[发明专利]控制发动机HCCI与SI模式间过渡切换的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年4月30日提交的美国临时申请No.61/174,211的权益。将上述申请的公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及发动机控制系统，并且尤其涉及用于在火花点火和均质充气压缩点火(HCCI)两种模式下工作的发动机的发动机控制系统。

背景技术

此处的背景技术描述是为了大概介绍本发明的背景。当前提及的发明人的工作——以在此背景技术部分中所描述的为限——以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本发明的现有技术。

发动机可以在火花点火(SI)模式和均质充气压缩点火(HCCI)模式下工作。HCCI模式涉及将燃料和氧化剂的混合物压缩到自燃点。可以根据发动机转速和负载选择这些模式中的一个。在HCCI模式中，每次在多个位置发生点火，这使得燃料/空气混合物几乎同时燃烧。HCCI模式在接近理想奥托循环的情况下执行，提供提高的工作效率并且与SI模式相比产生更低的排放水平。然而，因为没有直接的燃烧启动器，故点火过程趋于更难以控制。

在某些驾驶操纵下，根据驾驶员请求的转矩，有可能离开HCCI区域一段非常短的间隔时间然后再进入HCCI工作。这种在SI与HCCI之间的频繁的模式转换会损害燃料效率和排放。

发明内容

根据本发明的发动机控制系统通过在某个转矩带中延迟从HCCI模式到SI模式的转换改善了操纵性能并且最少化了不必要的模式转换。结果是，由于在HCCI模式下更长时间的工作，所以改善了排放和效率。

在本发明的一个方面，一种控制发动机的方法，包括：使发动机工作在均质充气压缩点火(HCCI)模式下；确定火花点火(SI)转矩阈值与期望转矩量之间的差值；当这个差值在转矩阈值带以上时，使发动机工作在SI状态下；以及当这个差值在转矩阈值带范围之内时，使发动机在HCCI模式下工作预定时间。

在本发明的另一方面，一种用于操作发动机的控制系统和方法，包括HCCI模式控制模块，该模块使发动机在均质充气压缩点火(HCCI)模式下工作。该控制系统还包括差值模块，该模块确定火花点火(SI)转矩阈值与驾驶员期望转矩量之间的实际差值。当该实际差值在阈值带以上时，SI模式控制模块使发动机在SI状态下工作。当该实际差值在阈值带之内时，HCCI模式控制模块使发动机在HCCI模式下工作预定时间。

本发明还涉及以下技术方案：

方案1.一种控制发动机的方法，包括：

使所述发动机工作在均质充气压缩点火模式下；

确定火花点火转矩阈值与期望转矩量之间的实际差值；

当所述实际差值在转矩阈值带以上时，使所述发动机工作在火花点火状态下；以及

当所述实际差值在所述转矩阈值带之内时，使所述发动机在所述均质充气压缩点火模式下工作预定时间。

方案2.如方案1所述的方法，还包括：当所述实际差值在所述转矩阈值带之内持续了第一时间段时，启动计数器。

方案3.如方案1所述的方法，还包括：用最新值更新所述实际差值并且忽略在先值。

方案4.如方案3所述的方法，其中，在所述预定时间期间，所述实际差值在所述阈值带以上，则使所述发动机工作在火花点火状态下。

方案5.如方案3所述的方法，其中，在所述预定时间期间，所述实际差值在所述阈值带以下，则使所述发动机工作在均质充气压缩点火状态下。

方案6.如方案3所述的方法，还包括：当在所述预定时间期间所述实际差值在所述转矩阈值带以上或以下时，重置计数器。

方案7.如方案3所述的方法，还包括：当在所述预定时间期间所述实际差值在所述转矩阈值带之内时，使计数器递增。

方案8.如方案3所述的方法，其中，当所述实际差值在所述阈值带之内时，使所述发动机在所述均质充气压缩点火模式下工作预定时间。

方案9.如方案1所述的方法，其中，确定火花点火转矩阈值与期望转矩之间的实际差值包括：确定期望燃料量与火花点火燃料阈值之间的实际差值。

方案10.如方案1所述的方法，还包括：响应于踏板位置确定期望转矩或期望燃料。

方案11.如方案1所述的方法，还包括：响应于踏板位置和附加负载确定期望转矩或期望燃料。

方案12.如方案1所述的方法，其中，所述均质充气压缩点火模式对应于作为发动机转速的函数的期望燃料量或期望转矩量。

方案13.如方案1所述的方法，还包括：响应于车速或发动机转速之一来确定所述阈值带。

方案14.一种用于控制发动机的控制模块，包括：