04和相關(guān)聯(lián)的部件，在一些實施例中，將多個汽缸104合并在一起。與汽缸104相關(guān)聯(lián)的是發(fā)動機進給閥106、發(fā)動機離開閥108、以及火花塞110。節(jié)流閥112控制燃料流入汽缸104中。
[0020]發(fā)動機系統(tǒng)100進一步包括存儲器114和處理器116。將在下面進一步詳細論述的各種程序指令被編程到存儲器114中。處理器116可操作以執(zhí)行編程到存儲器114中的程序指令。處理器116可操作地連接至發(fā)動機進給閥106、發(fā)動機離開閥108、火花塞110和節(jié)流閥112。處理器116也可操作地連接至其他傳感器和控制器，這些傳感器和控制器中的一些將在下面進一步詳細論述。
[0021 ]處理器116執(zhí)行存儲在存儲器114內(nèi)的程序指令，以基于涉及利用與HCCI模式相同的低升程閥門輪廓操作的SI模式的方法提供控制策略，因此，將燃燒模式切換動態(tài)與從通常在SI中使用的高升程、長持續(xù)時間輪廓切換至HCCI使用的低升程、短持續(xù)時間輪廓的動態(tài)解耦，如以上參照圖2所描述的。
[0022]圖4描繪了當沿著圖1的線14進行時的通用控制過程，處理器116首先將發(fā)動機進給閥106和發(fā)動機離開閥108控制在高閥門升程SI模式136下。當需要轉(zhuǎn)換時，處理器116將發(fā)動機進給閥106和發(fā)動機離開閥108控制在低閥門升程SI模式138下。一旦滿足HCCI的條件，處理器116將發(fā)動機進給閥106和發(fā)動機離開閥108控制在低閥門升程HCCI模式140下。
[0023]圖5描繪了當沿著圖1的線20進行時的通用控制過程，處理器116首先將發(fā)動機進給閥106和發(fā)動機離開閥108控制在低閥門升程HCCI模式142下。當需要轉(zhuǎn)換時，處理器116將發(fā)動機進給閥106和發(fā)動機離開閥108控制在低閥門升程SI模式144下。然后，控制器116將發(fā)動機進給閥106和發(fā)動機離開閥108控制在高閥門升程SI模式146下。
[0024]在圖4的轉(zhuǎn)換中或者在圖5的轉(zhuǎn)換中，一旦已經(jīng)建立了閥門升程，則必須修改節(jié)流位置和閥門定時(打開/關(guān)閉)。出于解釋之目的，下面將詳細論述從SI模式到HCCI模式的轉(zhuǎn)換;然而，相同的原理也適用于從HCCI到SI模式的轉(zhuǎn)換。
[0025]因此，為了從SI模式轉(zhuǎn)換至HCCI模式，必須將節(jié)流閥112從節(jié)流位置移動至完全打開的位置，并且在防止不希望的扭矩調(diào)節(jié)的同時，還必須修改在圖2中描繪的在SI模式和HCCI模式之間的閥106/108的打開和關(guān)閉的定時。
[0026]通過執(zhí)行存儲在存儲器114中的程序指令，處理器116由此控制在圖6中示意性示出的轉(zhuǎn)換。在圖6中，處理器116首先將發(fā)動機102控制SI模式下。如上所述，在SI模式下，λ表示實際空氣燃料比和化學計量空氣燃料比之比以及內(nèi)部排氣再循環(huán)(EGR)的分數(shù)或者俘獲的排氣質(zhì)量，通常以化學計量(λ=1)方式運行并且具有低內(nèi)部EGR。通常，使節(jié)流閥部分關(guān)閉(以保持化學計量)，尤其是處于低速，并且使高升程凸輪操作進給閥和離開閥(以使流量最大化)，來控制SI模式。
[0027]相反，HCCI模式通常貧油運行(λ>I)并且具有高內(nèi)部EGR。由此，使節(jié)流閥112完全打開(從而使栗送損失最小化)并且使低升程凸輪操作閥106/108(以能夠充分俘獲汽缸104中的殘留物)，來控制HCCI模式。
[0028]為了從由圖6中的操作參數(shù)線150指示的SI模式實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，在發(fā)動機進給閥106和發(fā)動機離開閥108的打開/關(guān)閉定時從SI定時變化至HCCI定時的同時，處理器116控制節(jié)流閥112打開。另外，將在SI模式下由火花塞110的啟動控制的燃燒定時延遲，從而降低效率。在圖7中描繪了這些過程。在圖7中，線170指示打開進入閥106的定時，并且線174指示結(jié)束燃料噴射(EOI)定時。另外，線176指示節(jié)流閥112的位置，并且線178指示啟動火花塞110的定時。
[0029]在HCCI發(fā)起之后(在循環(huán)7處)，繼續(xù)延遲圖7中的EOI(線174)，直到循環(huán)10為止。該延遲用于減少振鈴。舉例來說，圖8描繪了在燃料噴射定時方面無延遲的汽缸104中的壓力。在圖8中，線180表示由SI模式控制引起的壓力，線182是用于第一HCCI循環(huán)的壓力，線184是用于第二HCCI循環(huán)的壓力，線186是用于第三HCCI循環(huán)的壓力，以及線188是用于第四HCCI循環(huán)的壓力。圖8指示了可發(fā)生振鈴，該振鈴可引起駕駛者的注意。由于在SI模式下的最后一個燃燒循環(huán)產(chǎn)生了溫度相對較高的殘留排氣，并且不同的殘余成分具有比HCCI操作的穩(wěn)定狀態(tài)更高的Nox，所以發(fā)生了振鈴。殘留的成分通過Nox易于提高混合物的反應性。
[0030]圖9描繪了在燃料噴射定時方面有延遲的汽缸104中的壓力。在圖9中，線190表示由SI模式控制引起的壓力，線192是用于第一HCCI循環(huán)的壓力，線194是用于第二HCCI循環(huán)的壓力，線196是用于第三HCCI循環(huán)的壓力，以及線198是用于第四HCCI循環(huán)的壓力。由此，通過延遲EOI，抵消了由最后一個SI循環(huán)的條件引起的反應性的提高。由此，圖9指示在HCCI操作模式的前幾個循環(huán)中的延遲EOI顯著地減少了振鈴。
[0031 ] 圖1O中描繪了閥106/108關(guān)閉的定時。在圖1O中，離開閥108 (EVC)的關(guān)閉由線200描繪，閥106(IVC)的關(guān)閉的定時由線202描繪。在區(qū)域204(SI模式)中，離開閥108在大約318CAD處關(guān)閉，而進給閥106在大約510 CAD處關(guān)閉。在轉(zhuǎn)換區(qū)域206中，關(guān)閉輪廓變化到區(qū)域208的HCCI輪廓。離開閥108的關(guān)閉由此從大約318 CAD變?yōu)榇蠹s268 CAD，而進入閥106的關(guān)閉從大約510 CAD變?yōu)榇蠹s570 CAD。
[0032]圖10中描繪的變化時間受發(fā)動機上使用的特定系統(tǒng)的制約。由此，與合并有致動器(諸如，火花或者噴射)相比，合并有凸輪相位器和致動器動態(tài)的系統(tǒng)在逐個循環(huán)的基礎(chǔ)上較為緩慢。
[0033]由于修改了閥門升程，被俘獲的殘留物的量增加。圖10的閥門變化由此實現(xiàn)了俘獲的殘留物的量、進氣壓力、以及混合物溫度的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，導致了壓縮點火的平穩(wěn)且魯棒的轉(zhuǎn)換。圖11中描繪了這些增加。在圖11中，俘獲的殘留物的質(zhì)量由線210指示，而氣體的溫度由線212指示。
[0034]因為汽缸104中氣體的質(zhì)量不斷增加，特別是在圖11中的循環(huán)4和循環(huán)10之間，燃料質(zhì)量不變，所以，必須增加進氣管壓力，以維持引入的空氣質(zhì)量相同。在圖12中描繪了該增加，在該圖中，線214指示在進給閥106處的壓力，并且線216是λ。將短閥門持續(xù)時間和升程合并到多汽缸實施例中會導致在氣體交換期間，特別是在排氣過程期間，汽缸之間的交互解耦。俘獲的殘留氣體的量由此變得不依賴于汽缸點火順序和在每個汽缸中使用的燃燒模式。因此，俘獲的排氣的量僅僅根據(jù)排出閥關(guān)閉定時。
[0035]因此，由處理器116控制的過程在閥門升程和持續(xù)時間方面控制SI和HCCI模式之間的閥門輪廓，以使在燃燒模式切換期間的氣體交換動態(tài)問題最小化。首先，使用SI燃燒策略，從在SI模式下正常使用的高閥門升程完成切換到低閥門升程。在燃燒控制方面，由于火花塞的啟動控制了燃燒定相，所以可以輕易做到這點。由此，不需要精確了解氣體交換動
??τ O
[0036]減低的閥門升程和降低的氣體交換降低了汽缸內(nèi)的燃燒效率，導致了更高的燃料損耗，而不會引起發(fā)動機輸出的隨后修改，因此需要打開節(jié)流閥112。因此，在打開節(jié)流閥112至最終HCCI操作所需的位置的同時，并且在通過將閥106/108控制到HCCI模式所需的設(shè)置點來增加圖6中的操作參數(shù)線150的區(qū)域152中的內(nèi)部EGR的比率的同時，來維持化學計量。由此，節(jié)流閥112用于在轉(zhuǎn)換期間控制發(fā)動機102的輸出。
[0037 ] 一旦EGR已經(jīng)上升至圖6的操作參數(shù)線150的區(qū)域154，則EGR足以實現(xiàn)自動點火。處理器116由此發(fā)起至HCCI的模式切換，并且使火花塞110失效。在HCCI模式下，由于提高了HCCI模式的效率，所以可以減少提供至汽缸104中的燃料。
[0038]因此，通過合并低閥門升程SI模式138/144，通過將閥門-切換動態(tài)與燃燒模式切換動態(tài)解耦，來實現(xiàn)兩種燃燒模式之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。該解耦通過將閥門升程輪廓切換歸為在純SI燃燒期間發(fā)生，簡化了控制問題。
[0039]上述過程是以針對負載4(NMEP)轉(zhuǎn)速為2000rpm的單個汽缸發(fā)動機為例進行展示的。在圖13中呈現(xiàn)了結(jié)果，在圖13中，首先將發(fā)動機102控制在SI模式下，然后在循環(huán)7中將發(fā)動機102轉(zhuǎn)換至HCCI模式。圖13包括示出了工作輸出的線220，該工作輸出表示為示范發(fā)動機的凈平均有效壓力(NMEP)，而線222示出了示范發(fā)動機的模型的工作輸出。線220和線222示出了系統(tǒng)100的試驗結(jié)果和建模之間的良好相關(guān)性。線220指示在從SI模式至HCCI模式的切換期間系統(tǒng)100的輸出相對恒定。
[0040]圖13進一步包括示出了示范發(fā)動機的“CA5Q”的線224，“CA5Q”定義為已經(jīng)釋放出燃燒產(chǎn)生的能量的50%的曲軸角，而線226示出了系統(tǒng)的模型的CA5Q。線224反映了始于循環(huán)2的燃燒定時的延遲，該延遲導致了后來的CA5q。延遲的CA5q繼續(xù)，直到發(fā)起HCCI模式，此時，將CA50快速驅(qū)動趨于O。線224和線226示出了系統(tǒng)的試驗結(jié)果和建模之間的良好相關(guān)性。
[0041]圖13中的線228描繪了建模的殘余氣體的量，而線230描繪了當進給閥關(guān)閉時汽缸中的