[发明专利]用于燃料经济性和无缝转换的HCCI燃烧模式状态控制

说明书

技术领域

本发明涉及发动机控制系统，且更具体地涉及用于在火花点燃和均质充量压燃(HCCI)模式中运行的发动机的发动机控制系统。 

背景技术

这里提供的背景技术用于总体上介绍本发明的背景的目的。当前所署名发明人的工作(在本背景技术部分中所描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既非明示地也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。 

发动机可以以火花点燃(SI)模式和均质充量压燃(HCCI)模式运行。HCCI模式涉及将燃料和氧化剂的混合物压缩到自燃点。可以基于发动机速度和负荷选择模式之一。在HCCI模式中，点燃每次在数个位置发生，这使得燃料/空气混合物几乎同时燃烧。HCCI模式接近于理想的Otto循环工作，与SI模式相比提供改进的运行效率(运行更稀薄)，且生成更低的排放水平。然而，因为没有直接的燃烧的起燃剂，所以点燃过程趋向于更难于控制。 

为调整HCCI模式期间的运行，控制系统可以改变导致燃烧的条件。例如，控制系统可以调整压缩比，所导致的气体温度，所导致的气体压力或所保留或再次引入的废气量。数个解决方案已用于进行调整，且因此扩展HCCI运行区域。 

一个控制方法使用可变气门正时以调整压缩比。例如，压缩比能够通过调整进气门何时关闭来控制。保留在燃烧室内的废气的量能够通过气门再次开启和/或气门重叠控制。 

另一个解决方法使用“两步”进气门升程方法，该方法包括在高升程状态和低升程状态之间切换进气门模式。在高升程状态期间，进气门被提升到高水平，以允许大量空气进入相应的气缸。在低升程状态期间，进气门被提升到低水平，这允许使与高升程状态相比较小量的空气进入相应的气缸。 

两步气门升程方法具有在SI模式和HCCI模式之间的步骤变化，且这 导致在转换期间不希望的转矩扰动。 

发明内容

根据本发明的发动机控制系统在SI模式和HCCI模式中运行发动机。HCCI模式降低燃料消耗但仅在有限的发动机转矩和速度范围内可利用。 

在本发明的一个方面中，一种方法包括：确定第一均质充量压燃(HCCI)运行边界，确定来自操作者输入的第一燃料率，响应于测量到的质量空气流量、凸轮位置和第一HCCI运行边界将第一HCCI运行边界修改为修改的边界，和当第二燃料率请求处于修改的边界外侧时使发动机运行在火花点燃模式中。 

在本发明的另一个方面中，一种方法包括：确定发动机的质量空气流量，确定发动机速度，响应于发动机速度确定第一均质充量压燃(HCCI)燃料供给率边界，确定凸轮位置，当凸轮位置对应于饱和位置时基于质量空气流量将第一HCCI燃料供给率边界修改为第二修改的最大燃料供给率，以及当希望的燃料请求超过第二最大HCCI燃料供给率时进入火花点燃模式。 

在本发明的另一个方面中，一种用于控制发动机的系统包括：确定第一均质充量压燃(HCCI)运行边界的HCCI运行区边界模块和确定来自操作者输入的第一燃料率的燃料率模块。系统还包括响应于测量到的质量空气流量、凸轮位置和第一HCCI运行边界将第一HCCI运行边界修改为修改的边界的切换模块。系统还包括在第二燃料率请求处于修改的边界外侧时使发动机运行在火花点燃模式中的燃烧控制模块。 

进一步的可应用范围将从在此提供的描述中变得显见。应理解的是描述和特定的例子仅意图于图示目的且不意图于限制本公开的范围。 

附图说明

将从详细描述和附图中更完整地理解本公开，其中： 

图1A是根据本公开的在SI和HCCI燃烧模式中运行的发动机控制系统的功能性方框图； 

图1B是示例的气门升程调整系统的功能性方框图； 

图1C是示例的发动机控制模块的功能性方框图； 

图2A是图示出凸轮饱和和空气/燃料控制的凸轮位置与时间关系的 曲线图； 

图2B是图示出浓空气/燃料比和希望的比值的空气/燃料比与时间关系的曲线图；和 

图3是根据本公开的用于控制发动机的方法的HCCI状态流程图。 

具体实施方式

下面的描述在本质上仅是示范性的且不意图于限制本公开、其应用或使用。为清晰性目的，相同的附图标号将在附图中用于指示类似的元件。如在此所使用，短语A、B和C中的至少一个应解释为意味着使用非排他性的逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应理解的是在不改变本公开的原理时，方法中的步骤可以以不同的次序执行。