控制以壓縮點火燃燒模式操作的內(nèi)燃機操作的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及配置為W均質(zhì)充氣（charge)壓縮點火（肥Cl)燃燒模式操作的內(nèi)燃發(fā) 動機。
【背景技術(shù)】
[0002] 本部分中的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 已知的火花點燃（SI)發(fā)動機將空氣-燃料混合物引入每一個氣缸中，空氣-燃料 混合物在壓縮沖程中被壓縮并且由火花塞點燃。已知的壓縮-點燃（Cl)發(fā)動機在壓縮沖 程的上止點（TDC)附近將加壓燃料噴射到燃燒氣缸中，該加壓燃料在噴射時點燃。SI發(fā)動 機和CI發(fā)動機二者的燃燒都設(shè)及由流體力學(xué)控制的預(yù)混或擴散火焰。
[0004] SI發(fā)動機可W不同的燃燒模式操作，包括均質(zhì)SI燃燒模式和分層充氣SI燃燒模 式。SI發(fā)動機可配置為在預(yù)定速度/載荷操作條件下W均質(zhì)充氣壓縮點燃（HCCI)燃燒模 式操作，也被稱為受控自動點燃燃燒。HCCI燃燒為分布式無焰動態(tài)受控自動點燃燃燒過程， 其中發(fā)動機在稀釋的空氣-燃料混合物下操作，即稀的化學(xué)當量空氣/燃料點，具有相對低 的燃燒峰值溫度，導(dǎo)致低NOx排放。WHCCI燃燒模式操作的發(fā)動機具有在進氣閥關(guān)閉時間 在組分、溫度和殘余排氣方面優(yōu)選均質(zhì)的氣缸充氣。均質(zhì)空氣-燃料混合物將形成顆粒物 質(zhì)的氣缸內(nèi)富燃燒區(qū)的發(fā)生最小化。 陽0化]發(fā)動機氣流可通過選擇地調(diào)整節(jié)氣閥的位置和進氣閥與排氣閥的開閉來控制。在 運樣配備的發(fā)動機系統(tǒng)上，進氣閥和排氣閥的開閉可能使用可變閥促動系統(tǒng)調(diào)整，可變閥 促動系統(tǒng)包括可變凸輪相位和可選擇的多級閥升程，例如多級凸輪瓣，其提供兩個或多個 閥升程位置。與節(jié)氣閥位置改變相反，多級閥升程機構(gòu)的閥位置中的改變是離散級的改變。
[0006] 當發(fā)動機WHCCI燃燒模式操作時，發(fā)動機在稀或化學(xué)當量空氣/燃料比率操作下 操作，其中節(jié)氣閥打開較寬，W最小化發(fā)動機累氣損失。當發(fā)動機WSI燃燒模式操作時，發(fā) 動機在化學(xué)當量空氣/燃料比下或附近操作，其中節(jié)氣閥在從0%到100%的寬打開位置的 位置范圍上被控制，W控制進氣空氣流，從而實現(xiàn)化學(xué)當量空氣/燃料比。
[0007] 在W肥CI燃燒模式的發(fā)動機操作過程中，燃燒受點火之前的壓縮前或過程中氣 缸充氣氣體溫度W及氣缸充氣的混合物組分影響。已知的W自動點火燃燒模式操作的發(fā)動 機使用校準表計入環(huán)境和發(fā)動機操作條件中的變化，作為總發(fā)動機控制方案的一部分。已 知的HCCI發(fā)動機控制方案包括使用輸入?yún)?shù)進行控制發(fā)動機參數(shù)的校準，輸入?yún)?shù)包括 例如發(fā)動機負荷、發(fā)動機速度和發(fā)動機冷卻劑溫度。氣缸充氣氣體溫度可通過經(jīng)由發(fā)動機 閥重疊控制熱氣體殘余W及經(jīng)由排氣再循環(huán)控制冷氣體殘余來影響。氣缸充氣氣體溫度、 壓力、組分可受發(fā)動機環(huán)境因素影響，發(fā)動機環(huán)境因素包括例如空氣溫度、濕度、高度和燃 料參數(shù)，例如RVP、含能量和品質(zhì)。
[0008] 在W肥CI燃燒模式的發(fā)動機操作過程中的燃燒可具有燃燒熱釋放方面的特性， 運可包括相對于活塞位置的燃燒正時。燃燒正時可借助質(zhì)量燃燒分數(shù)來描述，其表示氣缸 充氣的質(zhì)量分數(shù)的一部分被燃燒時所處的活塞位置。感興趣的質(zhì)量燃燒分數(shù)包括CA50點 (W相對于TDC的曲柄角的形式），在該點處，積聚的熱釋放達到氣缸充氣的總熱釋放的 50%。
[0009] 空氣流控制策略根據(jù)所選的燃燒模式改變，需要系統(tǒng)中低速和高速促動器的位置 改變。配備有凸輪相位器和可變閥升程系統(tǒng)（例如兩級閥外形切換器）的肥CI發(fā)動機， 在SI模式中通過高升程閥外形操作，并且在肥CI模式中通過低升程閥外形操作。運在低 和部分負荷條件下顯著降低累氣損失。由于發(fā)動機在HCCI模式中W寬打開閥位置操作，因 此氣缸充入空氣經(jīng)由凸輪相位通過改變進氣和排氣閥正時并且由此調(diào)整進氣閥關(guān)閉（IVC) 處的有效氣缸容積來控制，而在SI模式中氣缸充入空氣主要使用節(jié)氣閥來改變進氣歧管 壓力而控制。與WSI模式和HCCI模式操作相關(guān)聯(lián)的閥外形和正時W及進氣歧管壓力對于 恒定的發(fā)動機負荷非常不同，提高了可注意到的扭矩偏差W及相關(guān)聯(lián)的駕駛性懲罰的可能 性，缺乏適當?shù)陌l(fā)動機控制策略來緩解運樣的扭矩偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 內(nèi)燃發(fā)動機配置為W均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒模式和采用進氣閥延遲關(guān)閉的火花 點火燃燒模式操作。用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法包括確定從前一發(fā)動機循環(huán)再引入燃燒室 中的殘余氣體量，W及基于從前一發(fā)動機循環(huán)再引入到燃燒室中的殘余氣體量確定捕集在 燃燒室中用于當前發(fā)動機循環(huán)的新鮮空氣量?；诓都谌紵抑杏糜诋斍鞍l(fā)動機循環(huán)的 新鮮空氣量控制用于當前發(fā)動機循環(huán)的對氣缸的燃料供給。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于在W均質(zhì)充氣燃燒模式操作和W采用進氣閥延 遲關(guān)閉的火花點燃燃燒模式操作之間的轉(zhuǎn)變過程中操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述方法包 括：
[0012] 確定從前一發(fā)動機循環(huán)再引入到燃燒室中的殘余氣體量；
[0013] 基于從前一發(fā)動機循環(huán)再引入到燃燒室中的殘余氣體量，確定捕集在燃燒室中用 于當前發(fā)動機循環(huán)的新鮮空氣量；和
[0014] 通過控制器，基于捕集在燃燒室中用于當前發(fā)動機循環(huán)的新鮮空氣量，控制用于 當前發(fā)動機循環(huán)的對氣缸的發(fā)動機燃料供給。
[0015] 優(yōu)選地，其中，W采用進氣閥延遲關(guān)閉的火花點燃燃燒模式操作內(nèi)燃發(fā)動機包括 在進氣閥于下止點度DC)之后關(guān)閉的情況下操作內(nèi)燃發(fā)動機，并且其中，確定從前一發(fā)動 機循環(huán)再引入到燃燒室中的殘余氣體量包括：確定在進氣閥于BDC之后關(guān)閉的情況下被推 回到燃燒室的進氣端口中的殘余氣體量，和確定來自前一發(fā)動機循環(huán)的被捕集在燃燒室中 的殘余氣體量。
[0016] 優(yōu)選地，其中，確定在進氣閥于BDC之后關(guān)閉的情況下被推回到燃燒室的進氣端 口中的殘余氣體量和確定來自前一發(fā)動機循環(huán)的被捕集在燃燒室中的殘余氣體的量包 括：
[0017] 當排氣閥和進氣閥不重疊時，確定在排氣閥關(guān)閉時的氣缸容積；和
[0018] 根據(jù)W下公式確定在連續(xù)的發(fā)動機循環(huán)上被推回到進氣端口中的殘余氣體體 積：
，：
[0020] 其中
[0021] Vevc是排氣閥關(guān)閉時的氣缸容積，
[0022] 化es是被推回到進氣端口中的殘余氣體體積，
[0023] k表示當前發(fā)動機循環(huán)，
[0024] k+1表示下一發(fā)動機循環(huán)， 陽0對 V。是余隙容積，
[0026] Vd是氣缸排量，并且
[0027] Vive是進氣閥關(guān)閉時的氣缸容積。
[0028] 優(yōu)選地，方法進一步包括確定在前一發(fā)動機循環(huán)過程中被推回到進氣端口中的燃 料量，并且
[0029] 其中基于捕集在燃燒室中用于當前發(fā)動機循環(huán)的新鮮空氣量控制對氣缸的發(fā)動 機燃料供給包括：基于捕集在燃燒室中用于當前發(fā)動機循環(huán)的新鮮空氣量和在前一發(fā)動機 循環(huán)過程中被推回到進氣端口中的燃料量控制用于當前發(fā)動機循環(huán)的對氣缸的發(fā)動機燃 料供給。
[0030] 優(yōu)選地，其中，確定前一發(fā)動機循環(huán)過程中被推回到進氣端口中的燃料量包括根 據(jù)W下公式確定在前一發(fā)動機循環(huán)過程中被推回到進氣端口中的燃料量：
W巧其中
[0033]Hif是噴射到氣缸中的燃料質(zhì)量，
[0034] Wf是被推回到進氣端口中的燃料量， 陽0對 V。是余隙容積，
[0036] Vd是氣缸排量，
[0037]Vivc是進氣閥關(guān)閉時的氣缸容積，
[0038] k表示當前發(fā)動機循環(huán)，并且
[0039]k+1表示下一發(fā)動機循環(huán)。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于在W均質(zhì)充氣燃燒模式操作和W采用進氣閥 延遲關(guān)閉的火花點燃燃燒模式操作之間的轉(zhuǎn)變過程中操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述方法包 括：
[0041] 確定從前一發(fā)動機循環(huán)再引入到燃燒室中的殘余氣體量；
[0042] 確定在前一發(fā)動機循環(huán)過程中推回到進氣端口中的燃料量；和
[0043] 通過控制器，基于捕集在燃燒室中用于當前發(fā)動機循環(huán)的新鮮空氣量和在前一發(fā) 動機循環(huán)過程中被推回到進氣端口中的燃料量，控制用于當前發(fā)動機循環(huán)的對氣缸的發(fā)動 機燃料供給。
[0044] 優(yōu)選地，其中，確定前一發(fā)動機循環(huán)過程中被推回到進氣端口中的燃料量包括根 據(jù)W下公式確定在前一發(fā)動機循環(huán)過程中被推回到進氣端口中的燃料量：
[0046] 其中
[0047] nif是噴射到氣缸中的燃料質(zhì)量， W48] 是被推回到進氣端口中的燃料量， W例 V。是余隙容積，
[0050] Vd是氣缸排量，
[0051] Vive是進氣閥關(guān)閉時的氣缸容積，
[0052] k表示當前發(fā)動機循環(huán)，并且
[0053] k+1表示下一發(fā)動機循環(huán)。
[0054] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種多氣缸直噴四沖程內(nèi)燃發(fā)動機，包括： 陽化5] 進氣閥，操作地連接到進氣凸輪軸，用于控制進入每一個燃燒室中的空氣流；
[0056] 排氣閥，操作地連接到排氣凸輪軸，用于控制來自每一個燃燒室的排氣流；
[0057] 進氣可變凸輪相位調(diào)整和可變升程控制裝置；
[0058] 排氣可變凸輪相位調(diào)整和可變升程控制裝置；
[0059] 所述發(fā)動機，配置為W進氣閥延遲關(guān)閉化IVC)模式操作，包括W高升程進氣閥曲 線控制所述進氣可變凸輪相位調(diào)整和可變升程控制裝置，并且切換為使得，在下止點之后 當發(fā)動機W火花點燃燃燒模式操作時，進氣閥關(guān)閉；和
[0060] 控制器，在W均質(zhì)充氣燃燒模式操作發(fā)動機和W采用進氣閥延遲關(guān)閉的火花點燃 燃燒模式操作發(fā)動機之間的轉(zhuǎn)變過程中執(zhí)行一控制例程，方法包括：