[发明专利]直喷汽油机中控制HCCI与SI燃烧之间的转换的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总地涉及内燃机控制系统。

背景技术

这一部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景技术， 并不构成现有技术。

为受控自燃燃烧操作而研发的一种发动机系统包括设计 为操作在Otto循环之下的内燃机。配备有缸内直喷燃料喷射的发动机 在特定的发动机操作条件下操作于受控自燃模式，以获得提高的发动 机燃料效率。火花点燃系统用于在特定的操作条件期间补充自燃燃烧 过程。这种发动机称为均质充气压燃(下文简化为“HCCI”)发动机。

操作于HCCI燃烧模式的HCCI发动机在燃烧室内产生燃 烧气体、空气和燃料的充气混合物，压缩冲程期间自燃从充气混合物 中的许多点燃位置同时开始，导致稳定的功率输出、高热效率和低排 放。其燃烧在整个充气混合物中高度分散并均匀分布，导致低的燃烧 气体温度，并且NOx排放通常基本低于传统火花点燃发动机或传统柴 油机的NOx排放。

典型的HCCI发动机与传统火花点燃发动机的区别在于： 在特定的发动机操作条件下，充气混合物的点燃通过充气混合物的压 缩引起。典型的HCCI发动机依据预定操作条件在HCCI燃烧模式与火 花点燃模式之间转换。

申请人成功地证明了利用双独立2级凸轮轮廓转换机构 在HCCI与SI/NTLC(具有非节流负荷控制的SI)燃烧模式之间的平 顺转换控制。特别地，从HCCI到SI/NTLC的转换操作可通过具有早 期进气门关闭(EIVC)的低升程进气凸轮的凸轮相位连同从低升程 HCCI到高升程SI排气凸轮轮廓的轮廓转换来实现。如果指令低升程 HCCI与高升程SI之间的进气和排气凸轮轮廓的同时转换，那么 SI/NTLC发动机操作还可使用具有后期进气门关闭(LIVC)的高升程 SI进气凸轮的凸轮相位。

但是，依据用于HCCI和SI凸轮的升程和持续时间以及 凸轮相位器管理和回转速度，HCCI和SI/NTLC燃烧模式之间的平顺转 换无法超过特定的发动机速度。特别地，HCCI操作可达的最高负荷与 SI/NTLC操作可达的最低负荷之间存在超过特定发动机速度的间隙。 例如，图2示出了分别使用4mm峰值升程及120度持续时间的进排气 HCCI气门提升轮廓和典型的10mm峰值升程及240-260度持续的时间 进排气SI气门提升轮廓时大致为2000rpm的发动机速度极限。HCCI 操作可达的最高负荷由鸣震(鸣震极限＝3MW/m2)来限制，而SI/NTLC 操作可达的最低负荷由燃烧稳定性(IMEP的COV＝3％)来限制。HCCI 鸣震极限因无法通过前述低升程凸轮吸入充足的充气稀释而产生。SI 燃烧稳定性极限由通过前述高升程凸轮的过量的充气稀释而产生。申 请人成功地证明，可利用通过中断燃烧而停用所选气缸并允许工作气 缸的稳定操作以延伸SI燃烧模式中的发动机低负荷操作极限。可选地， 相信可成功利用更加复杂的凸轮轮廓转换机构(例如，三级凸轮轮廓) 或连续可变气门系来延伸高负荷HCCI和低负荷SI操作极限，并缩小 HCCI与SI操作之间的间隙(例如，通过中间升程和持续时间)。但 是，期望可替代使用的不太复杂的2级凸轮轮廓转换机构，且无需另 外的气缸停用硬件。

发明内容

一种用于具有二级可变相位气门系的火花点燃直喷内燃 机的在HCCI与SI模式之间转换操作的方法，包括提供在低升程进排 气门HCCI模式和高升程进排气门非节流SI模式中间的低升程进气门、 非节流化学计量比SI操作。

附图说明

现在参考附图，通过实例描述一个或多个实施例，其中：

图1为根据本公开的内燃机的示意图；

图2为根据本公开的示例直喷内燃机的各种操作区域的 曲线图；

图3为用于根据本公开实施在HCCI与SI模式之间的平 顺转换的第一示例操作；

图4为示出根据图3的第一示例操作和根据本公开的在 HCCI与SI模式之间的示例峰值进气门升程横越变换的数据曲线图；

图5为示出根据图3的第一示例操作和根据本公开的在 HCCI与SI模式之间的示例峰值排气门升程横越变换的数据曲线图；

图6为用于根据本公开实施在HCCI与SI模式之间的平 顺转换的第二示例操作；