[发明专利]带有基于升程模式转变的发动机同步正时和基于传感器的升程模式控制的气门机构控制系统

说明书

与相关申请的交叉参考

此申请要求了2007年9月7日提交的美国临时专利申请No 60/993,047的权益。以上申请的披露在此通过引用全部合并。

技术领域

本发明涉及内燃机，且更特定地涉及内燃机的气门机构系统及其控 制。

背景技术

在此提供的背景描述用于总体上给出本发明背景的目的。在此列出 的发明人的工作，就背景技术中描述的范围内以及说明书的不能另外地 在提交时视作现有技术的方面，既不明确地也不隐含地视作关于本发明 的现有技术。

均质充气压缩点火(HCCI)指内燃机内的内部燃烧的形式。HCCI 将燃料和氧化剂的混合物压缩到自燃点。自燃释放化学能，该化学能被 转换为功和热。在HCCI发动机中，点火同时在多个位置处发生，使得燃 料/空气混合物几乎同时燃烧的时刻。HCCI发动机的运行接近理想奥托 循环，提供改进的运行效率(更贫油地运行)，且比火花点火式发动机 生成更少的排放物。然而，因为不存在直接的燃烧启动器，所以点火过 程固有地对控制提出了挑战。

为在HCCI发动机内实现动态运行，控制系统可以改变引发燃烧的条 件。例如，控制系统可以调整压缩比、所引起的气体温度、所引起的气 体压力或保留的或再次引入的排气的量。已使用了多个解决方法来进行 所述的调整，且因此通过在燃烧室内提供对于温度-压力-时间历程的 更精细的控制而延伸了HCCI运行范围。

一个解决方法是可变气门正时。能够通过调整进气门关闭的时间来 控制压缩比。能够通过气门再次开启和/或气门重叠控制保留在燃烧室内 的排气量。可变气门正时在对于自燃过程的控制中被限制。

为进一步增强控制所使用的另一个解决方法称为“两步”进气门升 程解决方法。两步进气门升程解决方法包括在具有相应的气门升程曲线 的高升程模式和低升程模式之间转换进气门运行模式。在高升程模式期 间，进气门被提升到高的高度，以允许预定量的空气进入相应的气缸。 在低升程模式期间，进气门被提升到低的高度，这允许与高的高度相比 更少的预定量的空气进入相应的气缸。当前的两步解决方法趋向于具有 不一致的和非均匀的升程转变且因此具有不一致的最终结果。

发明内容

在一个典型的实施例中，用于内燃机的气门控制系统包括气门促动 系统，所述气门促动系统在N个开启升程模式之间促动进气门和排气门 中的每个，其中N为大于一的整数。控制模块确定切换窗，切换窗具有 基于进气门正时的开始时间和基于排气门正时的结束时间。控制模块基 于切换窗启动进气门和排气门中的至少一个在N个开启升程模式之间的 转变。

在其他特征中提供用于内燃机的气门控制系统，所述气门控制系统 包括生成使进气门和排气门中的至少一个在N个开启升程模式之间转变 的升程模式指令信号的车辆控制模块，其中N是大于一的整数。时间模 块生成指示用于进行转变的持续时间的响应时间信号以及禁止转变的 升程限制信号。时间模块基于当前升程模式信号和状态信号生成响应时 间信号和升程限制信号。当前升程模式信号指示进气门和排气门中的至 少一个的当前升程状态。状态信号指示升程控制阀的状态。升程控制阀 促动进气门和排气门中的至少一个。事件模块基于升程指令信号、响应 时间信号和升程限制信号生成当前升程模式信号和状态信号。时间模块 和事件模块中的至少一个实现转变。

在其他特征中提供用于内燃机的气门控制系统，且所述气门控制系 统包括在N个开启升程模式之间促动进气门和排气门中的至少一个的气 门促动系统，其中N是大于一的整数。控制模块基于油压力信号、升程 控制阀温度和油温度信号中的至少一个实现进气门和排气门中的至少 一个在所述N个开启升程模式之间的转变。

在其他特征中提供用于内燃机的气门控制系统，且所述气门控制系 统包括气门促动系统。气门促动系统包括第一配置和第二配置中的至少 一个。第一配置包括在N个开启升程模式之间促动进气门和排气门的共 用升程控制阀，其中N是大于一的整数。第二配置包括在N个开启升程 模式之间促动进气门但不促动排气门的第一升程控制阀和促动排气门 但不促动进气门的第二升程控制阀。控制模块实现进气门和排气门中的 至少一个在用于第一和第二配置的N个开启升程模式之间的转变。