CN104632441A - 以hcci燃烧模式运行的内燃机的运行控制方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及以HCCI燃烧模式运行的内燃机的运行控制方法和设备。内燃机构造为在均质充气压燃燃烧模式中运行。用于运行该内燃机的方法包括确定对于气缸发火事件的对于气缸充气的希望的有效充气稀释。确定希望的空燃比、希望的进气空气质量和希望的进气氧量，以实现对于燃烧事件的希望的有效充气稀释。基于希望的进气氧量和实际的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比，且控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比。

Description

以HCCI燃烧模式运行的内燃机的运行控制方法和设备
技术领域
本公开涉及构造为以均质充气压燃（HCCI）燃烧模式运行的内燃机。
背景技术
在本部分中的陈述仅提供了涉及本公开的背景信息，且可能不构成现有技术。
已知的火花点燃（SI）发动机将空气/燃料混合物引入到每个气缸内，所述混合物在压缩行程中被压缩且通过火花塞点燃。已知的压燃式（CI）发动机将加压的燃料靠近压缩行程的上止点（TDC）喷射到燃烧气缸内，所述燃料一喷射就被点燃。SI发动机和CI发动机的燃烧都涉及由流体力学控制的预混合的或扩散的火焰。
SI发动机可在不同的燃烧模式中运行，包括均质SI燃烧模式和分层充气SI燃烧模式。SI发动机可构造为在均质充气压燃（HCCI）燃烧模式中运行，也称为在预先确定的速度/负荷运行条件下的受控自点燃燃烧。HCCI燃烧是分布式无火焰的动力学控制的自点燃燃烧过程，使得发动机在稀薄空气/燃料混合物下运行，即化学计量空气/燃料点的稀侧运行，而带有相对低的峰值燃烧温度，从而导致低NOx排放。在HCCI燃烧模式下运行的发动机形成在进气门关闭时优选地在成分、温度和残余废气方面优选是均质的气缸充气。均质的空气/燃料混合物最小化了形成烟雾和微粒排放物的富集气缸内燃烧区的发生。
发动机空气流可通过选择地调整节气门的位置且调整进气门和排气门的打开和关闭被控制。在如此装配的发动机系统上，进气门和排气门的打开和关闭可使用可变气门促动系统调整，所述可变气门促动系统包括可变凸轮相位和可选择的多级气门升程，例如多级凸轮耳部，它们提供了两个或更多个气门升程位置。与节气门位置改变不同，多级气门升程机构的气门位置的改变是离散的分级改变。
当发动机在HCCI燃烧模式中运行时，发动机通过节气门全开而在稀空燃比或化学计量空燃比运行，以最小化发动机泵气损失。当发动机在SI燃烧模式中运行时，发动机在化学计量空燃比处或附近运行，同时节气门在从0%至100%的全开位置的位置范围内被控制，以控制进气流量以实现化学计量空燃比。当与在SI燃烧模式中运行相比时，在HCCI燃烧模式中运行的发动机具有改进的燃料效率，这是由于在稀空燃比下的运行带有在不节流的状态中的高的EGR稀释，从而导致相对低的燃烧温度。改进的燃料效率是由于热力学方面更有效的工作循环，更低的泵气损失和降低的循环热损失。
在发动机在HCCI燃烧模式中运行期间的燃烧受到点燃前的压缩之前和压缩期间的气缸充气温度的影响和气缸充气的混合物成分的影响。已知的在HCCI燃烧模式中运行的发动机考虑到环境和发动机运行条件中的变动而使用标定表作为总体发动机控制策略的一部分。已知的HCCI发动机控制程序包括用于使用输入参数来控制发动机参数的标定，所述输入参数例如为发动机负荷、发动机速度和发动机冷却剂温度。气缸充气温度可通过以发动机气门重叠来控制热气残余和以排气再循环控制冷气残余而被影响。气缸充气温度、压力、成分可受到发动机环境因素的影响，包括例如空气温度、湿度和高度，以及受到燃料参数的影响，包括例如RVP、能量含量和质量。
在HCCI燃烧模式中的发动机运行期间的燃烧的特征可就燃烧热释放而言，这可包括相对于活塞位置的燃烧正时。燃烧正时可描述为燃烧质量分数，这指示了在其处气缸充气的质量分数的一部分被燃烧的活塞位置。所关注的燃烧质量分数包括CA50点（相对于TDC的曲轴角度），在此处累积的热释放达到气缸充气的总热释放的50%。已知的控制系统使用反馈控制算法控制燃烧正时，以补偿环境和周围参数对于燃烧正时和空燃比的多个影响。替代地，复杂的多维标定表可用于考虑所有发动机环境因素。
发明内容
内燃机构造为在均质充气压燃燃烧模式中运行。用于运行内燃机的方法包括确定对于气缸发火事件的气缸充气的希望的有效充气稀释。确定希望的空燃比、希望的进气空气质量和希望的进气氧量，以实现对于燃烧事件的希望的有效充气稀释。基于希望的进气氧量和实际的进气氧量之间的差调整希望的空燃比，且控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比。
本发明提供以下技术方案：
1.用于运行构造为在均质充气压燃（HCCI）燃烧模式中运行的内燃机的方法，所述方法包括：
确定对于气缸发火事件的希望的有效充气稀释；
确定希望的空燃比、希望的进气空气质量和希望的进气氧量，以实现希望的有效充气稀释；
基于希望的进气氧量和实际的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比；和
控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比。
2.根据方案1所述的方法，其中控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比包括控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比。
3.根据方案2所述的方法，其中控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比包括控制可变凸轮相位器的设定点以实现调整的希望的空燃比。
4.根据方案1所述的方法，其中基于希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于操作者转矩要求的改变-包括加速踏板给油门事件-将希望的空燃比调整为比希望的空燃比稀的空燃比设定点。
5.根据方案1所述的方法，其中基于希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于操作者转矩要求的改变-包括加速踏板收油门事件-将希望的空燃比调整为比希望的空燃比浓的空燃比设定点。
6.根据方案1所述的方法，其中基于希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于发动机负荷的改变调整希望的空燃比。
7.用于运行构造为在均质充气压燃（HCCI）燃烧模式中运行的内燃机的方法，所述方法包括：
响应于在HCCI燃烧模式中运行期间操作者转矩要求的改变，确定对于气缸发火事件的希望的有效充气稀释；
确定希望的空燃比、希望的进气空气质量和希望的进气氧量，以实现希望的有效充气稀释；
监测实际进气氧量；
基于实际进气氧量和希望的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比；和
控制发动机运行以对于随后的发火事件实现调整的希望的空燃比。
8.根据方案7所述的方法，其中控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比包括控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比。
9.根据方案8所述的方法，其中控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比包括控制可变凸轮相位器的设定点以实现调整的希望的空燃比。
10.根据方案7所述的方法，其中基于实际进气氧量和希望的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于操作者转矩要求的改变-包括加速踏板给油门事件-将希望的空燃比调整为比希望的空燃比稀的空燃比设定点。
11.根据方案7所述的方法，其中基于实际进气氧量和希望的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于操作者转矩要求的改变-包括加速踏板收油门事件-将希望的空燃比调整为比希望的空燃比浓的空燃比设定点。
12.根据方案7所述的方法，其中基于实际进气氧量和希望的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于与操作者转矩要求的改变相关的发动机负荷的改变，调整希望的空燃比。
附图说明
现在将通过示例参考附图描述一个或多个实施例，其中：
图1图示了根据本公开的构造为在均质充气压燃（HCCI）燃烧模式中运行的火花点火内燃机和附随的控制模块；
图2图示了根据本公开的在瞬态期间EGR运输滞后对于气缸充气内的进气氧量的影响，所述瞬态包括发动机负荷增加的给油门事件和发动机负荷降低的收油门事件；
图3图示了根据本公开的用于控制在HCCI燃烧模式中的发动机运行的有效充气稀释（ED）发动机控制程序，以维持在气缸充气内的总的有效充气稀释；
图4图示了根据本公开的对于基线控制系统的响应于给油门事件的发动机运行和图3的ED发动机控制程序的实施例；和
图5图示了根据本公开的对于基线控制系统的响应于给油门事件的发动机运行的相关结果和图3的ED发动机控制程序的实施例的相关结果。
具体实施方式
现在参考附图，其中描述仅用于说明特定的典型实施例的目的且不用于限制所述典型实施例的目的，图1是根据本公开的一个实施例构造的内燃机10和附带的控制模块5的示意图。发动机10构造为在多个可选择的燃烧模式的一个中运行，包括均质充气压燃（HCCI）燃烧模式和火花点燃（SI）燃烧模式。发动机10构造为在化学计量空燃比下且在主要地比化学计量稀的空燃比下运行。本公开可应用于多种内燃机系统和燃烧循环。
典型的发动机10包括多缸直接喷射四行程内燃机，具有在气缸15内可滑动地移动的往复运动的活塞14，其限定了体积可变的燃烧室16。每个活塞14连接到旋转的曲轴12，通过曲轴12将直线往复运动转换为旋转运动。进气系统将进气提供到进气歧管29，所述进气歧管29将空气引导且分配到燃烧室16的进气口。进气系统具有空气流动流道和装置，以监测和控制空气流动。进气装置优选地包括用于监测质量空气流量（MAF）33和进气温度（IAT）35的质量空气流量传感器32。节气门34优选地包括电控装置，所述电控装置用于响应于来自控制模块5的控制信号（ETC）120控制通向发动机10的进气流量。在进气歧管29内的压力传感器36构造为监测歧管绝对压力（MAP）37和大气压力。外部流动通道将来自发动机排气的废气再循环到进气歧管29，所述外部流动通道具有称为废气再循环（EGR）阀38的流动控制阀。控制模块5通过借助于EGR指令139控制EGR阀38的开度来控制废气到进气歧管29的质量流量。
通过一个或多个进气门20控制从进气歧管29到燃烧室16内的空气流动。通过一个或多个排气门18控制离开燃烧室16到排气歧管39的排气流。发动机10装配有控制和调整进气门20和排气门18的打开和关闭的系统。在一个实施例中，进气门20和排气门18的打开和关闭可通过控制进气和排气可变凸轮相位/可变升程控制（VCP/VLC）装置22和24分别被控制和调整。进气和排气VCP/VLC装置22和24构造为分别控制和操作进气凸轮轴21和排气凸轮轴23。进气凸轮轴21和排气凸轮轴23的旋转联接到曲轴12的旋转且被指示到曲轴12的旋转，因此将进气门20和排气门18的打开和关闭联系到曲轴12和活塞14的位置。
进气VCP/VLC装置22优选地包括响应于控制信号（iVLC）125可运行以切换和控制进气门（或多个进气门）20的气门升程且响应于控制信号（iVCP）126对于每个气缸15可变地调整和控制进气凸轮轴21的相位的机构。排气VCP/VLC装置24优选地包括响应于控制信号（eVCL）123可运行以可变地切换和控制排气门（或多个排气门）18的气门升程且响应于控制信号（eVCP）124对于每个气缸15可变地调整和控制排气凸轮轴23的相位的可控机构。
进气和排气VCP/VLC装置22和24每个优选地包括可控的双级VLC机构，所述VLC机构操作以分别将进气门和排气门20和18的气门升程的幅值或开度控制到两个离散级中的一个。两个离散的级优选地包括优选地用于低速度、低负荷运行的低升程气门打开位置（在一个实施例中大约为4至6 mm）和优选地用于高速度和高负荷运行的高升程气门打开位置（在一个实施例中大约为8至13 mm）。进气和排气VCP/VLC装置22和24每个优选地包括可变凸轮相位机构以分别控制和调整进气门20和排气门18的打开和关闭的相位（即相对正时）。调整相位涉及相对于曲轴12和各气缸15内的活塞14的位置改变进气门和排气门20和18的打开时间。进气和排气VCP/VLC装置22和24的VCP机构每个优选地具有大约60°至90°曲轴旋转的相位权限的范围，因此允许控制模块5将进气门和排气门20和18的一个的打开和关闭相对于每个气缸15的活塞14的位置提前或延迟。相位权限的范围由进气和排气VCP/VLC装置22和24限定和限制。进气和排气VCP/VLC装置22和24包括凸轮轴位置传感器，以确定进气凸轮轴21和排气凸轮轴23的旋转位置。VCP/VLC装置22和24响应于各自控制信号eVLC 123、eVCP 124、iVLC 125和iVCP 126而使用电液、液压和电控力中的一种被促动。在一个实施例中，发动机10仅装配有进气和排气可变凸轮相位装置。
发动机10使用包括多个高压燃料喷射器28的直接喷射燃料喷射系统，所述高压燃料喷射器构造为响应于来自控制模块5的喷射器脉宽指令（INJ_PW）112将燃料的质量直接喷射到燃烧室16内。燃料喷射器28从燃料分配系统被供给以加压燃料。发动机10使用火花点火系统，通过所述火花点火系统可将火花能量提供到火花塞26以用于响应于来自控制模块5的火花指令（IGN）118将燃烧室16的每个内的气缸充气点燃或辅助其点燃。
发动机10装配有多种感测装置以用于监测发动机运行，包括其输出指示了曲轴旋转位置即曲柄角度和速度（RPM）43的曲轴传感器42。温度传感器44构造为监测冷却剂温度45。缸内燃烧传感器30构造为监测燃烧，在一个实施例中其为用于监测气缸内的燃烧压力31的气缸压力传感器。排气传感器40构造为监测排气参数41，例如实际空燃比（AFR）。燃烧压力31和RPM 43通过控制模块5被监测，以确定对于每个燃烧循环的对于每个气缸15的燃烧正时，即燃烧压力相对于曲轴12的曲柄角度的正时。应认识到的是燃烧正时可通过其他方法确定。燃烧压力31可通过控制模块5被监测，以确定对于每个燃烧循环对于每个气缸15的平均指示有效压力（IMEP）。优选地，发动机10和控制模块5构造为监测且确定在每个气缸发火事件期间对于每个发动机气缸15的IMEP的状态。替代地，其他感测系统可用于监测在本公开的范围内的其他燃烧参数的状态，例如离子感测点火系统，EGR率，和非插入式气缸压力传感器。
控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似的术语意味着如下项的一个或多个的任一个或其多种组合：特定用途集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序或程序的中央处理单元（优选地，微处理器和相关的内存和存储器（只读、可编程只读、随机访问、硬盘驱动器等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路和其他部件，以提供所述功能性。软件、固件、程序、指令、程序、代码、算法和类似的术语意味着包括标定表和查询表的任何控制器可执行的指令组。控制模块具有一组被执行以提供希望的功能的控制程序。控制程序被执行，例如被中央处理单元执行，且可运行以监测来自感测装置和其他联网的控制模块的输入，且执行控制和诊断程序以控制促动器的运行。程序可以以规则间隔执行，例如在发动机和车辆运行期间每100微秒、3.125毫秒、6.25毫秒、12.5毫秒、25毫秒和100毫秒执行。替代地，程序可响应于事件的发生被执行。
控制模块5监测来自前述传感器的输入以确定发动机参数的状态。控制模块5例如通过加速器踏板和制动踏板接收操作者指令，以确定操作者转矩要求，从所述操作者转矩要求导出发动机控制参数和发动机转矩指令。控制模块5执行存储在其内的控制程序，以确定发动机控制参数的状态，以控制前述促动器以形成气缸充气，包括控制节气门位置、涡轮增压器增压、火花点火正时、影响喷射的燃料质量和正时的燃料喷射脉宽、控制再循环排气的流动的EGR阀位置和进气门和/或排气门正时和相位。气门正时和相位可包括负气门重叠（NVO）和排气门再打开的升程（在排气再吸入策略中），和正气门重叠（PVO）。受到各独立的发动机控制参数影响的与气缸充气相关的发动机参数包括如下：通过燃料喷射脉宽控制且影响对于气缸事件喷射的燃料的量的发动机质量空气流量（MAF）和实际空燃比；通过控制NVO/PVO被控制且影响气缸内的残余量的MAF；通过EGR阀控制且影响对于气缸事件的外部EGR量的进气氧量；通过ETC和涡轮增压器（如果使用）控制且影响气缸内的捕集的空气质量的大小的MAP；和当在HCCI燃烧模式中运行时通过火花正时和/或先导燃料喷射的正时控制且影响燃烧相位的燃烧质量分数（CA50）。MAF、实际空燃比、进气氧量、MAP和CA50的发动机参数可使用传感器直接测量，从其他感测的参数推定，估计，从算法模型导出或通过其他方式确定。控制燃料喷射脉宽、阀正时和相位（NVO/PVO）和CA50的促动器被认为是快速促动器，因为它们可在单个发动机循环中实施促动器指令且实现优选的运行状态以实现发动机运行中的改变。EGR阀、ETC和增压器被认为是慢速促动器，因为它们虽然可能在单个发动机循环中实施促动器指令，但它们不能实现优选的运行状态和/或完全实现发动机运行状态的改变直至执行多个发动机循环。慢速促动器对于发动机运行的影响由于运输滞后、歧管填充时间和其他因素被延迟。
在HCCI燃烧模式中运行的发动机经历了可听到的燃烧鸣震，这由于短的燃烧持续时间和高的放热率导致。鸣震可通过增加气缸充气稀释来缓解，所述气缸充气稀释通过更稀的空燃比、添加过量的空气和/或添加外部EGR来进行。添加的过量的空气和添加的外部EGR增加了气缸充气质量且降低了平均气缸充气温度，因此将总放热率减缓。因此，增加的EGR率用于在发动机负荷增加时削弱峰值放热率且限制燃烧鸣震。
图2以曲线图描绘了在瞬态期间EGR运输滞后对于气缸充气内的进气氧量的影响，所述瞬态包括发动机负荷升高（加速踏板给油门（tip-in））和发动机负荷降低（加速踏板收油门（tip-out））。构造为在HCCI燃烧模式中运行的已知的内燃机受到在瞬态期间维持优选的气缸充气稀释的挑战，这是由于与EGR运输滞后相关的响应时间所导致。EGR运输滞后是由于在低压力差下再循环的排气通过相对长的外部EGR流动通道流动导致。不使用外部EGR运行的内燃机具有包括环境氧气水平的进气充气，所述氧气水平对于在海平面高度处运行的发动机为接近21%。EGR比例用于置换进气充气内的氧，使得随着EGR比例的增加，氧充气从21%减小。
进气氧量（%）220在垂直轴上与水平轴上的时间（秒）120相关地示出，包括在瞬态操作期间的气缸充气中的希望的进气氧量201和实际进气氧量203，所述瞬态操作包括在时间202处开始的给油门事件和在时间206处开始的收油门事件。给油门事件与操作者初始的增加发动机负荷的指令相关，其具有在气缸充气内的希望的进气氧量201的幅值的相应降低。EGR运输滞后导致实际进气氧量203在实现希望的进气氧量201时滞后，带有在气缸充气内达到希望的进气氧量201时的直至时间204的延迟。在时间202和204之间的时段内，每个气缸发火事件包括具有较低EGR比例的气缸充气，即比期望更低的EGR稀释，从而由于升高的放热率和升高的气缸压力升高率导致爆发鸣震。收油门事件与操作者初始的用于降低发动机负荷的指令相关，其具有希望的进气氧量201的幅值的相应增加。在系统内的现有的EGR的存在和EGR运输滞后导致在气缸充气内的实际进气氧量203提前于实现希望的进气氧量201，带有在气缸充气内达到希望的进气氧量201的直至时间208的延迟。在时间206和208之间的时段期间，每个气缸发火事件包括具有更大的EGR比例的气缸充气，即比期望更大的EGR稀释，从而导致局部燃烧和气缸缺火，这是由于降低的放热率和降低的气缸压力升高率所导致。爆发鸣震的发生、局部燃烧和气缸缺火是不希望的，且优选地在发动机运行期间被避免。
气缸充气稀释用有效充气稀释（ED）项被量化，其根据如下的关系定义：
         [1]
其中环境进气O2是环境空气内的氧的量（以%给出），
进气O2是发动机进气空气内的氧的实际量（以%给出），
AFR是实际空燃比，化学计量AFR是对于燃料的化学计量空燃比，和
α和β是正的可标定/可调节的参数。
对于在海平面高度处或附近运行的系统，等式1的关系可简化为如下关系。
                          [2]。
进气空气和外部EGR可视作两个分开的加性的充气稀释的可控源，带有常数作为两个源的每个的加权系数。因此，每个发动机速度/负荷运行点具有相关的ED项，所述ED项与和发动机运行点相关联的希望的空燃比和希望的EGR比例相关地确定。
图3示意性地示出了用于控制在HCCI燃烧模式中运行发动机的有效充气稀释（ED）发动机控制程序300，通过响应于在包括给油门事件和收油门事件的瞬态发动机运行期间的在EGR比例的瞬态延迟和进气空气流量的改变来控制进气空气质量流量和空燃比，以维持气缸充气内的总的有效充气稀释。当EGR比例未实现如通过监测进气空气流量和进气氧量而确定的其希望值时，附加的过量空气可用作替代，直至已实现希望的EGR比例。使用空气替代不足的EGR的益处是捕集的空气可逐循环地通过可变凸轮相位控制。实际上，如果在实现希望的缸内EGR比例中存在迟滞，则另外的过量空气可用作对于发动机运行点的指令的ED中的替代。相反地，当在气缸充气内存在过量的EGR比例时，如可能发生在收油门事件中的那样，可通过降低捕集在气缸内的过量空气的量来实现指令的ED。
在等式1和2中定义的ED关系可改写为如下关系：
                         [3]
其中C1，α和β是常数。
在等式3中示出的关系可用于基于希望的进气氧量和实际的进气氧量之间的差来确定空燃比偏离项A/Fbias，A/Fbias用于调整希望的空燃比。因此，发动机控制器可响应于给油门事件而响应于比希望的空燃比稀的空燃比设定点控制发动机运行，且响应于收油门事件而响应于比希望的空燃比浓的空燃比设定点控制发动机运行，以偏置EGR比例中的运输迟滞。
ED发动机控制程序300监测希望的发动机运行点301，优选地包括发动机速度和希望的发动机燃料供给率，它们是对于标定302的输入，以确定有效充气稀释（ED）设定点，其经历低通滤波器304以确定希望的ED设定点305。希望的ED设定点305、希望的发动机运行点301和到发动机的实际进气氧量被控制程序306使用以确定希望的发动机运行设定点307。希望的发动机运行点307优选地包括希望的空燃比、希望的进气氧量和希望的质量空气流速，以实现希望的ED设定点305。
希望的质量空气流速通过将希望的发动机燃料供给率与希望的空燃比相乘而确定。希望的进气氧量确定为希望的发动机燃料供给率和发动机速度的函数。希望的空燃比基于希望的ED设定点305根据如下关系确定：
               [4]
其中进气O2是进气空气中的实际氧量（以%给出），且希望的AFR是希望的空燃比。
希望的空燃比、希望的进气氧量和希望的质量空气流速用于控制图1的内燃机310上的促动器。发动机315的发动机参数，包括实际空燃比、实际进气氧量和实际质量空气流速（MAF），优选地被直接监测或另外地被确定且作为反馈提供到差运算器308，所述差运算器308确定希望的空燃比、希望的进气氧量和希望的质量空气流速与各自的实际空燃比、实际进气氧量和实际质量空气流速之间的算数差309。算数差309作为输入被提供到多输入－多输出（MIMO）控制器312，所述控制器312确定发动机控制参数311的状态，包括燃料喷射器脉宽、EGR阀脉宽或位置和VCP凸轮相位，以作为响应控制发动机310的运行。用于控制发动机运行的MIMO控制器是已知的，且在此不描述。
第二反馈回路313将实际进气氧量传送到发动机至控制程序306，以确定希望的发动机运行点307。因此，燃料喷射器、EGR阀和VCP装置可响应于希望的ED设定点305被控制。更具体地，希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差可用于确定空燃比偏置项（A/Fbias），如参考等式3描述的。一个或多个快速发动机促动器用于控制发动机运行到合并了空燃比偏置项的空燃比设定点。在一个实施例中，空燃比偏置项可添加到希望的空燃比或从希望的空燃比中被减去，以确定空燃比设定点。在一个实施例中，快速发动机促动器是响应于空燃比设定点被调整的进气VCP装置。
图4图示地示出了响应于给油门事件的发动机运行，包括用于基线控制系统的发动机负荷410、EGR（%）420、凸轮相位（NVO度数）430和空燃比440，且示出了图3的ED发动机控制程序300的实施例，如与横轴上的时间有关地绘出。最初，发动机在低负荷（例如，10 mg/循环）下运行，其EGR处于5%且凸轮相位处于与低负荷运行相关的负气门重叠的量，在此示出为150°。在时间402处，给油门事件增加了发动机负荷（例如，增加到18 mg/循环），从而导致在希望的EGR（%）422中的指令改变，这在时间404时发生。气缸充气增加到15%以将ED维持在希望的ED大小，伴随希望的空燃比的相应的降低，其示出为基线空燃比442，所述基线空燃比442响应于负荷改变而降低。实际EGR（%）424缓慢地响应，由于运输迟滞，没有实现希望的EGR 422的大小直至时间406。示出了凸轮相位基线控制432，且其包括向与增加的发动机负荷相关的负气门重叠（在此示出为120°）的大小的缓慢过渡。
当使用ED发动机控制程序300时，希望的空燃比被调整，如在线444处所示，从而在响应于给油门事件的过渡期间对于每个气缸充气提供额外的空气稀释，以补偿实际EGR 424的相对缓慢的改变。被调整的凸轮相位控制434被控制以补偿在实现希望的EGR时的与运输迟滞相关的延迟，且包括快速过渡以实现120°的负气门重叠，包括时间405处的一定程度的超调，以补偿缺少的EGR量，因此将额外的空气提供到进气充气内，以维持在直至实际EGR 424实现了希望的EGR 422的大小以前的时期期间的希望的ED大小。以此方式，ED发动机控制系统300使到每个气缸充气的空气量增加，以补偿实现希望的EGR时的与运输迟滞相关的延迟，以增加稀释，且因此降低或消除在给油门事件期间的燃烧鸣震的发生。ED发动机控制程序300以类似的方式响应于收油门事件运行，包括降低到每个气缸充气的空气量以补偿实现希望的EGR时的与运输迟滞相关的延迟，以降低稀释，且因此降低或消除在收油门事件期间的燃烧缺火的发生。
图5以曲线图示出了对于基线控制系统的与响应于给油门事件的发动机运行相关的结果以及对于图3的ED发动机控制程序300（ED调整）的实施例的发动机运行的相关结果，所述结果关于横轴上的发动机循环绘出。曲线图示的参数包括发动机负荷（NMEP，巴）510，实际空燃比520，进气氧量（%）530，有效稀释540和鸣震指标（MW/mm2）550。在时间502处，给油门事件导致发动机负荷的改变，伴随着在基线负荷512和ED调整的负荷514之间的发动机负荷的立即的分叉，和相应的在基线鸣震指标552和ED调整的鸣震指标554之间的立即的分叉。在基线空燃比522和ED调整的空燃比524之间不存在分叉，或在基线进气氧量532和ED调整的进气氧量534之间不存在分叉。因此，作为结果的基线ED 542和调整的ED 544没有被改变。在时间504处，基线空燃比522响应于增加的负荷降低，而在其他发动机空气控制方面无改变，且因此由于在气缸充气中的EGR气体量方面没有改变，基线进气氧量532维持最初不变。发动机鸣震增加，如由基线鸣震指标552的增加的幅值所指示出。相比之下，ED调整的空燃比524维持较稀，且响应于发动机负荷的变化以相对低的速度而降低，且ED调整的进气氧量534响应于类似的ED调整的负荷514跟随基线进气氧量532。
ED调整的空燃比524和ED调整的进气氧量534可通过控制凸轮相位实现，包括基于希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差响应于空燃比偏置项A/Fbias控制凸轮相位，使得空燃比偏置项A/Fbias加到希望的空燃比。在这一点上，调整的ED 544响应于负荷以相对慢的速度而相应地降低，从而导致ED调整的鸣震指标544维持在充分地小于基线鸣震指标552的低幅值下。
本公开在此已描述了一定的优选的实施例及其修改。在阅读和理解说明书后可以想到另外的修改和改变。因此，意图于本公开不限制于公开为构思为执行此公开的最佳模式的特定的实施例（或多个实施例），而是本公开将包括所有落在附带的权利要求的范围内的实施例。

Claims (10)

1. 用于运行构造为在均质充气压燃（HCCI）燃烧模式中运行的内燃机的方法，所述方法包括：
确定对于气缸发火事件的希望的有效充气稀释；
确定希望的空燃比、希望的进气空气质量和希望的进气氧量，以实现希望的有效充气稀释；
基于希望的进气氧量和实际的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比；和
控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比包括控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比包括控制可变凸轮相位器的设定点以实现调整的希望的空燃比。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中基于希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于操作者转矩要求的改变-包括加速踏板给油门事件-将希望的空燃比调整为比希望的空燃比稀的空燃比设定点。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中基于希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于操作者转矩要求的改变-包括加速踏板收油门事件-将希望的空燃比调整为比希望的空燃比浓的空燃比设定点。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中基于希望的进气氧量和实际进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于发动机负荷的改变调整希望的空燃比。
7. 用于运行构造为在均质充气压燃（HCCI）燃烧模式中运行的内燃机的方法，所述方法包括：
响应于在HCCI燃烧模式中运行期间操作者转矩要求的改变，确定对于气缸发火事件的希望的有效充气稀释；
确定希望的空燃比、希望的进气空气质量和希望的进气氧量，以实现希望的有效充气稀释；
监测实际进气氧量；
基于实际进气氧量和希望的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比；和
控制发动机运行以对于随后的发火事件实现调整的希望的空燃比。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中控制发动机运行以实现调整的希望的空燃比包括控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中控制快速发动机促动器以实现调整的希望的空燃比包括控制可变凸轮相位器的设定点以实现调整的希望的空燃比。
10. 根据权利要求7所述的方法，其中基于实际进气氧量和希望的进气氧量之间的差来调整希望的空燃比包括响应于操作者转矩要求的改变-包括加速踏板给油门事件-将希望的空燃比调整为比希望的空燃比稀的空燃比设定点。
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