專利名稱：用于選擇內燃機的燃燒模式的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的操作和控制，且更具體地涉及可選
擇性地以均質充氣壓縮點火模式操作的發(fā)動機。
背景技術：
該部分的內容僅提供與本發(fā)明有關的背景信息，且可能 不構成現(xiàn)有技術。 內燃機，尤其是機動車內燃機，通常落入以下兩類之一， 即火花點火發(fā)動機和壓縮點火發(fā)動機。傳統(tǒng)的火花點火發(fā)動機，例如， 汽油發(fā)動機，通常通過將燃料/空氣混合物引入燃燒氣缸中來運行，所 述燃料/空氣混合物然后在壓縮沖程中被壓縮且由火花塞點火。傳統(tǒng)的 壓縮點火發(fā)動機，例如柴油發(fā)動機，通常通過在壓縮沖程的上止點 (TDC)附近將增壓燃料引導到或者噴射到燃燒氣缸中來運行，所述 燃料/空氣混合物在噴射時點火。傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機兩者 的燃燒包括由流體機械控制的預混合或擴散火焰。每種發(fā)動機都具有 優(yōu)勢和缺陷?？傮w來說，汽油發(fā)動機產生較少的排放但是效率較低， 而總體來說，柴油發(fā)動機效率較高但產生較多的排放。 最近以來，內燃機已經引入其它類型的燃燒方法。這些 燃燒構思中的 一種在本領域中稱為均質充氣壓縮點火(HCCI ) 。 HCC1 燃燒模式包括由氧化化學反應而不是流體機械控制的分布式無焰自 動點火燃燒過程。在以HCCI燃燒模式操作的典型發(fā)動機中，氣缸充 氣的組分、溫度和在進氣閥關閉時間時的殘余水平是幾乎均質的。由 于自動點火是分布式動力學控制燃燒過程，因此發(fā)動機是以非常稀的 燃料/空氣混合物(即，比燃料/空氣當量比稀)操作且具有相對低的 峰值燃燒溫度，從而形成非常少的NOx排放。與柴油發(fā)動機中所使用 的分層燃料/空氣燃燒混合物相比，自動點火的燃料/空氣混合物是相 對均質的，因而基本上消除在柴油發(fā)動機中形成煙和特定排放的濃區(qū) 域。由于該非常稀的燃料/空氣混合物，以自動點火燃燒模式操作的發(fā) 動機能夠以不限流的方式操作，以實現(xiàn)類似柴油燃料的經濟性。
5
在中等發(fā)動機速度和負載時，已經發(fā)現(xiàn)，閥曲線和定時
(例如，排氣再壓縮和排氣再換氣)以及燃料供應方案的組合對于提 供足夠的熱量給氣缸充氣是有效的，使得在壓縮沖程期間的自動點火 引起具有低噪音的穩(wěn)定燃燒。以自動點火燃燒模式有效地操作發(fā)動機 的主要問題之一是適當?shù)乜刂迫紵^程，使得能夠在操作狀況范圍內 實現(xiàn)導致低排放、最佳放熱速率和低噪音的加強和穩(wěn)定燃燒。多年來 已經知道自動點火燃燒的益處。然而，產品實施的主要障礙是不能控 制自動點火燃燒過程。為了解決與燃燒穩(wěn)定性有關的問題，HCCI發(fā)動機根據(jù)具 體發(fā)動機操作狀況以不同的燃燒模式操作。不同的燃燒模式包括各種 火花點火模式和自動點火模式。因而，期望選擇和控制發(fā)動機操作的燃燒模式，所述燃 燒模式在發(fā)動機操作狀況范圍內實現(xiàn)加強和穩(wěn)定燃燒、低排放、最佳 放熱速率和低噪音。發(fā)動機操作的具體燃燒模式的選擇和控制優(yōu)選包 括相對快速地作出決策，以在整個發(fā)動機操作范圍內保持最佳燃燒。 下文所述的發(fā)明包括用于確定操作發(fā)動機的優(yōu)選燃燒模 式并將發(fā)動機控制為所述優(yōu)選燃燒模式的方法和控制方案。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供用于選擇內燃機的優(yōu)選 燃燒模式的方法，所述內燃機可選擇性地以多個燃燒模式操作。所述 方法包括按照第 一和第二發(fā)動機參數(shù)限定發(fā)動機操作；和將發(fā)動機操 作分成由第一參數(shù)限定的區(qū)域。所述區(qū)域中的每個還分成由第二參數(shù) 限定的子區(qū)域。燃燒模式與所述子區(qū)域中的每個相關聯(lián)。確定第一和 第二參數(shù)的操作狀態(tài)。基于第一參數(shù)的狀態(tài)識別所述區(qū)域中的一個。 基于第二參數(shù)的狀態(tài)識另ij所識別的區(qū)域中的子區(qū)域中的 一 個，且基于 與所識別的子區(qū)域相關聯(lián)的燃燒模式識另'J優(yōu)選燃燒模式。取決于滯 后，發(fā)動機被選擇性地控制為優(yōu)選燃燒模式。 本發(fā)明的這些和其它方面在下文參考附圖和實施例的i兌 明進行描述。


本發(fā)明可以在某些部件和部件設置中采用物理形式，本 發(fā)明的實施例被詳細描述且在形成本發(fā)明 一部分的附圖中示出，且在
附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；
圖2A、 2B和3是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)曲線；和
圖4是根據(jù)本發(fā)明的算法流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中所示的內容僅僅是為了說明某些示 例性實施方式，而非為了限制本發(fā)明，圖1示出了# 據(jù)本發(fā)明的實施 方式構造的內燃機IO和附隨控制模塊5的示意圖。 示例性發(fā)動機10包括具有往復活塞14的多缸直接噴射 四沖程內燃機，活塞14可在氣缸中滑動移動，氣缸限定可變容積燃 燒室16。每個活塞連接到旋轉曲軸12 (CS)，活塞的線性往復運動 通過旋轉曲軸12轉換成旋轉運動。空氣進氣系統(tǒng)提供進氣空氣給進 氣歧管，進氣歧管將空氣引導并分配給進氣流道29中，到達每個燃 燒室16?？諝膺M氣系統(tǒng)包括用于監(jiān)測和控制空氣流量的空氣流管道和 裝置。所述裝置優(yōu)選包括用于監(jiān)測空氣質量流量(MAF)和進氣空氣 溫度(TIN)的空氣質量流量傳感器32。節(jié)氣門閥34,優(yōu)選為電子控 制裝置，響應于來自于控制模塊的控制信號(ETC)控制發(fā)動機的空 氣流量。在歧管中有壓力傳感器36,壓力傳感器36適合于監(jiān)測歧管 絕對壓力(MAP)和大氣壓力(BARO)。有用于將排氣從發(fā)動機排 氣再循環(huán)到進氣歧管的外部流動通道，外部流動通道具有流控制閥， 稱為排氣再循環(huán)(EGR)閥38?？刂颇K5可操作通過控制EGR閥 的開度來控制至發(fā)動機空氣進氣的排氣的質量流量。 從進氣流道29進入每個燃燒室16的空氣流由一個或多 個進氣閥20控制。從每個燃燒室經由排氣流道39到排氣歧管的燃燒 氣體的流量由一個或多個排氣閥18控制。進氣閥和排氣閥的開啟和 關閉優(yōu)選用雙凸輪軸(如圖所示)控制，雙凸輪軸的旋轉由曲軸12 的旋轉來關聯(lián)和標引。發(fā)動機配備有用于控制進氣閥和排氣閥的閥升 程的裝置，稱為可變升程控制器(VLC)?？勺冮y升程系統(tǒng)包括可操 作將閥升程或開度控制為兩個不同級(例如，用于低速、低負載操作的低升程閥開度(約4-6mm)和用于高速、高負載操作的高升程閥開 度(約8-10mm))之一的裝置。發(fā)動機還配備有用于控制進氣閥和 排氣閥的開啟和關閉的定相(即，相對定時)的裝置，稱為可變凸輪 定相(VCP),以控制超過由兩級VLC升程所影響的定相。有用于發(fā) 動機進氣的VCP/VLC系統(tǒng)22和用于發(fā)動機排氣的VCP/VLC系統(tǒng)24。 VCP/VLC系統(tǒng)22、 24由控制模塊控制，且提供信號反饋給控制模塊， 所述信號反饋包括進氣凸輪軸和排氣凸輪軸的凸輪軸旋轉位置。當發(fā) 動機用排氣再壓縮閥方案運行于自動點火模式時，通常使用低升程操 作，且當發(fā)動機運行于火花點火燃燒模式時，通常使用高升程操作。 如技術人員已知的那樣，VCP/VLC系統(tǒng)具有有限的權限范圍，在此 權限范圍上進氣和排氣閥的開啟和關閉能得到控制?？勺兺馆喍ㄏ嘞?統(tǒng)可操作改變相對于曲軸和活塞位置的閥開啟時間，稱為定相。典型 的VCP系統(tǒng)具有30。-50。的凸輪軸旋轉的定相權限的范圍，因此允許 控制系統(tǒng)提前或延遲開啟和關閉發(fā)動機閥。定相權限的范圍受到VCP 的硬件和致動VCP的控制系統(tǒng)的限定和限制。定相權限的范圍由VCP 的硬件和致動VCP的控制系統(tǒng)限定和限制。VCP/VLC系統(tǒng)使用由控 制模塊5控制的電動-液壓、液壓和電控力中的 一種來致動。
發(fā)動機包括燃料噴射系統(tǒng)，燃料噴射系統(tǒng)包括多個燃料 噴射器28，每個燃料噴射器28適合于響應于來自于控制模塊的信號 (INJ一PW)將一定質量的燃料直接噴射進燃燒室之一中。燃料噴射器 28從燃料分配系統(tǒng)(未示出)供給增壓燃料。 發(fā)動機包括火花點火系統(tǒng)，火花能量通過火花點火系統(tǒng) 響應于來自于控制模塊的信號(IGN)提供給火花塞26,以點火或者 輔助點火每個燃燒室中的氣缸充氣?；鸹ㄈ?6在某些狀況下(例如， 在冷啟動和接近低負載操作極限期間)增強發(fā)動機的點火定時控制。發(fā)動機配備有各種傳感裝置以監(jiān)測發(fā)動機操作，傳感裝 置包括具有輸出RPM的曲軸旋轉速度傳感器42、適合于監(jiān)測燃燒的 具有輸出CPMBUSTION的傳感器30、和適用于監(jiān)測排氣的具有輸出 EXH的傳感器40 (通常是寬范圍的空氣/燃料比傳感器)。燃燒傳感 器包括可操作監(jiān)測燃燒參數(shù)的傳感器裝置，且示出為氣缸壓力傳感器 以監(jiān)測缸內燃燒壓力。應當理解，在本發(fā)明的范圍內包括用于監(jiān)測氣 缸壓力或者能夠轉換成燃燒定相的其它燃燒參數(shù)的其它傳感系統(tǒng)，例如，離子傳感點火系統(tǒng)。
發(fā)動機設計成在發(fā)動機速度和負載的擴展范圍內用自動
點火燃燒基于汽油或類似燃料混合物以不限流的方式操作。然而，在 不會引起自動點火操作的狀況下，可以借助于常規(guī)或改進控制方法使 用火花點火和限流控制操作，以獲得滿足操作者扭矩請求的最大發(fā)動 機功率。燃料供應優(yōu)選包括將燃料直接噴射到每個燃燒室中。可廣泛
獲得的類別的汽油和輕乙醇混合物是優(yōu)選燃料；然而，在本發(fā)明的實
施方式中可使用替代液體和氣體燃料，例如較高乙醇的混合物(例如，
E80、 E85)、純乙醇(E99)、純曱醇(M100)、天然氣、氫氣、沼 氣、各種重整物、合成氣等。控制模塊5優(yōu)選地包含通用數(shù)字計算機，通用數(shù)字計算 機大體包括微處理器或中央處理單元(CPU) 54、存儲介質(包括非 易失性存儲器和隨機存取存儲器(RAM),非易失性存儲器包括只讀 存儲器(ROM)和電子可編程只讀存儲器(EPROM))、高速時鐘、 模數(shù)(D/A)和數(shù)模(A/D)電路、輸入/輸出電路和裝置(I/O)以及合適的 信號調節(jié)和緩沖電路?？刂颇K具有一組控制算法，所述控制算法包 括存儲在非易失性存儲器中并被執(zhí)行以提供每個計算機的各自功能 的常駐程序指令和標定值。所述算法可以在預定循環(huán)期間被執(zhí)行使得 每個算法在每個循環(huán)中至少被執(zhí)行 一 次。算法由中央處理單元執(zhí)行， 且可操作監(jiān)測來自前述傳感裝置的輸入并且執(zhí)行控制和診斷程序從 而用預定標定值控制致動器的操作。在持續(xù)進行的發(fā)動機和車輛操作 期間，循環(huán)通常以固定間隔例如每3.125、 6.25、 12.5、 25和100毫秒 被執(zhí)行。替代性地，算法可響應于事件的發(fā)生而被執(zhí)行。 控制模塊5執(zhí)行存儲在其中的算法代碼，以控制前述致 動器來控制發(fā)動機操作，包括節(jié)氣門位置、火花正時、燃料噴射質量 和定時、進氣和/或排氣閥定時和定相、和控制再循環(huán)排氣流量的EGR 閥位置。閥定時和定相包括排氣閥再次開啟的負閥重疊(NVO,在排 氣再壓縮策略中)和升程(在排氣再換氣策略中)?？刂颇K適于接 收來自操作員的輸入信號(例如，節(jié)氣門踏板位置和制動踏板位置) 從而確定操作員扭矩請求(T0—REq),且適于接收來自傳感器的輸入 信號(包括表示發(fā)動機速度(RPM)、進氣空氣溫度(TIN)、冷卻劑 溫度和其他環(huán)境條件)?？刂颇K5操作以根據(jù)存儲器中的查詢表確定火花定時(在需要時)、EGR閥位置、進氣閥和排氣閥定時和/或
升程設定點、以及燃料噴射定時的瞬時控制設置，并計算進氣和排氣 系統(tǒng)中的燃燒氣體比例。 本文所述的發(fā)明包括用于識別優(yōu)選發(fā)動機燃燒才莫式并以 優(yōu)選發(fā)動機燃燒模式控制發(fā)動機操作的方法。該方法包括按照第 一和 第二發(fā)動機參數(shù)(例如，發(fā)動機速度和負載)選擇燃燒模式。發(fā)動機
操作工況基于第 一參數(shù)分成多個區(qū)域。每個區(qū)域基于第二參數(shù)分成多 個子區(qū)域，且燃燒模式中的一個與每個子區(qū)域相關聯(lián)?，F(xiàn)在參考圖2,示例性發(fā)動機能基于發(fā)動機參數(shù)的狀態(tài)選 擇性地以多個燃燒模式中的一個操作，在該實施例中，所述發(fā)動機參 數(shù)包括可從發(fā)動機操作參數(shù)(例如，發(fā)動機燃料流量(INJ-PW,單位 毫克)或歧管壓力(MAP))獲得的速度(RPM)和負載(LOAD)。如圖2A和2B所示，發(fā)動機燃燒模式包括噴霧引導式火 花點火(SI-G)模式、單噴射控制自動點火(HCCI-SI)模式、和雙 噴射控制自動點火(HCCI-DI)模式以及均質火花點火(SI-H)模式。 每個燃燒模式的優(yōu)選速度和負載操作范圍基于最佳發(fā)動機操作參數(shù)， 包括燃燒穩(wěn)定性、燃料消耗、排放、發(fā)動機扭矩輸出等。限定優(yōu)選速 度和負載操作范圍以描繪燃燒模式的邊界通常在生產前發(fā)動機標定 和研發(fā)期間被確定，且在發(fā)動機控制模塊中執(zhí)行為區(qū)域和子區(qū)域，如 下文所述。在所述實施例中，速度操作范圍分成四個區(qū)域，如圖2A 所示。第一區(qū)域由從最小怠速速度至第一速度閾值Sl的范圍內的發(fā) 動機速度限定，第一速度閾值Sl由HCCI-SI模式的最小發(fā)動機速度 限定。第二區(qū)域由從第一速度閾值Sl至第二速度閾值S2的范圍內的 發(fā)動機速度限定。第二速度閾值S2由SI-G操作的最大發(fā)動機速度限 定。第三區(qū)域由從第二速度閾值S2至第三速度閾值S3的范圍內的發(fā) 動機速度限定，第三速度閾值S3由自動點火操作的最大發(fā)動機速度 限定。第四區(qū)域由高于第三速度閣值S3的范圍內的發(fā)動機速度限定。
再次參考圖2A,由速度參數(shù)限定的區(qū)域中的每個基于發(fā) 動機負載分成多個子區(qū)域。第一區(qū)域在由以SI-G模式操作的發(fā)動機 容量限定的負載點處分成兩個子區(qū)域，使得當發(fā)動機負載低于所述負 載點時，優(yōu)選燃燒模式包括SI-G模式，而當發(fā)動機負載高于所述負 載點時，優(yōu)選燃燒模式包括SI-H模式。第二區(qū)域在由以HCCI-SI模式操作的發(fā)動機容量限定的負載點處分成三個子區(qū)域。當發(fā)動機運行
于第二區(qū)域時，在低負載狀況時，指令SI-G燃燒模式；在中等負載 狀況時，指令HCCI-SI燃燒模式；在高負載狀況時，指令SI-H燃燒 模式。第三區(qū)域在由以HCCI-SI模式操作的發(fā)動機容量限定的負載點 處分成三個子區(qū)域。當發(fā)動機運行于第三區(qū)域時，在低負載狀況時， 指令HCCI-DI燃燒模式；在中等負載狀況時，指令HCCI-SI燃燒模式； 在高負載狀況時，指令SI-H燃燒模式。當發(fā)動機運行于第四區(qū)域時， 不管發(fā)動機負載如何，都指令SI-H燃燒模式。以燃燒模式中的一個 控制發(fā)動機操作的控制方案在速度閾值和負載點附近采用滯后，以防 止在發(fā)動機操作在速度閾值或負載點中的 一 個附近時的不必要過渡 和脈動。因而，雖然可以識別優(yōu)選燃燒模式，但是由于滯后，控制模 塊可延遲或者完全忽略將一種燃燒模式過渡至第二燃燒模式的指令。對于典型的HCCI發(fā)動機，每個模式的速度/負載操作工 況不必是矩形的。每個邊界包括滯后，以避免在發(fā)動機在一個邊界附 近操作時在兩個燃燒模式之間來回振蕩。作為算法執(zhí)行的所述方法針
對由速度和負載限定的給定發(fā)動機操作選擇優(yōu)選燃燒模式。所述算法 是相對有效的且易于實施。 HCC1-Sl模式包括每個燃燒循環(huán)單個燃料噴射脈沖(對于 自動點火燃燒及時噴射)，且優(yōu)選在中等范圍的發(fā)動機速度和負載狀 況下采用。HCCI-DI模式包括每個燃燒循環(huán)兩個燃料噴射脈沖，包括 在通過控制進氣閥和排氣閥定時的致動引起的負閥重疊周期期間的 燃料提前改良脈沖。隨后是針對自動點火燃燒噴射的燃料主脈沖，且 優(yōu)選在低負載和中等的發(fā)動機速度狀況下采用。當以自動點火模式中 的任一種操作時，發(fā)動機優(yōu)選被控制用處于寬開啟節(jié)氣門位置的發(fā)動 機節(jié)氣門以比當量稀的空氣/燃料比操作，以最小化發(fā)動機泵送損失。 SI-G模式包括與火花點火能量同時及時地噴射燃料，且優(yōu)選在非怠速 (off-idle)發(fā)動機速度和低-中等發(fā)動機負載下使用。SI-H模式包括 提前噴射燃料以在點火火花塞之前形成均質燃燒充氣，且優(yōu)選在中-高發(fā)動機速度和負載狀況下使用。當以火花點火模式中的任 一 種操作 時，發(fā)動機優(yōu)選用基于發(fā)動機狀況和才喿作者扭矩請求而部分關閉的節(jié) 氣門被控制至當量空氣/燃料比。在操作中，控制模塊優(yōu)選包括提供速度閾值和負載點的預先編程的標定表或方程，速度閾值和負載點包括在燃燒模式之間過 渡的邊界。發(fā)動機操作被監(jiān)測以確定由第 一和第二參數(shù)限定的發(fā)動機 狀態(tài)?；诘谝粎?shù)(即，速度)的發(fā)動機狀態(tài)識別所述多個區(qū)域中 的 一 個。然后基于第二參數(shù)的發(fā)動機狀態(tài)識別所識別的區(qū)域的子區(qū)域 中的 一 個?；谂c所識別的子區(qū)域相關聯(lián)的燃燒模式識別優(yōu)選燃燒模 式。發(fā)動機操作以優(yōu)選燃燒模式控制?，F(xiàn)在參考圖3和4，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的示例性控制方 案?？刂品桨竻⒖紙D4示出且在控制模塊中作為一個或多個算法執(zhí)行。 圖3的數(shù)據(jù)曲線示出了描繪邊界以限定燃燒模式的優(yōu)選速度(rpm) 和負載(燃料)操作范圍(包括區(qū)域和子區(qū)域)的預定標定值。所述
邊界基于發(fā)動機負載描述，即fi(load),每個速度區(qū)域還基于其余的獨 立變量(即，在該示例中為負載)分成多個子區(qū)域。每個子區(qū)域的邊 界描述為速度的函數(shù)， (RPM)。在該圖中，基于速度限定四個區(qū) 域，以標號1、 2、 3和4表示。子區(qū)域也由標號限定，從而得到子區(qū) 域ll、 12、 21、 22、 23、 31、 32、 33和41。分配給每個子區(qū)域的標
11: SI-G; 12: SI-H; 21: SI-G; 22: HCCI-SI; 23: SI-H; 31: HCCI-DI; 32: HCCI-SI; 33: SI-H;且41: SI-H。預先限定速度和負載的滯后 值，包括r,和Si, r,和s,是小的正數(shù)，例如發(fā)動機速度在50 - 100rpm 的范圍內，且發(fā)動機負載在2-5kPa。限定為"last"的變量包括在最 后循環(huán)期間確定的發(fā)動機操作模式，即，最近執(zhí)行本文所述的算法所 指令的發(fā)動機操作模式。再次參考圖4，控制方案包括作為算法代碼執(zhí)行的決策邏 輯，以基于發(fā)動機速度和負載使用預定標定值來確定優(yōu)選發(fā)動機操作 模式，預定標定值描繪邊界以限定燃燒模式的優(yōu)選速度(rpm)和負 載(燃料)操作范圍(包括具有分配所述標號的區(qū)域和子區(qū)域)。限 定為"last"的變量包括在最后循環(huán)期間確定的發(fā)動機操作模式，即， 最近執(zhí)行本文所述的算法所指令的發(fā)動機操作模式。在該實施例中， 發(fā)動機速度按照"rpm"示出，發(fā)動機負載按照"fuel"示出。因而， 對于給定的操作速度(RPM)負載(FUEL)和在最后循環(huán)期間確定 的先前發(fā)動機操作模式(即，"last"),所述算法審查發(fā)動機速度(rpm)和先前發(fā)動機操作模式(last)。決策邏輯操作如下，首先識 別區(qū)域中的一個，然后識別子區(qū)域中的一個 如果RPM〈f!(FUEL)或者(last<20且RPM< f"FUEL)+r)
且如果FUEL〈hn(RPM)或者(last<12且FUEL< h!(RPM)
+s,);那么子區(qū)域識別為子區(qū)域11,且燃燒操作模式設定為與 其相關聯(lián)的操作模式。否則，子區(qū)域識別為子區(qū)域12，且燃燒操作模式設定為 與其相關聯(lián)的操作模式。然而，如果上述條件不滿足，那么 如果RPM〈f2(FUEL)或者(last<30且RPM< f2(FUEL)+r2)
且如果FUEL〈hu(RPM)或者(last<22且FUEL< h21(RPM)
+s2);那么子區(qū)域識別為子區(qū)域21，且燃燒操作模式設定為與 其相關聯(lián)的操作模式；否則， 如果RPM〈f2(FUEL)或者(last<30且RPM< f2(FUEL)+r2)
且如果FUEL^h"(RPM)或者(last<23且FUEL< h"(RPM)
+s2);那么子區(qū)域識別為子區(qū)域22，且燃燒操作模式設定為與 其相關聯(lián)的操作模式。否則，子區(qū)域識別為子區(qū)域23,且燃燒操作模 式設定為與其相關聯(lián)的操作模式。然而，如果上述條件不滿足，那么 如果RPM〈f3(FUEL)或者(last<40且RPM< f3(FUEL)+r2)
且如果FUEL〈h3](RPM)或者(last<32且FUEL< h31(RPM)
+s2);那么子區(qū)域識別為子區(qū)域31,且燃燒操作模式設定為與 其相關聯(lián)的操作模式；否則， 如果RPM《(FUEL)或者(last<40且RPM< f3(FUEL)+r2)
且如果FUEL〈h32(RPM)或者(last<33且FUEL< h32(RPM)
+s2);那么子區(qū)域識別為子區(qū)域32，且燃燒操作模式設定為與 其相關聯(lián)的操作模式。否則，子區(qū)域識別為子區(qū)域33，且燃燒操作模式設定為與其相關聯(lián)的操作模式。然而，如果上述條件都不滿足，那么子區(qū)域識別為子區(qū) 域41,且燃燒操作模式設定為與其相關聯(lián)的操作模式。 優(yōu)選燃燒模式基于發(fā)動機操作的速度/負載子區(qū)域確定。 確定子區(qū)域的負載函數(shù)f,(LOAD)和速度函數(shù)、(RPM )可以是方程或 者預先標定表的形式，基于圖2和3所示的信息獲得。在操作中，在 立即考慮燃燒模式的整個邊界之前，首先集中于區(qū)域。所述算法以兩 個獨立的變量(速度(rpm)和負載(fuel))示出。應當理解的是， 第三獨立變量，例如發(fā)動機操作溫度，可用分析框架或預先標定工作 的有限變化包括在該分析中。由此，示例性內燃機的選擇性操作可以 燃燒模式中的一個控制。上文所述的發(fā)明包括基于按照速度和負載的操作參數(shù)表 征的發(fā)動機操作來以優(yōu)選燃燒模式控制內燃機操作的方法。 在替代實施例中，上文所述的方法包括按照多個發(fā)動機 操作參數(shù)表征并使用多維操作空間描述的發(fā)動機操作。多維操作空間 優(yōu)選按照包括發(fā)動機速度和負載的參數(shù)限定，如前文所述，且還包括 一個或多個發(fā)動機參數(shù)，包括發(fā)動機溫度、環(huán)境溫度、大氣壓力和經 過的運行時間，以描述和限定發(fā)動機操作。多維空間分成多個多維區(qū) 段，每個區(qū)段具有由發(fā)動機操作參數(shù)的閾值限定的邊界，與上文關于 圖2A和2B所述的類似。燃燒模式優(yōu)選在生產前發(fā)動機研發(fā)和標定期 間與每個多維區(qū)段相關聯(lián)。發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)使用前述傳感器和 其它合適的傳感器或算法來確定。多維區(qū)段中的一個通過使用適合于 多維區(qū)段的邏輯(參考圖4進行描述)來反復選擇性地識別多維區(qū)段 中的連續(xù)子集來識別。這包括例如基于發(fā)動機速度選擇所述區(qū)段的第 一子集，然后基于發(fā)動機負載選擇所述區(qū)段的第一子集的子集，然后 基于發(fā)動機溫度選擇所述區(qū)段的第二子集的子集；然后基于環(huán)境壓力 選擇所述區(qū)段的第三子集的子集。該分區(qū)和選擇過程被執(zhí)行，直到識 別所述區(qū)段中的單個區(qū)段。確定優(yōu)選燃燒模式，包括與所識別的單個 區(qū)段相關聯(lián)的燃燒模式。取決于滯后因子，內燃機的操作被控制為優(yōu) 選燃火克才莫式，^口前文所述。雖然本發(fā)明已經參考某些實施例描述，但是應當理解的 是在所述的發(fā)明構思的精神和范圍內可以作出變化。因此，本發(fā)明并不打算限制為所公開的實施例，本發(fā)明將具有由所附權利要求的語言 所允許的全部范圍。
權利要求
1.一種用于選擇內燃機的優(yōu)選燃燒模式的方法，所述內燃機可選擇性地以多個燃燒模式操作，所述方法包括按照第一和第二參數(shù)限定發(fā)動機操作；將發(fā)動機操作分成多個區(qū)域，每個區(qū)域具有由第一參數(shù)的閾值限定的邊界；將所述區(qū)域中的每個分成多個子區(qū)域，每個子區(qū)域具有由第二參數(shù)的閾值限定的邊界；將燃燒模式中的一個與所述子區(qū)域中的每個相關聯(lián)；確定第一和第二參數(shù)的狀態(tài)；基于第一參數(shù)的狀態(tài)識別所述區(qū)域中的一個；基于第二參數(shù)的狀態(tài)識別所識別的區(qū)域的子區(qū)域中的一個；和識別優(yōu)選燃燒模式，所述優(yōu)選燃燒模式包括與所識別的子區(qū)域相關聯(lián)的燃燒模式。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述發(fā)動機燃燒模式包 括單噴射自動點火模式、雙噴射自動點火模式、噴霧引導式火花點火模式和均質充氣火花點火模式。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括識別優(yōu)選燃燒模式，所 述優(yōu)選燃燒模式包括與所識別的子區(qū)域相關聯(lián)的燃燒模式和與其有關的滯后。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，第一和第二參數(shù)包括發(fā) 動機速度和發(fā)動機負載。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，將發(fā)動機操作分成多個 區(qū)域，每個區(qū)域具有由第一參數(shù)的閾值限定的邊界，還包括限定第 一區(qū)域，第 一 區(qū)域包括從最小怠速速度至由自動點火燃燒操作的最小 發(fā)動機速度限定的第 一速度閾值的范圍內的發(fā)動機速度狀態(tài)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，優(yōu)選燃燒模式包括在第 一區(qū)域中的噴霧引導式火花點火模式。
7. 根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括限定第二區(qū)域，第二區(qū) 域包括從第 一 速度閾值至第二速度閾值的范圍內的發(fā)動機速度狀態(tài)。
8. 根據(jù) 利要求7所述的方法，其中，當發(fā)動機負載小于由自 動點火燃燒操作的最大發(fā)動機負載限定的負載閾值且發(fā)動機速度在第 一 和第二速度閾值之間時，優(yōu)選燃燒模式包括自動點火燃燒模式。
9. 根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括限定第三區(qū)域，第三區(qū) 域包括從第二速度閾值至由自動點火燃燒操作的最大發(fā)動機速度限 定的第三速度閾值的范圍內的發(fā)動機速度狀態(tài)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括第四區(qū)域，所述第四區(qū) 域包括大于自動點火燃燒操作的最大發(fā)動機速度的發(fā)動機速度狀態(tài)。
11. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，當發(fā)動機速度超過自 動點火燃燒操作的最大發(fā)動機速度時，優(yōu)選燃燒模式包括均質火花點 火模式。
12. —種用于控制內燃機的操作的方法，所述內燃機可選擇性地 以多個發(fā)動機燃燒模式之一操作，所述方法包括 按照第 一 和第二參數(shù)限定發(fā)動機操作工況；基于第 一 參數(shù)將發(fā)動機操作工況分成多個區(qū)域； 基于第二參數(shù)將所述區(qū)域中的每個分成多個子區(qū)域；將燃燒模式中的一個與所述子區(qū)域中的每個相關聯(lián)；監(jiān)測發(fā)動機操作以確定第 一和第二參數(shù)的狀態(tài)； 基于第一參數(shù)的狀態(tài)識別所述多個區(qū)域中的一個，并基于第二參數(shù)的狀態(tài)識另'j所識別的區(qū)域中的所述多個子區(qū)域中的 一 個；識別優(yōu)選燃燒模式，所述優(yōu)選燃燒模式包括與所識別的子區(qū)域相關聯(lián)的燃燒模式；和以所述優(yōu)選燃燒模式控制發(fā)動機操作。
13. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述發(fā)動機燃燒模式 包括單噴射自動點火模式、雙噴射自動點火模式、噴霧引導式火花 點火模式和均質火花點火模式。
14. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，以所述優(yōu)選燃燒模式 控制發(fā)動機操作還包括控制燃料噴射定時和質量、火花點火能量和定 時、以及進氣閥和排氣閥的開啟和關閉定時中的 一 個。
15. 根據(jù)權利要求12所述的方法，還包括基于與所識別的子區(qū) 域相關聯(lián)的燃燒模式和與其有關的滯后來識另'J優(yōu)選燃燒模式。
16. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，第一和第二參數(shù)包括 發(fā)動機速度和發(fā)動機負載。
17. —種用于操作內燃機的方法，所述內燃機可選擇性地以多個燃燒模式操作，所述方法包括按照多維空間表征發(fā)動機操作，每一維由多個發(fā)動機操作參數(shù)中一個限定；將多維空間分成多個多維區(qū)段，每個區(qū)段具有由發(fā)動機操作參數(shù) 的閾值限定的邊界；將燃燒模式與每個多維區(qū)段相關聯(lián)； 確定發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)；通過反復選擇性地識別多維區(qū)段中的連續(xù)子集來識別所述區(qū)段 中的一個，每個連續(xù)子集基于發(fā)動機操作參數(shù)中的一個的狀態(tài)來選 擇；識別優(yōu)選燃燒模式，所述優(yōu)選燃燒模式包括與所述區(qū)段中所識別 的區(qū)段相關聯(lián)的燃燒模式；和以優(yōu)選燃燒模式控制內燃機的操作。
18. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中，所述發(fā)動機燃燒模式 包括單噴射自動點火模式、雙噴射自動點火模式、噴霧引導式火花 點火模式和均質充氣火花點火模式。
19. 根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括識別優(yōu)選燃燒模式， 所述優(yōu)選燃燒模式包括與所識別的區(qū)段中的 一 個相關聯(lián)的燃燒模式 和與其有關的滯后。
20. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中，所述多個發(fā)動機參數(shù) 包括以下參數(shù)中的一個或多個發(fā)動機速度、發(fā)動機負載、發(fā)動機溫 度、環(huán)境溫度、大氣壓力和經過的運行時間。
全文摘要
描述了用于選擇內燃機的優(yōu)選燃燒模式的方法，所述內燃機可選擇性地以多個燃燒模式操作。所述方法包括按照第一和第二發(fā)動機參數(shù)選擇發(fā)動機操作；和將發(fā)動機操作工況分成由第一參數(shù)限定的區(qū)域。所述區(qū)域中的每個還分成由第二參數(shù)限定的子區(qū)域。燃燒模式與所述子區(qū)域中的每個相關聯(lián)。確定第一和第二參數(shù)的操作狀態(tài)?；诘谝粎?shù)的狀態(tài)識別所述區(qū)域中的一個?；诘诙?shù)的狀態(tài)識別所識別的區(qū)域中的子區(qū)域中的一個，以及識別與所識別的子區(qū)域相關聯(lián)的燃燒模式。取決于滯后，發(fā)動機被控制為優(yōu)選燃燒模式。
文檔編號F02B47/08GK101657622SQ200880012294
公開日2010年2月24日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權日2007年4月17日
發(fā)明者C·-F·常, J·-M·康, J·-S·陳 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司