[發(fā)明專利]具有HCCI發(fā)動機的混合動力系統(tǒng)中的瞬態(tài)燃燒噪聲控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110113862.1
• 申請日: 2011-05-04
• 公開（公告）號: CN102233876A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J-M.康;張曼鋒;C-F.常
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B60W10/06
• 分類號: B60W10/06;B60W10/08;B60W20/00;B60W40/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;楊楷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混合動力系統(tǒng)，其包括可運行在HCCI燃燒模式的發(fā)動機和扭矩產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)

在本節(jié)中的描述僅僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，而不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

已知的火花-點火（SI）發(fā)動機將空氣/燃料混合物引入每個氣缸中，它們在壓縮沖程中被壓縮并且由火花塞點燃。已知的壓燃式發(fā)動機在壓縮沖程的上止點（TDC）附近將加壓的燃料噴射到燃燒氣缸中，這些燃料在噴射后燃燒。汽油機和柴油機兩者的燃燒均涉及由流體力學控制的預(yù)混或者擴散的火焰。

SI發(fā)動機可運行在多種不同的燃燒模式下，包括均質(zhì)SI燃燒模式和分層充氣SI燃燒模式。SI發(fā)動機可構(gòu)造成在預(yù)定的速度/負荷運行條件下，運行在均質(zhì)壓燃（HCCI）燃燒模式，其還稱為受控自燃燃燒。HCCI燃燒包括由氧化化學作用所控制的分布式無焰的自燃燃燒過程。運行在HCCI燃燒模式下的發(fā)動機具有氣缸充氣，其優(yōu)選在進氣門關(guān)閉時在成分、溫度以及剩余排氣方面是均質(zhì)的。HCCI燃燒是一種分布式動力受控的燃燒過程，其中發(fā)動機運行在稀薄的空氣/燃料混合物下，也就是貧的化學計量空氣/燃料點，而且處于相對低的峰值燃燒溫度，從而產(chǎn)生低的NOx排放。該均質(zhì)空氣/燃料混合物使得形成煙霧和微粒排放的濃區(qū)域的出現(xiàn)最小化。

在發(fā)動機運行中，通過有選擇地調(diào)節(jié)節(jié)氣門的位置以及進氣門和排氣門的打開和關(guān)閉來控制發(fā)動機氣流。在如此裝備的發(fā)動機系統(tǒng)中，進氣門和排氣門的打開和關(guān)閉可采用可變閥致動系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，該可變閥致動系統(tǒng)包括可變凸輪相位和可選擇的多級閥門升程，例如提供兩個或更多閥門升程位置的多級凸輪凸角。與節(jié)氣門位置改變相反，多級閥門升程機構(gòu)的閥門位置的變化是離散變化，而不是連續(xù)的。

當發(fā)動機運行在HCCI燃燒模式時，發(fā)動機運行在貧的或者化學計量的空燃比操作中，其中節(jié)氣門較寬的打開以最小化發(fā)動機泵送損失。在HCCI燃燒模式下的發(fā)動機扭矩響應(yīng)受到充氣溫度和成分的限制。因此,如果運行條件發(fā)生突然改變，例如需求扭矩的突然增加，對扭矩需求的響應(yīng)受到較慢的氣門正時和廢氣再循環(huán)（EGR）響應(yīng)的限制。當發(fā)動機響應(yīng)于扭矩需求而被控制時，會產(chǎn)生討厭的燃燒噪聲或者響聲。

在具體的實施例中，壓燃式發(fā)動機運行在15:1和22:1，和更大的范圍的較高幾何壓縮比下。高壓縮比增加了壓燃發(fā)動機的熱效率。壓燃式發(fā)動機通過將未節(jié)流的空氣引入燃燒室中來進行操作，從而通過減少泵送損失來增加效率。在壓燃式發(fā)動機中，通過對燃油噴射定時來控制點燃正時，公知為至燃燒室內(nèi)的噴射開始（SOI），在壓縮沖程結(jié)束附近，當燃燒室內(nèi)捕獲的空氣處于或者高于燃料的自燃溫度時或者燃燒開始（SOC）時。燃燒過程的熱釋放導(dǎo)致缸內(nèi)壓力增加，以與點燃式發(fā)動機相同的方式，迫使活塞向下。

壓燃式發(fā)動機的一個實施例包括發(fā)動機運行在預(yù)混-充氣壓燃（PCCI）燃燒模式中。PCCI燃燒模式與壓燃式燃燒系統(tǒng)相結(jié)合，具有較高流速的冷卻廢氣再循環(huán)（EGR）和較早的SOI定時。結(jié)合高的EGR率和較早的SOI會導(dǎo)致在SOC之前較長的著火延遲期。在PCCI燃燒期間，著火延遲期超過燃料噴射持續(xù)時間，會導(dǎo)致在SOC處的預(yù)混燃燒事件。?燃料和空氣的充分預(yù)混合，與較高的EGR流速一起，降低了有助于顆粒物質(zhì)形成的局部富區(qū)域的形成。較高的EGR率作為充氣稀釋，會將燃燒溫度抑制低于形成大量NOx的溫度。

在發(fā)動機運行在HCCI或者PCCI燃燒模式下，在低負荷到高負荷之間的轉(zhuǎn)變是復(fù)雜的。發(fā)動機控制模塊必須調(diào)整多個裝置的致動，以便提供不令人討厭的燃燒過程。在低到高負荷要求的轉(zhuǎn)變期間，充氣溫度和成分的改變受到凸輪定相中時間-速率改變、氣門正時和EGR流的限制。直到實現(xiàn)了所需的充氣溫度和成分，可能發(fā)生不完全燃燒或者響聲，從而分別導(dǎo)致扭矩干擾和令人討厭的燃燒噪聲。

發(fā)明內(nèi)容

一種控制直噴內(nèi)燃發(fā)動機和扭矩機械的方法，其中該內(nèi)燃機和扭矩機械構(gòu)造城響應(yīng)于操作者的扭矩需求將扭矩傳送到傳動系統(tǒng)上，該方法包括：運行直噴式內(nèi)燃發(fā)動機以傳送扭矩到傳動系統(tǒng)中，監(jiān)測操作者扭矩需求，確定與操作者扭矩需求相關(guān)的時間常數(shù)，檢測與操作者扭矩需求相關(guān)的快速的瞬變狀態(tài)，提供與操作者扭矩需求和所述時間常數(shù)成函數(shù)關(guān)系的受限的發(fā)動機扭矩命令，且在快速的瞬變狀態(tài)期間控制發(fā)動機運行以實現(xiàn)所述受限的發(fā)動機扭矩命令，和響應(yīng)于電動機扭矩命令來運行扭矩機械，該電動機扭矩命令對應(yīng)于在操作者扭矩需求和受限的發(fā)動機扭矩命令之間的差異。

本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。