混动电动汽车中多燃烧模式发动机的过渡控制装置和方法与流程

1.本公开涉及混合动力电动汽车发动机燃烧模式切换。


背景技术：

2.发动机仍然是汽车运输中的重要动力源。不幸的是，化石燃料是温室气体的重要贡献者，而温室气体是气候变化的主要原因。车辆电动化正在快速推进。为了缩小电动汽车普及使用到来前的差距，高效汽车是仍然需要的。或者通过合成燃料，例如甲醇或通过太阳能或风能电解产生的绿色氢，继续发展成为具有可持续性和经济竞争力，那么发动机可能会在未来很长一段时间内与电动汽车并驾齐驱。
3.大多数现代发动机是使用汽油运行的火花点火(si)或使用柴油运行的压缩点火(ci)。尽管ci发动机比si发动机提供更高的效率，但它们存在不易解决的排放问题。特别是，它们会产生导致烟雾的氮氧化物，使用尿素和捕捉器的后处理解决方案很麻烦。此外，ci发动机会产生颗粒物质，必须将其收集在颗粒过滤器中并进行再生；同样，这是一个麻烦的解决方案。
4.替代燃烧模式的发动机虽然已经研究多年，替代燃烧模式发动机有：均质压燃式(hcci)发动机、受控自燃式(cai)发动机、优化动力过程(okp)发动机和火花辅助压燃式(saci)发动机等。虽然已经展示出减少二氧化碳(提高燃油效率)的巨大希望，但它们都不适合在整个运行范围内提供具有与最先进车辆相媲美的驾驶性能和功能。也就是说，使用这些替代燃烧模式之一运行的发动机一般只能产生以传统燃烧模式(ci或si)运行时大约一半的功率。因此，长期以来一直建议汽车在可能的情况下以这些替代燃烧模式之一运行，并且在替代燃烧模式无法提供高功率的运行范围时切换到si或ci运行，并以这种方式来提高整体车辆效率。
5.本领域众所周知的是，在传统燃油车辆中很难进行发动机燃烧模式切换运行，这些困难包括，例如发动机扭矩波动，甚至不完全燃烧，当车辆驾驶员(无论是人类还是自动驾驶)要求改变运行点时不可接受的缓慢过渡。以及不仅燃烧模式过渡缓慢，而且很可能导致过渡过程中发动机燃烧不稳定。这对于现代车辆的驾驶员来说是不可接受的。此外，发动机不稳定的燃烧会导致不可接受的高排放。因此实现高效燃烧模式的优点而不伴随燃烧模式之间这种切换操作缺点的系统和方法是需要的。


技术实现要素：

6.为克服现有技术的缺陷，混合动力电动汽车的发动机(ice)按指令到当前燃烧模式和新燃烧模式之间过渡运行点进行两种燃烧模式之间过渡。过渡运行点是一个已知的稳定运行点，并允许发动机在该点为进入新的燃烧模式进行必要的调整。这些必要的调整包括一个或多个发动机的控制装置和参数调整：进气压力，进气温度，压缩比，气门正时，废气再循环量等。在传统燃油发动机中，即在没有电机的协助时，发动机可能无法进入过渡运行点，因为发动机在该点的输出扭矩不一定与车辆驾驶员对车辆驱动扭矩需求相匹配。发动
机在过渡时扭矩的下降和上升是完全不可接受的。然而，混合动力电动汽车中的电机和与之电连接的电池能够被用来协助发动机吸收多余的扭矩和提供不足的扭矩，从而满足驾驶员的需求。
7.一种以利用混合动力电动汽车优势开发燃烧模式过渡的方法在这里被披露。在混合动力电动汽车中，电机的旋转轴与发动机旋转曲轴机械连接，电池与该电机电连接。这种方法包括：确定在当前燃烧模式和新燃烧模式过渡间隔期间指令该发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式；在过渡间隔期间从多个预定的燃烧模式切换运行点中选择一个运行点为该发动机运行；在过渡间隔期间指令该发动机达到选定的预定燃烧模式切换运行点。当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩不足，导致该发动机转速下降时，该电机充当电动机并驱动该发动机，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩过剩，导致该发动机转速上升时，该电机充当发电机并加载该发动机，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。
8.在过渡间隔期间，该发动机为在新燃烧模式下运行做准备工作。该准备工作至少涉及以下一项：加热或冷却发动机进气系统(取决于发动机将要进入的燃烧模式性质)，升高或降低发动机进气系统压力，增加或减少导入发动机进气系统的废气比例，改变发动机压缩比，改变进入发动机的空燃比，改变发动机燃料喷射时间和喷射量，改变发动机点火正时和改变发动机气门的气门正时。此外，根据燃烧模式变化，该发动机的燃料供应可能会被中断或重新启动。这种方法还包括指令该发动机在完成该准备工作后在新的燃烧模式下运行。
9.选定预定燃烧模式切换运行点是基于该电池的充电状态。在一些实施例中，选定的预定燃烧模式切换运行点进一步基于来自车辆驾驶员对混合动力电动汽车扭矩需求和过渡间隔的预期时间。车辆驾驶员可以是驾驶混合动力电动汽车的人，通常通过油门踏板来进行通信。或者，驾驶员可以是自动驾驶控制器中的自主控制器。
10.确定指令该发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式是基于混合动力电动汽车在新的燃烧模式下的运行效率高于混合动力电动汽车在当前燃烧模式下的运行效率。
11.确定指令该发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式是基于该电池的充电状态和该发动机处于合适的温度以支持在新的燃烧模式下燃烧稳定。在一些实施例中，当该发动机在冷启动时应充分预热以过渡到新的燃烧模式。在其它类型的过渡中，发动机的温度尤其是进气温度应该低于预定水平，从而使该发动机在新的燃烧模式下可以稳定燃烧。
12.一些混合动力电动汽车是串联式配置，其中该电机与该电池电连接同时该电机与该发动机机械连接。串联式混合动力电动汽车还有第二台电机并也与该电池电连接。串联式混合动力电动汽车的驱动轮与第二台电机机械连接。
13.在其它实施例中，混合动力电动汽车是并联式配置，其中该电机与该电池电连接，同时该电机与该发动机机械连接。该电机和该发动机与混合动力电动汽车的驱动轮机械连接。
14.还公开了一种混合动力电动汽车(hev)，该车辆包括：电机，与该电机机械连接的内燃发动机，与该电机电连接的电池，与该电机，该发动机和该电池电子连接的协调控制器(cc)。该协调控制器(cc)确定在当前燃烧模式和新燃烧模式过渡间隔期间指令该发动机从
当前燃烧模式过渡到新燃烧模式，在过渡间隔期间从多个预定的燃烧模式切换运行点中选择一个运行点为该发动机运行，在过渡间隔期间指令该发动机达到选定的预定燃烧模式切换运行点。在过渡期间，当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩不足导致该发动机转速下降时，该电机充当电动机并驱动发动机防止其转速下降，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。在过渡期间，当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩过剩导致该发动机转速上升时，该电机充当发电机并加载发动机，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。
15.选定预定燃烧模式切换运行点至少是基于其中一项：电池的充电状态和车辆驾驶员对汽车驱动轮扭矩需求。
16.在过渡间隔期间，该发动机为在新燃烧模式下运行做准备工作。该准备工作至少涉及以下一项：调整发动机进气系统温度，调整发动机进气系统压力，改变导入发动机进气系统的废气比例，改变发动机压缩比，改变进入发动机的空燃比，改变发动机燃料喷射时间和喷射量，改变发动机点火正时和改变发动机气门的气门正时。该协调控制器(cc)指令该发动机在完成该准备工作后在新的燃烧模式下运行。
17.确定是否指令该发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式是基于混合动力电动汽车在新的燃烧模式下的运行效率高于混合动力电动汽车在当前燃烧模式下的运行效率。
18.确定是否指令该发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式进一步基于至少其中一项：车辆驾驶员对扭矩需求，发动机足够预热，或在一些实施例中发动机足够冷却，在其它实施例中能支持在新的燃烧模式下稳定燃烧，以及该电池的充电状态。
19.在一些实施例中，混合动力电动汽车是串联式配置，其中该电机是第一电机，第一电机和第二电机都与该电池电连接。第一电机与该发动机机械连接。串联式混合动力电动汽车的驱动轮与第二电机机械连接。
20.在其它实施例中，混合动力电动汽车(hev)是并联式，其中该电机与该发动机机械连接。该电机和该发动机与该混合动力电动汽车(hev)的驱动轮机械连接。
21.还公开了一种控制串联混合动力电动汽车(hev)方法，该车辆包括机械连接到发动机(ice)的第一电机(em1)，机械连接到该混合动力电动汽车(hev)的驱动轮的第二电机(em2)，与第一电机(em1)和第二电机(em2)电连接的电池。该方法包括：确定在当前燃烧模式和新燃烧模式过渡间隔期间指令该发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式；在过渡间隔期间从多个预定的燃烧模式切换运行点中选择一个运行点为该发动机运行，在过渡间隔期间指令该发动机达到选定的预定燃烧模式切换运行点，和指令该发动机在过渡间隔之后在新的燃烧模式下运行。
22.在过渡间隔期间，该发动机为在新燃烧模式下运行做准备工作，这种准备包括至少其中一项：调整发动机进气系统温度，调整发动机进气系统压力，改变导入发动机进气系统的废气比例，改变发动机压缩比，改变进入发动机的空燃比，改变发动机燃料供应策略包括燃料喷射时间和喷射量，改变发动机气门的气门正时和气门升程。
23.当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩不足，导致该发动机转速下降时，第一电机(em1)充当电动机并驱动发动机防止转速下降，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。在燃烧模式过渡期间，该电池为第一电机(em1)提供电力驱动该发动机，同时向第二电机(em2)提供电力驱动混合动力电动汽车驱动轮。
24.当该发动机在在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩过剩，导致该发动机转速上升时，第一电机(em1)充当发电机并加载该发动机，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。在燃烧模式过渡期间，该电池吸收第一电机(em1)因加载该发动机而产生的电力。该电池和第一电机(em1)向第二电机(em2)提供电力驱动混合动力电动汽车驱动轮。
25.还公开了一种控制并联混合动力电动汽车(hev)方法，该车辆包括机械连接到内燃发动机(ice)的第一电机(em1)，第一电机(em1)和该发动机机械连接到该混合动力电动汽车(hev)的驱动轮，与第一电机(em1)电连接的电池。该方法包括：确定在当前燃烧模式和新燃烧模式过渡间隔期间指令该发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式；在过渡间隔期间从多个预定的燃烧模式切换运行点中选择一个运行点为该发动机运行，在过渡间隔期间指令该发动机达到选定的预定燃烧模式切换运行点运行，和指令该发动机在过渡间隔之后在新的燃烧模式下运行。
26.在过渡间隔期间，该发动机为在新燃烧模式下运行做准备工作，这种准备工作包括至少其中一项：调整发动机进气系统温度，调整发动机进气系统压力，调整导入发动机进气系统的废气再循环比例，改变发动机压缩比，改变进入发动机的空燃比，改变发动机燃料供应策略包括燃料喷射时间和喷射量，改变发动机气门的气门正时和气门升程。
27.当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩不足，导致该发动机转速下降时，第一电机(em1)充当电动机并驱动该发动机防止转速下降，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。在燃烧模式过渡期间，当第一电机(em1)充当电动机时，该电池为第一电机(em1)提供电力同时驱动该发动机和该混合动力电动汽车驱动轮。
28.当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩过剩，导致该发动机转速上升时，第一电机(em1)充当发电机并加载该发动机，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。在燃烧模式过渡期间，当第一电机(em1)充当发电机时，该电池吸收第一电机(em1)因加载该发动机而产生的电力。该发动机提供扭矩驱动第一电机(em1)并同时驱动该混合动力电动汽车驱动轮。附图简要说明
29.图1a-d以示意图的形式显示串-并联混合动力电动汽车的实施例；
30.图2是串联混合动力电动汽车的示意图；
31.图3是一台单缸内燃发动机的示意图；
32.图4a-c分别示意火花点燃燃烧模式；火花辅助压燃燃烧模式；均质压燃燃烧模式；
33.图5显示从一种燃烧模式过渡到另外一种燃烧模式的流程图；
34.图6a-d，7a，7b，8a和8b根据本公开的实施例显示从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式示例。
具体实施方式
35.本领域普通技术人员将会理解，参照任一附图示出和描述的实施例的各种特征可以与一个或多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的替代实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，对于特定应用或实施，可能需要与本公开教导一致的特征的各种组合和修改。本领域普通技术人员可以认识到类似的应用或实
施，无论是否明确描述或说明。
36.二十多年前，混合动力电动汽车开始出现在市场。这类汽车采用传统的内燃发动机作为动力源。然而，它的动力系统除了变速器或齿轮系统外，还集成了电池和电机。电机可以在发电模式下操作，即作为发电机，其中在再生制动的情况下从发动机旋转或车辆提取动力产生电能并存储在电池中。在其它情况下，电机作为电动机运行以驱动车辆，部分或完全取代发动机作为动力源来推进车辆。电池是根据运行模式存储电机发出的电能或向电机提供电能的装置。
37.图1a是串-并联混合动力电动汽车示意图，包含发动机12和两台电机22和24。提供给驱动轮50的推进力可以由发动机12单独提供，或者在离合器34接合时由发动机12和电机22一起提供。也就是发动机12或发动机12和电机22通过轴31向离合器34的一侧提供扭矩。当接合时，扭矩传递到连接变速器40的轴36，然后传递到变速器40的输出轴42。轴42连接到差速器44，该差速器44连接到半轴46，半轴46然后驱动驱动轮50(并联混动配置)。在这样的运行模式中，并联混合动力配置可以不需要电机24。电机24通过轴62连接到变速器50。当离合器34接合时，电机24还可以向驱动轮50提供扭矩。或者，在另一种运行模式中，离合器34分离并且驱动轮50的推进扭矩仅由电机24提供，电机22加载发动机12以产生电力供应电机24和为电池20充电(串联混动配置)。
38.电机22和24都通过电缆26电连接到电池20。电机22通过具有齿轮组30的轴60和轴31连接到发动机12。电机22如果未加载，则简单地相对于发动机12旋转。如果加载，即意味着电机22在发电机模式运行，电机22从发动机12汲取扭矩，从而产生电力并存储在电池20中。电机22在离合器34分离时也可充当电动机以启动发动机12或驱动发动机12，例如当发动机12经历燃烧模式过渡。这就是所谓并联混合动力电动汽车，因为它可以由发动机和电机两者一起驱动，也可以由电机或发动机分别单独驱动。
39.除了机械硬件，图1a中的混合动力电动汽车还包括各种电子硬件。发动机电子控制单元(eecu)74与发动机12电子连接。发动机12的控制在下面会更详细地介绍。电池控制器(bc)76电子连接到电池20。电池控制器76充放电时通过接收来自电池20的各个电芯的温度和充电状态的信号，以及电流和电压。根据这些信息，电池控制器确定运行参数以保护电池，例如避免过热。在一些情况下，此类信息用于限制电池20的放电或充电速率或指示电池20的充电状态，这会影响混合动力电动汽车的运行模式。第一电机控制器(em1c)78电子连接到电机22；第二电机控制器(em2c)80电子连接到电机24。控制器78和80控制它们各自的电机是作为发电机运行还是作为电动机运行以及向绕组提供多少电流以控制由电机提供或吸收的转矩水平。变速器控制器(tc)82电子连接到变速器40。在许多控制情况下，控制器通信所用的信号实际上与装置驱动器通信，以影响所需的控制。这样的装置驱动器对于本领域的技术人员来说是众所周知的，并且为了清楚起见，这里没有单独示出。当然，控制器72、74、76、78、80和82可以是单独的单元或组合成单个控制器或具有重叠功能的多个控制器。这些控制器被显示为组合成车辆系统控制器(vsc)90。此外，输入70被显示为提供给协调控制器(cc)72；这种说明并非旨在限制。输入70可以直接提供给任何控制器；并且，所有vsc90内的控制器都相互电子连接，允许信息共享。由于要做出许多决定，例如用于变速器40的适当档位取决于其它因素，例如发动机转速和电机22是否处于发电机/电动机模式，以及其它因素是相互关联的，因此还提供了协调控制器72。协调控制器72与所有其它控制器
通信。此外，仅作为几个示例，向协调控制器提供其它输入70，诸如温度、压力、加速踏板位置、湿度、导航信息。或者，输入70可以直接提供给相关控制器，例如湿度可能仅与eecu74相关并且可以直接提供给这样的控制器。输入70，或者被称为传感器。
40.在图1b中，另一种混合动力电动汽车具有两组驱动轮150和152。驱动轮152仅由电机124以电动机模式驱动，或者当电机124以发电机模式运行时，电机124可以制动驱动轮152。电机124通过轴162、差速器164和半轴166连接到驱动轮152。驱动轮150由发动机112和电机122之一或两者驱动。当离合器133和离合器164接合时而连接轴131和132，发动机112驱动驱动轮150。轴132通过齿轮组130和轴160连接到变速器140，轴160通过轴142连接到差速器144。差速器144通过半轴146连接到驱动轮150。当离合器133接合时，电机122连接到发动机112。当离合器133接合时，电机122连接到发动机112。在电机122和发动机112之间，通过轴160、131和132提供齿轮组130。电机122和124通过电缆126电连接到电池120。类似于图1a，图1b中的混合动力电动汽车具有发动机控制器174、电池控制器176、电动机控制器178和180、变速器控制器182和协调控制器172。这样的控制器直接或通过装置驱动器间接地电子连接到它们各自的元件，例如电池120的电池控制器176。如图1b所示的这种布置允许在离合器133分离时仅由电机122和124驱动驱动轮150和152，并且当离合器133接合，电机122是被动的，即没有电流提供给电机122的线圈时，仅由发动机112驱动驱动轮150，因此当它旋转时，它不驱动或加载发动机112，除了系统中的摩擦。并且，电机122和124以及发动机112都可以用于同时驱动车辆。如果在实施例中取消电机124就形成并联混合动力电动汽车。在实施例中离合器164分离，离合器133接合，并且混合动力电动汽车由电机124单独推动就形成串联混合动力电动汽车。
41.在图1c中，示意了另外一种混合动力电动汽车，其中两组驱动轮250和252都能够被驱动。驱动轮252仅由电机224以电动机模式驱动，或者当电机224以发电机模式运行时，电机224可以制动驱动轮252。当连接轴232和轴236的离合器233接合时，驱动轮250由发动机212驱动。轴236连接到变速器240，变速器240通过轴242连接到差速器244，差速器244连接到驱动轮250的半轴246。电机222通过皮带驱动系统260连接到发动机212。如果皮带驱动系统260是齿形皮带，则发动机212可以驱动电机222或电机可以驱动发动机212。类似于图1a，在可选实施例中如果取消电机224，所得配置是纯并联混合动力电动汽车。在实施例中离合器233分离且混合动力电动汽车由电机224单独推进，形成串联混合动力电动汽车。
42.图1c中的控制器情况类似于图1a和1b中的控制器情况。图1c的混合动力电动汽车具有eecu274、电池控制器276、电机控制器278和280、变速器控制器282和具有来自传感器的输入270的协调控制器272。
43.在图1d中，是另一种具有行星齿轮组齿轮系的混合动力电动汽车，其中发动机312、电机322、电机324和驱动轮350机械连接。驱动轮350可以由发动机312和电机324同时或单独驱动。在串联混动模式中，发电机模式中的电机322可以由发动机312驱动以向电机324供电或为电池320充电。在并联混动模式中，电机324和发动机312都可以通过行星齿轮系驱动驱动轮350。行星齿轮系通过轴342、差速器344和半轴346连接到轮子350。
44.图1d中的控制器情况类似于图1a-c中的控制器情况。图1d的混合动力电动汽车具有发动机控制器eecu374、电池控制器376、电机控制器378和380，以及具有来自传感器的输入370的协调控制器372。
45.图1a-d中的混合动力电动汽车可以在并联模式下运行，这意味着发动机和电机都可以推进车辆。混合动力电动汽车也可以在串联模式下运行，其中发动机和驱动轮之间的机械连接通过离合器断开如图1a-1c所示，或者通过动力分配机构和控制使车轮不由发动机驱动如图1d所示。
46.在串联配置中，发动机和车辆驱动系统之间完全没有直接的机械连接，有时也称为增程式，车辆由电机单独驱动。这种系统在图2中示出，其中驱动轮450仅由电机424以电动机模式驱动。在某些运行模式中，例如再生制动，电机424以发电机模式运行。电机424通过轴442、差速器444和半轴446连接到驱动轮450。发动机412和电机422通过轴431和460以及齿轮组430连接，其中发动机412驱动电机422以产生电能来为电机422供电并为电池420充电。驱动轮450仅由电机424以电动机模式驱动；或者，当电机424通过轴436以发电机模式运行时，电机424可以制动驱动轮450。轴436将电机424连接到齿轮系440，齿轮系440通过轴442连接到差速器444。差速器444通过半轴446连接到驱动轮450。电机422和424通过电缆426电连接到电池420。与图1a类似，图2中的混合动力电动汽车具有发动机控制器474、电池控制器476、电动机控制器478和480以及协调控制器472。这些控制器电子连接到它们各自的元件，例如电池420和电池控制器476，直接或间接通过装置驱动器。图2中的布置允许仅通过电机424向驱动轮450提供推进力。
47.图1a-d和图2中的所有电子控制器均显示为分散单元。但这些控制器可以被放在一起。或者，可以使用单个控制器来管理如图分散显示的两个或多个控制器的功能，或者，其中一个分散控制器中的功能在两个控制器之间共享。出于本技术的目的，图1a-d和2中所示的处理能力可被视为车辆系统控制器(vsc)(图1a中的90，图1b中的190，图1c中的290，图1d中的390，和图2中的490)。
48.vsc包括相互通信的多个控制器。多个控制器之一是协调控制器(cc)，它协调其它控制器。
49.尽管在图1a-d或图2中的任何一个中都没有这样说明。在其它实施例中，图1a-d和图2中的多个电子控制器的功能可由处理单元的任何合适组合提供。
50.本领域技术人员已知，电子控制器向管理混合动力电动汽车的各部件的装置控制器提供信号。例如，来自eecu用于控制发动机燃料供应量的信号处于某信号电压电平，并提供给装置驱动器，该装置驱动器具有向燃料喷射器发出脉冲宽度指令的电气能力。对本领域技术人员，vsc即由多个控制器组合成的车辆系统控制器协调控制，仅向中间装置提供信号以控制混合动力电动汽车的部件，诸如电池、发动机等。
51.如果上述混合动力系统的电池不能从外部充电，它们被称为混合动力电动汽车(hev)。如果上述混合动力系统的电池可以通过外部电源充电，并且上述混合动力系统的电机有足够的电动力驱动车辆，则称为插电式混合动力电动汽车(phev)。在此，hev一词指的是传统的混合动力电动汽车和插电式混合动力电动汽车，因为它们都依赖于发动机和电机，唯一的区别是能够通过外部插电和不同的电池容量。
52.采用电机驱动的车辆在响应车辆驱动功率需求方面具有明显的优势，如低速时输出扭矩大、调速平稳、响应时间快、效率高。此外，根据道路和交通状况，电机可以更好地满足驾驶员对输出功率进行大而快速变化的随机需求。
53.目前(插电式)混合动力电动汽车主要使用火花点燃汽油发动机或压燃柴油发动
机。以及用于电动机/发电机的电机和用于电能存储和放电的电池。发动机被调节在低油耗运行点运行。电机协助发动机推进车辆驱动轮，或在其它运行点电机作为发电机运行以回收车辆能量，例如在车辆减速和制动时。在市区，混合动力电动汽车的油耗可以显著低于传统发动机汽车。一些插电式混合动力电动汽车(phev)具有全电动续航范围(aer)，因此来自电网的电能被用于驱动车辆，而不是碳氢燃料，从而进一步降低燃料消耗。
54.图3示意一台单缸发动机(ice)500。这种发动机是前面图中发动机12、112、212、312和412的一种替代方案。图1a-d和图2中的混合动力电动汽车中的发动机很可能是多缸发动机。为了清楚起见，图3中的示意图仅显示了这种发动机的一个气缸。发动机500具有进气通道530、排气通道540和涡轮增压器550。发动机500具有气缸体510和气缸盖520。气缸体510内是气缸511，活塞502在气缸内往复运动。燃烧室509由气缸盖520、活塞502的顶部和气缸511的表面限定。
55.气缸盖520具有进气口503和排气口504。进气口503将进气提供给燃烧室509。废气通过排气口504从燃烧室509排出。流入和流出燃烧室509的流量由一个进气口503中的进气提升阀505和排气口504中的排气提升阀506控制。
56.凸轮575打开和关闭进气门505。类似地，凸轮576打开和关闭排气门506。凸轮575和576分别连接到凸轮轴577和578。在一些实施例中，凸轮轴577和578与曲轴(图3中未示出)以固定关系旋转。在可变气门正时实施例中，凸轮轴577和578相对于曲轴有一些有限的独立调整权限范围，使得该曲轴上的凸轮在打开和关闭时间上是可调节的。
57.气缸盖520具有位于中心的火花塞507。火花塞507也可以位于燃烧室509内的其它位置。
58.在图3的实施例中，提供涡轮增压器550以对进气加压。在本公开的发明人设想的其它实施例中，内燃发动机可以不是增压的，省去了涡轮增压器500和相关的硬件。涡轮增压器550包括压缩机551、涡轮552和将压缩机551与涡轮552连接的轴553。排气中的能量由位于排气通道540中的涡轮552提取。经由轴553，使压缩机551旋转并且由此对进气通道530内的进气加压。进气通道530还具有进气过滤器531(用于从进气中去除可能损害发动机500的不需要的颗粒或液滴)、空气流量计532(用于测量通过空气通道530空气量)、压力传感器536、节气门533(用于控制进入发动机500的空气量)和中冷器534(用于冷却已经通过压缩机551加热的进气)。
59.在一些应用中，发动机500以某燃烧模式运行时需要加热进气。进气加热器539设置在进气通道530中。
60.燃料喷射器508设置在进气通道530中，如图3中进气道503的上游所示。在其它实施例中，燃料喷射器508设置在进气道503中。在这两个位置中，燃料喷射器508是相对低压的喷射器。在又一些实施例中，燃料喷射器508是高压喷射器，其燃料喷射器508的喷嘴位于燃烧室509内。这种配置称为直喷。在一些实施例中，提供了位于进气通道530内的燃料喷射器和位于燃烧室509内的燃料喷射器。这样的配置不仅适应使用具有不同特性的不同燃料，而且适应对一些燃烧模式控制应用(例如saci)使用不同的燃料喷射策略。
61.在节气门533和压缩机551之间的进气道530中，提供压力传感器536以测量进气道530中的增压压力。在一些实施例中，压力传感器也设置在节气门533下游的进气道中。
62.催化转化器541设置在涡轮552下游的排气通道540中。在其它实施例中，在排气道
540中设置其它废气后处理装置，例如稀氮氧化物捕集器或微粒过滤器，以替代催化转化器541或附加在催化转化器541之外。
63.在一些实施例中，发动机500具有带有进气再循环阀561的进气循环通道560。当从压缩机551接收的空气的压力高于期望值时，阀561打开。
64.发动机500具有设置在旁通通道570中的排气闸门阀571。旁通在涡轮机552的上游侧和涡轮机552的下游侧连接到排气通道540。排气闸门阀571控制提供给涡轮机552的压力，从而控制涡轮增压器550的涡轮552的速度达到合适的水平。
65.发动机500还具有废气再循环(egr)系统，该系统包括：将排气通道540(涡轮552下游)与进气通道530(压缩机551上游)连接起来的egr通道580、用于控制从排气流向进气的废气量egr阀582，以及egr冷却器581。egr用废气稀释进气作为措施降低气缸509中的燃烧温度从而减少氮氧化物(nox)形成的。egr还通过降低节流损失水平来提高发动机效率。此外，在一些燃烧模式中，需要对进气混合物进行废气稀释以控制燃烧速度。太快的燃烧(自燃)可能导致：噪声且适得其反，因为它发生在循环中的错误时间。此外，自燃会导致燃烧室表面过热，如果不加以控制，可能会熔化表面并损坏发动机500。
66.egr冷却器581降低了进气中再循环废气温度，以使燃烧过程产生较少的nox，nox对温度非常敏感。
67.发动机500包括发动机电子控制单元(eecu)574：从传感器提供信号，基于传感器数据计算期望的运行点，并命令与发动机相关联的执行器操作。信号来自：气流传感器532、进气压力传感器536和其它传感器592。其它传感器包括：发动机曲轴角度传感器，从而确定发动机转速度和发动机位置；油门踏板位置传感器，用于确定驾驶员驱动车辆的期望；制动踏板传感器；湿度传感器；温度传感器(发动机冷却液、空气温度、egr温度等)、压降传感器(例如通过空气滤清器531)、压力传感器、阀门位置传感器等。在自动驾驶模式下，发动机的期望运行点可以通过另一个控制器或在eecu574内确定。eecu574可以与其它控制器通信，例如变速器控制器、电机控制器和电池控制器。在一些实施例中甚至包括协调控制器。
68.基于传感器数据和提供给eecu574的其它信息确定发动机500的适当运行点，例如：燃料喷射正时和量、火花塞507正时、节气门553位置、egr阀582位置、废气闸门阀571位置，进气再循环阀561位置、通过加热器539的进气加热、提升阀505和506的打开/关闭时间等。
69.加速踏板594向控制器574提供信号。这种控制器574是eecu(图1a中的74、图1b中的174、图1c中的274和图1d中的374)。油门踏板594是车辆驾驶员表明想要如何驱动车辆的方式。或者，在自动驾驶车辆中，车辆是基于所需路线和其它输入(例如交通和障碍物)来控制的。在传统的混合动力电动汽车中，车辆驾驶员通过加速踏板594传达期望速度。加速踏板信号耦合到的控制器将该请求转换为期望的扭矩，该期望扭矩在一些操作模式下可以进一步转化为控制器574的扭矩请求信号。当驾驶员退后油门踏板以减速时，所需扭矩减小，车辆减速。当驾驶员踩下油门踏板时，所需扭矩增加，车辆加速。
70.如上所述，发动机500可以在多种燃烧模式下运行，其中一些燃烧模式比传统的火花点燃(si)运行模式显著降低燃料消耗。在描述如何使用混合动力电动汽车来帮助在si和其它燃烧模式之间进行过渡之前，下面讨论替代燃烧模式。
71.均质压燃(hcci)是一种备受关注的燃烧模式。与压燃(ci)发动机一样，燃烧会在
压缩冲程期间因压缩气体而产生的高温自发发生。此外，与压燃式发动机一样，没有节流，即向气缸提供完全充气。在si发动机中，进入发动机的空气量是通过节气门控制的，因此燃烧室中存在精确的燃料和空气比例。通过避免节流，hcci发动机提供接近ci发动机的燃油经济性。燃烧开始的时间是由混合气温度上升到自燃温度的时间来控制的，相对比较难控制。因为混合物是预混合的和稀薄的，所以在使用hcci的燃烧时几乎不会产生碳烟或nox。
72.hcci燃烧一般只能在中低负荷条件下使用。这是因为在发动机负荷和混合气的燃料浓度增加到一定水平后，燃烧变得粗暴和噪声。当来自发动机的扭矩需求高于hcci的合适运行范围时，将过渡到si或其它燃烧模式。此外，hcci不适用于发动机冷启动期间，因为发动机机体温度低且对冷壁的热传递损失大。si燃烧适合冷启动，当发动机充分预热后并且需求的运行点适合hcci运行时再过渡到hcci。
73.对hcci燃烧控制可采用不同的技术方法来实现。一种称为受控自动点火(cai)解决方案是在低负载条件下改变进气门和排气门的开启和关闭时间来控制在气缸中的附加废气量。大量热残余废气的存在使气缸内混合气体的温度升高，在内燃机的压缩冲程的适当时间内达到自燃温度并发生自燃。
74.另外一种称为优化动力学过程(okp)解决方案是将发动机的压缩比提高到15∶1左右，利用废气和冷却液的热量加热进气，与未加热的进气一起进入气缸。通过控制两种气流的比例，可以快速调节进气温度，从而控制hcci的燃烧时间。台架试验证明，这种方案可以大大降低油耗，hcci的工作范围也比较广，可以覆盖汽车发动机常用的中低负荷工况。
75.另一种与hcci相关的叫火花辅助压燃(saci)，通过使用火花辅助可以在比hcci更高的扭矩下使用。使混合气的温度达到可被点燃并实现火焰传播的临界温度以上(仍低于自燃温度)，然后用火花塞将其点燃。被点燃的混合气通过火焰传播，使更多的混合气参与燃烧并释放热量，使气缸内的压力和温度进一步升高，剩余的未燃烧混合气达到自燃温度，发生自燃。这种“点火诱导的均质压燃”燃烧模式可以用作hcci和si两种燃烧模式之间的过渡模式。
76.为了降低“点火诱导的均质压燃”所需的最低混合气温度，并扩大燃烧控制所需的混合气温度范围，可以局部加浓火花塞附近的混合气。由于这个原因，在气缸内的压缩循环期间可以实现少量的燃料喷射。
77.此外，还有一些其它hcci方案，比如采用可变压缩比，使用双燃料等。气缸内的温度，而因此hcci发动机的点火正时，也可以通过加热进气温度来辅助。
78.尽管hcci和saci燃烧模式显示出显著降低燃料消耗的巨大潜力，并且已安装在车队车辆上进行测试，但由于控制燃烧的技术困难，它们尚未用于商业生产和销售。
79.由于hcci的控制更复杂和挑战，为了从传统燃烧模式切换到hcci燃烧模式，需要清楚理解并提前仔细研究燃烧模式切换策略和控制算法以便向控制装置发出适当的指令，让发动机控制执行装置按步调整。然而，在模式切换前发动机的运行点和热状态是无限的。因此，提前仔细研究所有这些可以进行燃烧模式切换点的工作量太大，这已成为多燃烧模式发动机能在汽车产品应用中的主要障碍。
80.基于上述原因，有必要找到一种有效，可靠，稳定和实用的发动机燃烧模式切换策略和控制算法来实现多燃烧模式发动机在汽车产品中的应用。
81.参考图4a-c，对比几种燃烧模式。图4a开始显示si燃烧。燃烧室600具有产生火花
核604的火花塞602。燃烧室600中具有较高燃料浓度的混合气为图示中的606。在燃烧室600下方显示了从下止点(bdc)之前开始到在上止点(tdc)结束并稍微超出压缩冲程的事件发生时间图。燃料在bdc之前喷射以提供预混合时间，确保燃料和空气的基本均匀混合。燃料喷射持续时间如方框620所示。火花点火624恰好在tdc之前发生。saci燃烧如图4b所示，其中示出了火花内核604和两个燃料混合气区域：富燃区域610和贫燃区608。在图的下方显示了事件发生时间图，一些燃料在bdc之前的630处喷射。在接近tdc的632处时，又喷入少量燃料。在630处喷射的燃料产生预混合气608，而在632处喷射的燃料产生靠近火花604的富燃区域610。图4c显示的是hcci燃烧。在气缸600中是非常稀薄的混合气612。hcci燃烧没有火花点火。从图中的时间上显示在bdc之前给气缸600提供的燃料。在某些hcci运行点，进气被加热后使混合气足够热，在混合气被压缩后，可以自动点燃。而在具有适合hcci燃烧范围的其它运行点，较少或不需要对混合气进气加热也能适当燃烧。虽然没有被示出，另一种选择是发动机在没有燃料喷射和没有火花点火时通过电机旋转发动机轴来调整发动机控制参数，比如在燃烧模过渡期间对进气温度和压缩比的调整等。在这种情况下，车辆将由电机独自推进。
82.尽管本文描述了hcci和saci燃烧，许多汽车制造商正在研究与这些燃烧模式相关但略有不同的高效燃烧模式。本公开的发明者考虑包括任何燃烧模式切换。
83.根据本公开，混合动力汽车(hev)包括至少一台电机，至少一组电池，以及一台多燃烧模式的发动机，通过整合电机和发动机以及电池并利用固有特性实现协同效应，通过对电机和发动机的协调控制，使发动机运行点在过渡期间进入已知稳定的燃烧模式切换运行点。在过渡期间，发动机输出扭矩不必跟随来自车辆驾驶员(驾驶员可以是开车的人或者是自主控制器)的扭矩需求，因为在电池的支撑下，如果发动机输出扭矩小于需求扭矩，电机能够弥补发动机输出扭矩的不足，或者当发动机输出扭矩大于需求扭矩时，电机能够吸收多余的扭矩。
84.确定是否指令发动机从当前燃烧模式过渡到新燃烧模式基于至少以下一项：该混合动力电动汽车在新的燃烧模式下的运行效率高于该混合动力电动汽车在当前燃烧模式下的运行效率，车辆驾驶员对扭矩需求，该发动机足够预热，或在一些实施例中该发动机足够冷却，在其它实施例中能支持在新的燃烧模式下稳定燃烧，以及该电池的充电状态。例如，当发动机在冷启动后，因没有足够热量会导致燃烧不稳定，所以发动机不能直接进入hcci燃烧，而要等到发动机足够预热。在另一个示例中，湿度对不是由火花引发的燃烧模式，即自燃，有很大影响。在一些极端的高湿度环境中，同样由于不稳定的燃烧，不能直接进入hcci和saci燃烧。
85.当该电机和该发动机机械连接时，通过对该电机和该发动机的协调控制，在燃烧模式切换运行期间，即过渡，该发动机输出扭矩或动力在很大程度上与该驱动轮扭矩无关。在过渡期间，在该电机的作用下该发动机按指令在相同燃烧模式下从当前任何运行点改变到燃烧模式切换运行点。
86.发动机燃烧模式切换运行点可以是单个或有限数量的发动机运行点并由发动机转速和扭矩组成，这些运行点是在系统开发时已经提前预定好的。基于不同的发动机运行条件，可以选择一个预定的燃烧模式切换运行点。通过使发动机从当前任何运行点达到选择的预定燃烧模式切换运行点，该发动机在过渡间隔期间将遵循在之前系统开发时预定好
的发动机燃烧模式切换过渡控制策略为在新燃烧模式下运行做准备工作。
87.该发动机从当前燃烧模式到新燃烧模式运行要做的准备工作至少包括其中一项发动机调整或控制：发动机进气温度，发动机进气系统压力，导入发动机进气系统的废气比例，发动机压缩比，进入发动机的空燃比，发动机燃料供应策略包括发动机燃料喷射时间和喷射量，发动机点火正时和改变发动机气门正时和升程。
88.当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩不足，导致该发动机转速下降时，该电机充当电动机并驱动该发动机防止转速下降，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。
89.当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点产生的扭矩过剩，导致该发动机转速上升时，该电机充当发电机并加载该发动机，从而保持该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点运行。
90.在该发动机遵循燃烧模式切换过渡控制策略和完成准备工作，其运行满足新的燃烧模式切换条件后，该发动机按指令运行在新的燃烧模式。
91.该发动机在新的燃烧模式范围内运行。在新的燃烧模式下，该发动机运行点可根据需要控制在任何目标运行点。
92.在燃烧模式切换过渡期间，该发动机运行可能不正常，比如气缸内气体做功波动，这可能导致该发动机输出动力包括该发动机转速和扭矩不稳定，波动甚至中断。然而，当该电机和该发动机机械连接时通过协调控制该电机和该发动机，该电机和该电池能够吸收，补偿和压制那些波动甚至中断从而维持要求的燃烧模式切换运行点，即该发动机转速和扭矩。所以，本发明不仅保证平顺的燃烧模式切换过渡，而且也保证该发动机和该电机以及连接到车辆驱动轮的任何附加电机的总输出动力或净扭矩满足该车辆驱动功率或扭矩需求。
93.此外，该发动机可以控制在一些有效率和稳定的运行范围内或有限的运行点从而避免一些燃烧和排放控制难的运行区域或临界点。例如，当该发动机在hcci燃烧模式下的运行点靠近其运行范围的上或下临界点时，比如，如图6b中saci和hcci重叠区域664所示，燃烧控制和排放后处理变得困难。
94.由于预定燃烧模式切换运行点的数量有限，选择一个或有限个发动机运行点成为可能，需要至少对一个运行点提前在系统开发过程中进行精心优化燃烧模式切换策略和控制算法。例如，在燃烧模式切换期间如何处理该发动机燃烧模式切换点或该发动机热工况有少许偏差，这包括但不限于开发多组控制指令以选择性地执行该发动机控制装置或执行器的序列调整。在完成燃烧模式切换运行后，该发动机将在新的燃烧模式下运行。
95.现在参考图5，流程图显示了从一种燃烧模式过渡到另一种燃烧模式的过程。该过程从750开始并在第一燃烧模式下预热，在汽油发动机中第一燃烧模式很可能是普通的火花点火(si)模式，如图4a所示。一旦发动机被预热，控制传递到方块754，其中确定在新燃烧模式下的需求扭矩是否需要。如果不需要，控制返回方块754继续等待直到需要或推荐燃烧模式过渡。如果需要，控制转到方块756，其中指令在选定的预定燃烧模式切换过渡运行：机械连接该发动机和第一电机，在第一电机的作用下协调控制该发动机到选定的预定燃烧模式切换运行点。选定的预定燃烧模式切换运行点是允许发动机为在期望的新燃烧模式下运行做准备工作的运行点，这包括在过渡间隔期间对该发动机控制装置和运行参数的调整。为达到选定的预定燃烧模式切换运行点，该发动机也许不能提供需求扭矩。
96.控制传递到方块766：如果该发动机提供的扭矩大于需求，然后第一电机充当发电机并加载该发动机。如果该发动机提供的扭矩小于需求，然后第一电机充当电动机并驱动该发动机。如果该发动机不提供扭矩(切断燃料供应)，第一电机驱动该发动机到选定的预定燃烧模式切换点，在此该发动机达到预定的转速(rpm)但扭矩为零。对并联混合动力，该发动机和第一电机共同驱动该车辆，第一电机补偿和吸收该发动机输出扭矩和该车辆需求扭矩之间的差值。对串联混合动力，该电池和第一电机共同为第二电机提供电力驱动该车辆，该电池提供和吸收第一电机输出电力和第二电机需求电力(该车辆需求)之间的差值。
97.当该发动机在选定的预定燃烧模式切换运行点稳定运行时，控制传递到方块760，为满足期望的新燃烧模式运行条件，通过调整该发动机控制装置和运行参数，该发动机为期望的新燃烧模式运行做准备工作。该准备工作包括至少一项调整：该发动机进气系统温度，该发动机进气系统压力，导入该发动机进气系统的废气比例，该发动机压缩比，进入该发动机的空燃比，燃料供应策略包括该发动机燃料喷射时间和喷射量，该发动机点火正时和该发动机气门正时和气门升程的改变。
98.一旦准备工作完成，控制传递到方块762，其中确定该发动机是否准备好切换到新的燃烧模式。如果没有，控制返回方块760继续准备直到切换燃烧模式的条件满足。如果有，控制转到方块764，其中指令该发动机在新的燃烧模式下运行。
99.当该发动机在方块764运行时，控制继续进行到方块754以确定是否需求的发动机扭矩需要新的燃烧模式。如果不需要，该发动机将保持在方块764继续在当前燃烧模式下运行。如果需要，控制转到方块756。
100.过渡间隔可以是非常短的几个循环。例如，在一些燃烧模式切换中，进气歧管中的压力必须增加，这需要发动机转动几圈。在另外一个例子中，在过渡到hcci燃烧时，进气歧管通过电阻加热或其它加热方法加热，这可能需要几秒钟。控制从方块760传到方块762，其中确定要改变支持新燃烧模式下燃烧的该发动机参数是否已实现必要的改变。那就是，该发动机已经准备好稳定切换到新燃烧模式了吗？如果没有，控制转回到方块760继续在过渡模式中，这个循环持续到该发动机参数，诸如进气温度，有效压缩比，进气压力，和废气再循环等这些导致在新的燃烧模式下实现稳定燃烧的参数达到后，控制传到方块764并指令该发动机改变到新的燃烧模式。控制返回到方块754等待扭矩的变化，即是否有需要另一个过渡。同样，如没有迹象表明应该进行过渡，控制将停留在当前燃烧模式下运行直到方块754中出现需要。
101.在图6a中，典型si发动机的运行范围显示在发动机扭矩646对发动机转速648的图表上。发动机能产生的最大扭矩可以作为转速的函数显示为曲线650。si燃烧可以在最低发动机转速652和最高发动机转速654之间的曲线650下的运行范围内实施。然而如前所述，在可能的情况下，希望以更高燃油效率的燃烧模式运行。在图6b中，叠加在si范围(由线648，650，652和654包围)并处在低扭矩水平下显示在点划线660内的是hcci和处在中等扭矩显示在虚线662内的是saci。在660区域内，既可以运行hcci也可以运行si。在662区域内，既可以运行saci也可以运行si。在区域664内，即在hcci和saci运行之间的重叠区域内，si，hcci和saci运行中任何一种都可以采用。
102.在图6c中显示了运行点p1，它位于图中的峰值扭矩曲线下区域，在该区域中，si运行是唯一的选择。如果需要较小的扭矩，例如在点p2，可以采用si燃烧模式，但该运行点运
行高效率的hcci也是可接受的。为了利用高效率的hcci，实施向hcci的过渡。为了运行hcci，节气门全开，而在si燃烧模式下运行点p1处，节气门是部分关闭。这可以帮助hcci加热进气而获得稳定的点火。加热进气是一个缓慢的过程，大约需要几秒钟，而不是像改变进气压力那样，它可以在发动机转几圈内改变。不是直接从点p1过渡到p2，而是先进入在p1和p2之间的中间运行点t1。因此，过渡是从p1到t1再到p2。在图6c中显示了条线r1。如上所述，在p1和p2运行点之间的过渡间隔期间，发动机采用了预定运行点。注意，在从p1到p2时，发动机转速增加，而扭矩减小。这种情况的一个示例场景是当车辆从交通停车信号灯启动时，需要高扭矩来加速车辆。在车辆几乎达到所需的速度后，车辆驾驶员退后加速踏板以减慢加速并继续略微增加车速，但由于车辆已基本达到速度，因此需要较少的扭矩。r1是可以选择预定运行点的速度范围。当然，在r1范围内选择t1与p2具有相同的发动机转速，以满足驾驶员的需求。
103.图6d在扭矩对时间的图上显示燃烧模式过渡。有三个间隔：发动机在第一燃烧模式运行时间，即在p1，在图6d中显示为区间674。当改变扭矩的期望出现时，发动机进入过渡间隔676。当发动机参数适合完成过渡时，指令发动机在间隔678新的燃烧模式(p2)下运行。点划线672表示发动机的输出扭矩作为时间的函数。扭矩从间隔674减少到676然后在678再下降。虚线670表示为发动机期望扭矩。在间隔676，发动机扭矩超过了期望扭矩。这是一种情况，其中电机充当发电机运行并加载发动机，因此提供给驱动轮的净扭矩是并联混合动力汽车的所需扭矩。对于一些并联混合动力汽车配置如图1所示，第二电机与车辆的驱动轮连接(图1a中的24，图1b中的124，图1c中的224和图1d中的324)，第二电机扭矩补充发动机扭矩推进车辆。多余扭矩显示为680，即在间隔676中曲线670和672的差值，电池吸收来自电机的多余电力，并基于第二电机的运行模式从或向第二电机吸收或提供电力。对于串联混合动力汽车如图2所示，在燃烧模式切换过渡期间，由于发动机的多余扭矩导致电机422提供多余的电力，电池将吸收来自电机422的多余电力并为电机424提供电力单独推进车辆。
104.图7a的发动机图与图6a和6b中所示的相同。但是过渡时，图7a所示的内容与图6c所示内容是不同的。那就是，发动机在p3点开始，并在hcci燃烧模式下运行。车辆驾驶员要求扭矩突然爆发，例如，超车机动或需要爬山。新的期望运行点显示为运行点p4，并在si燃烧模式区域。如果运行在hcci，进气歧管可能被加热，由于发动机爆震和进气加热导致的容积效率降低，发动机无法立即转换到点p4。为留出时间让发动机的参数适合进入点p4，指令发动机运行在saci燃烧模式下的运行点，图7a中标记为t3。同样，这恰好是沿着由r1指示的预定扭矩运行点之一，它发生在发动机转速范围内。
105.图7b显示了作为时间函数的发动机扭矩图。期望扭矩是虚线曲线681而发动机提供的扭矩显示为点划线曲线682。在p3期间也就是第一间隔684期间，发动机扭矩682与期望扭矩681匹配，其中发动机运行在当前燃烧模式，在本例中即hcci。在第三间隔，688，当发动机在新的燃烧模式下运行时，发动机扭矩682和期望扭矩681再次几乎相等。在第二间隔期间686，当发动机在t3运行时，即过渡运行点，发动机扭矩682低于期望扭矩681。在第二间隔期间686，电机(em)充当电动机并驱动发动机同时提供不足量的扭矩，由690表示，因此所提供给车辆驱动轮的净扭矩等于并联混合动力汽车的期望扭矩。一些并联混合动力汽车配置如图1所示，第二电机与车辆的驱动轮连接(图1a中的24，图1b中的124，图1c中的224和图1d中的324)，第二电机扭矩补充发动机扭矩并推进车辆。不足量的扭矩表示为690，即在间隔
686期间曲线681和622的差值，电池为电机(em)提供电力。电池根据其运行模式向第二电机提供或从第二电机吸收电能。串联混合动力汽车如图2所示，在燃烧模式切换过渡期间，因发动机扭矩不足，电机422充当电动机，电池为电机422提供电力驱动发动机，并为电机424提供电力独自推进车辆。
106.现在参考图8a所示的发动机图。同样，图中的描述与图6a和6b相同，但显示的是发动机运行图中不同的过渡。从在当前燃烧模式下运行点p5开始，目标是移动到另一种燃烧模式运行点p6。在这个例子中，发动机在过渡期间，t5，被关闭。在图8b中，过渡时间表显示发动机在694期间运行在点p5，第一间隔。发动机产生的扭矩显示为点划曲线692，期望扭矩显示为虚线曲线691。在过渡间隔696期间，发动机不产生任何扭矩。在燃烧模式切换过渡期间，并联混合动力汽车为了提供期望的扭矩，电机充当电动机驱动发动机到预定燃烧模式切换转速(rpm)，并在同时提供扭矩699推进车辆。一些并联混合动力汽车配置如图1所示，第二电机与车辆的驱动轮连接(图1a中的24，图1b中的124，图1c中的224和图1d中的324)，第二电机扭矩补充发动机扭矩并推进车辆。扭矩大小显示为699，即在间隔696期间曲线691和692的差值，电池为电机(em)提供电力。电池根据其运行模式向第二电机提供或从第二电机吸收电能。串联混合动力汽车如图2所示，在燃烧模式切换过渡期间因电机422没有为电机424提供电力，电池420为电机422提供电力并驱动发动机达到选定的预定燃烧模式切换转速(rpm)同时为电机424提供电力独自推进车辆。当发动机准备进入新的燃烧模式，显示为p6，过渡完成并且发动机扭矩692等于期望扭矩691。
107.在图6d，7b和8a中，过渡的持续时间似乎在时间上是相同的。然而，这只是为了说明方便。有些过渡很短，几转。其它转换需要更长的时间。
108.尽管已经针对实施例详细描述了最佳配置，但是熟悉本领域的人员将认识到在所附权利要求的范围内的各种替代设计和实施例。虽然各种实施例可能已经被描述为在一个或多个期望特性方面提供优势或优于其它实施例，但如本领域技术人员所知，一个或多个特性可能被折衷以实现期望的系统属性，这取决于具体的应用和实现。这些属性包括但不限于：成本、效率、强度、耐用性、生命周期成本、适销性、速度、耐用性、范围、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易于组装等。本文所述的实施例在一个或多个特征方面被表征为不如其它实施例或现有技术实现方式，它们不在本公开的范围之外并且对于特定应用可能是期望的。