專利名稱：用于在內(nèi)燃發(fā)動機中控制燃燒模式轉(zhuǎn)換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及內(nèi)燃發(fā)動機的操作和控制，并且更詳細(xì)地，涉及控制發(fā)動機燃燒模式 的轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)有技術(shù)本節(jié)的陳述僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，并且可以不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。已知的火花點火(Si)發(fā)動機將空氣-燃料混合物引入每個氣缸，該混合物在壓縮 沖程中被壓縮并由火花塞點燃，以生成能夠傳遞給曲軸的動力。已知的壓縮點火發(fā)動機在 壓縮沖程的上止點(TDC)附近將加壓燃料噴射到燃燒氣缸中，加壓燃料在噴射后被點燃，以 生成能夠傳遞給曲軸的動力。汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的燃燒都涉及由流體力學(xué)控制的預(yù) 混合或擴散的火焰。配置成用于包括直接燃料噴射的SI操作的發(fā)動機能夠以受控自動點火燃燒模式 操作，也稱為在預(yù)定速度/載荷操作條件下的均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)。受控自動點火燃 燒模式包括分布的、無火焰的自動點火燃燒過程，該過程由氧化化學(xué)控制。在受控自動點火 燃燒模式中操作的發(fā)動機具有優(yōu)選在進(jìn)氣閥關(guān)閉時間時在成分、溫度和剩余排氣方面都是 均勻的進(jìn)氣/燃料充量。通過以稀的空氣-燃料混合物(即，化學(xué)計量點的貧側(cè)的混合物) 操作的發(fā)動機，受控的自動點火燃燒導(dǎo)致了分布的動力學(xué)受控的燃燒。該發(fā)動機操作導(dǎo)致 相對低的峰值燃燒溫度以及低NOx排放。均勻的空氣-燃料混合物使得形成煙和顆粒排放 的富區(qū)域的產(chǎn)生最小化。在發(fā)動機操作中，通過選擇性地調(diào)節(jié)節(jié)氣門閥的位置并且調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥和排氣閥的 打開和關(guān)閉來控制發(fā)動機氣流，其中進(jìn)氣閥和排氣閥對進(jìn)入到每個燃燒室內(nèi)的空氣流進(jìn)行 控制。發(fā)動機能夠裝配有可變閥致動(VVA)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括凸輪定相和可選擇的多級閥 升程，例如，提供了兩個或更多個閥升程廓形以控制進(jìn)氣閥和排氣閥的打開和關(guān)閉的多個 凸輪凸角。多級閥升程機構(gòu)的閥升程廓形的變化是離散變化。當(dāng)發(fā)動機在受控自動點火燃燒模式中操作時，發(fā)動機控制包括以貧空氣-燃料比 操作，其中節(jié)氣門閥全開以最小化發(fā)動機泵送損失。當(dāng)發(fā)動機在火花點火燃燒模式中操作 時，發(fā)動機控制包括以化學(xué)計量的空氣-燃料比操作，其中節(jié)氣門閥被控制在從0%至100% 全開位置的位置范圍內(nèi)，以控制進(jìn)氣氣流來實現(xiàn)化學(xué)計量的空氣-燃料比。通過控制至發(fā) 動機的燃料流來控制發(fā)動機輸出功率。在能夠選擇性地以火花點火燃燒模式和受控自動點火燃燒模式之一進(jìn)行操作的 發(fā)動機中，燃燒模式之間的轉(zhuǎn)換可能是復(fù)雜的。發(fā)動機控制器必須協(xié)調(diào)多個致動器，以便為 不同的模式提供期望的空氣-燃料比。在HCCI至SI轉(zhuǎn)換期間，多級閥升程的切換幾乎即 時發(fā)生，而對凸輪定相和節(jié)氣門閥的調(diào)節(jié)則包括較慢的動態(tài)特性。當(dāng)沒有適當(dāng)?shù)毓芾矶嗉?閥升程切換和可變閥致動系統(tǒng)的凸輪定相的調(diào)節(jié)時，在燃燒模式轉(zhuǎn)換期間可能發(fā)生發(fā)動機 扭矩擾動和斷火。

發(fā)明內(nèi)容
內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪定相機構(gòu)和多級閥升程機構(gòu)，可變凸輪定相機構(gòu)和多級 閥升程機構(gòu)可操作用于控制進(jìn)氣閥和排氣閥的相位和升程。內(nèi)燃發(fā)動機選擇性地以第一燃 燒模式和第二燃燒模式操作。用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法包括命令將發(fā)動機操作從第一 燃燒模式轉(zhuǎn)換至第二燃燒模式；調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥和排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和 第一剩余氣體氣缸容積對應(yīng)；切換進(jìn)氣閥和排氣閥中的一個的升程幅度，從而與第二燃燒 模式對應(yīng)；調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥和排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸容 積對應(yīng)；切換進(jìn)氣閥和排氣閥中另一個的升程幅度，從而與第二燃燒模式對應(yīng)；以及調(diào)節(jié) 進(jìn)氣閥和排氣閥的定相，從而與在第二燃燒模式中進(jìn)行操作所用的優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu) 選剩余氣體氣缸容積對應(yīng)。本發(fā)明還包括以下方案
方案1. 一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪定相機構(gòu)和 多級閥升程機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述多級閥升程機構(gòu)可操作用于控制進(jìn)氣閥和 排氣閥的相位和升程，所述內(nèi)燃發(fā)動機能夠選擇性地以第一燃燒模式和第二燃燒模式操 作，所述方法包括
命令將發(fā)動機操作從所述第一燃燒模式轉(zhuǎn)換至所述第二燃燒模式； 調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；
切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)； 調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；
切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的另一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對 應(yīng)；以及
調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與在所述第二燃燒模式中進(jìn)行操作所用的 優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu)選剩余氣體氣缸容積對應(yīng)。方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述第一燃燒模式包括火花點火燃燒模 式，并且所述第二燃燒模式包括受控自動點火燃燒模式。方案3.根據(jù)方案2所述的方法，還包括
調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥的定相以實現(xiàn)最大定相，并且調(diào)節(jié)所述排氣閥的定相以實現(xiàn)最大定 相；以及
當(dāng)與低升程閥打開位置相對應(yīng)的剩余氣體氣缸容積小于與高升程閥打開位置相對應(yīng) 的剩余氣體氣缸容積時，將所述排氣閥的升程幅度從所述高升程閥打開位置切換到所述低 升程閥打開位置。方案4.根據(jù)方案3所述的方法，還包括當(dāng)所述進(jìn)氣閥實現(xiàn)所述最大定相并且所 述排氣閥實現(xiàn)所述最大定相時，將所述排氣閥的升程幅度從所述高升程閥打開位置切換到 所述低升程閥打開位置。方案5.根據(jù)方案4所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥的定相，以實現(xiàn)與在低升 程閥打開位置的所述進(jìn)氣閥關(guān)閉相對應(yīng)的有效氣缸容積，所述有效氣缸容積等于與在高升 程閥打開位置的所述進(jìn)氣閥關(guān)閉相對應(yīng)的有效氣缸容積。
方案6.根據(jù)方案5所述的方法，還包括當(dāng)所述進(jìn)氣閥實現(xiàn)所述最大定相并且所 述排氣閥實現(xiàn)所述最大定相時，將所述進(jìn)氣閥的升程幅度從所述高升程閥打開位置切換到 所述低升程閥打開位置。方案7.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述第一燃燒模式包括受控自動點火燃燒 模式，并且所述第二燃燒模式包括火花點火燃燒模式。方案8.根據(jù)方案7所述的方法，還包括
調(diào)節(jié)所述排氣閥的定相以實現(xiàn)所述第一進(jìn)氣氣缸容積，并且調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥的定相至 預(yù)定的定相；
當(dāng)與在低升程閥打開位置的所述進(jìn)氣閥關(guān)閉對應(yīng)的有效氣缸容積等于與在高升程閥 打開位置的所述進(jìn)氣閥關(guān)閉對應(yīng)的有效氣缸容積時，將所述進(jìn)氣閥的升程幅度從低升程閥 打開位置切換到高升程閥打開位置。方案9.根據(jù)方案8所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述排氣閥的定相以實現(xiàn)所述第一 進(jìn)氣氣缸容積，并且調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥的定相至最大定相。方案10.根據(jù)方案9所述的方法，還包括當(dāng)與在低升程閥打開位置的所述排氣閥 關(guān)閉對應(yīng)的有效氣缸容積小于與在高升程閥打開位置的所述排氣閥關(guān)閉對應(yīng)的有效氣缸 容積時，將所述排氣閥的升程幅度從低升程閥打開位置切換到高升程閥打開位置。方案11. 一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動機的操作的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪 定相機構(gòu)和兩級閥升程控制機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述兩級閥升程控制機構(gòu)可操 作用于控制進(jìn)氣閥和排氣閥的定相，并且可操作用于將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的升程幅 度控制至兩個離散級中的一級，所述方法包括
命令將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的所述升程幅度從第一離散級切換到第二離散級； 調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；
將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度從第一對應(yīng)離散級切換到第二對應(yīng) 離散級；
調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；以及
將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中另一個的升程幅度從所述第一對應(yīng)離散級切換到所述
第二對應(yīng)離散級。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，還包括在將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中另一 個的升程幅度從所述第一對應(yīng)離散級切換到所述第二對應(yīng)離散級之后，調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和 所述排氣閥的定相，從而與優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu)選剩余氣體氣缸容積相對應(yīng)。方案13. —種用于控制內(nèi)燃發(fā)動機的操作的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪 定相機構(gòu)和多級閥升程控制機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述多級閥升程控制機構(gòu)可操 作用于控制進(jìn)氣閥和排氣閥的定相和升程幅度，所述內(nèi)燃發(fā)動機能夠選擇性地以第一燃燒 模式和第二燃燒模式操作，所述方法包括
命令將發(fā)動機操作從所述第一燃燒模式轉(zhuǎn)換至所述第二燃燒模式； 控制所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；改變所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)； 控制所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；
改變所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中另一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)；
以及
控制所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與在所述第二燃燒模式中進(jìn)行操作所用的 優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu)選剩余氣體氣缸容積對應(yīng)。方案14. 一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪定相機 構(gòu)和多級閥升程機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述多級閥升程機構(gòu)可操作用于控制進(jìn)氣 閥和排氣閥的定相和升程幅度，所述內(nèi)燃發(fā)動機能夠選擇性地以第一燃燒模式和第二燃燒 模式操作，所述方法包括
命令將發(fā)動機操作從所述第一燃燒模式轉(zhuǎn)換至所述第二燃燒模式；以及然后 調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；
切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)； 以及然后
調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；以及然后
切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中另一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)； 以及然后
調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與在所述第二燃燒模式中進(jìn)行操作所用的 優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu)選剩余氣體氣缸容積對應(yīng)。


通過參考附圖，作為示例來描述一個或多個實施例，附圖中 圖1是根據(jù)本公開的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；以及
圖2A、圖2B、圖3和圖4是根據(jù)本公開的圖示。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中附圖僅是用于說明特定示例性實施例的目的，而并不用于限 制示例性實施例的目的，圖1示意性地示出了根據(jù)本公開實施例構(gòu)造的內(nèi)燃發(fā)動機10以及 附帶的控制模塊5 (控制模塊)。發(fā)動機10能夠選擇性地操作在受控自動點火燃燒模式和 火花點火燃燒模式中。發(fā)動機10能夠選擇性地操作在化學(xué)計量的空氣/燃料比，以及操作 在主要是化學(xué)計量比貧側(cè)的空氣/燃料比。本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)以及燃 燒循環(huán)。發(fā)動機10包括多缸直接噴射四沖程內(nèi)燃發(fā)動機，其具有在氣缸15中可滑動地移 動的往返活塞14，限定了可變?nèi)莘e的燃燒室16。每個活塞14均連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸12，通過 旋轉(zhuǎn)的曲軸12將線性往返的活塞運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。在圖1中示出了氣缸15中的單個 氣缸。
進(jìn)氣系統(tǒng)通道將空氣吸入進(jìn)氣歧管四中，進(jìn)氣歧管四將空氣引導(dǎo)和分配到至每 個燃燒室16的進(jìn)氣通路中。進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣流管道以及用于監(jiān)測和控制空氣流的設(shè)備。 設(shè)備優(yōu)選地包括空氣質(zhì)量流量傳感器32，用于監(jiān)測空氣質(zhì)量流量以及進(jìn)氣溫度。優(yōu)選包括 電控設(shè)備的節(jié)氣門閥34響應(yīng)于來自控制模塊5的控制信號(ETC)來控制至進(jìn)氣歧管四的 空氣流。歧管壓力傳感器36監(jiān)測進(jìn)氣歧管四中的歧管絕對壓力。具有流控制閥38的外 部流動通路37能夠?qū)⑹Ｓ嗯艢鈴呐艢馄绻?9再循環(huán)到進(jìn)氣歧管四。下面將流控制閥38 稱為排氣再循環(huán)(EGR)閥38?？刂颇K5優(yōu)選地通過控制EGR閥38的開度的大小來控制 至進(jìn)氣歧管四的再循環(huán)排氣的質(zhì)量流量。從進(jìn)氣歧管四至燃燒室16中的空氣流由一個或多個進(jìn)氣閥20控制。一個或多 個排氣閥18將從燃燒室16流出的排氣流控制至排氣歧管39。發(fā)動機10裝配有系統(tǒng)來控 制和調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥20和排氣閥18的打開和關(guān)閉。在一個實施例中，通過分別控制進(jìn)氣可變凸 輪定相/可變升程控制(VCP/VLC)設(shè)備22和排氣可變凸輪定相/可變升程控制(VCP/VLC) 設(shè)備M來控制和調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥20和排氣閥18的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22 和M配置成分別控制和操作進(jìn)氣凸輪軸21和排氣凸輪軸23。進(jìn)氣和排氣凸輪軸21和23 的旋轉(zhuǎn)和曲軸12的旋轉(zhuǎn)相聯(lián)系和關(guān)聯(lián)(indexed)，從而將進(jìn)氣閥和排氣閥20和18的打開 和關(guān)閉與曲軸12以及活塞14的位置相聯(lián)系。進(jìn)氣VCP/VLC設(shè)備22優(yōu)選包括這樣的機構(gòu)，該機構(gòu)操作為響應(yīng)于來自控制模塊5 的控制信號(進(jìn)氣)，來為每個氣缸15切換和控制進(jìn)氣閥20的閥升程(VLC)并且可變地調(diào) 節(jié)和控制進(jìn)氣凸輪軸21的定相(VCP)。排氣VCP/VLC設(shè)備M優(yōu)選包括可控機構(gòu)，該可控機 構(gòu)操作為響應(yīng)于來自控制模塊5的控制信號(排氣)，來為每個氣缸15切換和控制排氣閥18 的閥升程(VLC)并且可變地調(diào)節(jié)和控制排氣凸輪軸23的定相(VCP)。進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M每個都優(yōu)選包括可控的兩級VLC機構(gòu)，該機構(gòu) 可操作用來分別將進(jìn)氣閥和排氣閥20和18的閥升程或開度大小控制至兩個離散級中的一 個。優(yōu)選地，兩個離散級包括優(yōu)選用于低速和低載荷操作的低升程閥打開位置(在一個實施 例中為大約4-6 mm)和優(yōu)選用于高速和高載荷操作的高升程閥打開位置(在一個實施例中 為大約8-13 mm)。進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M每個都優(yōu)選包括可變凸輪定相(VCP) 機構(gòu)，以便分別控制和調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥20和排氣閥18的打開和關(guān)閉的定相(即相對正時)。調(diào) 節(jié)定相指的是相對于各個氣缸15中的曲軸12和活塞14的位置來變換進(jìn)氣閥和排氣閥20 和18的打開時間。進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VCP機構(gòu)每個都優(yōu)選地具有大約 60° -90°的曲柄旋轉(zhuǎn)的定相權(quán)限(authority)的范圍，從而允許控制模塊5對于每個氣缸 15相對于活塞14的位置使進(jìn)氣閥和排氣閥20和18中的一個的打開和關(guān)閉超前或延遲。 進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M限定且限制了定相權(quán)限的范圍。進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè) 備22和M包括凸輪軸位置傳感器，以便確定進(jìn)氣和排氣凸輪軸21和23的旋轉(zhuǎn)位置。使 用由控制模塊5控制的電動液壓的、液壓的和電控制的力中的一個來致動VCP/VLC設(shè)備22 和24。發(fā)動機10包括燃料噴射系統(tǒng)，該燃料噴射系統(tǒng)包括多個高壓燃料噴射器28，每個 高壓燃料噴射器觀都適于響應(yīng)于來自控制模塊5的控制信號(INJ_PW)將一定質(zhì)量的燃料 直接噴射到燃燒室16中。如本文所使用的，加注燃料指的是一定質(zhì)量的燃料流入到燃燒室 16中的一個內(nèi)。燃料噴射器觀由燃料分配系統(tǒng)提供加壓燃料。
發(fā)動機10包括火花點火系統(tǒng)，通過該火花點火系統(tǒng)來將火花能量提供給火花塞 沈，用來響應(yīng)于來自控制模塊5的控制信號(IGN)點燃或輔助點燃每個燃燒室16中的氣缸 充量(或充氣)?；鸹ㄈ?6在某些狀況中(例如在冷起動期間和接近低載荷操作極限時)增 強對發(fā)動機10的每個氣缸15中的燃燒正時的控制。發(fā)動機10優(yōu)選裝配有用于監(jiān)測發(fā)動機操作的各種傳感設(shè)備，包括曲柄傳感器42、 寬量程空氣/燃料比傳感器40以及燃燒傳感器30，曲柄傳感器42可操作用來監(jiān)測曲軸的 旋轉(zhuǎn)位置(即曲柄角度和速度)，寬量程空氣/燃料比傳感器40適于監(jiān)測排氣饋送流中的空 氣/燃料比，燃燒傳感器30適于在發(fā)動機10正在進(jìn)行的操作中實時監(jiān)測氣缸內(nèi)的燃燒。燃 燒傳感器30包括可操作用于監(jiān)測燃燒參數(shù)的狀態(tài)的設(shè)備，并且被描述為可操作用于監(jiān)測 氣缸內(nèi)燃燒壓力的氣缸壓力傳感器。燃燒傳感器30和曲柄傳感器42的輸出由控制模塊5 監(jiān)測，控制模塊5確定燃燒定相，即在每個燃燒循環(huán)中關(guān)于每個氣缸15，燃燒壓力相對于 曲軸12的曲柄角度的正時。燃燒傳感器30也能夠由控制模塊5監(jiān)測，以確定每個燃燒循 環(huán)中每個氣缸15的平均有效壓力(IMEP)。可替代地，能夠使用其它傳感系統(tǒng)來監(jiān)測燃燒參 數(shù)，包括例如離子傳感點火系統(tǒng)和非介入氣缸壓力監(jiān)測系統(tǒng)。廣泛可用等級的汽油以及它們的輕乙醇混合物都是優(yōu)選的燃料；然而，在本公開 的實施中可以使用替代性液體和氣體燃料，例如較高乙醇的混合物(例如E80、E85)、純乙醇 (E99)、純甲醛(M100)、天然氣、氫氣、沼氣、各種重整油、合成氣等?？刂颇K5可以采用任何適當(dāng)?shù)男问?，包括以下各項中一項或多項的組合，這些 項為專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的中央處理單元 (優(yōu)選是微處理器)和相關(guān)聯(lián)的存儲器和存儲設(shè)備(只讀存儲器、可編程只讀存儲器、隨機存 取存儲器、硬盤驅(qū)動器等)、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和設(shè)備、適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)節(jié)和緩存 電路、以及提供了所述功能的其它適當(dāng)部件?？刂颇K具有一組控制算法，包括存儲在存儲 器中并且被執(zhí)行以提供期望功能的駐留軟件程序指令和校準(zhǔn)。優(yōu)選地，在預(yù)設(shè)循環(huán)周期中 執(zhí)行算法。例如，通過中央處理單元執(zhí)行算法，并且該算法可操作以監(jiān)測來自傳感設(shè)備和其 它聯(lián)網(wǎng)控制模塊的輸入，并且執(zhí)行控制和診斷例程來控制致動器的操作。在進(jìn)行的發(fā)動機 和車輛操作期間，能夠以有規(guī)律的間隔(例如每3. 125毫秒，6. 25毫秒，12. 5毫秒，25毫秒 和100毫秒)來執(zhí)行循環(huán)周期?？商娲兀軌蝽憫?yīng)于事件的發(fā)生來執(zhí)行算法。在操作中， 控制模塊5監(jiān)測來自上述傳感器的輸入，以確定發(fā)動機參數(shù)的狀態(tài)?？刂颇K5執(zhí)行存儲 于其中的算法代碼，以便控制前述致動器從而形成氣缸充量，包括控制節(jié)氣門位置、火花點 火正時、燃料噴射質(zhì)量和正時、控制再循環(huán)排氣流量的EGR閥位置，以及發(fā)動機上的進(jìn)氣閥 和/或排氣閥正時和定相(在如此裝配的情況下)?？刂颇K5能夠操作，以在正進(jìn)行的車 輛操作期間打開和關(guān)閉發(fā)動機，并且能夠操作以便通過對燃料和火花的控制以及閥的停用 來選擇性地停用一部分燃燒室或一部分閥。圖2A和圖2B示出了當(dāng)進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VLC機構(gòu)被控制至 高升程閥打開位置(高)和低升程閥打開位置(低)時，與發(fā)動機曲柄角度相關(guān)的并且相對于 TDC的排氣閥(EV) 18和進(jìn)氣閥(IV) 20的打開和關(guān)閉。圖2A示出了當(dāng)進(jìn)氣VCP/VLC設(shè)備 22的VCP機構(gòu)被調(diào)節(jié)到定相權(quán)限的第一極限(CAMI=O)并且排氣VCP/VLC設(shè)備M的VCP 機構(gòu)也被調(diào)節(jié)到定相權(quán)限的第一極限(CAME=O)時，進(jìn)氣閥20和排氣閥18的打開和關(guān)閉的 正時。這包括當(dāng)以高升程閥打開位置(高)和低升程閥打開位置(低)操作時，排氣閥的打v
開(EVO)和關(guān)閉(EVC)以及進(jìn)氣閥的打開(IVO)和關(guān)閉(IVC)的圖示。還示出了負(fù)閥重疊 (NVO)時間段，包括當(dāng)以高升程閥打開位置(高)和低升程閥打開位置(低)操作時，在發(fā)動機 循環(huán)期間，排氣閥18的關(guān)閉和隨后進(jìn)氣閥20的打開之間的時間段。圖2B示出了當(dāng)進(jìn)氣VCP/VLC設(shè)備22的VCP機構(gòu)被調(diào)節(jié)到定相權(quán)限的第二極限 (CAMI=90)并且排氣VCP/VLC設(shè)備M的VCP機構(gòu)被調(diào)節(jié)到定相權(quán)限的第二極限(CAME=90) 時，進(jìn)氣閥20和排氣閥18的打開和關(guān)閉的正時。這包括當(dāng)以高升程閥打開位置(高)和低 升程閥打開位置(低)操作時，排氣閥的打開(EVO)和關(guān)閉(EVC)以及進(jìn)氣閥的打開(IVO)和 關(guān)閉(IVC)的圖示。還示出了 NVO時間段，NOV時間段僅在以低升程閥打開位置(低)操作 時發(fā)生。進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VCP機構(gòu)的定相權(quán)限的第一極限(即CAMI=O 和CAME=O)被稱作最小定相。進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VCP機構(gòu)的定相權(quán)限的 第二極限(即CAMI=90和CAME=90)被稱作最大定相。通過將每個進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VLC機構(gòu)切換到高升程閥打開位 置(高)并且將每個進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VCP機構(gòu)調(diào)節(jié)到預(yù)定NVO時間段， 上述構(gòu)造的發(fā)動機優(yōu)選地操作在火花點火燃燒模式中。通過將每個進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VLC機構(gòu)切換到低升程閥打開位 置(低)并且將每個進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VCP機構(gòu)調(diào)節(jié)到預(yù)定NVO時間段， 上述構(gòu)造的發(fā)動機優(yōu)選地操作在受控自動點火燃燒模式中?；鸹c火燃燒模式和受控自動點火燃燒模式之間的轉(zhuǎn)換能夠?qū)е略诟呱涕y打 開位置(高)和低升程閥打開位置(低)之間(或反之亦然)切換每個進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè) 備22和M的VLC機構(gòu)的命令。變換進(jìn)氣和排氣VCP/VLC設(shè)備22和M的VLC機構(gòu)的命令 可能導(dǎo)致燃燒室16中新鮮進(jìn)氣質(zhì)量和剩余氣體質(zhì)量的突然改變。可以使用下述理想氣體 定律近似地計算氣缸15內(nèi)的新鮮空氣質(zhì)量
權(quán)利要求
1.一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪定相機構(gòu)和多級閥 升程機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述多級閥升程機構(gòu)可操作用于控制進(jìn)氣閥和排氣閥 的相位和升程，所述內(nèi)燃發(fā)動機能夠選擇性地以第一燃燒模式和第二燃燒模式操作，所述 方法包括命令將發(fā)動機操作從所述第一燃燒模式轉(zhuǎn)換至所述第二燃燒模式；調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)；調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的另一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對 應(yīng)；以及調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與在所述第二燃燒模式中進(jìn)行操作所用的 優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu)選剩余氣體氣缸容積對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一燃燒模式包括火花點火燃燒模式，并且 所述第二燃燒模式包括受控自動點火燃燒模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥的定相以實現(xiàn)最大定相，并且調(diào)節(jié)所述排氣閥的定相以實現(xiàn)最大定 相；以及當(dāng)與低升程閥打開位置相對應(yīng)的剩余氣體氣缸容積小于與高升程閥打開位置相對應(yīng) 的剩余氣體氣缸容積時，將所述排氣閥的升程幅度從所述高升程閥打開位置切換到所述低 升程閥打開位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括當(dāng)所述進(jìn)氣閥實現(xiàn)所述最大定相并且所述排氣 閥實現(xiàn)所述最大定相時，將所述排氣閥的升程幅度從所述高升程閥打開位置切換到所述低 升程閥打開位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥的定相，以實現(xiàn)與在低升程閥 打開位置的所述進(jìn)氣閥關(guān)閉相對應(yīng)的有效氣缸容積，所述有效氣缸容積等于與在高升程閥 打開位置的所述進(jìn)氣閥關(guān)閉相對應(yīng)的有效氣缸容積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括當(dāng)所述進(jìn)氣閥實現(xiàn)所述最大定相并且所述排氣 閥實現(xiàn)所述最大定相時，將所述進(jìn)氣閥的升程幅度從所述高升程閥打開位置切換到所述低 升程閥打開位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一燃燒模式包括受控自動點火燃燒模式， 并且所述第二燃燒模式包括火花點火燃燒模式。
8.一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動機的操作的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪定相機構(gòu)和 兩級閥升程控制機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述兩級閥升程控制機構(gòu)可操作用于控制 進(jìn)氣閥和排氣閥的定相，并且可操作用于將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的升程幅度控制至兩 個離散級中的一級，所述方法包括命令將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的所述升程幅度從第一離散級切換到第二離散級；調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸容積對應(yīng)；將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度從第一對應(yīng)離散級切換到第二對應(yīng) 離散級；調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；以及將所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中另一個的升程幅度從所述第一對應(yīng)離散級切換到所述第二對應(yīng)離散級。
9.一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動機的操作的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪定相機構(gòu)和 多級閥升程控制機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述多級閥升程控制機構(gòu)可操作用于控制 進(jìn)氣閥和排氣閥的定相和升程幅度，所述內(nèi)燃發(fā)動機能夠選擇性地以第一燃燒模式和第二 燃燒模式操作，所述方法包括命令將發(fā)動機操作從所述第一燃燒模式轉(zhuǎn)換至所述第二燃燒模式； 控制所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；改變所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)； 控制所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；改變所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中另一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng);以及控制所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與在所述第二燃燒模式中進(jìn)行操作所用的 優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu)選剩余氣體氣缸容積對應(yīng)。
10.一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括可變凸輪定相機構(gòu)和多級 閥升程機構(gòu)，所述可變凸輪定相機構(gòu)和所述多級閥升程機構(gòu)可操作用于控制進(jìn)氣閥和排氣 閥的定相和升程幅度，所述內(nèi)燃發(fā)動機能夠選擇性地以第一燃燒模式和第二燃燒模式操 作，所述方法包括命令將發(fā)動機操作從所述第一燃燒模式轉(zhuǎn)換至所述第二燃燒模式；以及然后 調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第一進(jìn)氣氣缸容積和第一剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中的一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng); 以及然后調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與第二進(jìn)氣氣缸容積和第二剩余氣體氣缸 容積對應(yīng)；以及然后切換所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥中另一個的升程幅度，從而與所述第二燃燒模式對應(yīng)； 以及然后調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥的定相，從而與在所述第二燃燒模式中進(jìn)行操作所用的 優(yōu)選進(jìn)氣氣缸容積和優(yōu)選剩余氣體氣缸容積對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在內(nèi)燃發(fā)動機中控制燃燒模式轉(zhuǎn)換的方法。將發(fā)動機從第一燃燒模式轉(zhuǎn)換到第二燃燒模式。對應(yīng)于與第一和第二燃燒模式相對應(yīng)的進(jìn)氣氣缸容積和剩余氣體氣缸容積，順序地調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥和排氣閥的相位和升程。
文檔編號F02D13/02GK102146852SQ20111000652
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者H·允, J-M·康, N·維爾穆思, P·M·納特 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司