[发明专利]用于发动机以均质充气压燃点火和火花点火操作的方法和装置

说明书

技术领域

本公开涉及内燃发动机控制。

背景技术

本部分内的陈述仅仅是提供与本公开相关的背景信息。因此，这样的陈述并不意味着构成对现有技术的承认。

已知的火花点火(SI)发动机将空气/燃料混合物引入每一个气缸内，空气/燃料混合物在压缩冲程被压缩并且由火花塞点燃。已知的压燃点火发动机在压缩冲程的上止点(TDC)附近将加压燃料喷入燃烧气缸内，燃料在喷射后就被点燃。用于汽油发动机和柴油发动机的燃烧都涉及通过流体力学控制的预混火焰或扩散火焰。

SI发动机能够以各种不同的燃烧模式操作，包括均质SI燃烧模式和分层充气SI燃烧模式。SI发动机能够被设置为在预定速度/负荷运行状态下以均质充气压燃点火(HCCI)燃烧模式操作，也被称为受控的自动点火燃烧。HCCI燃烧模式包括通过氧化化学控制的分布式无焰自动点火燃烧过程。以HCCI燃烧模式运行的发动机具有在进气门关闭时刻在组成、温度和残余废气方面优选为均质的气缸充气。HCCI燃烧是一种分布式动态受控的燃烧过程，其中发动机用稀释的空气/燃料混合物也就是在化学当量比空气/燃料点的贫侧运行，具有相对较低的峰值燃烧温度，从而得到低水平的NOx排放。均质空气/燃料混合物使形成烟雾和颗粒排放物的富燃区域的出现最小化。

发动机空气流量通过选择性地调节节气门的位置以及控制进气门和排气门的打开和关闭来进行控制。在这样装备的发动机系统中，进气门和排气门的打开和关闭可以利用可变气门致动系统进行调节，其中包括可变的凸轮相位和可选择的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。与节气门位置的改变相比，多级气门升程机构中气门位置的改变是离散而非连续的改变。

当发动机以HCCI燃烧模式运行时，发动机以稀燃或化学当量的空燃比操作运行，其中节气门全开以最小化发动机的泵送损失。当发动机以SI燃烧模式运行时，发动机以化学当量的空燃比运行，其中在从全开位置的0%到100%的位置范围上控制节气门以控制进气流量从而实现化学当量的空燃比。

在被设置用于以SI和HCCI燃烧模式运行的发动机中，燃烧模式之间的转换可能会很复杂。发动机控制模块必须为了提供用于不同模式的期望空燃比而协调多种设备的致动。在HCCI燃烧模式和SI燃烧模式之间的转换期间，气门升程切换近乎于瞬间进行，而对凸轮相位器和歧管内压力的调节则具有较慢的动力学。直至达到期望空燃比之前，都可能会发生不完全的燃烧和失火，从而导致转矩的扰动。

发明内容

一种用于控制内燃发动机的方法包括控制处于均质充气压燃点火模式的发动机。当发动机在低工作范围内运行时，用低升程气门策略来控制发动机；当发动机在高工作范围内运行时，用高升程气门策略来控制发动机；并且当发动机在低工作范围和高工作范围之间的中间工作范围内运行时，用混合升程气门策略来控制发动机。低升程气门策略包括用于排气门和进气门的低升程曲线以及进气门和排气门的负交叠。高升程气门策略包括用于排气门和进气门的高升程曲线以及进气门和排气门的正交叠。混合升程气门策略包括用于排气门的低升程曲线和用于进气门的高升程曲线。

本发明还公开了如下方案：

方案1. 一种用于控制内燃发动机的方法，包括：

当发动机在低工作范围内运行时，用低升程气门策略来控制所述发动机处于均质充气压燃点火模式，低升程气门策略包括：

用于排气门的低升程曲线，

用于进气门的低升程曲线，以及

进气门和排气门的负交叠；

当发动机在高工作范围内运行时，用高升程气门策略来控制所述发动机处于均质充气压燃点火模式，高升程气门策略包括：

用于排气门的高升程曲线，

用于进气门的高升程曲线，以及

进气门和排气门的正交叠；并且

当发动机在所述低工作范围和所述高工作范围之间的中间工作范围内运行时，用混合升程气门策略来控制所述发动机处于均质充气压燃点火模式，混合升程气门策略包括：

用于排气门的低升程曲线，以及

用于进气门的高升程曲线。

方案2. 如方案1所述的方法，进一步包括确定发动机在所述低、高和中间工作范围之一内运行，这包括：

确定发动机负荷；

将发动机负荷与界定出低工作范围和中间工作范围之间边界的第一预定负荷相比较；

将发动机负荷与界定出中间工作范围和高工作范围之间边界的第二预定负荷相比较；