[发明专利]用于控制内燃发动机的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制内燃发动机的方法。更具体地，本发明涉及一种用于操作能够切 断空气从内燃发动机中的进气通道流入气缸的进气阀的关闭时刻（closing timing）的方法。

背景技术

近来，为了改善排放特性（emission characteristics）等，已经发展出根据运转状态对 内燃发动机的进气阀的开启和/或关闭时刻进行的控制。美国专利No.6,626,164B2描述了 一种操作进气阀和排气阀的开启/关闭时刻的方法的实例。在该专利中描述的方法中，当发 动机运转在中等负荷范围内时，在气缸循环过程中进气阀比下止点（bottom dead center） 更晚地关闭。另一方面，当发动机运转在满负荷范围内时，该方法在气缸循环过程中比在 中等负荷范围内时更早地关闭进气阀。也就是说，在发动机负荷较小时，通过迟延进气阀 的关闭点来减少气缸空气充气量（cylinder air charge amount）。结果，通过使用该方法，降 低了用于控制被导入的空气量的需求，从而伴随着进气通道内的压力下降的泵损（pump  loss）将降低，且因此在进气冲程中气缸内的压力下降被抑制，这使得改进的发动机更有 效地运转。

在该专利描述的方法中，当发动机在满负荷运转时，在基本没有导入的空气通过气缸 的进口沿着相反方向倒流（blowing back）的范围内，随着发动机的速度增加，还延迟了进 气阀的开启时刻。

该专利描述的方法能够增加发动机的输出，且改善内燃发动机的运转效率。然而，由 于以下的原因，增加内燃发动机的膨胀率（expansion ratio）以进一步改善运转效率和输出 是很难实现的。为了增加膨胀率，需要增加内燃发动机的几何压缩比（geometric compression  ratio）。当内燃发动机的几何压缩比高时，如果气缸空气充气填充率（cylinder air charge  filling ratio）在低发动机转速状态（旋转数处于低的范围，且气缸内的气体流速也处于低 的范围的状态）下处于高范围，气缸内的空气燃料混合物在压缩冲程中过热，导致非正常 燃烧。在非正常燃烧中，可能会发生这样的现象，其中未燃烧的空气燃料混合物在火花点 火之前自动点火，或气缸中的空气燃料混合物的未燃烧部分被过压缩，且由于过高的温度 在火花点火之后而自动点火。

发明内容

出于这个原因，本发明的一个目的是改善内燃发动机的运转效率和输出，而不会发生 任何非正常燃烧。

本发明的一个方面包括一种控制内燃发动机的方法，该内燃发动机具有气缸，该气缸 容纳在其中往复运动的活塞，并限定燃烧室；通过其空气被导入气缸的进气通道；以及能 够切断从该进气通道流入气缸的空气的进气阀。该方法可以包括，当发动机的发动机转速 为给定的发动机转速时，在气缸循环过程中，比从进气通道导入气缸的空气量为最大的时 刻更晚地关闭进气阀，且在气缸循环过程中，随着要被导入气缸的想要的空气量的增加而 提早关闭该进气阀。该方法进一步可以包括，在气缸循环过程中，当发动机转速为第一预 定速度或者更小并且要被导入气缸的想要的空气量是最大时，更早地关闭进气阀。

本方法至少克服了上述专利的部分缺点。

根据本方法，在高负荷和低速度范围，在气缸循环过程中，进气阀比从进气通道导入 气缸的空气量为最大的时刻更晚地关闭，这导致了进气阀在充足的数量的空气从气缸倒流 到进气通道的时刻被关闭。这样，在高负荷和低速度这样的容易发生非正常燃烧的发动机 运转范围中，通过减少导入气缸的空气量而没有增加由于节流阀的关闭导致的泵损，可以 避免非正常燃烧的发生。进一步，即使当为了改善发动机运转效率而增加压缩比、接着膨 胀率增加而增加了非正常燃烧的可能性时，也可以避免非正常燃烧。结果，本方法能够在 高负荷和低速度的发动机运转范围以及高膨胀率和低泵损的情况下进一步增强发动机运 转效率。

进一步，在具有比上述的低发动机转速范围更高的发动机转速的运转范围中，非正常 燃烧的可能性被减少。鉴于本事实，本方法能够包括在气缸循环过程中随着发动机转速变 大（例如，发动机转速增加）而更早地关闭进气阀，这抑制了空气的倒流，并且，接着， 增加了气缸充气量并且由于响应于增加的空气量而增加的燃料的燃烧，增加了发动机输 出。结果，根据本方法，能够在发动机运转的广泛范围内增加发动机操作效率和发动机输 出。