[发明专利]用于控制内燃机操作的方法及装置

说明书

本发明描述了一种内燃机。控制内燃机包括在稳定状态发动机操作期间收集发动机操作数据，包括在处于PVO状态下的发动机的稳定状态操作期间收集与汽缸空气填充相关联的第一数据集及在处于NVO状态下的发动机的稳定状态操作期间收集与汽缸空气填充相关联的第二数据集。执行一种优化例行程序以基于第二数据集，确定与汽缸空气填充模型的第一关系相关联的参数的第一子集。还执行优化例行程序以基于第一数据集，确定与汽缸空气填充模型的第二关系相关联的参数的第二子集。在发动机操作期间基于汽缸空气填充模型及参数的第一和第二子集实时确定汽缸空气填充。

技术领域

本公开涉及内燃机的操作，包括确定汽缸空气填充。

背景技术

已知火花点火(SI)发动机将空气燃料混合物引入每个汽缸，经压缩冲程压缩，且由火花塞点火。已知压缩点火(CI)发动机将加压燃料喷射至在喷射时点火的压缩冲程的上死点(TDC)附近的燃烧汽缸中。SI发动机及CI发动机的燃烧涉及由流体力学控制的预混合或扩散火焰。

SI发动机可以以不同的燃烧模式操作，包括均匀SI燃烧模式和分层充气SI燃烧模式。SI发动机可以配置为在预定速度/预定负载操作条件下，以均匀充气压缩点火(HCCI)燃烧模式操作，HCCI燃烧也被称为受控自动点火燃烧。HCCI燃烧是分布式、无火焰、动力学控制的自动点火燃烧程序，其中发动机以稀释的空气-燃料混合物操作，即化学计量稀疏的空气/燃料点，具有相对较低的峰值燃烧温度，产生低氮氧化物排放。以HCCI燃烧模式操作的发动机在进气阀关闭时具有成分、温度、残留排气优选为均匀的汽缸填充。均匀的空气-燃料混合物使得浓汽缸内燃烧区域形成微粒物质的发生情况减至最少。

发动机的气流可以由选择性调节节流阀的位置、进气阀和排气阀的打开和关闭进行控制。如此装备的发动机系统，其进气阀的打开和关闭及排气阀可以使用可变阀制动系统调节，该可变阀制动系统包括可变凸轮相位及可选多级阀升程，例如，多级凸轮凸部提供两个或两个以上阀升程位置。与节流阀的位置变化相比，多级阀升程机构的阀位置的变化可以是离散的梯级变化。

当发动机以HCCI燃烧模式操作时，发动机优选地以稀薄或化学计量的空气/燃料比操作，其中节流阀大开以使发动机泵送损失最小。当发动机以SI燃烧模式操作时，发动机优选地以化学计量的空气/燃料比或接近化学计量的空气/燃料比操作，其中节流阀控制在大开位置的0％至100％位置范围，从而控制进气气流以达到化学计量的空气/燃料比。

发动机处于HCCI燃烧模式的操作期间的燃烧受到点火前在压缩之前或期间的汽缸填充气体温度及汽缸填充混合物的成分的影响。以自动点火燃烧模式操作的已知发动机使用校准表作为整体发动机控制方案的一部分说明周围环境及发动机操作条件的变化。已知HCCI发动机控制方案包括通过使用包括诸如发动机负荷、发动机转速和发动机冷却剂温度的输入参数来控制发动机参数的校准。汽缸填充气体温度可以经发动机阀重叠受控制热气体残留的影响，经废气再循环受控制冷气体残留的影响。汽缸填充气体温度、压力、成分可以受到包括诸如空气温度、湿度、高度及例如RVP、能量含量和质量的燃料参数的发动机环境因素的影响。汽缸空气填充受汽缸填充气体温度及其他因素的影响。

发明内容

本发明描述了直喷多汽缸内燃机，其包括布置成控制进入汽缸的进气气流和流出汽缸的排气的多个进气阀和排气阀。布置第一装置以控制多个进气阀的打开和关闭，布置第二装置以控制多个排气阀的打开和关闭。布置第一及第二装置以控制进气阀及排气阀处于正压阀重叠(PVO)状态和负压阀重叠(NVO)状态之一的状态。