以hcci燃燒模式運行的內燃機的運行控制方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及構造為以均質充氣壓燃（HCCI)燃燒模式運行的內燃機。
【背景技術】
[0002] 在本部分中的陳述僅提供了涉及本公開的背景信息，且可能不構成現(xiàn)有技術。
[0003] 已知的火花點燃（SI)發(fā)動機將空氣/燃料混合物引入到每個氣缸內，所述混合物 在壓縮行程中被壓縮且通過火花塞點燃。已知的壓燃式（Cl)發(fā)動機將加壓的燃料靠近壓 縮行程的上止點（TDC)噴射到燃燒氣缸內，所述燃料一噴射就被點燃。SI發(fā)動機和CI發(fā)動 機的燃燒都涉及由流體力學控制的預混合的或擴散的火焰。
[0004] SI發(fā)動機可在不同的燃燒模式中運行，包括均質SI燃燒模式和分層充氣SI燃燒 模式。SI發(fā)動機可構造為在均質充氣壓燃（HCCI)燃燒模式中運行，也稱為在預先確定的速 度/負荷運行條件下的受控自點燃燃燒。HCCI燃燒是分布式無火焰的動力學控制的自點燃 燃燒過程，使得發(fā)動機在稀薄空氣/燃料混合物下運行，即化學計量空氣/燃料點的稀側運 行，而帶有相對低的峰值燃燒溫度，從而導致低NOx排放。在HCCI燃燒模式下運行的發(fā)動 機形成在進氣門關閉時優(yōu)選地在成分、溫度和殘余廢氣方面優(yōu)選是均質的氣缸充氣。均質 的空氣/燃料混合物最小化了形成煙霧和微粒排放物的富集氣缸內燃燒區(qū)的發(fā)生。
[0005] 發(fā)動機空氣流可通過選擇地調整節(jié)氣門的位置且調整進氣門和排氣門的打開和 關閉被控制。在如此裝配的發(fā)動機系統(tǒng)上，進氣門和排氣門的打開和關閉可使用可變氣門 促動系統(tǒng)調整，所述可變氣門促動系統(tǒng)包括可變凸輪相位和可選擇的多級氣門升程，例如 多級凸輪耳部，它們提供了兩個或更多個氣門升程位置。與節(jié)氣門位置改變不同，多級氣門 升程機構的氣門位置的改變是離散的分級改變。
[0006] 當發(fā)動機在HCCI燃燒模式中運行時，發(fā)動機通過節(jié)氣門全開而在稀空燃比或化 學計量空燃比運行，以最小化發(fā)動機泵氣損失。當發(fā)動機在SI燃燒模式中運行時，發(fā)動機 在化學計量空燃比處或附近運行，同時節(jié)氣門在從〇%至100%的全開位置的位置范圍內被 控制，以控制進氣流量以實現(xiàn)化學計量空燃比。當與在SI燃燒模式中運行相比時，在HCCI 燃燒模式中運行的發(fā)動機具有改進的燃料效率，這是由于在稀空燃比下的運行帶有在不節(jié) 流的狀態(tài)中的高的EGR稀釋，從而導致相對低的燃燒溫度。改進的燃料效率是由于熱力學 方面更有效的工作循環(huán)，更低的泵氣損失和降低的循環(huán)熱損失。
[0007] 在發(fā)動機在HCCI燃燒模式中運行期間的燃燒受到點燃前的壓縮之前和壓縮期間 的氣缸充氣溫度的影響和氣缸充氣的混合物成分的影響。已知的在HCCI燃燒模式中運行 的發(fā)動機考慮到環(huán)境和發(fā)動機運行條件中的變動而使用標定表作為總體發(fā)動機控制策略 的一部分。已知的HCCI發(fā)動機控制程序包括用于使用輸入?yún)?shù)來控制發(fā)動機參數(shù)的標定， 所述輸入?yún)?shù)例如為發(fā)動機負荷、發(fā)動機速度和發(fā)動機冷卻劑溫度。氣缸充氣溫度可通過 以發(fā)動機氣門重疊來控制熱氣殘余和以排氣再循環(huán)控制冷氣殘余而被影響。氣缸充氣溫 度、壓力、成分可受到發(fā)動機環(huán)境因素的影響，包括例如空氣溫度、濕度和高度，以及受到燃 料參數(shù)的影響，包括例如RVP、能量含量和質量。
[0008] 在HCCI燃燒模式中的發(fā)動機運行期間的燃燒的特征可就燃燒熱釋放而言，這可 包括相對于活塞位置的燃燒正時。燃燒正時可描述為燃燒質量分數(shù)，這指示了在其處氣缸 充氣的質量分數(shù)的一部分被燃燒的活塞位置。所關注的燃燒質量分數(shù)包括CA50點(相對于 TDC的曲軸角度)，在此處累積的熱釋放達到氣缸充氣的總熱釋放的50%。已知的控制系統(tǒng) 使用反饋控制算法控制燃燒正時，以補償環(huán)境和周圍參數(shù)對于燃燒正時和空燃比的多個影 響。替代地，復雜的多維標定表可用于考慮所有發(fā)動機環(huán)境因素。

【發(fā)明內容】

[0009] 內燃機構造為在均質充氣壓燃燃燒模式中運行。用于運行內燃機的方法包括確定 對于氣缸發(fā)火事件的氣缸充氣的希望的有效充氣稀釋。確定希望的空燃比、希望的進氣空 氣質量和希望的進氣氧量，以實現(xiàn)對于燃燒事件的希望的有效充氣稀釋?；谙Ｍ倪M氣 氧量和實際的進氣氧量之間的差調整希望的空燃比，且控制發(fā)動機運行以實現(xiàn)調整的希望 的空燃比。
[0010] 本發(fā)明提供以下技術方案： 1.用于運行構造為在均質充氣壓燃（HCCI)燃燒模式中運行的內燃機的方法，所述方 法包括： 確定對于氣缸發(fā)火事件的希望的有效充氣稀釋； 確定希望的空燃比、希望的進氣空氣質量和希望的進氣氧量，以實現(xiàn)希望的有效充氣 稀釋； 基于希望的進氣氧量和實際的進氣氧量之間的差來調整希望的空燃比；和 控制發(fā)動機運行以實現(xiàn)調整的希望的空燃比。
[0011] 2.根據(jù)方案1所述的方法，其中控制發(fā)動機運行以實現(xiàn)調整的希望的空燃比包括 控制快速發(fā)動機促動器以實現(xiàn)調整的希望的空燃比。
[0012] 3.根據(jù)方案2所述的方法，其中控制快速發(fā)動機促動器以實現(xiàn)調整的希望的空燃 比包括控制可變凸輪相位器的設定點以實現(xiàn)調整的希望的空燃比。
[0013] 4.根據(jù)方案1所述的方法，其中基于希望的進氣氧量和實際進氣氧量之間的差來 調整希望的空燃比包括響應于操作者轉矩要求的改變-包括加速踏板給油門事件-將希望 的空燃比調整為比希望的空燃比稀的空燃比設定點。
[0014] 5.根據(jù)方案1所述的方法，其中基于希望的進氣氧量和實際進氣氧量之間的差來 調整希望的空燃比包括響應于操作者轉矩要求的改變-包括加速踏板收油門事件-將希望 的空燃比調整為比希望的空燃比濃的空燃比設定點。
[0015] 6.根據(jù)方案1所述的方法，其中基于希望的進氣氧量和實際進氣氧量之間的差來 調整希望的空燃比包括響應于發(fā)動機負荷的改變調整希望的空燃比。
[0016] 7.用于運行構造為在均質充氣壓燃（HCCI)燃燒模式中運行的內燃機的方法，所 述方法包括： 響應于在HCCI燃燒模式中運行期間操作者轉矩要求的改變，確定對于氣缸發(fā)火事件 的希望的有效充氣稀釋； 確定希望的空燃比、希望的進氣空氣質量和希望的進氣氧量，以實現(xiàn)希望的有效充氣 稀釋； 監(jiān)測實際進氣氧量； 基于實際進氣氧量和希望的進氣氧量之間的差來調整希望的空燃比；和 控制發(fā)動機運行以對于隨后的發(fā)火事件實現(xiàn)調整的希望的空燃比。
[0017] 8.根據(jù)方案7所述的方法，其中控制發(fā)動機運行以實現(xiàn)調整的希望的空燃比包括 控制快速發(fā)動機促動器以實現(xiàn)調整的希望的空燃比。
[0018] 9.根據(jù)方案8所述的方法，其中控制快速發(fā)動機促動器以實現(xiàn)調整的希望的空燃 比包括控制可變凸輪相位器的設定點以實現(xiàn)調整的希望的空燃比。
[0019] 10.根據(jù)方案7所述的方法，其中基于實際進氣氧量和希望的進氣氧量之間的差 來調整希望的空燃比包括響應于操作者轉矩要求的改變-包括加速踏板給油門事件-將希 望的空燃比調整為比希望的空燃比稀的空燃比設定點。
[0020] 11.根據(jù)方案7所述的方法，其中基于實際進氣氧量和希望的進氣氧量之間的差 來調整希望的空燃比包括響應于操作者轉矩要求的改變-包括加速踏板收油門事件-將希 望的空燃比調整為比希望的空燃比濃的空燃比設定點。
[0021] 12.根據(jù)方案7所述的方法，其中基于實際進氣氧量和希望的進氣氧量之間的差 來調整希望的空燃比包括響應于與操作者轉矩要求的改變相關的發(fā)動機負荷的改變，調整 希望的空燃比。
【附圖說明】
[0022] 現(xiàn)在將通過示例參考附圖描述一個或多個實施例，其中： 圖1圖示了根據(jù)本公開的構造為在均質充氣壓燃（HCCI)燃燒模式中運行的火花點火 內燃機和附隨的控制模塊； 圖2圖示了根據(jù)本公開的在瞬態(tài)期間EGR運輸滯后對于氣缸充氣內的進氣氧量的影 響，所述瞬態(tài)包括發(fā)動機負荷增加的給油門事件和發(fā)動機負荷降低的收油門事件； 圖3圖示了根據(jù)本公開的用于控制在HCC