專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平。
背景技術(shù)：
具有內(nèi)燃機(jī)的車輛可以以多種模式運(yùn)轉(zhuǎn)。如在一個(gè)實(shí)例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以以
火花點(diǎn)燃(SI)的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，其中， 一定充量的空氣和燃料的混合物通過燃燒 室中的發(fā)火花裝置發(fā)出的火花點(diǎn)燃。如在另一個(gè)實(shí)例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過壓縮 點(diǎn)燃模式運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，空氣和燃料的混合物通過活塞在燃燒室中被壓縮，從而 引起充量(包括空氣和燃津+)的點(diǎn)燃，而無須要求來自發(fā)火花裝置的額外的火
補(bǔ)化。
一種稱為均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)的壓縮點(diǎn)燃，利用對(duì)基本上均質(zhì)的 空氣和燃料的混合物的壓縮來實(shí)現(xiàn)可控自動(dòng)點(diǎn)火(CAI)。在HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中， 由于用壓縮點(diǎn)燃替代火花點(diǎn)燃，所以在整個(gè)燃燒室中點(diǎn)燃幾乎同時(shí)發(fā)生，從而 使得燃燒過程的控制面臨挑戰(zhàn)。在具有均質(zhì)充量方面HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng) 機(jī)類似，但是在具有壓縮點(diǎn)燃方面與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)類似。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)可以用于 將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的低排放與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率結(jié)合起來。
典型地，HCCI內(nèi)燃機(jī)與其它燃燒過程相比改變運(yùn)轉(zhuǎn)狀況更緩慢。用于控 制初始?xì)飧谞顩r(例如內(nèi)部殘余、進(jìn)入空氣溫度、以及燃燒進(jìn)程穩(wěn)定窗口)的 發(fā)動(dòng)機(jī)硬件限制動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
在一種方案中，如Kurtz等人的美國(guó)專利6,725,825中所描述的，可以控 制發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式來改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)。尤其是，Kurtz探討了通過將一部分氣缸 從第一燃燒模式轉(zhuǎn)換至第二燃燒模式(例如從HCCI燃燒4莫式轉(zhuǎn)換至SI燃燒 模式)來提供等于駕駛者需求的力矩的凈力矩。
然而，在此本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到這種方案的弊端。具體而言，氣缸在燃燒模式 之間的轉(zhuǎn)換會(huì)增加燃燒控制的挑戰(zhàn)性；降低燃燒點(diǎn)燃?xì)飧椎男б?；以及增加?放、增加噪聲、振動(dòng)與不穩(wěn)定性(NVH)、以及提供不太平穩(wěn)的力矩傳遞。

發(fā)明內(nèi)容
在如此處所述第一種方案中，上述問題可以通過以下方式進(jìn)行處理利用 電子閥致動(dòng)來控制多氣缸內(nèi)燃機(jī)，即在HCCI燃燒模式中操作第一部分氣缸， 在非HCCI燃燒模式中操作第二部分氣缸；以及調(diào)節(jié)第二部分氣缸的閥定時(shí)， 以響應(yīng)瞬態(tài)力矩需求使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷均衡。
在同樣如在此所述第二種途徑中，上述問題可以通過以下方式進(jìn)行處理 控制多氣缸內(nèi)燃機(jī)，即在HCCI燃燒模式中操作第一部分氣缸，在非HCCI燃 燒模式中操作第二部分氣缸；以及調(diào)節(jié)第二部分氣缸提供的力矩大于第一部分 氣缸提供的力矩的調(diào)節(jié)，以響應(yīng)瞬態(tài)力矩需求。由此，盡管在兩部分氣缸中都 調(diào)節(jié)了力矩，然而非HCCI燃燒氣缸提供了更大的調(diào)節(jié)以能夠改善HCCI部分 的控制。
在同樣在此所述另一途徑中，上述問題可以通過以下這種用于控制多氣缸 內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行處理所述系統(tǒng)包括第一組氣缸，其在均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃 模式中操作；第二組氣缸，其在火花點(diǎn)火模式中操作；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其 可操作地結(jié)合至所述第一部分氣缸和所述第二部分氣缸，所述控制器調(diào)節(jié)所述 第二組氣缸的閥定時(shí)，以響應(yīng)瞬態(tài)力矩需求來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)載荷均衡。


圖1為示例的內(nèi)燃機(jī)的一部分的示意性視圖。
圖2A和圖2B為示例的電子閥致動(dòng)系統(tǒng)處于第一位置和第二位置的示意 性視圖。
圖2C為示例的電子閥致動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
圖3為在壓縮點(diǎn)燃下運(yùn)行在一些氣缸情況下動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)的方法 的流程圖。
圖4為通過利用一些氣缸響應(yīng)高頻力矩需求和其它氣缸響應(yīng)低頻力矩需 求來動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)的方法的流程圖。
圖5為示出了響應(yīng)瞬態(tài)力矩需求量動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的圖表。
具體實(shí)施例方式
圖1為示出了多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)氣缸的示意圖，其可以包括在汽車的
推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地通過包括控制器12的控制系統(tǒng)和由車
輛操作者132通過輸入裝置130的輸入進(jìn)行控制。在本實(shí)施例中，輸入裝置 130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器 134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室(即氣缸)30可以包括其中設(shè)置有活塞36的燃燒室 壁32?；钊?6可以結(jié)合至曲柄軸40,以致使活塞的反復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成曲柄軸的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲柄軸40可以經(jīng)由傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合至客車的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。而且， 起動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以經(jīng)由飛4侖結(jié)合至曲柄軸40,以能夠起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)。
燃燒室30可以從進(jìn)氣通道44中經(jīng)由進(jìn)氣歧管42接收進(jìn)入空氣，并且可 以經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣通道44和排氣通道48可以通過相應(yīng) 的進(jìn)氣閥52和排氣閥54選擇性地與燃燒室30連通。在一些實(shí)施例中，燃燒 室30可以包括兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥和/或兩個(gè)或多個(gè)排氣閥。
進(jìn)氣閥52可以由控制器12通過電子閥致動(dòng)器(EVA) 51進(jìn)行控制。類 似地，排氣閥54可以由控制器12通過EVA 53進(jìn)行控制。在一些狀況期間， 控制器12可以改變提供給致動(dòng)器51和53的信號(hào)，以控制相應(yīng)的進(jìn)氣閥和排 氣閥的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣閥52和排氣閥54的位置可以分別通過閥位置傳感器 55和57確定。在可選的實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥和排氣閥可以通過一個(gè) 或多個(gè)凸輪致動(dòng)，并且可以利用一個(gè)或多個(gè)凸輪輪廓線變換(CPS)系統(tǒng)，可變 進(jìn)氣凸輪正時(shí)(VCT)系統(tǒng)、可變閥正時(shí)(VVT)系統(tǒng)和/或可變閥升程(VVL) 系統(tǒng)，以改變閥操作。例如，氣缸30可以選擇性地包括經(jīng)由電子閥致動(dòng)控制 的進(jìn)氣閥和經(jīng)由包括CPS和/或VCT的凸輪致動(dòng)控制的排氣閥。
燃料噴射器66示出為直接與燃燒室30結(jié)合，以與從控制器12中經(jīng)由電 子驅(qū)動(dòng)器68接收脈寬的信號(hào)FPW成比例地直接向燃燒室30中噴射燃料。以 這種方式，燃料噴射器66提供了所謂的將燃料直接噴射入燃燒室30。燃料噴 射器例如可以安裝在燃燒室的側(cè)部，或者安裝在燃燒室的頂部。
燃料可以通過包括燃料箱、燃料泵、和燃料分配管的燃料系統(tǒng)(未示出) 輸送至燃料噴射器66。在一些實(shí)施例中，燃燒腔室30可以選擇性地或附加地 包括設(shè)置在進(jìn)氣通道44中的燃料噴射器，其以提供所謂的燃料進(jìn)入燃燒室30 的上游的進(jìn)氣道的進(jìn)氣道燃料噴射構(gòu)造設(shè)置。
進(jìn)氣歧管42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在這種特殊的實(shí)施例
中，節(jié)流板64的位置可以由控制器12通過提供給包括在節(jié)氣門62中的電動(dòng) 機(jī)或致動(dòng)器的信號(hào)而改變，即通常被稱作電子節(jié)氣門控制(ETC)的構(gòu)造。以 這種方式，可以操作節(jié)氣門62以改變提供至燃燒室30和其它發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的 進(jìn)入空氣。節(jié)流板64的位置可以通過節(jié)氣門位置信號(hào)TP提供至控制器12。 進(jìn)氣歧管42可以包括用于分別提供信號(hào)MAF和MAP至控制器12的空氣流 量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122。
在選擇的操作模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)88可以響應(yīng)來自控制器12的點(diǎn)火提前信 號(hào)SA，經(jīng)由火花塞92提供點(diǎn)燃火花至燃燒室30。盡管示出了火花點(diǎn)燃部件， 但在一些實(shí)施例中，燃燒室30或發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或多個(gè)其它燃燒室可以壓縮 點(diǎn)燃模式和火花點(diǎn)燃運(yùn)轉(zhuǎn)，包括或不包括火花點(diǎn)燃。
排放氣體傳感器126示出為結(jié)合至排放控制裝置70的上游的排放通道 48。傳感器126可以為用于提供指示排放氣體的空氣/燃料比率的任何適當(dāng)?shù)?傳感器，例如線性含氧傳感器或UEGO (通用或?qū)挿秶艢庋鹾總鞲衅?、 兩種狀態(tài)的氧傳感器(two - state oxygen sensor)或尾氣氧含量傳感器(EGO )、 HEGO (加熱尾氣氧含量傳感器)、NOx、 HC、或CO傳感器。
排放控剁焚奢70示出為沿徘放通it 48左排放氣休傳感器126的下游設(shè) 置。裝置70可以為三效催化劑(TWC)、 NOx凈化器、各種其它排放控制設(shè) 備、或者它們的結(jié)合。在一些實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)IO運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，排放控 制裝置70可以通過在特定的空氣/燃料比率范圍內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)氣缸 而周期性地重置。
控制器12在圖1中示出為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元102;輸 入/輸出端口 104;可執(zhí)行程序和刻度值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，在本特定實(shí)例中示出 為只讀存儲(chǔ)芯片106;隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108;永久存儲(chǔ)器110、以及數(shù)據(jù)總線。 除了先前探討的這些信號(hào)之外，控制器12可以從結(jié)合至發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感 器中接收各種信號(hào)，包括來由空氣流量傳感器120的感應(yīng)的空氣流量(MAF) 的測(cè)量值；來自結(jié)合至冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度 (ECT);來自結(jié)合至曲柄軸40的霍爾效應(yīng)(Hall effect)傳感器118 (或其它 類型)的表面廓線點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置 (TP);以及來自傳感器122的歧管絕對(duì)壓力信號(hào)MAP?？梢酝ㄟ^控制器12
從信號(hào)PIP中產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)RPM。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信 號(hào)MAP可以用于提供進(jìn)氣歧管中的真空度或壓力的指示。注意到，可以使用 上述傳感器的各種結(jié)合，例如使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器，或者 相反。
在化學(xué)計(jì)量操作的過程中，MAP傳感器可以給出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的指示。而 且，這種傳感器連同被檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度一起可以提供對(duì)引入氣缸中的充量 (包括空氣)的評(píng)估。在一個(gè)實(shí)施例中，也用作發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器的傳感器 118可以在曲柄軸每旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量等間隔脈沖。如上所述，圖l僅 僅示出了多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)氣缸，并且各氣缸可以類似地包括其自已的進(jìn)氣 /排氣閥、燃料噴射器、火花塞等組件。
圖2A、圖2B和圖2C示出了 EVA系統(tǒng)和可以用作如上參考圖1所述的 進(jìn)氣閥或排氣閥中的一個(gè)的岡的詳細(xì)視圖。參考圖2A和圖2B, EVA系統(tǒng)210 示出為用于控制氣缸的閥212在全關(guān)閉位置(在圖2A中示出)和全打開位置 (在圖2B中示出)之間的移動(dòng)。裝置210包括具有上線圈216和下線圈218 的電子閥致動(dòng)器(EVA)214，所述上線圈216和下線圈218電磁驅(qū)動(dòng)銜鐵220 抵抗上彈簧222和下彈簧224的力，以控制閥212的移動(dòng)。
可以提供一個(gè)或多個(gè)傳感器228、 230和232來檢測(cè)銜鐵220的位置、速 度和/或加速度。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器228、 230和232中的至少一個(gè)傳感 器可以包括開關(guān)型傳感器，其檢測(cè)銜鐵220在傳感器的區(qū)域中穿過的時(shí)間。在 一些實(shí)施例中，傳感器228、 230和232中的至少一個(gè)傳感器可以向控制系統(tǒng) 提供連續(xù)的位置、速度、和/或加速度數(shù)據(jù)，以控制銜鐵和/或閥的位置。
可以結(jié)合至控制器12中或者作為控制系統(tǒng)的單獨(dú)的控制器部分的控制器 234示出為可操作地連接至位置傳感器228、 230和232,以及連接至上線圈 216和下線圈218以控制閥212的致動(dòng)和起落。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)10具有用 于響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況而改變升程高度、升降持續(xù)時(shí)間、和/或打開和關(guān)閉 正時(shí)的一個(gè)或多個(gè)電子閥致動(dòng)器。
圖2C示出了 EVA系統(tǒng)的可選實(shí)施例，其包括具有由一對(duì)相對(duì)的電磁線圈 (例如螺線管)致動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)閥的雙線圈振蕩塊致動(dòng)器，所述一對(duì)相對(duì)的電^茲 線圈被設(shè)計(jì)為克月H殳置成不同于圖2A和圖2B的致動(dòng)器的一對(duì)相對(duì)的閥彈簧 242和244的力。除了圖2C示出的可以為發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的進(jìn)氣端口或排氣端 口的端口 250，圖2C的電子閥致動(dòng)系統(tǒng)的其它部件可以與圖2A和圖2B的這 些部件類似。向電磁體的線圈施加可變電壓引起電流流動(dòng)，其控制各電磁體產(chǎn) 生的力。對(duì)于一些EVA系統(tǒng)，構(gòu)成致動(dòng)器的各電^f茲體可以獨(dú)立于其線圈中的 電流的極性，僅僅產(chǎn)生沿一個(gè)方向的力。
如上所示，當(dāng)致動(dòng)器被斷電(例如未供電)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)中的電子致動(dòng)閥可 以保持在半開位置。因此，在氣缸的燃燒操作之前，各閥可以經(jīng)過初始化循環(huán)。 在初始化循環(huán)的過程中，致動(dòng)器可以以指定的方式隨電流受到脈沖作用，以將 閥設(shè)置在全關(guān)閉位置或全打開位置。此外，如將在下文中更加詳細(xì)地描述的， 初始化循環(huán)可以包括確定用于EVA系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)磁性線圏的保持電流的 基本水平。
在這種初始化之后，閥可以順次地通過所述一對(duì)電》茲線圈根據(jù)所需閥正時(shí) 和點(diǎn)火順序被致動(dòng)，第一電磁線圈(例如，下線圈)用于將閥打開，而第二電 磁線圏(例如，上線圈)用于將閥關(guān)閉。
各電磁體的磁性可以為使得只單個(gè)的電磁線圈(上線圈或下線圈)需要在 任何時(shí)候被通電。由于對(duì)大多數(shù)各發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)， 一個(gè)線圈(例如上線圈)保持 閥關(guān)閉，因此該線圈可以比另一個(gè)線圈(例如下線圈)在更高百分比的時(shí)間內(nèi) 操作。
在具有一些在HCCI燃燒模式中運(yùn)轉(zhuǎn)的氣缸和一些在非HCCI模式中運(yùn)轉(zhuǎn) 的氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)10中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過快速改變非HCCI氣缸總發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 來響應(yīng)動(dòng)態(tài)力矩需求，而HCCI氣缸改變的較慢。在一些實(shí)施例中， 一些或所 有非HCCI氣缸可以通過改變?nèi)紵Ｊ?、空氣進(jìn)氣、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、或者甚至通過 停用 一些氣缸來提供高頻轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)10可以在至少一個(gè)氣缸上使用電子閥致 動(dòng)器(EVA)和HCCI,以降低或消除氣缸在燃燒模式之間的轉(zhuǎn)換，改善燃燒 控制，改善發(fā)動(dòng)機(jī)效率，降低排放，降低噪聲、振動(dòng)與不穩(wěn)定性(NVH)以 及提供平穩(wěn)的轉(zhuǎn)用矩輸送。
非HCCI氣缸與并聯(lián)式復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)類似，可以以相當(dāng)?shù)偷某?本提供動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平。例如，可以調(diào)節(jié)閥正時(shí)以調(diào)節(jié)提供至某些氣缸的空氣進(jìn)
氣，并且對(duì)運(yùn)行在允許運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)快速變化的模式下的氣缸提供動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。
在瞬態(tài)(transient)狀態(tài)中(即非穩(wěn)態(tài))，非HCCI氣缸可以快速地改變發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩，而HCCI氣缸改變得非常慢。在瞬態(tài)之后當(dāng)HCCI氣缸的達(dá)到最佳穩(wěn) 態(tài)操作，非HCCI氣缸將減小輸出或增加輸出，以與總轉(zhuǎn)矩需求匹配。為了減 小NVH，HCCI和基礎(chǔ)燃燒氣缸可以被調(diào)節(jié)為在均等的曲柄角間距的情況下點(diǎn) 火。在一些實(shí)施例中，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度的增加，均等的曲柄角間距逐漸消除。
在一些實(shí)施例中，HCCI氣缸與非HCCI氣缸的比率也能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、以及車輛構(gòu)造被調(diào)整為更好地滿足瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩要求，或者 改善燃料燃燒效率。
圖3為動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)的方法300的流程圖。在模塊312中，可以通 過通過運(yùn)轉(zhuǎn)HCCI燃燒模式的第一部分氣缸來控制多缸內(nèi)燃機(jī)10。在模塊314 中，第二部分氣缸可以以非HCCI燃燒模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，至少 一些非HCCI氣缸可以為直接燃料噴射分層充量火花點(diǎn)燃?xì)飧住⒕|(zhì)充量火花 點(diǎn)燃?xì)飧?、或者均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃?xì)飧住?br> 響應(yīng)瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求320，第二部分氣缸的閥正時(shí)可以在模塊322中調(diào)節(jié)， 以動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)10。瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求可以根據(jù)所需轉(zhuǎn)矩增加或根據(jù)所需 轉(zhuǎn)矩減少。
在一些實(shí)施例中，方法300可以進(jìn)一步包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、發(fā)動(dòng)機(jī) 構(gòu)造、和車輛構(gòu)造調(diào)節(jié)HCCI氣缸與非HCCI氣缸的比率。此外，在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩 需求的過程中，實(shí)施例可以停用至少一些非HCCI氣缸。在一些實(shí)施例中，第 一部分氣缸和第二部分氣缸可以在均等的曲柄角間距的情況下操作以降低噪
聲、振動(dòng)與不穩(wěn)定性。在一些實(shí)施例中，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度的增加，均等的曲柄 角向位可以逐步消除。
在判定才莫塊324中，如果對(duì)非HCCI氣缸的閥正時(shí)的調(diào)節(jié)不足以滿足瞬態(tài) 轉(zhuǎn)矩需求，則可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)岡正時(shí)。在替代的實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)空氣充量、 燃燒模式等其它變量，以提供非HCCI氣缸對(duì)轉(zhuǎn)矩需求的快速響應(yīng)。此外，一 些實(shí)施例可以跳過判定模塊324,而是簡(jiǎn)單地進(jìn)入在判定模塊320處開始的瞬 態(tài)轉(zhuǎn)矩需求循環(huán)。
在模塊326中，可以調(diào)節(jié)閥正時(shí)以平衡所有非HCCI氣缸和HCCI氣缸的載荷。發(fā)動(dòng)機(jī)10響應(yīng)于才莫塊320中的瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求在才莫塊322中調(diào)節(jié)閥正時(shí) 之后，其能夠通過調(diào)節(jié)閥正時(shí)以將非HCCI氣缸保持在選定的范圍內(nèi)，并且通 過連續(xù)地調(diào)節(jié)HCCI氣缸閥正時(shí)，直到HCCI氣缸和非HCCI氣缸載荷達(dá)到所 需平衡，來逐漸地調(diào)節(jié)閥正時(shí)以平衡載荷。方法300能夠大幅增加和降低來自 非HCCI氣缸的轉(zhuǎn)矩以處理瞬態(tài)狀況，并且還在響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩需求調(diào)節(jié)閥正時(shí)之 后，平衡非HCCI氣缸和HCCI氣缸之間的載荷。載荷平衡(即所謂的載荷調(diào) 平)也可以利用多個(gè)氣缸中不同模式的轉(zhuǎn)換，以將為各部分氣缸所提供的轉(zhuǎn)矩 保持在所選的范圍內(nèi)。
通過這種方式，可以增加具有至少一些HCCI氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)， 同時(shí)減少HCCI之外的轉(zhuǎn)換且提高氣缸處于HCCI模式的時(shí)間值。當(dāng)在瞬態(tài)轉(zhuǎn) 矩需求之后HCCI氣缸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，非HCCI氣缸可以降低或增加輸 出以與總轉(zhuǎn)矩需求相匹配。
圖4為動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)的方法400的流程圖。在;f莫塊412中，多缸內(nèi) 燃機(jī)10可以通過以HCCI燃燒模式運(yùn)轉(zhuǎn)第一部分氣缸而進(jìn)行控制。在模塊414 中，第二部分氣缸可以以非HCCI燃燒模式運(yùn)轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，至少一些 非HCCI氣缸可以為直接燃料噴射分層充量火花點(diǎn)燃?xì)飧?、均質(zhì)充量火花點(diǎn)燃 氣缸、或非均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃?xì)飧住?br> 響應(yīng)高頻轉(zhuǎn)矩需求420，可以在模塊422中調(diào)節(jié)第二部分氣缸的閥正時(shí)， 以動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)10。高頻轉(zhuǎn)矩需求可以是所要求的力矩相對(duì)快速地增 加或降低。
在一些實(shí)施例中，方法400可以進(jìn)一步包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀況、發(fā)動(dòng)機(jī) 構(gòu)造和車輛構(gòu)造來調(diào)節(jié)HCCI氣缸對(duì)非HCCI氣缸的比率。此外， 一個(gè)實(shí)施例 可以在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求的過程中停用至少一些非HCCI氣缸。在一些實(shí)施例中， 第一部分氣缸和第二部分氣缸可以在均等的曲柄角間距的情況下操作，以降低 噪聲、振動(dòng)與不穩(wěn)定性。在一些實(shí)施例中，均等的曲柄角定向可以隨著發(fā)動(dòng)機(jī) 速度的增加逐漸消除。
在判定模塊424中，如果對(duì)非HCCI氣缸的閥正時(shí)的調(diào)節(jié)不足以滿足瞬態(tài) 轉(zhuǎn)矩需求，則可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)閥正時(shí)。在替代的實(shí)施例中，對(duì)非HCCI氣缸可 以調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣、燃燒模式等其它變量，提供對(duì)轉(zhuǎn)矩需求的快速響應(yīng)。此外，一些實(shí)施例可以跳過判定模塊424,而是簡(jiǎn)單地進(jìn)入在判定模塊420處開始的 瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求循環(huán)。
在模塊426中，可以調(diào)節(jié)閥正時(shí)以平衡所有非HCCI氣缸和HCCI氣缸的 載荷。發(fā)動(dòng)機(jī)10響應(yīng)模塊420中的高頻轉(zhuǎn)矩需求在模塊422中調(diào)節(jié)閥正時(shí)之 后，其能夠通過調(diào)節(jié)閥正時(shí)以將非HCCI氣缸保持在選定的范圍內(nèi)，并且通過 連續(xù)地調(diào)節(jié)HCCI氣缸閥正時(shí)，直到HCCI氣缸和非HCCI氣缸載荷達(dá)到所需 平衡，來逐漸地調(diào)節(jié)閥正時(shí)以平衡載荷。方法400能夠大幅增加和降低來自非 HCCI氣缸的轉(zhuǎn)矩以處理各種轉(zhuǎn)矩頻率的需求，并且還能夠在響應(yīng)轉(zhuǎn)矩需求調(diào) 節(jié)閥正時(shí)之后，平衡非HCCI氣缸和HCCI氣缸之間的載荷。載荷平衡(即所 謂的載荷調(diào)平)也可以利用多個(gè)氣缸中不同模式的轉(zhuǎn)換，以將為各部分氣缸所 提供的轉(zhuǎn)矩保持在所選的范圍內(nèi)。
例如，所需轉(zhuǎn)矩可以包括涉及平均速度、平均效率、平均載荷等的部分， 以及包括超車、路面傾斜變化、突然節(jié)流閥開或關(guān)進(jìn)短暫變化的瞬態(tài)部分。高 頻轉(zhuǎn)矩需求相應(yīng)于瞬態(tài)需求，即相對(duì)于相對(duì)穩(wěn)態(tài)或平均轉(zhuǎn)矩需求的增加或減 小，相對(duì)穩(wěn)態(tài)或平均轉(zhuǎn)矩需求可以被認(rèn)作是低頻轉(zhuǎn)矩需求。
通過將轉(zhuǎn)矩需求分成高頻部分和低頻部分，方法400可以向更適合的氣缸 (例如非HCCI氣缸)提供高頻需求，同時(shí)利用HCCI氣缸和非HCCI氣缸響 應(yīng)低頻轉(zhuǎn)矩需求。在一些實(shí)施例中，低頻部分可以根據(jù)所要求的轉(zhuǎn)矩和現(xiàn)時(shí)載 荷平衡狀況在HCCI氣缸和非HCCI氣缸之間分布。例如，可以平衡載荷以將 HCCI氣缸保持為HCCI燃燒模式，并且在非HCCI氣缸中進(jìn)一步改變高頻響 應(yīng)和4氐頻響應(yīng)。
通過這種方式，可以提高具有至少一些HCCI氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)， 同時(shí)減少轉(zhuǎn)換出HCCI模式的氣缸且改善氣缸可以處于HCCI模式的時(shí)間。當(dāng) 在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求之后HCCI氣缸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，非HCCI氣缸可以降低 或增加輸出以與總轉(zhuǎn)矩需求相匹配。
圖5為示出了響應(yīng)瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求520動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的圖 表。圖5示出了增加的轉(zhuǎn)矩需求，而在實(shí)施例中也可以響應(yīng)減小的轉(zhuǎn)矩需求。 參考附圖，瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求增加總的所要求的轉(zhuǎn)矩，從在時(shí)間等于4秒處約50 牛頓米至?xí)r間等于6.5秒處的約100牛頓米。響應(yīng)這種瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求，非HCCI氣缸可以比HCCI氣缸更快地調(diào)節(jié)來提 供轉(zhuǎn)矩，如可以被與HCCI轉(zhuǎn)矩線525相比的非HCCI轉(zhuǎn)矩線530的斜率證明 的。在一些實(shí)施例中，當(dāng)總轉(zhuǎn)矩需求變得更加穩(wěn)定，則來自非HCCI氣缸的動(dòng) 態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)可以降低，并且HCCI氣缸提供的轉(zhuǎn)矩可以被緩慢地調(diào)節(jié)，這樣， 總轉(zhuǎn)矩需求被基本上滿足。
注意到，在此包括的示例的控制和評(píng)估程序可以被用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或 車輛系統(tǒng)構(gòu)造。在此描述的具體程序可以表示一個(gè)或多個(gè)任何數(shù)量的處理策 略，例如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多重任務(wù)、多線程等。由此，示出的各種步驟、 運(yùn)轉(zhuǎn)、或功能可以示出的順序、平行的、或在一些情況下被省略的情況中執(zhí)行。 類似地，處理的順序并不是獲得在此所述示例的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必須 的，而是為了容易地示出和描述而提供。根據(jù)所使用的特殊策略， 一個(gè)或多個(gè) 示出的動(dòng)作或功能可以被反復(fù)執(zhí)行。此外，所述的動(dòng)作可以圖示的代碼表示， 以編程至發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。
應(yīng)當(dāng)理解，在此公開的構(gòu)造和程序?qū)嵸|(zhì)上是示例性的，并且由于可以進(jìn)行 多種改型，因此這些具體實(shí)施例不認(rèn)為是限制性的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用 于V-6、 1-4、 1-6、 V-12、對(duì)置4、以及其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開內(nèi)容的主題包 括各種系統(tǒng)和構(gòu)造以及在此公開的其它特征、功能和/或特性的所有新穎的和 非顯而易見的結(jié)合和子結(jié)合。
以下的權(quán)利要求書特別指出了被認(rèn)為新穎和非顯而易見的某些結(jié)合和子 結(jié)合。這些權(quán)利要求可以指出"一個(gè)"要素或"第一"要素或其等價(jià)物。這種 權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個(gè)或多個(gè)這種要素的合并，即不要求也不排出兩 個(gè)或多個(gè)這種要素。所公開的特征、功能、要素和/或特性的其它結(jié)合和子結(jié) 合可以通過本文或相關(guān)申請(qǐng)中的這些權(quán)利要求的修改或新權(quán)利要求的陳述而 要求權(quán)利。無論這些權(quán)利要求相對(duì)于原權(quán)利要求在保護(hù)范圍上更寬、更窄、相 等或不同，同樣被認(rèn)為包括在本公開內(nèi)容的主題內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用電子閥致動(dòng)控制多缸內(nèi)燃機(jī)的方法，包括以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)模式運(yùn)轉(zhuǎn)第一部分氣缸；以非HCCI模式中運(yùn)轉(zhuǎn)第二部分氣缸；以及調(diào)節(jié)所述第二部分氣缸的閥正時(shí)，以響應(yīng)于瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求來動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)。
2. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造和 車輛構(gòu)造來調(diào)節(jié)HCCI氣缸對(duì)非HCCI氣缸的比率。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中，在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求的過程中，非HCCI氣缸 改變?nèi)紵Ｊ健?br> 4. 權(quán)利要求3的方法，其中，至少部分非HCCI氣缸為直接燃料噴射分 層充量火花點(diǎn)燃?xì)飧?、均質(zhì)充量火花點(diǎn)燃?xì)飧?、或非均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃?xì)飧住?br> 5. 權(quán)利要求1的方法，其中，在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求的過程中，至少部分非HCCI 氣缸停用。
6. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在均等的曲柄角間距的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)第 一部分氣缸和第二部分氣缸。
7. —種用于控制多缸內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)，包括 第一部分氣缸，其以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃模式運(yùn)轉(zhuǎn)； 第二部分氣缸，其以非HCCI模式中運(yùn)轉(zhuǎn)；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其可操作地結(jié)合至第一部分氣缸和第二部分氣缸，所述控 制器調(diào)節(jié)第二部分氣缸的閥正時(shí)，以響應(yīng)于瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求來動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng) 機(jī)。
8. 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可操作地構(gòu)造為根據(jù)發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、和車輛構(gòu)造來調(diào)節(jié)HCCI氣缸對(duì)非HCCI氣缸的 比率。
9. 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可操作地構(gòu)造為在瞬態(tài) 轉(zhuǎn)矩需求的過程中，改變非HCCI氣缸的燃燒模式。
10. 權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，至少部分非HCCI氣缸為直接燃料噴射分層充量火花點(diǎn)燃?xì)飧?、均質(zhì)充量火花點(diǎn)燃?xì)飧?、或非均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃?xì)飧住?br> 11. 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可操作地構(gòu)造為在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求的過程中，停用至少部分非HCCI氣缸。
12. 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可操作地構(gòu)造為調(diào)節(jié)第 一部分氣缸和第二部分氣缸以具有均等的曲柄角間距。
13. 權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可操作地構(gòu)造為隨著 發(fā)動(dòng)機(jī)速度的增加，逐漸消除均等的曲柄角間距。
14. 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述氣缸具有電子致動(dòng)閥。
15. —種用于控制多缸內(nèi)燃機(jī)的方法，包括 以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)模式運(yùn)轉(zhuǎn)第一部分氣缸； 以非HCCI模式運(yùn)轉(zhuǎn)第二部分氣缸；以及調(diào)節(jié)第二部分氣缸提供的轉(zhuǎn)矩以響應(yīng)高頻轉(zhuǎn)矩需求，以及調(diào)節(jié)第一部分氣 缸提供的轉(zhuǎn)矩以響應(yīng)低頻轉(zhuǎn)矩需求。
16. 權(quán)利要求15的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、 和車輛構(gòu)造來調(diào)節(jié)HCCI氣缸對(duì)非HCCI氣缸的比率。
17. 權(quán)利要求15的方法，其中，在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求的過程中，非HCCI氣 缸改變?nèi)紵Ｊ健?br> 18. 權(quán)利要求17的方法，其中，至少一些非HCCI氣缸為直接燃料噴射 分層充量火花點(diǎn)燃?xì)飧?、均質(zhì)充量火花點(diǎn)燃?xì)飧住⒒蚍蔷|(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃?xì)飧住?br> 19. 權(quán)利要求15的方法，其中，在瞬態(tài)力轉(zhuǎn)矩需求的過程中，至少一些 非HCCI氣缸停用。
20. 權(quán)利要求15的方法，進(jìn)一步包括在均等的曲柄角間距的情況下運(yùn)轉(zhuǎn) 第一部分氣缸和第二部分氣缸。
全文摘要
一種利用電子閥致動(dòng)控制多缸內(nèi)燃機(jī)的方法，包括運(yùn)轉(zhuǎn)均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)模式的第一部分氣缸；運(yùn)轉(zhuǎn)非HCCI模式的第二部分氣缸；以及調(diào)節(jié)第二部分氣缸的閥正時(shí)，以響應(yīng)瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求來動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)。一種控制多缸內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)，包括以HCCI模式運(yùn)轉(zhuǎn)的第一組氣缸；以非HCCI模式運(yùn)轉(zhuǎn)的第二組氣缸；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其可操作地結(jié)合至第一組氣缸和第二組氣缸，所述控制器調(diào)節(jié)第二組氣缸的閥正時(shí)，以響應(yīng)瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩需求來動(dòng)態(tài)載荷調(diào)平發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02B17/00GK101196136SQ20071019706
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者亞歷克斯·吉布森, 伊利亞·V.·科爾馬諾夫斯基, 約翰·O.·米凱利尼 申請(qǐng)人:福特全球科技有限公司