, так как в разных рабочих циклах двигателя включают разные цилиндры. При непостоянной схеме все цилиндры двигателя могут сработать в течение одного или более рабочих циклов цилиндра.
Таким образом, регулирование схемы работы индивидуальных клапанных механизмов цилиндров и индивидуальных топливных форсунок цилиндров позволяет создавать желаемую отдачу двигателя за счет более эффективной эксплуатации меньшего числа цилиндров, тем самым повышая экономию топлива.
Перед событием всасывания в цилиндр, контроллер 12 может оценить величину заряда воздуха в цилиндре и соответственно отрегулировать подачу топлива в цилиндр. Авторы настоящего изобретения установили, что на оценку заряда воздуха в цилиндре могут влиять многие факторы. Например, на заряд воздуха в цилиндре может влиять давление во впускном коллекторе в моменты вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) и нижней мертвой точки (НМТ) из-за помех от других цилиндров. Например, помехи вблизи ВМТ имеют значение при наличии перекрытия клапанов и обратного потока остаточных газов. Это обусловлено тем, что обратный поток во впускной тракт зависит от разности мгновенных значений давления во впускном и выпускном коллекторах. Помехи будут меняться в зависимости от того, какое решение о всасывании было принято для непосредственно предшествующего события в цилиндре, например, решение о пропуске для предыдущего цилиндра приведет к росту давления во впускном коллекторе, а решение о срабатывании (или всасывании) вызовет противоположный эффект. На оценку заряда воздуха также может влиять давление в выпускном коллекторе для определенного ряда, так как события в цилиндрах происходят в одном и том же ряду.
На оценку заряда воздуха также может влиять положительное перекрытие клапанов в период между событием в цилиндре и предыдущим событием в том же цилиндре. Как раскрыто на примере ФИГ. 3-4, из-за различий в порядке отключения и возобновления работы впускных и выпускных клапанов степень помех в ВМТ может зависеть от того, срабатывал ли или был ли пропущен данный срабатывающий цилиндр во время непосредственно предшествующего события в том же цилиндре.
Другим примером могут служить помехи вблизи НМТ, могущие не зависеть от перекрытия клапанов и могущие возникать из-за одного или более следующих непосредственно друг за другом событий срабатывания цилиндра в рабочем цикле двигателя согласно порядку работы. Например, решение о срабатывании для следующего события в цилиндре может стать причиной падения давления всасываемого воздуха, когда поршень в текущем цилиндре находится вблизи НМТ, в связи с чем количество воздуха, уловленного в текущем цилиндре при достижении НМТ, будет меньше.
На оценку заряда воздуха также может влиять величина теплопередачи цилиндра при событии сгорания. Степень теплопередачи (или потери тепла цилиндром) может зависеть от числа событий сгорания, прошедших в цилиндре с последнего события его срабатывания (то есть от числа событий сгорания, пропущенных в данном цилиндре). Способ для корректировки оценки заряда воздуха для определенного цилиндра раскрыт на примере ФИГ. 8. Способ учитывает влияние наличия или отсутствия перекрытия клапанов согласно статистике всасывания (или статистике срабатывания) цилиндра в предыдущих циклах. Способ предусматривает применение двух разных калибровочных кривых заряда воздуха в зависимости от двух разных состояний всасывания в цилиндр для вычисления коэффициента наполнения и, тем самым, упрощения оценки заряда воздуха. Выбор одной из калибровочных кривых в зависимости от статистики всасывания в цилиндр уменьшает необходимость построения независимых характеристик для каждой кратности всасывания (или схемы всасывания) двигателя, тем самым уменьшая необходимую нагрузку на вычислительные ресурсы и ресурсы запоминающих устройств. Это также уменьшает погрешности оценки заряда воздуха при переходе от одной кратности всасывания к другой.
ФИГ. 2 изображает пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать параметры управления от системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющие воздействия от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (ПП). Цилиндр 14 (в настоящем описании также именуемый «камера сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен с по меньшей мере одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. С коленчатым валом 140 также может быть соединен стартер через маховик для пуска двигателя 10.
Всасываемый воздух может поступать в цилиндр 14 по ряду воздухозаборных каналов 142, 144 и 146. Воздухозаборный канал 146 выполнен с возможностью сообщения и с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления один или более заборных каналов могут содержать устройство наддува, например, турбонагнетатель или механический нагнетатель. Например, на ФИГ. 2 изображен двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, расположенный между заборными каналами 142 и 144, и газовую турбину 176, расположенную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводить в действие газовая турбина 176 посредством вала 180, если устройство наддува выполнено как турбонагнетатель. Однако в других примерах, где двигатель 10 выполнен с механическим нагнетателем, газовая турбина 176 может необязательно отсутствовать, а компрессор 174 может быть выполнен с механическим приводом от мотора или двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль заборного канала двигателя для регулирования расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или выше по потоку от компрессора 174.
В выпускной канал 148 могут поступать отработавшие газы и из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 можно выбрать из числа подходящих для получения показаний воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (как показано на фигуре), НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности выбросов какого-либо иного типа или их комбинацию.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана в верхней области цилиндра.
Впускным клапаном 150 может управлять контроллер 12 посредством системы 151 кулачкового привода. Аналогичным образом, выпускным клапаном 156 может управлять контроллер 12 посредством системы 153 кулачкового привода. Системы 151 и 153 кулачкового привода могут содержать один или более кулачков каждая с возможностью использования одной или более из следующих систем: переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК) с возможностью управления контроллером 12 для регулирования работы клапанов. Состояние впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут определять датчики положения клапанов (не показаны) и/или датчики 155 и 157 положения коленчатого вала соответственно. В других примерах впускной и/или выпускной клапаны могут быть электроприводными. Например, в другом варианте цилиндр 14 может содержать электроприводной впускной клапан и выпускной клапан с кулачковым приводом, в том числе с системами ППК и/или ИФКР. В других вариантах впускные и выпускные клапаны могут иметь общий привод или систему привода, или привод или систему привода с возможностью изменения фаз газораспределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой отношение объема при нахождении поршня 138 в нижней точке к объему при нахождении поршня в верхней точке. Обычно степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 13:1. Однако в некоторых примерах, где используют разные топлива, степень сжатия может быть больше. Например, это возможно при использовании топлив с повышенным октановым числом или повышенной скрытой теплотой парообразования. Степень сжатия также может быть выше при использовании непосредственного впрыска в связи с его влиянием на детонацию в двигателе.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для воспламенения. Система 190 зажигания выполнена с возможностью подачи искры зажигания в камеру 14 сгорания с помощью свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания (ОЗ) от контроллера 12 в определенных режимах работы.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан содержащим две топливные форсунки 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, поступившего из топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и топливную рампу. Или же подачу топлива может осуществлять одноступенчатый топливный насос под более низким давлением, и в этом случае момент непосредственного впрыска может быть более ограничен во время такта сжатия, чем при использовании топливной системы высокого давления. Топливный бак также может содержать преобразователь давления с возможностью направления сигнала в контроллер 12.
Топливная форсунка 166 показана соединенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала ДИВТ-1, полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 168. Так топливная форсунка 166 обеспечивает известный из уровня техники непосредственный впрыск топлива (далее именуемый «НВ») в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 форсунка 166 показана расположенной сбоку от цилиндра 14, она также может быть расположена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое расположение может способствовать лучшему смешиванию и сгоранию при работе двигателя на спиртосодержащем топливе из-за пониженной испаряемости некоторых спиртосодержащих топлив. Или же форсунка может быть расположена над впускным клапаном или рядом с ним для улучшения смешивания.
Топливная форсунка 170 показана расположенной в заборном канале 146, а не в цилиндре 14, что обеспечивает известный из уровня техники впрыск топлива во впускной канал (далее именуемый «ВТВК») выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 выполнена с возможностью впрыска топлива, полученного из топливной системы 8, пропорционально длительности импульса сигнала ДИВТ-2, полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 171. Отметим, что можно использовать единственный электронный формирователь 168 или 171 для обеих систем впрыска топлива или более формирователей, например электронный формирователь 168 для топливной форсунки 166 и электронный формирователь 171 для топливной форсунки 170, как показано на фигуре.
Характеристики топливных форсунок 166 и 170 могут отличаться друг от друга. Например, отличия могут заключаться в размере: отверстие одной форсунки может быть больше, чем у другой. Прочие отличия включают в себя, без каких-либо ограничений, следующие: разные углы распыла, разные рабочие температуры, разные ориентации, разные моменты впрыска, разные характеристики распыла, разные местоположения и т.п.Кроме того, в зависимости от соотношения долей топлива, впрыскиваемого форсунками 170 и 166, можно достичь разных результатов.
Обе форсунки могут подавать топливо в цилиндр во время одного и того же рабочего цикла цилиндра. Например, каждая из форсунок выполнена с возможностью подачи части общего количества впрыскиваемого топлива для сжигания в цилиндре 14. То есть даже для одного события сгорания впрыск топлива может происходить в разные моменты из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Кроме того, для одного события сгорания можно выполнить несколько впрысков за рабочий цикл. Эти несколько впрысков можно выполнить во время такта сжатия, такта впуска или в период, являющийся какой-либо подходящей комбинацией этих тактов.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 2 представлен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. При этом любой цилиндр может аналогичным образом содержать собственный комплект впускных и выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.п. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 и более. Кроме того, любой из этих цилиндров может содержать некоторые или все компоненты, раскрытые и изображенные на ФИГ. 2 на примере цилиндра 14.
Двигатель также может содержать одну или более магистралей рециркуляции отработавших газов (РОГ) для рециркуляции части отработавших газов из выпускной во впускную систему двигателя. Рециркуляция некоторого количества отработавших газов может влиять на разбавление в двигателе, что позволяет улучшать эксплуатационные показатели двигателя за счет уменьшения детонации в двигателе, пиковых температур сгорания и давления в цилиндре, потерь на дросселирование и выбросов оксидов азота. В изображенном варианте можно осуществлять рециркуляцию отработавших газов из выпускного канала 148 в заборный канал 144 по магистрали 141 РОГ. Количество отработавших газов рециркуляции (ОГР), подаваемых в заборный канал 148, может регулировать контроллер 12 посредством клапана 143 РОГ. В магистрали РОГ может быть расположен датчик 145 ОГР с возможностью выдачи показаний давления, и/или температуры, и/или концентрации отработавших газов.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронный носитель информации для исполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанный в виде однокристального постоянного запоминающего устройства 110, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Помимо сигналов, речь о которых шла выше, контроллер 12 может принимать разнообразные сигналы от соединенных с двигателем 10 датчиков, в том числе: массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; температуры охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖД) от датчика 116 температуры, соединенного с рубашкой 118 охлаждения; профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), соединенного с коленчатым валом 140; положения дросселя (ПД) отдатчика положения дросселя; и абсолютного давления в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сформирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал давления в коллекторе (ДВК) от датчика давления в коллекторе может служить показанием разрежения или давления во впускном коллекторе. В число других датчиков могут входить датчики уровня топлива и датчики состава топлива, соединенные с топливным баком (баками) топливной системы.
В носитель информации - постоянное запоминающее устройство 110 - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой инструкции с возможностью исполнения их процессорным устройством для выполнения раскрытых ниже способов, а также других предусмотренных, но конкретно не перечисленных, вариантов.
Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков на ФИГ. 1-2 и задействует исполнительные устройства на ФИГ. 1-2 для регулирования работы двигателя в зависимости от принятых сигналов и инструкций в памяти контроллера. Например, контроллер может выбрать схему отключения цилиндров, обеспечивающую целевую кратность всасывания для требуемого водителем крутящего момента, и направить управляющий сигнал для выборочного блокирования топливных форсунок и клапанов определенных цилиндров для выбранной схемы всасывания. Кроме того, в зависимости от схемы, контроллер может корректировать оценку потока воздуха для срабатывающего цилиндра и направлять сигнал длительности импульса топливной форсунке срабатывающего цилиндра, регулируемой в зависимости от скорректированной оценки потока воздуха.
На ФИГ. 4-5 изображены примеры сценариев перекрытия клапанов, могущие повлиять на оценку заряда воздуха в цилиндре и коэффициента наполнения. ФИГ. 4 изображает первый сценарий перекрытия клапанов на диаграмме 400, в настоящем описании также именуемый «сценарий «срабатывание-срабатывание» (или СС). Цилиндры обозначены как 402, впускные клапаны цилиндра обозначены как 404 (сплошная линия), а выпускные клапаны обозначены как 406 (штриховая линия). Пространство сжатия в цилиндре (или объем при закрытии выпускного клапана) представлено штриховой областью 408. Текущее событие срабатывания цилиндра обозначено как событие в цилиндре [k] (сплошная линия), а непосредственно предшествующее событие в том же цилиндре обозначено как событие в цилиндре [k-n] (штриховая линия). Следует понимать, что в данной системе обозначений k -это текущее событие, a n - номер цилиндра.
Выбрана схема всасывания, в которой один и тот же цилиндр срабатывает при следующих друг за другом событиях. Когда цилиндр срабатывает в любом рабочем цикле двигателя, впускной клапан цилиндра приводят в открытое положение до того, как выпускной клапан приводят в открытое положение. В связи с двумя следующими друг за другом событиями срабатывания в одном и том же цилиндре, впускные и выпускные клапаны открыты одновременно, в результате чего остаточные газы (представленные изогнутой стрелкой) поступают во впускной тракт 410. На диаграмме 400 представлены события впускного и выпускного клапанов в верхней мертвой точке. Происходит подъем выпускного клапана, так как в предыдущем цикле данный цилиндр СРАБАТЫВАЛ, а подъем впускного клапана происходит потому, что цилиндр будет СРАБАТЫВАТЬ в текущем цикле. Контроллер двигателя может построить характеристику события СРАБАТЫВАНИЕ-СРАБАТЫВАНИЕ путем построения кривой заряда воздуха для события СРАБАТЫВАНИЕ-СРАБАТЫВАНИЕ, выполнив одну из множества постоянных схем. Контроллер может применять первую характеристику заряда воздуха или калибровочную кривую заряда воздуха для первого состояния всасывания, включающего в себя событие срабатывания, непосредственно предшествующее данному событию срабатывания в данном цилиндре. При рассмотрении кратности всасывания или частоты срабатывания, контроллер может оценивать ее как частоту, с которой будет срабатывать конкретный цилиндр. При этом в постоянной схеме, например, схеме на диаграмме 300 на ФИГ. 3, будут срабатывать одни и те же цилиндры. Постоянные схемы всасывания можно применять для следующих кратностей всасывания: 1/8, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4, 7/8 и 1 для 8-цилиндрового двигателя.
Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания 1/8, служит СППППППП. Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания 1/4, служит СПППСППП. Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания 3/8, служит СПСППСПП. Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания  служит СПСПСПСП. Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания 5/8, служит СПССПСПС. Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания 3/4, служит СССПСССП. Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания 7/8, служит СПСССССС. Примером постоянной схемы, результатом которой является кратность всасывания 1, служит СССССССС.
ФИГ. 5 иллюстрирует второй сценарий перекрытия клапанов на диаграмме 500, в настоящем описании также именуемый «сценарий пропуска срабатывания» (или ПС). Цилиндры обозначены как 502, впускные клапаны цилиндра обозначены как 504 (сплошная линия), а выпускные клапаны обозначены как 506 (штриховая линия). Пространство сжатия в цилиндре (или объем при закрытии выпускного клапана) представлено штриховой областью 508. Текущее событие срабатывания цилиндра обозначено как [k] (сплошная линия), а непосредственно предшествующие события в том же цилиндре обозначены как [k-n], [k-2n] и [k-3n] (последнее обозначено штриховой линией). Следует понимать, что в данной системе обозначений k - это текущее событие, a n - номер цилиндра.
Выбрана схема всасывания, в которой событию срабатывания цилиндра в текущем цикле предшествует событие пропуска в непосредственно предшествующем цикле для того же цилиндра. Когда цилиндр пропускают в любом конкретном рабочем цикле двигателя, впускной клапан цилиндра отключают (закрывают) до отключения (закрытия) выпускного клапана и выборочно отключают подачу топлива. В результате, впускные и выпускные клапаны не находятся одновременно в открытом положении, если происходит срабатывание цилиндра в текущем рабочем цикле двигателя и его пропуск в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Если предыдущий цикл был событием пропуска, выпускной клапан не будет открыт в момент ВМТ такта впуска текущего события, поэтому не будет обратного прорыва газов из выпускной системы во впускную. Остаточные газы будут находиться в пространстве сжатия 508 и, поскольку текущий цикл является событием СРАБАТЫВАНИЯ, происходит открытие впускного клапана, и свежий воздух займет пространство, не занятое остаточными газами в камере сгорания. Количество удерживаемых остаточных газов будет зависеть от того, когда произошло последнее по времени открытие выпускного клапана, т.е. последнее по времени срабатывание цилиндра (обозначенное как [k-3n], штриховая линия). Так как за событием срабатывания ([k-3n]) в том цикле следовало событие пропуска в следующем цикле (обозначенное как [k-2n]), впускной клапан не открыт, в связи с чем остаточные газы локализованы в пространстве сжатия.
Контроллер двигателя может построить характеристику описываемого события ПРОПУСКА СРАБАТЫВАНИЯ путем построения кривой заряда воздуха для события ПРОПУСКА СРАБАТЫВАНИЯ, выполнив, например, схему 1/3, в которой каждый цилиндр проходит через 2 пропуска перед событием срабатывания, при этом схема является равномерно распределенной и единообразной. Контроллер может применить вторую характеристику заряда воздуха или калибровочную кривую заряда воздуха (отличную от кривой для первого заряда воздуха) для второго состояния всасывания, включающего в себя событие пропуска, непосредственно предшествующее данному событию срабатывания в данном цилиндре. Так как кратности 1, 1/2 и 1/4 соответствуют постоянным схемам, может быть целесообразно построить кривую для схемы 1/3, в которой каждому событию срабатывания предшествует событие пропуска в предыдущем цикле. Другая альтернатива состоит в применении схемы, охватывающей два цикла, например СПСПСППСПСПСПС, в которой каждый цилиндр попеременно включают и отключают через каждый цикл.
В известном ДОЦ, когда выдана команда отключения цилиндра, выпускной клапан цилиндра удерживают закрытым на такте выпуска (закрытие впускного клапана происходит на предшествующем такте впуска), в связи с чем цилиндр не проходит свой полный цикл сгорания. В результате происходит улавливание отработавших газов высокого давления в цилиндре. При пропуске срабатывания ДОЦ, как раскрыто на ФИГ. 4-5, когда выдана команда отключения цилиндра, происходит открытие выпускного клапана цилиндра на такте выпуска, чтобы цилиндр мог пройти свой полный цикл сгорания. Затем, при следующем событии для этого цилиндра, удерживают закрытыми и впускные, и выпускные клапаны. В результате, когда за событием пропуска следует событие срабатывания, перекрытие клапанов отсутствует, так как открытие впускного клапана происходит (при событии срабатывания) после закрытия выпускного клапана (при событии пропуска). Для сравнения, когда за событием срабатывания следует другое событие срабатывания, имеет место перекрытие клапанов, так как открытие впускного клапана цилиндра происходит (при текущем событии срабатывания) до полного закрытия выпускного клапана цилиндра (при предыдущем событии срабатывания).
Построение характеристики заряда воздуха нужно для каждого события всасывания и перед ним для вычисления соответствующего количества топлива для впрыска в срабатывающий цилиндр. Как раскрыто в настоящем описании, контроллер двигателя может корректировать оценку заряда воздуха для цилиндра в текущем рабочем цикле двигателя в зависимости от статистики всасывания в цилиндр, в том числе - от состояния всасывания в цилиндр в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (могущем представлять собой событие срабатывания или событие пропуска, как раскрыто на примере ФИГ. 4-5). Далее контроллер может осуществить впрыск топлива в цилиндр в зависимости от скорректированной оценки заряда воздуха. Как раскрыто в настоящем описании, для скользящего ОЦД ее получают, используя две разные характеристики заряда воздуха, полученные путем построения трехмерной характеристики двигателя в установившемся режиме. Корректировка может включать в себя оценку величины заряда воздуха, поступающего в цилиндр, в соответствии с первой характеристикой заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Характеристика первой оценки заряда воздуха может быть построена в соответствии со статистикой всасывания в цилиндр, соответствующей постоянной схеме отключения цилиндров, причем в постоянной схеме цилиндр срабатывает постоянно. Например, первая кривая или характеристика, соответствующая сценарию "срабатывание-срабатывание" (f_CC), может быть получена путем выполнения одной из постоянных схем (например, с отношением всасывания 1 или 0.5).
Корректировка может также включать в себя оценку величины заряда воздуха, поступающего в цилиндр, по второй, другой, характеристике заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Кривая второй оценки заряда воздуха может быть построена в соответствии со статистикой всасывания в цилиндр, соответствующей непостоянной схеме отключения цилиндров, причем в непостоянной схеме цилиндр срабатывает периодически так, что каждому срабатыванию цилиндра предшествует событие пропуска данного цилиндра в предыдущем рабочем цикле двигателя (то есть цилиндр, срабатывающий в текущем рабочем цикле двигателя, был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя). Например, вторая кривая или характеристика, соответствующая сценарию "пропуск срабатывания" (f_ПС), может быть получена путем выполнения схемы, соответствующей отношению всасывания 1/3. Контроллер также может обновить буфер для пропускаемого цилиндра для сбора данных о соответствующем поведении. Впускные и выпускные клапаны цилиндра могут работать с положительным перекрытием клапанов в верхней мертвой точке такта выпуска предыдущего рабочего цикла двигателя, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, при этом первая характеристика может включать в себя увеличение заряда воздуха в цилиндре на первую величину для ввода поправки на относительно высокое давление отработавших газов и увеличенный обратный прорыв отработавших газов во впускной тракт цилиндра. Для сравнения, впускные и выпускные клапаны цилиндра могут работать без перекрытия клапанов в верхней мертвой точке такта выпуска предыдущего рабочего цикла двигателя, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и был пропущен по меньшей мере в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, при этом вторая характеристика может включать в себя увеличение заряда воздуха в цилиндре на вторую величину (отличную от первой) для ввода поправки на относительно небольшой обратный прорыв отработавших газов во впускной тракт цилиндра. В одном примере вторая величина больше первой при заданном давлении в коллекторе. Вторую величину также можно корректировать в зависимости от статистики всасывания в цилиндр, в том числе - от числа рабочих циклов двигателя, прошедших с последнего срабатывания цилиндра, при этом вторую величину увеличивают по мере роста числа прошедших рабочих циклов двигателя.
Пример построения характеристики раскрыт на ФИГ. 6. На диаграмме 600 представлен график среднего давления во впускном коллекторе (ДВК), построенный в зависимости от уловленного заряда воздуха (с умножением на 8) для срабатывающих цилиндров.
Значения по оси х представляют: х = (Совокупный поток воздуха)/(Кратность всасывания) [в г/сек]
Значения по оси у представляют: у = Давление всасываемого воздуха [кПа]
График 602 представляет постоянную схему, соответствующую кратности всасывания  а график 606 - скользящую схему с кратностью всасывания 1/3. Следует понимать, что постоянные схемы, соответствующие кратностям всасывания 1 и  будут сконцентрированы вокруг графика 602. График 604 представляет кратность всасывания 2/3, результатом которой является вариант С-С-П-С-С-П, включающий в себя оба варианта СС и ПС.
В частности, при кратности всасывания 2/3, каждый цилиндр срабатывает дважды прежде, чем его пропускают один раз (схема срабатывания в данном цилиндре представляет собой П-С-С-П-С-С-П). Поэтому каждый срабатывающий цилиндр проводит половину времени, срабатывая в режиме СС («срабатывание-срабатывание»), а другую половину - срабатывая и не срабатывая в режиме ПС (П-С). В периоды времени, когда срабатывающий цилиндр находится в режиме СС, применима первая характеристика заряда воздуха, а в периоды, когда срабатывающий цилиндр находится в режиме ПС, применима вторая характеристика заряда воздуха. Полученная в результате средняя характеристика заряда воздуха для кратности всасывания 2/3 (график 604) занимает промежуточное положение между первой характеристикой заряда воздуха для кратности всасывания, результатом которой является постоянная схема (например 1 или 1/2 (режим СС, график 602)), и второй характеристикой заряда воздуха для кратности всасывания 1/3 (режим ПС, график 606).
Примеры кривых, соответствующих первой и второй характеристикам заряда воздуха, представлены на диаграмме 700 на ФИГ. 7. Линия 702 отражает теоретический максимальный коэффициент наполнения без учета остаточных газов в камере сгорания. Кривая 706 представляет первую характеристику заряда воздуха для сценария «срабатывание-срабатывание» (СС), предусматривающего перекрытие клапанов и перемещение остаточных газов во время положительного перекрытия клапанов. Кривая 704 представляет вторую характеристику заряда воздуха для сценария «пропуск срабатывания» (ПС), предусматривающего перекрытие клапанов и удержание остаточных газов в пространстве сжатия цилиндра. Количество воздуха, оцененное посредством второй характеристики, больше количества воздуха, оцененного посредством первой характеристики, при определенном потоке воздуха в коллектор или давлении воздуха. Это обусловлено тем, что первая характеристика учитывает наличие меньшего количества всасываемого в цилиндр воздуха, когда событие срабатывания предшествует другому событию срабатывания. В таком сценарии происходит всасывание остаточных газов, обратный прорыв которых во впускной тракт (большего объема) произошел во время первого события срабатывания, обратно в цилиндр во время такта впуска второго события срабатывания, следующего непосредственно за первым событием срабатывания. Для сравнения, вторая характеристика учитывает наличие большего количества воздуха, всасываемого в цилиндр, когда событие пропуска предшествует событию срабатывания. В таком сценарии происходит не обратный прорыв остаточных газов во впускной тракт, а удержание меньшего количества остаточных газов в (меньшем) пространстве сжатия цилиндра во время события пропуска и их всасывание обратно в цилиндр во время такта впуска второго события срабатывания, следующего непосредственно за первым событием срабатывания. Как следствие, происходит втягивание большего количества свежего воздуха в цилиндр.
Расстояние 708 между кривой 706 и линией 702 представляет количество остаточных газов, удержанных в цилиндре в режиме СС. Оценочный коэффициент наполнения может иметь погрешность, зависящую от расстояния 708, если остаточные газы не учитывают в режиме СС. Расстояние 710 между кривой 704 и линией 702 представляет количество остаточных газов, удержанных в цилиндре в режиме ПС. Оценочный коэффициент наполнения может иметь погрешность, зависящую от расстояния 706, если остаточные газы не учтены в режиме ПС.
В одном примере первая характеристика заряда воздуха включает в себя увеличение количества всасываемого воздуха за счет увеличения прохода дросселя во впускном тракте.
Следует понимать, что, несмотря на то, что и первая, и вторая характеристики заряда воздуха предусматривают увеличение количества воздуха, всасываемого в цилиндр, в зависимости от количества всосанных остаточных отработавших газов, как указано на ФИГ. 7, при определенном ДВК, поток воздуха в коллекторе падает при первой характеристике заряда воздуха, поэтому нужно повысить давление всасываемого воздуха (например, путем увеличения прохода дросселя во впускном тракте) для обеспечения того же потока. Таким образом, при определенном ДВК, первая характеристика заряда воздуха включает в себя уменьшение потока воздуха с базисного значения (представленного кривой 702, в основе которого лежит характеристика идеального коэффициента наполнения) на первую величину, а вторая характеристика заряда воздуха включает в себя уменьшение потока воздуха с базисного значения на вторую величину, при этом вторая величина меньше первой (таким образом, поток воздуха, получаемый с помощью первой характеристики, меньше потока воздуха, получаемого с помощью второй характеристики, при определенном ДВК). После того, как будут получены эти кривые, можно вычислить заряд воздуха при каждом событии, выполнив шаги, раскрытые в способе 800 на ФИГ. 8. На ФИГ. 8 раскрыт способ 800 для точной оценки заряда всасываемого воздуха до события в цилиндре. Способ обеспечивает возможность точной оценки подачи топлива в цилиндр. Он также позволяет достоверно определять крутящий момент цилиндра и за счет этого уменьшать межцилиндровые дисбалансы крутящего момента и воздушно-топливного отношения. Инструкции для выполнения способа 800 и остальных раскрытых в настоящем описании способов может осуществлять контроллер в соответствии с инструкциями в памяти контроллера и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых на ФИГ. 1-2. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
На шаге 802 способ предусматривает оценку и/или измерение параметров работы двигателя. В их число могут входить, например, скорость транспортного средства, частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, положение педали акселератора, требуемый водителем крутящий момент, параметры окружающей среды, в том числе - температура, влажность и давление окружающей среды, наддув, РОГ, давление в коллекторе, поток воздуха в коллекторе и т.п. Требуемый водителем крутящий момент может зависеть от положения педали акселератора и скорости транспортного средства. Например, по положению педали акселератора и скорости транспортного средства может быть построена таблица или функция в памяти контроллера. Из таблицы или функции находят запрашиваемый водителем крутящий момент двигателя по эмпирическим значениям, сохраненным в таблице.
На шаге 804 можно выбрать целевую кратность всасывания или желаемую долю срабатывания цилиндров двигателя в зависимости от параметров работы двигателя. Например, чем ниже требуемый водителем крутящий момент, тем меньше может быть число цилиндров, которые должны срабатывать для создания требуемого крутящего момента, и тем больше может быть число цилиндров, которые можно пропускать (то есть эксплуатировать с выборочным отключением подачи топлива), при этом создавая требуемый крутящий момент.
В контексте настоящего описания «желаемая доля срабатывания цилиндров двигателя» (или «целевая кратность всасывания») означает отношение, являющееся результатом деления общего числа событий во всасывающих цилиндрах на общее число тактов сжатия в цилиндрах за заранее заданное фактическое общее число тактов сжатия в цилиндрах. В одном примере желаемую долю срабатывания цилиндров двигателя определяют в зависимости от запрашиваемого крутящего момента двигателя. В частности, возможные значения доли срабатывания цилиндров двигателя могут быть сохранены в таблице или функции, которые могут быть построены по значениям желаемого крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя. Значения доли срабатывания цилиндров двигателя, могущие обеспечить запрашиваемый крутящий момент двигателя, могут входить в группу возможных значений доли срабатывания цилиндров двигателя. Далее, в зависимости от других параметров работы транспортного средства, можно исключать желаемые доли срабатывания цилиндра двигателя из группы возможных значений доли срабатывания цилиндров двигателя. Например, некоторые доли срабатывания цилиндров двигателя могут быть удалены из группы, если при них возникают повышенные уровни вибрации двигателя. Затем можно выбрать долю срабатывания цилиндров двигателя, предусматривающую наименьшее число включенных цилиндров двигателя за цикл, из группы возможных значений доли срабатывания цилиндров двигателя в качестве желаемой доли срабатывания цилиндра двигателя. Таким образом, можно выбрать единственную желаемую долю срабатывания цилиндров двигателя из группы с большим числом долей срабатывания цилиндров. Следует понимать, что далее выбранная доля срабатывания цилиндра двигателя может быть обеспечена за счет постоянных или непостоянных схем отключения цилиндров.
На шаге 806 принимают решение для следующего события в цилиндре и определяют, будет ли цилиндр осуществлять всасывание или будет ли он пропущен при предстоящем событии в цилиндре, чтобы обеспечить желаемую кратность всасывания. Решение принимают в зависимости от предыдущей статистики всасывания двигателя и желаемой кратности всасывания. Если кратность всасывания сохраняют постоянной в течение долгого времени, в результате принятых решений будет получена схема, соответствующая этой кратности всасывания. Иными словами, контроллер принимает решение, осуществить ли всасывание или пропуск при следующем событии в цилиндре, так, чтобы обеспечить определенную целевую кратность всасывания. В одном примере, если последним по времени событием в цилиндре было событие срабатывания, а целевая кратность всасывания требует, чтобы следующим событием в цилиндре было событие всасывания, осуществляют всасывание в следующий цилиндр и его срабатывание. В противном случае, если целевая кратность всасывания требует, чтобы следующим событием в цилиндре было событие пропуска, следующий цилиндр пропускают и не осуществляют его срабатывание. В некоторых примерах также можно выбрать схему отключения цилиндров, обеспечивающую целевую кратность всасывания или желаемую долю срабатывания цилиндров двигателя. При этом, если сосредоточиться на принятии решения только для следующего события в цилиндре вместо того, чтобы определять схему, можно уменьшить необходимость разбираться в конкретных схемах. Это позволяет упростить оценку заряда воздуха и уменьшить объем вычислений.
На шаге 808 способ предусматривает выбор цилиндра для оценки заряда воздуха. Например, можно выявить следующий по порядку работы цилиндр и выбрать его для оценки заряда воздуха. Оценку заряда воздуха можно выполнять перед событием всасывания в каждом цилиндре. На шаге 810 можно определить, включен ли или нет выбранный цилиндр. Например, определить, включен ли (сработает при предстоящем событии) или отключен (не сработает при предстоящем событии) выбранный цилиндр, можно в зависимости от выбранной схемы отключения цилиндров (и того, какой цилиндр является опорным, при его наличии). Если будет определено, что следующим по порядку работы цилиндром является цилиндр, пропускаемый согласно схеме отключения цилиндров, на шаге 812 способа задают значение оценки заряда воздуха для данного цилиндра, равное 0. Кроме того, контроллер может направить управляющий сигнал исполнительным устройствам, соединенным с клапанами и топливными форсунками данного цилиндра для выборочного отключения подачи топлива в цилиндр и блокирования работы клапанов, при этом блокируют сначала впускной клапан (например, в такте впуска), а затем выпускной клапан (например, в такте выпуска). Затем алгоритм переходит на шаг 820.
Если на шаге 810 будет определено, что следующим по порядку работы является цилиндр, срабатывающий согласно схеме отключения цилиндров, на шаге 814 способ предусматривает определение того, срабатывал ли данный цилиндр или были ли он пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Например, если выбранная целевая кратность всасывания составляла 1/2, то могла быть выбрана постоянная схема, в связи с чем определяют, что срабатывающий цилиндр также срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (см., например, схему 300 на ФИГ. 3). В качестве другого примера, если была выбрана целевая кратность всасывания 1/3, то могла быть выбрана непостоянная схема, и можно определить, что срабатывающий цилиндр был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (см., например, схему 310 на ФИГ. 3).
В зависимости от статистики всасывания в цилиндр, в том числе - состояния всасывания в цилиндр в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, контроллер может скорректировать оценку заряда воздуха для цилиндра для текущего рабочего цикла двигателя. В частности, контроллер может выбирать между оценкой величины заряда воздуха, поступающего в цилиндр, по первой или второй характеристике заряда воздуха.
Если цилиндр включен в текущем рабочем цикле двигателя и был включен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (сценарий "срабатывание-срабатывание"), на шаге 816 способ предусматривает оценку количества поступающего в цилиндр воздуха по первой характеристике/калибровочной кривой заряда воздуха. В основе первой характеристики заряда воздуха лежит то, что предыдущим состоянием срабатывающего в настоящее время цилиндра было состояние всасывания, являющееся первым состоянием всасывания (срабатыванием). Первая характеристика заряда воздуха могла быть построена в соответствии со статистикой всасывания в цилиндр, соответствующей постоянной схеме, в которой определенный цилиндр срабатывает постоянно. Вторая характеристика заряда воздуха могла быть построена в соответствии со статистикой всасывания в цилиндр, соответствующей непостоянной схеме, в которой определенный цилиндр срабатывает периодически так, что каждому событию срабатывания цилиндра в определенном рабочем цикле двигателя предшествует пропуск события срабатывания (того же) цилиндра в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя.
Во время отключения цилиндра, впускной клапан цилиндра отключают до того, как отключают выпускной клапан. Во время возобновления работы, сначала возобновляют работу впускного клапана цилиндра, а затем выпускного клапана. Если цилиндр срабатывал в предыдущем цикле и срабатывает в текущем цикле, два следующих друг за другом срабатывания приводят к тому, что впускные и выпускные клапаны цилиндра одновременно находятся в открытом положении, в результате чего остаточные отработавшие газы попадают во впускной тракт. В результате, во впускном тракте происходит удержание большего количества остаточных газов с их последующим всасыванием обратно в цилиндр при следующем событии всасывания в цилиндр. Результатом этого являются уменьшение количества свежего воздуха, втягиваемого в цилиндр при следующем событии всасывания, и рост чистого количества остаточных газов в заряде воздуха (уловленный заряд). Пример первой характеристики заряда воздуха для кратности всасывания  раскрыт на графике 602 на ФИГ. 6 и графике 706 на ФИГ. 7. Следует понимать, что другие постоянные схемы, например, для кратности всасывания 1 и  могут следовать той же самой первой характеристике (по графику 602 на ФИГ. 6 и/или графику 706 на ФИГ. 7). Контроллер может оценить поток воздуха в цилиндр при данном давлении во впускном коллекторе в зависимости от величины уловленного заряда. Первая характеристика заряда воздуха могла быть построена для постоянной схемы, например, схемы, соответствующей кратности всасывания 1/2.
Если цилиндр включен в текущем рабочем цикле двигателя и был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (сценарий "пропуск срабатывания"), на шаге 818 способ предусматривает оценку количества поступающего в цилиндр воздуха по второй характеристике/калибровочной кривой заряда воздуха, отличной от первой характеристики или калибровочной кривой заряда воздуха. В основе второй характеристики заряда воздуха лежит то, что предыдущим состоянием всасывания срабатывающего в текущий период цилиндра являлся пропуск. В случае пропуска цилиндра в предыдущем цикле и его срабатывания в текущем цикле, порядок отключения и возобновления работы клапанов таков, что впускные и выпускные клапаны не находятся в открытом состоянии одновременно. В результате, может отсутствовать обратный прорыв остаточных отработавших газов во впускной тракт, и чистое количество остаточных газов в заряде воздуха (уловленный заряд) в данном случае может быть ниже, чем в сценарии «срабатывание-срабатывание». Иными словами, относительно большее количество свежего воздуха может быть втянуто в цилиндр во время события всасывания. Пример второй характеристики заряда воздуха для кратности всасывания 1/3 раскрыт на графике 606 на ФИГ. 6 и для кратности всасывания 1/3 - на графике 604 на ФИГ. 6. В зависимости от величины уловленного заряда, контроллер может оценивать поток воздуха в цилиндр при данном давлении во впускном коллекторе по мере роста количества остаточных газов, удерживаемых в цилиндре, при этом вторая характеристика заряда воздуха может предусматривать увеличение величины потока свежего воздуха, направляемого в цилиндр (например, относительно оценки идеального заряда воздуха), хотя и с более низким темпом, чем при построении первой характеристики. Вторая характеристика заряда воздуха могла быть построена для непостоянной схемы, например, схемы, соответствующей кратности всасывания 1/3. Таким образом, в основе второй характеристики также может лежать соотношение числа событий СС и общего числа событий или числа событий пропуска в цилиндре, прошедших с последнего события срабатывания цилиндра.
С любого из шагов 812, 816 и 818 способ переходит на шаг 820 для регулирования подачи топлива в цилиндр в зависимости от обновленной оценки заряда воздуха. Например, подачу топлива в цилиндр можно увеличить (например, путем увеличения сигнала длительности импульса, выдаваемого командой контроллера топливной форсунке цилиндра) для компенсации увеличенного потока воздуха в данный цилиндр.
На шаге 822 способ предусматривает корректировку одного или более дополнительных параметров работы двигателя в зависимости от обновленной оценки заряда воздуха для данного цилиндра. Корректировка может включать в себя, например, регулирование момента зажигания для данного цилиндра в зависимости от обновленной заряда воздуха или доли остаточных газов для данного цилиндра, и/или регулирование соотношения долей топлива, подаваемого в цилиндр, впрыском во впускной канал и непосредственным впрыском. Кроме того, можно отрегулировать положение дросселя, соединенного с впускным трактом данного цилиндра.
На шаге 824 способ предусматривает выбор другого цилиндра для оценки заряда воздуха. Например, может быть выбран следующий по порядку работы цилиндр для оценки заряда воздуха. Далее контроллер может совершить возврат на шаг 810 для выполнения цикла оценки заряда воздуха для следующего цилиндра и так далее до тех пор, пока не будет оценены все цилиндры. Следует понимать, что в вышеуказанных способах нет необходимости знать всю схему, соответствующую кратности всасывания. Иными словами, решения о срабатывании можно принимать постепенно для каждого отдельного события. Вышеприведенные описания со схемами всасывания служат для иллюстрирования процесса построения характеристик и объяснения идеи.
Следует понимать, что, несмотря на то, что в вышеуказанном способе описана оценка заряд воздуха в цилиндре для каждого отдельного события, в других примерах оценку заряда воздуха можно осуществлять по модели среднего значения. Например, посредством дросселя во впускном коллекторе можно изменять давление во впускном коллекторе в зависимости от среднего расхода через двигатель. В данном случае используют статическую функцию для установления зависимости между давлением и потоком в цилиндре на основе характеристик схемы, соответствующей какой-либо кратности всасывания.
Рассмотрим кратность всасывания 2/3, при которой каждый цилиндр срабатывает дважды, после чего его пропускают один раз (схема срабатывания в определенном цилиндре представляет собой П-С-С-П-С-С-П). Таким образом, каждый срабатывающий цилиндр проводит половину времени, срабатывая в режиме СС («срабатывание-срабатывание»), а остальную половину - срабатывая в режиме ПС (П-С). Поэтому, как раскрыто выше на примере ФИГ. 6, вторая характеристика заряда воздуха для кратности всасывания 2/3 (например, график 604 на ФИГ. 6) занимает положение пропорционально между первой характеристикой заряда воздуха для кратности всасывания 1/2 (режим СС) (например, график 602 на ФИГ. 6) и второй характеристикой заряда воздуха для кратности всасывания 1/3 (режим ПС) (например, график 606 на ФИГ. 6). Для данного случая отношение между этими двумя кривыми можно выразить уравнением:
Обобщив данное отношение, получим следующие уравнения:
где  и является функцией от плотности распределения срабатывания, а  - средний заряд воздуха для включенных цилиндров, соответствующий давлению во впускном коллекторе
Далее определяют ключевые значения кратности всасывания и соответствующие значения α для двигателя типа V8. Для кратностей всасывания, результатом которых является постоянная схема, значение а равно 1. Кратностями всасывания, результатом которых является постоянная схема, являются 1/8, 1/4, 3/8,  5/8, 3/4, 7/8 и 1. Для кратности всасывания 2/3 значение а равно 0.5. Для кратности всасывания 1/3 значение α равно 0. Для кратностей всасывания менее 1/8 значение α равно 0.
Контроллер может таким образом заполнить калибровочную таблицу заряда воздуха указанными выше числовыми значениями и кратностями всасывания. Значения для кратностей всасывания, не указанных выше, можно получить путем интерполяции. Для более точной реализации, контроллер может сформировать таблицу аналитическим путем для включения дополнительных промежуточных переменных путем вычисления среднего числового значения за несколько циклов. Значение будет зависеть от продолжительности циклов и может быть выбрано в случае возникновения потребности в калибровке.
Пример данного решения раскрыт на ФИГ. 10, где диаграмму 1000 формируют в числовом виде, используя схему с соответствующей кратностью всасывания, а затем вычисляя среднее значение за несколько циклов. На диаграмме 1000 представлены плотность распределения срабатывания или кратность всасывания по оси х и доля событий срабатывания, представляющих собой СС, по оси у. Диаграммы можно построить аналитически путем усреднения за число циклов более 8 или 10. С помощью этой диаграммы и первой и второй характеристик заряда воздуха можно вычислить среднее значение оценки заряда воздуха в установившемся режиме. Например, с помощью диаграммы 1000 контроллер может определить долю событий срабатывания цилиндра, включающих в себя событие срабатывания, которому предшествует другое событие срабатывания. Чем больше эта доля, тем больше может быть весомость второй характеристики (относительно первой характеристики заряда воздуха). Иными словами, чем больше доля событий СС, тем большее слияние оценки заряда воздуха в сторону графика 704 на ФИГ. 7 относительно графика 706 может происходить.
Контроллер также может определять оценку заряда воздуха для цилиндра, используя взвешенную функцию преобразования для определения соотношения между первой и второй характеристиками заряда воздуха и, тем самым, сливая вместе две характеристики. Весомость первой характеристики заряда воздуха относительно второй характеристики заряда воздуха можно выбирать в зависимости от схемы всасывания в цилиндр, применяемой для достижения целевой кратности всасывания. Весомость, присваиваемую каждой из характеристик заряда воздуха, можно определять аналитически в зависимости от кратности всасывания. Например, весомость первой характеристики заряда воздуха может быть выше, когда схема срабатывания цилиндра является постоянной. При непостоянной схеме срабатывания цилиндров, весомость второй характеристики заряда воздуха можно увеличивать относительно весомости первой характеристики заряда воздуха по мере роста числа событий пропуска цилиндра, предшествующих событию срабатывания цилиндра. Например, для кратностей всасывания, соответствующих постоянной схеме, функция преобразования может присвоить более высокий вес первой характеристике заряда воздуха и более низкий вес второй характеристике заряда воздуха. Для кратностей всасывания, соответствующих непостоянной схеме, функция преобразования может присвоить более высокий вес второй характеристике заряда воздуха и более низкий вес первой характеристике заряда воздуха, при этом второй характеристике заряда воздуха присваивают тем большую весомость, чем больше число событий пропуска в цилиндре, предшествующих событию срабатывания в данном цилиндре. В качестве другого примера, первая характеристика заряда воздуха можно присваивать тем большую весомость, чем больше число событий типа СС (или доля событий СС в общем числе событий) по сравнению с числом событий типа ПС (или долей событий ПС в общем числе событий) для определенной кратности всасывания.
В дополнительных примерах оценку заряда воздуха можно дополнительно корректировать в зависимости от разности усредненного давления во впускном коллекторе за рабочий цикл двигателя и оценочного давления во впускном коллекторе. Оценочное давление во впускном коллекторе можно измерять в момент нижней мертвой точки такта впуска цилиндра или оценивать по модели заполнения и опустошения коллектора, в которой определяют отклонение давления во впускном коллекторе от среднего значения, используя статистику всасывания. Кроме того, можно использовать мгновенное значение давление в коллекторе, оцениваемое в момент ЗВпК, для дополнительного уточнения характеристики заряда воздуха. Мгновенное значение давление во впускном коллекторе может быть отлично от среднего за цикл давления во впускном коллекторе. Их разность может зависеть от того, срабатывал ли или был ли пропущен данный цилиндр при предыдущем событии в цилиндре. Это может влиять на разбавление в момент ВМТ. Разность также может зависеть от того, ожидают ли, что два последующих события в цилиндрах (для других цилиндров) будут событиями пропуска или срабатывания. Это может повлиять на количество воздуха, уловленного на момент НМТ.
Пример данного отклонения раскрыт на диаграмме 1100 на ФИГ. 11. По оси х на диаграмме 1100 указан номер события в двигателе. Номера следующих друг за другом событий в двигателе относятся к событиям в цилиндрах, следующих друг за другом по порядку работы двигателя. Мгновенное значение давление во впускном коллекторе (ДВК) представлено по оси у. Показаны два разных уровня ДВК.
График 1102 (большая штриховая линия) представляет изменение мгновенного значения ДВК для каждого события в цилиндрах при работе со срабатыванием всех цилиндров (кратность всасывания 1). График 1104 (малая штриховая линия) иллюстрирует изменение мгновенного значения ДВК для каждого события в цилиндрах при работе со срабатыванием половины цилиндров по постоянной схеме (кратность всасывания 1/2). График 1106 (сплошная линия) иллюстрирует изменение мгновенного значения ДВК для каждого события в цилиндрах при работе со срабатыванием трети цилиндров по непостоянной схеме (кратность всасывания 1/3). На фигуре подробно показано, что отклонение давления во впускном коллекторе меняется в зависимости от схемы всасывания, соответствующей кратности всасывания. Если цилиндр осуществляет всасывание, давление во впускном коллекторе будет падать, а если цилиндр пропускают, давление во впускном коллекторе будет расти. Поток через дроссель будет сравнительно постоянным, поэтому можно использовать модель заполнения коллектора для отслеживания заполнения и опустошения коллектора при наличии событий срабатывания и пропуска. Впоследствии такая модель позволит прогнозировать мгновенное значение давления во впускном коллекторе.
При наличии мгновенных значений давления, контроллер может использовать значения давления, оцениваемого в момент ЗВпК, для дополнительного уточнения вычислений заряда воздуха и улучшения вычислений для отдельных событий. В частности, контроллер может измерять или оценивать разность среднего (или среднего за цикл) давления во впускном коллекторе и давления во впускном коллекторе в момент нижней мертвой точки. Это можно делать с помощью модели заполнения коллектора, в которой отток из коллектора зависит от заряда воздуха и является нулевым, если цилиндр не осуществляет всасывание. Это обеспечивает возможность ввода поправки для характеристики заряда воздуха на помехи на стороне всасывания, вызванные последующими событиями (цилиндрами, создающими помехи).
В дополнительных примерах можно оценивать температуру стенок цилиндра и использовать ее для дополнительного уточнения характеристик заряда воздуха. Например, скорректировав оценку заряда воздуха в соответствии с первой или второй характеристикой заряда воздуха, оценку заряда воздуха можно дополнительно скорректировать посредством функции преобразования, в основе которой лежит температура клапана цилиндра. В данном случае оценку заряда воздуха можно увеличивать по мере падения температуры клапана цилиндра, при этом температура клапана цилиндра падает по мере роста числа рабочих циклов двигателя, прошедших с последнего срабатывания цилиндра (то есть роста числа событий пропуска, предшествующих событию срабатывания для заданного цилиндра). Влияние температуры стенок цилиндра можно количественно оценить, эксплуатируя двигатель с кратностью всасывания 0.5. Результатом этого станет постоянная схема с отключением каждого второго цилиндра. После нескольких циклов контроллер может сдвинуть схему на 1 событие. Это приведет к тому, что включенные цилиндры будут отключены, а работа отключенных цилиндров будет возобновлена. Далее контроллер может измерить изменение температуры стенок или падение потока воздуха. Далее контроллер может сформировать функцию преобразования числа циклов, в которых цилиндр отключен, в поправку на температуру стенок или заряд воздуха.
В примере на ФИГ. 7, по мере роста числа число событий пропуска цилиндра, предшествующих событию срабатывания цилиндра, вызывающего дальнейшее падение температуры цилиндра, можно осуществлять слияние характеристики заряда воздуха для уменьшения весомости первой характеристики, и изменения веса оценки заряда воздуха дальше в сторону базисного значения (представленного на графике 702), включающего в себя построение кривой идеального коэффициента наполнения.
Таким образом, контроллер двигателя может корректировать оценку заряда воздуха для цилиндра на первую величину с помощью первой калибровочной кривой заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, при этом корректируя оценку заряда воздуха на вторую величину с помощью второй калибровочной кривой заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя, но не срабатывал по меньшей мере в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Контроллер может дополнительно отрегулировать подачу топлива в цилиндр в текущем цикле в зависимости от скорректированной оценки заряда воздуха. В контексте настоящего описания, отсутствие срабатывания цилиндра включает в себя выборочное отключение подачи топлива и искры в цилиндр, тогда как впускные и выпускные клапаны цилиндра продолжают работать, при этом впускной клапан цилиндра открывают раньше, чем выпускной клапан цилиндра, когда цилиндр срабатывает, при этом впускной клапан цилиндра закрывают раньше, чем выпускной клапан цилиндра, когда цилиндр не срабатывает. Контроллер может осуществлять срабатывание цилиндра по одной из множества схем срабатывания, выбираемой в зависимости от требуемого водителем крутящего момента и ШВР двигателя, при этом множество схем срабатывания включает в себя постоянную схему и непостоянную схему. Первую калибровочную кривую заряда воздуха строят на основе постоянной схемы, а вторую калибровочную кривую заряда воздуха строят на основе непостоянной схемы. Вторую величину корректировки заряда воздуха можно изменять по мере роста числа рабочих циклов двигателя, прошедших с последнего срабатывания цилиндра, и/или падения оценочной температуры стенок цилиндра, и/или по мере роста разности среднего давления во впускном коллекторе во время срабатывания цилиндра и мгновенного значения давления во впускном коллекторе цилиндра в момент НМТ такта впуска.
Пример работы двигателя с корректировкой оценки потока воздуха в цилиндр в зависимости от статистики срабатывания цилиндра раскрыт на ФИГ. 9. Диаграмма 900 иллюстрирует требуемый водителем крутящий момент на графике 902, кратность всасывания (или долю срабатывания цилиндра) на графике 904, решение о срабатывании цилиндра на графике 906, номера цилиндров для каждого события в цилиндрах на графике 908, оценочное количество воздуха в цилиндре на графике 910 и количество впрыскиваемого в цилиндр топлива на графике 912. Изображенный пример действителен для восьмицилиндрового четырехтактного двигателя (с цилиндрами 1-8) с порядком работы (или порядком сгорания) 1, 3, 7, 2, 6, 5, 4, 8. Все графики построены по номерам событий в двигателе (по оси х). Событие в двигателе может представлять собой происходящий такт цилиндра (например, впуска, сжатия, рабочий, выпуска), момент открытия или закрытия впускного или выпускного клапана, момент воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре, положение поршня в цилиндре относительно положения коленчатого вала или иное относящееся к двигателю событие. Номер события в двигателе относится к конкретному цилиндру. В данном примере событие в двигателе номер один соответствует такту сжатия цилиндра номер один, событие в двигателе номер два соответствует такту сжатия цилиндра номер три и так далее. На графике 908 события в цилиндрах показаны по порядку их работы. Если происходит срабатывание какого-либо цилиндра по порядку работы, это показано на графике 908 закрашенным кружком. Если какой-либо цилиндр по порядку работы пропускают, это показано на графике 908 штриховым кружком. График 906, представляющий решение о срабатывании, отражает выбранную схему срабатывания, в которой событие включения цилиндра (например, срабатывание с открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов во время рабочего цикла цилиндра) представлено закрашенным кружком, а событие отключения цилиндра (например, отсутствие срабатывания с удержанием впускных и выпускных клапанов закрытыми во время рабочего цикла цилиндра) обозначено пустым кружком. Решение о включении или отключении цилиндра и открытии и закрытии впускного и выпускного клапанов цилиндра может быть принято за заранее заданное число событий в цилиндрах (например, одно событие в цилиндре, или один рабочий цикл цилиндра, или восемь событий в цилиндрах для восьмицилиндрового двигателя) до того, как цилиндр должен быть включен или отключен, для выделения времени для процесса открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов оцениваемого цилиндра. Например, для восьмицилиндрового двигателя с порядком работы 1, 3, 7, 2, 6, 5, 4, 8, решение о включении или отключении цилиндра номер семь может быть принято во время такта впуска или сжатия цилиндра номер семь за один рабочий цикл двигателя до отключения цилиндра номер семь. Или же решение о том, включать или не включать цилиндр, может быть принято за заранее заданное число событий в двигателе или событий в цилиндрах до включения или отключения выбранного цилиндра. Цилиндр во время его такта сжатия в момент, соответствующий событию номер один, включен, если решение о срабатывании обозначено закрашенным кружком (и значение решения о срабатывании равно 1). Цилиндр во время его такта сжатия в момент, соответствующий событию номер один, не включен, если решение о срабатывании обозначено пустым кружком (и значение решения о срабатывании равно нулю). В любой данный момент времени заряд в цилиндре оценивают в соответствии с первой или второй характеристикой заряда воздуха в зависимости от порядка событий срабатывания.
Для первого рабочего цикла двигателя (первые восемь событий в двигателе) требуемый крутящий момент является высоким. Для обеспечения требуемого крутящего момента осуществляют срабатывание всех цилиндров в соответствии с их порядком работы. Таким образом, первое событие рабочего цикла двигателя включает в себя срабатывание цилиндра 1, за которым следует срабатывание цилиндра 3, затем - цилиндра 7 и так далее в соответствии с порядком работы 1-3-7-2-6-5-4-8. Поскольку каждому событию срабатывания цилиндра предшествует другое событие срабатывания цилиндра, заряд воздуха для каждого цилиндра оценивают с помощью первой характеристики заряда воздуха, и регулируют подачу топлива в цилиндр в зависимости от оценки заряда воздуха для эксплуатации цилиндров при целевом воздушно-топливном отношении (например, стехиометрическом или близком к нему). В этом время кратность всасывания в цилиндры двигателя равна 1. Первая характеристика заряда воздуха может включать в себя величину заряда воздуха, прибавленную (посредством умножителя, сумматора или другой функции) к базисному значению оценки заряда воздуха (в основе которого лежит, например, идеальная кривая). В заряде воздуха, оцененном с помощью первой характеристики заряда воздуха, может быть учтено меньшее количество воздуха, всасываемого в цилиндр, из-за обратного прорыва остаточных отработавших газов во впускной тракт цилиндра во время предшествующего события срабатывания с последующим всасыванием остаточных отработавших газов обратно в цилиндр во время такта впуска непосредственно последующего события срабатывания. В конце первого рабочего цикла двигателя (примерно во время события 8 в двигателе), падает требуемый водителем крутящий момент. Контроллер двигателя может принять решение об отключении цилиндров в соответствии с постоянной схемой, в которой срабатывает каждый второй цилиндр с возможностью создания кратности всасывания 0.5 (1/2). Эксплуатация двигателя с меньшим числом срабатывающих цилиндров позволяет увеличить средний поток воздуха в каждый цилиндр, тем самым повысив эффективность перекачки каждым срабатывающим цилиндром. Одновременно, это позволяет повысить экономию топлива. В течение следующих двух рабочих циклов двигателя (16 событий в двигателе), двигатель эксплуатируют по схеме срабатывания цилиндров, в которой цилиндры 1, 7, 6 и 4 срабатывают, а цилиндры 3, 2, 5 и 8 пропускают. В связи с применением постоянной схемы, одни и те же цилиндры срабатывают в каждый из двух рабочих циклов двигателя и одни и те же цилиндры пропускают в каждый из двух рабочих циклов двигателя. При оценке заряда воздуха можно продолжить применять первую характеристику заряда воздуха в связи с тем, что каждый из срабатывающих цилиндров также срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Затем корректируют подачу топлива для каждого из срабатывающих цилиндров в зависимости от оценки заряда воздуха.
В конце третьего рабочего цикла двигателя (после полного завершения 24 событий в двигателе) происходит дальнейшее падение требуемого водителем крутящего момента. Контроллер двигателя может принять решение об изменении схемы отключения цилиндров на схему, в которой отключают больше цилиндров, так как для обеспечения меньшего требуемого крутящего момента нужно меньшее число включенных цилиндров. В частности, цилиндры отключают по непостоянной схеме, в которой один цилиндр срабатывает через каждые три события в цилиндрах для обеспечения кратности всасывания 0.33 (1/3). Эксплуатация двигателя с меньшим числом срабатывающих цилиндров позволяет увеличить средний поток воздуха в каждый цилиндр, тем самым повысив эффективность перекачки каждым срабатывающим цилиндром. Одновременно, это позволяет повысить экономию топлива. В течение следующих четырех рабочих циклов двигателя (32 события в двигателе) двигатель эксплуатируют по схеме срабатывания цилиндров, в которой один цилиндр срабатывает, а следующие два цилиндра по порядку работы пропускают. В связи с применением непостоянной схемы, в каждом рабочем цикле двигателя осуществляют срабатывание и пропуск разных цилиндров. В первом рабочем цикле двигателя, в котором двигатель эксплуатируют с кратностью всасывания 0.33 (события 25-32 в двигателе), цилиндры 1, 2 и 4 срабатывают, а цилиндры 3, 7, 6, 5 и 8 пропускают. В следующем рабочем цикле двигателя, цилиндры 3, 6 и 8 срабатывают, а цилиндры 1, 7, 2, 5 и 4 пропускают. В последующем рабочем цикле двигателя, цилиндры 7, 5 и 1 срабатывают, а цилиндры 1, 3, 2, 6, 4 и 8 пропускают. В следующем рабочем цикле двигателя, цилиндры 1, 2 и 4 опять срабатывают, а цилиндры 3, 7, 6, 5 и 8 опять пропускают (как и при работе в первом цикле с кратностью всасывания 0.33). Во время оценки заряда воздуха для срабатывающих цилиндров, заряд воздуха можно оценивать с помощью первой или второй характеристики заряда воздуха, при этом характеристику заряда воздуха выбирают в зависимости от статистики срабатывания цилиндра. Например, в первом рабочем цикле двигателя (работы с кратностью всасывания 0.33), в котором срабатывают цилиндры 1, 2 и 4, поток воздуха в цилиндры 1 и 4 оценивают, используя первую характеристику заряда воздуха, так как каждый из этих цилиндров также срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (во время работы с кратностью всасывания 0.5). Для сравнения, поток воздуха в цилиндр 2 оценивают, используя вторую характеристику заряда воздуха, так как цилиндр 2 не срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (во время работы с кратностью всасывания 0.5).
Вторая характеристика заряда воздуха может включать в себя величину заряда воздуха, прибавленную (посредством умножителя, сумматора или другой функции) к базисному значению оценки заряда воздуха (в основе которого лежит, например, идеальная кривая). В значении потока воздуха, оцененном с помощью второй характеристики заряда воздуха, может быть учтено большее количество воздуха, всасываемого в цилиндр во время такта впуска в результате того, что в пространстве сжатия цилиндра происходит улавливание меньшего количества остаточных газов. В изображенном примере дополнительный воздух, всасываемый в цилиндр согласно второй характеристике заряда воздуха, представлен закрашенным прямоугольником. Закрашенный прямоугольник представляет дополнительный воздух сверх оценочного заряда воздуха, в основе которого лежит первая характеристика, (обозначенного пустым прямоугольником). Во втором рабочем цикле двигателя (работы с кратностью всасывания 0.33), в котором срабатывают цилиндры 3, 6 и 8, поток воздуха в каждый из срабатывающих цилиндров оценивают с помощью второй характеристики заряда воздуха, так как каждый из этих цилиндров был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (во время работы с кратностью всасывания 0.33). Кроме того, вторая характеристика заряда воздуха для цилиндров 3 и 8 может включать в себя относительно большее количество дополнительного воздуха, так как цилиндры были пропущены в двух предыдущих рабочих циклах двигателя, а вторая характеристика заряда воздуха для цилиндра 6 может включать в себя относительно меньшее количество дополнительного воздуха, так как данный цилиндр был пропущен в предыдущем рабочем цикле двигателя, но срабатывал в предшествующем ему рабочем цикле двигателя. В третьем рабочем цикле двигателя (работы с кратностью всасывания 0.33), в котором цилиндры 7 и 5 срабатывают, поток воздуха в каждый из срабатывающих цилиндров оценивают с помощью второй характеристики заряда воздуха, так как каждый из этих цилиндров был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (во время работы с кратностью всасывания 0.33). Кроме того, вторая характеристика заряда воздуха для цилиндров 7 и 5 может включать в себя относительно большее количество дополнительного воздуха, так как цилиндры были пропущены в двух предыдущих рабочих циклах двигателя. В течение следующих трех событий в двигателе (работы с кратностью всасывания 0.33) цилиндр 1 срабатывает, а цилиндры 3 и 7 пропускают, и поток воздуха в срабатывающий цилиндр оценивают с помощью второй характеристика заряда воздуха, так как пропущенные цилиндры срабатывали в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя (во время работы с кратностью всасывания 0.33). Подачу топлива для каждого из срабатывающих цилиндров во время работы с кратностью всасывания 0.33 регулируют в зависимости от оценки заряда воздуха (при этом количество впрыскиваемого топлива, представленное штриховым прямоугольником в каждом прямоугольнике впрыска топлива, является количеством впрыскиваемого топлива, добавленным в связи с наличием дополнительного воздуха).
Приблизительно во время 52-го события в двигателе возрастает требуемый водителем крутящий момент. Контроллер двигателя может принять решение возобновить работу всех цилиндров, так как для обеспечения возросшего требуемого крутящего момента нужно больше включенных цилиндров. В частности, возобновляют работу всех цилиндров с возможностью срабатывания каждого цилиндра при каждом последующем событии в двигателе для обеспечения кратности всасывания 1. Так как команду возобновления работы выдают в то время, когда происходит пропуск цилиндра 7, первым цилиндром, который сработает после возобновления работы, будет цилиндр 2 (согласно порядку работы), за которым следуют цилиндры 6 и 5 в указанном порядке. Во время оценки заряда воздуха для срабатывающих цилиндров 2 и 6, заряд воздуха оценивают с помощью второй характеристики заряда воздуха, так как каждый из этих срабатывающих цилиндров был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Во время оценки заряда воздуха для срабатывающего цилиндра 5, заряд воздуха оценивают с помощью первой характеристики заряда воздуха, так как данный срабатывающий цилиндр срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Затем регулируют подачу топлива для каждого из срабатывающих цилиндров в зависимости от оценки заряда воздуха (при этом количество впрыскиваемого топлива, представленное штриховым прямоугольником в каждом прямоугольнике впрыска топлива, является количеством впрыскиваемого топлива, добавленным в связи с наличием дополнительного воздуха).
Таким образом, способ для двигателя, исполняемый контроллером, может содержать шаги, на которых: оценивают количество воздуха, поступающего в цилиндр, в зависимости от одной из двух характеристик заряда воздуха для данного цилиндра и последнего по времени предыдущего состояния всасывания в цилиндр и впрыскивают топливо в цилиндр в зависимости от количества поступающего в цилиндр воздуха. В основе указанной одной из двух характеристик заряда воздуха может лежать последнее по времени предыдущее состояние всасывания в цилиндр, а в основе другой из указанных двух характеристик заряда воздуха лежит другое состояние всасывания в цилиндр. Последнее по времени предыдущее состояние всасывания может включать в себя срабатывание цилиндра и положительное перекрытие впускного клапана цилиндра, открытого в текущем рабочем цикле двигателя, и выпускного клапана цилиндра, открытого в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, причем указанная одна из двух характеристик заряда воздуха включает в себя уменьшение количества воздуха, поступающего в цилиндр, в соответствии с первым коэффициентом, в основе которого лежит обратный прорыв остаточных отработавших газов во впускной тракт цилиндра во время положительного перекрытия клапанов. Указанное другое состояние всасывания в цилиндр может включать в себя отсутствие срабатывания цилиндра и отсутствие перекрытия впускного клапана цилиндра, открытого в текущем рабочем цикле двигателя, и выпускного клапана цилиндра, закрытого в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, причем указанная другая из двух характеристик заряда воздуха включает в себя уменьшение количества воздуха, поступающего в цилиндр, в соответствии со вторым коэффициентом, в основе которого лежит удержание остаточных отработавших газов в цилиндре во время отсутствия перекрытия клапанов, при этом второй коэффициент меньше первого. Контроллер также может отрегулировать один или более параметров работы двигателя в зависимости от скорректированной оценки заряда воздуха, при этом в число одного или более параметров работы двигателя входит момент зажигания в цилиндре и соотношение долей топлива, подаваемого в цилиндр впрыском во впускной канал и непосредственным впрыском.
Таким образом, можно повысить точность оценки заряда воздуха в цилиндре, даже когда двигатель работает со скользящим ОЦД. Регулирование потока воздуха в цилиндр в зависимости от того, срабатывал ли цилиндр или был ли он пропущен в предшествующем рабочем цикле двигателя, позволяет учитывать остаточные отработавшие газы, уловленные в пространстве сжатия цилиндра или попавшие во впускной тракт путем обратного прорыва. Поскольку количество уловленных остаточных газов или остаточных отработавших газов обратного прорыва влияет на количество свежего воздуха, всасываемого в цилиндр при последующем событии всасывания, оценку потока воздуха в цилиндр можно улучшить. Регулирование потока воздуха с поправкой на помехи в момент ВМТ, вызванные событиями перекрытия клапанов в определенном цилиндре, позволяет более точно оценивать коэффициент наполнения цилиндра без увеличения потребностей в вычислительных ресурсах и ресурсах запоминающих устройств. Учет изменений всасывания воздуха во время отключения цилиндра по сравнению с тем, что происходит при возобновлении работы цилиндра, позволяет более достоверно вычислять изменения уловленного заряда и температуры цилиндра, влияющие на коэффициент наполнения. В результате, можно уменьшить межцилиндровые отклонения воздушно-топливного отношения. В целом, можно улучшить эксплуатационные показатели двигателя.
В одном примере способа для двигателя корректируют оценку заряда воздуха для цилиндра в текущем рабочем цикле двигателя в зависимости от статистики всасывания в цилиндр, в том числе - от состояния всасывания в цилиндр в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя; и впрыскивают топливо в цилиндр в зависимости от скорректированной оценки заряда воздуха. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, корректировка включает в себя оценку величины заряда воздуха, поступающего в цилиндр, в соответствии с первой характеристикой заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, и оценку величины заряда воздуха, поступающего в цилиндр, в соответствии со второй, другой, характеристикой заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и был пропущен в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, впускные и выпускные клапаны цилиндра работают с положительным перекрытием клапанов в верхней мертвой точке такта выпуска предыдущего рабочего цикла двигателя, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и срабатывал в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, причем первая характеристика заряда воздуха включает в себя уменьшение заряда воздуха в цилиндре с базисного значения на первую величину для ввода поправки на относительно больший обратный прорыв отработавших газов во впускной тракт цилиндра, при этом в основе базисного значения лежит характеристика идеального коэффициента наполнения. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, впускные и выпускные клапаны цилиндра работают без перекрытия клапанов в верхней мертвой точке такта выпуска предыдущего рабочего цикла двигателя, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и был пропущен по меньшей мере в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, причем вторая характеристика заряда воздуха включает в себя уменьшение заряда воздуха в цилиндре с базисного значения на вторую величину для ввода поправки на относительно более низкий обратный прорыв отработавших газов во впускной тракт. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, когда цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя, впускной клапан цилиндра приводят в открытое положение до того, как приводят в открытое положение выпускной клапан, причем когда цилиндр пропускают в текущем рабочем цикле двигателя, впускной клапан цилиндра отключают до того, как отключают выпускной клапан, и выборочно отключают подачу топлива. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, вторая величина меньше первой величины при определенном давлении в коллекторе, причем вторую величину корректируют в зависимости от статистики всасывания в цилиндр, в том числе - от доли событий срабатывания цилиндра, которым непосредственно предшествует событие срабатывания цилиндра, при этом вторую величину уменьшают по мере роста указанной доли. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, первую характеристику заряда воздуха строят в соответствии со статистикой всасывания в цилиндр, соответствующей постоянной схеме отключения цилиндров, причем вторую характеристику заряда воздуха строят в соответствии со статистикой всасывания в цилиндр, соответствующей непостоянной схеме отключения цилиндров, причем в постоянной схеме цилиндр срабатывает постоянно, причем в непостоянной схеме цилиндр срабатывает периодически так, что каждому событию срабатывания цилиндра предшествует событие пропуска для определенного цилиндра в предыдущем рабочем цикле двигателя. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, корректировка включает в себя оценку величины заряда воздуха, поступающего в цилиндр, в зависимости от первой характеристики заряда воздуха и второй характеристики заряда воздуха, при этом весомость первой характеристики заряда воздуха относительно второй характеристики заряда воздуха выбирают в зависимости от схемы всасывания в цилиндры, применяемой для обеспечения некоторой кратности всасывания. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, весомость первой характеристики заряда воздуха выше, когда схема срабатывания цилиндра является постоянной схемой, причем когда схема срабатывания цилиндра является непостоянной схемой, весомость второй характеристики заряда воздуха увеличивают относительно весомости первой характеристики заряда воздуха пропорционально росту числа событий срабатывания цилиндра, которым предшествует событие срабатывания цилиндра. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, корректировку также осуществляют в зависимости от разности усредненного давления во впускном коллекторе за рабочий цикл двигателя для цилиндра и оценочного давления во впускном коллекторе, при этом оценочное давление во впускном коллекторе измеряют в момент нижней мертвой точки такта впуска цилиндра или оценивают по модели заполнения и опустошения коллектора, в которой определяют отклонение давления во впускном коллекторе от среднего значения, используя статистику всасывания. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, оценку заряда воздуха дополнительно корректируют посредством функции преобразования, в основе которой лежит температура клапана цилиндра, при этом оценку заряда воздуха увеличивают по мере падения температуры клапана цилиндра, при этом температура клапана цилиндра падает по мере роста числа рабочих циклов двигателя, прошедших с последнего срабатывания цилиндра.
В еще одном примере способа для двигателя: корректируют оценку заряда воздуха для цилиндра на первую величину с помощью первой калибровочной кривой заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя и в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя; и корректируют оценку заряда воздуха на вторую величину с помощью второй калибровочной кривой заряда воздуха, если цилиндр срабатывает в текущем рабочем цикле двигателя, но не срабатывал по меньшей мере в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, способ также содержит шаг, на котором регулируют подачу топлива в цилиндр в текущем цикле в зависимости от скорректированной оценки заряда воздуха. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, отсутствие срабатывания цилиндра включает в себя выборочное отключение подачи топлива и искры в цилиндр, в то время как впускные и выпускные клапаны цилиндра работают без перекрытия клапанов, причем срабатывание цилиндра включает в себя то, что подача топлива и искры включены, в то время как впускные и выпускные клапаны цилиндра работают с перекрытием клапанов. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, способ дополнительно или необязательно содержит шаг, на котором осуществляют срабатывания цилиндра по одной из множества схем срабатывания, выбираемой в зависимости от требуемого водителем крутящего момента и ШВР двигателя, при этом множество схем срабатывания включает в себя постоянную схему и непостоянную схему, причем первую калибровочную кривую заряда воздуха строят на основе постоянной схемы, а вторую калибровочную кривую заряда воздуха строят на основе непостоянной схемы. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, вторую величину изменяют по мере роста числа рабочих циклов двигателя, прошедших с последнего срабатывания цилиндра, и/или роста доли событий срабатывания цилиндра, которым предшествует событие срабатывания данного цилиндра, и/или падения оценочной температуры стенок цилиндра, и/или по мере роста разности среднего давления во впускном коллекторе во время срабатывания цилиндра и мгновенного значения давления во впускном коллекторе цилиндра в момент НМТ такта впуска. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, оценку заряда воздуха дополнительно корректируют посредством функции преобразования, в основе которой лежит температура клапана цилиндра, при этом оценку заряда воздуха увеличивают по мере падения температуры клапана цилиндра, при этом температура клапана цилиндра падает по мере роста числа рабочих циклов двигателя, прошедших с последнего срабатывания цилиндра.
В другом примере способа для двигателя: оценивают количество воздуха, поступающего в цилиндр, в зависимости от одной из двух характеристик заряда воздуха для данного цилиндра и последнего по времени предыдущего состояния всасывания в цилиндр; и впрыскивают топливо в цилиндр в зависимости от количества поступающего в цилиндр воздуха. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, в основе указанной одной из двух характеристик заряда воздуха лежит последнее по времени предыдущее состояние всасывания в цилиндр, причем в основе другой из указанных двух характеристик заряда воздуха лежит другое состояние всасывания в цилиндр. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, последнее по времени предыдущее состояние всасывания включает в себя срабатывание цилиндра и положительное перекрытие впускного клапана цилиндра, открытого в текущем рабочем цикле двигателя, и выпускного клапана цилиндра, открытого в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, причем указанная одна из двух характеристик заряда воздуха включает в себя уменьшение количества воздуха, подаваемого в цилиндр при определенном давлении в коллекторе, в соответствии с первым коэффициентом, в основе которого лежит обратный прорыв остаточных отработавших газов во впускной тракт цилиндра во время положительного перекрытия клапанов, причем указанное другое состояние всасывания в цилиндр включает в себя отсутствие срабатывания цилиндра и отсутствие перекрытия впускного клапана цилиндра, открытого в текущем рабочем цикле двигателя, и выпускного клапана цилиндра, закрытого в непосредственно предшествующем рабочем цикле двигателя, причем указанная другая из двух характеристик заряда воздуха включает в себя уменьшение количества воздуха, поступающего в цилиндр при данном давлении в коллекторе, в соответствии со вторым коэффициентом, в основе которого лежит удержание остаточных отработавших газов в цилиндре во время отсутствия перекрытия клапанов, при этом второй коэффициент меньше первого. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, способ дополнительно или необязательно содержит шаг, на котором регулируют один или более параметров работы двигателя в зависимости от скорректированной оценки заряда воздуха, при этом в число одного или более параметров работы двигателя входит момент зажигания в цилиндре и соотношение долей топлива, подаваемого в цилиндр впрыском во впускной канал и непосредственным впрыском.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер, в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки необязательно требуется для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрытых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящей заявке конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Объект настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая наличие двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в объект настоящего изобретения.