專利名稱：通過可選擇地使用燃料加注圖譜來提供hcci、hcci+cd和cd燃燒模式從而用于給柴油發(fā)動 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及一種用于以一種方式可選擇地利用均質(zhì)裝料壓縮點(diǎn)火(HCCI)的控制策略，該控制策略在發(fā)動機(jī)運(yùn)作的不同模式期間、以不同的方式運(yùn)用了HCCI的品質(zhì)。本發(fā)明更尤其涉及一種用于給一發(fā)動機(jī)加注燃料的策略，從而在一第一模式期間在所有的汽缸中引起HCCI燃燒、在一第二模式期間在少于所有的汽缸中引起HCCI燃燒而在其余汽缸內(nèi)引起CD(傳統(tǒng)柴油機(jī))燃燒、以及在一第三模式期間在所有的汽缸中引起CD燃燒。
背景技術(shù)：
HCCI是用于以一種方式給柴油發(fā)動機(jī)加注燃料的一種已知的工藝，在發(fā)動機(jī)循環(huán)的壓縮上行沖程期間，該方式在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)部生成了基本均質(zhì)的空氣燃料裝料。在所需的量的用于裝料的燃料已經(jīng)被噴射入汽缸來生成基本均質(zhì)的空氣燃料混合物之后，通過上行沖程活塞的、裝料的增長的壓縮生成了足夠大的壓力來引起裝料的自動點(diǎn)火。換句話說，柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行的HCCI模式可以被說成，包括1)在壓縮上行沖程期間的合適時刻，噴射所需的量的燃料進(jìn)入汽缸，從而噴射的燃料以一種方式，在前述的下行沖程和壓縮上行沖程的早期部分的進(jìn)入期間，與進(jìn)入汽缸的增壓空氣混合，該方式在汽缸內(nèi)形成了基本均質(zhì)的混合物，然后2)增長地壓縮混合物到自動點(diǎn)火點(diǎn)或上死點(diǎn)(TDC)。在混合物中的不同位置，自動點(diǎn)火可能以基本同時發(fā)生的汽態(tài)燃料的自動點(diǎn)火的形式存在。自動點(diǎn)火后沒有額外的燃料被噴射。
HCCI的一個特征是，在保持燃燒溫度相對低的情況下，相對貧乏的或者稀釋的混合物能夠燃燒。通過避免相對高的燃燒溫度的產(chǎn)生，HCCI能夠?qū)е翹Ox生成的顯著減少，NOx是發(fā)動機(jī)廢氣中不想要的成分。
HCCI的另一個特征是，基本均質(zhì)的空氣燃料裝料的自動點(diǎn)火產(chǎn)生了更完全的燃燒和因此在發(fā)動機(jī)廢氣中相對少的煤煙。
HCCI對于減少排氣管排放物的潛在益處因此是相當(dāng)顯著的，因而HCCI是發(fā)動機(jī)研究和設(shè)計(jì)界的科學(xué)家和工程師們的一個活躍的研究和發(fā)展的課題。
HCCI的一個方面似乎施加了限制到某種程度，它能夠提供徹底地減少煤煙和NOx的排氣管排放物到這一程度。在較高的發(fā)動機(jī)速度和較大的發(fā)動機(jī)負(fù)荷的情況下，燃燒率是很難控制的。因此，已知的發(fā)動機(jī)控制策略可能利用HCCI僅僅用于相對較低的速度和較小的發(fā)動機(jī)負(fù)荷。在較高的速度和/或較大的負(fù)荷的情況下，發(fā)動機(jī)供以燃料，從而一旦噴射入已在一汽缸內(nèi)壓縮至足以引起燃料在被噴射時燃燒的一壓力的裝料空氣，燃料就通過傳統(tǒng)的柴油機(jī)(CD)燃燒方式燃燒。
由于處理機(jī)控制的燃料噴射系統(tǒng)的出現(xiàn)，該燃料噴射系統(tǒng)能夠精確地控制燃料噴射，允許在橫跨發(fā)動機(jī)運(yùn)作的整個范圍的一發(fā)動機(jī)循環(huán)期間，以不同的噴射壓力、不同的時刻、持續(xù)不同的時間來噴射燃料，從而一柴油發(fā)動機(jī)能夠CD燃燒和HCCI燃燒。
如同后面的描述所要說明的，本發(fā)明利用了那些燃料噴射和處理系統(tǒng)的能力，來以取決于發(fā)動機(jī)運(yùn)作的某些方面的不同方式控制燃料噴射。任何特定的燃料噴射系統(tǒng)將如何在任何給定的發(fā)動機(jī)中被一相關(guān)的處理系統(tǒng)所精確地控制，這將取決于發(fā)動機(jī)、燃料噴射系統(tǒng)和處理系統(tǒng)的特征。
因?yàn)轵?qū)動一機(jī)動車輛的一柴油發(fā)動機(jī)以取決于影響發(fā)動機(jī)運(yùn)作的、至車輛和發(fā)動機(jī)的不同輸入的速度和負(fù)荷而運(yùn)轉(zhuǎn)，所以燃料加注的需求根據(jù)速度和負(fù)荷的變化而變化。一相關(guān)的處理系統(tǒng)處理指示諸如發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷的參數(shù)的數(shù)據(jù)，來發(fā)展用于設(shè)定所需的給發(fā)動機(jī)燃料加注的控制數(shù)據(jù)從而用于特定的運(yùn)作條件，這將保證適當(dāng)?shù)乜刂迫剂蠂娚湎到y(tǒng)，以用于發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷的多種組合。
2004年3月25日提交的美國專利申請第10/809254號公開了一種柴油發(fā)動機(jī)以及相關(guān)的處理機(jī)控制的燃料噴射系統(tǒng)，該燃料噴射系統(tǒng)處理某些數(shù)據(jù)來選定多種燃料加注模式中的一種來運(yùn)作發(fā)動機(jī)。當(dāng)處理結(jié)果選定一第一燃料加注模式(HCCI模式)時，在一發(fā)動機(jī)循環(huán)期間給發(fā)動機(jī)加注燃料以在一個或多個燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣-燃料裝料。壓縮該裝料以通過自動點(diǎn)火而燃燒，而在自動點(diǎn)火之后不再引入燃料。當(dāng)處理結(jié)果選定一第二燃料加注模式(HCCI-CD模式)時，在一發(fā)動機(jī)循環(huán)期間給發(fā)動機(jī)加注燃料以在一個或多個燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣-燃料裝料。壓縮該裝料以通過自動點(diǎn)火而燃燒(HCCI)，之后將更多的燃料引入一個或多個燃燒室以提供附加的燃燒(CD)。發(fā)動機(jī)在相對較小的負(fù)荷和相對較小的速度下利用HCCI燃燒，而在相對較大的負(fù)荷和相對較大的速度下這被稱為HCCI-CD燃燒發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種用于在一柴油發(fā)動機(jī)中增進(jìn)使用HCCI燃燒的發(fā)動機(jī)、系統(tǒng)和方法，為了達(dá)到以下目的，這些目的包括進(jìn)一步減少在發(fā)動機(jī)廢氣中產(chǎn)生不想要的成分，尤其是煤煙和NOx，以及進(jìn)一步提高熱效率。本發(fā)明具體實(shí)施在用一相關(guān)的處理系統(tǒng)編程的燃料噴射控制策略中。
根據(jù)本發(fā)明的原理，以美國專利申請第10/809254號中描述的一不同的方式來利用HCCI燃燒。本發(fā)明包括三種不同的發(fā)動機(jī)運(yùn)作模式1)HCCI模式；2)HCCI+CD模式；3)CD模式。這些模式中的每一種都將在下文詳細(xì)描述。
在相對較小的負(fù)荷和相對較低的速度下，采用HCCI模式。在比HCCI模式相對較大的負(fù)荷和相對較高的速度下，采用HCCI+CD模式。在比HCCI+CD模式還要相對較大的負(fù)荷和還要相對較高的速度下，采用CD模式。
HCCI+CD模式使得在專有地使用HCCI和專有地使用CD的范圍的部分之間的發(fā)動機(jī)運(yùn)作范圍的一部分中，能夠獲得HCCI模式的益處。
本發(fā)明的一個一般的方面涉及一種運(yùn)作一壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的方法，其中，處理某些數(shù)據(jù)來選定多種燃料加注模式中的一種以用于運(yùn)作發(fā)動機(jī)。
當(dāng)處理結(jié)果選定一第一燃料加注模式時，給多個燃燒室中的每個加注燃料以在一相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在每個這樣的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣-燃料裝料，然后壓縮每個裝料以自動點(diǎn)火，而在該相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在自動點(diǎn)火之后不引入任何附加的燃料。
當(dāng)處理結(jié)果選定一第二燃料加注模式時，給該諸燃燒室的一第一組加注燃料以在一相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在第一組的每個燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣-燃料裝料，從而對于任何給定的發(fā)動機(jī)速度，傳輸入第一組的每個燃燒室的燃料量是發(fā)動機(jī)速度而非發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)，壓縮裝料以自動點(diǎn)火，而在該相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在自動點(diǎn)火之后不引入任何附加的燃料。通過在發(fā)動機(jī)循環(huán)期間的某個時刻引入燃料來給該諸燃燒室的一第二組加注燃料，此時將在第二組的相應(yīng)的燃燒室中的空氣壓縮至足以引起燃料在引入時燃燒。
當(dāng)處理結(jié)果選定一第三燃料加注模式時，通過在發(fā)動機(jī)循環(huán)期間的某個時刻引入燃料來給諸燃燒室中的每一個加注燃料，此時將相應(yīng)燃燒室中的空氣壓縮至足以引起燃料在引入時燃燒。
另一個一般的方面涉及一種根據(jù)剛剛描述的方法而運(yùn)作的壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)。
在本發(fā)明的公開的實(shí)施例中，要處理的用于選定特定模式的數(shù)據(jù)包括發(fā)動機(jī)速度數(shù)據(jù)和發(fā)動機(jī)負(fù)荷數(shù)據(jù)。噴射壓力、持續(xù)時間、以及時刻可在諸模式之間不同。用于多種模式的每一種的燃料加注數(shù)據(jù)都包含在發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的圖譜中。
前述的以及本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)將會在下面的本發(fā)明的一目前較佳的實(shí)施例的公開中看到，該實(shí)施例描繪了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的此時預(yù)期到的最佳的模式。本說明書包括附圖，現(xiàn)在簡要地如下描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一第一實(shí)施例的原理的燃料加注策略的一代表性圖，該燃料加注策略包括用于某些速度-負(fù)荷條件的一HCCI燃燒模式、用于其它速度-負(fù)荷條件的一HCCI+CD燃燒模式、以及用于還有其它的速度-負(fù)荷條件的一CD燃燒模式。
圖2是與本發(fā)明的圖1的實(shí)施例的某些原理有關(guān)的一示例性柴油發(fā)動機(jī)的部分的一總的示意圖。
圖3是顯示了將本發(fā)明的策略的一實(shí)施例應(yīng)用于圖2的發(fā)動機(jī)的一流程圖。
圖4A顯示了根據(jù)用于HCCI燃燒的一一般的燃料加注圖譜的一一般的燃料噴射。
圖4B顯示了根據(jù)用于CD燃燒的一一般的燃料加注圖譜的一一般的燃料噴射。
具體實(shí)施例方式
圖1的豎軸代表了發(fā)動機(jī)負(fù)荷，而橫軸代表了發(fā)動機(jī)速度。在圖的原點(diǎn)處，發(fā)動機(jī)負(fù)荷為零，且發(fā)動機(jī)速度為零。實(shí)線10、12和14分別劃界限定了標(biāo)示為HCCI、HCCI+CD和CD的三個區(qū)域。
區(qū)域HCCI覆蓋了圍繞相對較小的發(fā)動機(jī)負(fù)荷和相對較低的發(fā)動機(jī)速度的多種組合的一面積。區(qū)域HCCI+CD覆蓋了圍繞比區(qū)域HCCI相對較大的發(fā)動機(jī)負(fù)荷和相對較高的發(fā)動機(jī)速度的多種組合的一面積。區(qū)域CD覆蓋了圍繞比區(qū)域HCCI+CD還要相對較大的發(fā)動機(jī)負(fù)荷和還要相對較高的發(fā)動機(jī)速度的多種組合的一面積。
當(dāng)一壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)以落入?yún)^(qū)域HCCI的一速度和負(fù)荷運(yùn)作時，以一產(chǎn)生HCCI燃燒的方式將燃料噴射入發(fā)動機(jī)汽缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)以落入?yún)^(qū)域HCCI+CD的一速度和負(fù)荷運(yùn)作時，以一產(chǎn)生HCCI燃燒的方式將燃料噴射入一些發(fā)動機(jī)汽缸，并以一產(chǎn)生CD燃燒的方式將燃料噴射入其它發(fā)動機(jī)汽缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)以落入?yún)^(qū)域CD的一速度和負(fù)荷運(yùn)作時，以一產(chǎn)生CD燃燒的方式將燃料噴射入發(fā)動機(jī)汽缸。
圖2示意地顯示了用于驅(qū)動一機(jī)動車輛的、根據(jù)由圖1限定的本發(fā)明的策略而運(yùn)作的一示例性渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)20。發(fā)動機(jī)20包括汽缸22，活塞在該汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動。每個活塞通過一連桿聯(lián)接至一曲軸的一相應(yīng)的曲柄。當(dāng)一相應(yīng)的進(jìn)氣閥打開時，進(jìn)入的空氣通過一入口系統(tǒng)(未在圖中具體顯示)傳輸至每個汽缸。
發(fā)動機(jī)具有一燃料加注系統(tǒng)，該燃料加注系統(tǒng)包括用于汽缸22的燃料噴射器24。發(fā)動機(jī)還具有一基于處理機(jī)的發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)26，該發(fā)動機(jī)控制單元26處理來自多個來源的數(shù)據(jù)，來發(fā)展用于控制發(fā)動機(jī)運(yùn)作的多個方面的多種控制數(shù)據(jù)。由ECU26處理的數(shù)據(jù)可產(chǎn)生于外部來源，諸如多種傳感器28，以及/或者在內(nèi)部產(chǎn)生。處理數(shù)據(jù)的例子可包括發(fā)動機(jī)速度、進(jìn)氣歧管壓力、排氣歧管壓力、燃料噴射壓力、燃料加注的量和時刻、空氣質(zhì)量流量、以及油門踏板位置。
ECU26控制了通過包括控制燃料噴射器24的運(yùn)作的燃料加注系統(tǒng)的運(yùn)作，來將燃料噴射入汽缸22。在ECU26中包含的處理系統(tǒng)可足夠快地處理數(shù)據(jù)，從而實(shí)時計(jì)算裝置致動的時刻和持續(xù)時間，來設(shè)置每個將燃料噴射入一汽缸的時刻和數(shù)量。使用這種控制能力來實(shí)施本發(fā)明的策略。
不論發(fā)展用于發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷的怎樣的數(shù)據(jù)值，本發(fā)明的這個特定的實(shí)施例使用了瞬時的發(fā)動機(jī)速度和瞬時的發(fā)動機(jī)負(fù)荷，來選定用于發(fā)動機(jī)的特定燃料加注模式1)用于在所有汽缸中產(chǎn)生HCCI燃燒的HCCI模式；2)用于在一些汽缸中產(chǎn)生HCCI燃燒而在其它汽缸中產(chǎn)生CD燃燒的HCCI+CD模式；或者3)用于在所有汽缸中產(chǎn)生CD燃燒的CD模式，然后根據(jù)選定燃料加注模式的策略，運(yùn)作燃料加注系統(tǒng)來給發(fā)動機(jī)加注燃料?？蛇x擇地，一策略可僅僅使用發(fā)動機(jī)負(fù)荷來選定特定的模式。
圖3顯示了用于由ECU26的處理系統(tǒng)所實(shí)施的本發(fā)明的策略的一流程圖。參考標(biāo)號32代表了該策略的開始。一步驟34處理發(fā)動機(jī)速度數(shù)據(jù)和發(fā)動機(jī)負(fù)荷數(shù)據(jù)，來確定該選定圖1的三種燃料加注模式中的哪一種。選定模式的一種方式是通過在處理系統(tǒng)中提供一個或多個圖譜以限定三個區(qū)域、以及根據(jù)圖譜來比較用于瞬時發(fā)動機(jī)速度和瞬時發(fā)動機(jī)負(fù)荷的數(shù)據(jù)值。
當(dāng)步驟34選定HCCI模式時，流程圖30顯示了會將燃料注射入每個汽缸以在所有汽缸中產(chǎn)生HCCI燃燒(參考標(biāo)號36)。圖4A顯示了用于HCCI燃燒燃料加注的一一般的例子，如同由矩形區(qū)域38所表示的一樣，該矩形區(qū)域38以噴射壓力對于曲軸轉(zhuǎn)動位置的一無量綱的圖來顯示。圖4B顯示了用于CD燃燒燃料加注的一一般的例子，如同由矩形區(qū)域42所表示的一樣，該矩形區(qū)域42以噴射壓力對于時間的一圖來顯示。
用于HCCI燃燒的燃料加注在幾個方面與用于CD燃燒的燃料加注不同，這些方面可通過比較圖4A和4B而看到。
在每個圖中，沿著橫軸從原點(diǎn)到相應(yīng)的區(qū)域38、42開始處的距離代表了一發(fā)動機(jī)循環(huán)期間的噴射時刻?？梢钥吹?，用于CD燃燒的時刻在用于HCCI燃燒的時刻的前面。
可以看到，對于由每個區(qū)域的寬度表示的噴射持續(xù)時間，用于CD燃燒的要比用于HCCI燃燒的長。對于由每個區(qū)域的高度表示的燃料噴射壓力，HCCI和CD燃燒基本相同。
在區(qū)域38或42內(nèi)，實(shí)際的噴射可以任何適于引起相應(yīng)類型的燃燒的方式來發(fā)生。例如，HCCI燃燒可由一個或多個不連續(xù)的噴射產(chǎn)生，但與不連續(xù)噴射的數(shù)量無關(guān)，HCCI模式在汽缸中往復(fù)運(yùn)動的活塞的一壓縮上行沖程期間將燃料引入汽缸。在緊接著的前述進(jìn)氣下行沖程和壓縮上行沖程的早期部分期間，燃料與進(jìn)入汽缸的增壓空氣混合，從而合成的空氣-燃料混合物是一基本均質(zhì)的混合物。燃料加注可在發(fā)生任何燃燒之前終止。當(dāng)將裝料壓縮至足以自動點(diǎn)火之后，開始HCCI燃燒。
當(dāng)步驟34選定CD模式時，流程圖30顯示了會將燃料噴射入每個汽缸以在所有汽缸中產(chǎn)生CD燃燒(參考標(biāo)號40)。CD燃燒可由一個或多個不連續(xù)的噴射產(chǎn)生，但與不連續(xù)噴射的數(shù)量無關(guān)，CD模式在汽缸中往復(fù)運(yùn)動的活塞的一壓縮上行沖程的接近頂端處將燃料引入汽缸。燃料與增壓空氣混合，該增壓空氣已壓縮至足夠大的壓力以在噴射燃料時引起發(fā)生CD燃燒。
當(dāng)步驟34選定HCCI+CD模式時，流程圖30顯示了一步驟44，該步驟44引起噴射燃料以在一些汽缸中引起HCCI燃燒而在其它汽缸中引起CD燃燒。圖2顯示了具有兩個汽缸排G1、G2的一V形發(fā)動機(jī)的一例子，每個汽缸排包括相等數(shù)量的汽缸。
在HCCI+CD模式期間，給汽缸排G1加注燃料以在其中引起發(fā)生HCCI燃燒，而給汽缸排G2加注燃料以在其中引起發(fā)生CD燃燒。以圖4A的方式給汽缸排G1加注燃料，而以圖4B的方式給汽缸排G2加注燃料。對于在HCCI+CD模式中任何給定的速度，傳輸入HCCI汽缸的燃料是固定的，即燃料加注圖譜(噴射壓力、持續(xù)時間和時刻)是基本不變的，且并不隨負(fù)荷變化而變化。然而，當(dāng)發(fā)動機(jī)速度在HCCI+CD模式中從一個速度變化至另一個速度時，傳輸入HCCI汽缸的燃料從對應(yīng)于以先前速度最大容許燃料加注的一固定量變化至對應(yīng)于以新速度最大容許燃料加注的另一固定量。因此，在HCCI+CD模式中，HCCI燃料加注是發(fā)動機(jī)速度而非發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)。
對于在HCCI+CD模式中任何給定的發(fā)動機(jī)速度，燃料加注僅僅對于CD汽缸變化，作為負(fù)荷變化的函數(shù)而變化。在此模式中，對于CD汽缸的燃料加注還可作為發(fā)動機(jī)速度的函數(shù)而變化。
選定以一種方式加注燃料的那些汽缸以及以另一種方式加注燃料的那些汽缸可以是固定的或變化的。換句話說，在HCCI+CD模式中，可在某些時期以一種方式給一特定的汽缸加注燃料，而在其它時期以另一種方式加注燃料。該策略以一適當(dāng)?shù)乃俾手貜?fù)，來保證負(fù)荷/速度迅速跟隨并且實(shí)施適當(dāng)?shù)娜剂霞幼⒛Ｊ?。在HCCI+CD模式中，HCCI和CD交替的一點(diǎn)火順序可用作使轉(zhuǎn)矩波動最小化。
當(dāng)給一汽缸加注燃料以用于HCCI燃燒時，處理過程利用了一相應(yīng)的燃料加注圖譜，該燃料加注圖譜提供適于引起與用于特定發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷的區(qū)域38相一致地噴射燃料的燃料加注參數(shù)。在HCCI模式中，所有汽缸的燃料加注作為發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)而變化。在HCCI+CD模式中，HCCI汽缸的燃料加注僅僅作為發(fā)動機(jī)速度的函數(shù)而非發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)而變化，。當(dāng)給一汽缸加注燃料以用于CD燃燒時，處理系統(tǒng)利用了一相應(yīng)的燃料加注圖譜，該燃料加注圖譜提供適于引起與用于特定發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷的區(qū)域42相一致地噴射燃料的燃料加注參數(shù)。在HCCI+CD模式和CD模式中，CD汽缸的燃料加注是發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)。因此，在圖3、4A和4B中，標(biāo)示FM1代表了用于HCCI燃燒的燃料加注圖譜，標(biāo)示FM2代表了用于CD燃燒的燃料加注圖譜。
本發(fā)明具有下面的優(yōu)點(diǎn)1)它可同時減少NOx和煤煙。
2)它具有高的熱效率。
3)它可覆蓋一發(fā)動機(jī)的整個運(yùn)作范圍。
4)它可用于重型、中型和輕型柴油發(fā)動機(jī)。
5)本發(fā)明可在處理機(jī)中單獨(dú)實(shí)施，只要該處理機(jī)具有足夠的能力，這使得本發(fā)明很節(jié)省成本。
圖1中描繪的燃料加注策略假定了發(fā)動機(jī)已經(jīng)升溫至所需運(yùn)作溫度。當(dāng)一冷的發(fā)動機(jī)啟動并開始升溫時，可使用一不同的或修改的策略。
應(yīng)該注意，實(shí)施本發(fā)明的一發(fā)動機(jī)是一真正的柴油發(fā)動機(jī)，不像在某些其它專利中描述的發(fā)動機(jī)，那些發(fā)動機(jī)除了汽缸內(nèi)柴油燃料噴射器之外，還包括端口燃料噴射器、和/或點(diǎn)火裝置、和/或以雙重燃料運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)。在此所示和所述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例的原理僅僅預(yù)期到柴油燃料的汽缸內(nèi)噴射。
盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的一目前較佳的實(shí)施例，應(yīng)該意識到，本發(fā)明的原理可應(yīng)用于落入下面的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)作一壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的方法，包括處理某些數(shù)據(jù)來選定多種燃料加注模式中的一種以用于運(yùn)作所述發(fā)動機(jī)，以及a)當(dāng)處理結(jié)果選定一第一燃料加注模式時，給多個燃燒室中的每個加注燃料以在一相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在每個這樣的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣-燃料裝料，以及壓縮每個裝料以自動點(diǎn)火，而在該相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在自動點(diǎn)火之后不引入任何附加的燃料，b)當(dāng)處理結(jié)果選定一第二燃料加注模式時，i)給所述諸燃燒室的一第一組加注燃料以在一相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在所述第一組的每個燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣—燃料裝料，從而對于任何給定的發(fā)動機(jī)速度，傳輸入所述第一組的每個燃燒室的燃料量是發(fā)動機(jī)速度而非發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)，壓縮每個裝料以自動點(diǎn)火，而在該相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在自動點(diǎn)火之后不引入任何附加的燃料，以及ii)通過在所述發(fā)動機(jī)循環(huán)期間的某個時刻引入燃料來給所述諸燃燒室的一第二組加注燃料，該時刻為所述第二組的所述相應(yīng)的燃燒室中的空氣被壓縮至足以引起所述燃料在被引入時燃燒，以及c)當(dāng)處理結(jié)果選定一第三燃料加注模式時，通過在所述發(fā)動機(jī)循環(huán)期間的某個時刻引入燃料來給所述諸燃燒室中的每一個加注燃料，該時刻為所述相應(yīng)燃燒室中的空氣被壓縮至足以引起所述燃料在被引入時燃燒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二燃料加注模式期間，對于任何給定的速度，傳輸入所述第一組的每個燃燒室的所述燃料量是基本不變的，并不隨負(fù)荷變化而變化，但當(dāng)發(fā)動機(jī)速度從一個速度變化至另一個速度時，傳輸入所述第一組的每個燃燒室的所述燃料從對應(yīng)于以先前速度最大容許燃料加注的某個基本不變的量變化至對應(yīng)于新的速度的最大容許燃料加注的一個不同的基本不變的量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第二燃料加注模式期間，對于任何給定的發(fā)動機(jī)速度，傳輸入所述第二組的每個燃燒室的所述燃料量是發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第二燃料加注模式期間，傳輸入所述第二組的每個燃燒室的所述燃料量也是發(fā)動機(jī)速度的函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理某些數(shù)據(jù)以選定多種燃料加注模式中的一種以用于運(yùn)作所述發(fā)動機(jī)的步驟包括處理指示發(fā)動機(jī)負(fù)荷的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述處理某些數(shù)據(jù)來選定多種燃料加注模式中的一種以用于運(yùn)作所述發(fā)動機(jī)的步驟包括處理指示發(fā)動機(jī)速度的數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，隨著所述發(fā)動機(jī)升溫至運(yùn)作溫度，在一幅發(fā)動機(jī)速度對發(fā)動機(jī)負(fù)荷的圖中，其原點(diǎn)對應(yīng)于零速度和零負(fù)荷，步驟a)發(fā)生在發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷在所述圖中以所述原點(diǎn)為界的第一區(qū)域內(nèi)，步驟b)發(fā)生在發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷在以所述第一區(qū)域?yàn)榻绲牡诙^(qū)域內(nèi)，以及步驟c)發(fā)生在發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷在以所述第二區(qū)域?yàn)榻绲牡谌齾^(qū)域內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過噴射將燃料引入所述燃燒室，并且該方法還包括控制將燃料噴射入兩組汽缸的壓力，從而兩個組的所述噴射壓力基本相等。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括控制燃料噴射的持續(xù)時間，從而在所述第二模式期間，一個組的所述燃料噴射的持續(xù)時間不同于另一個組的所述燃料噴射持續(xù)時間。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該方法還包括控制燃料噴射的定時，從而在所述第二模式期間，一個組的所述燃料噴射的定時不同于另一個組的所述燃料噴射定時。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所有的三種模式中，所有對所述燃燒室的燃料加注是通過將燃料從汽缸內(nèi)燃料噴射器直接噴射入所述燃燒室而實(shí)現(xiàn)。
12.一種壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)，包括一用于處理數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)；一個或多個燃燒室；以及一燃料加注系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于將燃料噴射入所述一個或多個燃燒室；其中，所述控制系統(tǒng)通過使用由所述控制系統(tǒng)處理的某些數(shù)據(jù)的一結(jié)果，來控制所述燃料加注系統(tǒng)，從而選定多種燃料加注模式中的一種以用于運(yùn)作所述發(fā)動機(jī)，從而a)當(dāng)所述處理結(jié)果選定一第一燃料加注模式時，給多個燃燒室中的每個加注燃料以在一相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在每個這樣的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣-燃料裝料，以及壓縮每個這樣的裝料以自動點(diǎn)火，而在該相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在自動點(diǎn)火之后不引入任何附加的燃料，b)當(dāng)所述處理結(jié)果選定一第二燃料加注模式時，i)給所述諸燃燒室的一第一組加注燃料以在一相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在所述第一組的每個燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一基本均質(zhì)的空氣-燃料裝料，從而對于任何給定的發(fā)動機(jī)速度，傳輸入所述第一組的每個燃燒室的燃料量是發(fā)動機(jī)速度而非發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)，以及壓縮每個裝料以自動點(diǎn)火，而在該相應(yīng)的發(fā)動機(jī)循環(huán)期間、在自動點(diǎn)火之后不引入任何附加的燃料，以及ii)通過在所述發(fā)動機(jī)循環(huán)期間的某個時刻引入燃料來給所述諸燃燒室的一第二組加注燃料，該時刻為所述第二組的所述相應(yīng)的燃燒室中的空氣被壓縮至足以引起所述燃料在被引入時燃燒，以及c)當(dāng)所述處理結(jié)果選定一第三燃料加注模式時，通過在所述發(fā)動機(jī)循環(huán)期間的某個時刻引入燃料來給所述諸燃燒室中的每一個加注燃料，該時刻為所述相應(yīng)燃燒室中的空氣被壓縮至足以引起所述燃料在被引入時燃燒。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，在所述第二燃料加注模式期間，對于任何給定的速度，傳輸入所述第一組的每個燃燒室的所述燃料量是基本不變的，并不隨負(fù)荷變化而變化，但當(dāng)發(fā)動機(jī)速度從一個速度變化至另一個速度時，傳輸入所述第一組的每個燃燒室的所述燃料從對應(yīng)于以先前速度最大容許燃料加注的某個基本不變的量變化至對應(yīng)于新的速度的最大容許燃料加注的一個不同的基本不變的量。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，在所述第二燃料加注模式期間，對于任何給定的發(fā)動機(jī)速度，傳輸入所述第二組的每個燃燒室的所述燃料量是發(fā)動機(jī)負(fù)荷的函數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，傳輸入所述第二組的每個燃燒室的所述燃料量也是發(fā)動機(jī)速度的函數(shù)。
16.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述某些數(shù)據(jù)包括指示發(fā)動機(jī)負(fù)荷的數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述某些數(shù)據(jù)包括指示發(fā)動機(jī)速度的數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，隨著所述發(fā)動機(jī)升溫至運(yùn)作溫度，在一幅發(fā)動機(jī)速度對發(fā)動機(jī)負(fù)荷的圖中，其原點(diǎn)對應(yīng)于零速度和零負(fù)荷，所述第一燃料加注模式發(fā)生在發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷在所述圖中以所述原點(diǎn)為界的第一區(qū)域內(nèi)，所述第二燃料加注模式發(fā)生在發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷在以所述第一區(qū)域?yàn)榻绲牡诙^(qū)域內(nèi)，以及所述第三燃料加注模式發(fā)生在發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷在以所述第二區(qū)域?yàn)榻绲牡谌齾^(qū)域內(nèi)。
19.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，還包括一燃料噴射系統(tǒng)，該燃料噴射系統(tǒng)通過噴射將燃料引入所述燃燒室，以及，其中，所述控制系統(tǒng)控制在所述第二模式期間、將燃料噴射入兩組汽缸的壓力，從而兩個組的所述噴射壓力基本相等。
20.如權(quán)利要求19所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還控制所述第二模式期間的燃料噴射持續(xù)時間，從而使一個組的所述燃料噴射的持續(xù)時間不同于另一個組的所述燃料噴射的持續(xù)時間。
21.如權(quán)利要求20所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還控制燃料噴射的定時，從而在所述第二模式期間，一個組的所述燃料噴射的定時不同于另一個組的所述燃料噴射定時。
22.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機(jī)，其特征在于，它還包括汽缸內(nèi)燃料噴射器，在所有的三種模式中，該汽缸內(nèi)燃料噴射器通過將燃料直接噴射入所述燃燒室而實(shí)現(xiàn)所有對所述燃燒室燃料加注。
全文摘要
一種壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)(20)具有用于處理數(shù)據(jù)的一控制系統(tǒng)(26)、一個或多個燃燒室(22)、以及用于將燃料噴射入室(22)的燃料噴射器(24)。該控制系統(tǒng)(26)使用處理包括發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷的某些數(shù)據(jù)的一結(jié)果來控制燃料加注，從而選定三種燃料加注模式(HCCI、HCCI+CD、CD)中的一種以用于運(yùn)作發(fā)動機(jī)(20)。當(dāng)處理結(jié)果選定HCCI模式時，給發(fā)動機(jī)(20)加注燃料以在所有燃燒室(22)中引起均質(zhì)裝料壓縮點(diǎn)火(HCCI)燃燒。當(dāng)處理結(jié)果選定HCCI+CD模式時，給發(fā)動機(jī)(20)加注燃料以在一些室(22)中引起HCCI燃燒，而在其余室(22)中引起CD(傳統(tǒng)柴油機(jī))燃燒。當(dāng)處理結(jié)果選定CD模式時，給發(fā)動機(jī)(20)加注燃料以在所有室(22)中引起CD燃燒。
文檔編號F02D41/00GK1973117SQ200580020510
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者Z·劉, P·魏 申請人:萬國引擎知識產(chǎn)權(quán)有限責(zé)任公司