[发明专利]用于控制内燃机内的燃烧模式过渡的方法

说明书

与相关申请的交叉参考

此申请要求了2007年8月17日提交的美国临时专利No 60/956,411 的优先权，该申请在此通过参考合并。

技术领域

此披露涉及对内燃机运行的控制。

背景技术

在此部分中的陈述仅提供了涉及本披露的背景信息且不组成现有 技术。

已知的火花点燃(在后文中称为“SI”)的发动机将空气/燃料混合 物引入到每个气缸内，该混合物在压缩冲程中被压缩且通过火花塞点 燃。已知的压燃式发动机在压缩冲程的上止点(在后文中称为“TDC”) 附近将加压的燃料喷射到燃烧气缸内，其在喷射时点燃。用于汽油发动 机和柴油发动机的燃烧涉及通过流体力学控制的预混合或扩散火焰。

汽油发动机可以以多种不同的燃烧模式运行，包括均匀SI(在后文 中称为“SI-H”)燃烧模式，分层进给SI(在后文中称为“SI-SC”) 燃烧模式，或均匀进给压缩点燃(在后文中称为“HCCI”)燃烧模式。 在SI-H燃烧模式中，在火花点燃定时处气缸进给在成分、温度和残余排 气上是均匀的。燃料质量在火花点燃定时处均匀地围绕气缸室分配，该 火花点燃定时发生在压缩冲程结束附近。空燃比优选地是化学计量比。 在SI-SC燃烧模式中，空燃比可以是稀薄的化学计量比。燃料质量在气 缸室内分层，其中富集层围绕火花塞且较稀薄的空气/燃料区在外面。燃 料定时可以接近火花定时，以防止空气/燃料混合物均质化为均匀分配的 混合物。燃料脉宽可以在火花情况开始时或大体上在其以前结束。在点 燃时，富集层快速且有效地燃烧。当燃烧过程前进到较稀薄区时，火焰 前锋迅速冷却从而导致较低的NOx排放。

汽油发动机可以适合于在预先确定的速度/负荷情况下在HCCI燃 烧模式中运行，也称为受控自点燃燃烧。受控的自点燃燃烧包括分配的 无火焰的自点燃燃烧过程，该过程通过氧化化学反应来控制。在HCCI 燃烧模式中运行的发动机运行在进气门关闭时具有优选地在成分、温度 和残余排气上均匀的气缸进给。受控的自点燃燃烧是分配的运动学受控 的燃烧过程，其中发动机以稀释的空气/燃料混合物运行，即比空气/燃 料化学计量点稀薄地运行，带有相对地低的峰值燃烧温度，从而导致低 的NOx排放。均匀的空气/燃料混合物最小化了形成了烟和微粒排放物 的富集区的发生。

在构造为用于多燃烧模式的发动机中，在不同的燃烧模式之间的切 换可以是有利的。在类似的速度/负荷情况中的不同的燃烧模式可以具有 在发动机稳定性、排放和燃料经济性上的性能差异。因此，优选地是过 渡到在特定的情况中带有最佳性能的特定模式。可以基于在特定的发动 机负荷和速度下哪个燃烧模式进行得更好来选择运行的燃烧模式。当速 度和/或发动机负荷改变保证了切换到不同的燃烧模式时，将进行过渡策 略且发动机将过渡到不同的燃烧模式。

当燃烧模式数增加时，在燃烧模式之间的过渡和协作的过渡可能是 复杂的。发动机控制模块必须能在多种运行模式中运行发动机且在多种 运行模式之间平滑地切换。无切换策略则可能发生明显的瞬态响应，从 而导致不完全的燃烧和不发火，从而引起转矩扰动和/或不希望的排放。

发明内容

内燃机选择地在多个燃烧模式的一个中运行。用于控制发动机的方 法包括命令发动机运行从第一燃烧模式过渡到第二燃烧模式。发动机气 门运行被命令到希望的气门重叠且气门重叠被监测。仅当发动机气门重 叠实现了预先确定的范围或阈值时，发动机运行才改变到第二燃烧模 式。

附图说明

现在将例如参考附图描述一个或多个实施例，其中：

图1是根据本披露的典型发动机系统的示意图；

图2和图3是根据本披露的数据曲线图；和

图4A和图4B是根据本披露的控制方案的示意性方框图。

具体实施方式

现在参考附图，其中描绘仅用于图示一些典型实施例的目的且不用 于限制实施例的目的，图1示意性地示出了内燃机10和伴随的控制模 块5。发动机10选择地以受控自点燃燃烧模式、均匀火花点燃燃烧模式 和分层进给火花点燃燃烧模式运行。