CN102146847B - 用于管理具有混合驱动动力系的内燃机中的转变的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于管理具有混合驱动动力系的内燃机中的转变的方法，通过发动机气门系、发动机燃料供应和电机扭矩产生的协调控制，管理混合动力系中的燃烧模式转变。

Description

用于管理具有混合驱动动力系的内燃机中的转变的方法
技术领域
本公开涉及发动机可操作在两个不连续的燃烧模式的混合动力系统。
背景技术
这一部分的内容仅提供与本公开相关的背景技术，并不构成现有技术。
已知的火花点燃式(SI)发动机将空气/燃料混合物引入各汽缸中，所述混合物在压缩冲程中被压缩，并被火花塞点燃。已知的压燃式发动机在压缩冲程的上止点(TDC)附近将增压燃料喷入燃烧汽缸中，在喷射时点燃。汽油发动机和柴油发动机的燃烧都包括由流体力学控制的预混合或扩散焰。
SI发动机可操作于多种不同的燃烧模式中，包括均质SI燃烧模式和分层充量SI燃烧模式。SI发动机可构造成在预定速度/负载操作条件下操作于均质充量压燃(HCCI)燃烧模式，也称为受控自燃燃烧模式。HCCI燃烧模式包括由氧化化学控制的分布、无焰、自燃燃烧过程。操作于HCCI燃烧模式的发动机在进气门关闭时具有在成分、温度和残留排气方面优选为均质的汽缸充量。HCCI燃烧为发动机以稀薄的空气/燃料混合物(即，低于化学计量的空气/燃料点)操作的动态分布受控燃烧过程，具有较低的峰值燃烧温度，导致低的NOx排放。均质的空气/燃料混合物最小化了形成煤烟和颗粒排放的富域的发生。
在发动机操作中，通过有选择地调节节气门的位置以及进气门和排气门的打开和关闭来控制发动机气流。就这样配备的发动机系统而言，进气门和排气门的打开和关闭可使用可变气门致动系统来调节，所述可变气门致动系统包括可变凸轮相位和可选择多级气门升程，例如提供两个或多个气门升程位置的多级凸轮凸角。与节气门位置改变相反，多级气门提升机构的气门位置改变为离散改变，是不连续的。
当发动机操作于HCCI燃烧模式中时，发动机操作于稀薄或化学计量空气/燃料比，且节气门打开，以最小化发动机泵送损失。当发动机操作于SI燃烧模式中时，发动机操作于化学计量空气/燃料比，节气门在从全开位置的0％到100％的位置范围上被控制，以控制进气气流，从而实现化学计量空气/燃料比。
在构造成操作于SI和HCCI燃烧模式的发动机中，燃烧模式之间的转变是复杂的。发动机控制模块必须协调多个装置的致动，以为不同的模式提供期望的空气/燃料比。在HCCI燃烧模式与SI燃烧模式之间的转变期间，几乎立刻发生气门升程转换，而对凸轮相位器和歧管内压力的调节具有较慢的动态。直到获得期望的空气/燃料比，可发生不完全的燃烧和不发火，导致扭矩扰动。
发明内容
一种混合动力系统，包括内燃机和用于响应于操作员扭矩需求向传动系传递扭矩的扭矩设备。所述发动机具有用于将发动机进排气门的气门升程量控制为两个不连续阶段中的一个的两级可变升程控制机构，所述两个不连续阶段包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置。用于操作所述混合动力系统的方法包括在发动机操作期间，指令所述两级可变升程控制机构在所述两个不连续阶段中的第一个与所述两个不连续阶段中的第二个之间转换。在指令所述转换时，开始在所述直喷内燃机中的燃料中断事件，所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个，然后重新起动所述直喷内燃机。在所述直喷内燃机的燃料中断事件期间，响应于所述操作员扭矩需求操作所述扭矩设备向所述传动系传递扭矩。
本发明提供下述技术方案。
技术方案1：一种用于操作混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括用于响应操作员扭矩需求向传动系传递扭矩的内燃机和扭矩设备，所述发动机具有用于将发动机进排气门的气门升程量控制为两个不连续阶段中的一个的两级可变升程控制机构，所述两个不连续阶段包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置，所述方法包括：
在发动机操作期间，指令所述两级可变升程控制机构在所述两个不连续阶段中的第一个与所述两个不连续阶段中的第二个之间转换；
在指令所述转换时，开始在所述直喷内燃机中的燃料中断事件，将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个，然后重新起动所述直喷内燃机；以及
在所述直喷内燃机的燃料中断事件期间，响应于所述操作员扭矩需求操作所述扭矩设备，以向所述传动系传递扭矩。
技术方案2：如技术方案1的方法，其中在发动机操作期间指令所述两级可变升程控制机构在所述两个不连续阶段中的第一个与所述两个不连续阶段中的第二个之间的转换与指令在均质充量压燃燃烧模式与火花点燃燃烧模式之间的转变相关联。
技术方案3：如技术方案2的方法，还包括在所述均质充量压燃燃烧模式期间将所述直喷内燃机操作在所述低升程气门打开位置。
技术方案4：如技术方案2的方法，还包括在所述火花点燃燃烧模式期间将所述直喷内燃机操作在所述高升程气门打开位置。
技术方案5：如技术方案2的方法，包括当所述直喷内燃机在预定操作范围之外时，指令在所述均质充量压燃燃烧模式与所述火花点燃燃烧模式之间的转变。
技术方案6：如技术方案5的方法，其中当所述直喷内燃机操作于高于预定负载时，所述直喷内燃机在所述预定操作范围之外。
技术方案7：如技术方案5的方法，其中当所述直喷内燃机操作于高于预定发动机速度时，所述直喷内燃机在所述预定操作范围之外。
技术方案8：如技术方案1的方法，其中所述直喷内燃机还包括可变凸轮相位装置，所述方法还包括在所述燃料中断事件期间，控制所述可变凸轮相位装置调节凸轮相位，以降低所述直喷内燃机产生的扭矩。
技术方案9：如技术方案1的方法，还包括在所述燃料中断事件期间调节节气门，以降低所述直喷内燃机产生的扭矩。
技术方案10：如技术方案1的方法，其中重新起动所述直喷内燃机包括给所述直喷内燃机重新供应燃料。
技术方案11：如技术方案10的方法，其中重新起动所述直喷内燃机还包括将节气门调节至与优选燃烧模式相关联的预定位置，所述优选燃烧模式对应于在所述两个不连续阶段中的第二个操作所述可变升程控制机构。
技术方案12：如技术方案1的方法，其中在所述直喷内燃机的燃料中断事件期间响应于所述操作员扭矩需求操作所述扭矩设备传递扭矩至所述传动系包括，操作所述扭矩设备以代替所述发动机扭矩因所述燃料中断事件而导致的降低。
技术方案13：如技术方案12的方法，还包括在重新起动所述直喷内燃机之后，相对于因所述直喷内燃机的重新起动导致的发动机扭矩增大而操作所述扭矩设备，以降低扭矩设备扭矩。
技术方案14：一种用于操作混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括用于响应操作员扭矩需求向传动系传递扭矩的内燃机和扭矩设备，所述发动机有选择地操作在火花点燃燃烧模式和均质充量压燃燃烧模式中，所述发动机具有用于将发动机进排气门的气门升程量控制为两个不连续阶段中的一个的两级可变升程控制机构，所述两个不连续阶段包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置，所述方法包括：
监测操作员扭矩需求；
在发动机操作期间，指令所述发动机从所述燃烧模式中的第一个转变为所述燃烧模式中的第二个；
指令所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个，所述第一和第二不连续阶段分别对应于所述火花点燃燃烧模式和所述均质充量压燃燃烧模式；
在指令所述转换时，开始所述内燃机的燃料中断事件，然后将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个；
在燃料中断事件期间，响应于所述操作员扭矩需求操作所述扭矩设备，以向所述传动系传递扭矩，从而代替所述发动机扭矩因所述燃料中断事件产生的扭矩降低；以及
在完成将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个之后，给所述发动机重新供应燃料，并相对于因给所述直喷内燃机重新供应燃料产生的发动机扭矩增大而降低扭矩设备扭矩。
技术方案15：一种混合动力系统，包括：
用于向传动系传递扭矩的内燃机和扭矩设备，所述发动机具有用于将发动机进排气门的气门升程量控制为两个不连续阶段中的一个的两级可变升程控制机构，所述两个不连续阶段包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置；
控制模块
在发动机操作期间，指令所述两级可变升程控制机构在所述两个不连续阶段中的第一个与所述两个不连续阶段中的第二个之间转换；
在指令所述转换时，开始在所述直喷内燃机中的燃料中断事件，将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个，然后重新起动所述直喷内燃机；以及
在所述直喷内燃机的燃料中断事件期间，操作所述扭矩设备向所述传动系传递扭矩，以代替因所述燃料中断事件导致的发动机扭矩降低。
附图说明
现在参考附图，借助于实例描述一个或多个实施例，其中：
图1为根据本公开的内燃机的截面图及配套控制模块的示意图；
图2为根据本公开的混合动力系的示意图；以及
图3为示出根据本公开的一组发动机参数的曲线图，包括：燃烧模式(Mode)、总扭矩需求(TO)、电机扭矩(TM)、发动机扭矩(TE)、电子节气门控制位置(ETCP)、气门重叠、发动机需求以及进排气门的VLC。
具体实施方式
现在参考附图，其中图示只是用于示出某些示例性实施例的目的，而不是限制为这些示例性实施例的目的，图1为根据本公开实施例构造的内燃机10的截面图和配套控制模块5的示意图。发动机10有选择地操作于多个燃烧模式中，包括HCCI燃烧模式和均质火花点燃燃烧模式。发动机10有选择地操作在化学计量空气/燃料比和主要是比化学计量稀薄的空气/燃料比。本公开可应用于各种内燃机系统和燃烧循环。
示例的发动机10包括多缸直喷四冲程内燃机，具有在汽缸15中可滑动地移动的往复式活塞14，汽缸15限定可变容积燃烧室16。每个活塞14都连接至旋转曲轴12，线性往复运动通过旋转曲轴12变为旋转运动。进气系统向进气歧管29提供进气，该进气歧管29将空气引导和分配到燃烧室16的进气支管。进气系统具有空气流管道以及用于监测和控制空气流的装置。进气装置优选包括用于监测空气流量和进气温度的空气流量传感器32。节气门34优选包括用于响应控制模块5的控制信号(ETC)控制发动机10的空气流的电控装置。进气歧管29中的压力传感器36构造成监测歧管绝对压力和大气压力。外部流动通道将排气从发动机排气再循环回进气歧管29，具有称为排气再循环(EGR)阀38的流动控制阀。控制模块5操作以通过控制EGR阀38的打开来控制到进气歧管29的质量流量。
从进气歧管29进入燃烧室16的空气流通过一个或多个进气门20来控制。从燃烧室16排出至排气歧管39的排气流通过一个或多个排气门18来控制。发动机10配备有控制和调节进排气门20和18的打开和关闭的系统。在一个实施例中，进排气门20和18的打开和关闭可分别通过控制进排气可变凸轮相位/可变升程控制(VCP/VLC)22和24来控制和调节。进排气VCP/VLC装置22和24构造成分别控制和操作进气凸轮轴21和排气凸轮轴23。进排气凸轮轴21和23的旋转被联动和标定至曲轴12的旋转，因此将进排气门20和18的打开和关闭联动至曲轴12和活塞14的位置。
进气VCP/VLC装置22优选包括这样的机构，该机构可操作以响应于控制模块5的控制信号(INTAKE)转换和控制各汽缸15的进气门20的气门升程(VLC)，并可变地调节和控制各汽缸15的进气凸轮轴21的相位(VCP)。排气VCP/VLC装置24优选包括这样的可控制机构，该机构可操作以响应于控制模块5的控制信号(EXHAUST)可变地转换和控制各汽缸15的排气门18的气门升程(VLC)，并可变地调节和控制各汽缸15的排气凸轮轴23的相位(VCP)。
进排气VCP/VLC装置22和24每个都优选包括可控两级VLC机构，该机构可操作以将进排气门20和18的气门升程大小或开度分别控制成两个离散阶段中的一个。所述两个离散阶段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，约4-6mm)及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，约8-13mm)。进排气门VCP/VLC装置22和24每个都优选包括可变凸轮相位(VCP)机构，以分别控制和调节进气门20和排气门18的打开和关闭的相位(即，相对正时)。调节相位指的是相对于各自汽缸15中曲轴12和活塞14的位置改变进排气门20和18的打开时间。进排气VCP/VLC装置22和24的VCP机构每个都优选具有约60°-90°的曲轴旋转的相位权范围，从而允许控制模块5为各汽缸15相对于活塞14的位置提前或延迟进排气门20和18中的一个的打开和关闭。相位权范围通过进排气VCP/VLC装置22和24来限定和限制。进排气VCP/VLC装置22和24包括凸轮轴位置传感器，以确定进排气凸轮轴21和23的旋转位置。VCP/VLC装置22和24使用由控制模块5控制的电动液压、液压或电动控制力中的一种来致动。
发动机10具有包括多个高压燃料喷射器28的燃料喷射系统，每个高压燃料喷射器28都构造成响应于控制模块5的信号(INJ_PW)将一定量燃料直接喷入其中一个燃料室16中。燃料喷射器28从燃料分布系统被供应有增压燃料。
发动机10包括火花点燃系统，通过该系统可响应于控制模块5的信号(IGN)向火花塞26提供火花能量，用以点燃或辅助点燃各燃烧室16中的汽缸充量。
发动机10配备有用于监测发动机操作的多个感测装置，包括具有输出RPM并可操作以监测曲轴旋转位置(即，曲轴角度和速度)的曲轴传感器42、在一个实施中构造成监测燃烧的燃烧传感器30、和构造成监测排气的排气传感器40(通常为空气/燃料比传感器)。燃烧传感器30具有可操作以监测燃烧参数的状态的传感器装置，其被描述为可操作以监测缸内燃烧压力的汽缸压力传感器。燃烧传感器30和曲轴传感器42的输出通过控制模块5来监测，确定燃烧相位，即，每个燃烧循环中各汽缸15的燃烧压力相对于曲轴12的曲轴角度的正时。但是，燃烧相位也可通过本领域技术人员已知的类似方法来确定。燃烧传感器30也可由控制模块5来监测，以确定每个燃烧循环中各汽缸15的平均有效压力(IMEP)。优选地，发动机10和控制模块5设计成监测和确定各汽缸点火事件期间各发动机汽缸15的IMEP的状态。可选地，在本公开的范围内，可使用其它感测系统来监测其它燃烧参数的状态，例如，离子感测点火系统、排气分数(fraction)和非介入式汽缸压力传感器。
控制模块、模块、控制器、处理器及类似的术语意味着专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的中央处理单元(优选为微处理器)及相关的存储器和存储装置(只读存储器、可编程只读存储器、随机存取存储器、硬盘驱动器等等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号处理和缓冲电路、以及提供期望功能的其它适当部件中的一个或多个的一种或多种组合。控制模块具有一组控制算法，包括存储在存储器中并执行以提供期望功能的常驻软件程序指令和标定。所述算法优选在预定循环期间执行。例如，算法由中央处理单元执行，并可操作以监测感测装置及其它联网控制模块的输入，且执行控制和诊断程序，以控制致动器的操作。循环可以有规律的间隔执行，例如当前运行的发动机和车辆操作期间每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。可选地，可响应于事件的发生来执行算法。
操作中，控制模块5监测前述传感器的输入，以确定发动机参数的状态。控制模块5构造成从操作员接收输入信号(例如，通过加速踏板和制动踏板)，以确定操作员扭矩需求。控制模块5监测指示发动机速度和进气温度、冷却剂温度及其它环境条件的传感器。
控制模块5执行存储在其中的算法代码，以控制前述致动器形成汽缸充量，包括控制节气门位置、火花点燃正时、燃料喷射量和正时、EGR阀位置，从而控制这样配备的发动机上的再循环排气的流动、进气门和/或排气门正时和相位。在一个实施例中，气门正时和相位可包括排气门再打开(在排气再呼吸策略中)的负气门重叠(NVO)和升程。控制模块5可操作以在当前运行的车辆操作期间起动和停止发动机10，并可操作以通过燃料和火花和气门停用的控制来有选择地停用一部分燃烧室16或一部分进排气门20和18。控制模块5可基于排气传感器40的反馈来控制空气/燃料比。
在发动机操作于HCCI燃烧模式期间，节气门34优选基本上大开，发动机10被控制在稀薄或化学计量空气/燃料比。进排气门20和18处在低升程气门打开位置，并且进排气升程正时以NVO操作。基本上大开的节气门可包括完全不节流或稍微节流的操作，以在进气歧管29中产生真空，从而实施EGR流。在一个实施例中，缸内EGR量控制成高稀释率，例如，高于缸内空气充量的40％。在发动机循环期间可执行一个或多次燃料喷射事件，包括压缩相位期间的至少一次喷射。
在发动机操作于均质火花点燃燃烧(SI)模式期间，节气门34控制成调节空气流。发动机10被控制为化学计量空气/燃料比，并且进排气门20和18处在高升程气门打开位置，且进排气升程正时以正气门重叠来操作。优选地，在发动机循环的压缩相位期间，优选实质在TDC之前，执行燃料喷射事件。当汽缸内的空气充量基本为均质时，优选在燃料喷射之后的预定时间进行火花点燃。
控制模块5将发动机操作转变为与发动机10相关的优选燃烧模式，以提高燃料效率和发动机稳定性，和/或降低排放。其中一个发动机参数(例如速度和负载)的改变会影响发动机操作区域的变化。控制模块5指令在与发动机操作区域变化相关联的优选燃烧模式中的改变。
在燃烧模式转变期间，发动机10控制成操作在优选空气/燃料比，并且进气空气流控制成实现该优选空气/燃料比。这包括基于在所选燃烧模式的发动机操作估计汽缸空气充量。节气门34及进排气VCP/VLC装置22和24被控制成基于估计的汽缸空气充量获得进气空气流速，包括在均质火花点燃与HCCI燃烧模式之间的转变期间。空气流通过调节进气门34及进排气VCP/VLC装置22和24来控制，以控制进排气门20和18的打开正时和型线。两个燃烧模式中的操作需要根据进排气门20和18及节气门34在节流位置的气门正时和型线为进排气VCP/VLC装置22和24进行不同的设置。
在从均质火花点燃燃烧模式到HCCI燃烧模式的转变期间，发动机10变为操作在稀薄或化学计量空气/燃料比，并且空气流被控制成实现期望空气/燃料比。控制模块5指令节气门34打开至预定位置，并指令进排气VCP/VLC系统22和24将进排气凸轮相位器调节至NVO，从而增大歧管压力。随后由于歧管压力增加，所以空气流增加，直到进排气VCP/VLC系统22和24的VLC部分将进排气门20和18从高升程气门打开位置转换为低升程气门打开位置为止。燃料量对应于发动机负载。
在均质火花点燃燃烧模式和HCCI燃烧模式之间的燃烧模式转变期间，汽缸16内的期望汽缸空气充量与实际汽缸空气充量之间存在时滞。这是由于进排气VCP/VLC系统22和24的进排气凸轮相位器、节气门34及歧管压力的动态响应时间所致。因此，对于燃烧模式转变期间的短暂时期，依据发动机10的操作条件和动态响应，实际空气/燃料比可能比期望的要稀薄。当燃烧模式从均质火花点燃燃烧模式转换为HCCI燃烧模式时，发生期望汽缸空气充量与实际汽缸空气充量之间的延迟。当调节节气门34及进排气VCP/VLC系统22和24的进排气凸轮相位器以减小空气流时，均质火花点燃燃烧模式中的燃烧稳定性提高。在燃烧模式转变期间，控制模块5可操作扭矩设备145以代替发动机10的扭矩输出，如下所述，以避免燃烧不稳定性。
在从HCCI燃烧模式转变为均质火花点燃燃烧模式期间，发动机10变为操作在化学计量空气/燃料比，并且空气流被控制成实现化学计量空气/燃料比。控制模块5控制节气门34至预定位置，并指令进排气VCP/VLC系统22和24将进排气凸轮相位器调节至正气门重叠(PVO)，从而降低歧管压力。进排气VCP/VLC系统22和24将进排气门20和18从低升程气门打开位置转换为高升程气门打开位置，从而增大空气流。喷射的燃料量对应于发动机负载。
控制模块5调节进气门34，并发信号给进排气VCP/VLC系统22和24以调节凸轮相位。这些致动器变化影响进气歧管压力和被汽缸空气充量占据的汽缸容积，以达到期望的汽缸空气充量。期望的汽缸空气充量基于喷射的燃料量和期望空气/燃料比来确定，依据所选燃烧模式，所述期望空气/燃料比为化学计量空气/燃料比和稀薄空气/燃料比之一。在燃烧模式转变期间，控制模块5可操作扭矩设备145来代替发动机10的扭矩输出，如下所述，以促进平顺的转变。
图2为使用发动机10的一个实施例的混合动力系的示意图。应当注意，所述混合动力系是示例性的，不应当被认为是限制性的。发动机10可连接至变速器装置100，以将牵引动力传递至车辆110的传动系105。在一个实施例中，传动系105包括机械地连接至车轴120或半轴的差速齿轮装置115，车轴120或半轴机械地连接车轮125。差速齿轮装置115连接至混合动力系统(总地显示为135)的输出构件130。传动系105在变速器100与路面之间通过车轮125传递牵引动力。
混合动力系统135包括描述为电池的能量存储装置(ESD)140，其存储势能，并连接至描述为电机的一个或多个扭矩设备145，以在其间传递动力。当ESD 140和扭矩设备145包括电动发电机时，可在其间设置可控功率变换器150，用于将电能从直流转换为交流以及再转换回去。扭矩设备145将存储的能量转换为机械能和将机械能转换为可存储在ESD 140中的能量。发动机10可操作以将车辆存储的燃料转换为机械能。发动机10的机械能可传递至变速器100和扭矩设备145。扭矩设备145的机械能可传递至变速器100和发动机10。传动系105的机械能可通过输出构件130传递至发动机10、扭矩设备145和变速器100。传递的机械能可为用于车辆推进的牵引扭矩的形式和用于与再生制动功能相关的车辆制动的反作用扭矩的形式。本领域的技术人员会清楚，虽然描述的是电动扭矩设备145，但是可使用其它扭矩装置，例如液压的或机械的。另外，本领域的技术人员可清楚，可使用任意的混合动力结构，例如串联混合动力、并联混合动力和混联混合动力驱动。
发动机10联合扭矩设备145一起使用，用以向传动系105传递扭矩，从而通过车轮125提供牵引扭矩。进排气VCP/VLC系统22和24控制成分别在高升程气门打开位置HL与低升程气门打开位置LL之间转换，其分别与均质火花点燃和HCCI之间的燃烧模式转变相关联。当燃烧模式转变事件发生时，燃料中断事件开始。燃料中断事件减少提供给发动机10的燃料量，直到没有燃料提供给发动机，且发动机不再向传动系105提供扭矩为止，有效地停机或关闭，但是继续旋转。进排气VCP/VLC系统22和24控制成分别在高升程气门打开位置HL与低升程气门打开位置LL之间转换。发动机重新起动，包括在完成气门升程转换之后开始发动机燃料供应(即，给发动机重新供应燃料)。当燃料中断事件发生时，发动机10的扭矩降低由扭矩设备145的扭矩代替，以保持需要水平的牵引扭矩。
图3为示出一组发动机参数状态的曲线图，包括燃料、燃烧模式(Mode)、总扭矩需求(TO)、电机扭矩(TM)、发动机扭矩(TE)、电子节气门控制位置(ETCP)、气门重叠、发动机需求、及用于进排气门的VLC。为开始第一次转变，控制模块5在基于预定条件的恰当时刻(即，在线“Req.A”)指令从HCCI模式变为均质火花点燃(SI)模式。例如，所述预定条件可基于超过HCCI燃烧的预定操作范围的发动机负载和/或速度。控制模块5将发动机需求从ON转换为OFF，从而开始燃料中断事件。燃料中断事件减少了发动机接收的燃料量，从而降低了NVO，并降低了发动机扭矩输出，分别如曲线Fuel和TE所示。
当燃料中断事件开始时，扭矩设备145操作，增加其扭矩输出，如曲线TM所示，与发动机扭矩TE的扭矩下降成反比关系，使得保持总扭矩需求TO。由于不再给发动机10供应燃料，所以用于传动系的发动机扭矩TE变为零，从而扭矩设备扭矩TM完全替代发动机扭矩TE。现在发动机有效地停机或关闭，但是继续旋转。控制模块5开始燃烧模式转变，如上所述和曲线上的虚线“Trans A”所示。控制模块5指令进排气VCP/VLC系统22和24将进排气凸轮相位器从NVO调节为PVO，从而降低歧管压力。进排气VCP/VLC系统22和24将进排气门20和18从低升程气门打开位置(LL)转换为高升程气门打开位置(HL)，从而增大各汽缸15的空气流。控制模块15通过将ETCP从WOT转变为期望的预定角度将节气门34调节至预定位置，以在一组给定操作条件给发动机10重新供应燃料。
一旦控制模块5确定已经完成转变周期，即，已经减少或消除了由于不准确的空气流引起的不发火或局部燃烧的风险，那么控制模块5重新起动发动机，包括停止燃料中断事件，重新给发动机10供应燃料。然后按照从OFF转换为ON的发动机指令所指示的，发动机10重新开始产生扭矩，如线Trans A的发动机需求曲线右侧所示。为完成转变周期，曲轴12可完成几个旋转，但不产生扭矩输出，帮助准备开始均质火花点燃燃烧模式中的燃烧。可通过从其它扭矩源向曲轴12提供扭矩来旋转曲轴12，例如扭矩设备145和起动电机。当在均质火花点燃燃烧模式中开始重新给发动机10供应燃料时，控制模块5调节节气门34，从而限制汽缸16内可用的空气量，并计量燃料充量和火花正时，使得可发生化学计量燃烧。优选地，在发动机循环的压缩相位期间，优选充分地在TDC之前，执行燃料喷射事件。优选在燃料喷射之后的预定时间，当汽缸内的燃料/空气充量基本为均质时，进行火花点燃。
一旦发动机10产生扭矩并将扭矩传递至变速器135，扭矩设备145以相反关系降低扭矩，使得通过两个扭矩源满足总扭矩需求TO，直到不再需要来自扭矩设备145的输入发信号结束转换为止。因此，扭矩设备扭矩的降低通过发动机扭矩来代替。可慢于导致燃烧模式变化的转变完成该转变，从而有助于保持平顺的转变，并防止可能因燃烧转变发生的对传动系105的任何冲击。如果控制模块5确定爬坡期间发动机10具有限制，导致因燃料输送或其它转变变量对传动系造成冲击，那么扭矩设备145可补偿以保持总扭矩需求TO。
从均质火花喷射到HCCI燃烧模式的转变图示在点线Req B和虚线Trans B处及周围。控制模块5基于ReqB处的预定条件确定从均质火花喷射变为HCCI燃烧模式是恰当的。例如，所述预定条件可以是，当发动机负载和/或速度在HCCI燃烧的预定操作范围内。控制模块5要求发动机从ON转换为OFF，从而发信号开始燃料中断事件，同时降低发动机10接收的燃料量。
在燃料中断事件期间，随同发动机扭矩的可能降低，节气门34开始关闭，同时电机扭矩TM替代发动机扭矩TE以产生总扭矩需求TO。由于不再给发动机10供应燃料，所以用于传动系的发动机扭矩TE变为零，从而扭矩设备扭矩TM完全替代了发动机扭矩TE。控制模块开始燃烧模式转变，如Trans B所示。控制模块5指令进排气VCP/VLC系统22和24将进排气凸轮相位器从PVO调节为NVO，从而增加歧管压力。进排气VCP/VLC系统22和24将进排气门20和18从高升程气门打开位置转换为低升程气门打开位置，从而减小各汽缸15的空气流。控制模块5将节气门位置ETCP从用于均质火花喷射的角度控制为在进气歧管29内建立压力的WOT。
一旦控制模块5确定已经完成转变周期，即，满足有效HCCI燃烧的条件从而降低了扭矩中断和可察觉的扭矩延迟的可能，那么控制模块5就停止燃料中断事件并给发动机10重新供应燃料。按照从OFF转换为ON的发动机扭矩指令所指示的，发动机10重新开始产生扭矩，如线Trans B的发动机需求曲线右侧所示。由于在HCCI模式开始给发动机10重新供应燃料，所以发动机扭矩TE增大并传递扭矩至变速器135，同时扭矩设备145以相反关系降低扭矩，使得通过两个扭矩源满足总扭矩需求TO，直到不再需要来自扭矩设备145的输入发信号结束转变为止。因此，扭矩设备扭矩的降低由发动机扭矩来代替。可慢于导致燃烧模式变化的转变完成该转变，从而有助于保持平顺的转变，并防止可能因燃烧转变而发生的对传动系105的任何冲击。如果控制模块5确定爬坡期间发动机10具有限制，导致因燃料输送或其它转变变量造成的对传动系105冲击，那么扭矩设备145可补偿以保持总扭矩需求TO。
可选的实施例可包括具有可控多级气门打开控制的其它内燃机，包括使用仅用于进气门或排气门的多级气门打开和/或可变凸轮相位的那些内燃机。
本公开已经描述了某些优选实施例及其修改。基于阅读和理解本说明书可产生其它修改和变形。因此，本公开不限于作为实施本公开的最佳模式而描述的特定实施例，而是本公开包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (15)

1.一种用于操作混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括用于响应操作员扭矩需求向传动系传递扭矩的直喷内燃发动机和扭矩设备，所述直喷内燃发动机具有用于将发动机进排气门的气门升程量控制为两个不连续阶段中的一个的两级可变升程控制机构，所述两个不连续阶段包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置，所述方法包括：
在发动机操作期间，指令所述两级可变升程控制机构在所述两个不连续阶段中的第一个与所述两个不连续阶段中的第二个之间转换；
在指令所述转换时，开始在所述直喷内燃发动机中的燃料中断事件，将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个，然后重新起动所述直喷内燃发动机；以及
在所述直喷内燃发动机的燃料中断事件期间，响应于所述操作员扭矩需求操作所述扭矩设备，以向所述传动系传递扭矩。
2.如权利要求1的方法，其中在发动机操作期间指令所述两级可变升程控制机构在所述两个不连续阶段中的第一个与所述两个不连续阶段中的第二个之间的转换与指令在均质充量压燃燃烧模式与火花点燃燃烧模式之间的转变相关联。
3.如权利要求2的方法，还包括在所述均质充量压燃燃烧模式期间将所述直喷内燃发动机操作在所述低升程气门打开位置。
4.如权利要求2的方法，还包括在所述火花点燃燃烧模式期间将所述直喷内燃发动机操作在所述高升程气门打开位置。
5.如权利要求2的方法，包括当所述直喷内燃发动机在预定操作范围之外时，指令在所述均质充量压燃燃烧模式与所述火花点燃燃烧模式之间的转变。
6.如权利要求5的方法，其中当所述直喷内燃发动机操作于高于预定负载时，所述直喷内燃发动机在所述预定操作范围之外。
7.如权利要求5的方法，其中当所述直喷内燃发动机操作于高于预定发动机速度时，所述直喷内燃发动机在所述预定操作范围之外。
8.如权利要求1的方法，其中所述直喷内燃发动机还包括可变凸轮相位装置，所述方法还包括在所述燃料中断事件期间，控制所述可变凸轮相位装置调节凸轮相位，以降低所述直喷内燃发动机产生的扭矩。
9.如权利要求1的方法，还包括在所述燃料中断事件期间调节节气门，以降低所述直喷内燃发动机产生的扭矩。
10.如权利要求1的方法，其中重新起动所述直喷内燃发动机包括给所述直喷内燃发动机重新供应燃料。
11.如权利要求10的方法，其中重新起动所述直喷内燃发动机还包括将节气门调节至与优选燃烧模式相关联的预定位置，所述优选燃烧模式对应于在所述两个不连续阶段中的第二个操作所述可变升程控制机构。
12.如权利要求1的方法，其中在所述直喷内燃发动机的燃料中断事件期间响应于所述操作员扭矩需求操作所述扭矩设备传递扭矩至所述传动系包括，操作所述扭矩设备以代替所述发动机扭矩因所述燃料中断事件而导致的降低。
13.如权利要求12的方法，还包括在重新起动所述直喷内燃发动机之后，相对于因所述直喷内燃发动机的重新起动导致的发动机扭矩增大而操作所述扭矩设备，以降低扭矩设备扭矩。
14.一种用于操作混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括用于响应操作员扭矩需求向传动系传递扭矩的直喷内燃发动机和扭矩设备，所述发动机有选择地操作在火花点燃燃烧模式和均质充量压燃燃烧模式中，所述发动机具有用于将发动机进排气门的气门升程量控制为两个不连续阶段中的一个的两级可变升程控制机构，所述两个不连续阶段包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置，所述方法包括：
监测操作员扭矩需求；
在发动机操作期间，指令所述直喷内燃发动机从所述燃烧模式中的第一个转变为所述燃烧模式中的第二个；
指令所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个，所述第一和第二不连续阶段分别对应于所述火花点燃燃烧模式和所述均质充量压燃燃烧模式；
在指令所述转换时，开始所述直喷内燃发动机的燃料中断事件，然后将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个；
在燃料中断事件期间，响应于所述操作员扭矩需求操作所述扭矩设备，以向所述传动系传递扭矩，从而代替所述发动机扭矩因所述燃料中断事件产生的扭矩降低；以及
在完成将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个之后，给所述直喷内燃发动机重新供应燃料，并相对于因给所述直喷内燃发动机重新供应燃料产生的发动机扭矩增大而降低扭矩设备扭矩。
15.一种混合动力系统，包括：
用于向传动系传递扭矩的直喷内燃发动机和扭矩设备，所述直喷内燃发动机具有用于将发动机进排气门的气门升程量控制为两个不连续阶段中的一个的两级可变升程控制机构，所述两个不连续阶段包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置;
控制模块
在发动机操作期间，指令所述两级可变升程控制机构在所述两个不连续阶段中的第一个与所述两个不连续阶段中的第二个之间转换；
在指令所述转换时，开始在所述直喷内燃发动机中的燃料中断事件，将所述两级可变升程控制机构从所述两个不连续阶段中的第一个转换为所述两个不连续阶段中的第二个，然后重新起动所述直喷内燃发动机；以及
在所述直喷内燃发动机的燃料中断事件期间，操作所述扭矩设备向所述传动系传递扭矩，以代替因所述燃料中断事件导致的发动机扭矩降低。
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