[发明专利]用于管理内燃发动机中的燃烧模式转变的方法和设备

说明书

技术领域

本公开涉及一种被配置为在两种不同燃烧模式下运行的内燃发动机。

背景技术

本节中的陈述只是提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

已知的火花点燃（SI）发动机将空气/燃料混合物引入每个气缸，其在压缩冲程被压缩且通过火花塞点燃。已知的压缩点燃发动机在活塞接近压缩冲程的上止点（TDC）时将加压的燃料注入气缸，并且在注入时所注入的燃料点燃。汽油发动机和柴油发动机两者的燃烧涉及通过流体机构控制的预混合或扩散火焰。

SI发动机可以以各种不同燃烧模式操作，包括均匀SI燃烧模式和分层充气SI燃烧模式。在预定速度/负载操作条件下，SI发动机可以被配置为在均匀充气压缩点燃（HCCI）燃料模式下操作，也被称为受控自动点燃燃烧。HCCI燃烧是受氧化化学反应的分布式、无焰、自动点燃燃烧过程。在HCCI燃烧模式下操作的发动机具有在进气门关闭时间处组分、温度和残留排出气体优选地均匀的气缸充气。HCCI燃烧是分布式动力学控制的燃烧过程，并且发动机以相对低的最高燃烧温度在稀释的空气/燃料混合物下操作，即，在贫的化学计量空气/燃料点下操作，导致低NOx排放。均匀空气/燃料混合物使形成烟和颗粒排放的富区的出现最少化。

使用包括节气门和进气门和排气门的空气进气系统控制发动机空气流。在这样配备的发动机系统上，可以使用可变气门驱动系统调节进气门和排气门的打开和关闭，可变气门驱动系统包括可变凸轮定相和可选择的多级气门升程，例如，提供两个或更多个气门升程位置的多级凸轮凸角。节气门位置改变是连续的，而使用多级气门升程装置控制的进气门和排气门的气门打开位置的改变是离散的。

当发动机在HCCI燃烧模式下操作时，发动机以稀薄或化学计量的空气/燃料比操作下运行，并且节气门宽开以最小化发动机泵送损失。当发动机在SI燃烧模式下操作时，发动机以化学计量的空气/燃料比进行操作，并且节气门被控制在宽打位置的0%至100%的位置范围内，以控制进气空气流从而实现化学计量的空气/燃料比。

在被配置为在SI和HCCI燃烧模式两者下操作的发动机中，燃料模式之间的转变可能是复杂的。已知的发动机控制系统协调多个装置的致动以在不同模式下操作期间提供期望的空气/燃料比。在HCCI燃烧模式和SI燃烧模式之间的转变期间，气门升程切换几乎瞬间发生，对进气空气流具有相应效果，而对节气门打开和凸轮定相的调节具有较慢的动态特性，并且对进气歧管压力和空气流具有较慢的相应效果。已知的是：由于对进气空气流动态的不完全理解和相应地不能有效控制供燃料和空气/燃料比，可能在转变期间发生导致扭矩扰动的不完全燃烧和失火。

发明内容

内燃发动机包括两级可变升程控制装置，其被配置为将进气门和排气门的气门升程的幅度控制为两个分立级中的一个，所述两个分立级包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置。一种用于操作所述发动机的方法包括：命令从第一燃烧模式转变到第二燃烧模式。当命令所述转变时，开始关闭被配置为控制进气空气流到多个进气门上游处的多个进气通路的多个辅助节气门。然后调节所述多个辅助节气门的位置以实现优选的空气充气。然后，命令两级可变升程控制装置从所述两分立级的第一级切换到所述两分立级的第二级。

本发明还提供如下方案：

1. 一种用于操作内燃发动机的方法，所述发动机包括两级可变升程控制装置，其被配置为将进气门和排气门的气门升程的幅度控制为两个分立级中的一个，所述两个分立级包括低升程气门打开位置和高升程气门打开位置，所述方法包括：

命令从第一燃烧模式转变到第二燃烧模式；

在命令转变时，开始关闭被配置为控制进气流到多个进气门上游处的多个进气通路的多个辅助节气门，然后调节所述多个辅助节气门的位置以实现优选的空气充气；以及

命令所述两级可变升程控制装置以从所述两个分立级中的第一级切换到所述两个分立级中的第二级。

2. 如方案1所述的方法，其中，命令从第一燃烧模式转变到第二燃烧模式包括命令从火花点燃燃烧模式转变到均匀充气压缩点燃燃料模式。

3. 如方案2所述的方法，还包括：在开始关闭所述多个辅助节气门的同时打开位于所述多个辅助节气门上游的进气集气室中的主节气门。

4. 如方案3所述的方法，其中，命令所述两级可变升程控制装置从所述两步分立级的第一级切换到所述两步分立级的第二级包括：

监控所述进气集气室中的空气压力；以及