[发明专利]HCCI发动机中的EGR控制

说明书

技术领域

本发明涉及均质充气压缩点火（HCCI）火花点火发动机。

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能不构成现有技术。

火花点火（SI）发动机可被设置用于在预定速度/负载操作条件下以均质充气压缩点火（HCCI）燃烧模式操作，也可互换地称为受控自动点火（HCCI）燃烧。受控自动点火（HCCI）燃烧包括由氧化化学作用控制的分布式、无火焰、自动点火燃烧过程。

受控自动点火（HCCI）燃烧是一种分布式动力学控制的燃烧过程，其中发动机用稀薄的空气/燃料混合物（即，稀于空气/燃料化学计量比点）操作，具有相对低的峰值燃烧温度，从而得到低氮氧化物（NO_X）排放。均质空气/燃料混合物使得形成烟雾和颗粒排放物的浓区域的出现最小化。

在HCCI发动机中，自动点火燃烧的定相很大程度上取决于进气门关闭时的气缸充气温度、组分、和气缸压力。因此，发动机的控制输入必须被仔细协调以确保这些关键气缸变量处于能够稳固地实现自动点火燃烧的范围内，该控制输入例如为燃料量、燃料喷射正时、火花正时、EGR阀开启位置、以及进气门和排气门曲线。在这些输入之中，发动机可用的EGR量由EGR阀的开启位置控制，并且可按照EGR质量流率来考虑。EGR阀的控制权限涉及通过调节EGR阀的开启位置来调节EGR质量流率的能力。本领域技术人员能够理解的是，EGR阀可具有能够被控制在0%至100%之间的开启位置，而EGR质量流率可针对在例如0%至30%之间的EGR阀开启位置被调节，这取决于发动机操作状况。将EGR阀开启位置增加到高于控制权限阈值不会导致在发动机操作状况下的附加EGR质量流率，因为例如在本示例中，当EGR阀开启超过30%之后，EGR阀的有效面积将不会大量增加。EGR阀的控制权限可基于各个反馈参数由发动机控制模块确定，该反馈参数例如为进气歧管压力、绝对压力、燃烧定相、温度、以及其它发动机参数。

可用于发动机的EGR质量流率由与进气歧管内压力和EGR阀开度有关的数量限制，例如当进气歧管压力高时，在EGR阀达到完全开启位置之前可限制最大EGR质量流率。此限制约束可使用的发动机范围，因为大量的EGR在高负载和高速时是必要的，以便减缓气缸压力升高，藉此降低燃烧噪音并且实现较高的最大燃料速率。

发明内容

发动机包括EGR阀、节气门阀以及燃烧定相控制器，所述燃烧定相控制器在HCCI燃烧模式下的操作期间控制燃烧。一种用于控制内燃机操作的方法包括在HCCI燃烧模式模式将发动机以非节流条件操作；确定优选燃烧定相；指令对应于优选燃烧定相的EGR质量流率；控制EGR阀至相应预定位置，以实现所指令的EGR质量流率；以及在所指令的EGR质量流率超过EGR阀的控制权限阈值时控制节气门阀至相应预定位置，以实现所指令的EGR质量流率。

本发明涉及下述技术方案。

1. 一种用于控制可操作在HCCI燃烧模式中的内燃机的操作的方法，所述发动机包括EGR阀、节气门阀、和燃烧定相控制器，所述燃烧定相控制器控制在以HCCI燃烧模式操作期间的燃烧，所述方法包括：

在HCCI燃烧模式中以非节流状况操作发动机；

确定优选燃烧定相；

指令对应于优选燃烧定相的EGR质量流率；

控制EGR阀至相应预定位置，以实现所指令的EGR质量流率；以及

当所指令的EGR质量流率超过EGR阀的控制权限阈值时，控制节气门阀至相应预定位置，以实现所指令的EGR质量流率。

2. 根据方案1所述的方法，其中，确定优选燃烧定相包括响应于操作者扭矩请求确定与在HCCI燃烧模式中以非节流状况操作发动机相关的优选燃烧定相。

3. 根据方案2所述的方法，其中，确定优选燃烧定相包括监测气缸压力和曲轴角。

4. 根据方案1所述的方法，其中，EGR阀的控制权限阈值根据一个或多个发动机操作状况而确定。

5. 根据方案1所述的方法，其中，通过将EGR阀的控制权限阈值与EGR阀的操作进行比较来确定节气门阀的预定位置。

6. 根据方案1所述的方法，其中，控制节气门阀至预定位置包括控制节气门阀至逐渐关闭的位置，以降低进气歧管压力。

7. 根据方案6所述的方法，其中，控制节气门阀基于进气歧管压力与进气歧管压力阈值的比较。

8. 根据方案7所述的方法，其中，进气歧管压力阈值包括最小压力，在低于所述最小压力时节气门阀将不被进一步调节。

9. 一种控制内燃机的操作的方法，所述内燃机能在HCCI燃烧模式中非节流地操作并且具有燃烧定相控制器，所述方法包括：