[发明专利]间接HCCI燃烧控制

说明书

技术领域

本发明涉及均质充量压燃式（HCCI）发动机的操作和控制。

背景技术

本部分中的叙述仅提供与本发明相关的背景信息。因此，这些叙述不旨在构成对现有技术的承认。

内燃发动机尤其是汽车内燃发动机通常分成火花点火式发动机和压燃式发动机两类中之一。传统的火花点火式发动机例如汽油发动机通常如下运行：将燃料/空气混合物引入到燃烧室中，然后燃料/空气混合物在压缩冲程中被压缩并由火花塞点燃。传统的压燃式发动机例如柴油发动机通常如下运行：将加压燃料接近于压缩冲程的上止点（TDC）引入或喷射到燃烧室中，加压燃料基于喷射而点燃。传统的汽油发动机和柴油发动机两者的燃烧涉及由流体力学控制的预混合或扩散火焰。每种类型的发动机均具有优缺点。通常，汽油发动机产生较少的排放物，但是效率低，而柴油发动机通常效率较高，但是产生较多的排放物。

近来，对于内燃发动机，已经提出其他类型的燃烧方法。例如，均质充量压燃式（HCCI）燃烧模式包括由氧化化学而不是流体力学控制的分布式的、无火焰的、自动点火燃烧过程。在以HCCI燃烧模式操作的典型发动机中，气缸充量在进气门关闭时间在合成物温度下接近于均质。因为自动点火是分布式动力学受控的燃烧过程，所以发动机在非常稀释的燃料/空气混合物（即，贫燃料/空气化学计量点）下操作，并具有相对低的峰值燃烧温度，由此形成极低的氧化氮（NO_x）排放物。与在柴油发动机中使用的分层燃料/空气燃烧混合物相比，用于自动点火的燃料/空气混合物是相对均质的，因此，基本上消除了在柴油发动机中形成烟和颗粒排放物的富区。由于这种非常稀释的燃料/空气混合物，在自动点火燃烧模式下操作的发动机以未被节流的方式操作，以实现类似柴油的燃料经济性。HCCI发动机还可以利用大量的废气再循环（EGR）在化学计量下操作。

没有对在自动点火模式下操作的发动机的燃烧的开始进行直接控制，因为气缸充量的化学动力学决定燃烧的开始和过程。化学动力学对温度和压力敏感，这样，受控的自动点火燃烧过程对温度和压力敏感。影响燃烧开始和进程的一个变量是气缸结构的有效温度，即，气缸壁、顶盖、气门和活塞顶的温度。因此，控制在自动点火模式下操作的发动机的燃烧开始非常难以控制，其中，差的燃烧开始正时会导致差的总燃烧定相。

已知的是，基于期望的燃烧输出参数和监测的燃烧输出参数之间的差来控制燃烧的开始和燃烧定相。例如，燃烧事件之后的空气-燃料比和峰值压力可以被监测并与相应的期望的燃烧输出参数进行比较。然而，燃烧输出参数仅可以在燃烧事件已经发生之后获得，从而导致当监测的燃烧输出参数偏离期望的燃烧输出参数时保持期望的燃烧输出参数之间的复杂的且费解的关系。

发明内容

一种用于控制火花点火直接喷射式内燃发动机中的燃烧的方法包括：监测至少一个燃烧输入参数；以及当所述至少一个监测的燃烧输入参数偏离相应的期望的燃烧输入参数时，调节与控制所述至少一个监测的燃烧输入参数以朝向所述相应的期望的燃烧输入参数收敛相关联的燃烧输入机制。

本发明提供如下方案：

1、一种用于控制火花点火直接喷射式内燃发动机中的燃烧的方法，包括：

监测至少一个燃烧输入参数；以及

当所述至少一个监测的燃烧输入参数偏离相应的期望的燃烧输入参数时，调节与控制所述至少一个监测的燃烧输入参数以朝向所述相应的期望的燃烧输入参数收敛相关联的燃烧输入机制。

2、根据方案1所述的方法，其特征在于，调节所述燃烧输入机制包括调节与控制歧管压力度量以使歧管压力朝向期望的歧管压力收敛相关联的节气门位置。

3、根据方案2所述的方法，其特征在于，所述歧管压力度量包括下述中至少之一：

歧管压力比，所述歧管压力比包括进气歧管压力与排气歧管压力之比；以及

歧管压力差，所述歧管压力差包括所述进气歧管压力和所述排气歧管压力之差。

4、根据方案1所述的方法，其特征在于，调节所述燃烧输入机制包括调节与控制进气质量空气流量以朝向期望的进气质量空气流量收敛相关联的对于每个气缸来说在排气门关闭和进气门打开之间的负气门重叠的持续时间。

5、根据方案1所述的方法，其特征在于，调节所述燃烧输入机制包括调节与控制进气O₂浓度以朝向期望的进气O₂浓度收敛相关联的EGR阀位置。