專利名稱：用于在直噴式發(fā)動機(jī)模式轉(zhuǎn)變期間穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及直噴式發(fā)動機(jī)，更具體地涉及用于使直噴式發(fā)動機(jī)在均質(zhì)模式與分層 模式之間轉(zhuǎn)變且改善轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性的發(fā)動機(jī)模式控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
這里提供的背景技術(shù)說明主要是為了描述本公開的環(huán)境。在本背景技術(shù)部分所描 述的當(dāng)前署名的發(fā)明人的工作，以及在提交時可能不作為現(xiàn)有技術(shù)的說明的某些方面，既 不明示也不暗示地認(rèn)為是與本公開相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)?？梢詢煞N發(fā)動機(jī)模式操作火花點(diǎn)火直噴式(SIDI)發(fā)動機(jī)均質(zhì)(即，化學(xué)計量) 模式和分層(即，貧燃)模式。均質(zhì)模式類似于傳統(tǒng)的火花點(diǎn)燃模式。在發(fā)動機(jī)循環(huán)的進(jìn) 氣沖程期間將空氣/燃料混合物引入燃燒室。對于汽油機(jī)而言，空氣/燃料比近似為14. 7。 當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉時，氣缸充量在成分、溫度和殘余水平方面均是近似均質(zhì)的。在分層模式中，以稀空氣/燃料混合物操作發(fā)動機(jī)，該混合物為貧化學(xué)計量比(例 如，空氣/燃料比可以為約20-30)。在壓縮沖程的后期將燃料噴射到火花塞附近的區(qū)域。 在分層模式期間以燃料更有效的方式操作發(fā)動機(jī)。當(dāng)期望中等或高負(fù)載和高速時，以均質(zhì) 模式操作發(fā)動機(jī)。當(dāng)期望低負(fù)載和低速時，以分層模式操作發(fā)動機(jī)。當(dāng)發(fā)動機(jī)在均質(zhì)模式 與分層模式之間轉(zhuǎn)變時會發(fā)生發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動。

發(fā)明內(nèi)容
用于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)模式控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)變控制模塊和進(jìn)氣凸輪相位器控制模 塊。該轉(zhuǎn)變控制模塊控制從第一發(fā)動機(jī)模式至第二發(fā)動機(jī)模式的轉(zhuǎn)變并確定期望的空氣質(zhì) 量。在第一發(fā)動機(jī)模式中以第一空氣/燃料比(AFR)操作發(fā)動機(jī)以及在第二發(fā)動機(jī)模式中 以第二 AFR操作發(fā)動機(jī)。所述期望的空氣質(zhì)量基于第二 AFR。進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊基 于轉(zhuǎn)變期間的期望空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪相位器。一種方法包括控制從第一發(fā)動機(jī)模式至第二發(fā)動機(jī)模式的轉(zhuǎn)變，其中在第一發(fā) 動機(jī)模式中以第一空氣/燃料比(AFR)操作發(fā)動機(jī)而在第二發(fā)動機(jī)模式中以第二 AFR操作 發(fā)動機(jī)；基于第二 AFR確定期望的空氣質(zhì)量；以及基于期望的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪相位
ο根據(jù)本公開，提供如下技術(shù)方案。技術(shù)方案1 一種用于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，包括轉(zhuǎn)變控制模塊，其控制從第一發(fā)動機(jī)模式至第二發(fā)動機(jī)模式的轉(zhuǎn)變并確定期望的 空氣質(zhì)量，其中在第一發(fā)動機(jī)模式中以第一空氣/燃料比(AFR)操作所述發(fā)動機(jī)，以及在第 二發(fā)動機(jī)模式中以第二 AFR操作所述發(fā)動機(jī)，且所述期望的空氣質(zhì)量基于第二 AFR ；以及進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊，其在所述轉(zhuǎn)變期間基于所述期望的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)所述 進(jìn)氣凸輪相位器。技術(shù)方案2 如技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，還包括節(jié)氣門控制模塊，其在所述轉(zhuǎn)變的第一階段保持節(jié)流板處于第一位置，其中所述第一位置基于所述第一 AFR。技術(shù)方案3:如技術(shù)方案2所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中所述節(jié)氣門控制模塊 在所述轉(zhuǎn)變的第二階段控制所述節(jié)流板從所述第一位置至期望的節(jié)流位置，其中所述期望 的節(jié)流位置基于所述期望的空氣質(zhì)量而所述第二階段發(fā)生在所述第一階段之后。技術(shù)方案4:如技術(shù)方案3所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中當(dāng)節(jié)流板從所述第一 位置移動至所述期望的節(jié)流位置時，實(shí)際的空氣質(zhì)量保持恒定。技術(shù)方案5:如技術(shù)方案3所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中當(dāng)所述節(jié)流板從所述 第一位置移動至所述期望的節(jié)流位置時，所述進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊將所述進(jìn)氣凸輪相 位器調(diào)節(jié)至原始位置。技術(shù)方案6 如技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，還包括燃料噴射控制模 塊，其在所述轉(zhuǎn)變期間在發(fā)動機(jī)循環(huán)中開始雙噴射。技術(shù)方案7 如技術(shù)方案6所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中所述雙噴射包括在進(jìn) 氣沖程中的第一噴射和在壓縮沖程中的第二噴射。技術(shù)方案8 如技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，還包括點(diǎn)火控制模塊，其 調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時以控制實(shí)際的AFR。技術(shù)方案9 如技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中當(dāng)所述發(fā)動機(jī)從均質(zhì) 模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱幽Ｊ綍r，在所述轉(zhuǎn)變的第一階段提前所述進(jìn)氣凸輪相位器。技術(shù)方案10 如技術(shù)方案9所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，還包括點(diǎn)火控制模塊，其 延遲火花塞以在所述轉(zhuǎn)變的所述第一階段將實(shí)際AFR保持為化學(xué)計量比。技術(shù)方案11 如技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中當(dāng)所述發(fā)動機(jī)從分 層模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫|(zhì)模式時，所述進(jìn)氣凸輪相位器在所述轉(zhuǎn)變的第一階段被延遲。技術(shù)方案12 如技術(shù)方案11所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中所述點(diǎn)火正時被控 制以逐漸地增大實(shí)際AFR。技術(shù)方案13 —種方法，包括控制從第一發(fā)動機(jī)模式至第二發(fā)動機(jī)模式的轉(zhuǎn)變，其中在所述第一模式中以第一 空氣/燃料比(AFR)操作發(fā)動機(jī)而在所述第二發(fā)動機(jī)模式中以第二 AFR操作發(fā)動機(jī)；基于所述第二 AFR確定期望的空氣質(zhì)量；和基于期望的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪相位器。技術(shù)方案14 如技術(shù)方案13所述的方法，還包括在所述轉(zhuǎn)變的第一階段將節(jié)流板 保持在第一位置，其中所述第一位置基于所述第一 AFR。技術(shù)方案15 如技術(shù)方案14所述的方法，還包括在所述轉(zhuǎn)變的第二階段將所述節(jié) 流板從第一位置移動至期望的節(jié)流位置，其中所述期望的節(jié)流位置基于所述期望的空氣質(zhì) 量而所述第二階段發(fā)生在所述第一階段之后。技術(shù)方案16 如技術(shù)方案15所述的方法，其中在以所述第二 AFR操作所述發(fā)動機(jī) 之后，所述節(jié)流板移動至所述期望的節(jié)流位置。技術(shù)方案17 如技術(shù)方案16所述的方法，還包括基于實(shí)際的節(jié)流位置調(diào)節(jié)所述進(jìn) 氣凸輪相位器以保持所述期望的空氣質(zhì)量。技術(shù)方案18 如技術(shù)方案13所述的方法，還包括在所述轉(zhuǎn)變期間在發(fā)動機(jī)循環(huán)中 開始雙噴射。
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技術(shù)方案19 如技術(shù)方案13所述的方法，還包括當(dāng)所述發(fā)動機(jī)從均質(zhì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)?分層模式時提前進(jìn)氣凸輪相位器。技術(shù)方案20 如技術(shù)方案13所述的方法，還包括在所述轉(zhuǎn)變期間延遲點(diǎn)火正時。通過下面提供的詳細(xì)說明理解本公開的其他應(yīng)用領(lǐng)域是顯而易見的。應(yīng)理解，所 述詳細(xì)說明和具體示例，在示出本公開優(yōu)選實(shí)施方式的同時，僅旨在說明的目的而不限制 本公開的方法。


通過詳細(xì)的說明和附圖將更充分地理解本公開，其中圖1是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的功能框圖，該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)包括根據(jù)本公開教導(dǎo)的發(fā)動機(jī)模式 控制模塊；圖2是根據(jù)本公開教導(dǎo)的發(fā)動機(jī)模式控制模塊的功能框圖；和圖3A和圖3B是根據(jù)本公開教導(dǎo)的用于在均質(zhì)模式和分層模式之間轉(zhuǎn)變發(fā)動機(jī)的 方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的說明本質(zhì)上僅為示例性的且均不意圖限制本公開、其應(yīng)用或使用。為了清 楚起見，附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示類似的元件。如這里使用，術(shù)語“模塊”指的是專 用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的處理器(共享、專用或成 組)和存儲器。組合邏輯電路、和/或提供所述功能的其他合適的部件。根據(jù)本公開的發(fā)動機(jī)模式控制模塊允許在分層(貧燃)模式與均質(zhì)(化學(xué)計量 比)模式之間進(jìn)行平滑轉(zhuǎn)變。發(fā)動機(jī)模式控制模塊調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪相位器位置和點(diǎn)火正時以 在轉(zhuǎn)變的早期為期望的發(fā)動機(jī)模式實(shí)現(xiàn)期望的空氣/燃料比(AFR)。節(jié)流位置在轉(zhuǎn)變的早 期階段保持不變。在實(shí)現(xiàn)期望的AFR之后在轉(zhuǎn)變的后期階段調(diào)節(jié)節(jié)流位置。發(fā)動機(jī)模式控 制模塊允許在最小化轉(zhuǎn)矩波動的情況下進(jìn)行平滑且迅速的轉(zhuǎn)變。參照圖1，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10包括火花點(diǎn)火直噴式(SIDI)發(fā)動機(jī)12，其包括多個氣缸 14。雖然示出了四個氣缸14，但是該多個氣缸14可包括任意數(shù)量的氣缸14，例如2、5、6、8、 10和12個。該多個氣缸14中的每個均包括進(jìn)氣門16，排氣門18，燃料噴射器20和火花塞 22。氣缸14限定燃燒室，該燃燒室經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣門16和排氣門18與進(jìn)氣歧管24和排 氣歧管26連通。進(jìn)氣歧管24與節(jié)氣門體28連通，該節(jié)氣門體28其中包括節(jié)流板30。通過節(jié)氣門 體28將空氣吸入進(jìn)氣歧管24和燃燒室?？諝庠跉飧?4內(nèi)與燃料混合并燃燒以產(chǎn)生發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)矩。節(jié)流板30選擇性地移動以調(diào)節(jié)通過節(jié)氣門體28的氣流。燃料噴射器20直接聯(lián)接到燃燒室并可直接將液體燃料傳送入燃燒室。通過噴射 系統(tǒng)34將燃料傳送到燃料噴射器20，該噴射系統(tǒng)34可包括燃燒箱、燃料泵和燃料軌(均未 示出)。點(diǎn)火系統(tǒng)36激勵點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物的火花塞22。進(jìn)氣凸輪軸40與進(jìn)氣門16和曲軸(未示出)通信并相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)進(jìn)氣 門16的正時。進(jìn)氣凸輪相位器42安裝在進(jìn)氣凸輪軸40的一端且可通過延遲或提前進(jìn)氣 凸輪相位器42相對于進(jìn)氣凸輪軸40的角位置而選擇性地改變進(jìn)氣門16的打開正時。
多個傳感器與控制模塊43通信并監(jiān)測各種發(fā)動機(jī)操作狀態(tài)。該多個傳感器包括， 但不限于，節(jié)流位置傳感器44、質(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器46、歧管空氣壓力(MAP)傳感器 48、發(fā)動機(jī)速度傳感器50、寬帶氧傳感器52和進(jìn)氣凸輪相位器位置傳感器53。節(jié)流位置傳 感器44設(shè)置于節(jié)氣門體28處，以監(jiān)測節(jié)流板30的節(jié)流位置。MAF傳感器46設(shè)置于節(jié)氣門 體28處以測量MAF。MAP傳感器48設(shè)置于進(jìn)氣歧管24處以測量MAP。發(fā)動機(jī)速度傳感器 50測量發(fā)動機(jī)速度(RPM)。寬帶氧傳感器52設(shè)置于排氣歧管26的出口處以測量排氣中的 氧濃度。基于排氣中的氧濃度可確定燃燒室中空氣/燃料混合物的空氣/燃料比(AFR)。 進(jìn)氣凸輪相位器位置傳感器53測量進(jìn)氣凸輪相位器42的角位置?？刂颇K43包括發(fā)動機(jī)模式控制模塊54，該發(fā)動機(jī)模式控制模塊基于請求的發(fā) 動機(jī)轉(zhuǎn)矩在均質(zhì)模式和分層模式之間轉(zhuǎn)變發(fā)動機(jī)12。發(fā)動機(jī)模式控制模塊54在發(fā)動機(jī)模 式轉(zhuǎn)變期間調(diào)節(jié)凸輪相位器位置、點(diǎn)火正時、燃料噴射、和節(jié)流位置，以在最小化轉(zhuǎn)矩波動 的情況下實(shí)現(xiàn)平滑和快速的轉(zhuǎn)變。參照圖2，發(fā)動機(jī)模式控制模塊54包括發(fā)動機(jī)模式確定模塊56，轉(zhuǎn)變控制模塊58， 燃料噴射控制模塊60，點(diǎn)火控制模塊62，進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊64和節(jié)氣門控制模塊 66。發(fā)動機(jī)模式確定模塊56與發(fā)動機(jī)速度傳感器50和MAP傳感器48通信?；诎l(fā) 動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)載可以確定請求的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。來自MAP傳感器48的信號提供關(guān)于 發(fā)動機(jī)負(fù)載的指示。發(fā)動機(jī)模式確定模塊56基于請求的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩確定期望的發(fā)動機(jī)模 式。當(dāng)期望中等或高的發(fā)動機(jī)速度和負(fù)載時，發(fā)動機(jī)模式確定模塊56確定均質(zhì)模式。當(dāng)期 望低發(fā)動機(jī)速度和負(fù)載時，發(fā)動機(jī)模式確定模塊56確定分層模式。例如，當(dāng)發(fā)動機(jī)速度超 過閾值速度(僅作為示例，2000RPM)和/或當(dāng)MAP超過閾值壓力(僅作為示例，75_80KPa) 時，發(fā)動機(jī)模式確定模塊56可確定均質(zhì)模式。當(dāng)以均質(zhì)模式操作發(fā)動機(jī)12時，在發(fā)動機(jī)循環(huán)的進(jìn)氣沖程中將燃料噴入氣缸14。 在進(jìn)氣沖程將空氣吸入氣缸14。因此，在氣缸14中形成均質(zhì)的空氣/燃料混合物。均質(zhì)模 式中的空氣/燃料混合物的空氣/燃料比(AFR)接近化學(xué)計量比，即對于汽油機(jī)而言近似 14.7。在燃燒沖程的早期點(diǎn)火。例如，點(diǎn)火正時發(fā)生在TDC之前相對于TDC約40度。當(dāng)以分層模式操作發(fā)動機(jī)12時，在進(jìn)氣沖程將空氣吸入氣缸14。在壓縮沖程的 后期噴射燃料。例如，在發(fā)動機(jī)壓縮沖程期間(例如，在上止點(diǎn)(TDC)壓縮之前相對于TDC 180度)噴射燃料。因此，將燃料直接噴射到火花塞22附近的區(qū)域，且在火花塞22附近形 成了分層的空氣/燃料層。分層的空氣/燃料層包含化學(xué)計量的混合物或稍濃于化學(xué)計量 的混合物。然而，整個燃燒中的整體AFR根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)載為例如至少20至45。發(fā)動機(jī)負(fù)載 越大，AFR越低。點(diǎn)火正時可發(fā)生在TDC之前約50度至TDC之后約30度。在分層模式期 間改善了燃料經(jīng)濟(jì)性。轉(zhuǎn)變控制模塊58將期望的發(fā)動機(jī)模式與當(dāng)前的發(fā)動機(jī)模式進(jìn)行比較并確定是否 需要進(jìn)行轉(zhuǎn)變。當(dāng)期望的發(fā)動機(jī)模式不同于當(dāng)前的發(fā)動機(jī)模式時，可以開始轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變控 制模塊58確定轉(zhuǎn)變類型(即，從均質(zhì)模式至分層模式或從分層模式至均質(zhì)模式)。轉(zhuǎn)變控 制模塊58還基于請求的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩確定期望的AFR，基于期望的AFR確定期望的空氣質(zhì)量， 以及基于期望的空氣質(zhì)量確定期望的節(jié)流位置。期望的空氣質(zhì)量是期望的轉(zhuǎn)矩、預(yù)計的殘 留氣體質(zhì)量、預(yù)計的進(jìn)氣和排氣位置以及當(dāng)前的節(jié)流位置的函數(shù)。
轉(zhuǎn)變控制模塊58基于轉(zhuǎn)變類型選擇轉(zhuǎn)變進(jìn)程。通常，轉(zhuǎn)變進(jìn)程可包括第一階段 (即，早期階段)和在第一階段之后發(fā)生的第二階段(即，后期階段)。在早期階段，可調(diào)節(jié) 進(jìn)氣凸輪相位器42、點(diǎn)火正時、和AFR，以平滑且快速地使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橐云谕腁FR運(yùn)行， 該期望的AFR對應(yīng)于期望的發(fā)動機(jī)模式。在發(fā)生于以期望的AFR操作發(fā)動機(jī)12之后的后 期階段，調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度且進(jìn)氣凸輪相位器42返回與正常設(shè)置一致的原始位置。轉(zhuǎn)變控制模塊58根據(jù)選擇的轉(zhuǎn)變進(jìn)程控制燃料噴射控制模塊60、點(diǎn)火控制模塊 62、進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊64、和節(jié)氣門控制模塊66。燃料噴射控制模塊60、點(diǎn)火控制 模塊62、進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊64、和節(jié)氣門控制模塊66根據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程分別調(diào)節(jié)噴射正 時、點(diǎn)火正時、進(jìn)氣凸輪相位器位置、和節(jié)流板。轉(zhuǎn)變控制模塊58與寬帶氧傳感器52、節(jié)流 位置傳感器44和進(jìn)氣凸輪相位器位置傳感器53通信。轉(zhuǎn)變控制模塊58監(jiān)測AFR、節(jié)流位 置和進(jìn)氣凸輪相位器位置以確保AFR、節(jié)流位置和進(jìn)氣凸輪相位器位置根據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程而變 化。進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊64基于期望的空氣質(zhì)量確定期望的角位置。延遲或提 前進(jìn)氣凸輪相位器42的程度是期望的空氣質(zhì)量的函數(shù)。進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊64提前 或延遲進(jìn)氣凸輪相位器42以產(chǎn)生期望的空氣質(zhì)量。當(dāng)發(fā)動機(jī)12從均質(zhì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱幽Ｊ綍r，期望的空氣質(zhì)量增大。因此，進(jìn)氣凸 輪相位器控制模塊64提前進(jìn)氣凸輪相位器42的角位置以增大被吸入氣缸14中的空氣質(zhì) 量。當(dāng)發(fā)動機(jī)12從分層模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫|(zhì)模式時，期望的空氣質(zhì)量減小。進(jìn)氣凸輪相位器控 制模塊64延遲進(jìn)氣凸輪相位器42以減小被吸入氣缸14內(nèi)的空氣質(zhì)量。點(diǎn)火控制模塊62控制點(diǎn)火正時以根據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程逐漸地增大或減小AFR。由于增大 或減小的空氣質(zhì)量和/或增大的燃料噴射AFR在轉(zhuǎn)變期間變化。點(diǎn)火控制模塊62響應(yīng)于 這些變化控制點(diǎn)火正時以根據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程調(diào)節(jié)AFR。僅作為示例，當(dāng)發(fā)動機(jī)12從均質(zhì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱幽Ｊ綍r，AFR在轉(zhuǎn)變早期階段的 一部分中保持為化學(xué)計量比(即，14. 7)。因為進(jìn)氣凸輪相位器42被提前以增大空氣質(zhì)量， 點(diǎn)火控制模塊64延遲點(diǎn)火正時以確保完全燃燒，從而減少轉(zhuǎn)矩波動同時保持AFR為化學(xué)計量比。相反，當(dāng)發(fā)動機(jī)12從分層模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫|(zhì)模式時，AFR在轉(zhuǎn)變的早期階段逐漸減 小?；贏FR延遲點(diǎn)火正時，以確保AFR根據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程逐漸減小。燃料噴射控制模塊60在轉(zhuǎn)變過程中控制燃料噴射。燃料噴射控制模塊60在轉(zhuǎn)變 過程中使燃料噴射的正時在早噴射和晚噴射之間切換。在均質(zhì)模式中，燃料噴射發(fā)生在發(fā) 動機(jī)循環(huán)的進(jìn)氣沖程中。在分層模式中，燃料噴射發(fā)生在壓縮沖程的后期。燃料噴射控制 模塊60控制燃料噴射器20以基于轉(zhuǎn)變類型使空氣/燃料混合物變濃或變稀。為了使發(fā)動 機(jī)12從分層模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫|(zhì)模式，空氣/燃料混合物可以變濃。燃料噴射控制模塊60在 轉(zhuǎn)變的早期階段開始雙燃料噴射以使空氣/燃料混合物變濃。燃料噴射控制模塊60可在進(jìn)氣沖程中開始第一噴射脈沖而在壓縮沖程中保持第 二噴射脈沖(即，較晚的噴射脈沖)。雙噴射事件使得空氣/燃料混合物變濃同時將噴射事 件切換至進(jìn)氣沖程。在空氣/燃料混合物變濃且AFR減小為中間值(例如，約20)之后，燃 料噴射控制模塊60在進(jìn)氣沖程中保持第一噴射脈
類似地，為了使發(fā)動機(jī)12從均質(zhì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱幽Ｊ?，燃料噴射控制模塊60開始 雙燃料噴射以使空氣/燃料混合物變稀并逐漸地使燃料噴射切換為晚噴射。同時，提前點(diǎn) 火正時以逐漸地增大AFR。當(dāng)AFR達(dá)到期望的AFR時，根據(jù)分層模式的噴射正時燃料噴射模 塊60將燃料噴射切換為單次晚噴射。在空氣/燃料混合物達(dá)到期望的AFR且點(diǎn)火正時已被切換至原始位置時，節(jié)氣門 控制模塊66在轉(zhuǎn)變后期階段使節(jié)流板30移動至期望的節(jié)流位置。通常，當(dāng)在正常設(shè)置下 操作(即，沒有延遲或提前進(jìn)氣凸輪相位器)發(fā)動機(jī)12時，節(jié)流板30允許期望的空氣質(zhì)量 流動通過處于期望節(jié)流位置的節(jié)氣門主體28。但是，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)變的早期階段，節(jié)流位置保持不變且節(jié)流區(qū)域保持不變。通過調(diào) 節(jié)進(jìn)氣凸輪相位器位置來調(diào)節(jié)實(shí)際的空氣質(zhì)量。進(jìn)氣凸輪相位器與節(jié)流板30相比能更迅 速地調(diào)節(jié)氣流，從而允許對請求的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩做出更迅速的響應(yīng)。在轉(zhuǎn)變的后期階段，當(dāng)空 氣/燃料混合物達(dá)到期望的AFR且點(diǎn)火正時已切換至原始正常設(shè)置時，進(jìn)氣凸輪相位器42 可返回與正常設(shè)置一致的原始位置。在這種情況下，節(jié)氣門控制模塊66使節(jié)流板30移動 至期望的節(jié)流位置以產(chǎn)生期望的空氣質(zhì)量，同時允許進(jìn)氣凸輪相位器42返回依照原始設(shè) 置的原始位置。在節(jié)流板30移動至期望的節(jié)流位置且進(jìn)氣凸輪相位器42返回原始設(shè)置時， 轉(zhuǎn)變完成。參照圖3A和圖3B，使發(fā)動機(jī)在不同的發(fā)動機(jī)模式之間轉(zhuǎn)變的方法開始于步驟82。 在步驟84，轉(zhuǎn)變控制模塊58確定發(fā)動機(jī)12當(dāng)前是否處于均質(zhì)模式。在步驟86，當(dāng)發(fā)動機(jī) 12當(dāng)前處于均質(zhì)模式時，轉(zhuǎn)變控制模塊58確定發(fā)動機(jī)12是否應(yīng)該從均質(zhì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱?模式。如果在步驟86期望進(jìn)行從均質(zhì)模式至分層模式的轉(zhuǎn)變，則在步驟88，轉(zhuǎn)變控制模塊 58確定分層模式的期望空氣質(zhì)量。轉(zhuǎn)變控制模塊58選擇轉(zhuǎn)變進(jìn)程。在步驟90，進(jìn)氣凸輪 相位器控制模塊64提前進(jìn)氣凸輪相位器以實(shí)現(xiàn)期望的空氣質(zhì)量。在步驟92，點(diǎn)火控制模塊62延遲點(diǎn)火正時以最小化轉(zhuǎn)矩波動同時保持AFR恒定 (即，近似處于化學(xué)計量比)。如果需要另外地減小轉(zhuǎn)矩，可以進(jìn)一步延遲點(diǎn)火。在步驟94， 燃料噴射控制模塊60開始雙噴射模式以及點(diǎn)火控制模塊62開始提前點(diǎn)火正時以逐漸地增 大AFR。盡管有雙燃料噴射，點(diǎn)火正時被提前以使空氣/燃料混合物變稀。轉(zhuǎn)變控制模塊58通過接收來自寬帶氧傳感器52的信號監(jiān)測AFR。當(dāng)AFR在步驟 96達(dá)到期望的AFR(例如在25-30的范圍內(nèi))，方法80進(jìn)行到步驟98。否則，方法80返回 步驟94，繼續(xù)雙燃料噴射和點(diǎn)火正時提前以增大AFR。當(dāng)AFR在步驟96達(dá)到期望的AFR時， 在步驟98，燃料噴射控制模塊60將燃料噴射從雙噴射切換為單噴射。在步驟100，開始以 分層模式操作發(fā)動機(jī)12且空氣/燃料混合物具有期望的AFR。之后，在步驟102，移動節(jié)流板以增大節(jié)流區(qū)域并延遲進(jìn)氣凸輪相位器以保持期望 的空氣質(zhì)量。根據(jù)基于當(dāng)前節(jié)流位置和期望的空氣質(zhì)量的相位器偏置表延遲進(jìn)氣凸輪相位 器42。同時，節(jié)氣門控制模塊66使節(jié)流板30移動至期望的節(jié)流位置。轉(zhuǎn)變控制模塊58通過來自進(jìn)氣凸輪相位器位置傳感器53的信號監(jiān)測進(jìn)氣凸輪相 位器位置。當(dāng)在步驟104將凸輪相位器位置移動至依照原始正常設(shè)置原始位置，在步驟106 轉(zhuǎn)變完成。否則，繼續(xù)對節(jié)流板和進(jìn)氣凸輪相位器進(jìn)行調(diào)節(jié)直到進(jìn)氣凸輪相位器返回基于 正常設(shè)置的原始位置。在步驟108方法80結(jié)束。返回步驟84，當(dāng)在步驟84轉(zhuǎn)變控制模塊58確定發(fā)動機(jī)12不處于均質(zhì)模式時，在步驟120中轉(zhuǎn)變控制模塊58確定發(fā)動機(jī)12是否處于分層模式。如果發(fā)動機(jī)12不處于分 層模式，在步驟108方法80結(jié)束。當(dāng)在步驟120，發(fā)動機(jī)12處于分層模式時，轉(zhuǎn)變控制模 塊58在步驟122確定發(fā)動機(jī)12是否應(yīng)從分層模式向均質(zhì)模式轉(zhuǎn)變。當(dāng)需要轉(zhuǎn)變時，轉(zhuǎn)變 控制模塊58在步驟124確定期望的AFR、期望的空氣質(zhì)量和期望的節(jié)流位置。轉(zhuǎn)變控制模塊58選擇轉(zhuǎn)變進(jìn)程以開始轉(zhuǎn)變。燃料噴射控制模塊60在步驟126根 據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程開始雙噴射事件。類似于均質(zhì)模式，在進(jìn)氣沖程中產(chǎn)生第一脈沖，以及類似于分 層模式，在壓縮沖程中產(chǎn)生第二脈沖。在雙噴射事件之后，在步驟128中，延遲進(jìn)氣凸輪相 位器42以實(shí)現(xiàn)期望的空氣質(zhì)量而不改變節(jié)流位置。燃燒室中的燃料空氣混合物通過雙噴 射模式而得以變濃。利用第一脈沖通過均質(zhì)充量來實(shí)現(xiàn)所述變濃。當(dāng)AFR根據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程達(dá)到中間值(例如，20)時，燃料噴射控制模塊60在步驟132 中根據(jù)轉(zhuǎn)變進(jìn)程在進(jìn)氣沖程中開始單噴射。所述中間值在期望的AFR與當(dāng)前的AFR之間。 AFR逐漸地變?yōu)榛瘜W(xué)計量比。在步驟134中，延遲火花點(diǎn)火以最小化轉(zhuǎn)矩波動。當(dāng)AFR達(dá)到 期望的AFR(即，化學(xué)計量比)時，在步驟136開始以均質(zhì)模式操作發(fā)動機(jī)12。之后，在步驟138，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪相位器位置和節(jié)流位置保持期望的空氣質(zhì) 量。提前進(jìn)氣凸輪相位器42，同時調(diào)節(jié)節(jié)流位置以減小節(jié)流區(qū)域。當(dāng)在步驟140，移動進(jìn)氣 凸輪相位器42以返回至依照正常設(shè)置的原始位置時，在步驟142完成從分層模式至均質(zhì)模 式的轉(zhuǎn)變。否則，方法返回步驟132，繼續(xù)減小節(jié)流區(qū)域并提前進(jìn)氣凸輪相位器。在步驟108 方法80結(jié)束?，F(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員通過上面的說明能理解本公開的廣義教導(dǎo)可以多種形式實(shí) 現(xiàn)。因此，雖然本公開包括特定實(shí)施例，但是本公開的真實(shí)范圍并不受此限制，因為通過研 究附圖、說明書和后附的權(quán)利要求其他修改型式對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
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權(quán)利要求
一種用于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，包括轉(zhuǎn)變控制模塊，其控制從第一發(fā)動機(jī)模式至第二發(fā)動機(jī)模式的轉(zhuǎn)變并確定期望的空氣質(zhì)量，其中在第一發(fā)動機(jī)模式中以第一空氣/燃料比即AFR操作所述發(fā)動機(jī)，以及在第二發(fā)動機(jī)模式中以第二AFR操作所述發(fā)動機(jī)，且所述期望的空氣質(zhì)量基于第二AFR；以及進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊，其在所述轉(zhuǎn)變期間基于所述期望的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣凸輪相位器。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，還包括節(jié)氣門控制模塊，其在所述轉(zhuǎn)變 的第一階段保持節(jié)流板處于第一位置，其中所述第一位置基于所述第一 AFR。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中所述節(jié)氣門控制模塊在所述轉(zhuǎn)變的 第二階段控制所述節(jié)流板從所述第一位置至期望的節(jié)流位置，其中所述期望的節(jié)流位置基 于所述期望的空氣質(zhì)量而所述第二階段發(fā)生在所述第一階段之后。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中當(dāng)節(jié)流板從所述第一位置移動至所 述期望的節(jié)流位置時，實(shí)際的空氣質(zhì)量保持恒定。
5.如權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中當(dāng)所述節(jié)流板從所述第一位置移動 至所述期望的節(jié)流位置時，所述進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊將所述進(jìn)氣凸輪相位器調(diào)節(jié)至原 始位置。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，還包括燃料噴射控制模塊，其在所述轉(zhuǎn) 變期間在發(fā)動機(jī)循環(huán)中開始雙噴射。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中所述雙噴射包括在進(jìn)氣沖程中的第 一噴射和在壓縮沖程中的第二噴射。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，還包括點(diǎn)火控制模塊，其調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時 以控制實(shí)際的AFR。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)模式控制模塊，其中當(dāng)所述發(fā)動機(jī)從均質(zhì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉?層模式時，在所述轉(zhuǎn)變的第一階段提前所述進(jìn)氣凸輪相位器。
10.一種方法，包括控制從第一發(fā)動機(jī)模式至第二發(fā)動機(jī)模式的轉(zhuǎn)變，其中在所述第一模式中以第一空氣 /燃料比即AFR操作發(fā)動機(jī)而在所述第二發(fā)動機(jī)模式中以第二 AFR操作發(fā)動機(jī)；基于所述第二 AFR確定期望的空氣質(zhì)量；和基于期望的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪相位器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在直噴式發(fā)動機(jī)模式轉(zhuǎn)變期間穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩的系統(tǒng)和方法，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)模式控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)變控制模塊和進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊。轉(zhuǎn)變控制模塊控制從第一發(fā)動機(jī)模式至第二發(fā)動機(jī)模式的轉(zhuǎn)變并確定期望的空氣質(zhì)量。在第一發(fā)動機(jī)模式中以第一空氣/燃料比(AFR)操作發(fā)動機(jī)而在第二發(fā)動機(jī)模式中以第二AFR操作發(fā)動機(jī)。期望的空氣質(zhì)量基于第二AFR。進(jìn)氣凸輪相位器控制模塊在轉(zhuǎn)變期間基于期望的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪相位器。
文檔編號F02D43/00GK101922372SQ20101020260
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者B·F·亨特, D·L·迪布爾, H·G·桑托索 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司