[发明专利]用于汽油直喷式压燃发动机的冷起动策略和系统

说明书

一种起动压缩点火发动机的方法，所述发动机具有至少一个气缸，气缸内带有往复的活塞，进气阀构造成控制空气进气到气缸的进气端口，以及排气阀构造成控制气体从气缸的排气端口排出。该方法包括如下步骤：起动发动机；调整气缸吸入端口处的进气空气以提高缸内空气的温度；控制进气阀和/或排气阀的阀定时，以允许活塞压缩气缸内的空气，由此提高气缸内空气的温度；以及当气缸内空气已经被加热到足以支持气缸内汽油和空气混合物的压缩点火的温度时，将燃料喷射到气缸内。

有关联邦赞助的研究或开发的陈述

本发明是在由能源部授予的合同No.DE-EE0003258下借助于政府支持而作出的。政府具有本发明中一定的权利。

背景技术

汽油直喷式压缩点火(GDCI)是发动机的一种运行模式，其显示改进发动机排放特性和效率有成功的希望。GDCI提供高效率下低温燃烧、低的NOx以及在全部发动机运行范围上低的颗粒排放。采用多点延迟喷射(MLI)、进气增压和中度EGR可使汽油达到低温燃烧。在美国专利申请出版物2013/0213349A1中详细地描述了GDCI发动机操作，本文以参见方式引入其全部内容。

为达到压缩点火，相比于柴油燃料，汽油燃料的自点火特性需要更高的缸内压力和温度。尤其在冷起动发动机时这是一个问题。

由于汽油燃料的自点火特性，需要提高冷起动GDCI发动机的能力。

发明内容

在本发明的第一方面，提供起动GDCI发动机的方法。该方法包括起动发动机、调整发动机气缸吸入端口处提供的进气空气以提高缸内空气的温度和/或压力，以及控制阀定时以允许压缩缸内空气来附加地增高缸内温度和/或压力。当缸内条件足以支持汽油的压缩点火和缸内空气的混合时，该气缸的燃烧便开始。

在本发明的第二方面，提供起动GDCI发动机的系统。该系统包括用于起动发动机的装置、用来增大发动机气缸吸入端口处提供的进气空气的温度和/或压力的装置、用来控制发动机进气和排气阀打开和关闭定时的装置，以及用来将燃料喷射气缸内的装置。该系统还包括控制器，控制器构造成能使发动机控制硬件根据本发明的第一方面来执行该方法的诸步骤。

附图说明

图1是适于控制GDCI发动机的发动机控制系统的一个实施例的示意图。

图2是发动机系统的气体(空气和/或排气)路径的一个实施例的方框图。

图3是发动机系统的冷却剂路径的一个实施例的方框图。

具体实施方式

如文中所使用的，术语“冷起动”是指这样的时间起动发动机，此时发动机部件和发动机内燃料的温度低于当发动机已经运行足够长时间达到高于环境温度的温度处的热平衡时的相应温度。“冷起动事件”是指执行发动机冷起动的动作，包括如下的时刻：预计到发动机起动但在发动机起动实际启动之前、发动机被起动以及过渡到运行状态，此时起动装置脱开啮合而发动机转速保持高于最小阈值。

图1示出发动机控制系统10的非限制性实施例，其适于控制GDCI内燃机12的冷起动。内燃机12图示为具有包含活塞66的单一气缸孔64，其中，活塞66上方的区域形成燃烧室28；然而，将会认识到该系统10可适用于具有多个气缸和燃烧室的发动机。发动机控制系统10可通过个别地控制多个燃烧室中的每一个来控制具有多个燃烧室的发动机，或可基于来自传感器的信号来控制如此的发动机，该传感器的信号代表着每个燃烧室内典型的或平均的状态。发动机控制系统10可包括有齿的曲柄轮14和曲柄传感器16，曲柄传感器16靠近曲柄轮14定位，使得曲柄传感器16能够感测曲柄轮齿的转动运动，并输出表示曲柄角和曲柄速度的信号18。