[发明专利]用于内燃机的闭环燃烧控制的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的闭环燃烧控制的方法和设备。

背景技术

已知的是使用开环控制回路控制燃料到内燃机中的喷射。在这些常规系统中，喷射时间和喷射的脉冲宽度由存储在发动机电子控制单元中的预定值确定。尽管这样的系统展现了可接受的性能，它们还是具有开环控制的典型缺点。例如，由于磨损现象，在柴油机中的喷射器的流动特性而会随着时间改变，由此用于喷射器的脉冲宽度将不再供应期望量的燃料到发动机，且通常发动机的性能会变差，变得更高的排放、更高燃油消耗、增加噪声甚至可能损坏发动机。

为了改善这种情况，最近的发动机燃烧思路，例如柴油预混合压燃(Premixed Charge Compression Ignition，也称为PCCI)进而汽油均质混合压燃(Homogenous Charge Compression Ignition，也称为HCCI)，需要特征燃烧参数(譬如燃烧始点(Start-of-Combustion，也称为SoC)，50％已燃燃料质量分数(50％ fuel mass fraction burned，也称为MFB50)，峰值压力位置(LPP)和其他参数)的闭环控制，以便于基于单个汽缸稳定燃烧和降低排放。基于MFB50的燃烧相位调整大部分被执行。

这些参数可以通过燃烧压力传感器直接测量。这些传感器被开发用于生产发动机的应用中，其配置为每个汽缸使用一个传感器。

尽管该方案具有最佳控制精度，该方案的一个严重的问题是压力传感器的高成本，和由此考虑到传感器的节约，例如每一个发动机只有两个压力传感器或甚至每一个汽缸组只有一个传感器，并且还运用取自这些传感器的信息去控制那些没有压力传感器的一个或多个汽缸，以便于降低总成本。

该第二个方法导致每一个发动机的传感器数量降低，和对具有传感器的“引导汽缸”进行闭环控制，而未感测的汽缸则依赖于“引导汽缸”进行从属的开环控制。

该方法的益处是降低成本；该方法对于欧5排放标准仍是可以接受的，但是它具有控制质量受限、增加排放的缺点，且通常它并不满足更严格的欧6标准。

其它已知的方案是基于基于标准曲柄速度传感器测得的曲柄速度起伏用于汽油HCCI发动机的闭环控制燃烧相位调整。

另一方案使用扭矩传感器，该扭矩传感器提供了每一个汽缸的曲柄角分辨扭矩图(crank-angle resolved torque pattern)。扭矩与在燃烧过程中汽缸内压力相关。

专利申请US 2008/0053405公开了另一方案，也就是基于从振动传感器和曲柄角传感器获得的信号执行内燃机操作的反馈控制的方法。振动传感器优选地使用通常用于火花点火内燃机中的爆震传感器(knock sensor)以检测自动点火。在该方法中，来自所述振动传感器的电压或电荷信号在发动机旋转的窗口期间被多次获取。这些信号在经过适当过滤和调整操作之后被平方以获得未过滤的能量因数值，其被低通滤波以移除高频分量以获得经过滤的能量因数值。能量因数的矢量可以被计算为在特定关注的发动机旋转窗口上的曲柄角度数的函数。基于能量因数矢量，燃烧相位可以被评估。

然而，这样的方法主要给出燃烧始点的信息，因为振动传感器大致拾取与每一个汽缸的燃烧始点(Soc)脉冲相关联的振动。

因此，本发明的目的是提供一种用于在内燃机中进行闭环燃烧控制的方法和设备，其改善了发动机的燃烧相位，同时与现有技术方法相比具有降低的成本。

本发明的进一步目的是提供一种用于闭环燃烧控制的可靠方法，其不需要强力的硬件来实施。

发明内容

本发明提供了一种用于在内燃机中进行闭环燃烧控制的方法，其中，该方法包括至少下列步骤：

a)使用来自应用到该发动机的燃烧传感器的信息分别计算所述内燃机的所有汽缸的实际燃烧始点(SoC)；

b)使用从该发动机的至少一个引导汽缸获得的汽缸压力传感器信息计算50％已燃质量分数(MFB50)和SoC信息；

c)使用来自所述至少一个引导汽缸的基于压力的MFB50信息以闭环控制该至少一个引导汽缸；

d)使用来自所述至少一个引导汽缸的基于压力的SoC信息作为参考值，用于与来自同一汽缸的基于燃烧传感器的SoC值进行比较，以便于计算用于发动机的其它汽缸的期望SoC，然后这些其它汽缸相对于所述至少一个引导汽缸而被控制。