[發明專利]用于在燃料切斷事件后操作均質充量壓燃式發動機的控制策略

有效

• 申請號: 201010214709.3
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101907031A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: J-M·康;C-F·常;H·允
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F02D43/00
• 分類號: F02D43/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;譚祐祥

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年5月19日提交的美國臨時申請61/179404的權益，在此通過引用將其并入本文。

技術領域

本發明涉及均質充量壓燃(HCCI)式發動機的操作和控制。

背景技術

本節內容僅提供與本發明相關的背景信息，并且可能不構成現有技術。

已知的火花點火(SI)式發動機將空氣/燃料混合物引入各汽缸中，該空氣/燃料混合物在壓縮沖程中被壓縮并被火花塞點燃。已知的壓燃式發動機在壓縮沖程的上止點(TDC)附近將加壓燃料噴入燃燒汽缸中并在剛一噴射后就將其點燃。SI式發動機和壓燃式發動機兩者的燃燒涉及受流體力學控制的預混合或擴散的火焰。

SI式發動機能夠以多種燃燒模式操作，包括均質SI燃燒模式和分層充氣SI燃燒模式。SI式發動機能被構造成在預定的速度/載荷操作條件下以均質充量壓燃(HCCI)燃燒模式操作，均質充量壓燃(HCCI)燃燒也可互換地稱為受控自動點火燃燒。受控自動點火(HCCI)燃燒包括分散的、無火焰的、自動點火的燃燒過程，該過程受氧化化學性質控制。以受控自動點火(HCCI)燃燒模式操作的發動機具有汽缸充量，該充量優選在成分、溫度、以及在進氣門關閉時刻的剩余排氣方面是均勻的。在發動機以稀的空氣/燃料混合物(也就是稀的空氣燃料化學當量點)進行操作時，受控自動點火(HCCI)燃燒是分散的動力學受控的燃燒過程，具有相對低的峰值燃燒溫度，從而導致較低的氮氧化物(NO_X)排放。均勻的空氣/燃料混合物最小化了會形成煙塵和顆粒物排放的高濃度區域的產生。

受控自動點火(HCCI)燃燒取決于下列因素：例如汽缸充量的成分、溫度、以及進氣門關閉時的壓力。因此，給發動機的控制輸入必須小心協調，以確保自動點火燃燒。受控自動點火(HCCI)燃燒策略可以包括利用排氣再壓縮閥門策略。排氣再壓縮閥門策略包括：通過對閥門的關閉正時進行調節從而經由從前一發動機循環所捕獲的熱的剩余氣體來控制汽缸充量的溫度。在排氣再壓縮策略中，在TDC之前關閉排氣門并在TDC之后打開進氣門從而形成負閥門重疊(NVO)時段，在該時段內進氣門和排氣門都關閉，因此捕獲了排氣。進氣門和排氣門的開啟正時優選相對于TDC-進氣是對稱的。汽缸充量的成分和溫度都強烈地受到排氣門關閉正時的影響。特別是，越早關閉排氣門就能保留來自前一發動機循環的更多的熱剩余氣體，從而留下了更少的空間用于引入新鮮空氣質量，因此增加了汽缸充量溫度并降低了汽缸的氧濃度。在排氣再壓縮策略下，通過NVO時段來測量排氣門關閉正時和進氣門開啟正時。

通過選擇性調節節氣門位置以及調節進氣門和排氣門的開啟和關閉來控制發動機氣流。在如此配置的發動機系統上，進氣門和排氣門的開啟和關閉正時是利用可變閥門致動系統來實現的，所述可變閥門致動系統包括可變的凸輪定相和可選的多級閥門升程，例如提供兩個或多個閥門升程位置的多級凸輪凸角。與節氣門位置改變不同的是，多級閥門升程機構的閥門升程位置的改變是離散的改變，不是連續的改變。

當發動機以受控自動點火(HCCI)燃燒模式操作時，發動機控制包括稀的或化學當量的空氣/燃料比操作，其中節氣門完全打開以最小化發動機泵送損失。當發動機以SI燃燒模式操作時，發動機控制包括化學當量的空氣/燃料比操作，其中節氣門被在0％到100％全部打開位置的范圍內進行控制，以便控制進氣氣流從而達到化學當量的空氣/燃料比。

一種已知的燃料控制策略包括：在行進車輛的操作期間，當操作者釋放加速器踏板時切斷給所有發動機汽缸的燃料供給，這被稱為燃料切斷(FCO)事件。當隨后操作者輕觸加速器踏板時，發動機被再次供給燃料和重新著火。使以受控自動點火(HCCI)模式操作的發動機重新著火利用了來自前一燃燒循環的余熱，以便引發自動點火的燃燒。但是，由于不能利用來自前一燃燒循環的余熱，所以當以受控自動點火(HCCI)模式操作時，在燃料切斷事件后使發動機重新著火可能會導致不穩定的燃燒。

一種在任意的發動機載荷情況下在受控自動點火(HCCI)模式中引發重新著火的方法包括：恰在火花點火正時之前將總的發動機燃料質量的一小部分噴向火花塞附近，以便在總體上稀薄的燃燒充量混合物內引發火焰傳播。這種重新著火的方法可能由于在噴射大量燃料時的大量火焰燃燒的緣故從而導致在持續的一些發動機循環期間生成過多的NO_X排放物。

發明內容