[發明專利]火花輔助HCCI燃燒模式中的燃燒定相控制

有效

• 申請號: 201110362973.6
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102465783A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: J-M.康;H.允;C-F.常
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F02D43/00
• 分類號: F02D43/00;F02D21/08;F02P5/145
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;楊楷

技術領域

本公開涉及均質充量壓縮點火（HCCI）發動機的操作和控制。

背景技術

本部分的陳述僅提供與本公開相關的背景信息，并可能不構成現有技術。

內燃發動機，尤其是汽車內燃發動機，通常分為兩種類型：火花點火和壓縮點火。火花點火發動機，諸如汽油發動機，將燃料/空氣混合物引入燃燒氣缸，然后該燃料/空氣混合物在壓縮沖程中壓縮并由火花塞點火。壓縮點火發動機（諸如柴油發動機）在壓縮沖程的上止點（TDC）附近將加壓燃料引入或噴入燃燒氣缸內，該加壓燃料在噴射后被點火。汽油發動機和柴油發動機的燃燒涉及通過流體力學控制的預混火焰或擴散火焰。各類型的發動機具有優點和缺點。總體而言，汽油發動機產生較少的排放，但是效率較差。總體而言，柴油發動機更有效率，但產生更多的排放。

最近，其它類型的燃燒方法已經被引入內燃發動機中。這些燃燒概念中的一種在本領域中已知為均質充量壓縮點火（HCCI）。HCCI燃燒模式包括分布式的、無火焰、自動點火燃燒過程，其由氧化化學而不是流體力學來控制。在典型的操作于HCCI燃燒模式的發動機中，在進氣閥關閉時刻，氣缸充量的成分溫度接近均勻。操作于HCCI燃燒模式的典型的發動機還可以利用分層充量燃料噴射操作，來控制和改變燃燒過程，包括使用分層充量燃燒來觸發HCCI燃燒。因為自動點火是分布式動力學控制的燃燒過程，因此，發動機操作于非常稀的燃料/空氣混合物（即，燃料/空氣化學計量點的貧側）并具有相對低的峰值燃燒溫度，因此形成非常低的氮氧化物（NOx）的排放。與用于柴油發動機的分層燃料/空氣燃燒混合物相比，自動點火的燃料/空氣混合物是比較均勻的，因此，顯著地消除了在柴油發動機中形成煙霧和顆粒排放物的濃區域。由于這種非常稀的燃料/空氣混合物，操作在自動點火燃燒模式的發動機能夠非節流地操作以獲得柴油發動機般的燃料經濟性。HCCI發動機能夠以大量的排氣再循環（EGR）操作于化學計量點，從而獲得有效的燃燒。

對操作于自動點火模式的發動機燃燒的起始沒有直接的控制，因為氣缸充量的化學動力學決定了燃燒的起始和過程。化學動力學對溫度是敏感的，因此，受控的自動點火燃燒過程對溫度是敏感的。影響燃燒開始和過程的一個重要變量是氣缸結構的有效溫度，即，氣缸壁、蓋、閥和活塞冠的溫度。另外，已知火花輔助點火在某些操作范圍內有助于燃燒。

在較高的負荷操作于HCCI模式可能是很困難的，因為燃燒室內的能量隨著增加的負荷而增加。這種增加的能量，由例如正在燃燒的空氣燃料充量中的較高的溫度來表現，增加了空氣燃料充量在預期的燃燒點之前燃燒的可能性，導致來自燃燒室的不期望的壓力波動或激振。

發明內容

一種用于控制多氣缸火花點火直噴內燃發動機中的燃燒的方法，包括：確定用于維持可接受的燃燒性質的期望燃燒定相；監測每個氣缸的燃燒定相；選擇對應于具有最為延遲的燃燒定相的一個氣缸的目標燃燒定相；調節不具有最為延遲的燃燒定相的每個氣缸中的火花正時，以獲得所述目標燃燒定相，以使所有氣缸中的燃燒定相平衡于所述目標燃燒定相；以及調節外部EGR百分比以使所有氣缸中的平衡的燃燒定相收斂到所述期望的燃燒定相。

此外，本發明涉及以下技術方案。

1.?一種用于控制多氣缸火花點火直噴內燃發動機中的燃燒的方法，包括：

確定用于維持可接受的燃燒性質的期望燃燒定相；

監測每個氣缸的燃燒定相；

選擇對應于具有最為延遲的燃燒定相的一個氣缸的目標燃燒定相；

調節不具有最為延遲的燃燒定相的每個氣缸中的火花正時，以獲得所述目標燃燒定相，以使所有氣缸中的燃燒定相平衡于所述目標燃燒定相；以及

調節外部EGR百分比以使所有氣缸中的平衡的燃燒定相收斂到所述期望的燃燒定相。

2.?如技術方案1所述的方法，其中，所述燃燒性質包括燃燒噪聲、燃燒效率和燃燒穩定性。

3.?如技術方案1所述的方法，其中，調節不具有最為延遲的燃燒定相的每個氣缸中的火花正時包括：

將所監測的每個氣缸的燃燒定相與所述目標燃燒定相比較；

基于所述比較來確定每個相應氣缸的相應燃燒定相差；以及

以基于所述相應的燃燒定相差的量來調節不具有最為延遲的燃燒定相的每個氣缸中的火花正時。