專利名稱：用于保存燃燒熱的氣門機(jī)構(gòu)控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及在發(fā)動機(jī)預(yù)熱時間段期間用于氣門機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
此處的背景資料描述是為了大概介紹本發(fā)明的背景。當(dāng)前指定的發(fā)明人的工作，在背景資料章節(jié)做了一定程度的描述，還有那些在申請時不可稱作現(xiàn)有技術(shù)的方面，這些都既不明顯又不隱含地認(rèn)作相對于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。車輛通常包括產(chǎn)生用于驅(qū)動一個或多個車輪的驅(qū)動扭矩的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)?；旌蟿恿Πl(fā)動機(jī)系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其單獨地或與電動機(jī)結(jié)合使用來產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在汽缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物(A/F混合物)，以通過位于汽缸中的活塞驅(qū)動曲軸，其產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。流入和流出汽缸的空氣和燃料可由氣門控制，該氣門有選擇性地打開以允許流入和/或流出汽缸并且關(guān)閉以在汽缸內(nèi)收集空氣和燃料。氣門的操作由氣門機(jī)構(gòu)控制。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)從發(fā)動機(jī)排出。排氣系統(tǒng)可包括催化轉(zhuǎn)化器，其減小排氣中存在的某些副產(chǎn)物的濃度，該副產(chǎn)物例如氮氧化物(NOx)，一氧化碳(CO)，未燃盡的碳?xì)浠衔?HC)的硫氧化物(SOx)，和其他成分。催化轉(zhuǎn)化器包括催化劑，其有利于化學(xué)反應(yīng)，其減小副產(chǎn)物的濃度。例如，三元催化轉(zhuǎn)化器包括催化劑，其將NOx轉(zhuǎn)化成氮氣和氧氣，將CO轉(zhuǎn)化成二氧化碳(CO2),并且將HC轉(zhuǎn)化成CO2和水(H20)。催化劑為了正常工作必須在高于所謂起燃溫度的溫度下操作。在延長的空閑時間段之后，催化劑的溫度可能會低于起燃溫度。

發(fā)明內(nèi)容
在一種形式中，本發(fā)明提供了一種發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括催化劑模塊和汽缸模塊。所述催化劑模塊確定催化劑溫度。所述汽缸模塊根據(jù)所述催化劑溫度選擇性地將第一汽缸的操作從第一發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程，所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程的N倍，其中N是大于I的整數(shù)。在一個特征中，汽缸模塊在所述催化劑溫度大于預(yù)定起燃溫度之后將操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。在其他特征中，第一汽缸模塊在以下時刻切換所述第一汽缸的操作Ca)發(fā)動機(jī)溫度在預(yù)定溫度范圍內(nèi)，(b)估計的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定扭矩，和(C)發(fā)動機(jī)速度小于預(yù)定速度。在其他特征中，汽缸模塊在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的一個沖程期間供應(yīng)燃料到所述第一汽缸并且在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的另一個沖程期間禁止供應(yīng)燃料到所述第一汽缸。在相關(guān)特征中，汽缸模塊在一個沖程期間供應(yīng)化學(xué)計量比空氣/燃料混合物到所述第一汽缸。在其他特征中，在發(fā)動機(jī)溫度小于預(yù)定發(fā)動機(jī)溫度和所述催化劑溫度小于預(yù)定起燃溫度時，汽缸模塊在所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)中操作所述第一汽缸。在相關(guān)特征中，在所述催化劑溫度大于預(yù)定起燃溫度之后，汽缸模塊將所述第一汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。在其他特征中，在預(yù)定時間段之后，汽缸模塊將所述第一汽缸的操作切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)。在相關(guān)特征中，在所述第一汽缸切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)之后，汽缸模塊在下一進(jìn)氣沖程將第二汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。在其他特征中，當(dāng)在第二發(fā)動機(jī)循環(huán)操作時，在至少四個連續(xù)沖程上關(guān)閉第一汽缸。在其他特征中，汽缸模塊通過控制第一汽缸上游供應(yīng)的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。在替代的特征中，汽缸模塊通過控制直接供應(yīng)到所述第一汽缸的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。在另一種形式中，本發(fā)明提供了一種用于控制發(fā)動機(jī)的方法。所述方法包括確定催化劑溫度，并且選擇性地將第一汽缸的操作從第一發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程，所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程的N倍，其中N是大于I的整數(shù)。在一個特征中，選擇性地切換包括在所述催化劑溫度大于預(yù)定起燃溫度之后將操 作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。在其他特征中，選擇性地切換包括在以下時刻切換所述第一汽缸的操作(a)發(fā)動機(jī)溫度在預(yù)定溫度范圍內(nèi)，(b)估計的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定扭矩，和(C)發(fā)動機(jī)速度小于預(yù)定速度。在其他特征中，所述方法還包括在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的一個沖程期間供應(yīng)燃料到所述第一汽缸并且在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的另一個沖程期間禁止供應(yīng)燃料到所述第一汽缸。在相關(guān)特征中，供應(yīng)燃料包括在一個沖程期間供應(yīng)化學(xué)計量比空氣/燃料混合物到所述第一汽缸。在其他特征中，該方法包括在發(fā)動機(jī)溫度小于預(yù)定發(fā)動機(jī)溫度和所述催化劑溫度小于預(yù)定起燃溫度時在所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)中操作所述第一汽缸。在相關(guān)特征中，該方法包括在所述催化劑溫度大于預(yù)定起燃溫度之后將所述第一汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。在其他特征中，該方法包括在預(yù)定時間段之后將所述第一汽缸的操作切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)。在相關(guān)特征中，該方法包括在所述第一汽缸的操作切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)之后在下一進(jìn)氣沖程將第二汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。在其他特征中，該方法包括在第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的至少四個連續(xù)沖程上關(guān)閉第一汽缸。在其他特征中，該方法包括通過控制第一汽缸上游供應(yīng)的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。在替代的特征中，該方法包括通過控制直接供應(yīng)到所述第一汽缸的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。通過下文提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的更多適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和特定例子僅僅意圖用于說明并且不意圖限制發(fā)明范圍。本發(fā)明還提供了以下方案
I.一種發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，包括
催化劑模塊，所述催化劑模塊確定催化劑溫度；以及
汽缸模塊，所述汽缸模塊根據(jù)所述催化劑溫度選擇性地將第一汽缸的操作從第一發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到第二發(fā)動機(jī)循環(huán)，所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程，所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程的N倍，其中N是大于I的整數(shù)。2.如方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在所述催化劑溫度大于預(yù)定起燃溫度之后將操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。3.如方案2所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在以下時刻切換所述第一汽缸的操作
Ca)發(fā)動機(jī)溫度在預(yù)定溫度范圍內(nèi)；
(b)估計的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定扭矩；和
(c)發(fā)動機(jī)速度小于預(yù)定速度。4.如方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的一個沖程期間供應(yīng)燃料到所述第一汽缸并且在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的另一個沖程期間禁止供應(yīng)燃料到所述第一汽缸。5.如方案4所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在所述一個沖程期間供應(yīng)化學(xué)計量比空氣/燃料混合物到所述第一汽缸。6.如方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊
在發(fā)動機(jī)溫度小于預(yù)定發(fā)動機(jī)溫度和所述催化劑溫度小于預(yù)定起燃溫度時，在所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)中操作所述第一汽缸；以及
在所述催化劑溫度大于所述預(yù)定起燃溫度之后，將所述第一汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。7.如方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊
在預(yù)定時間段之后，將所述第一汽缸的操作切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)；以及在所述第一汽缸切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)之后，在下一進(jìn)氣沖程將第二汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。8.如方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)中操作時，所述第一汽缸在至少四個連續(xù)沖程上關(guān)閉。9.如方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊通過控制所述第一汽缸上游供應(yīng)的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。10.如方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊通過控制直接供應(yīng)到所述第一汽缸的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。11. 一種用于控制發(fā)動機(jī)的方法，包括
確定催化劑溫度；并且
根據(jù)所述催化劑溫度選擇性地將第一汽缸的操作從第一發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到第二發(fā)動機(jī)循環(huán)，所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程，所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程的N倍，其中N是大于I的整數(shù)。12.如方案11所述的方法，其特征在于，所述選擇性地切換包括在所述催化劑溫度大于預(yù)定起燃溫度之后將操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。13.如方案12所述的方法，其特征在于，所述選擇性地切換包括在以下時刻切換所述第一汽缸的操作
(a)發(fā)動機(jī)溫度在預(yù)定溫度范圍內(nèi)；
(b)估計的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定扭矩；和
(c)發(fā)動機(jī)速度小于預(yù)定速度。14.如方案11所述的方法，其特征在于，還包括
在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的一個沖程期間供應(yīng)燃料到所述第一汽缸；以及 在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的另一個沖程期間禁止供應(yīng)燃料到所述第一汽缸。
15.如方案14所述的方法，其特征在于，所述供應(yīng)燃料包括在所述一個沖程期間供應(yīng)化學(xué)計量比空氣/燃料混合物到所述第一汽缸。16.如方案11所述的方法，其特征在于，還包括
在發(fā)動機(jī)溫度小于預(yù)定發(fā)動機(jī)溫度和所述催化劑溫度小于預(yù)定起燃溫度時在所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)中操作所述第一汽缸；以及
在所述催化劑溫度大于所述預(yù)定起燃溫度之后將所述第一汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。17.如方案11所述的方法，其特征在于，還包括
在預(yù)定時間段之后將所述第一汽缸的操作切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)；以及 在所述第一汽缸的操作的所述切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)之后在下一進(jìn)氣沖程將第二汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。18.如方案11所述的方法，其特征在于，還包括在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的至少四個連續(xù)沖程上關(guān)閉所述第一汽缸。19.如方案11所述的方法，其特征在于，還包括通過控制所述第一汽缸上游供應(yīng)的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。20.如方案11所述的方法，其特征在于，還包括通過控制直接供應(yīng)到所述第一汽缸的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。


通過詳細(xì)描述和附圖將更完整地理解本發(fā)明，其中
圖I是功能框圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性車輛系統(tǒng)；
圖2是功能框圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)；
圖3是功能框圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性氣門機(jī)構(gòu)和氣門機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的部
分；
圖4是示意圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的主發(fā)動機(jī)循環(huán)的進(jìn)氣沖程；
圖5是示意圖，其示出了主發(fā)動機(jī)循環(huán)的壓縮沖程；
圖6是示意圖，其示出了主發(fā)動機(jī)循環(huán)的做功沖程；
圖7是示意圖，其示出了主發(fā)動機(jī)循環(huán)的排氣沖程；
圖8是示意圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的進(jìn)氣沖程；
圖9是示意圖，其示出了熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的第一壓縮沖程；
圖10是示意圖，其示出了熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的做功沖程；
圖11是示意圖，其示出了熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的第二壓縮沖程；
圖12是示意圖，其示出了熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的第一膨脹沖程；
圖13是示意圖，其示出了熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的第二壓縮沖程；
圖14是示意圖，其示出了熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的第二膨脹沖程；
圖15是示意圖，其示出了熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)的排氣沖程；
圖16是汽缸溫度對曲軸角度的曲線圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)汽缸和周圍發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)之間的傳熱速率；
圖17是功能框圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)；以及圖18是流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的用于控制發(fā)動機(jī)的示例性方法。
具體實施例方式下面的描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且決不意圖限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。為了清楚起見，圖中將使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的元件。本文所用的措詞"A、B和C中的至少一個〃應(yīng)當(dāng)解釋成意味著使用非專用邏輯〃或〃的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，方法內(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行，只要不改變本發(fā)明的原理。本文所用的術(shù)語〃模塊〃可以指的是、屬于或包括專用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共用的、專用的或組);其它的提供所述功能的適當(dāng)部件；或上述的一些或全部的組合，例如在單片系統(tǒng)中。術(shù)語"模塊〃可以包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共用的、專用的或組)。上文所用的措詞”代碼〃可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指的是程序、 例行程序、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｉ衔乃玫拇朐~"共用的"意味著來自多個模塊的一些或全部代碼可以使用單個(共用的)處理器來執(zhí)行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可以由單個(共用的)存儲器來存儲。上文所用的措詞〃組〃意味著來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。本文所述裝置和方法可以通過由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個計算機(jī)程序應(yīng)用。計算機(jī)程序包括存儲在非暫時性有形計算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計算機(jī)程序還可以包括存儲數(shù)據(jù)。非暫時性有形計算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性例子是非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。具體參照圖1，示出了示例性車輛系統(tǒng)10的功能框圖。車輛系統(tǒng)10包括動力系12，其驅(qū)動車輛的一個或多個車輪14。動力系12包括發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20，變速器22和傳動系24。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，其以一個或多個齒輪比通過變速器22傳遞到傳動系24，該傳動系24聯(lián)接到車輪14。本發(fā)明不限于特定類型的變速器或傳動系。例如，變速器22可為自動變速器或手動變速器。額外地，本發(fā)明不限于特定布局的動力系。例如，動力系12可具有前輪驅(qū)動布局，后輪驅(qū)動布局，或全輪驅(qū)動布局。具體參照圖2-3，功能框圖更詳細(xì)地示出了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20的示例性應(yīng)用。通常，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(ICE) 100，其根據(jù)各種駕駛員輸入，發(fā)動機(jī)工作條件和其他車輛系統(tǒng)信號由發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)102控制。駕駛員輸入由駕駛員輸入模塊104接收,該駕駛員輸入模塊104響應(yīng)于駕駛員輸入產(chǎn)生駕駛員信號106。駕駛員輸入模塊104可包括例如加速踏板(未示出)和制動踏板(未示出)，其由駕駛員操縱，以分別產(chǎn)生加速踏板位置信號和制動踏板位置信號。各種發(fā)動機(jī)工作條件和參數(shù)由一個或多個傳感器測量和/或由一個或多個模塊確定，其中下面進(jìn)一步詳細(xì)討論。車輛系統(tǒng)信號包括由發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20的各個部件產(chǎn)生的信號。在各種應(yīng)用中，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20可為混合動力發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其包括電動機(jī)108，該電動機(jī)108由混合動力控制模塊109結(jié)合ECM 102控制。所示的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20進(jìn)一步包括節(jié)氣門致動器模塊110，燃料致動器模塊112，火花致動器模塊114，和氣門致動器模塊116。ICE 100通過燃燒A/F混合物產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，并可為幾種類型之一。例如，ICE 100可為火花點火(SI)發(fā)動機(jī)或壓燃式(Cl)發(fā)動機(jī)。ICE 100可具有V型構(gòu)造或直線型構(gòu)造。為了示例性的目的，ICE 100被示出為往復(fù)運動V型發(fā)動機(jī)，其包括限定汽缸122的一對汽缸排120和聯(lián)接到曲軸126的活塞124(參見圖4_7)。為了示例性目的，8個汽缸122被示出，但是ICE 100可具有較少或額外的汽缸。活塞124在汽缸122內(nèi)在上至點(TDC)位置和下止點(BDC)位置之間往復(fù)運動。在TDC位置中，汽缸122的體積為最小。在BDC位置中，汽缸122的體積為最大。ICE 100包括缸體結(jié)構(gòu)130，進(jìn)氣系統(tǒng)132，燃料系統(tǒng)，點火系統(tǒng)136 134，氣門機(jī)構(gòu)138，和排氣系統(tǒng)140。缸體結(jié)構(gòu)130支撐ICE 100的各個部件并且包括汽缸排120。進(jìn)氣系統(tǒng)132控制進(jìn)入ICE 100的空氣的質(zhì)量空氣流量(MAF)，并且分配空氣到汽缸122。進(jìn)氣系統(tǒng)132可包括節(jié)氣門142，其控制MAF和進(jìn)氣歧管144，其分配空氣通過進(jìn)氣口 146到汽缸122 (參見圖4-14)。節(jié)氣門142可包括蝶形氣門，其具有可旋轉(zhuǎn)的葉片。節(jié)氣門致動器模塊110可基于從ECM 102接收的一個或多個空氣控制值旋轉(zhuǎn)葉片。進(jìn)氣口 146可由安裝到缸體結(jié)構(gòu)130的一對汽缸蓋148限定。燃料系統(tǒng)134供應(yīng)燃料到ICE 100。燃料系統(tǒng)134可包括燃料箱組件(未示出)，其包含燃料和一個或多個燃料噴射器150，其控制供應(yīng)到ICE 100的燃料。在各種應(yīng)用中，如中央點噴射和多點噴射應(yīng)用，燃料噴射器150可將燃料噴入汽缸122上游的進(jìn)氣系統(tǒng)132。在替代直噴式應(yīng)用中，燃料噴射器150可直接將燃料噴入汽缸122。為了示例性的目的，ICE100示出為具有直噴系統(tǒng)，其包括燃料噴射器150，其在汽缸122內(nèi)延伸。燃料致動器模塊112基于從ECM 102接收的一個或多個燃料控制值為燃料噴射器150供能。點火系統(tǒng)136供應(yīng)能量用于以火花形式啟動汽缸122內(nèi)的燃燒。點火系統(tǒng)136包括在汽缸122內(nèi)延伸的一個或多個火花塞160，其供應(yīng)火花。火花致動器模塊114基于從ECM 102接收的一個或多個火花控制值為火花塞160供能。在替代應(yīng)用中，例如Cl應(yīng)用，火花塞160可省略并且燃燒可由A/F混合物的壓縮啟動。氣門機(jī)構(gòu)138控制進(jìn)入汽缸122的空氣流和排出汽缸122的排氣流。氣門機(jī)構(gòu)138包括進(jìn)氣門170和排氣門172以及進(jìn)氣門和排氣門致動器174，176。一個或多個進(jìn)氣門170和排氣門172可被提供用于每個汽缸122。為了示例性目的，每個汽缸122包括單個進(jìn)氣門170和單個排氣門172。進(jìn)氣門170可在關(guān)閉位置和打開位置之間運動。在關(guān)閉位置，進(jìn)氣門170關(guān)閉汽缸122向進(jìn)氣口 146，從而抑制其之間的流體連通(參見圖5_7和圖9-15)。在打開位置，進(jìn)氣門170打開汽缸122向進(jìn)氣口 146，從而使能夠在其之間液體連通(參見圖4，8)。汽缸蓋148可限定進(jìn)氣口 146。排氣門172可在關(guān)閉位置和打開位置之間運動。在關(guān)閉位置，排氣門172關(guān)閉122向排氣口 178 (參見圖4-6和圖8-14)，從而抑制其之間的流體連通。在打開位置，排氣門172打開汽缸122向排氣口 178，從而使能夠在其之間液體連通。汽缸蓋148可限定排氣口178。進(jìn)氣門和排氣門致動器174，176可操作以選擇性地分別打開和關(guān)閉進(jìn)氣門和排 氣門170，172，并且可使用各種方法致動，所述方法包括但不限于，機(jī)電致動和液壓致動。為了示例性目的，進(jìn)氣門和排氣門致動器174，176包括進(jìn)氣和排氣凸輪軸180，182以及液壓致動進(jìn)氣門和排氣門位移機(jī)構(gòu)184，186。進(jìn)氣和排氣凸輪軸180，182可與曲軸126同步并由曲軸126驅(qū)動。例如，進(jìn)氣和排氣凸輪軸180，182可由鏈或皮帶聯(lián)接到曲軸，并且可以曲軸126的一半速度旋轉(zhuǎn)。進(jìn)氣凸輪軸180包括葉輪190，其選擇性與進(jìn)氣門170接合。排氣凸輪軸182包括葉輪192，其選擇性可與排氣門172接合。進(jìn)氣門和排氣門位移機(jī)構(gòu)184，186可為使用油(未示出)的液壓致動，所述油流通遍布ICE 100用于潤滑和/或其他用途(即發(fā)動機(jī)油)。進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184接合進(jìn)氣門170和葉輪190并且選擇性從葉輪190移動運動，以在打開和關(guān)閉位置之間移動進(jìn)氣門170。進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184可在第一和第二模式中獨立操作。在第一操作模式中，當(dāng)與葉輪190的斜面和頂點(參見圖4，8)接合時，進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184移動進(jìn)氣門170至打開位置。在第二操作模式中，當(dāng)與斜面和頂點(參見圖12)接合時，進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184允許進(jìn)氣門170保持在關(guān)閉位置。進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184可包括偏壓構(gòu)件(未示出)，其在關(guān)閉位置偏壓進(jìn)氣門170。氣門致動器模塊116根據(jù)從ECM 102接收的氣門機(jī)構(gòu)控制值致動進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu) 184。更具體地,氣門致動器模塊116響應(yīng)于氣門機(jī)構(gòu)控制值在第一和第二操作模式之間切換進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184。排氣門位移機(jī)構(gòu)186接合排氣門172和葉輪192并且選擇性從葉輪192移動運動，以在打開和關(guān)閉位置之間移動排氣門172。排氣門位移機(jī)構(gòu)186可在第一和第二模式中獨立操作。在第一操作模式中，當(dāng)與葉輪192的斜面和頂點(參見圖7，15)接合時，排氣門位移機(jī)構(gòu)186移動排氣門172至打開位置。在第二操作模式中，當(dāng)與斜面和頂點(參見圖11)接合時，排氣門位移機(jī)構(gòu)186允許排氣門172保持在關(guān)閉位置。排氣門位移機(jī)構(gòu)186可包括偏壓構(gòu)件(未示出)，其在關(guān)閉位置偏壓排氣門172。氣門致動器模塊116根據(jù)從ECM 102接收的氣門機(jī)構(gòu)控制值致動排氣門位移機(jī)構(gòu)186。更具體地，氣門致動器模塊116響應(yīng)于氣門機(jī)構(gòu)控制值在第一和第二操作模式之間切換排氣門位移機(jī)構(gòu)186。排氣系統(tǒng)140通過排氣口 178從汽缸122接收排氣并且包括催化轉(zhuǎn)化器196，其減小排氣中各種副產(chǎn)品的濃度。催化轉(zhuǎn)化器196可為各種類型之一。例如，催化轉(zhuǎn)化器196可為三元催化轉(zhuǎn)化器，其減小N0X，CO和HC的濃度。替代地，催化轉(zhuǎn)化器196可為二元轉(zhuǎn)化器，其減小CO和HC的濃度。排氣系統(tǒng)140可還包括用于處理排氣的其他部件，如顆粒物過濾器(未示出)，其從排氣中過濾顆粒。排氣系統(tǒng)140可還包括用于減小與排氣相關(guān)的噪音的部件，如消聲器(未示出)。在ICE 100的操作過程中，進(jìn)氣被活塞124通過節(jié)氣門142和進(jìn)氣歧管144吸入汽缸122，并且與燃料噴射器150所供應(yīng)的燃料混合。A/F混合物被活塞124壓縮，并且隨后被火花塞160點燃。A/F混合物的燃燒驅(qū)動活塞124，其轉(zhuǎn)而驅(qū)動曲軸126，從而產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。燃燒產(chǎn)生的排氣被活塞124排出汽缸122進(jìn)入排氣系統(tǒng)140。根據(jù)本發(fā)明，ICE 100構(gòu)造成允許每個汽缸122根據(jù)兩個不同的發(fā)動機(jī)循環(huán)操作。第一發(fā)動機(jī)循環(huán)是主發(fā)動機(jī)循環(huán)，其用于操作ICE 100，并且可選擇性地用于排出大部分燃燒熱到排氣系統(tǒng)140中。為了示例性的目的，所示的主發(fā)動機(jī)循環(huán)是四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)。第二發(fā)動機(jī)循環(huán)是熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)，其選擇性地用于允許大部分燃燒熱被保留在ICE 100內(nèi)。相比之下，熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)保留燃燒過的充量(即，燃燒的A/F混合物)用于主發(fā)動機(jī)循環(huán)上額外的預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機(jī)沖程。為了示例性目的，所示的熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)是八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)，其保留燃燒過的充量用于主四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)上額外沖程。根據(jù)在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的一個例子，一個或多個汽缸122可使用四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作，而其他汽缸122根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作。每個汽缸122的操作可通過在第一和第二操作模式之間切換相應(yīng)的進(jìn)氣門和排氣門位移機(jī)構(gòu)184，186而在四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)和八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)之間切換。圖4-7示出了示例性四沖程、主發(fā)動機(jī)循環(huán)，其通常可遵循傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)。為簡單起見，通過理解下面描述同樣應(yīng)用于每個汽缸122，將參照一個汽缸122描述四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)。通常，四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)包括活塞124的四個連續(xù)沖程。在ICE 100的八缸構(gòu)造中，四沖程在一個發(fā)動機(jī)循環(huán)(或者七百二十(720)度的曲軸旋轉(zhuǎn))上完成。每個沖程發(fā)生在一百八十(180)度的曲軸旋轉(zhuǎn)上。在每個四沖程期間，進(jìn)氣門和排氣門位移機(jī)構(gòu)184，186在第一操作模式中操作。具體參照圖4，四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)的第一沖程可形成在活塞124從TDC位置運動到BDC位置時發(fā)生的進(jìn)氣沖程。在進(jìn)氣沖程的過程中，進(jìn)氣門170可為打開的，以允許空氣通過進(jìn)氣口 146進(jìn)入汽缸122，排氣門172可被關(guān)閉，燃料質(zhì)量可由燃料噴射器150噴射并且與空氣混合以產(chǎn)生A/F混合物或充量。噴射的燃料質(zhì)量可被控制以得到混合物的燃料/空 比通常是指實際F/A比值與化學(xué)計量F/A比值的比。在化學(xué)計量的F/A比值，會發(fā)生燃料的完全燃燒。在約為I. O的F/A當(dāng)量比，到汽缸122壁的傳熱速率作為每個循環(huán)分母上的燃料化學(xué)能量的分子，其可為最大的，并且可為了更富和更稀的混合物而減小。適合的發(fā)動機(jī)操作可以在O. 95和I. 10之間的F/A當(dāng)量比實現(xiàn)。每個發(fā)動機(jī)的F/A當(dāng)量比會變化并且大于I. O的F/A當(dāng)量比可被提供以提高燃燒溫度。燃燒溫度的增加可進(jìn)一步減小發(fā)動機(jī)預(yù)熱所需的時間段。具體參照圖5，第二沖程跟隨第一沖程并且可形成在活塞從BDC位置運動回TDC位置時發(fā)生的壓縮沖程。在壓縮沖程的過程中，進(jìn)氣門170可為關(guān)閉的，排氣門172可被關(guān)閉，并且火花塞160可供應(yīng)火花以啟動A/F混合物的燃燒。具體參照圖6，第三沖程跟隨第一沖程并且可形成在活塞124從TDC位置運動回BDC位置時發(fā)生的做功沖程。在做功沖程的過程中，進(jìn)氣門和排氣門170，172可為關(guān)閉的。A/F混合物的燃燒朝向BDC位置驅(qū)動活塞124。在各種操作條件下，在做功沖程期間火花塞160可供應(yīng)火花(例如延遲的點火正時)，而不是第二或壓縮沖程(例如，提前的點火正時)。具體參照圖7，第四沖程跟隨第三沖程并且可形成在活塞124從BDC位置運動回TDC位置時發(fā)生的排氣沖程。在排氣沖程的過程中，進(jìn)氣門170可被關(guān)閉，排氣門172可為打開的。允許排氣通過排氣口 178排出汽缸122。圖8-15示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性八沖程、熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)。為簡單起見，通過理解下面描述同樣應(yīng)用于每個汽缸122，將參照一個汽缸122描述八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)。通常，八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)在活塞124的8個連續(xù)沖程上完成。八沖程在一千四百四十(1440)度的曲軸旋轉(zhuǎn)上完成。每個沖程發(fā)生在一百八十(180)度的曲軸旋轉(zhuǎn)上。在八沖程期間，進(jìn)氣門和排氣門位移機(jī)構(gòu)184，186在第一和第二操作模式之間選擇性地切換以允許燃燒過的充量被保留在汽缸122內(nèi)。當(dāng)與四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)相比較時，燃燒過的充量被保留用于活塞124的額外的沖程。具體參照圖8，八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)的第一沖程(SI’)可形成在活塞124從TDC位置運動到BDC位置時發(fā)生的進(jìn)氣沖程。在進(jìn)氣沖程的過程中，進(jìn)氣門170可為打開的，以允許進(jìn)氣通過進(jìn)氣口 146進(jìn)入汽缸122，排氣門172可被關(guān)閉，燃料質(zhì)量可由燃料噴射器150噴射并且與空氣混合以產(chǎn)生A/F混合物或充量。噴射的燃料質(zhì)量可被控制以得到混合物的燃料/空氣(F/A)當(dāng)量比，其在約I. 10和O. 95之間，更特別的為約1.0。如上所述，在約為
I.O的F/A當(dāng)量比，到汽缸122壁的傳熱速率作為每個循環(huán)分母上的燃料化學(xué)能量的分子，其可為最大的，并且可為了更富和更稀的混合物而減小。額外地，適合的發(fā)動機(jī)操作可以在
O.95和I. 10之間的F/A當(dāng)量比實現(xiàn)。每個發(fā)動機(jī)的F/A當(dāng)量比會變化并且大于I. O的F/A當(dāng)量比可被提供以提高燃燒溫度，從而進(jìn)一步減小發(fā)動機(jī)預(yù)熱所需的時間段。在第一或進(jìn)氣沖程的過程中，進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184可在第一操作模式中操作。進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184可在進(jìn)氣沖程之前或期間切換到第一操作模式。具體參照圖9，第二沖程(S2’)跟隨第一沖程并且可形成在活塞從BDC位置運動回TDC位置時發(fā)生的壓縮沖程。在第一壓縮沖程的過程中，進(jìn)氣門170可為關(guān)閉的，排氣門172可被關(guān)閉，并且火花塞160可供應(yīng)火花以啟動A/F混合物的燃燒。具體參照圖10，第三沖程(S3’)跟隨第二沖程并且可形成在活塞124從TDC位置 運動回BDC位置時發(fā)生的做功沖程。在做功沖程的過程中，進(jìn)氣門和排氣門170，172可為關(guān)閉的。A/F混合物的燃燒朝向BDC位置驅(qū)動活塞124。在各種操作條件下，在第三沖程期間火花塞160可供應(yīng)火花，而不是第一壓縮沖程。具體參照圖11，第四沖程(S4’)跟隨第三沖程并且可形成在活塞124從BDC位置運動回TDC位置時發(fā)生的第二壓縮沖程。在第二壓縮沖程的過程中，進(jìn)氣門和排氣門170，172可被關(guān)閉，并且排氣門位移機(jī)構(gòu)186可在第二個操作模式中操作。排氣門位移機(jī)構(gòu)186可在第二壓縮沖程之前或期間切換到第二操作模式。具體參照圖12，第五沖程(S5’)跟隨第四沖程并且可形成第一膨脹沖程。在第一膨脹沖程的過程中，進(jìn)氣門和排氣門170，172可保持關(guān)閉并且進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184可在第二操作模式中操作。進(jìn)氣門位移機(jī)構(gòu)184可在第一膨脹沖程之前或期間切換到第二操作模式。具體參照圖13，第六沖程(S6’)跟隨第五沖程并且可形成第二壓縮沖程。在第二壓縮沖程的過程中，進(jìn)氣門和排氣門170，172可保持關(guān)閉。具體參照圖14，第七沖程(S7’ )跟隨第六沖程并且可形成第二膨脹沖程。在第二膨脹沖程的過程中，進(jìn)氣門和排氣門170，172可保持關(guān)閉。具體參照圖15，第八沖程(S8’)跟隨第七沖程并且可形成排氣沖程，在排氣沖程的過程中，排氣排出汽缸122。在第八沖程或排氣沖程的過程中，進(jìn)氣門170可在關(guān)閉位置，排氣門172可在打開位置，并且排氣門位移機(jī)構(gòu)186可在第一操作模式中操作。排氣門位移機(jī)構(gòu)186可在排氣沖程之前或期間切換到第一操作模式。再次參照圖2，ECM 102通過控制各種發(fā)動機(jī)操作參數(shù)調(diào)節(jié)由ICE 100產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩，發(fā)動機(jī)操作參數(shù)包括但不限于發(fā)動機(jī)MAF，燃料供給速率，F(xiàn)/A當(dāng)量比和點火正時。ECM 102可通過定期輸出控制信號到發(fā)動機(jī)系統(tǒng)20的各個部件控制操作參數(shù)，所述部件包括節(jié)氣門致動器模塊110，燃料致動器模塊112，火花致動器模塊114，和氣門致動器模塊116?？刂菩盘柨蔀橄鄬τ谇S的旋轉(zhuǎn)位置的定時(即同步)的控制信號?？刂菩盘柨芍付∕AF，被輸送的燃料量(如，質(zhì)量)和/或燃料供給速率，以及關(guān)于活塞124的TDC位置的點火正時。根據(jù)本發(fā)明，ECM 102包括預(yù)熱模塊198，其選擇性地在發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程期間在主發(fā)動機(jī)循環(huán)和熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)之間切換一個或多個汽缸122。更具體地，為了示例性的目的，預(yù)熱模塊198在上述的四沖程主發(fā)動機(jī)循環(huán)和八沖程熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)之間選擇性地切換。當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度在啟動或剛好在啟動后低于預(yù)定的發(fā)動機(jī)操作溫度時，預(yù)熱模塊198根據(jù)預(yù)熱過程選擇性操作ICE 100。預(yù)熱過程包括第一時間段和第二時間段。
在第一時間段期間，預(yù)熱模塊198可根據(jù)主發(fā)動機(jī)循環(huán)操作所有汽缸122以允許燃燒過程中產(chǎn)生的大部分熱量排出到排氣系統(tǒng)140中。以此方式，熱量可用于將催化轉(zhuǎn)化器196加熱到預(yù)定的起燃溫度以上。當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器196的催化劑溫度已經(jīng)達(dá)到起燃溫度時，第二時間段在第一時間段結(jié)束時開始。在第二時間段期間，預(yù)熱模塊198從選擇性地將一個或多個汽缸122從主發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)，以允許由燃燒產(chǎn)生的大部分熱量被保留在汽缸122內(nèi)。將熱量保留在汽缸122內(nèi)允許熱量轉(zhuǎn)移到缸體結(jié)構(gòu)130，以及發(fā)動機(jī)流體(例如冷卻劑和潤滑油)，而不是在排氣中排放。保留熱量可減小將ICE 100預(yù)熱到所需發(fā)動機(jī)操作溫度所需的時間和燃料量。通過根據(jù)催化劑溫度選擇性地在主發(fā)動機(jī)循環(huán)和熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)之間切換操作，預(yù)熱模塊198可改善發(fā)動機(jī)預(yù)熱，同時保持所需的排氣排放和燃料經(jīng)濟(jì)性水平。具體參照圖16，示出了沿第一或y軸202的汽缸溫度對沿第二或x軸204的曲軸角的曲線圖200。曲線圖200示出了在捕獲的充量中的溫度變化，從而示出了在捕獲的充量和周圍缸體結(jié)構(gòu)之間的傳熱速率。曲線圖200通過以每分鐘一千二百轉(zhuǎn)(1200RPM)，三十千帕(30kPa)的歧管絕對壓力(MAP)，九十五攝氏度(95°C)的發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT)操作的示例性發(fā)動機(jī)的計算機(jī)分析獲得。為了分析，假設(shè)捕獲的充量被完全保留在汽缸內(nèi)(即不漏)。峰值206示出了在做功沖程期間的A/F混合物或充量的最大溫度。峰值208示出了在做功沖程之后的隨后壓縮沖程期間充量的最大溫度。擬合到峰值208的曲線210示出了充量保持被捕獲在汽缸內(nèi)時連續(xù)壓縮沖程之間的溫度下降。溫度下降代表了從充量傳遞到周圍缸體結(jié)構(gòu)的熱量。曲線圖200示出了被包含在充量中的大部分熱在燃燒充量之后在七百二十(720)和一千四百四十(1440)度的曲軸旋轉(zhuǎn)之間能夠傳遞到周圍缸體結(jié)構(gòu)。在做功沖程之后第一個七百二十(720)度由附圖標(biāo)記212標(biāo)記的括號指代。因此，主要根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)，八沖程和/或十二沖程熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)操作的發(fā)動機(jī)可用于允許燃燒產(chǎn)生的大部分熱保留在發(fā)動機(jī)內(nèi)，而不是通過排氣排出。再次參照圖2，預(yù)熱模塊198根據(jù)發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程操作ICE 100，其基于駕駛員輸入和各種操作參數(shù)，其包括但不限于，發(fā)動機(jī)溫度，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)動機(jī)輸出扭矩，和催化劑溫度。操作參數(shù)可由一個或多個傳感器測量或根據(jù)各個傳感器的輸出估計。在示例性應(yīng)用中，傳感器可包括ECT傳感器220，發(fā)動機(jī)油溫(EOT)傳感器222，曲軸位置(CPS)傳感器224，MAP傳感器226，以及進(jìn)氣溫度(IAT)傳感器228。ECT傳感器220可與冷卻劑(未示出)連通，該冷卻劑用于冷卻ICE 100并且可感測ECT。ECT傳感器220可輸出ECT信號230，其指示感測的當(dāng)前ECT。ECT傳感器222可與發(fā)動機(jī)油連通并且可感測EOT。ECT傳感器222可輸出EOT信號232，其指示感測的當(dāng)前EOT。CPS傳感器224可感測曲軸126的旋轉(zhuǎn)位置并且輸出CPS信號234，其指示感測的當(dāng)前曲軸旋轉(zhuǎn)位置和當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。MAP傳感器226可與進(jìn)氣歧管144內(nèi)的空氣連通并且可感測MAP。MAP傳感器226可輸出MAP信號236，其指示感測的當(dāng)前MAP。IAT傳感器228可與節(jié)氣門142上游的空氣連通并且感測IAT。IAT傳感器228可輸出IAT信號238，其指示感測的當(dāng)前IAT。具體參照圖17,示出了示例性發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)300中的預(yù)熱模塊198的示例性應(yīng)用。預(yù)熱模塊198輸出各種定時的控制信號，其用于控制ICE 100的操作。預(yù)熱模塊198包括駕駛員扭矩模塊302，催化劑模塊303，指令模塊304，空氣控制模塊306，汽缸控制模塊308，以及內(nèi)存模塊310。駕駛員扭矩模塊302根據(jù)駕駛員信號106和指示所需發(fā)動機(jī)扭矩輸出的輸出信號312的所需發(fā)動機(jī)扭矩輸出。所需發(fā)動機(jī)扭矩輸出可基于駕駛員所需的估計的驅(qū)動扭矩和可從電動機(jī)108獲得的估計的馬達(dá)扭矩輸出。催化劑模塊303定期確定催化轉(zhuǎn)化器196的當(dāng)前催化劑溫度和輸出催化劑溫度信號313，其指示催化劑溫度。催化劑模塊303可根據(jù)各種方法確定每一個預(yù)定時間段的當(dāng)前催化劑溫度。例如，催化劑模塊303可使用溫度傳感器(未示出)測量催化劑溫度，該溫度傳感器在催化轉(zhuǎn)化器196內(nèi)或在催化轉(zhuǎn)化器上游的排氣系統(tǒng)140內(nèi)延伸。溫度傳感器可通過測量進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化器196的排氣溫度直接或間接地測量催化劑溫度。作為另一個例子，催化劑模塊303可根據(jù)溫度關(guān)系估計催化劑溫度，該溫度關(guān)系 被定義為各種發(fā)動機(jī)操作參數(shù)的函數(shù)。例如，也可使用被定義為發(fā)動機(jī)運行時間，MAF，MAP，IAT，燃料供給速率，ECT和發(fā)動機(jī)循環(huán)的函數(shù)的溫度關(guān)系。該關(guān)系可由公式建模和/或可作為查找表存儲在內(nèi)存模塊310中。因此，催化劑模塊303可根據(jù)ECT信號230，MAP信號236，IAT信號238，和代表燃料供給速率、發(fā)動機(jī)循環(huán)和其他發(fā)動機(jī)參數(shù)的其他輸入在內(nèi)存模塊310內(nèi)查找催化劑溫度。指令模塊304根據(jù)各個輸入確定何時開始和結(jié)束發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程。更具體地，指令模塊304根據(jù)當(dāng)前發(fā)動機(jī)溫度和當(dāng)前催化劑溫度確定何時開始和結(jié)束發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程中的第一和第二時間段。指令模塊304命令汽缸控制模塊308何時通過預(yù)熱指令信號314開始和結(jié)束發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程中的第一和第二時間段。指令模塊304可命令汽缸控制模塊308在發(fā)動機(jī)啟動的預(yù)定時間段內(nèi)開始發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程的第一時間段。當(dāng)ICE 100完全預(yù)熱時，在當(dāng)前發(fā)動機(jī)溫度小于所需發(fā)動機(jī)操作溫度時，指令模塊304可提供命令。在各種應(yīng)用中，當(dāng)前發(fā)動機(jī)操作溫度可通過ECT傳感器220測量。因此，為了示例性的目的，在當(dāng)前ECT小于例如大約九十?dāng)z氏度(90°C)的預(yù)定冷卻劑溫度時，指令模塊304提供命令以開始第一時間段。在當(dāng)前催化劑溫度大于預(yù)定催化劑起燃溫度時，指令模塊304結(jié)束第一時間段，并提供命令以開始第二時間段。通常，催化劑起燃溫度可為催化劑溫度，在該溫度以上催化轉(zhuǎn)化器196具有所需的轉(zhuǎn)化效率。在各種應(yīng)用中，催化劑起燃溫度可根據(jù)一個或多個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)從內(nèi)存模塊310中的查找表檢索，該發(fā)動機(jī)操作參數(shù)包括例如總發(fā)動機(jī)運行時間。為了示例性的目的，催化劑起燃溫度是從內(nèi)存模塊310檢索的單一預(yù)定溫度。在當(dāng)前ECT大于預(yù)定冷卻劑溫度時，指令模塊304結(jié)束第二時間段并且命令汽缸控制模塊308以結(jié)束預(yù)熱過程。空氣控制模塊306根據(jù)所需的發(fā)動機(jī)扭矩輸出控制通過進(jìn)氣系統(tǒng)132的MAF。空氣控制模塊306可通過經(jīng)由節(jié)氣門信號316傳送一個或多個空氣控制值到節(jié)氣門致動器模塊110控制MAF。例如，空氣控制模塊306可根據(jù)所需的發(fā)動機(jī)扭矩輸出確定節(jié)氣門面積并且可經(jīng)由節(jié)氣門信號316傳送節(jié)氣門面積。根據(jù)各種輸入，汽缸控制模塊308控制每個汽缸內(nèi)的燃燒，該輸入包括但不限于，所需發(fā)動機(jī)扭矩輸出，空氣控制值，和預(yù)熱指令。汽缸控制模塊308通過控制進(jìn)氣門和排氣門正時，燃料供給，和每個汽缸122的點火正時來控制燃燒。
汽缸控制模塊308可通過分別傳送一個或多個燃料控制值，點火控制值，和氣門機(jī)構(gòu)控制值到燃料致動器模塊112，火花致動器模塊114，和氣門致動器模塊116來控制燃燒。汽缸控制模塊308可分別通過定時的信號318，320，322傳送燃料控制值，點火控制值，和氣門機(jī)構(gòu)控制值。燃料控制值可包括提供給每個汽缸122的燃料量(例如，質(zhì)量)和用于輸送燃料量的定時基準(zhǔn)(即燃料正時)。燃料正時可關(guān)于TDC位置被指定。點火控制值可包括關(guān)于TDC位置的點火正時。氣門機(jī)構(gòu)控制值可指定每個進(jìn)氣門和排氣門位移機(jī)構(gòu)184，186的第一和第二操作模式之一，以及進(jìn)氣門和排氣門正時。汽缸控制模塊308根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)和八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)之一，根據(jù)所需的發(fā)動機(jī)扭矩輸出，空氣控制值，和預(yù)熱的指令選擇性地操作每個汽缸122。響應(yīng)于開始預(yù)熱過程的第一時間段的指令，汽缸控制模塊308可通過指定進(jìn)氣門和排氣門升程機(jī)構(gòu)均在第一操作模式中操作根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作所有汽缸122。響應(yīng)于結(jié)束預(yù)熱過程的第一時間段和開始預(yù)熱過程的第二時間段的指令，汽缸控制模塊308可選擇一個或多個汽缸 122來根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作。汽缸控制模塊308輸出適當(dāng)?shù)娜剂峡刂浦?，點火控制值，和氣門機(jī)構(gòu)控制值，其用于根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作一個或多個選定的汽缸122同時根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作其余汽缸122。在當(dāng)前的催化劑溫度大于預(yù)定的催化劑起燃溫度和一個或多個條件被滿足時，汽缸控制模塊308根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作每個選定的汽缸。通常，條件可包括是否當(dāng)前的EOT在預(yù)定的EOT范圍內(nèi)，是否當(dāng)前的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定的發(fā)動機(jī)扭矩，以及是否當(dāng)前的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。在當(dāng)前的EOT在預(yù)定的EOT范圍內(nèi)，當(dāng)前的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定的發(fā)動機(jī)扭矩，以及當(dāng)前的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時，汽缸控制模塊308根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)開始操作選定的汽缸。預(yù)定的EOT范圍，發(fā)動機(jī)扭矩，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可根據(jù)一個或多個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)從內(nèi)存模塊中的表310檢索。為了示例性的目的，預(yù)定的EOT范圍可為負(fù)三十?dāng)z氏度(-30 V )和九十?dāng)z氏度(90°C)度之間的單一范圍。預(yù)定的發(fā)動機(jī)扭矩可為當(dāng)前的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的峰值發(fā)動機(jī)扭矩的大約百分之十(10%)的扭矩。預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可為約一千五百(1500)RPM的單一速度。在各種應(yīng)用中，發(fā)動機(jī)扭矩關(guān)系可被定義為MAP和當(dāng)前根據(jù)熱保存發(fā)動機(jī)循環(huán)操作的多個汽缸的函數(shù)。發(fā)動機(jī)扭矩關(guān)系可被建模為公式或在內(nèi)存模塊310中存儲的查找表。因此，條件可包括是否當(dāng)前的MAP小于預(yù)定的MAP。預(yù)定的MAP可根據(jù)多個汽缸變化，所述汽缸根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作。例如，預(yù)定的MAP可從當(dāng)所有汽缸122根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作時的大約五十千帕(50kPa)變化到當(dāng)兩個或多個汽缸122之間。預(yù)定的MAP可從內(nèi)存模塊310中的查找表檢索。在相應(yīng)的下一進(jìn)氣沖程期間，汽缸控制模塊308可輸出各種控制值以根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)開始操作每個選定的汽缸。在用于開始預(yù)熱過程的第二時間段的條件連續(xù)被滿足時，汽缸控制模塊308可輸出各種控制值以在預(yù)定時間段繼續(xù)操作每個選定的汽缸。當(dāng)一個或多個條件不再被滿足時，汽缸控制模塊308可將選定的汽缸切換回四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)。時間段可由汽缸變化并且基于所選擇的汽缸122數(shù)變化。通常，時間段可為完成八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)(例如，一千四百四十(1440)度的曲軸旋轉(zhuǎn))所需的時間段的整數(shù)倍。因此，在相應(yīng)時間段結(jié)束時切換回四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)之前，每個選定的汽缸可完成單個八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)，或多個八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)。汽缸控制模塊308可根據(jù)各種預(yù)定策略選擇一個或多個汽缸122。通常，策略可預(yù)先確定以確保發(fā)動機(jī)振動不超過預(yù)定的振動強(qiáng)度。在各種應(yīng)用中，可以選擇汽缸122對并且可根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)連續(xù)操作該對。根據(jù)汽缸布置(如直線型，V型等)可選擇該對。例如，在四缸直線型布置中，第一對可包括兩個端部汽缸，而第二對包括兩個中間汽缸。連續(xù)操作所選擇的汽缸122的順序可基于點火順序，或由汽缸122輸送的功率的序列。通常，點火順序可關(guān)于汽缸號指定，這可基于沿曲軸126位置，在該位置活塞124被聯(lián)接。為了示例性的目的，汽缸排120的左排從前到后可包括汽缸號1，3，5和7，而汽缸排120的右排可包括汽缸號2,4,6和8。以上述方式編號，不例性點火順序可為1-8-7-2-6-5-4-3。根據(jù)上述汽缸編號及點火順序,汽缸控制模塊308可選擇汽缸號一(I)和六(6)，以在預(yù)定的第一時間段同步地根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作。汽缸控制模塊308可選擇汽缸號四(4)和七(7)，以在第一時間段之后的預(yù)定的第二時間段同步地根據(jù)八沖 程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作。當(dāng)汽缸6從八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)切換回四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)時，在第一時間段結(jié)束之后的下一進(jìn)氣沖程上，汽缸號4可從四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)。內(nèi)存模塊310存儲由發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)300使用的各種信息和控制值，包括但不限于，各種查找表，其中存儲控制值。內(nèi)存模塊310可包括易失性和非易失性內(nèi)存的組合，其中存儲信息和控制值用于檢索。具體參照圖18，示出了根據(jù)本發(fā)明的用于控制內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示例性方法400。方法400可由發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的一個或多個模塊應(yīng)用，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)例如上述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)300。方法400可以周期方式進(jìn)行并且在每個預(yù)定時間段重復(fù)，直到方法400退出。為了示例性目的，方法400將參照上述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)300的各個部件描述。以此方式，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)300的操作也可得到更充分的描述。方法400在啟動ICE 100的預(yù)定的時間段內(nèi)在402開始。例如，方法400可在一旦ICE 100已經(jīng)被啟動時開始。在404，指令模塊304通過確定是否當(dāng)前的ECT小于預(yù)定的ECT來確定是否開始發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程。如果是，則指令模塊304指示汽缸控制模塊308開始發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程的第一時間段并且控制方法進(jìn)行到410。如果否，控制進(jìn)行到406以根據(jù)其他方法開始預(yù)熱發(fā)動機(jī)操作并且方法400如所示在408結(jié)束。在410，響應(yīng)于404的指令，汽缸控制模塊308根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)開始操作所有汽缸122的第一時間段。在各種應(yīng)用中，所有汽缸122可已經(jīng)準(zhǔn)備好在控制方法到達(dá)410時根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作。因此，汽缸控制模塊308可根據(jù)四沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)繼續(xù)在410操作所有汽缸122?？刂品椒ㄟM(jìn)行到412，其中指令模塊304通過確定是否當(dāng)前的ECT小于預(yù)定的ECT來確定是否繼續(xù)發(fā)動機(jī)預(yù)熱過程。如果是，則控制方法進(jìn)行到414，否則，控制方法進(jìn)行到如前所述的406。在414，指令模塊304確定是否催化劑模塊303確定的當(dāng)前的催化劑溫度大于預(yù)定的催化劑起燃溫度。如果是，則控制方法進(jìn)行到416，否則，控制回路返回并進(jìn)行到412，以開始方法400的另一控制回路。
在416，指令模塊304確定是否當(dāng)前的EOT在預(yù)定的EOT范圍內(nèi)。如果是，則控制方法進(jìn)行到418，否則，控制回路返回并進(jìn)行到412，以開始方法400的另一控制回路。在418，汽缸控制模塊308確定是否當(dāng)前的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定發(fā)動機(jī)扭矩。更具體地，汽缸控制模塊308確定是否當(dāng)前的MAP小于預(yù)定MAP。如果是，則控制方法進(jìn)行到420，否貝U，控制回路返回并進(jìn)行到412，以開始方法400的另一控制回路。在420，指令模塊304確定是否當(dāng)前的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。如果是，則指令模塊304命令汽缸控制模塊308開始預(yù)熱過程的第二時間段并且控制方法進(jìn)行到422。如果否，則控制回路返回并進(jìn)行到412，以開始方法400的另一控制回路在422，響應(yīng)于420處的指令，汽缸控制模塊308選擇下一汽缸以根據(jù)八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)操作并且控制方法進(jìn)行到424。更具體地，汽缸控制模塊308選擇包括汽缸I和6的第一對汽缸122和包括汽缸4和7的第二對汽缸122之一。在連續(xù)控制回路過程中，汽缸控制模塊308交替第一和第二對之間的選擇。在424，通過輸出適當(dāng)燃料、火花，汽缸控制模塊308在422選定的下一汽缸中完成八沖程發(fā)動機(jī)循環(huán)，氣門機(jī)構(gòu)控制在相應(yīng)下一進(jìn)氣沖程處開始的下一汽缸的值。從424，控制回路返回并進(jìn)行到412，以開始方法400的另一控制回路。能夠以多種形式實施本發(fā)明的寬泛教導(dǎo)。因此，盡管本發(fā)明包含特定例子，但是本發(fā)明的真實范圍不應(yīng)當(dāng)受此限制，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員一旦研讀附圖、說明書和下列權(quán)利要求，其它改型將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，包括 催化劑模塊，所述催化劑模塊確定催化劑溫度；以及 汽缸模塊，所述汽缸模塊根據(jù)所述催化劑溫度選擇性地將第一汽缸的操作從第一發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到第二發(fā)動機(jī)循環(huán)，所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程，所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程的N倍，其中N是大于I的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在所述催化劑溫度大于預(yù)定起燃溫度之后將操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在以下時刻切換所述第一汽缸的操作 Ca)發(fā)動機(jī)溫度在預(yù)定溫度范圍內(nèi)； (b)估計的發(fā)動機(jī)扭矩輸出小于預(yù)定扭矩；和 (c)發(fā)動機(jī)速度小于預(yù)定速度。
4.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的一個沖程期間供應(yīng)燃料到所述第一汽缸并且在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)的另一個沖程期間禁止供應(yīng)燃料到所述第一汽缸。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊在所述一個沖程期間供應(yīng)化學(xué)計量比空氣/燃料混合物到所述第一汽缸。
6.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊 在發(fā)動機(jī)溫度小于預(yù)定發(fā)動機(jī)溫度和所述催化劑溫度小于預(yù)定起燃溫度時，在所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)中操作所述第一汽缸；以及 在所述催化劑溫度大于所述預(yù)定起燃溫度之后，將所述第一汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。
7.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊 在預(yù)定時間段之后，將所述第一汽缸的操作切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)；以及 在所述第一汽缸切換到所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)之后，在下一進(jìn)氣沖程將第二汽缸的操作切換到所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)。
8.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)在所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)中操作時，所述第一汽缸在至少四個連續(xù)沖程上關(guān)閉。
9.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述汽缸模塊通過控制所述第一汽缸上游供應(yīng)的燃料質(zhì)量來控制所述第一汽缸的空氣/燃料比。
10.一種用于控制發(fā)動機(jī)的方法,包括 確定催化劑溫度；并且 根據(jù)所述催化劑溫度選擇性地將第一汽缸的操作從第一發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到第二發(fā)動機(jī)循環(huán)，所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程，所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程的N倍，其中N是大于I的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于保存燃燒熱的氣門機(jī)構(gòu)控制方法和裝置。具體地，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括催化劑模塊和汽缸模塊。所述催化劑模塊確定催化劑溫度。所述汽缸模塊根據(jù)所述催化劑溫度選擇性地將第一汽缸的操作從第一發(fā)動機(jī)循環(huán)切換到第二發(fā)動機(jī)循環(huán)，所述第一發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程，所述第二發(fā)動機(jī)循環(huán)具有四沖程的N倍，其中N是大于1的整數(shù)。還提供了相關(guān)的方法。
文檔編號F02D43/00GK102644518SQ20121003492
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者M.M.麥唐納, W.C.阿爾伯森 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司