CN101258315A - 涡轮增压式内燃机及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡轮增压式内燃机(10)及其运行方法。该方法包括以第一模式运行发动机(10)，其中在自燃条件之前将燃料喷射到该发动机(10)的至少一个气缸(20)中。本方法还包括选择性地以第二模式运行发动机(10)，该第二模式包括在表征涡轮增压器的增压压力的值满足预定指标例如增压压力过低的情况下，在自燃条件之后喷射燃料。本发明的内燃机(10)包括一种物品，该物品具有其上记录有控制算法的计算机可读介质。该控制算法包括用于以均匀充气模式运行发动机(10)的第一措施，和用于在所确定的表征涡轮增压器的增压压力的值满足预定指标的情况下，以均匀充气模式与常规模式相混合的模式选择性地运行发动机(10)的第二措施。

Description

涡轮增压式内燃机及其运行方法

技术领域

本发明一般地涉及涡轮增压式内燃机及其运行方法。更具体地，本发明涉及在表征涡轮增压器的增压压力的值满足预定指标的情况下以不同的模式运行这种发动机的方法。

背景技术

内燃机以及发动机操作方法的复杂性持续增加，几乎每天都会公布在设计和操作中的创新。近年来很多设计变革背后的一个驱动力是日益严格的排放要求。一种改进排放质量的常规方法涉及在发动机下游对燃烧产物的处理。换句话说，经由用于除去或减少不合乎要求的成分的多种化学和/或物理方法来处理由发动机产生的排气。其它发动机研发者更关注燃烧过程自身。已发现对燃料喷射的量、频率、定时甚至是喷射样式种类的控制都对发动机排放的具有不同的作用。工程师们特别关心的是日益严格的涉及对通称为“NOx”的各种氮氧化物的排放限制的政府要求。

已经发现，在内燃机气缸中在点火前使燃料与空气预先混合会有助于降低发动机排气中的NOx水平。特别地，现有技术中已知一种“均匀充气”点火的方法。在压燃式发动机中，这种方法广泛地称作“HCCI”。在均匀充气模式中，可在发动机循环过程中在气缸条件会触发压燃的点之前将燃料喷射到压燃式发动机的气缸中。这与更惯常的方法不同，该方法中在发动机的循环过程中在上止点附近或在其它情况下在会产生压燃的点才喷射燃料。换句话说，在HCCI模式中，不是燃料在离开燃料喷射器的端部时进行大致连续地燃烧，而是燃料可在自燃条件之前喷射，因此，随着活塞在气缸中向上行进，燃料与空气具有较多的时间混合。

均匀充气运行通常对内燃机的外界和内部的各种运行状况较为敏感。例如，环境温度和压力以及在发动机循环中自燃条件的正时，会影响发动机在均匀充气模式中顺利工作的能力。这种发动机通常连接有涡轮增压器，这为发动机的顺利的、可预测的工作带来了各种其它的困难。

特别地，因为HCCI操作较为高效地将燃料能量转换为机械能，所以对于给定的供燃烧的燃料量，在HCCI操作过程中涡轮增压器的增压压力会较低。在给定的气缸中，(HCCI操作)相对于常规操作将较多的燃烧能量转换为活塞运动的机械能。因此，以热和气压的形式传递到排气系统的能量较少，结果涡轮增压器的速度小于可从常规操作得到的速度。在发动机以HCCI模式向其有效功率范围的较低部分-例如低负荷或怠速-工作的情况下，这种现象特别明显。

虽然HCCI操作的提高的效率具有多种优点，但在HCCI模式中所喷射的燃料通常较均匀地点燃，在很多情况下产生比具有相同燃料量的常规点燃高的峰值(peak)气缸压力和气缸压力尖峰脉冲(spike)。当功率要求以及相应的所喷射的燃料量增加时，发动机会达到一点，在该点处HCCI产生的作用于发动机上的物理应力有损坏发动机硬件的危险。

在这种情况下，通常通过在高空燃比下工作或通过向燃烧混合物中添加稀释剂-例如排气-来实现对气缸压力升高率以及峰值气缸压力的控制。然而，在很多情况下都发现这些方法在控制由HCCI操作引起的气缸压力方面效率较低。

授予zur Loye等人的美国专利No.6,561,157公开了一种具有多个工作模式的涡轮增压型内燃机。虽然zur Loye的系统能够切换模式以满足各种发动机工作要求及条件，但该系统利用要求较复杂的硬件和电子控制器双燃料系统(dual-fuel system)。

本发明针对前述的问题或缺点中的一个或多个。

发明内容

一方面，本发明提供了一种运行(操作)内燃机的方法，该内燃机包括至少一个气缸，所述气缸具有至少部分地设置在其中的燃料喷射器。该方法包括以下步骤：以第一模式运行发动机，该第一模式包括在给定的发动机循环中，在形成自燃条件(状况)的时刻之前，将燃料混合物(fuelcharge)喷射到所述至少一个气缸中；以及确定表征与发动机相联的涡轮增压器的增压压力的值。该方法还包括以下步骤：在所确定的值满足预定指标的情况下，选择性地以第二模式运行发动机，该第二模式包括在至少一个随后的发动机循环中在形成自燃条件的时刻之后将燃料混合物喷射到所述至少一个气缸中。

另一方面，本发明提供一种内燃发动机(内燃机)，该内燃发动机包括具有至少一个气缸的发动机壳体。在所述至少一个气缸内至少部分地设置有燃料喷射器。该内燃机还包括涡轮增压器以及用于确定表征涡轮增压器的增压压力的值的装置。还设置有与所述涡轮增压器和用于确定的装置相联的电子控制器。该电子控制器包括其上记录有控制算法的计算机可读介质。所述控制算法包括用于以第一模式运行发动机的措施(means)，该第一模式包括在所述至少一个气缸内形成自燃条件的时刻之前将燃料喷射到所述至少一个气缸中。该控制算法还包括：在所确定的值满足预定指标的情况下，选择性地以第二模式运行发动机的措施，该第二模式包括在所述至少一个气缸内形成自燃条件的时刻之后将燃料喷射到所述的至少一个气缸中。

又一个方面，本发明提供一种物品，所述物品包括其上记录有控制算法的计算机可读介质。所述控制算法包括用于确定表征内燃机中涡轮增压器的增压压力的值的方法，该内燃机包括至少一个气缸，所述至少一个气缸具有至少部分地设置在其内的燃料喷射器。所述控制算法还包括用于在所确定的值高于预定阈值的情况下，以均匀充气模式运行所述发动机的第一措施；和用于在所确定的值低于预定阈值的情况下，选择性地以均匀充气模式与常规模式相混合的模式运行发动机的第二措施。

附图说明

图1是根据本发明的内燃机的概略性侧视图；

图2是图1的内燃机的一部分的部分剖开的侧视图；

图3是示出根据本发明的控制程序的流程图；和

图4是示出根据本发明的另一控制程序的流程图。

具体实施方式

参照图1，其示出根据本发明的发动机10。发动机10包括在其中设置有至少一个气缸20-例如多个气缸-的发动机壳体12。发动机10可以还包括至少部分地设置在气缸20内并且可以常规方式在该气缸内往复运动的活塞14。活塞杆16以常规方式连接活塞14与曲轴18。可设置加压燃料源-该燃料例如是馏出的柴油燃料-或泵40，并且经由共用油轨42和供给通路46使所述燃料源或泵与多个燃料喷射器50流体地连接。发动机10通常包括各具有相应的燃料喷射器的多个气缸，然而，为清晰起见，本说明书主要涉及单个气缸20和燃料喷射器50。虽然可想到，在一个实施例中，发动机10是共用油轨式柴油发动机，但也可想到其它实施例，例如具有一个或多个与相应燃料喷射器相联的单元泵的发动机，或使用其它类型的燃料例如气态烃燃料的发动机。发动机壳体12可以还与进气歧管71、排气歧管72和涡轮增压器90相联。

发动机10还可以包括可操作以控制和/或监测发动机10的某些方面的电子控制器30。在图1所示的实施例中，电子控制器30经由通信线路81与一组操作者控制器80通信。电子控制器30还可以与暴露于气缸20的流体压力下的压力传感器36通信。例如，压力传感器36可至少部分地设置在气缸20内并且经由通信线路37与电子控制器30相连接。可想到其中仅一个气缸包括与之关联的压力传感器的实施例，以及其中多于一个的或所有的发动机气缸连接有压力传感器的实施例。压力传感器36可以是现有技术中公知的各种压力传感器中的任一种，例如，具有被来自气缸20的流体压力偏转的膜片的压阻式传感器。

发动机10可以还包括至少部分地设置在排气歧管72内或者设置在排气系统中其它位置的温度传感器94，该温度传感器94经由通信线路95与电子控制器30通信。涡轮增压器轴速传感器92可与涡轮增压器90相连接，并且经由另一通信线路93与电子控制器30通信。可以还设置暴露于进气歧管71的流体压力下的进气歧管压力传感器98，该进气歧管压力传感器98经由又一通信线路99与电子控制器30通信。发动机10可以还包括经由通信线路17与电子控制器30相连接的曲轴转角传感器15。另外，发动机10可以还包括经由又一通信线路33与电子控制器30相连的速度和/或负荷传感器31。

还参照图2，电子控制器30可以还经由另一通信线路51与各燃料喷射器50控制通信。各燃料喷射器50可以是至少部分地设置在气缸20内的常规燃料喷射器或混合模式燃料喷射器。在现有技术中已知各种合适的混合模式燃料喷射器。从授予Shafer等人的美国专利No.6,725,838已知一种示例性的混合模式燃料喷射器。另一种合适的混合模式燃料喷射器是喷射器50，该喷射器50的一部分在图2中示出。

喷射器50可以是双同心止挡式燃料喷射器(双同心单向式燃料喷射器)，该喷射器包括第一或外部止挡(check)52以及第二或内部止挡62。外部止挡52可包括可用于通过分别离开或移向第一阀座56来打开或关闭第一组喷孔58的第一阀部件54。另外，内部止挡62可包括可用于通过分别离开或移向第二阀座66来打开或关闭与第一组喷孔58不同的第二组喷孔68的第二阀部件64。控制阀组件70可与燃料喷射器50和电子控制器30相连接以控制外部止挡52和内部止挡62的打开和关闭。在一个可想到的实施例中，电子控制器30可用于选择性地打开第一止挡52和第二止挡62之一或两者以通过所需要的相应喷孔组来喷射燃料。如此处所述，电子控制器30还可用于在给定的发动机循环过程中在选定的时刻指令各喷射。

第一组喷孔58可以包括设置成相对于气缸20的轴线Z成第一平均射束角α的多个喷孔。第二组喷孔68可以包括与第一组58不同的多个喷孔，该喷孔设置成相对于轴线Z成大于第一平均射束角α的第二平均射束角θ。喷孔58限定燃料喷射器50的第一喷流样式，而喷孔68限定燃料喷射器50的不同的第二喷流样式。可想到，经由第一组喷孔58的燃料喷射可主要用于均匀充气模式或HCCI操作，而经由第二组68的燃料喷射可主要用于常规扩散燃烧操作。例如，在对一次喷射需要较大的燃料喷射量的情况下，可进行经由第一组58和第二组68的同时喷射。如此处所述，在相同的发动机循环期间，可选择性地采用均匀充气模式与常规模式相混合的或顺序进行的操作。本领域的技术人员会意识到，在不背离本发明的范围的情况下，可采用其它装置来提供不同的喷流样式。例如，并不是利用具有不同平均射束角的分离的喷孔组，而是利用具有不同尺寸或不同数量的孔组来提供燃料喷射器50的多于一种的有效喷流样式。另外，也可采用仅具有一种喷流样式的常规燃料喷射器。

本发明还提供一种运行内燃机10的方法，该内燃机10包括至少一个气缸20，所述气缸20具有至少部分地设置于其中的燃料喷射器，例如混合模式喷射器50。本方法主要目的在于提高涡轮增压器的增压压力从而控制由HCCI燃烧过程形成的气缸压力和压力尖峰脉冲。在某些情况下，由涡轮增压器90供给至气缸20的加压空气会具有限制气缸压力尖峰脉冲和峰值气缸压力的作用。一般认为这至少部分是由于燃烧期间主要用作惰性吸热物的空气成分，使得被加压的气缸填充空气具有高于未被加压的外界空气的热容量。这样可将HCCI燃烧的增加速率(rise rate)和峰值气缸压力保持在可接受的水平。如此处所述，填充空气中的剩余的未燃烧的氧气可用于随后的常规燃烧过程。

本方法可包括以下步骤，以第一模式运行发动机10，该第一模式包括在给定的发动机循环中在形成自燃条件的时刻之前，将燃料混合物喷射到所述至少一个气缸20中。第一运行模式中的燃料混合物喷射可包括以下步骤：经由燃料喷射器50的第一喷流样式，例如由第一组喷孔58限定的HCCI喷流样式，将燃料混合物喷射到气缸20中。喷射燃料混合物的步骤可还包括在给定的发动机循环期间，在对应的活塞14处于上止点位置的时刻之前喷射燃料混合物。第一运行模式可以是纯HCCI模式。

本方法还可包括确定表征涡轮增压器90的增压压力的值的步骤。如这里所采用的，术语“表征......的值(表征值)”应当理解为是指对所关注的参数或特征进行直接测量以及估计和/或推断，和对与所关注的参数或特征有已知关系的其它参数或特征进行间接测量两种情况。一种用于确定表征增压压力的值的措施可以经由可用于确定进气歧管71中的气体压力的进气歧管压力传感器98进行。另一种用于确定增压压力的表征值的措施是温度传感器94。因为涡轮增压器的速度以及由此增压压力通常与发动机的排气温度相关，所以排气温度是允许对所关注的特征进行间接地确定/估计的值的示例。又一种用于确定增压压力的表征值的措施是经由速度传感器92进行。已知涡轮增压器轴速与增压压力相关，这样可通过测量涡轮增压器轴速来确定增压压力的表征值。

本方法还可包括在所确定的增压压力的表征值满足预定指标的情况下，选择性地以第二模式运行发动机10的步骤，该第二模式包括在至少一个随后的发动机循环中，在形成自燃条件的时刻之后将燃料混合物喷射到气缸20中。例如，在所确定的值低于预定阈值，即增压压力过低的情况下，以第二模式运行。以第二模式运行还可包括在至少一个随后的发动机循环中，在形成自燃条件的时刻之前喷射另外的燃料混合物。换句话说，第二运行模式可包括在同一发动机循环中具有HCCI和常规喷射二者的混合模式。如此处所述，当以第二模式的混合模式运行时，可设想在同一发动机循环期间通常产生第一和第二燃料混合物的喷射，然而，也可在相继的或交替的发动机循环中产生常规喷射和HCCI喷射从而增加涡轮增压器90的速度，由此增加该涡轮增压器90的增压压力。

这样，第二模式的混合模式运行实施例可包括，在一个或多个随后的发动机循环中，分别在自燃条件之前和之后进行第一和第二喷射。第一燃料混合物的喷射可以是经由喷射器50的第一喷流样式的HCCI喷射，而第二燃料混合物的喷射可以是经由喷射器50的第二喷流样式的常规型喷射。还可设想，在给定的发动机循环期间，可在活塞14已到达上止点位置时或到达上止点位置之后进行第二燃料混合物的喷射。换句话说，可在气缸20中最初形成自燃条件的时刻之后进行第二燃料混合物的喷射。

如内燃机中的任何燃烧过程，通过燃烧第二、常规燃料混合物产生的燃烧能量的一部分不会在气缸20内被转换成机械能。在气缸20内燃烧之后，以排出气缸20的燃烧产物的和可能甚至是未燃气体的压力和温度的形式残留的能量中的一些，可在涡轮增压器90中以常规方式转换成的机械能。在通常的情况下，在气缸20内最初形成自燃条件之后的较大的延时会允许较大部分的有效燃烧能量被传送到涡轮增压器90。

因此，第二燃料混合物喷射的正时可至少部分地取决于需要传送到涡轮增压器90的有效燃烧能量的相对比例的大小。在需要较为快速地增加涡轮增压器的速度并由此增加增压压力的情况下，在给定的发动机循环中，可在较晚的时间点进行第二燃料混合物的喷射。可调节在自燃条件的形成与第二燃料混合物喷射的正时之间的延时，从而改变在气缸20中转换成机械能的燃烧能量与在涡轮增压器90中转换成机械能的燃烧能量的相对比例。如常规压燃运行中常见的，在需要较为缓慢地增加涡轮增压器速度的情况下，可在给定的发动机循环中较早地，例如，紧邻形成自燃条件之前或与形成自燃条件基本同时地，进行第二喷射。

本领域技术人员会认识到，第二运行模式中的常规喷射的相对正时会影响发动机10的排放质量。例如，可在给定的发动机循环中较晚地喷射燃料，这虽然相对于较早的常规喷射通常获得更多的可由涡轮增压器90利用的排气能量，但会增加来自发动机10的各种不合乎要求的排放的比例。

在第二燃料混合物中喷射的燃料量也可根据需要在涡轮增压器90处利用的燃烧能量的量而改变。可至少部分地基于所确定的增压压力的表征值来选择这种预定燃料量。例如，在增压压力较低的情况下，会需要在至少一个随后的发动机循环中，对每个第二燃料混合物喷射较大量的燃料。在增压压力较高，但仍满足预定指标例如低于预定阈值的情况下，会需要对每个第二燃料混合物喷射较少量的燃料。

在本领域中所公知，至少在考虑特定的排放物时，常规发动机运行通常会获得比HCCI差的排放质量。因此，在第二喷射中对较大的燃料喷射量的需要会取决于发动机10所要求的或允许的排放曲线图。相似地，如此处所述的，第二喷射的相对正时会影响排放曲线图，并且设计者/操作者可平衡不同的因素从而实现特定的运行策略。

还可想到，根据本发明的选择性地以第二模式运行将主要用于发动机10处在功率输出范围中较低部分的情况。在发动机10以较高速度或负荷运行时，例如，涡轮增压器90通常会提供足够的增压压力从而可实现以纯HCCI模式运行。

电子控制器30可包括其上记录有控制算法的计算机可读介质，诸如RAM、ROM或其它介质。控制算法可包括用于针对HCCI操作以第一模式运行发动机10的措施，例如，包括在气缸20内形成自燃条件的时刻之前，经由混合模式燃料喷射器50的第一喷流样式将燃料喷射到气缸20中。如此处所述，控制算法还可包括在所确定的增压压力表征值满足预定指标的情况下，选择性地以第二模式运行发动机10的措施，例如包括在气缸20内形成自燃条件的时刻之后经由混合模式燃料喷射器50的第二喷流样式将燃料喷射到气缸20中。

在一个可想到的实施例中，控制算法还可包括用于确定表征涡轮增压器90的增压压力的值的措施。这种实施例的控制算法可还包括用于以常规模式运行发动机10的第一措施，和用于在所确定的值满足预定指标的情况下，以混合的均匀充气和常规模式运行发动机10的第二措施。

该控制算法还可包括用于在特定的发动机循环期间，确定表征发动机10的曲轴转角的值的措施。用于选择性地以第二模式运行发动机10的措施可包括用于在至少一个随后的发动机循环期间，在预定的曲轴转角范围之前的时刻，例如对应于自燃条件之前的一时刻，喷射第一或HCCI燃料混合物的措施。用于选择性地以第二模式运行发动机10的措施还可包括用于在至少一个随后的发动机循环中，在预定的曲轴转角范围之后的时刻，例如对应于自燃条件已经产生之后的一时刻，喷射第二或常规燃料混合物的措施。

该控制算法还可包括含有至少一个曲线图的开环控制算法。所确定的增压压力本身可用作用于开始以第二模式运行的触发器。关于增压压力的其它变量也可以触发以第二模式的操作。例如，在涡轮增压器轴速低于特定的阈值，或处于预定的范围内的情况下，会需要经由第二运行模式的补充的常规喷射，而发动机运行会从第一运行模式转换到第二运行模式。相似地，在发动机10的功率输出低于特定阈值的情况下，会要求以第二模式运行。排气温度或功率要求也可用作需要较高增压压力的标志。第二、常规喷射的喷射压力、持续时间或正时中的任一个都可相对于具体增压压力、排气温度等制成曲线图。可基于试验室测试设备、计算机建模等来制成这些曲线图。所述的至少一个曲线图可包括查图表、神经网络等。

控制算法还可以是闭环控制算法，例如，包括对应于气缸20的气缸压力和/或气缸压力变化率的反馈项。在这种实施例中，电子控制器30可监控气缸压力和/或气缸压力变化率。在气缸压力达到预定阈值和/或预定的对一个给定的发动机循环的最大希望升高速率的情况下，电子控制器30可选择性地开始以第二模式运行，在至少一个随后的发动机循环中指令常规燃料喷射从而提高增压压力。电子控制器30可持续地监控气缸压力特征，使得对每次发动机循环的常规喷射会持续必要的时间，从而使气缸压力返回可接受的水平，或使气缸压力保持在可接受的范围内。

工业适用性

可想到，本发明的方法适用于发动机10处于有效功率输出范围中较低部分的情况。当以纯HCCI模式(第一模式)在较低的功率水平运行时，来自涡轮增压器90的增压压力会不足以允许(发动机)在不存在过高的气缸压力和气缸压力尖峰脉冲危及发动机硬件的危险的情况下运行。如此处所述，因为相比于常规喷射，纯HCCI操作所喷射的燃料通常经历较冷的燃烧以及较为迅速地点燃、较完全地燃烧、将较大比例的燃烧能量转化为活塞14的机械能，所以纯HCCI操作通常产生较少的用于涡轮增压器90的可用排气能量。因此，可利用第二运行模式，例如对于每个发动机循环使用HCCI喷射和常规喷射两者，以便提供附加的排气能量来使涡轮增压器90“加快旋转”，直到该涡轮增压器90提供合乎要求的增压压力。如此处所述，在给定的发动机循环中可以与HCCI喷射协调地利用常规喷射，但也可单独地利用常规运行，直到涡轮增压器90提供所要求的增压压力。按照本发明，同一气缸可能在相继的发动机循环中在纯HCCI模式和常规模式之间交替以提高增压压力。本方法适用于发动机10持续地工作在其有效功率输出范围中较低部分的情况，以及发动机10的功率输出在较低的负荷范围中增加的情况。

转到图3，其示出根据本发明的示例性控制程序，该控制程序以流程图100示出。该程序起始于开始(START)，即框110。从框110，程序可进行到框120，其中发动机10以其第一模式运行，例如通过在给定的发动机循环中经由混合模式喷射器50的第一喷流样式喷射燃料混合物。已知经由第一喷流样式的喷射可经由第一组喷孔58以使燃料被较深地引入气缸20中，而不是被引向气缸壁。如上所述，在第一模式中的各喷射可以是在气缸20内形成自燃条件的时间点之前，例如在活塞14达到上止点位置的点之前，产生的HCCI喷射。

从框120程序可进行到框130，其中可确定所述的增压压力的表征值。如上所述，可测量、估计或推断多个参数中的任意参数来确定目标值。电子控制器30可例如经由传感器98确定进气歧管空气压力。从框130程序可进行到框140，其中电子控制器30可确定该表征值是否低于预定阈值。该预定阈值可表示适于确保气缸压力和气缸压力尖峰脉冲保持在发动机10所适应的限制内的增压压力。在未达到阈值的情况下，采用第二模式，与HCCI喷射合作地或单独地应用常规喷射使涡轮增压器90加快旋转。

在增压压力不低于预定阀值的情况下，电子控制器30可判定出补充的常规燃料喷射是不必要的，程序可进行到框160，即结束(FINISH)。在程序从框140直接进行到框160的情况下，由于可判定发动机10工作在功率输出范围内，或在高于一预定的功率输出阈值-在该阈值处可不采取常规喷射而提供足够的增压压力-的情况下，所以用于在各模式间切换的控制逻辑被禁用。用于切换各模式的控制逻辑的禁用也可制成直接关于功率输出的图。然而，在发动机10返回到有效功率输出范围的较低部分的情况下，或在增压压力返回低于预定阈值的情况下，如果需要可再次起动该控制逻辑从而采用第二模式。

当在框140中，所确定的值低于预定阈值的情况下，程序进行到框150，其中发动机10将以第二模式运行，电子控制器30可发指令，以在至少一个随后的发动机循环中经由喷射器50的第二喷流样式，或在至少一个随后的发动机循环中经由第一喷流样式和第二喷流样式二者，来喷射燃料混合物。如此处所述，流程图100所示的控制程序可以是开环控制程序。因此，第二模式中燃料喷射的正时、持续时间、喷射压力等可制成关于在框103中确定的增压压力表征值的曲线图。

转到图4，其示出流程图200，该流程图示出根据本发明的另一示例性控制程序。如此处所述，图4所示的程序可包括闭环控制程序。该程序起始于框210，即开始(START)，然后进行到框220，其中电子控制器30以第一模式运行发动机10，并且发指令以在给定的发动机循环中经由喷射器50的第一喷流样式喷射燃料混合物。如此处所述，从框220程序可进行到框230，其中可确定增压压力的表征值。从框230程序可进行到框240，其中电子控制器30可以判定所述值是否低于预定阈值。如果判定为否，则程序直接进行到结束(FINISH)，即框280。

如此处所述，如果在框240处，增压压力的表征值低于预定阈值，则程序进行到框250，其中电子控制器30可以以第二模式运行发动机10，并且发指令以便在至少一个随后的发动机循环中经由喷射器50的第二喷流样式喷射补充的燃料混合物。从框250程序可进行到框260，其中电子控制器30可确定气缸20中的气缸压力和气缸压力变化率中至少一个的表征值。从框260程序可进行到框270，其中电子控制器30可判定所确定的值是否低于预定阈值。如果判定为否，则程序可从框270返回框250。如果判定为是，则程序可进行到框280，即结束(FINISH)。

流程图200示出的程序允许电子控制器30例如利用第二运行模式中的补充的常规燃料喷射来监控气缸压力和气缸压力升高率，从而确保不会超过硬件限制。这样，控制逻辑将以闭环运行，其中电子控制器30指令常规喷射，直到使气缸压力和压力尖峰脉冲处于要求的界限内，只要发动机10处于需要所述的补充的常规喷射来提供合适的增压压力的功率范围内就会持续地进行操作。

流程图200的程序还提供以下优点，即在不需要采取过多的常规操作来确保避免对系统的损害的情况下，允许HCCI产生发动机10的功率要求中尽可能多的部分。换句话说，通过闭环运行，在由HCCI运行提供发动机10的功率要求中尽可能多的部分的情况下，可利用常规燃料喷射的量或频率来使气缸压力保持受控制。一旦使气缸压力处于可控制的界限内，就中止常规喷射。

本说明书仅用于示例的目的，而不应当被解释成以任何方式来限制本发明的范围。因此，本领域技术人员会意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对当前公开的实施例做出各种不同的变型。例如，虽然流程图100和200的程序设计成确定增压压力的表征值，但也可单独地利用气缸压力来确定何时需要更多的增压压力。因此，可认为气缸压力是增压压力的“表征值”。这种策略可在闭环或开环设计中实施。

另外，虽然混合模式喷射器提供了可行的实施策略，但根据本发明也可应用常规喷射器。在这种实施例中，第一运行模式会包括在自燃条件之前的燃料喷射，而第二运行模式可包括在给定的发动机循环中，混合的自燃前和自燃后的喷射，或仅在自燃条件之后的喷射。

另外，虽然在本文中说明的增压压力表征值的预定指标是低于预定的阈值，但也可设想其它指标，例如在预定范围内的值。例如，在特别低的功率水平，即使以纯HCCI运行，所喷射的燃料量也不会大到足以引起对于损害发动机硬件的顾虑。然而，一旦功率要求和燃料喷射量增加，则在涡轮增压压力足以影响气缸压力的点之前会产生发动机硬件损坏的危险。因此，在增压压力的表征值处于预定范围内的情况下，可选择性地应用第二运行模式。通过对附图和所附的权利要求的进一步分析，(本文明的)其它方面、特征和优点将显而易见。

Claims (10)

1.一种运行内燃发动机(10)的方法，该内燃发动机包括至少一个气缸(20)，所述气缸(20)具有至少部分地设置在其内的燃料喷射器(50)，所述方法包括以下步骤：

以第一模式运行发动机(10)，该第一模式包括在给定的发动机循环中在形成自燃条件的时刻之前将燃料混合物喷射到所述至少一个气缸(20)中；

确定与发动机(10)联接的涡轮增压器(90)的增压压力的表征值；以及

在所确定的值满足预定指标的情况下，选择性地以第二模式运行发动机(10)，该第二模式包括在至少一个随后的发动机循环中在形成自燃条件的时刻之后将燃料混合物喷射到所述至少一个气缸(20)中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性地以第二模式运行发动机(10)的步骤包括：

经由燃料喷射器(50)的第一喷流样式将第一燃料混合物喷射到所述至少一个气缸(20)中；和

经由燃料喷射器(50)的与第一喷流样式不同的第二喷流样式将第二燃料混合物喷射到所述至少一个气缸(20)中。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选择性地以第二模式运行发动机(10)的步骤包括：在所确定的增压压力的表征值低于预定阈值的情况下，以所述模式运行发动机(10)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述选择性地以第二模式运行发动机(10)的步骤包括：在所述至少一个随后的发动机循环中在第一时刻喷射第一燃料混合物，以及在所述至少一个随后的发动机循环中在第二、较晚时刻，喷射少于所述第一燃料混合物的第二燃料混合物。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择性地以第二模式运行发动机(10)的步骤包括：在发动机(10)处于有效功率范围的较低部分的情况下，选择性地以所述第二模式运行发动机(10)。

6.一种内燃发动机(10)，包括：

包括至少一个气缸(20)的发动机壳体(12)；

至少部分地设置在所述至少一个气缸(20)内的燃料喷射器(50)；

涡轮增压器(90)；

用于确定所述涡轮增压器(90)的增压压力的表征值的装置；以及

与所述涡轮增压器(90)和所述用于确定的装置联接的电子控制器(30)，所述电子控制器(30)包括其上记录有控制算法的计算机可读介质，所述控制算法包括用于以第一模式运行发动机(10)的措施，该第一模式包括在所述至少一个气缸(20)内形成自燃条件的时刻之前将燃料喷射到所述至少一个气缸(20)中，该控制算法还包括用于在所确定的值满足预定指标的情况下选择性地以第二模式运行发动机(10)的措施，该第二模式包括在所述至少一个气缸(20)中形成自燃条件的时刻之后将燃料喷射到所述至少一个气缸(20)中。

7.如权利要求6所述的内燃发动机(10)，其特征在于，所述用于选择性地以第二模式运行发动机(10)的措施包括：

用于在给定的发动机循环期间在形成自燃条件的时刻之前将燃料喷射到所述至少一个气缸(20)中的第一措施；和

用于在给定的发动机循环期间在形成自燃条件的时刻之后将燃料喷射到所述至少一个气缸(20)中的第二措施；

所述燃料喷射器(50)是混合模式燃料喷射器，包括设置成相对于所述至少一个气缸(20)的轴线成第一平均射束角并限定第一喷流样式的第一组喷孔(58)，以及设置成相对于所述轴线成大于所述第一平均射束角的第二平均射束角并限定第二喷流样式的第二组喷孔；

所述第一措施包括用于经由所述第一喷流样式喷射燃料的措施；和

所述第二措施包括用于经由所述第二喷流样式喷射燃料的措施。

8.如权利要求6所述的内燃发动机(10)，其特征在于，所述控制算法包括开环控制算法，该开环控制算法包含至少一个曲线图。

9.如权利要求6所述的内燃发动机(10)，其特征在于，还包括：

用于确定表征所述至少一个气缸(20)的气缸压力和气缸压力变化率中至少一个的值的措施；

其中，所述控制算法包括闭环控制算法，所述闭环控制算法包括与所确定的表征所述气缸压力和气缸压力变化率中至少一个的值相对应的反馈项。

10.一种物品，包括：

其上记录有控制算法的计算机可读介质，所述控制算法包括用于确定表征内燃机(10)中的涡轮增压器(90)的增压压力的值的措施，该内燃机(10)包括至少一个气缸(20)，所述气缸(20)带有至少部分地设置在其内的燃料喷射器(50)，所述控制算法还包括：用于在所确定的值高于预定阈值的情况下，以均匀充气模式运行所述发动机(10)的第一措施；和用于在所确定的值低于预定阈值的情况下，选择性地以均匀充气模式与常规模式相混合的模式运行所述发动机(10)的第二措施。

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