[发明专利]监测内燃机中空气质量流量计量装置的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及监测内燃机中空气质量流量计量装置的运行。

背景技术

本部分中的声明仅仅提供与本发明相关的背景信息而不构成现有技术。

已知的火花-点火式（SI）发动机将空气/燃油混合物引入每个气缸内，在压缩冲程压缩该混合物并通过火花塞点火。已知的压燃式发动机在压缩冲程的上止点（TDC）附近将加压燃油喷入燃烧气缸内，该燃油刚一喷射就点燃。汽油机和柴油机的燃烧涉及通过流体力学控制预混火焰或扩散火焰。

火花-点火式发动机可在多种不同的燃烧模式下运行，包括匀质火花点火燃烧模式和分层充量火花点火燃烧模式。在预定速度/载荷运行条件下，火花点火式发动机可配置为在匀质充量压燃（HCCI）燃烧模式下运行，还可互换地称为受控自动点火（HCCI）燃烧。受控自动点火（HCCI）燃烧包括通过氧化化学控制的分布的、无火焰的、自动点火燃烧过程。在受控自动点火（HCCI）燃烧模式下运行的发动机具有优选为在进气门关闭时刻在成分、温度和剩余排气方面是均匀的气缸充量。受控自动点火（HCCI）燃烧是分布式动能受控的燃烧过程，其中发动机以稀释的空气/燃油混合物（即在空气/燃油理想配比点的贫侧）运行，其具有相对低的峰值燃烧温度，产生低的氧化氮（NOx）排放物。均匀的空气/燃油混合物最小化形成烟雾和颗粒排放物的富区域的产生。

受控自动点火（HCCI）燃烧主要依赖于诸如在进气门关闭时刻气缸充量成分、温度和压力之类的因素。因此，到发动机的控制输入必须小心地协调以确保自动点火燃烧。受控自动点火（HCCI）燃烧策略可包括使用排气再压缩气门策略。排气再压缩气门策略包括通过调整气门关闭正时收集前一发动机循环中热的剩余气体来控制气缸充量温度。在排气再压缩策略中，排气门在上止点（TDC）前关闭且进气门在上止点后开启从而产生负气门交叠（NVO）时间段，在该时间段中排气门和进气门都关闭，从而收集排气。进气门和排气门的开启正时优选为相对于上止点进气对称。气缸充量成分和温度主要受到排气门关闭正时的影响。特别地，可通过更早地关闭排气门来保持更多的来自前一循环的热的剩余气体，从而留下更少的用于进入的新鲜空气质量的空间，从而增加气缸充量温度和减少气缸氧气浓度。在排气再压缩策略中，排气门关闭正时和进气门开启正时由NVO时间段测定。

在发动机运行中，发动机空气流量通过选择性地调节节气门的位置和调节进气门和排气门的开启和关闭来控制。在如此装备的发动机系统上，进气门和排气门的开启和关闭通过使用可变气门致动系统来完成，该致动系统包括可变凸轮相位和可选多级气门升程，例如，提供两个或多个气门升程位置的多级凸轮凸角。对比节气门位置的变化，多级气门升程机构的气门位置的变化是离散变化，而不是连续的。

当发动机运行在受控自动点火（HCCI）燃烧模式下时，发动机控制包括稀的或当量比的空气/燃油比运行，其中节气门完全打开以最小化发动机泵送损失。当发动机运行在火花点火燃烧模式下时，发动机控制包括在当量比空气/燃油比下运行，并在从完全打开位置的0%到100%的位置范围上控制节气门以控制进气空气流量从而获得当量比的空气/燃油比。

当发动机运行在包括使用可变气门致动系统的排气再循环的受控自动点火（HCCI）燃烧模式下时，自动点火燃烧依赖于气缸充量的温度、成分和压力，包括在进气门关闭时大部分气缸充量为剩余气体。例如，使用排气再压缩策略，通过在排气冲程期间及早地关闭排气门，同时在与排气门关闭正时对称的较晚的正时开启进气门，从而收集来自前一发动机循环中热的剩余气体来控制气缸充量温度。气缸充量成分和温度依赖于在排气冲程期间排气门多早地关闭。当在排气冲程期间排气门关闭更早时，在气缸内收集的来自前一发动机循环的热的剩余气体的量更多，从而增加气缸充量温度。