CN101903628A - 利用汽缸压力测量来加强轻载hcci燃烧控制的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制内燃发动机内燃料重整量的方法，所述内燃发动机构造成利用排气再压缩策略选择性地工作在均质压燃燃烧模式，所述方法包括：在当前燃烧循环期间监测汽缸内压力；利用所监测的汽缸内压力来规划下一个燃烧循环中所需的重整；和基于所规划的所述下一个燃烧循环中所需的重整来控制所述下一个燃烧循环。

Description

利用汽缸压力测量来加强轻载HCCI燃烧控制的方法
技术领域
本发明涉及均质压燃(HCCI)发动机的操作和控制。
背景技术
在均质压燃(HCCI)发动机中，汽缸填料(charge)在遍及整个燃烧室容积内同时燃烧。随着汽缸填料被压缩并且其温度升高，均匀混合的汽缸填料被自动点燃。
HCCI发动机中的燃烧过程强烈依赖于诸如汽缸填料成分、温度和进气阀关闭时的压力等因素。因此，给发动机的控制输入，例如燃料质量和喷射正时以及进气/排气阀轮廓(profile)，必须被仔细地协调以确保稳定可靠的自动点燃的燃烧。一般而言，为了最佳的燃料经济性，HCCI发动机不需要节气门并且以贫燃空气-燃料混合物工作。而且，在采用排气再压缩阀策略的HCCI发动机中，通过改变排气阀关闭正时从而捕获来自前面循环的不同量的热残余气体，汽缸填料温度得到控制。进气阀的打开正时从正常延迟到较后时间，优选地关于上止点(TDC)进气与排气阀关闭正时对称。汽缸填料成分和温度强烈地受到排气阀关闭正时的影响。具体地，将排气阀更早地关闭可保留更多来自前面循环的热残余气体，而这给进入的新鲜空气质量留下了较少的空间。净效果是更高的汽缸填料温度和更低的汽缸氧气浓度。在排气再压缩策略中，排气阀关闭正时(由此，进气阀打开正时)通常由阀重叠来定量，而阀重叠是负数，负阀重叠(NVO)被定义为排气阀关闭和进气阀打开之间的曲轴角持续时间。
除了阀控制策略之外，还必须有合适的燃料喷射策略以便于稳定燃烧。例如，在低燃料供应率(例如，1000rpm时的燃料供应率小于7毫克/循环)下，不管所允许的NVO的最高值，汽缸填料可能不是足够热以便获得稳定的自动点燃的燃烧，从而导致部分燃烧或不点火。提高填料温度的一种方法是在再压缩期间当活塞接近进气上止点(TDC)时预喷射少量燃料。一部分预喷射的燃料由于再压缩期间的高压高温而重整，从而释放热能，将汽缸填料温度提升得足够高以便于成功地实现从主燃料喷射得到的燃烧填料的自动点燃燃烧。自热燃料重整的量取决于预喷射质量和正时，通常较早的预喷射正时和较大的预喷射燃料质量将提高燃料的重整。
重要的是精确控制燃料重整的量，因为过多的燃料重整降低了总体的燃料经济性，而过少的燃料重整可导致燃烧不稳定。在更低的发动机负载(从而更低的汽缸内温度)情况下，再压缩期间一部分燃料的重整可能不足以触发自动点燃。在这个工作范围(接近怠速工作)内，燃料质量的主要部分在主压缩后期而不是在进气期间被喷射。燃料的分层部分由火花点燃并且进一步压缩剩余的燃料-空气混合物以达到自动点燃。被喷射的可重整燃料量由再压缩温度、压力和可用氧气决定，而再压缩温度、压力和可用氧气强烈取决于前面循环的发动机工作。因此，如果密切监测并控制循环到循环的燃料重整量，则可实现更好或更稳定可靠的低装载HCCI燃烧。精确的燃料重整控制改善了燃烧性能，因为过多的重整降低了燃料经济性，而过少的燃料重整可导致燃烧不稳定。
重整过程的有效控制需要精确估计重整的程度。已知一种方法，利用UEGO(通用排气氧气)传感器的独特特性来估计燃料重整量。还已知一种控制策略，通过下述步骤来间接控制HCCI发动机中的燃料重整量：监测发动机工作条件(包括进气质量空气流和排气空气/燃料比)；控制负阀重叠以控制进气空气流，从而对于给定的燃料供应率实现期望的实际空气-燃料比；并且调节燃料预喷射正时以将测得的空气-燃料比控制到期望的第二空气/燃料比，该期望的第二空气/燃料比小于期望的实际空气-燃料比。然而，对于适当重整必需的燃烧室内的条件可在从燃烧循环到燃烧循环而变化，而用于估计重整的已知方法不是过度地计算机密集就是基于历史数据来估计重整要求。
发明内容
一种内燃发动机构造成利用排气再压缩策略选择性地工作在均质压燃燃烧模式。一种用于控制所述发动机内燃料重整量的方法，包括：在当前燃烧循环期间监测汽缸内压力；利用所监测的汽缸内压力来规划下一个燃烧循环中所需的重整；和基于所规划的所述下一个燃烧循环中所需的重整来控制所述下一个燃烧循环。
附图说明
一个或多个实施例将以示例的方式参见附图而得到描述，附图中：
图1是根据本公开的发动机系统的示意图；
图2是表示根据本公开的已知均质压燃发动机的工作的曲线图；
图3是表示根据本公开燃烧相位和在重整期间已燃烧的燃料质量之间关系的图；
图4是表示根据本公开在重整期间已燃烧的燃料质量和IMEP的COV之间关系的图；
图5是表示根据本公开在重整期间已燃烧的燃料质量和NOx排放之间关系的图；
图6是表示根据本公开在重整期间已燃烧的燃料质量和下一个主燃烧期间火焰质量燃烧分数之间关系的图；
图7是表示根据本公开主燃烧期间火焰质量燃烧分数和NOx排放之间关系的图；
图8是表示根据本公开主燃烧期间火焰质量分数燃烧和IMEP的COV之间关系的图；(漏掉水平轴上的％)
图9是表示根据本公开在重整期间已燃烧的质量燃料和PMEP之间关系的图；
图10是表示根据本公开在重整期间已燃烧的质量燃料和PMEP之间关系的图，显示了多个测试数据点；
图11是表示根据本公开当前循环(i)内在重整期间已燃烧的燃料质量和前面循环(i-1)内在重整期间已燃烧的燃料质量之间关系的图；
图12是表示根据本公开当前循环(i)的PMEP和前面循环(i-1)的PMEP之间关系的图；
图13是表示根据本公开当前循环(i)内再压缩期间的压力比和前面循环(i-1)内再压缩期间的压力比之间关系的图；以及
图14是表示根据本公开在重整期间已燃烧的燃料质量和喷射正时之间关系的图。
具体实施方式
现在参见附图，其中所示附图仅为了说明特定示例性实施例，而不是为了对其进行限制，图1示意性地示出了根据本公开实施例构建的示例性内燃发动机10和伴随控制模块5(控制模块)。发动机10选择性地工作在受控自动点燃模式和火花点燃模式。发动机10包括具有往复运动活塞14的多汽缸直喷四冲程内燃发动机，该往复运动活塞14在汽缸15内可滑动地运动，这限定了可变容积燃烧室16。每个活塞14连接到旋转曲轴12，直线往复的活塞行程通过旋转曲轴12转换为旋转运动。图1中示出了单个汽缸15。
空气进气系统管道将空气吸入进气歧管29，进气歧管29将空气引导并分配到进气通道内通向每个燃烧室16。空气进气系统包括空气流管道系统和用于监测并控制空气流的装置。该装置优选地包括质量空气流传感器32，用于监测质量空气流(MAF)和进气空气温度。节气门阀34优选地包括电子受控装置并且响应于来自控制模块5的控制信号控制空气流流向发动机10。压力传感器36适于监测进气歧管29内的歧管绝对压力(MAP)。外部流通道(未示出)受排气再循环(EGR)控制阀38的控制将来自排气歧管39的排气再循环到进气歧管29。控制模块5通过控制EGR控制阀38的打开来控制排气质量流流向发动机空气进气口。
一个或多个进气阀20控制来自进气通道的空气流进入燃烧室16。一个或多个排气阀18控制排气流排出燃烧室16流向排气歧管39。优选地利用双凸轮轴(如图所示)来控制进气阀20和排气阀18的打开和关闭，双凸轮轴的旋转与曲轴12的旋转连结并被指示。装置22优选地包括可控机构，该可控机构响应于来自控制模块5的控制信号(INTAKE)可操作从而为每个汽缸15可变地控制阀升程(VLC)并且可变地控制(一个或多个)进气阀20的凸轮相位(VCP)。装置24优选地包括可控机构，该可控机构响应于来自控制模块5的控制信号(EXHAUST)可操作从而为每个汽缸15可变地控制阀升程并且可变地控制(一个或多个)排气阀18的凸轮相位。装置22和24各自优选地包括可控双步骤阀升程机构，该可控双步骤阀升程机构可操作以控制阀升程的幅度或开度到两个分离步骤中的一个，例如，用于负载速度、低负载工作的低升程阀打开位置(约4-6mm)以及用于高速和高负载工作的高升程阀打开位置(约8-10mm)。装置22和24包括可变凸轮相位调整机构以分别控制(一个或多个)进气阀20和(一个或多个)排气阀18的打开和关闭的相位(即相对正时)。可变凸轮相位调整机构相对于曲轴12和活塞14的位置偏移阀打开时间，这被称为是相位调整。优选的VCP系统可具有曲轴旋转的60°-90°的相位调整授权范围，从而允许控制模块5相对于活塞14的位置提前或延迟进气阀20和排气阀18中一个的打开和关闭。相位调整授权范围由装置22和24限定和限制。装置22和24包括凸轮轴位置传感器(未示出)以确定进气和排气凸轮轴(未示出)的旋转位置。利用由控制模块5控制的电动液压、液压和电动控制力来致动装置22和24。装置22和24以及(一个或多个)进气和排气阀18和20是包括在可控发动机阀系统中的元件。
通过控制进气和排气阀20和18之一或二者的相位和/或升程幅度可控制装置22和24以实现负阀重叠时间段。通过使排气阀18的相位提前并且相应地使进气阀20的相位延迟来实现负阀重叠时间段。在排气冲程末期和随后的进气充气开始时产生负阀重叠时间段，在此期间汽缸15的进气阀20和排气阀18均关闭。燃料被预喷射到燃烧室16内，以便在每个负阀重叠时间段期间重整。预喷射燃料被重整的部分通过调节预喷射燃料供应的正时和质量是可控的。可通过使预喷射燃料供应的曲轴角正时提前和/或通过增加预喷射燃料供应的质量来提高燃料重整。类似地，可通过使预喷射燃料供应的曲轴角正时延迟和/或通过减少预喷射燃料供应的质量来降低燃料重整。
燃料喷射系统包括多个高压燃料喷射器28以响应于来自控制模块5的一个或多个控制信号(INJ_PW)将一定质量的燃料直接喷入每个燃烧室16。从燃料分配系统(未示出)向燃料喷射器28供应加压燃料。对于每个燃烧循环并对于每个汽缸15，可在单一燃料供应事件期间喷射燃料。在受控自动点燃模式工作期间，对于每个燃烧循环并对于每个汽缸15，可存在多个燃料供应事件，包括燃烧循环的负阀重叠时间段期间的预喷射燃料供应以及优选地在压缩冲程期间开始的主燃料供应。来自控制模块5的(一个或多个)信号由用于开始燃料喷射的曲轴角正时和喷射脉宽持续时间组成。用于开始每个燃料喷射事件的正时依据限定了汽缸15内活塞14位置的曲轴角来限定，脉宽持续时间被限定以从燃料喷射器28将预定的燃料质量喷入汽缸15。
火花点燃系统响应于来自控制模块5的控制信号(IGN)向火花塞26提供火花能量，以便点燃或帮助点燃每个燃烧室16内的汽缸填料。火花塞26在一定条件下加强了对发动机10的每个汽缸15内燃烧相位调整的控制，例如，在冷启动并且接近低负载工作极限期间。
感测装置监测发动机工作，这些感测装置包括可操作以监测曲轴旋转位置(即曲轴角和速度)的曲轴传感器42、适于监测排气供给流内空气/燃料比的宽范围空气/燃料比传感器40以及适于在进行中的发动机10工作期间实时监测汽缸内的燃烧的燃烧传感器30。燃烧传感器30包括可操作以监测燃烧参数的状态的传感器装置，并且被表示为可操作以监测汽缸内燃烧压力的汽缸压力传感器。控制模块5监视燃烧传感器30和曲轴传感器42的输出并确定燃烧相位，即对于每个燃烧循环并对于每个汽缸15，确定燃烧压力相对于曲轴12的曲轴角和活塞14的位置的正时。控制模块5也可监视燃烧传感器30以确定对于每个燃烧循环并对于每个汽缸15的平均有效压力(IMEP)。替代性地，可使用其他感测系统来实时监测可被转换为燃烧相位的汽缸内燃烧参数，这些感测系统例如为离子感测点燃系统和非侵入式汽缸压力监测系统。
在受控自动点燃燃烧模式工作期间，发动机10在广范围的发动机速度和负载下利用汽油或类似的燃料混合物工作而不需要节气门。在不利于受控自动点燃燃烧模式工作的条件下，发动机10利用受控的节气门操作工作在火花点燃燃烧模式，并且实现发动机功率以满足操作者扭矩请求。许多等级的广泛可用的汽油及其轻乙醇混合物是优选的燃料；然而，也可在本公开的实施方式中使用替代性的液体和气体燃料，例如更高的乙醇混合物(I E80，E85)、纯乙醇(E99)、纯甲醇(M100)、天然气、氢气、生物气、各种重整油、合成气及其他。
控制模块5优选地包括通用数字计算机，该通用数字计算机通常包括微处理器或中央处理单元、存储介质、高速时钟、模数转换电路和数模转换电路、输入/输出电路和装置以及适当的信号调整和缓冲电路，该存储介质包括非易失存储器，而非易失存储器包括只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)和随机访问存储器(RAM)。控制模块5具有一组控制算法，包括常驻程序指令和校准，该常驻程序指令和校准存储在非易失存储器内并且被执行以提供每个计算机的各自功能。算法在预设回路循环(loop cycle)期间被执行，使得每个算法在每个回路循环期间被至少执行一次。中央处理单元执行算法以监测来自前述感测装置的输入并且利用预设校准执行控制和诊断程序以控制致动器的工作。回路循环以规则的间隔被执行，例如在进行中的发动机和车辆工作期间每3.125、6.25、12.5和100毫秒。替代性地，可响应于事件的发生而执行算法。
控制模块5执行存储在其内的算法代码以控制前述致动器，从而控制如此装备的系统上的发动机工作，其包括节气门位置、燃料喷射质量和正时、用于控制再循环排气流的EGR阀位置、电热塞工作以及控制进气和/或排气阀正时、相位和升程。控制模块适于接收来自操作者的输入信号(例如节气门踏板位置和制动踏板位置)以确定操作者扭矩请求(To_req)，并且适于接收来自传感器的输入信号，所述传感器指示了发动机速度(RPM)和进气空气温度(Tin)以及冷却剂温度和其他外界条件。
图2是根据本公开的工作在HCCI模式处于发动机怠速并且低温贫燃工作下的发动机的曲线图。所示出的具体发动机工作是火花辅助HCCI模式或火花辅助模式，优选地使用低升程凸轮和分流喷射(splitinjection)。待喷射的总燃料填料被分成两个喷射事件，第一喷射和第二喷射。如上所述，已知的HCCI燃烧是在不需要火花的情况下通过将燃料空气混合器压缩到自动点燃点而发生的。然而，这幅图例示了另外的已知策略，其中，当汽缸条件太冷而不能支持稳定的自动点燃时，利用火花塞、电热塞或其他用于点燃的源来辅助燃烧。
如上所述，火花辅助HCCI是一种使用火花引致燃烧的燃烧方法。根据火花辅助HCCI的具体实施例，火花被用于产生点燃从而产生燃烧室内的火焰峰。该火焰峰在燃烧室内产生增大的压力，从而产生增大的能量。如上所述，HCCI操作在低发动机速度和负载时由于燃烧室内的低温或缺少足够热能而变得困难或不稳定。该实施例已知为火焰引致的压缩点燃，增加了燃烧室内存在的能量，由此促进波阵面前部的压缩点燃并且使得HCCI操作的稳定性提高。然而，点燃和所得到的火焰峰在燃烧室内产生局部高温，比在相当的非火花辅助压缩点燃中产生的温度更高。本领域技术人员将意识到更高的发动机输出NOx排放对应于燃烧室内更高的温度。尽管燃烧室内的平均温度较低，但与火花辅助燃烧关联的高局部高温仍可产生更多的NOx排放。
如上所述，一种在低发动机速度和负载时促进HCCI燃烧的替代性方法包括采用分流喷射和负阀重叠以在再压缩时间段期间喷射和重整燃料。按照这种方式进行的重整使来自已重整燃料的热能释放到燃烧室，由此为下一个主燃烧事件增加燃烧室内可用的能量。因为所得到的燃烧是非火花辅助HCCI，相比火花辅助火焰峰，局部温度保持为低，而相比相当的火花辅助事件，所产生的与重整关联的NOx通常较低。然而，非火花辅助HCCI燃烧事件的稳定性通常低于火花辅助HCCI燃烧事件的稳定性。而且，使燃料重整以促进HCCI燃烧必须得到仔细的管理，因为过少的重整导致不稳定燃烧而过多的重整导致浪费燃料而使燃料经济性降低。进一步，应当意识到，火花辅助HCCI燃烧和由重整促进的非火花辅助HCCI燃烧可被互补地使用，使得重整被用于燃烧循环的一些部分或全部中，而火花辅助HCCI燃烧被用于根据需要代替或加强重整的效果。
本公开涉及一种方法，该方法用于在再压缩时间段期间估计和控制燃料重整量以进一步扩展受控自动点燃燃烧的低负载工作极限。根据本公开，图3曲线地示出了再压缩期间已重整的燃料质量和跟随主燃烧的燃烧相位之间的示例性关系。在3毫克/3毫克分流喷射、第一喷射EOI 395 deg bTDC的情况下进行了测试。如数据中所明显看出的，额外的重整增大了燃烧室内的能量，由此提前了燃烧循环的燃烧相位。根据本公开，图4曲线地示出了已重整的燃料质量和燃烧稳定性之间的示例性相互关系。IMEP的COV是燃烧稳定性的一个直接指标，其被相对于已重整的燃料质量绘制。IMEP的COV的较高值指示较低的燃烧稳定性。在此所使用的提高的重整增大了燃烧室内存在的能量，但是重整也增加了燃烧的不稳定性，这是因为空气燃料填料被排气更多的稀释以及空气和燃料的浓度更低。
根据本公开，图5曲线地示出了已重整的燃料质量和NOx排放之间的示例性相互关系。如上所述，提高的重整导致较不需要火花辅助燃烧来促进HCCI燃烧，导致燃烧室内较低的局部温度并且导致得到较低的NOx排放。根据本公开，图6曲线地示出了已重整的燃料质量和相当的火花辅助火焰传播燃烧事件之间的示例性关系。火焰质量分数燃烧(MFB)描述了燃烧循环中一些固定点所燃烧的一小部分填料。应用于本公开，火焰MFB的较高值对应于自动点燃之前更多燃料在火焰传播中被燃烧。较高的已重整的燃料质量导致较不需要通过火花辅助的火焰传播。诸如图6所示的数据允许在再压缩事件中的燃料重整和相当的火焰传播事件之间比较或对权衡进行平衡。根据本公开，图7曲线地示出了发生自动点燃之前火焰传播模式中已燃烧燃料和NOx排放之间的示例性相互关系。如上所述，火花辅助HCCI燃烧和所得到的火焰峰导致燃烧室内较高的局部温度并且导致发动机输出的NOx排放增加。根据本公开，图8曲线地示出了燃烧稳定性和火焰MFB之间的示例性相互关系。如上所述，火花辅助HCCI燃烧在低发动机速度和负载时倾向于比非火花辅助HCCI燃烧更稳定。图8示出了这种倾向，表示在较高的火焰MFB值时，IMEP的COV较低，这指示了更好的稳定性。
通过考虑在排放和燃烧稳定性之间的折衷而进行重整和火焰燃烧的燃料之间的权衡。为了帮助进行权衡，需要对再压缩期间已重整的燃料量进行估计。对测试结果的分析说明了泵送平均有效压力(PMEP)和再压缩期间已重整的燃料质量之间的线性关系。根据本公开，图9曲线地示出了已重整的燃料质量和PMEP(或泵送工作)之间的示例性相互关系。在3毫克/3毫克分流喷射的情况下进行了测试。遍及第一喷射正时的范围示出了独立的数据点，第一喷射导致再压缩时间段内的重整。如从所示数据明显看出的，可预测的行为是明显的，其中，特定的燃料重整质量导致特定的PMEP。可利用这种行为以确定对于燃烧循环的估计的已重整燃料质量，其中对于那个燃烧循环，PMEP是可测量或可估计的值。
根据本公开，图10曲线地示出了已重整的燃料质量和PMEP之间的示例性相互关系，与描述两个不同燃料喷射量的数据点一起作为整体平均的相互关系。图10示出了图9中描述的行为作为平均行为，并且进一步测试了导致给定的燃料质量已重整值的不同喷射量的效果。示例性数据示出了已重整的燃料质量和PMEP之间的相互关系不取决于再压缩期间所喷射的燃料量。
PMEP或当前循环的泵送工作，可从气体交换期间测得的汽缸压力而得到确定并且可被用于监测再压缩期间已燃烧的燃料质量。由于燃烧循环期间已重整的燃料质量对于理解燃烧稳定性和排放之间的权衡是重要的，因此测得的汽缸压力读数可被用于调整对方法的控制，该方法用于在低发动机速度和负载时扩展HCCI燃烧的操作。
燃烧循环内已重整的燃料质量对于理解当前燃烧循环的性质是重要的。然而，燃烧室内存在的并且可用于在一个循环内在燃烧室内产生压缩点燃的能量很大程度上取决于最后的燃烧循环期间燃烧室内存在的能量。因此，可通过测量前一循环内已重整的燃料质量来预测一个循环内用于促进HCCI燃烧所需的重整。根据本公开，图11曲线地示出了当前循环的再压缩期间已燃烧的燃料质量和前一循环的再压缩期间已燃烧的燃料质量之间的示例性相互关系。在3毫克/3毫克分流喷射、第一喷射EOI 395 deg bTDC的情况下进行了测试。通过观察一个循环内的已重整燃料质量，可作出确定并用于控制下一个循环内的重整。
如图9所示，一个循环内已燃烧的燃料质量和PMEP之间存在很强的关系。根据本公开，图12通过测试数据曲线地示出了当前循环的PMEP和前一循环的PMEP之间的观察到的负关系。在3毫克/3毫克分流喷射、第一喷射EOI 395 deg bTDC的情况下进行了测试。应当意识到，图12的数据与图11的数据行为类似。由于已重整燃料质量和PMEP之间的强烈关系，一个循环的PMEP和前一循环的PMEP可被用作代替来估计一个循环内已重整的燃料质量和前一循环内已重整的燃料质量。
从循环到循环的PMEP可被用于控制燃烧循环内的燃料重整。然而，本领域技术人员将意识到，PMEP计算可包括显著的处理器负荷。计算从循环到循环的PMEP可令人望而却步或者促使循环到循环控制方法中的不精确性。表示TDC再压缩之后90CAD时测得的压力比上TDC再压缩之前90CAD时测得的压力的压力比在本领域是已知的。已知的是，在其他固定条件下在再压缩时间段期间改变压力比，以成比例地随PMEP变化。根据本公开，图13通过测试数据曲线地示出了当前循环的再压缩压力比和前一循环的再压缩压力比之间的观察到的负关系。在3毫克/3毫克分流喷射、第一喷射EOI 400 deg bTDC的情况下进行了测试。在类似于图11和图12所示测试的测试中，图13示出了一个循环的压力比和前一循环的压力比之间的相互关系。因为已重整的燃料质量或者从循环到循环的PMEP可被用于控制燃烧循环内的重整，因此从循环到循环的压力比可被用于控制支持低发动机速度和负载时HCCI燃烧中的燃烧循环所需的重整。
根据本公开，图14曲线地示出了待重整燃料的喷射正时和燃烧循环内已重整的燃料质量之间的示例性相互关系。正如检验图14时所能意识到的，测试揭示了当也能影响燃料重整量的其他喷射参数保持恒定时，第一脉冲燃料喷射正时和再压缩期间已重整燃料量之间的线性关系。需要被重整以促进下一个燃烧循环中HCCI燃烧的燃料物质的规划(如上面公开的方法所描述的)可被用于设置喷射正时，以便实现下一个循环的期望的燃料重整量，从而平衡排放和燃烧稳定性之间的期望权衡。图14的数据是示例性的，用于一组工作条件下的特定发动机。应当意识到，燃料喷射正时对于已重整燃料质量的影响将从发动机到发动机而变化，并且对于给定发动机将针对不同工作条件而额外变化。这种影响可通过建模或其他足以准确预测发动机工作的其他技术来实验地，经验性地和预言性地获得，并且同一个发动机可使用多条校准曲线，用于每个汽缸并用于不同的发动机设置、条件或工作范围。为了期望的已重整燃料质量的喷射正时校准可被存储在查找表中，被编入控制模块中，或者通过本领域已知的其他方法。
本文所示出和讨论的附图包括整体平均数据并且包括将发动机工作在固定测试条件下而采集到的发动机测试数据。本领域技术人员将意识到，调整测试条件可改变测试结果的行为。然而，如上面讨论的方法所描述的，此处说明的关系继续描述了预期的发动机工作行为。在操作中使用这些方法需要加入改变发动机工作和条件中额外因素，并且基于这些发动机工作参数和条件来调整已预测的燃料质量重整要求。
理解上述关系使得能够基于汽缸内压力测量和相关计算对重整过程进行机载控制。用于控制重整过程的方法包括：测量汽缸内压力；基于汽缸内压力估计当前循环中已重整的燃料质量；利用当前循环中已重整燃料质量的估计来规划下一个循环中所需的重整；并且基于所规划的下一个循环的需求来进行对所述下一个循环的控制。对当前循环内燃烧的燃料质量的估计可基于上述关系进行，包括从当前循环内的PMEP直接估计当前循环内燃烧的燃料质量，或者基于计算压力比来估计，该压力比是TDC再压缩之后的90CAD比上TDC再压缩之前的90CAD所得到的。用于控制重整过程的替代性方法包括：测量汽缸内压力；基于图12或图13所示方法来规划下一个循环的汽缸内压力；利用下一个循环的这些压力来规划下一个循环中所需的重整；并且基于所规划的下一个循环的需求来进行对所述下一个循环的控制。
如上所述，汽缸内压力可被用作PMEP或再压缩期间的压力比。这些根据本文所描述方法而采用的测量可被用于促进内燃发动机的工作，该内燃发动机适于在低发动机速度和负载时利用排气再压缩策略选择性地工作在均质压燃燃烧模式。通过利用a)PMEP相对于已重整燃料质量的相互关系和b)已重整燃料质量相对于火焰MFB的相互关系，可选择PMEP值，以便在低负载时在排放和燃烧稳定性之间获得最优的权衡。进一步，通过利用当前循环PMEP相对于前一循环PMEP的相互关系、或者当前循环压力比相对于前一循环压力比的相互关系以及喷射正时相对于已重整燃料质量的相互关系，公开了一种控制策略，其中，喷射正时可被用于动态地控制下一个循环的期望燃料重整量，从而控制排放和燃烧稳定性之间的期望权衡。
NOx排放和燃烧稳定性之间的权衡可基于许多优先级进行。例如，降低NOx排放可被赋予最大优先级，其中，再压缩时间段中的重整可被充分采用，除非所规划的下一个循环的燃烧稳定性低于某个阈值燃烧稳定性。在另一个示例中，基于本领域已知的后处理装置来处理NOx的能力，可容忍一定水平的NOx。在这样的示例中，燃烧稳定性可被赋予最高的优先级，从而可基于燃烧稳定性的阈值或可接受值以及NOx排放的阈值或可接受值来限定用于平衡NOx排放和燃烧稳定性的方法。替代性地，这样的方法可实施NOx稳定性权衡因子，基于所规划的NOx和稳定性值利用方程产生待优化的标量。这些用于平衡重整和火焰传播的方法是该权衡可能会如何实施的示例，但是本公开并不旨在被限于本文所描述的特定示例性实施例。
可通过本领域已知的多个感测装置来实现对汽缸内压力的监测。直接感测燃烧室内的压力是实现本文描述方法的优选方法，因为任何采用间接计算汽缸内压力的方法将更加难于实时地获得用于循环到循环控制的可用值。优选地，这种感测装置将被直接连接到燃烧室或者与燃烧室通信，从而直接测量燃烧室内的压力。另外地或替代性地，可利用这些方法与专用计算资源一起基于可被直接测量的其他参数来实时估计汽缸内压力。另外地或替代性地，可基于足以包含实时的汽缸内压力的发动机工作模型来实时估计汽缸内压力。
本公开已经描述了一些优选实施例及其变形。本领域技术人员在阅读并理解了本说明书后可作出进一步的变形和修改。因此，本公开并不旨在被限制于所公开的构想作为实施本发明的最佳模式的(一个或多个)特定实施例，而是本公开将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种用于控制内燃发动机内燃料重整量的方法，所述内燃发动机构造成利用排气再压缩策略选择性地工作在均质压燃燃烧模式，所述方法包括：
在当前燃烧循环期间监测汽缸内压力；
利用所监测的汽缸内压力来规划下一个燃烧循环中所需的重整；和
基于所规划的下一个燃烧循环中所需的重整来控制下一个燃烧循环。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监测汽缸内压力包括在再压缩时间段期间监测压力比。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用监测到的汽缸内压力来规划下一个燃烧循环中所需的重整包括：
基于当前循环中再压缩时间段期间的压力比来规划下一个燃烧循环的再压缩时间段期间的压力比，其对应于下一个燃烧循环中所需的重整；和
基于下一个燃烧循环的再压缩时间段期间的所规划的压力比来估计下一个燃烧循环中所需的重整。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监测汽缸内压力包括监测泵送平均有效压力。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，利用监测到的汽缸内压力来规划下一个燃烧循环中所需的重整包括：
基于当前循环中泵送平均有效压力来规划下一个燃烧循环的泵送平均有效压力，其对应于下一个燃烧循环中所需的重整；和
基于下一个燃烧循环的泵送平均有效压力来估计下一个燃烧循环中所需的重整。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用监测到的汽缸内压力来规划下一个燃烧循环中所需的重整包括：
基于所述汽缸内压力来估计当前循环中已重整的燃料质量；和
基于当前循环中已估计的已重整燃料质量来规划下一个燃烧循环中所需的重整。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行控制包括调整喷射正时，所述喷射正时被校准以进行所述下一个燃烧循环中所需的所述重整。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所规划的下一个燃烧循环中所需的重整来控制下一个燃烧循环包括：
基于下一个燃烧循环中所需的重整来确定燃烧稳定性；
基于下一个燃烧循环中所需的重整来确定用于相当的火焰传播事件的NOx排放水平；和
基于所述燃烧稳定性和所述NOx排放水平在下一个燃烧循环中在重整燃料和火焰传播之间进行选择。
9.一种用于促进内燃发动机工作的方法，所述内燃发动机构造成在低发动机速度和负载时利用排气再压缩策略选择性地工作在均质压燃燃烧模式，所述方法包括：
监测汽缸内压力；
基于所监测到的汽缸内压力来确定下一个燃烧循环的期望待重整燃料质量；
基于期望待重整燃料质量来预测燃烧稳定性；
基于期望待重整燃料质量来预测用于相当的火焰传播的NOx排放水平；
基于所预测的燃烧稳定性和所预测的NOx排放水平来确定稳定性NOx权衡；和
基于稳定性NOx权衡为下一个燃烧循环在重整和火焰传播之间进行选择。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，监测汽缸内压力包括在再压缩时间段期间监测压力比。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，监测汽缸内压力包括监测泵送平均有效压力。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，确定稳定性NOx权衡包括：
将所预测的燃烧稳定性与阈值燃烧稳定性比较；和
如果所预测的燃烧稳定性低于所述阈值燃烧稳定性，则在下一个燃烧循环中限制燃料重整的使用。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，确定稳定性NOx权衡包括：
基于燃烧稳定性的可接受水平来评价所预测的燃烧稳定性；
基于NOx排放的可接受水平来评价所预测的NOx排放水平；和
基于所评价的所预测燃烧稳定性和所评价的所预测NOx排放水平来在下一个燃烧循环中选择使用燃料重整和火焰传播。
14.一种用于控制内燃发动机内燃料重整量的设备，所述内燃发动机构造成利用排气再压缩策略选择性地工作在均质压燃燃烧模式，所述设备包括：
传感器，其实时监测所述发动机内的汽缸内压力；和
控制模块，其构造成
在当前燃烧循环期间监测所述汽缸内压力；
利用所监测的汽缸内压力来规划下一个燃烧循环中所需的重整；和
基于所规划的下一个燃烧循环中所需的重整来控制下一个燃烧循环。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，监测汽缸内压力包括在再压缩时间段期间确定压力比。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，监测汽缸内压力包括确定泵送平均有效压力。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，控制下一个燃烧循环包括调整燃料喷射正时。
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