专利名称：自燃燃烧期间的发动机控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，更具体地是涉及控制其工作。
背景技术：
本节的陈述只提供与本发明相关的背景信息，并可能不构成现有技术。 内燃机，特别是汽车内燃机，通常属于两种^之一，即火花点火式发动 机和压燃式发动机。传统的火花点火微动机，例如汽油机，通常是通过将燃
料/空气混合物弓i入燃烧气缸中而工作，然后iMm/空气混^/在ra冲程被压 缩并且由火花塞点火。传统的压燃式发动机，例如柴油机，通常是aai在压縮
冲程的上止点(TDC)附近将增压燃料引入或喷入燃烧气缸中而工作，其在喷
射时着火。传统汽油机和柴油机两者的燃烧都包括预混合或扩散火焰，它们由 流体力学控制。每种类型的发动机都有优点和缺点。汽油机总的来说产生的排 放物较少但是效率较低，而柴油机总的来说效率较高但产生的排放物较多。 更近以来，已经给内燃机提供了其它鄉的燃烧方法。现有技术中公知的
这些燃烧原理中的一种是均质充气压燃(HCCI)。该HCCI燃鹏式包括分布 式、无焰、自燃燃烧过程，其由氧化化学控制而不是由流体力学控制。在HCCI 燃烧模式下工作的典型发动t几中，气缸充气的组分、温度和进气气门关闭时的 剩余量是接近均质的。在HCCI燃烧模式下工作的典i^:动机还可以用分层充 气燃料喷射来工作以控制和改z，烧过程，包括用分层充气燃烧来触发HCCI 燃烧。因为自燃是分布式的、动力受控的燃烧a^呈，所以发动机在非常稀的燃 料/空气混合物(即，贫的燃料/空气当量点)下工作并且具有相对低的峰tIM烧 、 ，由此形成非常低的NOx排放物。用于自燃的燃料/空气混合物与用于柴油 机的分层燃料/空气燃烧混合物相比是相对均质的，因此，基本上消除了柴油机 中形成烟和颗粒排放物的富混合物区域。因为这种非常稀的燃料/空气混合物， 自燃燃烧模式下工作的发动机可以无节流地工作以获得如同柴油机的燃料经济 性。HCCI发动机可以在当量比下工作，有相当大的EGR量以获得高效燃烧。 在发动机中速和中负载时，己经发现气门外形和定时(如，排气再压縮和
排气再排气(re-breathe))以M^斗喷射策略的组合对向气缸充气JI^足够热能 有效的，因此，压縮冲程战呈中的自燃弓胞低噪声的稳定燃烧。自燃燃烧模式 下高效工作发动机的一个主要问题是适当地控制燃烧过程，由此可以在工作条 件范围内获得形成低排放、最佳放热率和低噪声的强烈、稳定燃烧。自燃燃烧 的好处己经知道数年了。然而产品实施的主要障碍是不能控制自燃燃烧过程， 也就是，燃烧相位和燃^31^。鹏的相位或非常缓慢的燃烧将导致部分燃烧, 甚至可能不着火。太提前的相位^快速的燃烧将引起爆震。
自燃模式下工作的发动机没有直接控制燃烧的开始，因为气缸充气的化学 动力学决定燃烧的开始和进程。化学动力学易受温度的影响，因而，受控自燃 燃烧过程也易受^Jt的影响。影响起燃和燃烧战呈的重要变量是气缸结构有效 温度，也就是气缸壁、盖、气门和活塞顶部的温度。
发动^W态工况期间的气缸结构有效、温度可能不同于特定皿和负载下的 持续稳态工况之后所获得的。当发动机从高转嫩负载工作点过渡到较低转i1/ 负载工作点时，由于气缸结构的热滞后和热容量，MJt通常高于该工作点的稳 态温度一段时间。同样，当发动机从低招I/负载工作级过渡到较高输I/负载工 作点时，温度通常低于工作点的稳态温度。当气缸结构的温度不同于工作点的 稳态温度时，需要将发动机控制从稳态控制设定调整成保持一致的自燃燃烧。 几个发动机控制参数(包括，如EGR、燃料压力和凸轮相位)使控制系统的稳 繊滞后。
因此，需要一种发动机控制系统，其能根据气缸结构的热滞后和热容量调 节发动机控制。
发明内容
一种用于控制均质充气压燃^:动机的方法，包括提供发动机y衬口齐,定 温度并且根据发动机功率历史确定发动机7衬卩齐U皿偏差。发动机冷却剂 鹏 偏差施加给发动机冷却齐iJ测定、M以确定发动机m口齐陏效 M。根据发动机 冷却剂有效温度的函数控制发动机驱动器。在一个实施例中，根据发动机功率
历史确定发动机冷却娜as偏差包括监观拨动机功率的移动平均值并且根据发
动机功率的移动平均值确定发动机冷却剂温度偏差。在另一个实施例中，根据 发动机功率历史确定发动机冷却剂皿偏差包括监测发动机燃料流量的移动平
均值并且根据发动机燃料流量的移动平均值确定发动机y衬卩剂温度偏差。
根据本发明的一个实施例，提供了一种内燃机系统，包括可选择性地在自 燃燃烧模式下工作的内燃机。有适用于监测发动机工作状态和控制发动机工作 的控制模块。在控制模块中可执行发动机控制子系统来根据监测到的发动机工 作状态控制发动机工作。该发动机控制子系统包括在自燃燃烧模式下运转发动 机并且根据发动机工作状态确定内燃机气缸结构有效温度的代码。确定发动机 工作点。根据气缸结构有效温度和发动机工作点执行包含发动机前馈控制的代 码。J1M测已过时段的发动机功率(也就是发动机功率历史)，来确定内燃机 气缸结构有效、温度。
本发明可以是某些零件和零件配置的实物形态，本发明的实施例在构成其 —部分的附图中详细描述和图示，其中 图1是本发明的发动机系统的示意图； 图2是本发明的数据曲线图3是本发明的发动机控制子系统的示意框图；以及
图4-6是本发明的数据曲线图。
具体实施例方式
现在参照附图，其中，描述只是用作说明本发明的目的，而不用作限制其
的目的，图1描述了根据本发明的实施例构造的内燃机10和附属控制模块5的 示意图。
示例性发动机10包括具有在气缸内可滑动的往复移动活塞14的多缸直喷 式四冲程内燃机，该活塞14限定出变容燃烧室16。 *活塞都连接到旋转曲轴 12 ('CS')上，活塞的线性往复运动iM;旋转曲轴12转换j^定转运动。进气系 统提供进气给进气歧管，所述进气歧管将进AiS气通道29的空气引入并g每 个燃烧室16。进气系统包括用于监测和控制气流的气流管道系统和装置。这些 ^a优选地包括用于监测空气质量流量('MAF)和进气温度('Tin')的空气 质量流量传感器32。有节流阀34,优选为电控装置，响应来自控制模块的控制 信号('ETC)控制流向发动机的气流。歧管中有压力传感器鄉测歧管乡树压 力('MAP')和大气压('BARO')。有用于将废气从发动机排气再循环到进气 歧管的外部流道，其具有流量控制阀，称作^再循环('EGR')阀38。控制 模块5操作鹏过控制EGR阀的开度雜制流向发动丰腿气的废气质量流量。
本文所用的术语"气缸结称'指的是形成每个燃烧室的发动机部件和零件，也就 是气缸的壁部、活塞和气缸盖，包括进气气门禾口排气气门。
/，气通道29流入^h燃烧室16的气流由一个或多个进气气门20控制。 从^h燃烧室经由排气fflit39流至鹏一气歧管的燃烧后的气術荒量由一个或多个 排气气门18控制。进气气门和排气气门的打开和关闭优选为用双凸轮轴(如图 所示)控制，该双凸轮轴的旋转用曲轴12的旋转相关联和指引。发动机装有用 于控制进气气门和排气气门的相位、升程和开启擀卖时间的装置，雌为使用 可，程控制('VLC)和可变凸轮相位('VCP')系统。可变气门升程系统包 括可操作将气门升程或开度控律喊两个不同级别中的一个的装置，如用于低速、 低负载工作的低升程气门开度(约3-6mm)和用于高速、高负载工作的高升程 气门开度(约8-10mm)。替代地，可以采用连续可变升程机构以提供额外的控 制灵活性。VCP系统可操作成相对于曲轴和活塞位置改变气门打开和关闭定时 (也就是相位)皿由两级VLC升程达到的范围。发动tHJt气有VCP/VLC系 统22，发动机排气有VCP/VLC系统24。 VCP/VLC系统22、 24都由控伟诉莫块 5控制，并且向控制模± {斜言号反馈，包括用于进气凸轮轴和排气凸轮轴的凸 轮轴旋转位置。当发动机在带有排气再压缩策略的自燃模式下工作时，通常采 用低升程工作，而当发动机在火花点火式燃烧模式下工作时，通常采用高升程 工作。
如本领域技术人员所知,VCP/VLC系统在控制进气气门和排气气门的打开 和关闭上的工作范围有限。典型的VCP系统具有30°-90°的凸轮轴旋转的相位 工作范围，由此使控制系统有可能提前或延迟发动机气门的打开和关闭。相位 工作范围由VCP的硬件以及驱动VCP的控制系统限定和限制。VCP/VLC系统 用由控制模块5控制的电动液压、液压和电控力中的一个驱动。
发动机具有燃料喷射系统，其包括多个高压燃料喷射器28，每个喷射 适用于响应来自控制模块的发动机控制信号('IKLPW')将大M料直接喷入 一个燃烧室。燃料喷射器28，料分配系统(未示出)供应增压燃料。
发动机具有火花点火系统，M该系统向火花塞26提供火花能量以响应来 自控制模块的发动机控制信号('IGN')来点燃，燃^h燃烧室中的气缸充气。 在某些状态下(如，冷起动期间，接近低负载工作限值，以及普通SI发动IW 烧工作期间)，火花塞26提高了发动机的点火定时控制。
发动机装有用于监测发动机工作状态的各种传感装置，包括有输出值rpm
的曲轴转速传感器42、适用于监测燃烧有输出值COMBUSTION的传感器30 以及适用于监测^有输出值EXH的传感器40 (通常为宽范围空气/燃料比传 繊)以及糊出值COOLANT的7衬P剂传感器35。燃烧传感器包括可操作成 监测燃烧参数的传感装置并且描述成气缸压力传感器以监测缸内燃烧压力。应 当明白，用于监测气缸压力或其它可转化为燃烧相位的燃烧参数的其它传感系 统也落入本发明的范围，如离子灵敏点火系统。
将发动机设计为在扩大的发动机魏和负载范围内用自燃燃烧('HCCI燃
烧')基于汽油或类似混合燃料无节、mx作。在不利于HCCI燃烧模式工作以及
不利于获得满足操作者的转矩需求('To一req')的最大发动机功率的状态下，发 动机在火花点火燃烧模式下工作，带有用传统或舰的控制方法的受控节流操 作。宽泛可用等级的汽油及其轻质乙醇混合物是4雄燃料；然而，本发明的实 施中可以使用代用液体和气体燃料，如较高肝乙醇混^tl (如E80、 E85)、 无铅乙醇(E99)、无铅甲醇(M100)、 丁醇汽油混合物、无铅丁醇、天然气、 氢气、沼气、各种重整油、合成气等等。
控制模块5雌为通用的数字计穀几(通常包括微处理器或中央处理器)、 存储介质(包括只读存储器(ROM)和电可编程只读存储器(EPROM)的固 定存储器和随机存取存储器(ram))、高速计时器、模拟國数字转换(a/d)和 数各模拟转换(D/A)电路、输a/^出电路和装置(I/O)以及适用的信号调节 和缓冲电路。控制模块有一组控制算法，包括存储在固定存储器中的常驻程序 指令和校准，并且执行其以提供每个计算的各种功能。通常在预定循环期间执 行这些算法，这样，#^算法在每个循环中都至少执行一次。这些算法由中央 处理m行并且可操作成监测来自前述传感装置的输入值，并且使用预定校准 执行控制和诊断程序以控制驱动器的操作。通常以规则间隔执行这些循环，例 如在进行中的发动机和，工作期间每3.125、 6.25、 12.5、 25和100毫秒。替
代地，可以响应如特定曲轴转角位置等事件的发生来执行这些算法。
控串鹏块5执行存储在其中的算法代码来控制前述驱动器到特定控制状态
以控制发动丰;iX作，包括节流阀位置(ETC);火花定时和停顿(IGN);腦
喷射量和定时(MLPW);迸气气门和/或排气气门的相位、升程和开启^f卖时 间(VCP/VLC);以及，控制再循环废气流量的EGR阀位置(EGR)。进气气
门和/或排气气门的相位、升程和开启持续时间包括气门负重叠(扫^再压縮策
略中的NVO)禾口排气气门重开启升程(在排气再排气策略中)。控制模块适用 于监测来自操作者的输入信号(如，加速踏板位置和刹车踏板位置)以确定操 作者转矩需求(To一req),并且适用于监测来自传感器的发动机工作状态，包括 发动机转速(RPM)、发动机负载(用MAF、 MAP或INJ—PW)、 7衬卩齐lJ離 (COOLANT)、进气 驢(Tin)以及其它环境条件，以确定发动机工作点(主 要是与发动机转速和负载相关的工作点)。
控細莫块5操作繊据存储在存储器中的预定魏表和等式来确定发动机 各种驱动器的控制状态，包括发动机气门驱动相位、升程、开启持续时间 (VCP/VLCINTAKE、 VCP/VLC EXHAUST),每个循环有多次喷射的燃料喷射 定时和脉宽(ING—PW)、火花定时和停顿(IGN)、 EGR阀位置(EGR)和节 流阀位置(ETC),这将在下文中描述。控制模±央可操作成监测转矩或者负载以 皿动机车键，根据这些可以计算发动机功率。
控制模块还监测发动机工作状态以补偿发动IW态工况对气缸结构有效温 度的影响。监测发动机工作状态的目的是为了确定和气缸结构的稳态温度与发 动机瞬态工况期间的气缸结构有效温度之间的差值相关的参数，其影响自燃燃 烧定时和燃，度。
控制模± 测发动和工作状态以确定并量化发动机总功率或累积功率，也 就是发动机功率历史，其包括最近的发动机工作和功率输出。当前发动机功率 与发动机功率历史之间的差值和当前皿和负载的工作状态下的气缸结构稳态 温度与发动机瞬态工况期间的气缸结构有效^^之间的差值相关，这是本领域
普通技术人员所公知的。
发动机功率历史的状态{皿为由正在进行的对一个或多个与发动机功率相
关的发动机工作状态的监测以及对监测到的状态的累积来确定。在一个实施例 中，对监测到的状态的累积包括将状态输给移动平均等式，其使用已过时段求 平均值。用于求平均值的已过时段是根据气缸结构的热容量确定，通常以传热 时间常数的形式。在另一个实施例中，对监测到的状态的累积包括将状态输给 加权移动平均等式，期每已过时段用于求平均值，对最近监测到的状态给予优 先加权。监测到的可用作发动机功率历史的割戈者的一种发动机状态包括发动 IW料流量，根据INJ一PW指令和发动机I^I计算瞬间喷射器流量INJ—FLO,
从其可以确定平均燃料流量INJ一AVG。用于监测和确定发动机瞬态工况期间的 气缸结构有效温度以及发动机功率历史的状态的其它方法，只要落入本发明的 范围，都包含在本发明中。
现在参照图2，示例性发动才腿择性地在多领傲莫式中的一个下工作， 以发动机工作状态为依据，在该实施例中包括转速(RPM)和发动机负载，发 动机负载可/A^动tiU:作参数如喷射皿料流量(MF一PW，以毫克为单位)或 空气质量流量(MAF)或歧管压力(MAP)推导出来。发动机燃^I式包括喷 射导向的火花点火(SI-SG)模式、单点喷射自燃(HCCI-SI)模式和双喷射自 燃(HCCI-DI)模式，以及均质火花点火(SI-H)模式。每种燃烧模式的雌转 速和负载工作范围是以最佳发动机工作参数为依据，包括燃烧稳定性、燃料消 耗量、排放物、发动机转矩输出等等。限定雌,和负载工作范围以描述燃 烧模式的边界通常在试生产发动机的校准和研制过程中确定，并且在发动机控 制模块中执行。在实施中，控制系统监测发动机转速(RPM)和发动机负载，
并且根据这些指挥发动机工作进入发动机燃烧模式中的一种，如参照图2做出
的描述。因此，在低转速/负载状态下，指定SI-SG燃烧，然而在中转速/负载工况下，指定自燃燃烧。
本发明包括在自燃燃烧模式(HCCI)下如上所述地控制发动机工作，包括 在瞬态工况期间。根据发动机工作状态确定发动机JC作点和内燃机的气缸结构 有效温度。根据气缸结构有效温度和发动机工作点使用前馈控制模式控制发动 机工作。当有效温度不同于稳态温度时，必须将发动机控制状态调节到不同于 在发动机工作点所用的稳态数值的数值。已经知道几种发动机状态如EGR、燃 料压力、凸轮相位用于延迟控制状态的指令变化，归因于装置和，元件的实 际响应时间。控制系统优选为调节延迟以确定稳态工作。现在对其作更详细的 描述。
现在参照图3，描述本发明的自燃燃烧模式下的发动机的控制和工作的详 细内容。发动机控制子系统雌为包括存储在发动机控制模块5的一个剤線 置中以在其中执行的算法代码和校准表。发动机控制子系统综合处理操作者输 入、环境条件、发动机工作状态以及燃烧性能测定，并且执行算法以确定各种 驱动器的优选控制状态从而满足操作者的转矩需求并且达到发动机工作目标 值。燃烧性能测定('Combustion')优选为可转化为在魏自燃燃烧期间发生的
点火定时和燃烧持续时间的测定。受控自燃燃烧的点火定时定义为曲轴转角位
置，以上止点('degaTDC')之后的度数测定，在此处，燃烧了燃烧室充气的质 量分数的10% (，CAIO)。燃烧的燃烧持续时间定义为曲轴转角间隔，J^t烧了 10°/(^90%之间的质量分数时的曲轴转角角度('CAD')。
发动机控律仔系统包括前馈控审鹏式55和反馈控制模式65。发动机控制 子系统优选为作为进行中的发动机控制的一部分来执行以获得对工作状态变化 的快速、高效的系统响应，通常响应操作者输入和环境条件的变化。
前馈控制模式55包括两种主要元素:包含预校准查询表和算法的控制模型 60以及多个限速器。控制模型的预校准査询表和算飽括存储在一个存储装置 中的机器可搜索的阵列和机器可执行的算法，用以根据发动机工作状态如发动 机转速、负载、进气、M、冷却齐U鹏、排气以及气缸结构有效、驢确定每个
发动机控制驱动器的控制状态。根据发动机,和负载确定发动机o:作点。在
所述实施例中，基于MF一FLO的燃料流量的控第ij状态用于形成平均燃料 tt， 也就是发动机功率历史的指示者INJ—AVG，其成为气缸结构有效温度的替代者， 如上所述。
根据发动机o:作状态和发动机功率历史确定^h驱动器的特定控制状态。 每个发动机控制驱动器的控制状态包括用于控制驱动器工作的驱动器适应性指 令信号。如图所示，查询表的输出通过多个前馈P腿器中的一个。
现在参照图4，示出用于一个前馈控制模式的校准，作为控制模型60的一 个元素执行。该校准描述了指定或<，负气门重叠(NVO)，其基于发动机7賴卩 齐股^ (COOLANT)和发动机负载确定。前馈模型监测COOLANT和发动机 负载，并且确定NVO的大小以传腿过气门驱动系统22、 24。瞬间燃料流量 MI—FLO和平均it料流量MJ—AVG在瞬态工况期间是不同的，例如操作者转矩 需求的变化或工作状态的变化，如行进一个等级。根据瞬间燃料流量ING一FLO 和平均燃料流量ING—AVG确定温度修正或温度偏差，如图5所示。将 COOLANT加上(或减去)温度偏差，其成为有效冷却剂温度，也就是 COOLANT—EFF。控制模式j顿有效H^卩齐U、驢，也就是COOLANT—EFF，以 根据负载确定给NVO的指令。
因此，在正常、稳态工况期间，瞬间燃料流量INJ一FLO和平均燃料流量 MJ一AVG大致相同，有效，齐IJ^JS基本上等于7賴蹄上，，因此不调整NVO。
在瞬态工况期间，瞬间燃料流量MLFLO不同于平均燃料流量MJ一AVG。当瞬 间燃料流量INJ_FLO小于平均燃料流量INJ—AVG时，就标发动机功率历史 駄，由此气缸结构的^鹏大于发动+紅作点所指示的;鹏。因此，在测得的 7賴卩娜驢上增加一个偏差，这有效减小了工作状态的指定NVO。当瞬间燃料 流量INJ—FLO大于平均燃料流量INJ—AVG时，就表示发动机功率历史较小， 由此气缸结构的温度小于发动机工作点所指示的温度。因此，从测得的冷却剂 、温度中减去一个偏差，这就有效增大了工作状态的指定NVO。本领域技术人员 很容易将本文所述的控制观念转化为其它的依靠^4卩剂温度为控制参数的控制 状态。
前馈P腿器雌为驱动離制因子，其包括針娥驱动器的状态的最大 和最小变化速率。每个限速器补偿部件和系统的性能和动态特性。部件性能的 例子包括对各种驱动器的响应时间、燃料喷射器的动态工作范围以及弓胞气门/ 活塞碰撞的气门动作。系统和部件动态特性的例子包括，如与气流在气缸-气缸 之间的不均衡相关的空气和燃料的动态特性、燃料、EGR百分率以及气缸7鹏。 对各种驱动翻定发动机控制系统限速器80是公知的，本文不作详细描述。
反馈控制模式65 4雄为发动机控制子系统的一个元素，并且包括对每个发 动机控制驱动器的控制信号的调整以保持和控制发动机工作稳定性，可由来自 燃烧性能测定的反馈确定。COMBUSTION和EXH的状态用作对气门驱动、燃 料喷射(定时和脉宽)、火花停顿和定时、EGR阀位置以及节流阀位置的发动机 控制状态的调整的反馈。这样的操作试图保持发动机10的工作以满R述需求。
现在参照图6，用图表描述了用于进行中的发动机工作的瞬间燃料流量 MF—FLO和移动平均燃料流量MF一AVG的测量。同样的结果可用于描述气缸结 构有效皿与用于根据稳态工况确定的发动机工作点的设定点皿的比较。在 特定工作状态下，气缸结构有效温度小于设定点i^t，需要在自燃期间提前燃 烧的发动机工作。在其它特定工作状态下，气缸结构有效温度大于设定点溫度， 需要在自燃期间延迟燃烧的发动机工作。
如前所述，根据与参照图2所述的每个燃烧模式的最佳转速和负载工作范 围相比的瞬间发动机转速和负载确定特定燃烧模式。当平均燃料流量MLAVG 用作确定气缸结构有效温度的替代者且瞬间燃料流量INJ—FLO用作发动机负载 的指示者时，平均燃料流量INJ—AVG可用于扩大燃烧模式的边界，如，将发动
机的性能扩展到在HCCI模式下工作一个时段，在这期间，在瞬态工况时调整 有效气缸温度。因此，在HCCI模式下工作时，当操作者转矩需求和负载增大 时，其命令变化到SI工作模式，发动机继续以HCCI模式工作一个时段，气缸 结构具有较低纟驢而没有发动机爆震或其它不利影响。而且，在HCCI模式下
工作时，当操作者糊需救n负载减小时，其命令变化到si工作模式，发动机
继续以HCCI模式工作一个时段，而不使气缸结构温度下降至低于自燃燃^^ 需的驗。
尽管参照一些实施例对本发明作了说明，但应当理解，在本发明所述ll念 的精神和范围内允许存在变化。因此，本发明不^^f公开的实施例限制，而具 有下列权利要求的文字所允许的全部范围。
权利要求
1.一种用于控制均质充气压燃式发动机的方法，包括提供发动机冷却剂测定温度；根据发动机功率历史确定发动机冷却剂温度偏差；将发动机冷却剂温度偏差应用于发动机冷却剂测定温度以建立发动机冷却剂有效温度；以及作为发动机冷却剂有效温度的函数控制发动机驱动器。
2. 如权利要求1所述的用于控制均质充气压燃式发动机的方法，其中，根 据发动机功率历史确定发动机《嘲剂鹏偏差包括监测发动机功率的移动平均值；以及根据发动机功率的移动平均值确定发动机冷却齐IJMjt偏差。
3. 如权利要求1所述的用于控制均质充气压燃式发动机的方法，其中，根据发动机功率历史确定发动机冷却剂温度偏差包括-监测发动I0^料流量的移动平均值；以及 根据发动机燃料流量的移动平均值确定发动机7賴卩剂,偏差。
4. 一禾中内'臌几系统，包括 可选择性地在自燃燃烧模式下工作的内燃机； 适用于监观拨动丰紅作状态和控制发动丰紅作的控制模块；以及 发动机控制子系统，所微动机控制子系统包括存储在控制模块中的机器可执行的代码以根据监观啲发动禾;u:作状态控制发动ax作，所述代石驰括a) 用于在自燃燃烧模式下运转发动机的代码；b) 用于根据发动机工作状态确定内燃机气缸结构有效、温度的代码c) 用于确定发动机工作点的代码；以及d) 包含根据气缸结构有效温度和发动机工作点对发动tnaa行前馈控制的代码。
5. 如权利要求4所述的内;)^几系统，其中，用于确定内燃机气缸结构有效 温度的代石驰括用于监测已过时段的发动机功率的代码。
6. 如权利要求5所述的内燃机系统，其中，用于监测一个时段的发动机功率的代码包括用于监测已过时段上的发动机燃料流量的代码。
7. 如权利要求6所述的内燃机系统，还包括用于确定已过时段上的发动机燃料流量的平均值的代码。
8. 如权利要求6所述的内燃机系统，还包括用于确定已过时ai:的发动机燃料流量的加权平均值的代码。
9. 如权利要求6所述的内燃|/1^统，其中，根 缸结构的热容量确定该 时段。
10. 如权禾腰求5所述的内燃机系统，其中，用于监测一个时段的发动机功率的代石驰括用于监测该时段上的发动机负载的代码。
11. 如权禾腰求4所述的发动纟鹏制子系统，其中，包含根据气缸结构有交妨，和发动机工作点对发动ma行前馈控制的代码包括用于根据发动机工作点确定多个发动t鹏制状态的代码；以及 用于根据气缸结构有效温度调整一个发动机控制状态的代码。
12. 如权禾腰求ll所述的发动机控制子系统，其中，用于根据气缸结构有 效温度调整一个发动机控制状态的代码还包括用于根据气缸结构有效温度与该 发动机工作点处的气缸结构稳态温度之间的差值调整一个发动机控制状态。
13. 如权利要求12所述的发动机控制子系统，还包括用于调整发动t鹏制 状态以控制燃烧定时和气缸充气燃^Jt中的一者的代码。
14. 如权利要求4所述的内燃机，其中，包含根据气缸结构有效、，和发 动机工作点对发动丰腿行前馈控制的代码还包括用于控制气缸充气的定时和燃 ^US的代码。
15. 如权禾腰求14所述的内燃机，还包括用于在发动mX作点斷氐之后延 迟自燃燃烧的代码。
16. 如权利要求14所述的内燃机，还包括用于在发动丰几工作点增大之后提 前自燃燃烧的代码。
17.如权禾腰求i4所述的内燃机，其中，用于控制发动tfu:作的代码还包括用于控制启动燃料喷射器的定时和脉宽的代码。
18. 如权禾腰求14所述的内燃机，其中，用于控制发动丰紅作的代码还包 括用于控制发动机气门驱动的代码。
19. 如权利要求18所述的内燃机，其中，控制发动机气门驱动的代码还包 括用于控制进气气门和排气气门的打开和关闭相位中的一个以及两级可变升程控制装置的位置的代码。
20. 如权利要求4所述的内燃机，还包括用于执行反馈控制策略以根据发动al作状态和发动机燃烧调整发动机工作的代码。
21. —种内燃机系统，包括-可选择性地在自燃燃烧模式和火花点火模式下工作的内燃机； 适用于监测发动tilX作状态和控制发动t紅作的控制模i央；以及 发动机控制子系统，所述发动机控制子系统可在控制模块中执行来根据监 观倒的发动aX作状态控制发动禾紅作，所職动机控制子系统包括a) 用于在自燃燃烧模式下运转发动机的代码；b) 用于监测已过时段上的发动机功率的代码； C)用于确定发动机工作点的代码；以及d)执行前馈控制策略以根据发动机工作点和操作者转矩需求确定多个发动机控制状态的代码，该前馈控制策略可操作成根据监测到的己过时段上的发动 机功率调整一个发动机控制状态。
22. 如权利要求21所述的内燃机，其中，适用于控制发动机工作的控制模块包括适用于控制发动机控制状态的控制模块。
23. 如权利要求21所述的内燃机，其中，包含根据气缸结构有效、 和发 动机工作点对发动miS行前馈控制的代码还包括用于控制气缸充气的定时和燃 烧鹏的代码。
24. 如权禾腰求23所述的内燃机，还包括用于在发动丰JU:作点陶氐之后延 迟自燃燃烧的代码。
25. 如权利要求24所述的内燃机，还包括用于在发动+紅作点增大之后提 前自燃燃烧的代码。
26. 如权利要求21所述的内燃机，还包括根据监观倒的已过时段上的发动 机功率和发动机工作点将自燃燃烧模式转换为火花点火模式的代码；其中，用 于监测已过时段上的发动机功率的代5驰括用于监测已过时段上的发动机燃料 流量的代码以确定已过时段上的发动tW料流量的平均值。
全文摘要
本发明涉及自燃燃烧期间的发动机控制方法和装置，具体而言本发明包含一种发动机系统，其可选择性地在自燃燃烧模式下工作。控制模块监测发动机工作状态和控制发动机工作。控制子系统根据监测到的发动机工作状态控制发动机工作。该发动机控制子系统在自燃燃烧模式下运转发动机并且根据发动机工作状态确定内燃机气缸结构有效温度。确定发动机工作点。根据气缸结构有效温度和发动机工作点执行包含发动机前馈控制模式。通过监测已过时段的发动机功率来确定气缸结构有效温度。
文档编号F02D41/04GK101363378SQ20081016110
公开日2009年2月11日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年7月27日
发明者P·M·纳特, R·B·拉斯克 申请人:通用汽车环球科技运作公司