[发明专利]火花辅助HCCI燃烧模式中的瞬态控制策略

说明书

技术领域

本公开涉及均质充量压缩点火（HCCI）发动机的操作和控制。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并可能不构成现有技术。

内燃发动机，尤其是汽车内燃发动机，通常分为两种类型：火花点火和压缩点火。火花点火发动机，诸如汽油发动机，将燃料/空气混合物引入燃烧气缸，然后该燃料/空气混合物在压缩冲程中压缩并由火花塞点火。压缩点火发动机（诸如柴油发动机）在压缩冲程的上止点（TDC）附近将加压燃料引入或喷入燃烧气缸内，该加压燃料在喷射后被点火。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火焰或扩散火焰。各类型的发动机具有优点和缺点。总体而言，汽油发动机产生较少的排放，但是效率较差。总体而言，柴油发动机更有效率，但产生更多的排放。

最近，其它类型的燃烧方法已经被引入内燃发动机中。这些燃烧概念中的一种在本领域中已知为均质充量压缩点火（HCCI）。HCCI燃烧模式包括分布式的、无火焰、自动点火燃烧过程，其由氧化化学而不是流体力学来控制。在典型的操作于HCCI燃烧模式的发动机中，在进气阀关闭时刻，气缸充量的成分和温度接近均匀。操作于HCCI燃烧模式的典型的发动机还可以利用分层充量燃料喷射操作，来控制和改变燃烧过程，包括使用分层充量燃烧来触发HCCI燃烧。因为自动点火是分布式动力学控制的燃烧过程，因此，发动机操作于非常稀的燃料/空气混合物（即，燃料/空气化学计量点的贫侧）并具有相对低的峰值燃烧温度，因此形成非常低的氮氧化物（NOx）的排放。自动点火的燃料/空气混合物与柴油发动机中使用的分层的燃料/空气燃烧混合物相比是相对较均匀的。因此，在柴油发动机中形成烟和颗粒排放物的浓区域基本上被除去。由于这种非常稀的燃料/空气混合物，操作在自动点火燃烧模式的发动机能够非节流地操作以获得柴油发动机般的燃料经济性。HCCI发动机能够以大量的排气再循环（EGR）操作于化学计量点，从而获得有效的燃烧。

对操作于自动点火模式的发动机燃烧的起始没有直接的控制，因为气缸充量的化学动力学决定了燃烧的起始和过程。化学动力学对温度是敏感的，因此，受控的自动点火燃烧过程对温度是敏感的。影响燃烧开始和过程的一个重要变量是气缸结构的有效温度，即，气缸壁、盖、阀和活塞冠的温度。另外，已知火花辅助点火在某些操作范围内有助于燃烧。

在较高的负荷操作于HCCI模式可能是很困难的，因为燃烧室内的能量随着增加的负荷而增加。这种增加的能量，由例如正在燃烧的空气燃料充量中的较高的温度来表现，增加了空气燃料充量在期望的燃烧点之前燃烧的可能性，导致来自燃烧室的不期望的压力波动或激振。

发明内容

用于控制多气缸直喷内燃发动机的方法包括将外部排气再循环阀从当前位置建立至目标位置以获得目标排气再循环，以及当实际排气再循环从对应于外部排气再循环阀的当前位置的第一排气再循环值改变至对应于外部排气再循环阀的目标位置的第二排气再循环值时，将燃烧开始正时与实际排气再循环同步。

此外，本发明涉及以下技术方案。

1. 一种用于控制多气缸直喷内燃发动机的方法，包括：

将外部排气再循环阀从当前位置建立到目标位置，以获得目标排气再循环；以及

当实际排气再循环从对应于所述外部排气再循环阀的当前位置的第一排气再循环值改变至对应于所述外部排气再循环阀的目标位置的第二排气再循环值时，将燃烧开始正时与实际排气再循环同步。

2. 如技术方案1所述的方法，其中，所述目标排气再循环对应于增加的发动机负荷，并且其中，将燃烧开始正时与实际排气再循环同步包括延迟燃料质量喷射和火花放出中的至少一个。

3. 如技术方案1所述的方法，其中，所述目标排气再循环对应于降低的发动机负荷，并且其中，将燃烧开始正时与实际排气再循环同步包括使燃料质量喷射和火花放出提前。

4. 一种用于控制多气缸火花点火直喷内燃发动机的方法，包括：

响应于喷射燃料质量瞬态，将外部排气再循环调节到对应于喷射的燃料质量的值；以及

以根据外部排气再循环动态特性的速率来调节燃烧开始正时来保持鲁棒的燃烧，所述外部排气再循环动态特性与所述调节的外部排气再循环的瞬态相关联。

5. 如技术方案4所述的方法，其中，所述喷射的燃料质量瞬态被选择为足以获得操作员扭矩请求的瞬态质量，并且，调节所述外部排气再循环包括调节所述外部排气再循环以保持化学计量点的空气燃料比。

6. 如技术方案4所述的方法，其中，调节所述外部排气再循环包括：