专利名称：用于在均质充量压缩点火和火花点火燃烧模式之间进行转换的控制策略的制作方法
技术领域：
本发明涉及均质充量压缩点火(HCCI)发动机的操作和控制。
技术背景
本节中的陈述仅仅提供了与本发明有关的背景信息，并且可能不构成现有技 术。
已知的火花点火61)发动机将空气/燃料混合物引入到每个气缸中，空气/燃 料混合物在压缩冲程中被压缩并且由火花塞点燃。已知的压缩点火发动机在压缩冲程的 上止点(TDC)附近将加压的燃料喷射到燃烧气缸中，该燃料在喷射后点燃。汽油发动机 和柴油发动机两者的燃烧都涉及通过流体力学来控制的预先混合或扩散的火焰。
SI发动机能够以各种不同的燃烧模式操作，包括均质幻燃烧模式和分层充量幻 燃烧模式。^[发动机能够被配置成在预定速度/负载工况下以均质充量压缩点火(HCCI) 燃烧模式操作，也可互换地被称作受控自动点火(HCCI)燃烧。该受控自动点火(HCCI) 燃烧包括由氧化化学过程控制的分布的、无焰的、自动点火燃烧过程。操作在受控自动 点火(HCCI)燃烧模式中的发动机具有优选在进气门关闭时刻在成分、温度和剩余排气中 均勻的气缸充量。受控自动点火(HCCI)燃烧是一种分布运动式受控的燃烧过程，其中 发动机以稀的空气/燃料混合物(也就是说，空气/燃料化学计量点的贫侧)进行操作， 具有相对低的峰值燃烧温度，导致低的氮氧化物(NOx)排放。均质的空气/燃料混合物 最大限定减少了形成烟和颗粒排放物的高浓度区的发生。
受控自动点火(HCCI)燃烧强烈地依赖于诸如在进气门关闭时的气缸充量成分、 温度和压力之类的因素。因此，发动机的控制输入必须被仔细协调，以便确保自动点火 燃烧。受控自动点火(HCCI)燃烧策略可以包括使用排气再压缩气门策略。排气再压缩 气门策略包括通过调整气门关闭正时来捕集来自先前发动机循环的热剩余气体从而控制 气缸充量的温度。在排气再压缩策略中，排气门在上止点(TDC)之前关闭并且进气门在 TDC之后打开，从而产生负气门重叠(NVO)时间段，其中排气门和进气门两者都关闭， 由此来捕集排气。进气门及排气门的打开正时优选相对于TDC进气是对称的。气缸充量 成分和温度两者都强烈地受排气门关闭时间的影响。特别地，能够利用排气门的更早关 闭来保持来自先前循环的更多的热剩余气体，从而为进入的新鲜空气留下较少的空间， 由此增加了气缸充量温度以及减小了气缸的氧浓度。在排气再压缩策略中，排气门关闭 正时和进气门打开正时都通过NVO时间段来测量。
在发动机操作中，通过选择性地调整节气门的位置以及调整进气门和排气门的 打开和关闭来控制发动机空气流量。在如此装备的发动机系统上，使用可变气门致动系 统来实现进气门和排气门的打开和关闭，该可变气门致动系统包括可变凸轮定相和可选 的多级气门升程，例如，提供了两个或更多气门升程位置的多级凸轮凸角。与节气门位 置变化相反，多级气门升程机构的气门位置的变化是离散的变化，是不连续的。
当发动机操作在受控自动点火(HCCI)燃烧模式中时，发动机控制包括贫的或化 学计量的空气/燃料比操作，其中节气门全开以最小化发动机泵送损耗。当发动机以幻 燃烧模式操作时，发动机控制包括化学计量的空气/燃料比操作，其中节气门被控制在 从0%到100%的全开位置的位置范围上，以便控制进气流量，从而获得化学计量的空气 /燃料比。
在配置为^[和受控自动点火(HCCI)燃烧模式的发动机中，燃烧模式之间的转 换可能是复杂的。发动机控制模块必须协调多个装置的致动，以便为不同的模式提供期 望的空气/燃料比。在受控自动点火(HCCI)燃烧模式和^[燃烧模式之间进行转换期间， 气门升程切换几乎瞬间发生，而凸轮相位器和歧管中的压力则具有较慢的动态特性。直 到获得期望的空气/燃料比，不完全燃烧和不点火都可能发生，导致扭矩扰动。发明内容
一种火花点火直接喷射内燃发动机，包括具有进气门及排气门的可控制的气门 机构，以及可控制的进气节气门。一种用于控制该发动机的方法，包括命令发动机操作 在受控自动点火燃烧模式和均质火花点火燃烧模式之间转换，以及在转换期间使该发动 机操作在分层充量火花点火燃烧模式中。
现在参考附图并且通过示例来对一个或多个实施例进行描述，附图中
图1是根据本发明的示例性发动机系统的示意图2根据本发明，图示出了用于相应燃烧模式的示例性速度和负载操作区；
图3根据本发明，图示出了在燃烧模式转换期间的致动器命令和发动机参数的 对应状态；和
图4根据本发明，图示出了发动机参数的状态。
具体实施方式
现在参考附图，其中所进行的描述仅仅是为了对某些示例性实施例进行例示的 目的，而并非为了限制这些实施例的目的，图1示意性地示出了根据本发明实施例构造 的内燃发动机10和附连的控制模块5。发动机10选择性地操作在多个燃烧模式中，包括 受控自动点火(HCCI)燃烧模式，均质火花点火6I-H)燃烧模式，以及中间的分层充量 火花点火燃烧模式。发动机10可选择性地以化学计量的空气/燃料比和以主要在化学计 量的贫侧的空气/燃料比来操作。本发明可以应用于各种各样的内燃发动机系统以及燃 烧循环。
在一个实施例中，发动机10可以联接到传动装置(未示出)，以便将牵引动力传 输到车辆的传动系(未示出)。传动装置可以包括混合动力传动装置，该混合动力传动装 置包括可操作以将牵引动力传送到传动系的扭矩机。
示例性发动机10包括多缸直接喷射四冲程内燃发动机，其具有可在气缸15内滑 动地运动的往复式活塞14，活塞14和气缸15限定了可变容积的燃烧室16。每个活塞14 连接到旋转的曲轴12，通过曲轴12将线性往复运动转换为旋转运动。进气系统提供到进5气歧管四的进气，进气歧管四将空气引导并分配到燃烧室16的进气支管中。进气系统 包括气流管道系统和用于监测和控制该气流的装置。空气进气装置优选包括用于监测质 量空气流量和进气温度的质量空气流量传感器32。节气门34优选包括电子控制的装置， 响应于来自控制模块5的控制信号(ETC)来控制到发动机10的气流。进气歧管四中的 压力传感器36构造成监测歧管绝对压力和大气压。外部流动通道将来自发动机排气的排 气再循环到进气歧管四，外部流动通道具有被称为排气再循环(EGR)阀38的流量控制 阀。控制模块5可操作以控制排气再循环阀38的开度来控制到进气歧管四的排气的质 量流量。
通过一个或多个进气门20来控制从进气歧管四到燃烧室16里的空气流量。通 过一个或多个排气门18来控制流出燃烧室16到排气歧管39的排气流。发动机10装备 了控制和调整进气门20及排气门18的打开和关闭的系统。在一个实施例中，进气门20 及排气门18的打开和关闭可以通过分别控制进气和排气的可变凸轮定相/可变升程控制 (VCP/VLC)装置22和M来控制和调整。进气和排气VCP/VLC装置22和M被配置成 分别控制和操作进气凸轮轴21和排气凸轮轴23。进气和排气凸轮轴21和23的旋转被联 系到曲轴12的旋转，并和曲轴12的旋转挂钩，从而将进气门20及排气门18的打开和关 闭联系到曲轴12和活塞14的位置。
进气VCP/VLC装置22优选包括可操作为响应于来自控制模块5的控制信号 (INTAKE)而为每个气缸15切换和控制进气门20的气门升程以及可变地调整和控制进气 凸轮轴21的定相的机构。排气VCP/VLC装置M优选包括可操作为响应于来自控制模 块5的控制信号(EXHAUST)而为每个气缸15可变地切换和控制排气门18的气门升程以 及可变地调整和控制排气凸轮轴23的定相的可控制的机构。
进气以及排气VCP/VLC装置22和和M都优选包括可控制的两级可变升程控制 (VLC)机构，其可操作以分别将进气门及排气门20和18的气门升程的大小或开度控制到 两个离散级中的一个。该两个离散级优选包括优选用于低速、低负载操作的低升程气门 打开位置(在一个实施例中为大约4-6mm)，和优选用于高速和高负载操作的高升程气门 打开位置(在一个实施例中为大约8-13mm)。进气和排气VCP/VLC装置22和M都优 选包括可变凸轮定相(VCP)机构，以便分别控制和调整进气门20和排气门18的打开和 关闭的定相(即，相对正时)。调整该定相指的是相对于各气缸15中的曲轴12以及活塞 14的位置来改变进气门20及排气门18的打开时间。进气和排气VCP/VLC装置22和 M WVCP机构优选具有曲柄转动的大约60° -90°的定相许可范围，因而允许控制模块 5使得进气门20及排气门18中的一个的打开和关闭相对于每个气缸15的活塞14的位置 超前或延迟。定相许可的范围通过进气和排气VCP/VLC装置22和M来限定和限制。 进气和排气VCP/VLC装置22和M包括凸轮轴位置传感器(未示出)，以便确定进气和 排气凸轮轴21和23的旋转位置。VCP/VLC装置22和M使用电动液压的、液力的、以 及电气控制的力中的一种来致动，并且通过控制模块5控制。
发动机10包括燃料喷射系统，其包括多个高压燃料喷射器观，每个燃料喷射器 28都配置成响应于来自控制模块5的信号将一定质量的燃料直接喷射到燃烧室16中的一 个中。燃料喷射器观由燃料分配系统(未示出)供给加压燃料。
发动机10包括火花点火系统(未示出)，可以响应于来自控制模块5的信号6(IGN)通过该火花点火系统将火花能量提供到火花塞沈，用于点燃或帮助点燃每一燃烧 室16中的气缸充量。
发动机10装备了用于监测发动机操作的各种传感装置，包括具有输出的每分钟 转数(RPM)和可操作以监测曲轴旋转位置(也就是说，曲柄角度和速度)的曲柄传感器 42，在一个实施例中还包括配置成监测燃烧的燃烧传感器30以及配置成监测排气的排气 传感器40，通常还包括空气/燃料比传感器。燃烧传感器30包括可操作以监测燃烧参数 状态的传感器装置，并且被描述为可操作以监测气缸内燃烧压力的气缸压力传感器。通 过控制模块5来监测燃烧传感器30和曲柄传感器42的输出，控制模块5关于每个燃烧循 环为每个气缸15确定燃烧定相，也就是说，燃烧压力相对于曲轴12的曲柄角度的正时。 燃烧传感器30还可以通过控制模块5监测，以关于每个燃烧循环为每个气缸15确定平均 有效压力(IMEP)。优选地，发动机10和控制模块5被加工成监测和确定每个气缸点火 事件期间发动机气缸15中每一个的IMEP状态。可替代地，在本发明范围内也可使用其 它传感系统来监测其它燃烧参数的状态，例如离子感测点火系统和非侵入式气缸压力传 感器。
控制模块5优选是通用数字计算机，其包括微处理器或中央处理单元，存储介 质(其包括非易失性存储器和随机存取存储器，其中非易失性存储器包括只读存储器和 电可编程序只读存储器)，高速时钟，模数转换和数模转换电路，输入/输出电路和装 置，以及适当的信号调节和缓存电路。控制模块具有一组控制算法，其包括保存在非易 失性存储器中并且被执行以提供期望功能的常驻程序指令和校准程序。算法优选在预置 的循环周期期间执行。使用预置的校准，通过中央处理单元来执行算法，所述算法可 操作以监测来自上述的传感装置的输入，并且执行控制和诊断例程以控制对致动器的操 作。可以每隔一定间隔执行循环周期，例如在正在进行的发动机和车辆操作期间每隔 3.125、6.25、12.5、25以及100毫秒。可替代地，算法可以响应于事件的发生而被执行。
在操作中，控制模块5监测来自上述传感器的输入以确定发动机参数的状态。 控制模块5配置成接收来自操作者(例如，经由节气门踏板和制动器踏板，未示出)的输 入信号以确定操作者扭矩请求，控制模块5监测指示发动机速度和进气温度以及冷却液 温度及其它周围情况的传感器。
控制模块5执行存储在其中的算法代码，以便控制上述致动器从而形成气缸充 量，包括控制节气门位置、火花点火正时、燃料喷射质量和正时、控制再循环排气的流 量的EGR阀位置、以及在如所述装备的发动机上的进气和/或排气门正时和定相。在一 个实施例中，气门正时和定相可以包括NVO和排气门再打开的升程(在排气再换气策略 中)。控制模块5可以操作以便在正在进行的车辆操作期间打开和关闭发动机10，并且 可以操作以便通过对燃料、火花以及气门停用的控制来选择性地停用一部分燃烧室15或 一部分进气门及排气门20和18。控制模块5可以基于来自排气传感器40的反馈来控制 空气/燃料比。
在发动机操作期间，节气门34在受控自动点火(HCCI)燃烧模式(例如单喷射 和双喷射的受控自动点火(HCCI)燃烧模式)中优选基本上全开，其中以贫燃的空气/燃 料比来控制发动机10。基本上全开的节气门可以包括完全未节流或轻微节流的操作，以 便在进气歧管四中产生真空，从而影响EGR流动。在一个实施例中，缸内EGR质量被控制到高稀释率，例如大于气缸空气充量的40%。进气门及排气门20和18处于低升程 气门位置中，并且以NVO进行进气和排气升程正时操作。一个或多个燃料喷射事件可以 在发动机循环期间执行，其中在压缩阶段中包括至少一次喷射。
在发动机以均质火花点火(SI-H)燃烧模式的操作期间，节气门34被控制以便 调节空气流量。发动机10被控制到化学计量的空气/燃料比，并且进气门及排气门20 和18处于高升程气门打开位置，并且以正气门重叠进行进气和排气升程正时操作。优选 地，在发动机循环的压缩阶段期间执行燃料喷射事件，优选基本上在TDC之前。当气缸 内的空气充量基本上均质时，优选在燃料喷射后预定时间时进行火花点火。
中间的分层充量火花点火燃烧模式包括基本上在化学计量值的贫侧来操作。燃 料喷射正时优选在时间上接近火花点火正时，以便防止空气/燃料混合物均质化变成均 勻分布的混合物。所喷射的燃料被喷射在燃烧室15中，其中在火花点火的时候在火花塞 周围具有富燃层，而在更远处具有更贫燃的空气/燃料比区域。燃料脉冲宽度可以在火 花事件开始时或者恰好在其之前结束。
图2示意性示出了优选燃烧模式，包含与所指示的发动机操作区相关联的均质 火花点火(SI-H)燃烧模式和受控自动点火(HCCI)燃烧模式。发动机操作区由发动机 参数的状态限定并且对应于发动机参数的状态，在该实施例中，发动机参数包括发动 机速度和负载。发动机负载可以从包括燃料流量和进气歧管压力的发动机参数中推导 出。燃烧模式优选包括均质火花点火6I-H)燃烧模式，第一受控自动点火(HCCI)燃 烧模式(HCCI-I)，第二受控自动点火(HCCI)燃烧模式(HCCI-2)，和第三受控自动点 火(HCCI)燃烧模式(HCCI-3)。优选地，每个燃烧模式都与燃料喷射策略相关联，例 如，第一受控自动点火(HCCI)燃烧模式可以与单喷射燃料喷射策略相关联。与发动机 操作区相关联的优选燃烧模式可以基于具体的硬件应用和发动机操作参数来预定，其中 发动机操作参数包括燃烧稳定性、燃料消耗、排放物、发动机扭矩输出等等。在一个实 施例中，发动机操作区的限定优选燃烧模式的边界可以被预先校准并且保存在控制模块5 中。
控制模块5将发动机操作转换到与发动机10相关联的优选燃烧模式，以便增加 燃料效率和发动机稳定性，和/或减少排放。发动机参数(例如速度和负载)中的一个 的变化可能影响发动机操作区的变化。控制模块5命令与发动机操作区的变化相关联的 优选燃烧模式的变化。
在燃烧模式转换期间，发动机10被控制成以优选空气/燃料比操作，并且进气 空气流量被控制成实现该优选空气/燃料比。这包括基于在选择的燃烧模式中的发动机 操作来估计气缸空气充量。节气门34和进气及排气VCP/VLC装置22和M被控制，以 便基于估计的气缸空气充量实现进气流率，包括在均质火花点火6I-H)和受控自动点火 (HCCI)燃烧模式之间的转换期间。通过调整节气门34和进气及排气VCP/VLC装置22 和M以控制进气门20及排气门18的打开正时和轮廓来控制空气流量。在两种燃烧模式 中的操作需要就进气门20及排气门18的气门正时和轮廓对进气和排气VCP/VLC装置22 和M进行不同的设定，以及就节气门位置对节气门34进行不同的设定。
图3图示出了在均质火花点火(幻-H)燃烧模式I)和受控自动点火(HCCI)燃烧 模式(III)之间的燃烧模式(包括对应的发动机参数状态)转换期间的致动器命令以及对应的发动机参数的状态。从均质火花点火(SI-H)燃烧模式到受控自动点火(HCCI)燃烧 模式的每一次转换都包括以分层充量火花点火燃烧模式(II)的中间的操作。从受控自动 点火(HCCI)燃烧模式到均质火花点火6I-H)燃烧模式的每一次转换都包括以分层充量 火花点火燃烧模式(II)的中间的操作。
在从受控自动点火(HCCI)燃烧模式到均质火花点火(SI-H)燃烧模式的转换期 间，发动机10转换到以化学计量的空气/燃料比操作，并且空气流量被控制以实现化学 计量的空气/燃料比。控制模块5控制节气门34到预定位置，并且命令进气和排气VCP/ VLC系统22和对调整进气和排气凸轮相位器到正气门重叠(PVO)，由此减小歧管压力。 进气和排气VCP/VLC系统22和M将进气门及排气门20和18从低升程气门位置切换到 高升程气门位置，由此增加空气流量。所喷射的燃料质量对应于发动机负载。
在从均质火花点火(SI-H)燃烧模式到受控自动点火(HCCI)燃烧模式的转换期 间，发动机10转换到以贫燃或化学计量的空气/燃料比操作，并且空气流量被控制以实 现期望的空气/燃料比。控制模块5命令节气门34打开到预定位置，并且命令进气和排 气VCP/VLC系统22和对调整进气和排气凸轮相位器到负气门重叠(NVO)，由此增加歧 管压力。由于增加了歧管压力，所以空气流量随后增加，直到进气和排气VCP/VLC系 统22和M的VLC部分将进气门及排气门20和18从高升程气门位置切换到低升程气门 位置时为止。燃料质量对应于发动机负载。
在均质火花点火(SI-H)燃烧模式和受控自动点火(HCCI)燃烧模式之间的燃烧 模式转换期间，在气缸16内的期望气缸空气充量和真实气缸空气充量之间存在时间滞 后。这是由于进气和排气VCP/VLC系统22和M的进气和排气凸轮相位器、节气门34、 和歧管压力的动态响应时间的缘故。因而，在燃烧模式转换期间的短暂时间中，真实空 气/燃料比可以是比期望的更稀薄，这取决于发动机的工况和动态响应。在期望气缸空 气充量和真实气缸空气充量之间的滞后发生在燃烧模式从受控自动点火(HCCI)燃烧模 式中的一个切换到均质火花点火(SI-H)燃烧模式时。当节气门34和进气及排气VCP/ VLC系统22和M的进气及排气凸轮相位器被调整以减小空气流量时，在均质火花点火 (SI-H)模式中改善了燃烧稳定性。同样，从均质火花点火(SI-H)燃烧模式到受控自动 点火(HCCI)燃烧模式中的一个的转换产生了到气缸16中的增大的空气流量，并因而产 生了气缸空气充量中的期望变化的稳定状态识别和真实气缸空气充量之间的时间滞后。
在每一燃烧模式转换期间，发动机10操作在分层充量火花点火燃烧模式中。如 所示，发动机10以固定的燃料供给速率转换。控制模块5调整节气门34，并且给进气和 排气VCP/VLC系统22和24发送信号以便调整凸轮定相。这些致动器变化影响进气歧 管压力和由气缸空气充量占据的气缸容积，以便实现期望的气缸空气充量。该期望的气 缸空气充量基于所喷射的燃料质量和期望空气/燃料比来确定，其取决于选择的燃烧模 式是化学计量的空气/燃料比和贫燃的空气/燃料比中的一个。在燃烧模式之间的转换 时间段期间，当空气流量增加(如在转换启动后以高空气/燃料比偏移所显示的)时，控 制模块5将以分层充量火花点火燃烧模式操作发动机10，优选在实现预定气缸空气充量 之后，也就是说在超过预定气缸空气充量阈值之后。控制模块5优选在达到第二预定气 缸空气充量之后(也就是说在从预定气缸空气充量阈值减小后)中断中间的分层充量火花 点火燃烧模式。9
当从均质火花点火(SI-H)燃烧模式转换到受控自动点火(HCCI)燃烧模式时， 启动分层充量火花点火燃烧模式优选在紧接着燃烧模式转换命令之后开始。分层充量火 花点火燃烧模式优选在进气和排气VCP/VLC系统22和M将进气门及排气门20和18从 高升程气门位置切换到低升程气门位置的时候中断。可替代地，控制模块可以在达到受 控自动点火(HCCI)燃烧模式的期望气缸空气充量时，或者在进气空气流量在预定空气流 量范围内的时候中断分层填充火花点火燃烧模式。在从受控自动点火(HCCI)燃烧模式 转换到均质火花点火(SI-H)燃烧模式的时候，启动中间的分层充量火花点火燃烧模式优 选在进气和排气VCP/VLC系统22和M将进气门及排气门20和18从低升程气门位置切 换到高升程气门位置之后立刻开始。优选在达到均质火花点火6I-H)燃烧模式的期望气 缸空气充量时，或者在进气空气流量在预定空气流量范围内的时候中断中间的分层充量 火花点火燃烧模式。
图3示出了在燃烧模式转换期间导致更稀薄的空气/燃料比的空气流量增加。在 期望气缸空气充量和真实气缸空气充量之间的滞后期间，中间的分层充量火花点火燃烧 模式可以将发动机10操作在贫燃的空气/燃料比状况中。在模式转换期间空气流量增加 的时候，期望在恰好火花点火之前的压缩冲程期间喷射燃料脉冲，以便实施分层充量火 花点火燃烧模式。优选地，燃料脉冲刚好在发生从火花塞26的火花放电之前，或者在发 生从火花塞沈的火花放电时结束。中间的分层充量火花点火燃烧模式可以在燃烧模式转 换期间持续，直到质量空气流量轨迹达到该期望燃烧模式的期望状态(即，均质火花点 火6I-H)到受控自动点火(HCCI)燃烧模式转换的化学计量值的贫侧，以及受控自动点 火(HCCI)燃烧模式到均质火花点火6I-H)燃烧模式转换的化学计量值)时为止。如图 3所示，在从受控自动点火(HCCI)燃烧模式到均质火花点火6I-H)燃烧模式的转换以及 在从均质火花点火(SI-H)到受控自动点火(HCCI)燃烧模式的转换中实施中间的分层充 量火花点火燃烧模式。
图4图示出了示例性发动机从受控自动点火(HCCI)燃烧模式(III)到均质火花点 火6I-H)燃烧模式⑴的转换的操作，其中包括中间的分层充量火花点火燃烧模式(II)。 在燃烧模式转换期间，该分层充量火花点火燃烧模式操作在期望气缸空气充量和真实气 缸空气充量(由控制模块5估计)之间的时间滞后上。如图4所示，中间的分层充量火 花点火燃烧模式的实施增加了发动机稳定性并且改善了扭矩输出的一致性。
替代性实施例可以包括具有可控制的多级气门打开控制器的其它内燃发动机， 其中该控制器包括那些使用了仅用于进气门或排气门的多级气门打开和/或可变凸轮定 相的控制器。
本发明已经描述某些优选实施例以及对其的修改。在阅读和理解说明书后，本 领域技术人员会想到更多的修改和变化。因此，本发明并不意在被限制于作为实现本发 明的最佳方式的，而是本发明将包括落入所附权利要求范围中的全部实施例。
权利要求
1.一种用于控制火花点火直接喷射内燃发动机的方法，所述发动机包括具有进气门 和排气门的可控制的气门机构，以及可控制的进气节气门，所述方法包括命令发动机操作在受控自动点火燃烧模式和均质火花点火燃烧模式之间转换；以及 在所述转换期间，以分层充量火花点火燃烧模式来操作所述发动机。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括 监测发动机操作点；以及基于所述发动机操作点，命令发动机操作转换到所述受控自动点火燃烧模式和所述 均质火花点火燃烧模式中优选的一个。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括，当所述发动机操作点对应于相关联的发动 机操作区时，命令所述发动机的操作转换到所述受控自动点火燃烧模式和所述均质火花 点火燃烧模式中优选的一个。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括使所述受控自动点火燃烧模式与第一发动机操作区相关联； 使所述均质火花点火燃烧模式与第二发动机操作区相关联；当所述发动机操作点对应于所述第一发动机操作区时，以所述受控自动点火燃烧模 式来操作所述发动机；以及当所述发动机操作点从所述第一发动机操作区转换到所述第二发动机操作区时，命 令发动机操作转换到所述均质火花点火燃烧模式。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括 当所述发动机操作点对应于所述第二发动机操作区时，以所述均质火花点火燃烧模 式来操作所述发动机；以及当所述发动机操作点从所述第二发动机操作区转换到所述第一发动机操作区时，命 令发动机操作转换到所述受控自动点火燃烧模式。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述分层充量火花点火燃烧模式包括 在压缩冲程期间喷射足以给所述发动机供以动力的燃料脉冲；以及在紧接着所述喷射的燃料脉冲之后执行火花放电。
7.如权利要求1所述的方法，其中，从所述均质火花点火燃烧模式到所述受控自动点 火燃烧模式的转换包括打开所述节气门；将所述进气门和排气门控制到负气门重叠；以及 控制所述进气门从高升程到低升程。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述可控制的气门机构进一步包括可变凸轮定 相机构，并且其中控制所述进气门和排气门到负气门重叠包括控制所述可变凸轮定相机 构。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述可控制的气门机构进一步包括两级可变升程 控制机构，并且其中控制所述进气门从高升程到低升程包括控制所述两级可变升程控制 机构。
10.如权利要求7所述的方法，进一步包括，在命令发动机操作转换到所述受控自动 点火燃烧模式之后，立即以所述分层充量火花点火燃烧模式来操作所述发动机。
11.如权利要求1所述的方法，其中，从所述从受控自动点火燃烧模式到所述均质火 花点火燃烧模式的转换包括控制所述节气门以达到预定的位置；控制所述进气门和排气门到正气门重叠；以及控制所述进气门从低升程到高升程。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述可控制的气门机构进一步包括可变凸轮定 相机构，并且其中控制所述进气门和排气门到正气门重叠包括控制所述可变凸轮定相机 构。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述可控制的气门机构进一步包括两级可变升 程控制机构，并且其中控制所述进气门从低升程到高升程包括控制所述两级可变升程控 制机构。
14.如权利要求11所述的方法，进一步包括在控制所述进气门从低升程到高升程之后以所述分层充量火花点火燃烧模式来操作 所述发动机。
15.如权利要求1所述的方法，进一步包括监测进气空气流量；以及在转换期间，当所述进气空气流量超过预定阈值时，以所述分层充量火花点火燃烧 模式来操作所述发动机，并且当所述进气空气流量从所述预定阈值减小时，中断以所述 分层充量火花点火燃烧模式来操作所述发动机。
16.一种用于控制火花点火直接喷射内燃发动机的方法，其中所述发动机被配置成以 受控自动点火燃烧模式和均质火花点火燃烧模式中的一种来操作，所述方法包括操作在初始燃烧模式中，所述初始燃烧模式包括所述受控自动点火燃烧模式和所述 均质火花点火燃烧模式之一；监测发动机操作点；确定对应于所述发动机操作点的优选燃烧模式；当所述优选燃烧模式不是所述初始燃烧模式时，命令发动机操作从所述初始燃烧模 式转换到所述优选燃烧模式；以及在转换到所述优选燃烧模式期间，以分层充量火花点火燃烧模式来操作所述发动机。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括在从所述初始燃烧模式转换到所述优选燃烧模式期间，调整进气空气流量；以及当所述进气空气流量在预定空气流量范围之内时，从所述初始燃烧模式操作在所述 分层充量火花点火燃烧模式。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括当所述进气空气流量在预定空气流量范围之外时，从所述分层充量火花点火燃烧模 式操作在所述优选燃烧模式。
全文摘要
一种用于使火花点火直接喷射内燃发动机在受控自动点火燃烧模式和均质火花点火燃烧模式之间进行转换的方法，包括在所述转换期间以分层充量火花点火燃烧模式来操作发动机。
文档编号F02D41/02GK102027218SQ200980116953
公开日2011年4月20日 申请日期2009年3月9日 优先权日2008年3月11日
发明者A·B·雷尔, C-F·常, J-M·康, V·拉马潘 申请人:通用汽车环球科技运作公司