CN108223146B - 用于调节排气门正时的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于调节排气门正时的***和方法。描述用于调节发动机的排气门正时的方法和***。在一个示例中，响应于命令的排气门打开正时和实际的排气门打开正时之间的差，调节压缩点火发动机的排气门正时，实际的排气门打开正时根据气缸压力确定。

Description

用于调节排气门正时的***和方法
技术领域
本发明涉及用于调节排气门正时的***和方法。
背景技术
压缩点火发动机可配备有可调节气门正时***来提高发动机效率和功率。可调节气门正时***可由一个或多个凸轮轴、凸轮相位致动器和将一个或多个凸轮轴连接到发动机曲轴的正时链条组成。凸轮相位致动器可以相对于凸轮轴的位置调节一个或多个凸轮轴的位置，且在凸轮轴上的凸角操作发动机气缸的进气门和/排气门。制造公差可能导致不同的车辆之间的命令的进气门打开时间和/或排气门打开时间与实际进气门打开时间和/或排气门打开时间之间的误差。气缸气门正时的误差可增加发动机排放或减小发动机功率。所以，可希望将实际的气缸气门正时控制到命令的气门正时，使得期望的气缸排放和性能在一个车辆队中更一致。
发明内容
本发明人已经认识到上述缺陷并发明了一种发动机操作方法，其包括：响应于根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时，经由控制器调节命令的排气门打开正时。
通过响应于经由气缸压力的变化率确定的排气门打开正时调节命令的排气门打开正时，可能提供改善排气门正时控制的技术效果。进一步地，通过提供更精确的排气门正时，可改善发动机膨胀做功和发动机排放的控制。在一个示例中，在规定的(prescribed)曲轴角度窗口期间的气缸压力的变化率是用于确定排气门打开正时的基础。可以响应于根据在规定的曲轴角度窗口期间的气缸压力的变化率确定的排气门打开正时来调节命令的排气门正时。
本说明书可提供若干优点。例如，该方法可以改善排气门正时控制。另外，该方法可以减少发动机排放并改善发动机燃料经济性。更进一步地，该方法可适于响应于位于气缸组的一个气缸中的单个压力传感器的输出来调节气缸组的排气门正时。
当单独或结合附图时，通过下面的具体实施方式，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。
应当理解，提供上述的发明内容是为了以简化的形式介绍一组在具体实施方式中进一步描述的概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围由在随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了发动机的示意图；
图2示出了在气缸循环期间的气缸压力和气门正时的示例曲线；
图3示出了气门正时控制器的示例框图；以及
图4示出了操作发动机的示例方法。
具体实施方式
本说明书涉及响应于来自位于气缸中的压力传感器的压力传感器反馈来改善内燃发动机的气缸内的燃烧。图1示出内燃发动机的示例性气缸。图2示出经由气缸压力传感器捕获的示例性气缸压力分布图。在图3中示出示例性气门正时控制器的框图。最后，在图4中示出利用可变气门正时操作发动机的方法。
参见图1，包括多个气缸(其一个气缸在图1中示出)的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。电连接由虚线指示。发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，活塞36位于其中并连接到曲轴40。燃烧室30被示出为经由相应进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51a和排气凸轮53a操作。进气凸轮51a的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53a的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气凸轮轴相位调节致动器51b可以相对于曲轴40的位置调节进气凸轮51a的位置。排气凸轮轴相位调节致动器53b可以相对于曲轴40的位置调节排气凸轮53a的位置。
燃料喷射器66被示出为经定位以将燃料直接喷射到燃烧室30中，这种直接喷射对本领域技术人员来说是已知的。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送燃料。燃料通过燃料***(未示出)递送到燃料喷射器66，该燃料***包括燃料箱、燃料泵、燃料轨(未示出)。由燃料***递送的燃料压力可以通过改变位置阀来调节，该位置阀调节到燃料泵(未示出)的流量。另外，针对闭环燃料控制，计量阀可位于燃料轨中或附近。泵计量阀还可以调节到燃料泵的燃料流量，由此减少泵送到高压燃料泵的燃料。发动机10不包括电点火***。替代地，用压缩的方式点火。
进气歧管44被示出为与可选择的电子节气门62连通，该电子节气门62调节节流板64的位置从而控制来自进气增压室46的空气流量。压缩机162从进气口42吸入空气以供应增压室46。排气进入涡轮增压器涡轮入口163并旋转涡轮164，该涡轮164通过轴161与压缩机162联接。增压空气冷却器115冷却由压缩机162压缩的空气。压缩机速度可以通过调节可变叶片控制器72或压缩机旁通阀158的位置来调节。在可替代示例中，废气门74可替代可变叶片控制器72，或除了可变叶片控制器72之外可使用废气门74。可变叶片控制器72调节可变几何涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时，排气能够经过涡轮164供应少量能量以旋转涡轮164。当叶片处于关闭位置时，排气能够经过涡轮164并且在涡轮164上施加增强的力。替代地，排气门74允许排气在涡轮164周围流动，以减少供应给涡轮的能量。压缩机旁通阀158允许压缩机162的出口处的压缩空气返回到压缩机162的输入端。以这种方式，可降低压缩机162的效率，从而影响压缩机162的流量并减小进气歧管压力。
当在活塞36接近上止点压缩冲程时燃料通过压缩点火点燃时，在燃烧室30中开始燃烧，在一些示例中，宽域排气氧(UEGO)传感器126可在排放装置70上游联接到排气歧管48。在另外一些示例中，UEGO传感器可位于一个或多个排气后处理装置的下游。进一步地，在一些示例中，UEGO传感器可被具有NOx感测元件和氧感测元件二者的NOx传感器取代。
可经由压力传感器68对燃烧室30中的压力进行采样。在一些示例中，压力传感器68还可以包括用于加热燃烧室30的电热塞。例如，在较低的发动机温度下，电热塞68可以将电能转换成热能从而升高燃烧室30内的温度。通过提高燃烧室30的温度，可以更容易地通以压缩的方式点燃气缸空气燃料混合物。控制器12调节供电到电热塞68的电流和电压。以这样的方式，控制器12可调节供应给电热塞68的电功率的量。
在一个示例中，排放装置70能够包括微粒过滤器和催化剂砖。在另一个示例中，能够使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，排放装置70能够包括氧化催化剂。在其他示例中，排放装置可以包括稀NOx捕集器或选择性催化还原剂(SCR)和/或柴油颗粒过滤器(DPF)。
排气再循环(EGR)可经由EGR阀80提供至发动机。EGR阀80是三通阀，其关闭或允许排气从排放装置70的下游流动到在发动机进气***中在压缩机162上游的位置。在可替代的示例中，EGR可以从涡轮164的上游流动到进气歧管44。EGR可以绕过EGR冷却器85，或者替代地，也可经由通过EGR冷却器85来冷却EGR。在另外的示例中，可以提供高压EGR***和低压EGR***。
图1所示控制器12是传统的微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。除了上述信号以外，控制器12被示出为接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；联接到加速器踏板130的用于感测由驾驶员132调节的加速器位置的位置传感器134；来自联接到进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自压力传感器122的增压压力；来自氧传感器126的排气氧浓度；来自传感器199的涡轮入口温度；来自霍尔效应传感器118的感测曲轴40位置的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线式空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；和来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力也可被感测到(传感器未示出)用于由控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每旋转一周产生预定数量的等间距脉冲，据此可确定发动机转速(RPM)。
在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以增加燃烧室30内的容积。活塞36在气缸底部附近和在进气冲程结束时(例如当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本技术领域人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36向气缸盖移动，以压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束时且最靠近气缸盖(例如当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在一些示例中，燃料可以在单个气缸循环期间多次喷射到气缸内。在下文中称为点火的过程中，喷射的燃料通过压缩点火而点燃，产生燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，且活塞返回到TDC。请注意，上面所述仅仅作为示例描述，且进气门和排气门打开和/或关闭正时可改变，例如，以提供正或负气门重叠、延迟进气门关闭或各种其他示例。此外，在一些示例中，可使用二冲程循环，而不是四冲程循环。
因此，图1的***提供了一种发动机***，其包括：发动机，其包括气缸、曲轴位置传感器和排气门；突出进入气缸的压力传感器；和控制器，该控制器包括存储在非暂态存储器上的指令，以根据压力传感器的输出来确定气缸中的压力的变化率，并响应于气缸中的压力的变化率，调节排气门的命令的打开时间。该发动机***还包括附加指令，用于确定曲轴角，在该曲轴角下，压力传感器的变化率超过阈值。该发动机***进一步包括附加控制器指令，用于响应于曲轴角，调节排气门的命令的打开正时。该发动机***包括其中，曲轴角是实际的排气门打开正时。发动机***进一步包括附加指令，用于当根据气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时从排气门的命令的打开正时延迟时，响应于催化剂加热请求，提前排气门的命令的打开正时。
参见图2，示出了在气缸的循环期间的气缸压力和气门正时的示例性曲线图。图2包括在时间上对齐的三个曲线。每个曲线的横轴表示曲轴角度且曲轴角度随着发动机旋转而改变。垂直虚线代表感兴趣的曲轴角。
从图2顶部的第一曲线是相对于气缸的上止点的气缸压力随曲轴角变化的曲线。气缸的上止点是0曲轴角度(CAD)。纵轴表示气缸压力，且气缸压力沿着纵轴箭头的方向增加。横轴代表CAD且CAD沿着横轴表示。虚线200表示通过模型确定的预期或计算的气缸压力。实线202表示经由压力传感器观察到的气缸压力(如，实际的气缸压力)。双点划线203是如通过气缸内的多变(polytropic)膨胀模型确定的建模的排气压力。当预期的气缸压力曲线200和多变压力曲线203不可见时，预期的和多变气缸压力等于实际的气缸压力。
从图2顶部的第二曲线是针对气缸的进气门正时随曲轴角度变化的曲线。该气缸与第一曲线中示出压力的气缸是同一个气缸。纵轴表示进气门正时，且当曲线204处于纵轴箭头附近较高水平时，进气门打开。横轴代表CAD，且CAD沿着横轴表示。
从图2顶部的第三曲线是针对气缸的排气门正时随曲轴角度变化的曲线。该气缸与第一曲线中示出压力的气缸是同一个气缸。纵轴表示排气门正时，并且当曲线206处于纵轴箭头附近较高水平时，排气门打开。横轴代表CAD，且CAD沿着横轴表示。
在曲轴角C1之前，实际的气缸压力202和预期的气缸压力200处于低水平,因为进气门打开，这允许气缸压力接近进气歧管压力。排气门关闭。
在曲轴角C1处，实际的气缸压力和预期的气缸压力保持接近进气歧管压力，且进气门关闭。排气门也关闭。当发动机远离曲轴角C1且朝向上止点压缩冲程(如，0曲轴角)旋转时，气缸202内的实际压力随着活塞接近气缸盖而升高。预期的气缸压力也随着气缸接近上止点压缩冲程而增加。
在曲轴角C1和曲轴角C2之间，随着燃烧气体在膨胀冲程膨胀并推动活塞朝向下止点膨胀冲程，气缸中的压力下降。预期的气缸压力200、实际的气缸压力202和建模的多变膨胀压力203彼此非常接近。
在曲轴角C2处，响应于排气凸轮轴的凸轮轴凸角从基圆移动到气门挺柱与排气凸轮轴凸角接合处的位置处的斜坡，排气门开始打开。通过指示凸轮轴相位致动器至对应于排气门在命令的正时下打开的位置的命令的位置，在曲轴角C2处，排气门被命令为打开。例如，如果排气门被命令为在上止点压缩冲程之后的140曲轴角度下打开，则凸轮轴相位致动器被命令到可预期排气门将开始在上止点压缩冲程之后的140曲轴角度下打开的位置。
响应于排气门打开，实际的气缸压力在曲轴角C3处减小。通过实际的气缸压力相对于时间或曲轴角度的变化率(比如dP/t或dP/dCAD)的变化或者超过阈值的实际的气缸压力的变化率的大小的变化，可识别对应于排气门打开的实际的气缸压力的变化。应该注意的是，C2和C3之间存在延迟，这可能是由于阀座的几何形状和其他因素造成的。气缸的预期的气缸压力200和建模的多变膨胀压力203与实际的气缸压力202的压力的变化率不相似。实际的气缸压力202的变化率可与气缸中的预期的气缸压力200和/或建模的多变膨胀压力相比较(如，减去)。如果结果大于阈值，则可以确定在实际的打开气门正时202与预期的气缸压力200和/或建模的多变膨胀压力203之间存在差，该差表示排气门打开正时误差。
在这个示例中，由于在曲轴角C4处排气门打开，预期的气缸压力开始减小。通过预期的气缸压力相对于时间或曲轴角度的变化率(比如dP/t或dP/dCAD)的变化或者超过阈值的预期的气缸压力的变化率的大小的变化，可识别对应于排气门打开的预期的气缸压力的变化。因此，排气门的实际打开从排气门的预期打开提前。由于实际的排气门打开时间早于预期的排气门打开时间，所以膨胀做功可减小，且进入排气***和发动机的排气***中的排放控制装置的排气的温度可增加。因此，可希望调节排气门正时，使得实际的排气门打开时间移动至曲轴角C4。建模的多变膨胀压力在曲轴角C4之后继续保持不变，并且此后立即停止其确定。
在曲轴角C5处，气缸的进气门开始打开。打开进气门降低气缸中的压力，并允许新鲜空气进入气缸。排气门在曲轴角C6处关闭，使得排气不被吸回到气缸中。
因此，预期的气缸内压力与实际的气缸压力之间的变化率的差可以是用于调节排气门打开命令的基础，使得当排气门打开被命令后，实际的气缸压力与预期的气缸压力一致。例如，如果根据气缸压力相对于时间或者曲轴角度的变化率(例如dP/t或dP/dCAD)确定的实际排气门打开时间从根据预期的气缸压力随时间或者曲轴角的变化确定的排气门打开正时延迟，则可提前命令的排气门打开正时。
现在参考图3，示出用于调节排气门正时的示例性控制器框图。可在结合图4的方法示出的***中实施控制器300。
控制器300在302处接收期望排气门打开时间。该期望排气门打开时间可以凭经验确定并存储在存储器中。在一个示例中，排气门打开正时存储在经由发动机转速和发动机负载索引的表格中。该表格输出该期望排气门正时(例如，在上止点压缩冲程之后的排气门打开160曲轴角度)，其被输入到求和点304。求和点304将期望排气门打开时间与排气门正时控制器312的输出相加。求和点304的输出用于命令排气门致动器53b。在一个示例中，期望排气门打开时间被转换成期望排气门致动器位置，并且排气门致动器被命令到期望排气门致动器位置。
响应于排气门致动器和命令的排气门位置，排气门54打开和关闭。在排气门所处气缸的循环期间，排气门54的正时影响气缸压力68。早打开排气门可降低气缸中的压力，而晚打开排气门可增加气缸的膨胀做功。经由压力传感器对具有调节的气门正时的气缸中的压力进行采样，以提供实际的气缸压力。在方框306处确定实际的气缸压力相对于时间或曲轴角的变化(例如，压差dP/dt或dP/dCAD)。
在一个示例中，通过从最新的气缸压力采样值中减去最近的上一次的气缸压力采样值，并将该结果除以最新的气缸压力采样与最近的上一次的气缸压力采样之间的时间差，确定压差。替代地，通过从最新的气缸压力采样值中减去最近的上一次的气缸压力采样值，并将该结果除以最新的气缸压力采样的曲轴角与最近的上一次的气缸压力采样的曲轴角之间的曲轴角差，确定压差。
压差可以在具体的曲轴角度窗口(例如，用于确定上止点压缩冲程之后的90曲轴角度和排气冲程下止点之后的90度之间的排气门打开正时的采样窗口)期间或者在整个气缸循环被确定，从而确定排气门打开处的实际位置。在一个示例中，当压差的值具有大于在发动机位置在用于确定排气门打开的采样窗口内时的阈值的量值时，可确定在306处的排气门打开时间。其中压差量值超过阈值(如，实际的排气门打开位置或正时)的发动机曲轴角是实际的排气门打开时间，并且将其从306输出到求和点308。
在求和点308处，从其中排气门打开的预期的气缸压力角中减去其中排气门打开的实际的发动机曲轴角。其中排气门打开的预期的气缸压力角310可以根据经验确定并存储到存储器的表格或函数中，该表格或函数经由发动机转速和发动机负载索引。表格或函数输出其中排气门打开的预期的气缸压力角。替代地，其中排气门打开的预期的气缸压力角可以通过气缸压力的分析模型确定。求和点308的输出是排气门打开正时误差，并将其输入到在312处的控制器。
控制器312调节不久前命令的期望的排气门正时，其将实际的排气门正时驱动至期望的排气门正时。在一个示例中，控制器312是比例/积分控制器，其将比例和积分增益应用于排气门打开正时误差。控制器312的输出被输入到求和点304。
因此，响应于实际的排气门打开时间的反馈，控制器300调节期望的排气门打开正时值。实际的排气门打开时间根据相对于时间或曲轴角的气缸压差确定。以这种方式，可降低可改变排气门打开正时和排气门关闭正时的制造变化的影响。注意，对于很多凸***作的排气门，调节排气门打开时间也调节排气门关闭时间。
现在参考图4，示出一种操作发动机的方法。图4中的方法的至少一部分可以被并入作为指令存储在控制器的非暂态存储器中。此外，图4的方法的其他部分可以作为通过个人和/或控制器在物理世界中实现的动作来执行。图4的方法可应用于单个发动机气缸，或替代地，图4的方法可应用于每个发动机气缸。
在402处，方法400确定期望的排气门打开时间或曲轴角。在一个示例中，凭经验确定的排气门打开正时或曲轴角存储在控制器的存储器中的表格或函数中。通过索引基于发动机转速和发动机负载的表格或函数，确定存储在表格或函数中的值。例如，该表格可以包括多个行，可以从中提取上述值。发动机负载值可以指向表格中对应于当前发动机负载的行。该行包括当前发动机负载的排气门打开正时。表格还可以包括多个列，可以从其提取上述值。发动机转速值可以指向表格中对应于当前发动机转速的列。该列包括当前发动机转速的气门打开正时。当前发动机转速和当前发动机负载对应唯一的排气门打开正时，其可以在与当前的发动机转速和负载对应的行和列处从表格中输出。如果具体发动机转速和负载不索引表格或函数中的具体单元或位置，则表格或函数中的条目可以在其之间被内插以确定期望的排气门打开正时。方法400在期望的排气门打开时间被确定后进行到404。
在404处，方法400确定涡轮增压器涡轮入口温度。在一个示例中，方法400经由温度传感器感测涡轮增压器涡轮入口温度，以确定涡轮增压器涡轮入口温度。在其他示例中，涡轮增压器入口温度可以基于发动机转速和负载来估计。在确定涡轮增压器涡轮入口温度之后，方法400进行到406。
在406处，方法400确定指示的平均有效气缸压力(IMEP)。在一个示例中，IMEP经由本领域已知的气缸压力传感器来确定。在确定发动机气缸的IMEP之后，方法400进行到408。
在408处，方法400确定预期的排气门打开时间。在一个示例中，其中排气门打开的预期的气缸压力角可以通过经验确定，并存储到在存储器中的表格或函数，该表格或函数经由发动机转速和发动机负载索引。表格或函数输出其中排气门打开的预期的气缸压力角。
替代地，方法400可以通过分析模型确定气缸中的多变膨胀压力。分析模型可以包括用于以下的输入：发动机转速、发动机空气流量、递送到气缸的燃料量、燃料的己烷水平、发动机旋转位置、命令的排气门打开时间和其他发动机工况。在确定期望的排气门打开位置之后，方法400进行到410。
在410处，方法400确定实际的排气门打开时间或曲轴位置。在一个示例中，期望确定排气门打开时间所针对的气缸的气缸压力通过压力传感器采样，以提供实际的气缸压力。发动机位置和/或时间连同实际的气缸压力一起被采样和存储。实际的气缸压力相对于时间或曲轴角的变化(例如，压差dP/dt或者dP/dCAD)根据实际的气缸压力确定。
通过从最新的或者当前的气缸压力采样值中减去最近的上一次的气缸压力采样值，并将该结果除以最新的气缸压力采样与最近的上一次的气缸压力采样之间的时间差，确定压差。替代地，通过从最新的气缸压力采样值中减去最近的上一次的气缸压力采样值，并将该结果除以最新的气缸压力采样的曲轴角和最近的上一次的气缸压力采样的曲轴角之间的曲轴角差，确定压差。
压差可以在具体的曲轴角度窗口(例如，用于确定在上止点压缩冲程后的90曲轴角度和排气冲程下止点后的90度之间的排气门打开正时的采样窗口)期间或者在整个气缸循环被确定，从而确定排气门打开处的实际位置。因此，在一些示例中，气缸的压力采样可以只发生在气缸的每个气缸循环的采样窗期间。可以根据压差值确定排气门打开时间，该压差值具有大于当发动机位置在用于确定排气门打开的采样窗口内时的阈值的量度。其中压差量度超过阈值(例如，实际的排气门打开位置或正时)的发动机曲轴角是实际的排气门打开时间。另外，可以通过增加偏移值或从如根据气缸压力确定的实际的排气门打开时间中减去偏移值来补偿实际的排气门打开时间或曲轴位置，以补偿可导致命令的排气门打开时间与根据气缸压力确定的实际的排气门打开时间之间的差的气门座几何形状和其他发动机状况。
在另一个示例中，可以通过将所测量的气缸压力(例如，实际的气缸压力)的变化率与建模的多变膨胀的建模的气缸压力进行比较来确定实际的排气门打开正时。具体地，排气门打开正时可以被估计为曲轴角，其中，测量的气缸压力或实际的气缸压力的变化率超过建模的多变气缸压力的变化率达阈值量。可以通过从建模的多变气缸压力减去实际的气缸压力来确定该曲轴角。在确定实际的排气门打开位置之后，方法400进行到412。
在412处，方法400确定预期的排气门打开时间和实际的排气门打开时间之间的差。具体地，方法400从在408处确定的预期的排气门打开时间中减去在410处确定的实际的排气门打开时间。方法400进行到414。
在414处，方法400判断发动机负载是否大于阈值。在一个示例中，阈值负载是较高发动机负载(例如，大于1的负载)。如果方法400判断发动负载大于阈值发动机负载，则答案为是，且方法400进行到430。否则，答案为否，且方法400进行到416。
在430处，如果在410处确定的实际的排气门打开(exhaust valve opening，EVO)从期望或命令的EVO延迟，则方法400将EVO提前。例如，如果期望或命令的EVO为在下止点排气冲程之前的15曲轴角度，并且实际的EVO被确定为下止点排气冲程，那么将EVO提前，使得实际的EVO接近EVO的命令的值。方法400进行到432。
在432处，如果实际的EVO从期望的或预期的EVO提前，则方法400延迟EVO。实际的EVO被延迟到期望的或预期的EVO，并且增加喷射的燃料量，直到涡轮增压器入口温度达到期望的涡轮增压器入口温度。在达到期望的涡轮增压器入口温度之后，不向发动机气缸喷射附加燃料。在调节EVO和燃料喷射量之后，方法400退出。
在416处，方法400判断是否请求催化剂或排气排放装置加热。在一个示例中，如果请求排气排放装置的再生或者如果排气排放装置的温度小于阈值，则可请求排气排放装置加热。如果方法400判断请求催化剂或排气排放装置加热，则答案是肯定的，且方法400进行到440。否则，答案是否定的，且方法400进行到418。如果答案是否定的，则可认为发动机处于部分负载。
在440处，如果实际的EVO从期望的或预期的EVO提前，则方法400延迟EVO。实际的EVO被延迟，直到实际的EVO等于期望的或预期的EVO。因此，一旦实际的EVO与期望的或预期的EVO相符，就不执行额外的EVO调节。方法400进行到442。
在442处，如果实际的EVO从期望的或预期的EVO延迟，方法400提前EVO以增加排放装置加热。EVO被提前的量基于期望的涡轮增压器涡轮入口温度来限制或约束。例如，如果实际的EVO从期望的或预期的EVO延迟5曲轴角度，EVO可以提前多达5曲轴角度。然而，如果在提供提前的3曲轴角度之后，涡轮增压器入口温度达到期望的涡轮增压器入口温度，则不提供额外的EVO提前。此外，可以增加喷射到发动机的燃料量以将发动机气缸的IMEP维持在EVO被提前之前的水平。进一步地，也可以增加增压压力以补偿额外喷射的燃料。在调节EVO和燃料喷射量之后，方法400退出。
在418处，如果实际的EVO从期望的或期望的EVO延迟，方法400提前EVO。实际的EVO被提前到期望的或预期的EVO；然而，如果涡轮增压器涡轮入口温度达到阈值温度，则实际的EVO提前可能被暂停，以相比于期望的或预期的EVO被较少提前。方法400进行到420。
在420处，如果实际的EVO从期望的EVO提前，方法400延迟EVO。进一步地，方法400减少喷射到发动机气缸的燃料量，直到在气缸中提供期望的IMEP。例如，如果期望的IMEP是X并且当前的IMEP大于X，则喷射的燃料量减少，直到IMEP等于X。当喷射到发动机气缸的燃料量减少时，方法400还监测涡轮增压器入口温度。如果涡轮增压器入口温度减小到低于阈值温度，停止喷射燃料量的减少。另外，方法400在喷射到发动机的燃料量减少时减小增压压力。方法400退出。
图4的EVO调节可以通过图3所示和描述的控制器来调节。具体地，EVO可以被提前或延迟，使得实际的EVO与期望的或预期的EVO相符。以这种方式，排气门正时可以响应于气缸中的压力被调节。具体地，气缸压力的变化率是用于确定排气门打开正时的基础。然后，根据气缸压力确定的排气门打开正时可以向控制器提供排气正时反馈。然后，控制器可以响应于根据排气压力确定的排气门打开正时调节命令的排气门正时，使得实际的排气门打开正时可以与期望的或命令的排气门打开正时相符。
图4的方法可适用于经由位于单个气缸中的单个压力传感器的输出来调节一组发动机气缸的排气门正时。例如，V8发动机包括两组气缸。响应于位于第一组气缸中的气缸的压力，可调节第一组气缸的排气门正时。响应于位于第二组气缸中的气缸的压力，可调节第二组气缸的排气门正时。
因此，图4的方法提供了一种发动机操作方法，其包括：响应于根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时，通过控制器调节命令的排气门打开正时。该方法包括其中，通过从当前气缸压力采样值中减去最近的上一次的气缸压力采样值来确定压力的变化率。该方法包括，其中，调节命令的排气门打开正时包括响应于命令的排气门打开正时与实际的排气门打开正时之间的差，调节命令的排气门打开正时。
在一些示例中，该方法包括其中根据发动机的气缸中的压力的变化率来确定实际的排气门打开正时。该方法还包括对气缸的压力采样以确定气缸中的压力的变化率。该方法还包括仅在规定的曲轴角度窗口期间对气缸的压力进行采样。该方法进一步包括响应于排气门打开正时加上或减去偏移值，调节命令的排气门打开正时。
图4的方法还提供了一种发动机操作方法，其包括：响应于根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时，经由控制器调节命令的排气门打开正时；响应于根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时提前于命令的排气门打开正时，经由控制器延迟命令的排气门打开正时；以及响应于根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时提前于命令的排气门打开正时和发动机负载大于阈值，通过控制器增加喷射到发动机的燃料量。该方法还包括响应于涡轮增压器涡轮入口处达到期望的涡轮增压器入口温度，通过控制器停止增加喷射到发动机的燃料量。该方法进一步包括当根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时从命令的排气门打开正时延迟时，提前排气门打开正时，以及响应于提前排气门打开正时，增加喷射到发动机的燃料量。
在一些示例中，该方法进一步包括，当根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时从命令的排气门打开正时提前时，延迟排气门打开正时，以及减少喷射到发动机的燃料量，同时保持气缸中的期望的指示平均有效压力。该方法进一步包括，对气缸的压力采样以确定气缸中的压力的变化率。该方法进一步包括仅在规定的曲轴角度窗口期间对气缸的压力进行采样。该方法包括其中，规定的曲轴角度窗口在气缸的上止点压缩冲程后的90曲轴角度和在排气冲程下止点之后的90度之间。该方法包括其中，发动机是压缩点火发动机。
如本领域普通技术人员所知的，图4说明的方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所示出的各种步骤或功能可以以所示的顺序执行，并行执行，或者在一些情况下省略。同样地，处理的顺序不一定需要达到这里描述的目的，特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供。此外，这里描述的方法可以是由物理世界中的控制器采取的动作和控制器内的指令的组合。本文公开的控制方法和程序的至少一部分可以作为可执行指令存储在非暂态存储器中，并且可以由包括控制器的控制***结合各种传感器，致动器和其他发动机硬件来执行。尽管未明确示出，本领域的普通技术人员都能认识到，根据所使用的特定的策略，可以重复执行上述说明步骤、方法、或功能中的一个或多个。
结束说明书。本领域技术人员阅读后将会想到许多不脱离本说明书的精神和范围的变化和修改。例如，在天然气、汽油、柴油或替代燃料配置中操作的单个气缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12和V16发动机都可以使用本说明书获益。

Claims (20)

1.一种发动机操作方法，其包括：
响应于根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时，经由控制器调节命令的排气门打开正时；和
响应于根据所述发动机的所述气缸中的压力的所述变化率确定的所述排气门打开正时提前于所述命令的排气门打开正时以及发动机负载大于阈值，经由所述控制器增加喷射到所述发动机的燃料量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过从当前气缸压力采样值减去最近的上一次的气缸压力采样值，确定压力的所述变化率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述命令的排气门打开正时包括：响应于所述命令的排气门打开正时和实际的排气门打开正时之间的差，调节所述命令的排气门打开正时。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述实际的排气门打开正时根据所述发动机的所述气缸中的压力的所述变化率被确定。
5.根据权利要求1所述的方法，其还包括对所述气缸的压力采样，以确定所述气缸中的压力的所述变化率，以及将所述气缸中的压力的所述变化率减去建模的多变气缸压力。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包括仅在规定的曲轴角度窗口期间对所述气缸的所述压力采样。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述排气门打开正时加上或减去偏移值，调节所述命令的排气门打开正时。
8.一种发动机操作方法，其包括：
响应于根据发动机的气缸中的压力的变化率确定的排气门打开正时，经由控制器调节命令的排气门打开正时；
响应于根据所述发动机的所述气缸中的压力的所述变化率确定的所述排气门打开正时提前于所述命令的排气门打开正时，经由所述控制器延迟所述命令的排气门打开正时；和
响应于根据所述发动机的所述气缸中的压力的所述变化率确定的所述排气门打开正时提前于所述命令的排气门打开正时以及发动机负载大于阈值，经由所述控制器增加喷射到所述发动机的燃料量。
9.根据权利要求8所述的方法，其还包括响应于涡轮增压器涡轮入口处达到期望的涡轮增压器入口温度，经由所述控制器停止增加喷射到所述发动机的所述燃料量。
10.根据权利要求8所述的方法，其还包括当根据发动机的气缸中的压力的所述变化率确定的所述排气门打开正时从所述命令的排气门打开正时延迟时，将排气门打开正时提前，以及响应于提前排气门打开正时，增加喷射到所述发动机的燃料量。
11.根据权利要求8所述的方法，其还包括当根据发动机的气缸中的压力的所述变化率确定的所述排气门打开正时从所述命令的排气门打开正时提前时，将排气门打开正时延迟，以及减少喷射到所述发动机的燃料量，同时维持所述气缸中的期望的指示平均有效压力。
12.根据权利要求8所述的方法，其还包括对所述气缸的压力采样以确定所述气缸中的压力的所述变化率。
13.根据权利要求12所述的方法，其还包括仅在规定的曲轴角度窗口期间对所述气缸的所述压力采样。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述规定的曲轴角度窗口在所述气缸的上止点压缩冲程后的90曲轴角度和在排气冲程下止点后的90度之间。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，所述发动机是压缩点火发动机。
16.一种发动机***，其包括：
发动机，其包括：气缸、曲轴位置传感器和排气门；
压力传感器，所述压力传感器突出进入气缸；和
控制器，其包括存储在非暂态存储器上的指令，以根据所述压力传感器的输出确定所述气缸中的压力的变化率，以及当涡轮增压器入口温度小于期望的涡轮增压器入口温度时，响应于所述气缸中的压力的所述变化率指示实际排气门打开提前于期望的排气门打开，延迟所述排气门的命令的打开正时，并且增加喷射到所述发动机的燃料量。
17.根据权利要求16所述的发动机***，其还包括附加指令，以确定曲轴角，在该曲轴角处，所述压力的所述变化率超出阈值。
18.根据权利要求17所述的发动机***，其还包括附加控制器指令以响应于所述曲轴角，调节所述排气门的所述命令的打开正时。
19.根据权利要求17所述的发动机***，其中，所述曲轴角是实际的排气门打开正时。
20.根据权利要求16所述的发动机***，还包括附加指令以在根据所述气缸中的压力的所述变化率确定的排气门打开正时从所述排气门的所述命令的打开正时延迟时，响应于催化剂加热请求，提前所述排气门的所述命令的打开正时。
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