專利名稱：燃料經(jīng)濟(jì)性及無縫轉(zhuǎn)變的hcci燃燒模變狀態(tài)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，更特別地涉及用于既在火花點(diǎn)火又在 均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI)模式中運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這里提供的背景描述是為了 一般地介紹本發(fā)明的背景，在本背景部 分中描述的目前署名的發(fā)明者的工作，以及在申請(qǐng)時(shí)可能沒有被另外構(gòu) 成現(xiàn)有技術(shù)的描述的多個(gè)方面，既不一皮清楚地也不纟皮隱含地承認(rèn)為本發(fā) 明的現(xiàn)有技術(shù)。
發(fā)動(dòng)機(jī)可以在火花點(diǎn)火(SI)模式和均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI)模 式中運(yùn)行。HCCI模式涉及將燃料和氧化劑的混合物壓縮到自燃點(diǎn)?？?以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷選擇所述模式之一。在HCCI模式中，點(diǎn)火每 次發(fā)生在幾個(gè)位置，這使燃料/空氣混合物幾乎同時(shí)燃燒。HCCI模式接 近理想的奧托循環(huán)進(jìn)行，提供了改進(jìn)的運(yùn)行效率，并且與SI才莫式相比產(chǎn) 生較低的排放水平。然而，由于沒有直接的燃燒引發(fā)器，所以點(diǎn)火過程 趨向于更難以控制。
為了調(diào)節(jié)HCCI模式期間的運(yùn)行，控制系統(tǒng)可以改變誘發(fā)燃燒的條 件。例如，控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)壓縮比、誘發(fā)氣體溫度、誘發(fā)氣體壓力、 或保留的或再次引入的排氣的數(shù)量。幾種方法用來執(zhí)行所述調(diào)節(jié)，從而 擴(kuò)大了 HCCI運(yùn)行區(qū)域。
一種控制方法采用可變的氣門正時(shí)來調(diào)節(jié)壓縮比。例如，能通過調(diào) 節(jié)進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)間來控制壓縮比。能通過氣門重開啟和/或氣門重疊來控 制留在燃燒室中的廢氣量。
另一種方法使用"2步式"進(jìn)氣門升程方法，其包括在高升程狀態(tài) 和低升程狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換進(jìn)氣門模式。在高升程狀態(tài)期間，進(jìn)氣門被提升到高水平以允許適量的空氣進(jìn)入相應(yīng)的氣缸。在低升程狀態(tài)期間，進(jìn)氣 門被提升到具有較短持續(xù)時(shí)間的低水平，相對(duì)于高升程狀態(tài)，其允許較 少量的空氣進(jìn)入相應(yīng)的氣缸。
在沒有補(bǔ)償?shù)那闆r下，2步式氣門升程方法趨向于在SI和HCCI模 式之間具有突然的且非均勻的轉(zhuǎn)變，換句話說，在轉(zhuǎn)變期間可能有討厭 的轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使汽油機(jī)在SI才莫式和HCCI才莫式中運(yùn) 行，HCCI模式減少燃料消耗但僅僅可在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的有限范圍 上利用。
在本發(fā)明的 一個(gè)方面中， 一種方法包括使發(fā)動(dòng)機(jī)在高升程氣門狀態(tài) 中在火花點(diǎn)火(SI)模式下運(yùn)行，當(dāng)滿足均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI)模 式條件時(shí)，進(jìn)入匹配狀態(tài)，當(dāng)滿足匹配條件時(shí)，進(jìn)入預(yù)-均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn) 火模式并在高升程氣門狀態(tài)中執(zhí)行點(diǎn)火延遲、分層運(yùn)行或稀混合氣運(yùn) 行，當(dāng)處于高升程氣門狀態(tài)中和預(yù)-HCCI模式中時(shí)，命令具有分層運(yùn)行 或稀混合氣運(yùn)行的HCCI低升程氣門狀態(tài)，之后，進(jìn)入低升程氣門狀態(tài) 和HCCI才莫式。
在本發(fā)明的另 一個(gè)方面中， 一種用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)包括使發(fā)動(dòng) 機(jī)在高升程氣門狀態(tài)中在火花點(diǎn)火模式下運(yùn)行的火花點(diǎn)火(SI)控制模 塊和當(dāng)滿足均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI)模式條件時(shí)進(jìn)入匹配狀態(tài)的預(yù) -HCCI控制模塊。當(dāng)滿足匹配條件時(shí)，預(yù)-HCCI控制模塊進(jìn)入預(yù)-均質(zhì)充 氣壓縮點(diǎn)火模式并執(zhí)行點(diǎn)火延遲、分層運(yùn)行或稀混合氣運(yùn)行并命令低升 程氣門狀態(tài)。系統(tǒng)還包括HCCI控制模塊，其在低升程氣門狀態(tài)中進(jìn)入 HCCI模式。
根據(jù)這里提供的描述，應(yīng)用的其他范圍將變得顯而易見。應(yīng)該懂得， 所述描述和具體實(shí)施例僅僅為了說明的目的而非用來限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明將被更充分地理解，其中
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的在SI和HCCI燃燒模式中運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能框圖IB是示范性的氣門升程調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能框圖1C是示范性的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的功能框圖2是HCCI狀態(tài)流程圖，其描繪了具有體積匹配的進(jìn)入和退出轉(zhuǎn) 變的第一控制系統(tǒng)和方法；
圖3是HCCI狀態(tài)流程圖，其描繪了具有體積匹配的進(jìn)入和快速退 出的第二控制系統(tǒng)和方法；和
圖4是HCCI狀態(tài)流程圖，其描繪了在沒有體積匹配的情況下具有 快速轉(zhuǎn)變的第三控制系統(tǒng)和方法。
具體實(shí)施例方式
下面的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示范性的，決不是用來限制本發(fā)明、其應(yīng) 用或用途。為了清楚，相同的附圖標(biāo)記將在附圖中用來表示相似的元件。 當(dāng)用在這里時(shí)，短語A、 B和C中的至少一個(gè)應(yīng)該被解釋成意指一種邏 輯(A或B或C),其利用非排他的邏輯"或"。應(yīng)該懂得，在不改變 本發(fā)明的原理的情況下，可以以不同順序執(zhí)行方法內(nèi)的步驟。
當(dāng)用在這里時(shí)，術(shù)語模塊是指執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的專 用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共用的、專用的或群組的) 和存儲(chǔ)器，組合邏輯電路和/或提供所描述的功能的其他合適部件。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使汽油機(jī)在SI模式和HCCI模式中運(yùn) 行，HCCI模式減少燃料消耗但僅僅可在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的有限范圍 上使用。僅^又舉例，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以-使發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI才莫式中以低 至中負(fù)荷和低至中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在SI 才莫式中以其他負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行。HCCI運(yùn)行區(qū)可以在標(biāo)定表中由 運(yùn)4亍圖確定。
發(fā)動(dòng)機(jī)可以是直接噴射式汽油機(jī)并且可以在轉(zhuǎn)變期間選擇地在分 層運(yùn)行模式中運(yùn)行。為了在分層運(yùn)行模式中運(yùn)行，燃料噴射器將燃料噴 射到氣缸的一區(qū)域中，常常是噴射到主缸的頂部或周邊的小的"副缸"。 這個(gè)方法在容易點(diǎn)火并且迅速和平穩(wěn)地燃燒的那個(gè)區(qū)域中提供了濃的 充氣。燃燒過程進(jìn)入非常稀的區(qū)域(常常只有空氣)，在那里火焰前峰 迅速冷卻并且氮氧化物(NOx)沒有多少機(jī)會(huì)形成。稀的充氣中額外的 氧也與一氧化碳(CO)化合形成二氧化碳(co2)。Sn莫式和HCCI模式之間的轉(zhuǎn)變應(yīng)該對(duì)于駕駛員似乎是無縫的(完 全連續(xù)的)(seamless),將發(fā)動(dòng)機(jī)排放減到最少并將燃料消耗損失減 到最少。
在HCCI運(yùn)行期間，進(jìn)氣歧管壓力可以接近大氣壓。進(jìn)入和退出 HCCI的轉(zhuǎn)變涉及對(duì)進(jìn)氣歧管壓力和氣門升程的改變。這些改變趨向于 引起供應(yīng)到氣缸的空氣充量的突然改變，結(jié)果，如果沒有合適的管理， 將出現(xiàn)不希望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變。
本發(fā)明闡明了三個(gè)可選的燃燒模式狀態(tài)流控制系統(tǒng)和方法以使 HCCI燃燒的時(shí)間達(dá)到最大、將轉(zhuǎn)變期間的損失減到最小和將轉(zhuǎn)變期間 的轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)減到最小。
第一控制系統(tǒng)和方法(HCCI轉(zhuǎn)變狀態(tài)流-具有體積匹配的進(jìn)入&退 出轉(zhuǎn)變)涉及體積匹配以在轉(zhuǎn)變期間通過歧管絕對(duì)壓力(MAP)和凸輪 移相器控制空氣充量。將通過點(diǎn)火延遲或稀混合氣運(yùn)行使轉(zhuǎn)矩平滑的應(yīng) 用減到最小。
第二控制系統(tǒng)和方法(HCCI轉(zhuǎn)變狀態(tài)流-具有體積匹配的進(jìn)入和快 速退出)利用體積匹配以進(jìn)入HCCI并且利用快速、同步的轉(zhuǎn)變以/人 HCCI退出。利用點(diǎn)火延遲和/或稀混合氣運(yùn)行使轉(zhuǎn)矩平滑。該方法將提 供回到SI燃燒的更快的轉(zhuǎn)變，但可能趨向于比第一控制系統(tǒng)和方法低效。
第三控制系統(tǒng)和方法(HCCI轉(zhuǎn)變狀態(tài)流-快速轉(zhuǎn)變，w/o體積匹配)。 轉(zhuǎn)變是基于快速的節(jié)氣門和凸輪相位調(diào)整，其利用了點(diǎn)火延遲和/或稀混 合氣運(yùn)行。第三控制系統(tǒng)和方法趨向于比第一或第二控制系統(tǒng)和方法低 效，但趨向于提供更快的轉(zhuǎn)變。
對(duì)于所有轉(zhuǎn)變，預(yù)-HCCI狀態(tài)可以用來協(xié)調(diào)向低升程凸輪輪廓的轉(zhuǎn) 換并協(xié)調(diào)進(jìn)入HCCI的轉(zhuǎn)變。
現(xiàn)在參考圖1A,提供了示范性的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā) 動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)102，其基于駕駛員輸入^f莫塊104燃燒空氣/燃 料混合物以產(chǎn)生車輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)才幾可以是直接點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，空氣 通過節(jié)氣門112被吸入進(jìn)氣歧管110。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 114命 令節(jié)氣門致動(dòng)器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)氣門112的開度以控制被吸入進(jìn)氣歧管 110的空氣量。
來自進(jìn)氣歧管110的空氣被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸中。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括多個(gè)氣缸，但為了說明的目的，示出了單個(gè)有代表性的氣
缸118。 ^U又舉例，發(fā)動(dòng)才幾102可以包4舌2、 3、 4、 5、 6、 8、 10和/或 12個(gè)氣缸。
來自進(jìn)氣^支管110的空氣通過進(jìn)氣門122一皮吸入氣缸118。ECM114 控制燃料噴射系統(tǒng)124噴射的燃料量，燃料噴射系統(tǒng)124可以在中央位 置將燃料噴射到進(jìn)氣歧管110中，或可以在多個(gè)位置如在每個(gè)氣缸的進(jìn) 氣門附近將燃料噴射到進(jìn)氣歧管110中。作為選擇，燃料噴射系統(tǒng)124 可以將燃料直接噴射到氣缸中。
噴射的燃料與空氣混合并在氣缸118中形成空氣/燃料混合物，氣缸 118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物?；趤碜訣CM114的信 號(hào)，點(diǎn)火致動(dòng)器模塊126給氣缸118中的火花塞128通電，火花塞128 點(diǎn)燃空氣/燃料混合物。可以相對(duì)于活塞處于其最高位置的時(shí)間指定點(diǎn)火 的正時(shí)，該最高位置^^皮稱為上止點(diǎn)(TDC)。
空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞向下，從而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的曲軸(未示 出)。然后，活塞開始再次向上移動(dòng)并通過排氣門130排出燃燒的副產(chǎn) 物，燃燒的副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)134從車輛排出。
可以通過進(jìn)氣凸輪軸140控制進(jìn)氣門122,同時(shí)可以通過排氣凸輪 軸142控制排氣門130。在不同的實(shí)施例中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸可以控制 每個(gè)氣缸的多個(gè)進(jìn)氣門和/或可以控制多個(gè)氣缸組的多個(gè)進(jìn)氣門。相似 地，多個(gè)排氣凸輪軸可以控制每個(gè)氣缸的多個(gè)排氣門和/或可以控制多個(gè) 氣缸組的多個(gè)排氣門。
可以通過進(jìn)氣凸輪移相器148相對(duì)于活塞TDC改變進(jìn)氣門122打 開的時(shí)間，可以通過排氣凸輪移相器150相對(duì)于活塞TDC改變排氣門 130打開的時(shí)間。移相器致動(dòng)器模塊158基于來自ECM114的信號(hào)控制 進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150,升程致動(dòng)器模塊120液壓 地或利用其他方法調(diào)節(jié)氣門升程量。
發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)IOO可以包括廢氣再循環(huán)(EGR)閥170，其選4f地使 廢氣改變方向回到進(jìn)氣歧管110。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)IOO可以利用RPM傳感器 180以轉(zhuǎn)數(shù)/分(RPM)為單位測(cè)量曲軸的轉(zhuǎn)速?？梢岳冒l(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 劑溫度(ECT)傳感器182測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度，ECT傳感器]82 可以位于發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)或冷卻劑循環(huán)的其他位置，例如散熱器(未示出)。
可以利用歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器184測(cè)量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。在不同的實(shí)施例中，可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)真空度，發(fā)動(dòng)機(jī)真空度是環(huán) 境空氣壓力和進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力之間的差?？梢岳每諝赓|(zhì)量流量
(MAF)傳感器186測(cè)量流入進(jìn)氣歧管110中的空氣的質(zhì)量。
ECM114可以基于由MAF傳感器186產(chǎn)生的MAF信號(hào)計(jì)算測(cè)量的 每個(gè)氣缸的空氣(APC) , ECM114可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件、操作者 輸入或其他參數(shù)估計(jì)所需的APC。節(jié)氣門致動(dòng)器模塊116可以利用一個(gè) 或多個(gè)節(jié)氣門位置傳感器(TPS) 190監(jiān)視節(jié)氣門112的位置?？梢岳?用進(jìn)氣溫度(IAT)傳感器192測(cè)量4皮吸入發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100內(nèi)的空氣的 環(huán)境溫度，ECM114可以利用來自傳感器的信號(hào)作出發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的 控制決定。
為了抽象地稱呼發(fā)動(dòng)機(jī)102的各種控制機(jī)構(gòu)，可以將改變發(fā)動(dòng)機(jī)參 數(shù)的每個(gè)系統(tǒng)都稱為致動(dòng)器。例如，節(jié)氣門致動(dòng)器模塊116能改變節(jié)氣 門112的葉片位置，從而改變節(jié)氣門112的打開面積。因而，可將節(jié)氣 門致動(dòng)器模塊116稱為致動(dòng)器，可將節(jié)氣門打開面積稱為致動(dòng)器位置。
相似地，可將點(diǎn)火致動(dòng)器才莫塊126稱為致動(dòng)器，而相應(yīng)的致動(dòng)器位 置是點(diǎn)火提前或延遲的量。其他致動(dòng)器包括EGR閥170、移相器致動(dòng)器 模塊158和燃料噴射系統(tǒng)124,關(guān)于這些致動(dòng)器的術(shù)語致動(dòng)器位置可以 分別對(duì)應(yīng)于EGR閥開度、進(jìn)氣和排氣凸輪移相器角度、空燃比。
現(xiàn)在參考圖1B,示出了氣門升程控制回路250的功能框圖。氣門 升程控制回^各250包括進(jìn)氣/排氣門組件252,其經(jīng)由油泵256 ,人油箱254 才妻收油，在油^皮氣門組件252 4妻收之前通過濾油器258過濾油?？刂撇拍?塊控制氣門組件252的進(jìn)氣和排氣門260、 262的升程操作。
氣門組件252包括具有打開和關(guān)閉狀態(tài)的進(jìn)氣和排氣門260、 262, 通過一個(gè)或多個(gè)凸4侖軸264致動(dòng)進(jìn)氣和排氣門260、 262。可以包括專用 進(jìn)氣凸輪軸和專用排氣凸輪軸。在另一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)氣和排氣門260、 262共用公共的凸輪軸。當(dāng)處于打開狀態(tài)中時(shí)，進(jìn)氣和排氣門260、 262 可以在不同的升程狀態(tài)中操作。
氣門組件252還包括氣門升程狀態(tài)調(diào)節(jié)裝置270。升程狀態(tài)調(diào)節(jié)裝 置270可以包4舌油壓控制閥272和氣門升程控制閥，如電》茲線圈274。 可以包括其他升程狀態(tài)調(diào)節(jié)裝置276,如升程銷、桿、搖臂、彈簧、鎖 定機(jī)構(gòu)、氣門挺桿等等。
氣門升程控制回路250可以包括油溫傳感器280和/或油壓傳感器282，控制模塊基于從溫度和壓力傳感器280、 282收到的溫度和壓力信 號(hào)給油壓控制閥272發(fā)信號(hào)。
現(xiàn)在參考圖1C,發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114可以包括具有MAP控制模式 (MM )的MAP控制模塊290。 MM可以被設(shè)定成SI和HCCI模式。發(fā) 動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有燃料供應(yīng)模式(FM)的燃料供應(yīng)模塊292, 燃料供應(yīng)才莫塊292可以在SI、分層和HCCI才莫式之間轉(zhuǎn)換FM,燃料供 應(yīng)^t塊292可以確定燃料供應(yīng)的方式、定時(shí)和/或數(shù)量。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有燃燒模式(CM)的燃燒控制模塊294， 燃燒模塊294可以在SI、 HCCI和預(yù)-HCCI模式之間轉(zhuǎn)換CM并且包括 SI控制才莫塊294(a)、預(yù)-HCCI控制才莫塊294(b)和HCCI控制才莫塊294(c)。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有火花供應(yīng)模式(SM)的火花供應(yīng)模 塊2%,火花供應(yīng)^^莫塊296可以在SI、具有延遲的SI、分層和HCCI才莫 式之間轉(zhuǎn)才灸SM,火花供應(yīng)才莫塊296可以確定點(diǎn)火的正時(shí)和持續(xù)時(shí)間。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有燃料計(jì)算模式(FC)的燃料計(jì)算模塊 297,燃料計(jì)算模塊297可以在空氣主導(dǎo)和燃料主導(dǎo)模式之間轉(zhuǎn)換FC。 在空氣主導(dǎo)模式中，基于空氣控制燃料。在燃料主導(dǎo)模式中，基于測(cè)量 的或供應(yīng)的燃料控制空氣。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有移相器控制模式(PM)的移相器控 制模塊298,移相器控制模塊298可以在SI和HCCI模式之間轉(zhuǎn)換PM, 移相器控制;t莫塊298可以確定凸輪相位調(diào)整。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有升程控制模式(LM)的升程控制模 塊299,升程控制模塊299可以在高和低氣門升程才莫式之間轉(zhuǎn)換LM。
現(xiàn)在參考圖2，第一控制系統(tǒng)和方法(HCCI轉(zhuǎn)變狀態(tài)流-利用體積 匹配進(jìn)入&退出轉(zhuǎn)變)涉及體積匹配以在SI至HCCI和HCCI至SI轉(zhuǎn)變 期間通過MAP和凸輪移相器控制空氣充量。將通過點(diǎn)火延遲和/或稀混 合氣運(yùn)行使轉(zhuǎn)矩平滑的應(yīng)用減到最小。
控制在狀態(tài)300中開始，在狀態(tài)300,發(fā)動(dòng)機(jī)在SI才莫式中運(yùn)4亍，同 時(shí)進(jìn)氣和/或排氣門處于高升程狀態(tài)中。當(dāng)滿足HCCI條件時(shí)(條件305 )， 控制轉(zhuǎn)變到狀態(tài)310。在狀態(tài)310中，為了轉(zhuǎn)矩平滑，可以利用用于進(jìn) 入HCCI才莫式的具有預(yù)定體積的體積匹配、和協(xié)調(diào)的移相器與節(jié)氣門。 該預(yù)定體積相應(yīng)于通過氣門開度允許纟皮吸入氣缸的空氣量。體積可以改 變并依賴發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。為了轉(zhuǎn)矩平滑，也可以執(zhí)行具有點(diǎn)火延遲和/或分層運(yùn)行的化學(xué)計(jì)量(即理想配比)法。進(jìn)氣和/或排氣門處于高升程 狀態(tài)中。
如果體積與預(yù)定體積相匹配或預(yù)定超時(shí)出現(xiàn)(條件315),則控制
轉(zhuǎn)變到狀態(tài)320。在狀態(tài)320中，發(fā)動(dòng)機(jī)處于預(yù)-HCCI模式中。可以使 用點(diǎn)火延遲和/或分層運(yùn)行。命令進(jìn)氣和/或排氣門處于低升程狀態(tài)。
當(dāng)?shù)蜕瘫粚?shí)現(xiàn)且預(yù)-HCCI條件被完成時(shí)(條件325 ),控制轉(zhuǎn)變 到狀態(tài)330。在狀態(tài)330中，在進(jìn)氣和/或排氣門處于低升程狀態(tài)中的情 況下，發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI才莫式中運(yùn)行。當(dāng)滿足條件335、 340和346時(shí)，控 制也可以分別從狀態(tài)310、 320和330轉(zhuǎn)變到狀態(tài)345。條件335、 340 和346與HCCI條件沒有一皮滿足相對(duì)應(yīng)。
在狀態(tài)345中，控制利用體積匹配、協(xié)調(diào)移相器和節(jié)氣門，體積匹 配用來匹配與離開HCCI才莫式相對(duì)應(yīng)的預(yù)定體積，,人而使轉(zhuǎn)矩平滑。進(jìn) 氣和/或排氣門處于低升程狀態(tài)中。如果體積被匹配或預(yù)定超時(shí)出現(xiàn)(條 件350 ),則控制轉(zhuǎn)變到狀態(tài)355。在狀態(tài)355中，控制從HCCI轉(zhuǎn)變到 SI, MAP和移相器被調(diào)節(jié)到SI設(shè)定點(diǎn)，可以釆用具有點(diǎn)火延遲和/或分 層運(yùn)行的化學(xué)計(jì)量法。另外，命令進(jìn)氣和/或排氣門處于高升程狀態(tài)。當(dāng) 氣門處于高升程狀態(tài)中且MAP一皮滿足或預(yù)定超時(shí)出現(xiàn)時(shí)(條件360 ), 控制從狀態(tài)355轉(zhuǎn)變到狀態(tài)300。
現(xiàn)在參考圖3，第二控制系統(tǒng)和方法(HCCI轉(zhuǎn)變狀態(tài)流-體積匹配 的進(jìn)入并且快速退出)利用體積匹配以進(jìn)入HCCI并且利用快速、同步 的轉(zhuǎn)變以從HCCI退出。利用點(diǎn)火延遲和/或稀混合氣運(yùn)行使轉(zhuǎn)矩平滑。 該方法受益于更快的HCCI至SI轉(zhuǎn)變，并且可能趨向于比第一控制系統(tǒng) 和方法低效。
控制從狀態(tài)400開始，在狀態(tài)400,發(fā)動(dòng)機(jī)在SI才莫式中運(yùn)行，同時(shí) 進(jìn)氣和/或排氣門處于高升程狀態(tài)中。當(dāng)滿足HCCI條件時(shí)(條件405 )， 控制轉(zhuǎn)變到狀態(tài)410。在狀態(tài)410中，可以執(zhí)行體積匹配、協(xié)調(diào)移相器 和節(jié)氣門、具有點(diǎn)火延遲和/或分層運(yùn)行的化學(xué)計(jì)量法。進(jìn)氣和/或排氣 門處于高升程狀態(tài)中。當(dāng)體積^^匹配或預(yù)定超時(shí)出現(xiàn)時(shí)(條件415), 控制轉(zhuǎn)變到狀態(tài)420。在狀態(tài)420中，選擇預(yù)-HCCI模式?？梢岳命c(diǎn) 火延遲和/或分層運(yùn)行。命令進(jìn)氣和/或排氣門處于低升程狀態(tài)。
當(dāng)?shù)蜕虪顟B(tài)被實(shí)現(xiàn)且預(yù)-HCCI被完成時(shí)(條件425 ),控制轉(zhuǎn)變 到狀態(tài)430。在狀態(tài)430中，在進(jìn)氣和/或排氣門處于低升程狀態(tài)中的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI模式中運(yùn)行。當(dāng)滿足條件450、 440和435時(shí)，控 制也可以分別從狀態(tài)410、 420和430轉(zhuǎn)變到狀態(tài)445。條件450、 440 和435與HCCI條件沒有被滿足相對(duì)應(yīng)。
在狀態(tài)445中，控制從HCCI轉(zhuǎn)變到SI，在沒有延遲的情況下命令 高升程狀態(tài)，將MAP設(shè)定到SI設(shè)定點(diǎn)，將移相器設(shè)定到HCCI-SI設(shè)定 點(diǎn)和/或可以采用具有點(diǎn)火延遲和/或分層運(yùn)行的化學(xué)計(jì)量法。當(dāng)滿足高 升程狀態(tài)和MAP或高升程狀態(tài)和預(yù)定超時(shí)出現(xiàn)時(shí)(條件410),控制繼 續(xù)進(jìn)行狀態(tài)400。
現(xiàn)在參考圖4,第三控制系統(tǒng)和方法(HCCI轉(zhuǎn)變狀態(tài)流-快速轉(zhuǎn)變， w/o體積匹配)。轉(zhuǎn)變是基于快速的節(jié)氣門和凸輪相位調(diào)整，其利用了 點(diǎn)火延遲和/或稀混合氣運(yùn)行。第三控制系統(tǒng)和方法趨向于比第 一或第二 控制系統(tǒng)和方法低效，但趨向于提供更快的轉(zhuǎn)變。
控制在狀態(tài)500中開始，在狀態(tài)500,發(fā)動(dòng)才幾在SI才莫式中運(yùn)4亍，同 時(shí)進(jìn)氣和/或排氣門處于高升程狀態(tài)中。當(dāng)滿足HCCI條件時(shí)(條件505 ), 控制轉(zhuǎn)變到狀態(tài)510。在狀態(tài)510中，執(zhí)行MAP匹配，點(diǎn)火基于具有延 遲的SI和/或執(zhí)行稀混合氣平滑。將MAP設(shè)定到HCCI設(shè)定點(diǎn)并將移相 器設(shè)定到SI-HCCI設(shè)定點(diǎn)。設(shè)定點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定的過程中根據(jù)實(shí)〗全確定。 進(jìn)氣和/或排氣門保持在高升程狀態(tài)中。
當(dāng)滿足MAP和移相器設(shè)定點(diǎn)或預(yù)定超時(shí)出現(xiàn)時(shí)(條件515),控 制繼續(xù)進(jìn)行狀態(tài)520。在狀態(tài)520中，發(fā)動(dòng)機(jī)處于預(yù)-HCCI才莫式中?？?以采用點(diǎn)火延遲或稀混合氣平穩(wěn)。命令進(jìn)氣和/或排氣門處于低升程狀 態(tài)。當(dāng)?shù)蜕虪顟B(tài)和預(yù)-HCCI被完成時(shí)(條件525 ),控制轉(zhuǎn)變到狀態(tài) 530。在狀態(tài)530中，發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI模式中運(yùn)行，并且進(jìn)氣和/或排氣 門處于低升程狀態(tài)中。當(dāng)滿足條件560、 555和535時(shí)，控制也可以分 別從狀態(tài)510、 520和530轉(zhuǎn)變到狀態(tài)545。條件560、 555和535與HCCI 條件沒有^L滿足相對(duì)應(yīng)。
在狀態(tài)545中，控制從HCCI轉(zhuǎn)變到SI,在沒有延遲的情況下命令 進(jìn)氣和/或排氣門處于高升程狀態(tài)?？梢圆捎镁哂悬c(diǎn)火延遲的SI和/或稀 混合氣平滑。將MAP設(shè)定到SI設(shè)定點(diǎn)，將移相器設(shè)定到HCCI-SI設(shè)定 點(diǎn)?？梢圆捎镁哂悬c(diǎn)火延遲和/或分層運(yùn)行的化學(xué)計(jì)量法。當(dāng)滿足高升程 狀態(tài)和MAP或高升程狀態(tài)和預(yù)定超時(shí)出現(xiàn)時(shí)(條件565 ),控制轉(zhuǎn)變到 狀態(tài)500。現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員能從前述描述懂得，本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)能以各 種形式實(shí)現(xiàn)。因而，盡管本發(fā)明被結(jié)合其特定實(shí)施例描述，但本發(fā)明的 真實(shí)范圍不應(yīng)該被如此限制，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，依據(jù)對(duì)附 圖、說明書和所附權(quán)利要求的研究，其他變型將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1. 一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括使發(fā)動(dòng)機(jī)在高升程氣門狀態(tài)中在火花點(diǎn)火即SI模式下運(yùn)行；當(dāng)滿足均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火即HCCI模式條件時(shí)，進(jìn)入匹配狀態(tài)；當(dāng)滿足匹配條件時(shí)，進(jìn)入預(yù)-均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火模式并在所述高升程氣門狀態(tài)中執(zhí)行點(diǎn)火延遲、分層運(yùn)行或稀混合氣運(yùn)行；當(dāng)處于所述高升程氣門狀態(tài)中和預(yù)-HCCI模式中時(shí)，命令低升程氣門狀態(tài)；和之后，進(jìn)入所述低升程氣門狀態(tài)和所述HCCI模式。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)入匹配狀態(tài)包括進(jìn)入體 積匹配狀態(tài)，并且所述匹配條件是體積。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于進(jìn)入體積匹配狀態(tài)包括通 過協(xié)調(diào)凸輪移相器和節(jié)氣門以及采取具有點(diǎn)火延遲或分層運(yùn)行的化學(xué) 計(jì)量法實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩平滑。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于進(jìn)入體積匹配狀態(tài)包括通 過在保持高升程氣門狀態(tài)時(shí)協(xié)調(diào)凸輪移相器和節(jié)氣門以及采取具有點(diǎn) 火延遲或分層運(yùn)行的化學(xué)計(jì)量法實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩平滑。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)入匹配狀態(tài)包括命令歧 管絕對(duì)壓力匹配狀態(tài)，并且所述匹配條件是歧管絕對(duì)壓力。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于命令歧管絕對(duì)壓力匹配狀態(tài) 包括通過控制基于具有延遲的SI的點(diǎn)火或稀混合氣平滑、將歧管絕對(duì)壓力控 制到HCCI設(shè)定點(diǎn)和將移相器控制到SI-HCCI設(shè)定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩平滑。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于命令歧管絕對(duì)壓力匹配狀 態(tài)包括通過在保持高升程氣門狀態(tài)時(shí)控制基于具有延遲的SI的點(diǎn)火或 稀混合氣平滑、將歧管絕對(duì)壓力控制到HCCI設(shè)定點(diǎn)和將移相器控制到 SI-HCCI設(shè)定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩平滑。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括當(dāng)不滿足HCCI條件時(shí)，在低 升程氣門條件中利用體積匹配和協(xié)調(diào)凸輪移相器與節(jié)氣門使轉(zhuǎn)矩平滑。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括當(dāng)不滿足HCCI條件時(shí)，在沒 有延遲的情況下命令高升程氣門狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括當(dāng)不滿足HCCI條件時(shí)，將 歧管絕對(duì)壓力控制到SI設(shè)定點(diǎn)，將凸輪移相器控制到HCCI-SI設(shè)定點(diǎn)，和控制具有點(diǎn)火延遲或分層運(yùn)行或兩者的化學(xué)計(jì)量法。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括當(dāng)不滿足HCCI條件時(shí)，將 點(diǎn)火控制成SI點(diǎn)火延遲或稀混合氣平滑。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，當(dāng)所述高升程狀態(tài)被實(shí)現(xiàn)且所述 MAP被滿足時(shí)，進(jìn)入高升程氣門狀態(tài)和SI模式。
13. —種用于控制發(fā)動(dòng)才幾的系統(tǒng)，包括使所述發(fā)動(dòng)機(jī)在高升程氣門狀態(tài)中在火花點(diǎn)火模式下運(yùn)行的火花 點(diǎn)火即SI控制模塊；預(yù)-均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火即HCCI控制模塊，所述預(yù)-HCCI控制模塊當(dāng) 滿足HCCI模式條件時(shí)進(jìn)入匹配狀態(tài)；當(dāng)滿足匹配條件時(shí)，進(jìn)入預(yù)-均質(zhì) 充氣壓縮點(diǎn)火模式并執(zhí)行點(diǎn)火延遲、分層運(yùn)行或稀混合氣運(yùn)行并命令低 升程氣門狀態(tài)；HCCI控制模塊，其在處于低升程氣門狀態(tài)中時(shí)進(jìn)入HCCI模式。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述匹配狀態(tài)包括體積 匹配一大態(tài)。
15. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)-HCCI控制才莫塊 通過在保持高升程氣門狀態(tài)時(shí)協(xié)調(diào)凸輪移相器和節(jié)氣門以及采取具有 點(diǎn)火延遲或分層運(yùn)行的化學(xué)計(jì)量法來使轉(zhuǎn)矩平滑。
16. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述匹配狀態(tài)包括歧管 絕對(duì)壓力匹配狀態(tài)。
17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于預(yù)-HCCI控制^t塊通過 控制基于具有延遲的SI的點(diǎn)火或稀混合氣平滑、將所述歧管絕對(duì)壓力控 制到HCCI設(shè)定點(diǎn)和將移相器控制到SI-HCCI設(shè)定點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平滑。
18. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于預(yù)-HCCI控制^t塊通過 在保持高升程氣門狀態(tài)時(shí)控制基于具有延遲的SI的點(diǎn)火或稀混合氣平 滑、將所述歧管絕對(duì)壓力控制到HCCI設(shè)定點(diǎn)和將移相器控制到SI-HCCI 設(shè)定點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平滑。
19. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)不滿足HCCI條件時(shí)， 所述HCCI控制模塊在低升程氣門狀態(tài)中利用體積匹配和協(xié)調(diào)凸輪移相 器與節(jié)氣門來命令轉(zhuǎn)矩平滑。
20. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)不滿足HCCI條件時(shí)， 所述HCCI控制模塊在沒有延遲的情況下命令高升程氣門狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料經(jīng)濟(jì)性及無縫轉(zhuǎn)變的HCCI燃燒模變狀態(tài)控制。本發(fā)明的用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和系統(tǒng)包括使發(fā)動(dòng)機(jī)在火花點(diǎn)火模式中在高升程氣門狀態(tài)中運(yùn)行的火花點(diǎn)火(SI)控制模塊和當(dāng)滿足均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI)模式條件時(shí)進(jìn)入匹配狀態(tài)的預(yù)-HCCI控制模塊。當(dāng)滿足匹配條件時(shí)，預(yù)-HCCI控制模塊進(jìn)入預(yù)-均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火模式并執(zhí)行點(diǎn)火延遲、分層運(yùn)行或稀混合氣運(yùn)行并命令一低升程氣門狀態(tài)。系統(tǒng)還包括HCCI控制模塊，其在處于低升程氣門狀態(tài)中時(shí)進(jìn)入HCCI模式。
文檔編號(hào)F02D43/00GK101532446SQ20091012901
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者A·B·雷爾, C·-F·張, J·-M·康, P·卡法尼克, V·拉馬潘 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司