[發明專利]均質充氣壓縮點火發動機的控制策略

有效

• 申請號: 201010271391.2
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN102003323A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: J-M·康;H·允
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F02P9/00
• 分類號: F02P9/00;F02D43/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范曉斌

相關申請的交叉引用

本申請是2009年2月11日提交的申請No.12/369,086的部分繼續，申請No.12/369,086要求于2008年2月15日提交的美國臨時申請No.61/029,038的權益，上述兩個申請的公開內容在此作為參考全文引入。

技術領域

本發明涉及均質充氣壓縮點火(HCCI)發動機的操作和控制。

背景技術

該部分的內容僅提供與本發明有關的背景信息，且可能不構成現有技術。

已知的火花點火(SI)發動機將空氣/燃料混合物引入每個氣缸中，空氣/燃料混合物在壓縮沖程中被壓縮并由火花塞點火。已知的壓縮點火發動機在壓縮沖程的上止點(TDC)附近將加壓燃料噴入燃燒氣缸內，加壓燃料在噴射后被點火。汽油發動機和柴油發動機兩者的燃燒均包括由流體力學控制的預混合或擴散火焰。

SI發動機能夠以多種不同的燃燒模式操作，包括均質充氣SI燃燒模式和分層充氣SI燃燒模式。SI發動機能夠被設置用于在預定速度/負載操作條件下以均質充氣壓縮點火(HCCI)燃燒模式操作，也可互換地稱為受控自動點火(HCCI)燃燒。受控自動點火(HCCI)燃燒是由氧化化學作用控制的分布式、無火焰、自動點火燃燒過程。以受控自動點火(HCCI)燃燒模式操作的發動機在進氣閥關閉時間時具有在組分、溫度以及殘余排氣方面優選是均質的氣缸充氣。受控自動點火(HCCI)燃燒是一種分布式動態受控燃燒過程，其中發動機用稀薄的空氣/燃料混合物(即，稀于空氣/燃料化學計量比點)操作，具有相對低的峰值燃燒溫度，從而得到低氮氧化物(NO_X)排放。均質空氣/燃料混合物使得形成煙霧和顆粒排放物的濃區域的出現最小化。

受控自動點火(HCCI)燃燒在很大程度上取決于諸如在進氣閥關閉時氣缸充氣組分、溫度和壓力的因素。因此，發動機的控制輸入必須被仔細協調以確保自動點火燃燒。受控自動點火(HCCI)燃燒策略可以包括使用排氣再壓縮閥策略。排氣再壓縮閥策略包括通過調節閥關閉定時截留來自前一發動機循環的熱殘余氣體來控制氣缸充氣溫度。在排氣再壓縮策略中，排氣閥在上止點(TDC)之前關閉且進氣閥在TDC之后開啟，從而形成負閥重疊(NVO)時段，在NVO時段中，排氣閥和進氣閥均關閉，從而截留排氣。進氣閥和排氣閥的開啟定時優選地相對于TDC進氣對稱。氣缸充氣組分和溫度均在很大程度上受到排氣閥關閉定時的影響。具體地，排氣閥關閉越早，能夠保留的來自于前一循環的熱殘余氣體越多，留下的用于進來的新鮮空氣質量的空間越少，從而增加氣缸充氣溫度并降低氣缸氧氣濃度。在排氣再壓縮策略中，排氣閥關閉定時和進氣閥開啟定時由NVO時段度量。

在發動機操作中，發動機空氣流通過選擇性地調節進氣空氣節氣門閥的位置和調節進氣閥和排氣閥的開啟和關閉來控制。在一個已知系統中，進氣閥和排氣閥的開啟和關閉可以使用可變閥致動系統來完成，所述可變閥致動系統包括可變凸輪定相和可選擇多級閥升程，例如提供兩個或更多閥升程位置的多級凸輪凸角。多級閥升程機構的閥位置的變化可以是離散變化。在其它已知系統中，閥位置的變化可以是連續可變的。

當發動機以受控自動點火(HCCI)燃燒模式操作時，發動機控制包括稀或化學計量比空氣/燃料比操作，其中，節氣門寬開啟以使得發動機泵送損失最小化。當發動機以SI燃燒模式操作時，發動機控制以化學計量比空氣/燃料比操作，其中，節氣門閥在從寬開啟位置的0％至100％的位置范圍內控制，以控制進氣空氣流從而實現化學計量比空氣/燃料比。

由于與不完全燃燒和燃燒穩定性有關的問題，發動機能夠以受控自動點火(HCCI)燃燒模式操作的發動機速度/負載操作范圍可能被限制。已知發動機系統在低速/低負載操作條件(包括關閉節氣門/怠速條件和冷發動機操作)下會限制或禁止以受控自動點火(HCCI)燃燒模式的發動機操作，以使得不完全燃燒和燃燒不穩定最小化。

發明內容

一種響應于低負載需求操作多缸火花點火直接噴射內燃機的方法，包括：在低負載操作期間在每個燃燒循環期間監測與每個氣缸的燃燒相關的發動機狀態；基于所監測的與相應氣缸的燃燒相關的發動機狀態來確定每個氣缸的燃燒穩定性指數；以及基于針對相應氣缸確定的燃燒穩定性指數來相對于每個氣缸的燃料噴射事件的結束獨立地調節火花放電的開始。

方案1.一種響應于低負載需求操作多缸火花點火直接噴射內燃機的方法，包括：

在低負載操作期間在每個燃燒循環期間監測與每個氣缸的燃燒相關的發動機狀態；