CN101223349A - 控制具有两个喷射动作的hcci内燃机的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机(10)的混合模式运行方法，包括以下步骤：控制规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时，以及将规定的发动机循环中的常规充气喷射动作定时控制成至少在均匀充气燃烧动作之后的预定时间。本发明提供一种内燃机(10)，其包括具有计算机可读介质的电子控制器(30)，该计算机可读介质上记录有燃烧定时控制算法，该控制算法包括控制规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时的措施和用于将规定的发动机循环中的常规充气喷射动作定时控制到在均匀充气燃烧动作之后至少一预定时间的措施。

Description

控制具有两个喷射动作的HCCI内燃机的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及一种控制内燃机的方法，更具体地涉及混合模式运行方法，所述运行方法包括控制在发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时和常规喷射动作定时。
背景技术
内燃机和发动机运行方式的完善度持续进展，且经常展示出设计和运行上的革新。近年来，许多设计变化后的驱动力是日益严格的发动机排放要求。改善排放物质量的一个普遍方法是处理发动机下游的燃烧产物。换句话说，试图通过各种化学和/或物理方法处理由发动机所产生的废气，以除去、改变或减少不合乎要求的成分。另一些发动机开发者更多关注在燃烧过程自身上。控制燃料喷射量、频率、定时和甚至燃料喷射样式的类型都已显示出对发动机排放有各种不同影响。工程师们特别感兴趣的是日益严格的管理标准，所述管理标准涉及各种氮氧化合物-总体通称为“NOX”-的排放限值。
现已发现，在内燃机气缸中点火之前加强空气与燃料的混合可以帮助减少发动机排气中的NOX含量。现有技术中特别已知的方法称为“均匀充气”压燃点火。在压燃式发动机技术中，这种方法广泛称为“HCCI”。在均匀充气模式中，燃料可以在发动机循环期间，在气缸状况将触发自动点火的这点之前喷射到压燃式发动机气缸中。这与更传统的方法不同，在所述传统方法中，燃料主要是在发动机循环期间，在发生自动点火的时刻或接近该时刻喷射。换句话说，在均匀充气模式中，不是燃料在离开喷油器末端时基本连续地燃烧，而是燃料可以在自动点火状态之前喷射，因此，随着活塞在气缸中向上行进，燃料和空气有较多时间混合。
均匀充气运行往往对发动机外部和内部的各种运行状况比较敏感。例如，环境温度和压力、及发动机循环中自动点火状况的定时，都可能影响发动机成功运行均匀充气模式的能力。特别地，HCCI充气的燃烧阶段往往随运行状态的变化而改变。
在某些情况下，可能希望发动机以混合的均匀充气和常规模式运行，从而在运行期间应用HCCI燃料喷射和常规燃料喷射二者。某些运行式实际上是在同一发动机循环中利用这两种喷射类型。在同一发动机循环中输送多种燃料喷射时，对相应加料的合适燃烧状态的控制变得甚至更困难。
授予Marriott等人的美国专利No.6668789涉及一种HCCI运行方案，该方案据说减轻了与燃烧动作定时有关的某些问题。尤其是，Marriott在活塞压缩冲程期间应用多种喷射，其中第二喷射加料用作第一喷射加料的点火机构。尽管Marriott专利似乎在某些运行环境中具有优点，但仍有改进的空间。
本发明针对上述一个或多个问题或缺点。
发明内容
一方面，本发明提供一种内燃机的混合模式运行方法。该方法包括以下步骤：控制规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时(homogenouscharge combustion event timing)；和将规定发动机循环中的常规充气喷射动作定时(charge injection event timing)控制到至少是在均匀充气燃烧动作之后的一预定时间。
另一方面，本发明提供一种内燃机。该内燃机包括具有至少一个气缸的壳体，其中喷油器(燃料喷射器)至少部分地设置在该气缸内。设有至少一个电子控制器，所述电子控制器与喷油器控制通信。所述至少一个电子控制器包括计算机可读介质，所述计算机可读介质带有记录于其上的燃烧定时控制算法，该控制算法包括用于控制规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时的措施(means)和用于将规定的发动机循环中的常规充气喷射动作定时控制到至少是在均匀充气燃烧动作之后一预定时间的措施。
再一方面，本发明提供一种制品，该制品具有计算可读介质，该计算机可读介质带有记录于其上的第一环路控制算法和第二环路控制算法，该第一环路控制算法用于至少部分地根据前一发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时来控制内燃机的规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时的措施，该第二环路控制算法用于部分地根据在前面的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时和在规定的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时中的至少一个控制常规喷射动作定时。
附图说明
图1是按照本发明所述内燃机的示意性侧视图；
图2是图1的内燃机的一部分的局部侧剖视图；
图3是示出按照本发明所述的控制方法的流程图；
图4是示出按照本发明所述的控制方法的另一流程图。
具体实施方式
参见图1，其示出按照本发明的发动机10。发动机10包括发动机壳体12和至少一个气缸20，例如设置在该发动机壳体内的多个气缸20。发动机10还可包括活塞14，所述活塞至少部分地设置在气缸20内，并可在所述气缸20中以常规方式往复运动。活塞杆16可以用常规方式使活塞14与曲轴18连接。可设置加压燃料源或泵40，并将其连接到至少一个喷油器50。所述至少一个喷油器50可以是至少部分地设置在气缸20内的混合型喷油器，例如通过供给通路46和共用油轨42与泵40连接的多个混合型喷油器50。也可以利用仅带一个可用的喷流样式的常规喷油器。尽管发动机10通常包括多个气缸，每个气缸都具有相应的喷油器，但为说明方便起见，在本文中将气缸20和喷油器50以单数进行说明。发动机壳体12可以与排气系统44和涡轮增压器(未示出)联接。发动机10可以是压燃式共用油轨柴油机。然而，应该理解，除了共用油轨之外，其它的发动机设计及其它发动机燃料系统，例如具有一个或多个单元泵喷射器的发动机也可以使用。
发动机10还可包括电子控制器30，该电子控制器30可操作以控制和/或监测某些发动机运行参数。电子控制器30可通过通信线路37与压力传感器36通信，所述压力传感器36暴露于气缸20的流体压力下，例如至少部分地设置在气缸20中。气缸压力传感器36可包括例如暴露于气缸20的压电传感器。压电传感器可包括一个或多个压电膜，从而在经历由气缸压力引起的某种程度的偏转或偏转变化速率时产生特定的电压或电压变化。发动机10可以包括多个压力传感器，每个气缸20中设置一个压力传感器，然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用仅与一个气缸相关联的单个压力传感器。发动机温度传感器34也可以至少部分地位于气缸20内，并通过另一通信线路35与电子控制器30连接。排气传感器如发动机排气温度或NOX传感器48可以与排气系统44连接，并通过再一通信线路49与电子控制器30通信。还可设置爆震传感器32，可例如将其邻近壳体12设置。传感器32可以通过又一通信线路33与电子控制器30通信，以允许该电子控制器30确定气缸20中的燃料混合物的点火定时或近似定时。发动机速度传感器38也可以与发动机10连接，并通过另一通信线路39与电子控制器30通信。
还参见图2，电子控制器30也可通过另一通信线路51与喷油器50控制通信。喷油器50可以是如文中所述至少部分地设置在气缸20内并且具有至少两个可用的喷流样式的混合型喷油器。现有技术已知多种合适的混合型喷油器。从Shafer等人的美国专利No.6725838中已知一种示例性的合适的混合型喷油器。喷油器50可以是双同心止挡式喷油器，其包括第一或外部止挡(check)52和第二或内部止挡62。在一个实施例中，如文中所述，由于它们各自的喷流样式，外部止挡52可认为是均匀充气或HCCI止挡，而内部止挡62可认为是常规止挡。应该理解，术语“内部”和“外部”不应理解成将HCCI止挡或常规止挡局限于具体位置。可设想其它实施例，其中外部止挡是“常规止挡”而内部止挡是HCCI止挡。
外部止挡52可包括第一阀构件54，该阀构件54可操作以通过分别移动离开或紧靠第一阀座56来打开或关闭第一组喷孔58。内部止挡62则可包括第二阀构件64，该阀构件64可操作以通过分别移动离开或紧靠第二阀座66打开或关闭第二组喷孔68。可将控制阀组70与喷油器50和电子控制器30联接，以控制外部止挡52和内部止挡62的打开和关闭，并从而经由每个对应的止挡控制燃料喷射的定时和持续时间。在一种实施例中，电子控制器30可操作以选择性地打开第一止挡52和第二止挡62之一或全部，以通过希望的对应的喷孔组喷射燃料。如文中所述，电子控制器30还可操作以在规定的发动机循环期间在选择的定时控制各个喷射。
第一组喷孔58可包括相对于气缸20的轴线Z设置成第一平均喷射角α的多个喷孔。第二组喷孔68可包括与第一组喷孔58不同的多个喷孔，所述喷孔相对于轴线Z设置成第二平均喷射角θ，该第二平均喷射角θ大于第一平均喷射角α。喷孔58因此可限定喷油器50的第一喷流样式，而喷孔68可限定喷油器50的不同的第二喷流样式。本领域技术人员应理解，可使用用于提供不同喷流样式的可选装置而不会背离本发明的范围。例如，除了具有不同平均喷射角的分离的多组喷孔之外，可利用具有不同大小或不同数量的多组喷孔来提供喷油器50可用的一种以上的喷流样式。
本发明还提供一种内燃机10的混合模式运行方法。该方法可包括以下步骤：控制给定发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时，和在规定的发动机循环中的将常规充气喷射动作定时控制在均匀充气燃烧动作之后的至少一预定时间。对常规充气喷射动作定时的控制可通过利用公知方法控制常规燃料混合物(fuel charge)喷射来进行。
控制均匀充气燃烧动作定时还可包括在规定的发动机循环中在发展到自动点火状况(条件)之前将均质燃料混合物喷射到气缸20中的步骤。控制常规喷射动作定时则通常包括在规定的发动机循环中在已经出现自动点火状况后喷射常规燃料混合物。喷射均质燃料混合物通常是用喷油器50的第一喷流样式，而喷射常规燃料混合物通常是用喷油器50的第二喷流样式，如上所述。尽管如此，两种喷射也可以用共同孔组的相同喷流样式，并甚至可能形成只用一种可用喷流样式的喷油器。在规定的发动机循环期间，常规燃料喷射量通常包括少于所喷射燃料总量的约50％，并可包括少于约30％，然而，本发明不限于这些范围。在某些实施例中，可以利用较大的均匀充气喷射来满足大部分发动机的功率需求，而常规喷射按完成功率要求的需要使用。然而，可以达到上限，以便适应发动机10的均匀充气喷射的规模。
特别地，高于某一均匀充气喷射规模阈值，燃烧压力和压力峰值可能超过硬件限制。在发动机功率需求高于可仅通过均匀充气运行适应的阈值的情况下，一般每个发动机循环都随着任何功率需求增加可以飞快地增加越来越大的常规喷射。在发动机功率需求减少的情况下，可能是相反的情况。因此，高于某一功率阈值，均匀充气喷射规模可以保持相对恒定，其中功率需求的改变通过仅是常规喷射的规模的改变来适应。然而，本领域技术人员应该理解，各种运行方式，尤其是两种加料之间各种燃料分配方式，实际上没有限制的，本文所述的分配方案没有限制的意义。
对均匀充气燃烧动作定时的控制可以用各种已知适合于提前或推迟燃烧动作的已知措施中的任一种进行。例如，可采用可变阀定时来改变气缸20中自动点火状况的定时，并因而影响喷射到气缸20中的均匀充气自动点火的时间。也可使用现有技术中称为“排气再循环”的技术来推迟或提前自动点火和/或改变均匀充气燃烧动作的持续时间。在某些情况下，泵送到发动机10的进气岐管内的热排气可例如通过升高气缸内温度而使自动点火提前。示例性合适的可变阀定时和排气再循环方式在Lawrence等人的美国专利No.6769392中已知。例如，也可利用通过控制冷却剂流量进行的对进气岐管温度的控制来控制气缸20中的自动点火定时，并因此控制喷入其中的均匀充气的燃烧定相(phasing)。调节发动机头部中的油流量也可用来控制自动点火状况的定时，因为可以改变气缸压缩比。
特别感兴趣的均匀充气燃烧动作通常是燃烧的开始。然而，本领域技术人员应该理解，控制或保持其定时的特定动作不限于燃烧的开始。例如，在不脱离本发明的范围情况下，可以控制均匀充气燃烧结束的定时，或者燃烧的开始和结束之间的某些其它燃烧界标或甚至任意点的定时。
本发明还可包括确定表征在前一个发动机循环中的均匀充气燃烧动作例如燃烧的开始的值的步骤。所确定的值然后可用作后面发动机循环中用于提前或推迟均匀充气燃烧动作定时的基础。在这种实施例中，所确定的值可用作对均匀充气燃烧动作的闭环控制的反馈项。如本文所用的，术语“表征...的值(表征值)”应理解为包含所关心的特性的直接测量值，以及基于与所关心的特性具有已知关系的另一值或特性的确定的间接测量值或估计值。在本发明中，上述确定可至少部分地用气缸压力传感器36进行，所述气缸压力传感器36可操纵以确定表征气缸20的气缸压力和气缸压力变化速率中至少一个的值。与内燃机中燃料混合物的燃烧开始有关的气缸压力变化在现有技术中众所周知，并提供一种用于确定燃烧开始的实际措施。然而，应该记得，控制步骤不限于简单地控制燃烧开始，气缸压力的确定可以在控制其它燃烧动作的定时时使用，如本文所述。
气缸压力传感器36可包括例如暴露于气缸20的压电传感器。另一种用于确定气缸压力和气缸压力变化率中至少一个的表征值的措施可包括光学传感器，而不是直接测量气缸压力。可使用特定的光学传感器来确定与气缸压力具有已知关系的气缸内的透射光的幅值，该光学传感器则可确定燃烧的开始。这种传感器可从密歇根州普利茅斯的Optrand公司购得。其它合适的光学传感器包括干涉仪，该干涉仪可操作以测量由根据气缸压力改变形状的半透腔中的光频率的变化。这种干涉仪传感器可从北卡罗莱纳州海波因特的Fiber Dynamics公司购得。还一种合适的传感器类型可包括微应变确定气缸压力传感器。这种传感器可操作以确定与气缸压力成比例的预热塞杆在气缸内的较小运动，并且可从德克萨斯的Texas Instrumentsof Dallas公司购得。还可使用由伊利诺斯的Woodward Governor ofRockford制造的离子传感器，该离子传感器测量在气缸内探针附近的离子等级。本领域技术人员应该理解，还有另一些合适的用于确定表征气缸压力和气缸压力变化的数值的措施可以利用，或者还待发现，它们在本文中的使用都属于本发明预定的精神和范围之内。
确定步骤还可包括确定前一发动机循环中均匀充气燃烧动作的选定的质量分数燃烧点。选定的质量分数燃烧点可以例如是50％质量分数燃烧点，该质量分数燃烧点代表在均质燃料混合物喷射中所喷射的燃料的50％已烧掉的点。50％质量分数燃烧点为确定均质燃料混合物喷射的燃烧开始提供一种实用且易识别的界标，然而，本领域技术人员应该理解，如果希望的话，可选择其它质量分数燃烧点或者完全不同的可确定的值。
本方法还可以包括以下步骤：确定发动期循环期间均匀充气燃烧动作定时的另一表征值，以及部分根据所确定的值控制常规喷射燃料量。所确定的值可以是规定的发动机循环中或者前一发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时。换句话说，常规燃料混合物喷射量可以部分地基于同一或较早的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时。
在每个发动机循环期间，发动机10的每个气缸20都提供一定量的功率。当用混合模式运行时，由相应均匀充气喷射和常规燃料喷射所提供的该功率的相对比例可以根据相应燃烧定相而改变。将均匀充气燃烧定相移动至较接近活塞14的上死点位置可允许将较大比例的均匀充气燃烧能转变成曲轴18的正转矩。这至少部分是由于在燃烧本身比较接近活塞14的上死点位置进行时，由燃烧所产生的膨胀气体推迟活塞14的向上行进较少。相反，在活塞14于气缸20中较低时均匀充气发生自动点火时，活塞14的向上行程更多地被均匀充气燃烧推迟，因为燃烧气体的压力增加将帮助活塞14的向上运动，直至活塞14到达上死点为止。
每个发动机循环期间所燃烧的燃料量通常至少部分地根据对发动机10的动力需求确定。可将均匀充气燃料量特性曲线或“HCCI特性曲线”，例如查询表，编程到电子控制器30中。在不脱离本发明的范围情况下，也可使用神经网络等。均匀充气喷射量和喷射定时可例如变换成发动机速度和/或载荷。也可将用于常规充气喷射量和/或定时的单独特性曲线以编程到电子控制器30中。常规喷射量也可以变换成发动机速度和/或载荷。不通过均匀充气提供的发动机功率需求部分可通过常规加料提供。例如，如果均匀充气提供动力需求的70％，则电子控制器30可以决定通过常规喷射提供其余30％的燃料需求量。
通常，可能希望使均匀充气的燃烧开始点比较接近上死点，例如在几度的曲轴转角内。然而，如本文所述，各种因素可以使自动点火定时推迟或提前，从而造成均匀充气燃烧动作比所希望的定时推迟或提前。这种均匀充气燃烧动作的定时变化可能影响由均匀充气的燃烧所提供的正转矩的相对量。如上所述，均匀充气的较接近活塞14上死点位置的自动点火与较早的自动点火相比，可使比较大的燃烧能转变成曲轴18上的正转矩。随着曲轴18上正转矩的这种变动，常规充气所需的燃料量也改变。例如，在均匀充气的燃烧从一个发动机循环中上死点之前的15°曲轴转动角前进随后的发动机循环中仅在上死点前1°曲轴转动角时，均匀充气燃烧能转变成曲轴18上正转矩的量将增加。
因此，在均匀充气燃烧定相移动接近上死点时，常规充气喷射量可能减少。在一个设想的实施例中，常规燃料混合物喷射量不仅可以变换成发动机速度和/或载荷，而且还可以变换成同一或前一发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时。因此，常规充气的喷射定时和喷射量可以至少部分地基于所确定的均匀充气燃烧动作的定时，例如所确定的燃烧的开始。常规充气喷射定时可以基于同一或较早的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时。
本发明的方法还可以包括下述步骤，即至少部分地通过调节均匀充气燃烧动作和常规充气喷射动作之间的相对定时来调节发动机10的排气中的NOX含量。如上所述，常规充气喷射动作通常定时成使得它至少是规定的发动机循环中在均匀充气燃烧动作之后一预定的时间。这种延迟可用于某种冷却，以便在常规扩散燃烧期间不产生过量的NOX。通常，可能希望仅在均匀充气已基本完成燃烧之后喷射常规充气，并且气缸比常规喷射定时更接近HCCI燃烧时的热量少。选定的定时也可以基于其它因素。
现已发现，使均匀充气燃烧动作和常规喷射燃烧动作更接近可能导致每个发动机循环产生较大量的NOX。然而，如上所述，在均匀充气燃烧动作比较接近活塞14的上死点位置时，操作可能更有效。因此，决定均匀充气燃烧和常规充气燃烧的实际暂时分开可能需要效率与排放控制之间的整体平衡。某些管辖区域可能有比较严格的NOX要求，因此可以牺牲一部分效率，以保证排放符合要求，同时导致均匀充气燃烧动作和常规喷射动作之间预定的时间比较大。或者，在效率较重要时，这两个动作的分开可以较少，同时导致较多的NOX产生。
控制常规喷射动作定时的步骤还可包括每次部分地根据发动机功率输出喷射常规充气。现有技术已知自动燃烧状况的定时可能根据发动机输出功率变化。因此，均匀充气燃烧动作的定时可以随着发动机功率输出改变而改变。例如，在较高的速度和载荷下，自动点火状况可能往往会在发动机循环中较早发生。在较低的速度和载荷下，气缸壁的较冷温度可能会推迟自动点火。如本文所述，通常将常规喷射动作定时到至少是均匀充气燃烧动作之后的预定时间。因此，因为均匀充气燃烧动作定时随着功率需求的变化而变化，所以常规喷射动作定时可以调节，以使该常规喷射定时保持到至少是在均匀充气燃烧动作之后的预定时间。
电子控制器30还可包括其上记录燃烧定时控制算法的计算机可读介质，例如RAM、ROM或任何其它合适的介质。该控制算法可包括用于控制规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时的措施，和用于将规定的发动机循环中的常规充气喷射动作定时控制到至少是均匀充气燃烧动作之后预定时间的措施。
在一个实施例中，控制算法可以是闭环控制算法，该闭环控制算法还包括用于确定均匀充气燃烧动作定时和反馈项的措施，所述反馈项与前面的发动机循环例如紧前面的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时相对应。用于确定均匀充气燃烧动作定时的措施还包括用于确定均匀充气燃烧开始的表征值的措施。
用于控制均匀充气燃烧动作定时的措施还包括用于在规定的发动机循环期间在气缸20发展到自动点火状态之前，发指令以通过喷油器50的第一喷流样式喷射液体燃料射束的措施。该用于发指令的措施还包括用于移动外部止挡52以通过喷孔58开始和终止燃料喷射的措施。
用于控制常规喷射动作定时的措施还包括用于在规定的发动机循环期间在气缸20发展到自动点火状态之后，发指令以通过喷油器50的第二喷流样式喷射液体燃料射束的措施。用于发指令以通过喷油器50的第二喷流样式喷射的措施还可包括用于移动第二止挡62以通过喷孔68开始和终止燃料喷射的措施。
电子控制器30还可以包括记录于其上的常规燃料喷射控制算法，所述控制算法包括用于至少部分地根据对发动机10的功率需求确定常规燃料喷射量的措施。常规燃料喷射控制算法还可包括用于确定常规燃料喷射定时的措施。然而，如本文所述，常规燃料喷射定时和量二者可以部分地根据均匀充气燃烧动作的定时改变。
可以设想，常规喷射可以用来补充均匀充气喷射，因此，常规喷射可以是主要用来解决通过均质燃料混合物喷射不能满足的功率需求部分，不过本发明不限于这种方法。这可能是由于增加的均匀充气燃料喷射量因硬件限制而不切实际的情况，或者是由于某种别的原因，例如由于在常规方式中通过与发动机10连接的涡轮增压器所提供的增压增加的情况。在典型情况下，在对发动机10的功率需求增加时，常规燃料喷射控制算法可以命令增加每个常规燃料喷射的燃料量，而在功率需求减少时，减少每个常规喷射的燃料量。在发动机10进入功率输出范围的较低部分时，它可以仅在均匀充气喷射上运行。
更精确的控制可以通过将常规喷射量和定时变换成均匀充气燃烧动作定时来实现。为此，常规喷射控制算法还可以包括也部分地根据所确定的均匀充气燃烧动作定时确定常规喷射量的措施。这种能力与上述方法类似，因而常规燃烧喷射量可以根据均匀充气燃烧动作定时进行调节。
在又一实施例中，电子控制器30可以包括第一环路算法，例如闭合环路算法，该算法具有用于至少部分地根据在前面的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时来控制规定的发动机循环中均匀充气燃烧动作定时的措施。在这个实施例中，电子控制器30还可包括第二环路算法，该第二环路算法用于部分地根据前面的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时和在规定的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时中的至少一个来控制常规喷射动作定时。换句话说，常规喷射动作的定时可基于前面的发动机循环中的均匀充气燃烧定相，或者基于目前发动机循环中的均匀充气燃烧定相。
工业适用性
参见图3，其示出流程图100，所述流程图100示出一个按照本发明所述的示例性控制方法。流程100的方法从START，框110处开始，并在那以后进行到框120，其中电子控制器30可确定规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时的表征值。从框110开始，该方法可前进到框130，其中电子控制器30可至少部分地根据所确定的数值推迟或提前随后的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时。例如，在所确定值表明均匀充气的燃烧开始太早时，电子控制器30可实施各种不同的定时控制方法，以延缓接下来的发动机循环中向自动点火状态的发展。也可调节均匀充气的喷射定时，以将均匀充气燃烧定相向希望的定相移动。在所确定的值表明均匀充气的燃烧例如开始太迟时，电子控制器30可以实施各种不同的定时控制，以提前接下来的发动机循环中向自动点火状态的发展。
各种运行参数可能影响均匀充气的燃烧定相。如本文所述，在载荷较低的情况下，气缸20的壁可能较冷，从而将规定的发动机循环中的自动点火状态延迟到较靠后。在这种情况下，可能希望将发动自动点火状态的定时提前，并因此开始均匀充气燃烧。这可以例如通过增加提供给气缸20的空气的压缩比来实现，以在发动机循环中使气缸压力和温度较早地达到自动点火状态。
从框130开始，该方法可前进到框140，其中电子控制器30可将随后的发动机循环中的常规充气喷射定时推迟或提前到至少是均匀充气燃烧动作之后预定的时间。在另一实施例中，常规充气喷射定时和量可以变换成发动速度和/或载荷，并且不进行调节，而是简单地在由变换所确定的时间处喷射。从框140开始，该方法可前进到框150，FINISH结束。
转向图4，图4示出了流程图200，所述流程图200示出按照本发明所述的另一控制方法。流程图200的控制方法与流程图100的控制方法的不同之处主要在于：常规喷射的燃料量可根据均匀充气燃烧动作的定时中的充气进行调节。均匀充气燃烧动作的定时中的充气可由通过控制30预定的调节产生，或者由往往是由于均匀充气燃烧的固有敏感性而不经意地发生的定相中的变化产生。流程图200的方法将在START，框210处开始。从框210开始，该方法可前进到框220，其中电子控制器30可发指令以进行均匀充气喷射。从框220开始，该方法可前进到框230，其中电子控制器30可确定例如均匀充气开始燃烧的表征值。从框230，该方法可前进到框240，其中电子控制器30可至少部分地根据所确定的值确定常规充气燃料喷射量。在确定了常规充气燃料喷射量之后，该方法可前进到框250，其中电子控制器30可以命令喷射常规充气。从框250，该方法可前进到框260，FINISH结束。
尽管上述说明中有许多针对的是在单个发动机循环，或者较少数量发动机循环的范围内举例说明本发明的控制过程，但应该理解，在按照本发明所述的发动机运行中，定时和喷射控制可以在许多连贯的循环中进行。此外，尽管用于调节自动点火的定时的某些控制措施可较迅速地实施例如从一个循环到下一个循环，但其它措施更多的是逐渐变化。例如，如本文所述的冷却液和油的流量的调节可提供自动点火定时的调节，所述自动点火定时在多个循环中有效。相反，可变阀定时可以用来调节在确定开始均匀充气燃烧从所希望的定时改变之后紧接着的发动机循环中的自动点火定时。
许多混合模式方案对运行状态变化的相对敏感度在许多情况下可能要求对均匀充气燃烧动作定时进行规则或持续的调节。由于经常希望暂时使均匀充气燃烧动作和常规喷射情况隔开至少一预定的时间，所以常规喷射动作定时通常是与均匀充气燃烧动作定时同步调节。
例如，在确定前面的发动机循环中均匀充气开始燃烧太迟之后，通过电子控制器30使均匀充气开始燃烧提前，可能理想的情况是也使常规喷射动作提前。同样，在确定均匀充气开始燃烧太早时，电子控制器30可以推迟后面的发动机循环中的均匀充气开始燃烧及常规充气喷射动作定时。
在另一些实施例中，可能一点也不希望主动控制常规喷射动作定时。在这种实施例中，上述控制均匀充气燃烧动作定时的闭环方法可以持续运行，同时按需要使均匀充气开始燃烧提前或推迟。常规充气喷射动作的定时可以简单地在计算的均匀充气自动点火的平均时间之后设置足够的时间，以便保证合格的运行将产生合格的时间比例。
由于本发明，还可以理解，在希望较精确控制时，随着两种充气的喷射和燃烧在活塞14的上死点位置周围的定时变动，相对分配和甚至所喷射的燃料总量也可以改变。例如在均匀充气燃烧动作推迟到接近上死点时，转变成活塞14的正机械能的燃烧能可以改变，同时在常规充气喷射中需要较小的燃料体积。如本文所述，另一些关心的事情如NOX产生和发动机运行效率还可能要求调节，以使暂时使两种情况分开，而这又影响每种充气的相对和绝对喷射的燃料量。
本说明仅是用于示例性目的，并且一点也不能认为是使本发明的范围变窄。因此，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明预定的精神和范围的情况下，可对目前公开的实施例进行各种修改。例如，尽管混合模式喷油器50十分适合于本文，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其它喷油器或其它能混合模式起作用的喷射策略。例如，在某些实施例中，不是用具有双同心止挡型的单个喷射器，而是可以用两个分开的喷射器。另一些方面、特点和优点在阅读附图和所附权利要求时将显而易见。

Claims (10)

1.一种内燃机(10)的混合模式运行方法，包括以下步骤：
控制规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时；
将规定的发动机循环中的常规充气喷射动作定时控制成至少在均匀充气燃烧动作之后的预定时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括确定表征前面的发动机循环中均匀充气燃烧动作定时的值的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括确定内燃机(10)的至少一个气缸(20)的气缸压力和气缸压力变化率中的至少一个表征值。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
控制均匀充气燃烧动作定时的步骤还包括在规定的发动机循环期间在其中发展到自动点火状况之前，将均质燃料混合物喷射到内燃机(10)的至少一个气缸(20)中的步骤；以及
控制常规充气喷射动作定时的步骤还包括在规定的发动机循环期间在其中发展到自动点火状况之后，将常规燃料混合物喷射到至少一个气缸(20)中的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，控制常规喷射燃烧动作定时的步骤包括每次在规定的发动机循环期间喷射部分地根据发动机功率需求的常规燃料混合物。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
控制均匀充气燃烧动作定时的步骤还包括通过至少部分设置在至少一个气缸(20)内的混合模式喷油器(50)的第一喷流样式将均质燃料混合物喷射到发动机(10)的至少一个气缸(20)中的步骤；和
控制常规充气喷射动作定时的步骤还包括通过混合模式喷油器(50)的与第一喷流样式不同的第二喷流样式将常规燃料混合物喷射到至少一个气缸(20)中的步骤。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在每个控制步骤中喷射压燃式燃料；和
至少部分地通过调节均匀充气燃烧动作和常规充气喷射动作之间的相对定时来调节内燃机(10)排气中的NOX含量。
8.一种内燃机(10)，包括：
壳体(12)，所述壳体(12)具有至少一个气缸(20)；
喷油器(50)，所述喷油器(50)至少部分地设置在所述至少一个气缸(20)内；和
至少一个电子控制器(30)，所述电子控制器(30)与所述喷油器(50)控制通信，并具有其上记录有燃烧定时控制算法的计算机可读介质，所述控制算法包括控制规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时的措施，和用于将规定的发动机循环中的常规充气喷射动作定时控制到在均匀充气燃烧动作之后至少一预定时间的措施。
9.如权利要求8所述的发动机(10)，其特征在于，
所述控制算法是闭环控制算法，该闭环控制算法还包括用于确定均匀充气燃烧动作定时的措施，以及与在前面的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时相对应的反馈项；
所述喷油器(50)包括混合模式喷油器(50)，所述混合模式喷油器(50)具有至少两个可用的喷流样式；和
所述用于控制均匀充气燃烧动作定时的措施包括用于在规定的发动机循环期间在所述至少一个气缸(20)发展到自动点火状态之前，发指令以通过所述混合模式喷油器(50)的第一喷流样式喷射液体燃料的措施；及
所述用于控制常规喷射动作定时的措施包括用于在规定的发动机循环期间在所述至少一个气缸(20)发展到自动点火状态之后，发指令以通过所述混合模式喷油器(50)的第二喷流样式喷射液体燃料的措施。
10.一种制品，包括：
计算机可读介质，所述计算机可读介质包括记录于其上的第一环路控制算法和第二环路控制算法，该第一环路控制算法具有用于至少部分地根据前面的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时控制内燃机(10)的规定的发动机循环中的均匀充气燃烧动作定时的措施，该第二环路控制算法用于部分地根据在前面的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时和在规定的发动机循环中确定的均匀充气燃烧动作定时二者中的至少一个控制常规喷射动作定时。
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