專利名稱：用于控制hcci燃燒發(fā)動機(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)動機(jī)控 制系統(tǒng)，該排氣催化劑用于在火花點火和均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)兩種模式下工作的發(fā) 動機(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)容以及在提交申請時該描述中不另構(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)動機(jī)可在火花點火(Si)模式以及均質(zhì)充量壓縮點火(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。可基于發(fā)動機(jī)速度和負(fù)載來選擇其中一 種模式。在HCCI模式中，點燃同時在幾個位置處發(fā)生，這使得燃料/空氣混合物幾乎同時 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，所以點燃過程趨向于更難 于控制。為了對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)采用了一些措施來實施調(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正時來調(diào)節(jié)壓縮比。例如，當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉時，可通過 調(diào)節(jié)來控制壓縮比。保留在燃燒室內(nèi)的排氣量可通過氣門重打開和/或氣門重疊而得到控 制。在發(fā)動機(jī)工作于HCCI模式期間，排氣溫度低于運行在火花噴射模式下的排氣溫 度。時間一長，HCCI模式中較低的排氣溫度會降低催化劑效率。當(dāng)催化劑溫度下降到低于 預(yù)定溫度時，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，車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)動機(jī)控制系統(tǒng)使汽油發(fā)動機(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，則在一個或多個 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)明的一個方面中，一種控制發(fā)動機(jī)的方法包括使發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮 點火(HCCI)模式工作；監(jiān)視所述發(fā)動機(jī)的工況；響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑 的第一預(yù)測狀況；將所述第一預(yù)測狀況與第一閾值進(jìn)行比較；并且響應(yīng)于所述比較使所述 發(fā)動機(jī)以火花噴射模式工作。在本發(fā)明的另一個方面中，一種用于控制發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)包括均質(zhì)充量壓縮點火 (HCCI)模式控制模塊，其使發(fā)動機(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
3機(jī)的工況?？刂颇K還包括狀況預(yù)測器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑 的第一預(yù)測狀況。比較模塊將所述第一預(yù)測狀況與第一閾值進(jìn)行比較?；鸹▏娚淠Ｊ娇刂?模塊響應(yīng)于該比較使所述發(fā)動機(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)動機(jī)的方法，包括使發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點火模式工作；監(jiān)視所述發(fā)動機(jī)的工況；響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測狀況；將所述第一預(yù)測狀況與第一閾值進(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)動機(jī)的所述 工況產(chǎn)生所述催化劑的第二預(yù)測狀況；將所述第二預(yù)測狀況與第二閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)于將所述第二預(yù)測狀況與所述第二閾值進(jìn)行比較使所述發(fā)動機(jī)以所述均質(zhì) 充量壓縮點火模式工作。方案3.如方案2所述的方法，其特征在于，將所述第二預(yù)測狀況與第二閾值進(jìn)行 比較包括將所述第二預(yù)測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)測狀況與第二閾值進(jìn)行比較 包括將所述預(yù)測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)測狀況與所述第 二閾值進(jìn)行比較使所述發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點火模式工作包括當(dāng)所述第二預(yù)測狀況大 于所述第二閾值時使所述發(fā)動機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點火模式工作。方案6.如方案5所述的方法，其特征在于，第二預(yù)測狀況包括催化劑效率和催化 劑溫度中的一個。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)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催 化劑的第一預(yù)測狀況包括響應(yīng)于所述發(fā)動機(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)動機(jī)以火花噴射 模式工作包括當(dāng)所述第一預(yù)測狀況低于所述第一閾值時使所述發(fā)動機(jī)以火花點火模式工作。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汽 缸以所述均質(zhì)充量壓縮點火模式工作。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)動機(jī)以火花噴射 模式工作包括使第一多個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汽缸的第二多個汽缸以所述均質(zhì)充量壓縮點火模式工作。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汽缸 和所述第二多個汽缸形成第一型式，而后利用所述第一多個汽缸和第二多個汽缸形成第二 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)充量壓縮點火模式控制模塊，其使發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點火模式工作；狀況監(jiān)視器模塊，其監(jiān)視所述發(fā)動機(jī)的工況；狀況預(yù)測器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測狀況；比較模塊，其將所述第一預(yù)測狀況與第一閾值進(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)測器模塊響應(yīng)于所 述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生所述催化劑的第二預(yù)測狀況，其中，所述比較模塊將所述第二預(yù) 測狀況與第二閾值進(jìn)行比較，并且其中，所述均質(zhì)充量壓縮點火模式控制模塊響應(yīng)于將所 述第二預(yù)測狀況與所述第二閾值進(jìn)行比較來使所述發(fā)動機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點火模式 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)測狀況包括催化劑 效率和催化劑溫度中的一個。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)測狀況大于所述 第二閾值時，所述均質(zhì)充量壓縮點火模式控制模塊使所述發(fā)動機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點火 模式工作。方案18.如方案14所述的控制模塊，其特征在于，所述火花點火模式控制模塊響 應(yīng)于比較來使所述發(fā)動機(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 火模式控制模塊使不同于所述第一汽缸的多個汽缸以所述均質(zhì)充量壓縮點火模式工作。方案19.如方案14所述的控制模塊，其特征在于，所述火花點火模式控制模塊響 應(yīng)于比較來使所述發(fā)動機(jī)的第一多個汽缸以所述火花噴射模式工作，并且所述均質(zhì)充量壓 縮點火模式控制模塊使不同于所述第一汽缸的第二多個汽缸以所述均質(zhì)充量壓縮點火模 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)測狀況低于所述 第一閾值時，所述火花噴射模式控制模塊使所述發(fā)動機(jī)以火花點火模式工作。通過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)動機(jī)控制系統(tǒng)的功能框圖；圖IB是示例性氣門升程調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能框圖；圖IC是示例性發(fā)動機(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，在附圖中將使用相同附圖標(biāo)記來表示相似元件。如本文所使用的，短 語“A、B和C中的至少一個”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“模塊”指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個 軟件或固件程序的處理器(共用處理器、專用處理器、或組處理器)和存儲器、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)動機(jī)控制系統(tǒng)使汽油發(fā)動機(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)動機(jī)扭矩和速度下是可用的。僅作為示例，發(fā)動 機(jī)控制系統(tǒng)可在低負(fù)載至中等負(fù)載以及低發(fā)動機(jī)速度至中等發(fā)動機(jī)速度的情況下使發(fā)動 機(jī)工作在HCCI模式。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)可在其他負(fù)載和發(fā)動機(jī)速度情況下使發(fā)動機(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)顯得是無縫的，應(yīng)當(dāng)使發(fā) 動機(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確定催化劑 溫度或效率?，F(xiàn)在參見圖1A，其中給出了示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100 包括發(fā)動機(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)生用于車輛的驅(qū) 動扭矩。發(fā)動機(jī)可以是直接點火發(fā)動機(jī)?？諝馔ㄟ^節(jié)氣門112被吸入進(jìn)氣歧管110。發(fā)動 機(jī)控制模塊(ECM) 114命令節(jié)氣門致動器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)氣門112的開度以控制被吸入進(jìn) 氣歧管110的空氣量。來自進(jìn)氣歧管110的空氣被吸入發(fā)動機(jī)102的汽缸。盡管發(fā)動機(jī)102可包括多個 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)動機(jī)102可包括 2、3、4、5、6、8、10 和 / 或 12 個汽缸。來自進(jìn)氣歧管110的空氣通過進(jìn)氣門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，或者可在多個位置處將燃料噴入進(jìn)氣歧管110中，這些位置例如是每個汽缸的進(jìn)氣門 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)對空氣/燃料混合物進(jìn)行壓縮?；趤碜訣CM 114的信號，火花致動 器模塊126對汽缸118內(nèi)的火花塞128供能，這點燃空氣/燃料混合物?；鸹ǖ恼龝r可相 對于活塞處于其最高位置(稱為上止點(TDC))的時刻而指定?？諝?燃料混合物的燃燒驅(qū)動活塞向下，由此驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的曲軸(未示出)。然后， 活塞開始再次向上運動并且將燃燒副產(chǎn)物通過排氣門130排出。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng) 134從車輛排出。進(jìn)氣門122可由進(jìn)氣凸輪軸140控制，而排氣門130可由排氣凸輪軸142控制。在 各種實施方式中，多個進(jìn)氣凸輪軸可控制每個汽缸的多個進(jìn)氣門和/或可控制多排汽缸的進(jìn)氣門。類似地，多個排氣凸輪軸可控制每個汽缸的多個排氣門和/或可控制多排汽缸的 排氣門。進(jìn)氣門122打開的時刻可由進(jìn)氣凸輪相位器148相對于活塞TDC進(jìn)行改變。排氣 門130打開的時刻可由排氣凸輪相位器150相對于活塞TDC進(jìn)行改變。相位器致動器模塊 158基于來自ECM 114的信號控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。升程致動 器模塊120通過液壓方式或者利用其他方法來調(diào)節(jié)氣門升程量。發(fā)動機(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)為單位測量曲軸 速度?？衫冒l(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測量發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度。ECT傳感器 182可位于發(fā)動機(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。可利用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實施 方式中，可測量發(fā)動機(jī)真空，發(fā)動機(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信號來計算測量的每汽缸空氣(APC)。 ECM 114可基于發(fā)動機(jī)工況、操作者輸入、或其他參數(shù)來估計期望的APC。節(jié)氣門致動器模 塊116可利用一個或多個節(jié)氣門位置傳感器(TPS) 190監(jiān)視節(jié)氣門112的位置?？衫眠M(jìn) 氣空氣溫度(IAT)傳感器192測量被吸入發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100的空氣的環(huán)境溫度。ECM 114可 使用來自傳感器的信號來作出用于發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100的控制決定。為了抽象地指代發(fā)動機(jī)102的各種控制機(jī)構(gòu)，改變發(fā)動機(jī)參數(shù)的每個系統(tǒng)均可被 稱為是致動器。例如，節(jié)氣門致動器模塊116可改變節(jié)氣門112的葉片位置，并從而改變節(jié) 氣門112的打開面積。因此，節(jié)氣門致動器模塊116可被稱為是致動器，而節(jié)氣門打開面積 可被稱為是致動器位置。類似地，火花致動器模塊126可被稱為是致動器，而對應(yīng)的致動器位置則是火花 提前或延遲量。其他致動器包括EGR閥170、相位器致動器模塊158和燃料噴射系統(tǒng)124。 關(guān)于這些致動器的術(shù)語“致動器位置”可分別對應(yīng)于EGR閥開度、進(jìn)氣和排氣凸輪相位器 角、以及空氣/燃料比?，F(xiàn)在參見圖1B，示出了氣門升程控制回路250的功能框圖。氣門升程控制回路250 包括進(jìn)氣門/排氣門組件252，其經(jīng)由油泵256從儲油器254接收油。油在被氣門組件252 接收之前通過油過濾器258過濾?？刂颇K對氣門組件252的進(jìn)氣門260和排氣門262的 升程操作進(jìn)行控制。氣門組件252包括進(jìn)氣門260和排氣門262，進(jìn)氣門260和排氣門262具有打開和 關(guān)閉狀態(tài)并且經(jīng)由一個或多個凸輪軸264被致動?？砂▽Ｓ眠M(jìn)氣凸輪軸和專用排氣凸輪 軸。在另一個實施例中，進(jìn)氣門260和排氣門262共享共用的凸輪軸。當(dāng)處于打開狀態(tài)時， 進(jìn)氣門260和排氣門262可在各種升程狀態(tài)下工作。氣門組件252還包括氣門升程狀態(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和諸如螺線管274這樣的氣門升程控制閥。也可包括其他升程狀態(tài)調(diào)節(jié)裝 置276，例如升程銷、桿、搖桿、彈簧、鎖定機(jī)構(gòu)、挺桿等。氣門升程控制回路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的溫度和壓力信號向油壓控制閥272發(fā)送信號。
現(xiàn)在參見圖1C，發(fā)動機(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、正時和/或量。發(fā)動機(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 可確定火花的正時和持續(xù)時間。發(fā)動機(jī)控制模塊114包括具有燃料計算模式(FC)的燃料計算模塊297。燃料計算 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，基于測得的 或估計的汽缸空氣充量或流量來控制燃料。在燃料主導(dǎo)模式中，基于測得的或輸送的燃料 來控制空氣。發(fā)動機(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)視歧管絕對壓力、來 自燃料輸送的燃料等。狀況預(yù)測器模塊304基于來自狀況監(jiān)視器模塊302的狀況預(yù)測汽缸內(nèi)的狀況。狀 況預(yù)測器模塊響應(yīng)于發(fā)動機(jī)的工況產(chǎn)生催化劑的預(yù)測狀況。催化劑的預(yù)測狀況可對應(yīng)于催 化劑溫度或催化劑效率。狀況預(yù)測器模塊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。可在比較模塊306中比較各種閾值。例 如，可以對以HCCI模式工作的催化劑的第一預(yù)測狀況進(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模式工作來提高催化劑溫度的地步。類似地，當(dāng)緊接著HCCI模 式而工作在SI模式時，可在催化劑效率上升到超過預(yù)定溫度或效率時將催化劑狀況與閾 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)行的比較來控制發(fā)動機(jī)模式。模式控制 模塊308可將發(fā)動機(jī)工作從SI模式改變到HCCI模式?，F(xiàn)在參見圖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輛工況來預(yù) 測催化劑狀況。催化劑溫度模型可基于催化劑和發(fā)動機(jī)工況在發(fā)動機(jī)開發(fā)期間產(chǎn)生。各種 條件都可能會影響催化劑，包括提供給發(fā)動機(jī)的火花和燃料。催化劑模型將有可能在各種 發(fā)動機(jī)和催化劑組合之間變化。催化劑溫度模型也可在車輛的各種工況上變化。負(fù)載和發(fā) 動機(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)動機(jī)，以確定是否切換到SI模式。在步驟412中，當(dāng)發(fā)動機(jī)在步驟432 中是以HCCI模式工作時，步驟414監(jiān)視發(fā)動機(jī)的工況?？杀O(jiān)視負(fù)載、發(fā)動機(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)測狀況。如上所述，第一預(yù)測狀況可對應(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，再次執(zhí)行步驟410。當(dāng)?shù)谝活A(yù)測狀況小于第一閾值時，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催化劑的輸出才是可接 受的。在步驟422，發(fā)動機(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，也執(zhí)行步驟422。在步驟424中，監(jiān)視車輛的工況。應(yīng)當(dāng)注意到，步 驟414和424均對應(yīng)于監(jiān)視發(fā)動機(jī)的工況。對正在進(jìn)行監(jiān)視的發(fā)動機(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)測狀 況。在步驟430中，將第二預(yù)測狀況與第二閾值進(jìn)行比較。第二閾值對應(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切換回HCCI模式的水平。在步驟430中， 當(dāng)?shù)诙A(yù)測狀況不大于第二閾值時，再次執(zhí)行步驟410、4111和422，并且發(fā)動機(jī)繼續(xù)以SI 模式工作。通過再次執(zhí)行步驟422，發(fā)動機(jī)繼續(xù)以SI模式工作。在步驟432，使發(fā)動機(jī)以HCCI模式工作以提高車輛的燃料效率。系統(tǒng)可從步驟412 連續(xù)地執(zhí)行該過程。現(xiàn)在參見圖3，更詳細(xì)示出了圖2的步驟422。在步驟422中，發(fā)動機(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模式之后而不是車輛 正常工況下執(zhí)行的SI模式。在步驟412中，發(fā)動機(jī)可使用預(yù)定數(shù)量的汽缸工作在SI模式 中，同時使其他汽缸保持工作在HCCI模式。也就是，一個或多個汽缸可按照SI模式工作， 而其他汽缸可按照HCCI模式工作。例如，一個或兩個汽缸可按照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)量可能會減少，直到HCCI模 式完全可用時為止。本領(lǐng)域技術(shù)人員從前面的描述能夠意識到，本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)可按照多種形式實 施。因此，盡管結(jié)合本發(fā)明的具體示例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明的真實范圍卻不應(yīng)當(dāng) 限于這些具體示例，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員在研究了附圖、說明書和所附權(quán)利要求后將會明 白其他的修改。
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權(quán)利要求
一種控制發(fā)動機(jī)的方法，包括使發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點火模式工作；監(jiān)視所述發(fā)動機(jī)的工況；響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測狀況；將所述第一預(yù)測狀況與第一閾值進(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)動機(jī)的所述工況 產(chǎn)生所述催化劑的第二預(yù)測狀況；將所述第二預(yù)測狀況與第二閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)于將所述第二預(yù)測狀況與所述第二閾值進(jìn)行比較使所述發(fā)動機(jī)以所述均質(zhì)充量 壓縮點火模式工作。
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)測狀況與第二閾值進(jìn)行比較 包括將所述第二預(yù)測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)測狀況與第二閾值進(jìn)行比較包括 將所述預(yù)測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)測狀況與所述第二閾 值進(jìn)行比較使所述發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點火模式工作包括當(dāng)所述第二預(yù)測狀況大于所 述第二閾值時使所述發(fā)動機(jī)以所述均質(zhì)充量壓縮點火模式工作。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，第二預(yù)測狀況包括催化劑效率和催化劑溫 度中的一個。
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)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑 的第一預(yù)測狀況包括響應(yīng)于所述發(fā)動機(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)測狀況。
10.一種控制模塊，包括均質(zhì)充量壓縮點火模式控制模塊，其使發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點火模式工作；狀況監(jiān)視器模塊，其監(jiān)視所述發(fā)動機(jī)的工況；狀況預(yù)測器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測狀況；比較模塊，其將所述第一預(yù)測狀況與第一閾值進(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)動機(jī)的方法和系統(tǒng)，包括均質(zhì)充量壓縮點火HCCI模式控制模塊，其使發(fā)動機(jī)以均質(zhì)充量壓縮點火HCCI模式工作；和狀況監(jiān)視器模塊，其監(jiān)視所述發(fā)動機(jī)的工況。控制模塊還包括狀況預(yù)測器模塊，其響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)的所述工況產(chǎn)生催化劑的第一預(yù)測狀況。比較模塊將所述第一預(yù)測狀況與第一閾值進(jìn)行比較?；鸹▏娚淠Ｊ娇刂颇K響應(yīng)于比較使所述發(fā)動機(jī)以火花噴射模式工作。
文檔編號F02D43/00GK101963107SQ20101023661
公開日2011年2月2日 申請日期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 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司