[发明专利]车载柴油发动机的控制方法及该车载柴油发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种车载柴油发动机，特别涉及在预混合燃烧模式和扩散燃烧模式之间切换的情况下操作的车载柴油发动机。

背景技术

通常，根据发动机负荷执行对发动机一个或多个汽缸内燃料的燃烧模式的切换控制的柴油发动机是已知的。作为燃料的燃烧模式，有扩散燃烧模式，其中在喷射燃料进入汽缸时燃烧燃料，和预混合燃烧模式，其中在燃料被点火前先在汽缸内混合燃料。当发动机处于高负荷状态时，采用扩散燃烧模式；以及当发动机处于低负荷状态时，采用预混合燃烧模式。

例如，JP2007-162544A公开了，为了抑制氮氧化物（NOx）、黑烟、噪声（NVH：噪声、振动和声振粗糙性）的产生同时使燃烧模式的切换平滑，在移转（shifting）燃烧模式时，喷射燃料至汽缸内的正时和量，及汽缸内的氧浓度连续地变化。具体地，在JP2007-162544A公开的控制方法中，在燃烧模式的移转的过渡状态期间，设置从移转前的燃料喷射正时和氧浓度到移转后的燃料喷射正时和氧浓度的移转过程，以确保NOx、NVH和黑烟的产生量分别不超过容许界限。此外，燃料喷射正时和氧浓度都是根据该过程逐渐改变的。

然而，取决于燃烧模式切换时的状况，例如，当燃料喷射正时和氧浓度都连续地变化时，如果切换前后汽缸内的氧浓度的差别大，燃烧室内的氧浓度可能变得过剩且燃烧噪声（即、NVH）可能超过容许界限，或者燃烧室内的氧浓度可能变得稀薄且黑烟的产生量可能超过容许界限。也就是说，即使任何移转过程都是在燃料喷射正时和氧浓度连续变化的前提下设置，NVH和排气排放中的至少一个超过容许界限，因此，同时避免这两者的移转过程可能是无法设置的。在这种情况下，如JP2007-162544A公开那样连续变化燃料喷射正时和氧浓度会有问题。

发明内容

鉴于以上情况，本发明提供一种改进的车载柴油发动机，其中，当在预混合燃烧模式和扩散燃烧模式之间移转燃烧模式时，可靠地避免NVH和排气排放两者超过其容许界限。

发明人已经配置了发动机，以使当在预混合燃烧模式和扩散燃烧模式之间移转燃烧模式时，在燃料喷射正时和汽缸内的氧浓度中，控制灵活性相对较高的燃料喷射正时为非连续性地变化。

也就是说，当从预混合燃烧模式向扩散燃烧模式移转时，无需将燃料喷射正时从预混合燃烧模式的正时（即、早于扩散燃烧模式的喷射正时的第一正时）向扩散燃烧模式的喷射正时（即、第二正时）逐渐延迟，燃料喷射正时直接变化（换言之，非连续性地变化）至晚于扩散燃烧模式的喷射正时的第三正时，此后，喷射正时根据汽缸内的氧浓度的变化变回到第二正时。

此外，当从扩散燃烧模式向预混合燃烧模式移转时，无需将燃料喷射正时从第二正时（扩散燃烧模式的正时）逐渐提前至第一正时（预混合燃烧模式的正时），根据汽缸内的氧浓度的变化在晚于第二正时的第三正时改变燃料喷射正时。进一步，当汽缸内的氧浓度变至预定氧浓度状态时（换言之，即使在该状态下模式切换至预混合燃烧模式，仍能避免NVH界限的氧浓度状态），燃料喷射正时直接变化（换言之，非连续性地变化）至第一正时（预混合燃烧模式的喷射正时）。

具体地，根据本发明的一个方面，文本公开的柴油发动机包括：安装在车辆内且供给有主要包含柴油燃料的燃料的发动机本体，所述发动机本体用于选择性地在低负荷时以预混合燃烧模式操作，或在高负荷时以扩散燃烧模式操作；用于根据燃烧模式控制经由燃料喷射阀进入汽缸的燃料喷射的喷射控制模块；以及用于调整进入汽缸的EGR气体量的EGR量控制模块。

当发动机本体以预混合燃烧模式操作时，喷射控制模块在汽缸内压力相对较低时的第一正时执行包括一次或多次喷射的预混合燃烧方式的燃料喷射；当发动机本体以扩散燃烧模式操作时，喷射控制模块在晚于第一正时的第二正时执行包括一次或多次喷射的扩散燃烧方式的燃料喷射。EGR量控制模块执行至少在预混合燃烧模式下及在从预混合燃烧模式向扩散燃烧模式移转时根据发动机本体的操作条件将一定量的EGR气体引入到汽缸的控制。当随着发动机本体负荷的增加从预混合燃烧模式向扩散燃烧模式移转时，喷射控制模块还将燃料喷射方式从预混合燃烧方式切换至扩散燃烧方式，并在晚于第二正时的第三正时执行扩散燃烧方式的燃料喷射，此后，喷射控制模块执行根据汽缸内的氧浓度的变化使第三正时向第二正时变化的过渡控制。

在此，当预混合燃烧方式和扩散燃烧方式包含两次或更多次燃料喷射时，作为燃料喷射正时的第一正时、第二正时、第三正时可以相对于在两次或更多次燃料喷射中代表相关喷射模式的喷射（例如，对发动机扭矩产生贡献最大的燃料喷射（即、主喷射））设置。