[发明专利]用于选择内燃机的燃烧模式的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的操作和控制，且更具体地涉及可选 择性地以均质充气压缩点火模式操作的发动机。

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能 不构成现有技术。

内燃机，尤其是机动车内燃机，通常落入以下两类之一， 即火花点火发动机和压缩点火发动机。传统的火花点火发动机，例如， 汽油发动机，通常通过将燃料/空气混合物引入燃烧气缸中来运行，所 述燃料/空气混合物然后在压缩冲程中被压缩且由火花塞点火。传统的 压缩点火发动机，例如柴油发动机，通常通过在压缩冲程的上止点 (TDC)附近将增压燃料引导到或者喷射到燃烧气缸中来运行，所述 燃料/空气混合物在喷射时点火。传统的汽油发动机和柴油发动机两者 的燃烧包括由流体机械控制的预混合或扩散火焰。每种发动机都具有 优势和缺陷。总体来说，汽油发动机产生较少的排放但是效率较低， 而总体来说，柴油发动机效率较高但产生较多的排放。

最近以来，内燃机已经引入其它类型的燃烧方法。这些 燃烧构思中的一种在本领域中称为均质充气压缩点火(HCCI)。HCCI 燃烧模式包括由氧化化学反应而不是流体机械控制的分布式无焰自 动点火燃烧过程。在以HCCI燃烧模式操作的典型发动机中，气缸充 气的组分、温度和在进气阀关闭时间时的残余水平是几乎均质的。由 于自动点火是分布式动力学控制燃烧过程，因此发动机是以非常稀的 燃料/空气混合物(即，比燃料/空气当量比稀)操作且具有相对低的 峰值燃烧温度，从而形成非常少的NO_X排放。与柴油发动机中所使用 的分层燃料/空气燃烧混合物相比，自动点火的燃料/空气混合物是相 对均质的，因而基本上消除在柴油发动机中形成烟和特定排放的浓区 域。由于该非常稀的燃料/空气混合物，以自动点火燃烧模式操作的发 动机能够以不限流的方式操作，以实现类似柴油燃料的经济性。

在中等发动机速度和负载时，已经发现，阀曲线和定时 (例如，排气再压缩和排气再换气)以及燃料供应方案的组合对于提 供足够的热量给气缸充气是有效的，使得在压缩冲程期间的自动点火 引起具有低噪音的稳定燃烧。以自动点火燃烧模式有效地操作发动机 的主要问题之一是适当地控制燃烧过程，使得能够在操作状况范围内 实现导致低排放、最佳放热速率和低噪音的加强和稳定燃烧。多年来 已经知道自动点火燃烧的益处。然而，产品实施的主要障碍是不能控 制自动点火燃烧过程。

为了解决与燃烧稳定性有关的问题，HCCI发动机根据具 体发动机操作状况以不同的燃烧模式操作。不同的燃烧模式包括各种 火花点火模式和自动点火模式。

因而，期望选择和控制发动机操作的燃烧模式，所述燃 烧模式在发动机操作状况范围内实现加强和稳定燃烧、低排放、最佳 放热速率和低噪音。发动机操作的具体燃烧模式的选择和控制优选包 括相对快速地作出决策，以在整个发动机操作范围内保持最佳燃烧。

下文所述的发明包括用于确定操作发动机的优选燃烧模 式并将发动机控制为所述优选燃烧模式的方法和控制方案。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供用于选择内燃机的优选 燃烧模式的方法，所述内燃机可选择性地以多个燃烧模式操作。所述 方法包括按照第一和第二发动机参数限定发动机操作；和将发动机操 作分成由第一参数限定的区域。所述区域中的每个还分成由第二参数 限定的子区域。燃烧模式与所述子区域中的每个相关联。确定第一和 第二参数的操作状态。基于第一参数的状态识别所述区域中的一个。 基于第二参数的状态识别所识别的区域中的子区域中的一个，且基于 与所识别的子区域相关联的燃烧模式识别优选燃烧模式。取决于滞 后，发动机被选择性地控制为优选燃烧模式。

本发明的这些和其它方面在下文参考附图和实施例的说 明进行描述。

附图说明

本发明可以在某些部件和部件设置中采用物理形式，本 发明的实施例被详细描述且在形成本发明一部分的附图中示出，且在 附图中：

图1是根据本发明的发动机系统的示意图；

图2A、2B和3是根据本发明的数据曲线；和

图4是根据本发明的算法流程图。

具体实施方式