專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制hcci燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中催化劑溫度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，更具體地涉及用于控制排氣催化劑溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)控 制系統(tǒng)，該排氣催化劑用于在火花點(diǎn)火和均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火(HCCI)兩種模式下工作的發(fā) 動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
本節(jié)所提供的背景技術(shù)描述目的在于從總體上呈現(xiàn)本發(fā)明的背景。發(fā)明人的一部 分工作在背景技術(shù)部分中被描述，這部分內(nèi)容以及在提交申請(qǐng)時(shí)該描述中不另構(gòu)成現(xiàn)有技 術(shù)的方面，既不明確也不暗示地被承認(rèn)是破壞本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)可在火花點(diǎn)火(Si)模式以及均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火(HCCI)模式下工作。HCCI 模式涉及將燃料和氧化劑的混合物壓縮到自燃點(diǎn)。可基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載來(lái)選擇其中一 種模式。在HCCI模式中，點(diǎn)燃同時(shí)在幾個(gè)位置處發(fā)生，這使得燃料/空氣混合物幾乎同時(shí) 燃燒。HCCI模式的執(zhí)行效果接近于理想的奧托循環(huán)，與SI模式相比提供了改進(jìn)的工作效率 并且產(chǎn)生更低的排放水平。然而，由于不存在燃燒的直接引發(fā)器，所以點(diǎn)燃過(guò)程趨向于更難 于控制。為了對(duì)HCCI模式期間的工作進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)可改變引起燃燒的條件。例如， 控制系統(tǒng)可調(diào)節(jié)壓縮比、所引起的氣體溫度、所引起的氣體壓力、或者保留的或重新引入的 排氣量。已經(jīng)采用了一些措施來(lái)實(shí)施調(diào)節(jié)，從而擴(kuò)展了 HCCI工作區(qū)域。一種控制措施采用了可變氣門(mén)正時(shí)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮比。例如，當(dāng)進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，可通過(guò) 調(diào)節(jié)來(lái)控制壓縮比。保留在燃燒室內(nèi)的排氣量可通過(guò)氣門(mén)重打開(kāi)和/或氣門(mén)重疊而得到控 制。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于HCCI模式期間，排氣溫度低于運(yùn)行在火花噴射模式下的排氣溫 度。時(shí)間一長(zhǎng)，HCCI模式中較低的排氣溫度會(huì)降低催化劑效率。當(dāng)催化劑溫度下降到低于 預(yù)定溫度時(shí)，催化劑效率可下降到低于臨界閾值。當(dāng)溫度或催化劑效率下降到低于預(yù)定閾 值時(shí)，車(chē)輛排放的排氣量增加。

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)使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以SI模式和HCCI模式工作。HCCI模 式在有限的工作范圍內(nèi)工作。然而，如果排氣效率或溫度下降到低于閾值，則在一個(gè)或多個(gè) 汽缸中采用SI模式以提高排氣的溫度，從而提高催化劑的溫度和效率。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括使發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮 點(diǎn)火(HCCI)模式工作；監(jiān)視所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況；響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑 的第一預(yù)測(cè)狀況；將所述第一預(yù)測(cè)狀況與第一閾值進(jìn)行比較；并且響應(yīng)于所述比較使所述 發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射模式工作。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)包括均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火 (HCCI)模式控制模塊，其使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI模式工作；和狀況監(jiān)視器模塊，其監(jiān)視所述發(fā)動(dòng)
3機(jī)的工況?？刂颇K還包括狀況預(yù)測(cè)器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑 的第一預(yù)測(cè)狀況。比較模塊將所述第一預(yù)測(cè)狀況與第一閾值進(jìn)行比較。火花噴射模式控制 模塊響應(yīng)于該比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射模式工作。本發(fā)明還提供了以下方案方案1. 一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括使發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作；監(jiān)視所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況；響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測(cè)狀況；將所述第一預(yù)測(cè)狀況與第一閾值進(jìn)行比較；和響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射模式工作。方案2.如方案1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述 工況產(chǎn)生所述催化劑的第二預(yù)測(cè)狀況；將所述第二預(yù)測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)于將所述第二預(yù)測(cè)狀況與所述第二閾值進(jìn)行比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述均質(zhì) 充量壓縮點(diǎn)火模式工作。方案3.如方案2所述的方法，其特征在于，將所述第二預(yù)測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行 比較包括將所述第二預(yù)測(cè)狀況與等于所述第一閾值的所述第二閾值進(jìn)行比較。方案4.如方案2所述的方法，其特征在于，將所述預(yù)測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行比較 包括將所述預(yù)測(cè)狀況與不同于所述第一閾值的第二閾值進(jìn)行比較。方案5.如方案2所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于將所述第二預(yù)測(cè)狀況與所述第 二閾值進(jìn)行比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作包括當(dāng)所述第二預(yù)測(cè)狀況大 于所述第二閾值時(shí)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作。方案6.如方案5所述的方法，其特征在于，第二預(yù)測(cè)狀況包括催化劑效率和催化 劑溫度中的一個(gè)。方案7.如方案1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生第一預(yù)測(cè)狀況包括產(chǎn)生催化劑溫度。方案8.如方案1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生第一預(yù)測(cè)狀況包括產(chǎn)生催化劑效率。方案9.如方案1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催 化劑的第一預(yù)測(cè)狀況包括響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況以及催化劑模型產(chǎn)生所述催化劑 的所述第一預(yù)測(cè)狀況。方案10.如方案1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射 模式工作包括當(dāng)所述第一預(yù)測(cè)狀況低于所述第一閾值時(shí)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花點(diǎn)火模式工作。方案11.如方案1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射 模式工作包括使第一汽缸以所述火花噴射模式工作，并且使不同于所述第一汽缸的多個(gè)汽 缸以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作。方案12.如方案1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射 模式工作包括使第一多個(gè)汽缸以所述火花噴射模式工作，并且使不同于所述第一多個(gè)汽缸的第二多個(gè)汽缸以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作。方案13.如方案12所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括利用所述第一多個(gè)汽缸 和所述第二多個(gè)汽缸形成第一型式，而后利用所述第一多個(gè)汽缸和第二多個(gè)汽缸形成第二 型式，所述第一型式不同于所述第二型式。方案14. 一種控制模塊，包括均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式控制模塊，其使發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作；狀況監(jiān)視器模塊，其監(jiān)視所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況；狀況預(yù)測(cè)器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測(cè)狀況；比較模塊，其將所述第一預(yù)測(cè)狀況與第一閾值進(jìn)行比較；和火花噴射模式控制模塊，其響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射模式工作。方案15.如方案14所述的控制模塊，其特征在于，所述狀況預(yù)測(cè)器模塊響應(yīng)于所 述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生所述催化劑的第二預(yù)測(cè)狀況，其中，所述比較模塊將所述第二預(yù) 測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行比較，并且其中，所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式控制模塊響應(yīng)于將所 述第二預(yù)測(cè)狀況與所述第二閾值進(jìn)行比較來(lái)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式 工作。方案16.如方案15所述的控制模塊，其特征在于，所述第二預(yù)測(cè)狀況包括催化劑 效率和催化劑溫度中的一個(gè)。方案17.如方案15所述的控制模塊，其特征在于，當(dāng)所述第二預(yù)測(cè)狀況大于所述 第二閾值時(shí)，所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式控制模塊使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火 模式工作。方案18.如方案14所述的控制模塊，其特征在于，所述火花點(diǎn)火模式控制模塊響 應(yīng)于比較來(lái)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一汽缸以所述火花噴射模式工作，并且所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn) 火模式控制模塊使不同于所述第一汽缸的多個(gè)汽缸以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作。方案19.如方案14所述的控制模塊，其特征在于，所述火花點(diǎn)火模式控制模塊響 應(yīng)于比較來(lái)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一多個(gè)汽缸以所述火花噴射模式工作，并且所述均質(zhì)充量壓 縮點(diǎn)火模式控制模塊使不同于所述第一汽缸的第二多個(gè)汽缸以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模 式工作。方案20.如方案14所述的控制模塊，其特征在于，當(dāng)所述第一預(yù)測(cè)狀況低于所述 第一閾值時(shí)，所述火花噴射模式控制模塊使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花點(diǎn)火模式工作。通過(guò)本文提供的描述將明了進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些描述和特定 示例僅僅用于說(shuō)明的目的，而并不旨在限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明將得到更加全面的理解，附圖中圖IA是根據(jù)本發(fā)明在SI和HCCI燃燒模式下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能框圖；圖IB是示例性氣門(mén)升程調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能框圖；圖IC是示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的功能框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明在HCCI模式和SI模式之間切換的方法的流程圖；以及圖3是在HCCI模式之后控制SI模式工作的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并不試圖以任何方式限制本發(fā)明、其應(yīng)用或 用途。為了清楚起見(jiàn)，在附圖中將使用相同附圖標(biāo)記來(lái)表示相似元件。如本文所使用的，短 語(yǔ)“A、B和C中的至少一個(gè)”應(yīng)當(dāng)解釋為是指使用了非排他性邏輯“或”的邏輯(A或者B或 者C)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不改變本發(fā)明原理的情況下，方法內(nèi)的步驟可按照不同順序執(zhí)行。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“模塊”指專(zhuān)用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè) 軟件或固件程序的處理器(共用處理器、專(zhuān)用處理器、或組處理器)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電 路、和/或提供所述功能的其他適合部件。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在SI模式和HCCI模式下工作。HCCI 模式降低了燃料消耗但僅在有限范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和速度下是可用的。僅作為示例，發(fā)動(dòng) 機(jī)控制系統(tǒng)可在低負(fù)載至中等負(fù)載以及低發(fā)動(dòng)機(jī)速度至中等發(fā)動(dòng)機(jī)速度的情況下使發(fā)動(dòng) 機(jī)工作在HCCI模式。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可在其他負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)速度情況下使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在 SI模式。HCCI工作區(qū)可由校準(zhǔn)表中的工作映射(operatingmap)限定。對(duì)于駕駛者而言，在SI模式和HCCI模式之間的轉(zhuǎn)變應(yīng)當(dāng)顯得是無(wú)縫的，應(yīng)當(dāng)使發(fā) 動(dòng)機(jī)排放最小化，且應(yīng)當(dāng)使燃料消耗的損耗最小化。本發(fā)明監(jiān)視催化劑的狀態(tài)(例如，催化劑溫度或催化劑效率)以確定何時(shí)從HCCI 模式切換回SI模式，以使催化劑效率得到提高。本發(fā)明使用催化劑溫度模型來(lái)確定催化劑 溫度或效率。現(xiàn)在參見(jiàn)圖1A，其中給出了示例性發(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，其基于駕駛者輸入模塊104使空氣/燃料混合物燃燒以產(chǎn)生用于車(chē)輛的驅(qū) 動(dòng)扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)可以是直接點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)?？諝馔ㄟ^(guò)節(jié)氣門(mén)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(mén)致動(dòng)器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)112的開(kāi)度以控制被吸入進(jìn) 氣歧管110的空氣量。來(lái)自進(jìn)氣歧管110的空氣被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102的汽缸。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括多個(gè) 汽缸，但為了例示的目的，僅示出了單一的代表性汽缸118。僅作為示例，發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括 2、3、4、5、6、8、10 和 / 或 12 個(gè)汽缸。來(lái)自進(jìn)氣歧管110的空氣通過(guò)進(jìn)氣門(mén)122被吸入汽缸118。ECM114控制燃料噴 射系統(tǒng)124所噴射的燃料量。燃料噴射系統(tǒng)124可在中心位置處將燃料噴入進(jìn)氣歧管110 中，或者可在多個(gè)位置處將燃料噴入進(jìn)氣歧管110中，這些位置例如是每個(gè)汽缸的進(jìn)氣門(mén) 附近。替代性地，燃料噴射系統(tǒng)124可將燃料直接噴入汽缸。所噴射的燃料與空氣混合，并且在汽缸118內(nèi)形成空氣/燃料混合物。汽缸118 內(nèi)的活塞(未示出)對(duì)空氣/燃料混合物進(jìn)行壓縮?；趤?lái)自ECM 114的信號(hào)，火花致動(dòng) 器模塊126對(duì)汽缸118內(nèi)的火花塞128供能，這點(diǎn)燃空氣/燃料混合物?；鸹ǖ恼龝r(shí)可相 對(duì)于活塞處于其最高位置(稱(chēng)為上止點(diǎn)(TDC))的時(shí)刻而指定?？諝?燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞向下，由此驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的曲軸(未示出)。然后， 活塞開(kāi)始再次向上運(yùn)動(dòng)并且將燃燒副產(chǎn)物通過(guò)排氣門(mén)130排出。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng) 134從車(chē)輛排出。進(jìn)氣門(mén)122可由進(jìn)氣凸輪軸140控制，而排氣門(mén)130可由排氣凸輪軸142控制。在 各種實(shí)施方式中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸可控制每個(gè)汽缸的多個(gè)進(jìn)氣門(mén)和/或可控制多排汽缸的進(jìn)氣門(mén)。類(lèi)似地，多個(gè)排氣凸輪軸可控制每個(gè)汽缸的多個(gè)排氣門(mén)和/或可控制多排汽缸的 排氣門(mén)。進(jìn)氣門(mén)122打開(kāi)的時(shí)刻可由進(jìn)氣凸輪相位器148相對(duì)于活塞TDC進(jìn)行改變。排氣 門(mén)130打開(kāi)的時(shí)刻可由排氣凸輪相位器150相對(duì)于活塞TDC進(jìn)行改變。相位器致動(dòng)器模塊 158基于來(lái)自ECM 114的信號(hào)控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。升程致動(dòng) 器模塊120通過(guò)液壓方式或者利用其他方法來(lái)調(diào)節(jié)氣門(mén)升程量。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括排氣再循環(huán)(EGR)閥170，其將排氣選擇性地重引導(dǎo)回進(jìn) 氣歧管110。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可利用RPM傳感器180以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)為單位測(cè)量曲軸 速度。可利用發(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 182可位于發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)或者位于冷卻劑流通的其他位置，例如散熱器(未示出)處?？衫闷绻芙^對(duì)壓力(MAP)傳感器184測(cè)量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實(shí)施 方式中，可測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)真空，發(fā)動(dòng)機(jī)真空是環(huán)境空氣壓力和進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力之差?？?利用質(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器186測(cè)量流入進(jìn)氣歧管110中的空氣質(zhì)量。ECM 114可基于MAF傳感器186產(chǎn)生的MAF信號(hào)來(lái)計(jì)算測(cè)量的每汽缸空氣(APC)。 ECM 114可基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況、操作者輸入、或其他參數(shù)來(lái)估計(jì)期望的APC。節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模 塊116可利用一個(gè)或多個(gè)節(jié)氣門(mén)位置傳感器(TPS) 190監(jiān)視節(jié)氣門(mén)112的位置。可利用進(jìn) 氣空氣溫度(IAT)傳感器192測(cè)量被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的空氣的環(huán)境溫度。ECM 114可 使用來(lái)自傳感器的信號(hào)來(lái)作出用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的控制決定。為了抽象地指代發(fā)動(dòng)機(jī)102的各種控制機(jī)構(gòu)，改變發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的每個(gè)系統(tǒng)均可被 稱(chēng)為是致動(dòng)器。例如，節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116可改變節(jié)氣門(mén)112的葉片位置，并從而改變節(jié) 氣門(mén)112的打開(kāi)面積。因此，節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116可被稱(chēng)為是致動(dòng)器，而節(jié)氣門(mén)打開(kāi)面積 可被稱(chēng)為是致動(dòng)器位置。類(lèi)似地，火花致動(dòng)器模塊126可被稱(chēng)為是致動(dòng)器，而對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器位置則是火花 提前或延遲量。其他致動(dòng)器包括EGR閥170、相位器致動(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(yǔ)“致動(dòng)器位置”可分別對(duì)應(yīng)于EGR閥開(kāi)度、進(jìn)氣和排氣凸輪相位器 角、以及空氣/燃料比?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖1B，示出了氣門(mén)升程控制回路250的功能框圖。氣門(mén)升程控制回路250 包括進(jìn)氣門(mén)/排氣門(mén)組件252，其經(jīng)由油泵256從儲(chǔ)油器254接收油。油在被氣門(mén)組件252 接收之前通過(guò)油過(guò)濾器258過(guò)濾?？刂颇K對(duì)氣門(mén)組件252的進(jìn)氣門(mén)260和排氣門(mén)262的 升程操作進(jìn)行控制。氣門(mén)組件252包括進(jìn)氣門(mén)260和排氣門(mén)262，進(jìn)氣門(mén)260和排氣門(mén)262具有打開(kāi)和 關(guān)閉狀態(tài)并且經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)凸輪軸264被致動(dòng)?？砂▽?zhuān)用進(jìn)氣凸輪軸和專(zhuān)用排氣凸輪 軸。在另一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)氣門(mén)260和排氣門(mén)262共享共用的凸輪軸。當(dāng)處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)， 進(jìn)氣門(mén)260和排氣門(mén)262可在各種升程狀態(tài)下工作。氣門(mén)組件252還包括氣門(mén)升程狀態(tài)調(diào)節(jié)裝置270。升程狀態(tài)調(diào)節(jié)裝置270可包括 油壓控制閥272和諸如螺線(xiàn)管274這樣的氣門(mén)升程控制閥。也可包括其他升程狀態(tài)調(diào)節(jié)裝 置276，例如升程銷(xiāo)、桿、搖桿、彈簧、鎖定機(jī)構(gòu)、挺桿等。氣門(mén)升程控制回路250可包括油溫傳感器280和/或油壓傳感器282?？刂颇K 基于接收自溫度和壓力傳感器280、282的溫度和壓力信號(hào)向油壓控制閥272發(fā)送信號(hào)。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1C，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114可包括具有MAP控制模式(MM)的映射控制模 塊290。MM可被設(shè)置為SI和HCCI模式。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有燃料輸送模式(FM) 的燃料輸送模塊292。燃料輸送模塊292可在Si、分層燃燒和HCCI模式之間切換FM。燃料 輸送模塊292可確定燃料輸送的方式、正時(shí)和/或量。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 可在SI、HCCI和預(yù)HCCI模式之間切換CM，并且包括SI控制模塊294(a)和HCCI控制模塊 294(b)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有火花輸送模式(SM)的火花輸送模塊296?；鸹ㄝ?送模塊296可在Si、具有延遲的Si、分層燃燒和HCCI模式之間切換SM?；鸹ㄝ斔湍K296 可確定火花的正時(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可在空氣主導(dǎo)模式和燃料主導(dǎo)模式之間切換FC。在空氣主導(dǎo)模式中，基于測(cè)得的 或估計(jì)的汽缸空氣充量或流量來(lái)控制燃料。在燃料主導(dǎo)模式中，基于測(cè)得的或輸送的燃料 來(lái)控制空氣。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114包括具有相位器控制模式(PM)的相位器控制模塊298。相位 器控制模塊298可在SI和HCCI模式之間切換PM。相位器控制模塊298可確定凸輪定相。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可在高和低氣門(mén)升程模式之間切換LM。本發(fā)明不限于高或低升程模式。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊114可包括狀況監(jiān)視器模塊302。狀況監(jiān)視器模塊可監(jiān)視車(chē)輛的 各種狀況，包括燃料供應(yīng)、溫度和空氣狀況。例如，狀況監(jiān)視器模塊可監(jiān)視歧管絕對(duì)壓力、來(lái) 自燃料輸送的燃料等。狀況預(yù)測(cè)器模塊304基于來(lái)自狀況監(jiān)視器模塊302的狀況預(yù)測(cè)汽缸內(nèi)的狀況。狀 況預(yù)測(cè)器模塊響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的工況產(chǎn)生催化劑的預(yù)測(cè)狀況。催化劑的預(yù)測(cè)狀況可對(duì)應(yīng)于催 化劑溫度或催化劑效率。狀況預(yù)測(cè)器模塊304可在HCCI模式和SI模式下工作。比較模塊306產(chǎn)生催化劑與閾值的比較?？稍诒容^模塊306中比較各種閾值。例 如，可以對(duì)以HCCI模式工作的催化劑的第一預(yù)測(cè)狀況進(jìn)行比較，以確定催化劑溫度或效率 是否已經(jīng)下降到需要以SI模式工作來(lái)提高催化劑溫度的地步。類(lèi)似地，當(dāng)緊接著HCCI模 式而工作在SI模式時(shí)，可在催化劑效率上升到超過(guò)預(yù)定溫度或效率時(shí)將催化劑狀況與閾 值進(jìn)行比較以切換回HCCI模式。模式控制模塊308基于比較模塊306內(nèi)執(zhí)行的比較來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)模式。模式控制 模塊308可將發(fā)動(dòng)機(jī)工作從SI模式改變到HCCI模式。現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，示出了基于監(jiān)視催化劑狀況而在HCCI模式和SI模式之間進(jìn)行切換 的方法。在步驟410中，產(chǎn)生催化劑溫度模型。催化劑溫度模型可用于基于車(chē)輛工況來(lái)預(yù) 測(cè)催化劑狀況。催化劑溫度模型可基于催化劑和發(fā)動(dòng)機(jī)工況在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)期間產(chǎn)生。各種 條件都可能會(huì)影響催化劑，包括提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的火花和燃料。催化劑模型將有可能在各種 發(fā)動(dòng)機(jī)和催化劑組合之間變化。催化劑溫度模型也可在車(chē)輛的各種工況上變化。負(fù)載和發(fā) 動(dòng)機(jī)速度也將影響催化劑模型。在步驟411中，如果HCCI模式不是所期望的，則再次執(zhí)行步驟410。當(dāng)HCCI模式 是所期望的，則執(zhí)行步驟412。
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在步驟412中，確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否在以全汽缸HCCI模式工作。本發(fā)明可適用于以 HCCI模式工作的發(fā)動(dòng)機(jī)，以確定是否切換到SI模式。在步驟412中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在步驟432 中是以HCCI模式工作時(shí)，步驟414監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)的工況。可監(jiān)視負(fù)載、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、扭矩以及 其他狀況。在步驟416中，在工況和步驟410的模型之間執(zhí)行比較。在步驟418中，確定催 化劑的第一預(yù)測(cè)狀況。如上所述，第一預(yù)測(cè)狀況可對(duì)應(yīng)于催化劑溫度、催化劑效率或其他催 化劑狀況。在該示例中，第一預(yù)測(cè)狀況被確定并與第一閾值比較。當(dāng)?shù)谝粻顩r不小于第一閾 值時(shí)，再次執(zhí)行步驟410。當(dāng)?shù)谝活A(yù)測(cè)狀況小于第一閾值時(shí)，執(zhí)行步驟422。在步驟420中 執(zhí)行的比較指示了催化劑未以期望效率工作，而在高于期望效率時(shí)催化劑的輸出才是可接 受的。在步驟422，發(fā)動(dòng)機(jī)切換到SI模式以提高催化劑溫度。當(dāng)在步驟412中并非全部汽 缸均處于HCCI模式時(shí)，也執(zhí)行步驟422。在步驟424中，監(jiān)視車(chē)輛的工況。應(yīng)當(dāng)注意到，步 驟414和424均對(duì)應(yīng)于監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)的工況。對(duì)正在進(jìn)行監(jiān)視的發(fā)動(dòng)機(jī)狀況可以繼續(xù)加以監(jiān) 視。在步驟426中，將工況與模型進(jìn)行比較。在步驟428中，確定催化劑的第二預(yù)測(cè)狀 況。在步驟430中，將第二預(yù)測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行比較。第二閾值對(duì)應(yīng)于當(dāng)催化劑效率 或溫度已經(jīng)上升到足以產(chǎn)生可接受的排氣溫度時(shí)切換回HCCI模式的水平。在步驟430中， 當(dāng)?shù)诙A(yù)測(cè)狀況不大于第二閾值時(shí)，再次執(zhí)行步驟410、4111和422，并且發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)以SI 模式工作。通過(guò)再次執(zhí)行步驟422，發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)以SI模式工作。在步驟432，使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI模式工作以提高車(chē)輛的燃料效率。系統(tǒng)可從步驟412 連續(xù)地執(zhí)行該過(guò)程。現(xiàn)在參見(jiàn)圖3，更詳細(xì)示出了圖2的步驟422。在步驟422中，發(fā)動(dòng)機(jī)以SI模式工 作。在步驟510中，從HCCI模式進(jìn)入SI模式。該SI模式是在HCCI模式之后而不是車(chē)輛 正常工況下執(zhí)行的SI模式。在步驟412中，發(fā)動(dòng)機(jī)可使用預(yù)定數(shù)量的汽缸工作在SI模式 中，同時(shí)使其他汽缸保持工作在HCCI模式。也就是，一個(gè)或多個(gè)汽缸可按照SI模式工作， 而其他汽缸可按照HCCI模式工作。例如，一個(gè)或兩個(gè)汽缸可按照SI模式工作，而剩余汽缸 可按照HCCI模式工作。在步驟514，可以改變采用SI模式的汽缸的工作型式(pattern)，而同時(shí)維持其他 汽缸處于HCCI模式中。在步驟514中，可改變或輪換處于SI模式下的汽缸的工作型式，使 得催化劑效率或催化劑溫度被提高到某個(gè)溫度。該型式可改變，從而以SI模式使用各種數(shù) 量的汽缸，而剩余的汽缸則以HCCI模式工作?？扇Q于催化劑效率來(lái)執(zhí)行汽缸的各種型式 和數(shù)量。隨著催化劑效率的提高，以HCCI模式工作的汽缸的數(shù)量可能會(huì)減少，直到HCCI模 式完全可用時(shí)為止。本領(lǐng)域技術(shù)人員從前面的描述能夠意識(shí)到，本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)可按照多種形式實(shí) 施。因此，盡管結(jié)合本發(fā)明的具體示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明的真實(shí)范圍卻不應(yīng)當(dāng) 限于這些具體示例，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員在研究了附圖、說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求后將會(huì)明 白其他的修改。
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權(quán)利要求
一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括使發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作；監(jiān)視所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況；響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測(cè)狀況；將所述第一預(yù)測(cè)狀況與第一閾值進(jìn)行比較；和響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射模式工作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況 產(chǎn)生所述催化劑的第二預(yù)測(cè)狀況；將所述第二預(yù)測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)于將所述第二預(yù)測(cè)狀況與所述第二閾值進(jìn)行比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述均質(zhì)充量 壓縮點(diǎn)火模式工作。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述第二預(yù)測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行比較 包括將所述第二預(yù)測(cè)狀況與等于所述第一閾值的所述第二閾值進(jìn)行比較。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述預(yù)測(cè)狀況與第二閾值進(jìn)行比較包括 將所述預(yù)測(cè)狀況與不同于所述第一閾值的第二閾值進(jìn)行比較。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于將所述第二預(yù)測(cè)狀況與所述第二閾 值進(jìn)行比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作包括當(dāng)所述第二預(yù)測(cè)狀況大于所 述第二閾值時(shí)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，第二預(yù)測(cè)狀況包括催化劑效率和催化劑溫 度中的一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生第一預(yù)測(cè)狀況包括產(chǎn)生催化劑溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生第一預(yù)測(cè)狀況包括產(chǎn)生催化劑效率。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑 的第一預(yù)測(cè)狀況包括響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況以及催化劑模型產(chǎn)生所述催化劑的所 述第一預(yù)測(cè)狀況。
10.一種控制模塊，包括均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式控制模塊，其使發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火模式工作；狀況監(jiān)視器模塊，其監(jiān)視所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況；狀況預(yù)測(cè)器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測(cè)狀況；比較模塊，其將所述第一預(yù)測(cè)狀況與第一閾值進(jìn)行比較；和火花噴射模式控制模塊，其響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射模式工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制HCCI燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中催化劑溫度的系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和系統(tǒng)，包括均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火HCCI模式控制模塊，其使發(fā)動(dòng)機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火HCCI模式工作；和狀況監(jiān)視器模塊，其監(jiān)視所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況?？刂颇K還包括狀況預(yù)測(cè)器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測(cè)狀況。比較模塊將所述第一預(yù)測(cè)狀況與第一閾值進(jìn)行比較?；鸹▏娚淠Ｊ娇刂颇K響應(yīng)于比較使所述發(fā)動(dòng)機(jī)以火花噴射模式工作。
文檔編號(hào)F02D43/00GK101963107SQ20101023661
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者A·B·雷爾, J·T·施巴塔, V·拉馬潘 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司