[发明专利]用于控制内燃发动机操作的方法与设备

说明书

一种内燃发动机，包括等离子点火系统，其具有缸体内介质阻挡放电点火器，具有缸体燃料喷嘴直接喷射燃料喷射器。燃料喷嘴伸入燃烧室且靠近点火器。控制器操作性地连接到内燃发动机、等离子点火系统和燃料喷射系统。控制器在贫化学当量比的空气/燃料比下控制内燃发动机。燃料喷射器在启动点火器之前喷射第一燃料脉冲，且随后点火器启动等离子能量脉冲。燃料喷射器被控制为在等离子能量脉冲期间喷射第二燃料脉冲。

技术领域

本发明涉及内燃发动机，其配置有直接喷射燃料系统和阻挡放电(barrier-discharge)点火器，且涉及其控制。

背景技术

已知的火花点火式(SI)发动机将空气/燃料混合物引入每一个缸体，在压缩冲程期间其被压缩且被火花塞点燃。已知压缩点火式(CI)发动机在压缩冲程的上死点(TDC)附近将加压燃料喷射到燃烧缸体中，其在喷射时点燃。用于SI发动机和CI发动机的燃烧涉及通过流体力学控制的预先混合或扩散火焰。

SI发动机可以在不同燃烧模式下运行，包括均质SI燃烧模式和分层进汽SI燃烧模式。SI发动机可以配置为，在预定速度/载荷运行状态下的均质充气压缩点火式(HCCI)燃烧模式下运行，且还被称为受控制的自动点火燃烧。HCCI燃烧是分布式、无火焰、动态控制的自动点火燃烧过程，发动机在稀空气/燃料混合物下运行，即贫化学计算空气/燃料点，具有相对较低的峰值燃烧，形成低NOx排放物。运行在HCCI燃烧模式的发动机形成成分、温度和进气阀关闭时残余排出气体优选均质的的缸体充气。均质的空气/燃料混合物使得富缸体燃烧区域(其形成烟灰和颗粒排放物)的发生最小化。

可以通过选择性地调整节流阀的位置和调整进气阀和排气阀的打开和关闭而控制发动机气流。在如此配备发动机系统时，可以使用可变阀促动系统调整进气阀和排气阀的打开和关闭，所述系统包括可变凸轮定相和可选择多阶段阀升程，例如多阶段凸轮瓣，其提供两个或更多阀升程位置。与节流阀位置改变相反，多阶段阀提升机构的阀位置的是离散的阶梯式改变。

发明内容

一种内燃发动机，包括等离子点火系统，其具有缸体内介质阻挡放电点火器，且内燃发动机具有缸体燃料喷嘴直接喷射燃料喷射器。燃料喷嘴伸入燃烧室且靠近点火器。控制器操作性地连接到内燃发动机、等离子点火系统和燃料喷射系统。控制器操作为在贫化学当量比的空气/燃料比下控制内燃发动机。燃料喷射器在启动点火器之前喷射第一燃料脉冲，且随后点火器启动等离子能量脉冲。燃料喷射器被控制为在等离子能量脉冲期间喷射第二燃料脉冲。

本发明提供一种内燃发动机系统，包括：内燃发动机，包括：等离子点火系统，包括阻挡放电点火器，所述阻挡放电点火器具有伸入内燃发动机的燃烧室中的末端部分，和燃料喷射系统，包括直接喷射燃料喷射器，所述直接喷射燃料喷射器包括伸入燃烧室且靠近点火器的末端端口的燃料喷嘴；和

控制器，操作性地连接到内燃发动机、等离子点火系统和燃料喷射系统，控制器包括可执行代码，所述可执行代码操作为：控制内燃发动机，以在贫化学当量比的空气/燃料比下运行，控制燃料喷射器，以在每一个发动机循环期间在启动点火器之前喷射第一燃料脉冲，控制点火器，以启动等离子能量脉冲，和控制燃料喷射器，以在等离子能量脉冲期间喷射第二燃料脉冲。

进一步地，安装在汽缸盖上且伸入燃烧室并靠近点火器的直接喷射燃料喷射器进一步包括：燃料喷射器，中心定位于汽缸盖中，其中燃料喷射器具有第一纵向轴线；和点火器，具有第二纵向轴线；其中第二纵向轴线位于相对于第一纵向轴线旋转10°到50°的范围内；和其中点火器的末端部分定位在距燃料喷嘴5mm到20mm的直线距离处。

进一步地，燃料喷嘴包括单个孔装置，单个孔装置包括进入燃烧室的单个开口；和其中来自燃料喷嘴的燃料喷溅样式是具有圆锥形形状的单个羽流，且其中在等离子能量脉冲期间单个羽流接触点火器的末端部分。