CN105386885A - 包括燃烧腔温度监控系统的发动机排放控制系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了包括燃烧腔温度监控系统的发动机排放控制系统。一种内燃发动机控制系统包括具有配置成燃烧存储在其中的空气/燃料混合物的燃烧腔的至少一个汽缸。空气/燃料混合物被配置成响应于达到自动点火温度而燃烧。至少一个电子控制模块被配置成确定燃烧腔内的腔温度。电子控制模块基于腔温度与自动点火温度阈值之间的比较来控制空气/燃料混合物的燃烧。

Description

包括燃烧腔温度监控系统的发动机排放控制系统
技术领域
本发明一般涉及内燃发动机，并且更具体来说，涉及发动机燃烧正时控制系统。
背景技术
燃烧内燃发动机的汽缸内的空气/燃料混合物产生的废气是含有气态排放物的不均匀混合物。气态排放物包括但不限于一氧化碳（“CO”）、未燃的碳氢化合物和氮的氧化物（“NOx”）以及包括凝相材料（液体和固体）的颗粒物质。汽缸中的空气/燃料混合物的燃烧可以在废气离开车辆之前燃烧掉一定量的颗粒物质。在压缩点火发动机的状况下，诸如像柴油发动机，空气/燃料混合物基于汽缸的燃烧腔内的压力和温度自动点火。然而，汽缸中的温度可能影响被燃烧掉的颗粒物质的量。例如，相对于活塞位置而言，火花的过度延迟可能导致颗粒物质的低效燃尽，从而增加发动机的排放物输出。
控制空气/燃料燃烧以驱动发动机的常规方法仅基于各自汽缸内的压力。更具体来说，常规的燃烧控制系统相对于指示热动力循环的性质的活塞的具体位置而言取样汽缸压力。然而，大量的压力和活塞位置测量是耗时的。另外，压力测量可能不能精确地区分出多个工作的汽缸中的两个或多个汽缸内的压力。
发明内容
在一个示例性实施例中，内燃发动机控制系统包括具有配置成燃烧存储在其中的空气/燃料混合物的燃烧腔的至少一个汽缸。空气/燃料混合物被配置成响应于达到自动点火温度而燃烧。至少一个电子控制模块被配置成确定燃烧腔内的腔温度。电子控制模块基于腔温度与自动点火温度阈值之间的比较来控制空气/燃料混合物的燃烧。
在另一个示例性实施例中，一种控制内燃发动机控制系统的方法包括在喷射时间周期期间将一定数量的燃料传送到至少一个汽缸的燃烧腔中以形成空气/燃料混合物。方法进一步包括基于空气/燃料混合物的自动点火温度在燃烧腔中燃烧空气/燃料混合物。方法进一步包括在燃烧冲程和/或膨胀冲程期间确定燃烧腔内的腔温度。方法进一步包括基于腔温度与自动点火温度阈值之间的比较来控制空气/燃料混合物的燃烧。
本发明包括以下方案：
1.一种内燃发动机控制系统，包括：
至少一个汽缸，所述至少一个汽缸包括配置成燃烧存储在其中的空气/燃料混合物的燃烧腔，所述空气/燃料混合物被配置成响应于达到自动点火温度而燃烧；以及
至少一个电子控制模块，所述至少一个电子控制模块被配置成确定所述燃烧腔的腔温度，并且基于所述腔温度与自动点火温度阈值之间的比较动态地控制所述空气/燃料混合物的燃烧。
2.如方案1所述的内燃发动机控制系统，其进一步包括至少一个燃料喷射器，所述燃料喷射器在喷射时间周期期间将一定数量的燃料传送到所述燃烧腔中，其中所述至少一个电子控制模块通过调整燃料数量与喷射时间周期中的至少一个来控制所述空气/燃料混合物的燃烧。
3.如方案2所述的内燃发动机控制系统，其进一步包括：
可移动地安置在所述至少一个汽缸中的活塞；
压力传感器，所述压力传感器被配置成输出指示所述燃烧腔内的腔压力的腔压力信号；以及
曲轴，所述曲轴被配置成驱动所述活塞通过发动机循环中的一系列冲程，所述曲轴包括输出指示所述曲轴的旋转位置的位置信号的曲轴传感器，
其中所述至少一个电子控制模块基于所述位置信号确定所述活塞的燃烧冲程和膨胀冲程中的至少一个，并且被配置成确定燃烧冲程和膨胀冲程中的至少一个期间的所述腔温度。
4.如方案3所述的内燃发动机控制系统，其中所述至少一个电子控制模块包括电子腔温度模块，所述电子腔温度模块基于所述腔压力信号来计算所述腔温度。
5.如方案4所述的内燃发动机控制系统，其中所述至少一个电子控制模块包括与所述电子腔温度模块电气通信的电子动态燃烧控制模块，所述电子动态燃烧控制模块被配置成响应于所述腔温度降到所述自动点火温度阈值以下而输出控制所述燃烧的燃烧控制信号。
6.如方案5所述的内燃发动机控制系统，其中燃烧控制信号响应于提前燃料喷射时间周期和增加喷射到所述汽缸中的燃料数量中的至少一个来控制所述燃烧。
7.如方案6所述的内燃发动机控制系统，其中所述腔温度是进一步基于进气歧管的歧管温度、在进气阀关闭时间时所述进气歧管的歧管压力、在相对于所述曲轴的多个位置处所述汽缸容积以及在所述进气阀关闭时间时所述汽缸相对于由所述曲轴指示的所述活塞的位置的动态容积。
8.如方案7所述的内燃发动机控制系统，其中所述自动点火温度阈值是约1023凯氏度。
9.如方案8所述的内燃发动机控制系统，其中所述电子动态燃烧控制模块动态地控制所述燃烧以使得在所述活塞将最小扭矩输出到所述曲轴时所述腔温度不小于所述自动点火温度阈值。
10.一种控制存储在内燃发动机中包括的至少一个汽缸内的空气/燃料混合物的燃烧的电子燃烧模块，所述电子燃烧模块包括：
电子腔温度模块，所述电子腔温度模块被配置确定所述至少一个汽缸的燃烧腔内的腔压力，并基于所述腔压力来计算所述燃烧腔的腔温度；以及
与所述电子腔温度模块电气通信的电子动态燃烧控制模块，所述电子动态燃烧控制模块被配置成基于所述腔温度与对应于空气/燃料混合物的自动点火温度阈值之间的比较来输出动态地控制所述空气/燃料混合物的燃烧的燃烧控制信号。
11.如方案10所述的电子燃烧模块，其中所述燃烧控制信号控制至少一个燃料喷射器的操作以调整传送到所述至少一个汽缸的燃料数量和用于喷射燃料的燃料喷射时间周期中的至少一个以调整所述空气/燃料混合物的燃烧。
12.如方案11所述的电子燃烧模块，其中所述电子动态燃烧控制模块响应于所述腔温度降低所述自动点火温度阈值以下来调整所述空气/燃料混合物的燃烧。
13.一种控制内燃发动机控制的方法，所述方法包括：
在喷射时间周期期间将一定数量的燃料传送到包括在所述内燃发动机中的至少一个汽缸的燃烧腔中以形成空气/燃料混合物；以及
基于所述空气/燃料混合物的自动点火温度在所述燃烧腔中燃烧空气/燃料混合物；
确定所述燃烧腔内的腔温度；以及
基于所述腔温度与自动点火温度阈值之间的比较来控制所述空气/燃料混合物的燃烧。
14.如方案13所述的方法，其进一步包括：
驱动可移动地安置在所述至少一个汽缸内的活塞通过发动机循环中的一系列冲程，
确定相对于所述活塞的位置的燃烧腔内的腔压力；
基于所述活塞的所述位置来确定燃烧冲程和膨胀冲程中的至少一个；以及
确定所述燃烧冲程和所述膨胀冲程中的至少一个期间所述燃烧腔内的腔温度。
15.如方案14所述的方法，其进一步包括基于所述腔压力确定所述腔温度。
16.如方案15所述的方法，其进一步包括响应于所述腔温度降到所述自动点火温度阈值以下调整燃烧。
17.如方案16所述的方法，其中控制燃烧包括提前所述燃料喷射时间周期和增加喷射到所述汽缸中的燃料数量中的至少一个。
18.如方案17所述的方法，其中所述腔温度是进一步基于进气歧管的歧管温度、在进气阀关闭时间时所述进气歧管的歧管压力、在相对于所述曲轴的多个位置处汽缸容积以及在所述进气阀关闭时间时所述汽缸相对于由所述曲轴指示的活塞的位置的动态容积。
19.如方案18所述的方法，其中所述自动点火温度阈值是约1023凯氏度。
20.如方案19所述的方法，其中进一步包括控制所述燃烧以使得在所述活塞将最小扭矩输出到所述曲轴时所述腔温度不小于所述自动点火温度阈值。
本发明的上述特征从结合附图进行的本发明的以下详细描述显而易见。
附图说明
其他特征和细节在实施例的以下详细描述中仅通过实例呈现，详细描述是参照附图，其中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的车辆系统的功能方框图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的汽缸温度的对数log（TCYL）对汽缸容积的对数log（VCYL）的关系的线形图；
图3是示出根据本公开的示例性实施例的电子燃烧腔温度模块的功能方框图；以及
图4是示出根据本公开的示例性实施例的控制汽缸的燃烧腔内的燃烧的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述实质上仅是示例性的，而并不意欲限制本公开、其应用或使用。应理解，在附图中，对应的参考数字指示相同或对应的部分和特征。如本文所使用，术语模块指代处理电路，可以包括特定应用集成电路（ASIC）、电子电路、处理器（共享、专用或集群）和执行一个或多个软件或固件程序的内存、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能性的其他适合的部件。
现在参照图1，示出根据示例性实施例的车辆系统100的功能方框图。车辆系统100包括配置成产生旋转扭矩的发动机102。仅为了论述的目的，发动机102将被论述为柴油型内燃发动机。然而，应了解，车辆系统100可以用于其他类型的内燃发动机，包括但不限于火花点火（例如，汽油型）内燃发动机。发动机102的一个或多个系统和/或致动器可以由如下文更详细描述的电子发动机控制模块（ECM）200来控制。
空气通过进气歧管104被吸入到发动机102中。在发动机102是例如火花点火内燃发动机的情况下，节气门阀106调节通过进气歧管104吸入的空气的质量。在发动机102是例如诸如柴油发动机的压缩点火内燃发动机的情况下，可以使用节气门106来产生进气歧管真空，由此使得废气再循环到发动机内。此技术通常称为废气再循环（EGR），并且可以降低燃烧温度并且减少NOx产量，如本领域普通技术人员所理解。
发动机102包括一个或多个燃料喷射器108a、108b等以及一个或多个汽缸110a、110b等。燃料喷射器108a/108b将燃料传送到汽缸110a/110b中，燃料在汽缸中与空气和/或再循环的废气混合从而形成可燃充量（例如，空气与燃料混合物）。根据一个实施例，ECM200被配置成控制节气门阀106的打开和关闭。然而，应了解，可以提供单个致动器模块（例如，节气门致动器模块和燃料致动器模块）来分别控制燃料喷射器1108a/108b和节气门阀106。
每个汽缸110a/110b包括可移动地安置于其中的活塞111a/11b。活塞111a/111b联接到曲轴112。曲轴112的旋转驱动相应汽缸110a/110b内的每个活塞111a/111b。尽管发动机102被描绘为仅包括汽缸110a和110b，但是应了解，发动机102可以包括任何数量的汽缸110a、110b等。空气/燃料混合物的一个燃烧循环可以包括四个冲程：进气冲程、压缩冲程、燃烧（或膨胀）冲程以及排气冲程。
在进气冲程期间，一个或多个活塞111a/111b被降低到例如最底部位置，并且空气从进气歧管104被运送到汽缸110a/110b中。在示例性实施例中，空气可以包括新鲜空气与一些再循环的废气的混合物。在例如压缩点火柴油发动机的情况下，在此进气冲程期间不引入燃料。在火花点火汽油发动机的情况下，燃料可能已经引入到进气歧管的上游，可能稍微在进气冲程之前喷射到歧管中，或者可能在此进气冲程期间直接喷射到汽缸或其进气阀通道中。在任何情况下，气态下的离散质量的“充量”流体被引入到汽缸110a/110b中。最底部位置可以称为下止点（BDC）位置。例如，还可以实践两冲程循环发动机系统，并且其仅包括压缩冲程和膨胀冲程。在此情况下，排气事件在膨胀冲程中较晚发生从而在BDC之前开始，并且进气事件在压缩冲程中较早发生从而在BDC之后结束。
在压缩冲程期间，曲轴112将一个或多个活塞111a/111b朝向例如最顶部位置驱动，由此压缩汽缸110a/110b内的充量混合物（例如，空气/燃料混合物）。最顶部位置可以称为上止点（TDC）位置。来自充量混合物的燃烧的压力将一个或多个活塞111a/111b朝向BDC位置驱动，由此旋转地驱动曲轴112。此旋转力（即，扭矩）可以是在汽缸110a/110b的预定点火次序中的下一个汽缸的压缩冲程期间压缩空气/燃料混合物的压缩力。在排气冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧所产生的废气从汽缸110a/110b排出。
曲轴传感器114输出指示曲轴112的旋转速度和旋转位置的位置信号。仅举例而言，曲轴传感器114可以包括可变磁阻（VR）传感器或者另一个适合的类型的曲轴传感器114。包括“N”个数量的齿的齿轮116联接到曲轴112的一端并且配置成与其一起旋转。曲轴传感器114在齿轮116的旋转期间响应于检测到齿中的一个或多个来产生脉冲信号。每个脉冲之间（即，每个检测到的齿之间）的时间周期可以确定曲轴112的总速度。
信号的每个脉冲可以对应于曲轴112的等于360°除以N个齿的量的角旋转。仅举例而言，齿轮116可以包括60个均匀间隔的齿（即，n=60）并且每个脉冲可以对应于曲轴112的6°旋转。在各个实施中，可以省略N个均匀间隔的齿中的一个或多个。仅举例而言，可以省略N个齿中的两个。例如，可以省略一个或多个齿作为曲轴112的一转的指示符。曲轴传感器114可以基于脉冲之间（即，每个感测到的齿之间）的时间周期来产生位置信号。仅举例而言，曲轴传感器114可以基于在汽缸110a、110b等的膨胀冲程期间使得曲轴112旋转预定角度（例如，90°）所花费的周期来产生位置信号。基于位置信号，可以确定一个或多个活塞111a/111b的位置。
发动机102可以通过曲轴112将扭矩输出传递到变速器118，并且变速器118通过变速器输出轴120将扭矩传递到一个或多个车轮121，如本领域普通技术人员所理解。在变速器118是自动型变速器的情况下，车辆系统100可以包括将输出扭矩传递到变速器118的扭矩传递设备，诸如扭矩转换器。
ECM200进一步控制发动机102的燃烧正时。例如，ECM200可以输出一个或多个电子控制信号，所述信号控制一个或多个发动机致动器以调整燃料喷射时间周期（即，传递到相应汽缸110a/110b的燃料喷射脉冲的正时以开始充量空气/燃料混合物的燃烧）。在火花点火型发动机的情况下，ECM200还可以在自动点火发生之前调整火花正时以更精确地控制火焰前锋和/或控制关闭节气门阀106的速度以控制充量质量和充量压力。由EMC200控制的致动器包括但不限于节气门阀106和/或燃料喷射器108a、108b等。控制信号可以控制例如节气门阀106的打开面积、由燃料喷射器108a/108b喷射的燃料量、汽缸110a/110b的燃料加注速率以及在用于给定汽缸110a/110b的给定循环期间喷射燃料的一个或多个脉冲的时间周期。
虽然在图1的示例性实施例中未示出，但是ECM200也可以控制其他发动机致动器。仅举例而言，ECM200可以控制：升压致动器模块，该模块控制由升压设备提供的升压；相位器致动器模块，该模块控制进气和排气凸轮相位器位置；和/或其他适合的发动机致动器，如本领域普通技术人员所理解。
车辆系统100进一步包括与曲轴传感器114和ECM200电气通信的电子燃烧模块202。电子燃烧模块202被配置成在压缩冲程和/或膨胀冲程期间确定一个或多个汽缸110a/110b的燃烧腔内的温度（即，腔温度）。也就是说，电子燃烧模块202识别具有例如关闭的进气阀和关闭的排气阀的一个或多个汽缸110a/110b，并且确定在曲轴112的多个角位置下识别出的汽缸110a/110b的燃烧腔内的动态容积平均温度值。基于腔温度，电子燃烧控制模块可以动态地控制和调整一个或多个汽缸110a/110b内的空气/燃料混合物的燃烧。
根据示例性实施例，腔温度是基于识别出的汽缸110a/110b的燃烧腔内的压力、捕获在汽缸110a/110b中的空气和燃料的质量以及从进气歧管104传送到汽缸110a/110b中的充量的温度。可以将腔压力传感器113a/113b安置在汽缸110a/110b的燃烧腔内以测量压缩冲程和/或膨胀冲程期间的压力。各种其他传感器可以将测量提供到电子燃烧模块202。例如，进气歧管104可以包括进气歧管压力传感器115和进气歧管温度传感器117，所述传感器分别提供进气歧管104的温度和压力测量。电子燃烧模块202随后可以基于例如以下方程来计算腔温度：
，(1)
其中
TCYL是腔温度，
TINTAKE是进气歧管中的温度；
PCYL是在压缩冲程和/或膨胀冲程期间一个或多个识别出的汽缸的燃烧腔中的压力；
PINTAKE_IVC是在进气阀关闭时间时进气歧管的压力；
VCYL是识别出的汽缸相对于由曲轴的位置所指示的活塞任何位置的动态容积；以及
VCYL_IVC是在进气歧管关闭时间时识别出的汽缸相对于活塞位置的动态容积。
参照图2，线形图示出根据本公开的示例性实施例的汽缸温度的对数（即，log(TCYL)）对汽缸容积的对数（即，log(VCYL)）的关系。相对于自动点火温度阈值256示出TCYL252响应于一系列燃料喷射脉冲254的特性。可以控制一个或多个燃料喷射脉冲254以将TCYL252维持在自动点火温度阈值256或高于该阈值以确保实现识别出的汽缸的燃烧腔中的碳氢化合物燃料的有效燃尽。例如，当确定在时间对数（VCYL）达到约180立方厘米时TCYL252在降至自动点火温度阈值256以下的低TCYL状态258下存在，则可以增加一个或多个燃烧参数和/或提前燃料喷射脉冲正时。燃烧参数可以包括但不限于燃料喷射、脉冲数量以及脉冲正时。修改后的燃料喷射正时和/或燃料喷射数量可以随后升高腔温度从而使得TCYL252回到自动点火温度阈值256或高于该阈值。因此，提高燃烧腔内的碳氢化合物燃尽的效率。
现在转向图3，示出根据示例性实施例的电子燃烧模块202的方框图。电子燃烧模块202包括电子冲程识别（ID）模块204、电子腔温度模块206、电子自动点火温度模块208以及电子动态燃烧控制模块210。尽管未示出，但是应了解，电子燃烧模块202和/或每个单个子模块可以包括配置成存储各种参数、模型和/或阈值的电子存储器存储单元。
电子冲程ID模块204基于从曲轴传感器114接收到的位置信号212来确定一个或多个汽缸110a/110b的冲程。如以上所描述，位置信号212的每个脉冲对应于曲轴112的角旋转。基于曲轴112的角度，电子冲程ID模块204确定一个或多个汽缸110a/110b的冲程，如本领域普通技术人员所理解。相应地，电子冲程ID模块204输出冲程ID信号214，该信号识别在压缩冲程和/或膨胀冲程期间哪些汽缸110a/110b正在工作。
电子腔温度模块206接收冲程ID信号214、指示进气歧管104中的压力（PINTAKE_IVC）的进气歧管压力信号216以及指示进气歧管104中的温度（TINTAKE）的进气歧管温度信号218。基于冲程ID信号214，电子腔温度模块206确定相对于活塞111a/111b的位置在压缩冲程和/或膨胀冲程期间哪些汽缸110a/110b正在工作，并且从识别出的汽缸110a/110b的相应腔压力传感器113a/113b获得腔压力信号220。腔压力信号220指示一个或多个识别出的汽缸110a/110b的腔压力（PCYL）。电子腔温度模块206可以进一步基于进气歧管压力信号218确定在进气阀关闭时一个或多个识别出的汽缸110a/110b的压力（PINTAKE_IVC），从存储器获得一个或多个识别出的汽缸110a/110b的动态容积信号（VCYL），并且基于位置信号212确定在相应识别出的汽缸110a/110b的进气阀关闭时的动态容积（VCYL_IVC）。以此方式，电子腔温度模块206可以基于TCYL方程（1）来计算腔温度TCYL，并且输出指示TCYL的腔温度信号222。
电子自动点火温度模块208接收指示一个或多个识别出的汽缸110a/110b的腔温度（TCYL）的腔温度信号222并且将TCYL与自动点火温度阈值相比较。自动点火温度阈值是根据响应于空气/燃料混合物的自动点火最大化相应汽缸110a/110b的燃烧腔中的碳氢化合物的燃尽的自动点火温度来设置。例如，可以将自动点火温度阈值设置为约1023凯氏度（°K），即约750摄氏度（°C），该温度实现燃烧腔内的碳氢化合物的约99%燃尽，只要那些碳氢化合物处于具有足够氧气并且远离比由电子自动点火温度模块208确定的腔平均温度冷的边界表面的空间位置中即可。
根据另一个实施例，存储器单元可以存储对应于用来驱动发动机102的相应碳氢化合物燃料类型的多个自动点火温度阈值。基于驱动发动机102的燃料的类型，电子自动点火温度模块208从存储器单元检索相应的自动点火温度阈值。例如，当使用诸如像柴油燃料的重碳氢化合物燃料来驱动发动机102时，电子自动点火温度模块208可以检索约1023凯氏度（°K）（即约750°C）的对应自动点火温度阈值。然而，当使用乙醇来驱动发动机102时，电子自动点火温度模块208可以检索约638°K（即约365°C）的对应自动点火温度阈值。以此方式，可以将腔温度（TCYL）大约维持在对应于喷射的燃料的自动点火温度阈值，而不会显著超出自动点火温度。因此，可以减少由燃烧腔内的过高温度水平而导致的“爆震”。
电子自动点火温度模块208输出指示相应汽缸110a/110b的腔温度（TCYL）相对于自动点火温度阈值的状态的TCYL状态信号224。例如，TCYL状态信号224可以指示当腔温度低于自动点火温度阈值时的低TCYL、当腔温度等于或大约等于自动点火温度阈值时的正常TCYL以及当腔温度超出自动点火温度阈值时的高TCYL。
电子动态燃烧控制模块210接收TCYL状态信号224并且输出用于控制识别出的汽缸110a/110b的燃烧腔内的燃烧的燃烧控制信号226。例如，燃烧控制信号226可以命令ECM200调整一个或多个致动器以调整识别出的汽缸110a/110b内的燃烧正时或保压正时。调整致动器可以控制各种燃烧参数，包括但不限于燃料喷射正时、燃料喷射数量、燃料喷射压力、升压压力、质量空气流量数量以及涡流阀控制。相应地，当TCYL状态信号224指示低TCYL状态时，电子动态燃烧控制模块210可以输出命令ECM200提前燃料喷射的正时和/或增加喷射在识别出的汽缸110a/110b中的燃料的数量的燃烧控制信号226。以此方式，动态地调整识别出的汽缸110a/110b的燃烧腔内的燃烧，并且使得腔温度（TCYL）回到自动点火温度阈值或高于该阈值。根据一个实施例，可以动态地调整燃烧以使得在活塞111a/111b将最小扭矩输出到曲轴112时腔温度不小于自动点火温度阈值。以此方式，例如，柴油发动机车辆可以在维持催化剂操作温度的同时在静止位置空转。
现在转向图4，流程图示出根据示例性实施例的控制汽缸的燃烧腔内的燃烧的方法。方法在操作300开始，并且在操作302，识别在压缩冲程和/或膨胀冲程期间工作的一个或多个汽缸。可以基于识别曲轴的旋转角度的位置信号来识别在膨胀冲程和/或膨胀冲程期间工作的汽缸。在操作304，确定一个或多个识别出的汽缸（即，在压缩冲程和/或膨胀冲程期间工作的汽缸）的腔压力。在操作306，确定一个或多个识别出的汽缸的腔温度。腔温度是基于例如相应的腔压力。在操作308，将腔温度与自动点火温度阈值相比较。自动点火温度阈值是基于例如存储在汽缸110a/110b中的燃料的自动点火温度。在操作310，基于该比较来调整一个或多个识别出的汽缸的燃烧腔内的燃烧，并且方法在操作312结束。根据一个实施例，当例如腔温度降到自动点火温度阈值以下时，提前燃料喷射正时和/或增加喷射到汽缸中的燃料的数量，以使得动态地调整燃烧。以此方式，实现燃烧腔内的提高的碳氢化合物燃尽效率，由此减少从发动机排出的总排放物。
虽然参照示例性实施例描述本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等效物替代其元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使得特定情况或材料适于本发明的教示。因此，本发明并不意欲限于所披露的具体实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种内燃发动机控制系统，包括：
至少一个汽缸，所述至少一个汽缸包括配置成燃烧存储在其中的空气/燃料混合物的燃烧腔，所述空气/燃料混合物被配置成响应于达到自动点火温度而燃烧；以及
至少一个电子控制模块，所述至少一个电子控制模块被配置成确定所述燃烧腔的腔温度，并且基于所述腔温度与自动点火温度阈值之间的比较动态地控制所述空气/燃料混合物的燃烧。
2.如权利要求1所述的内燃发动机控制系统，其进一步包括至少一个燃料喷射器，所述燃料喷射器在喷射时间周期期间将一定数量的燃料传送到所述燃烧腔中，其中所述至少一个电子控制模块通过调整燃料数量与喷射时间周期中的至少一个来控制所述空气/燃料混合物的燃烧。
3.如权利要求2所述的内燃发动机控制系统，其进一步包括：
可移动地安置在所述至少一个汽缸中的活塞；
压力传感器，所述压力传感器被配置成输出指示所述燃烧腔内的腔压力的腔压力信号；以及
曲轴，所述曲轴被配置成驱动所述活塞通过发动机循环中的一系列冲程，所述曲轴包括输出指示所述曲轴的旋转位置的位置信号的曲轴传感器，
其中所述至少一个电子控制模块基于所述位置信号确定所述活塞的燃烧冲程和膨胀冲程中的至少一个，并且被配置成确定燃烧冲程和膨胀冲程中的至少一个期间的所述腔温度。
4.如权利要求3所述的内燃发动机控制系统，其中所述至少一个电子控制模块包括电子腔温度模块，所述电子腔温度模块基于所述腔压力信号来计算所述腔温度。
5.如权利要求4所述的内燃发动机控制系统，其中所述至少一个电子控制模块包括与所述电子腔温度模块电气通信的电子动态燃烧控制模块，所述电子动态燃烧控制模块被配置成响应于所述腔温度降到所述自动点火温度阈值以下而输出控制所述燃烧的燃烧控制信号。
6.如权利要求5所述的内燃发动机控制系统，其中燃烧控制信号响应于提前燃料喷射时间周期和增加喷射到所述汽缸中的燃料数量中的至少一个来控制所述燃烧。
7.如权利要求6所述的内燃发动机控制系统，其中所述腔温度是进一步基于进气歧管的歧管温度、在进气阀关闭时间时所述进气歧管的歧管压力、在相对于所述曲轴的多个位置处所述汽缸容积以及在所述进气阀关闭时间时所述汽缸相对于由所述曲轴指示的所述活塞的位置的动态容积。
8.如权利要求7所述的内燃发动机控制系统，其中所述自动点火温度阈值是约1023凯氏度。
9.一种控制存储在内燃发动机中包括的至少一个汽缸内的空气/燃料混合物的燃烧的电子燃烧模块，所述电子燃烧模块包括：
电子腔温度模块，所述电子腔温度模块被配置确定所述至少一个汽缸的燃烧腔内的腔压力，并基于所述腔压力来计算所述燃烧腔的腔温度；以及
与所述电子腔温度模块电气通信的电子动态燃烧控制模块，所述电子动态燃烧控制模块被配置成基于所述腔温度与对应于空气/燃料混合物的自动点火温度阈值之间的比较来输出动态地控制所述空气/燃料混合物的燃烧的燃烧控制信号。
10.一种控制内燃发动机控制的方法，所述方法包括：
在喷射时间周期期间将一定数量的燃料传送到包括在所述内燃发动机中的至少一个汽缸的燃烧腔中以形成空气/燃料混合物；以及
基于所述空气/燃料混合物的自动点火温度在所述燃烧腔中燃烧空气/燃料混合物；
确定所述燃烧腔内的腔温度；以及
基于所述腔温度与自动点火温度阈值之间的比较来控制所述空气/燃料混合物的燃烧。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9874173B2 (en) * 2014-02-03 2018-01-23 Mazda Motor Corporation Control device for direct injection gasoline engine
JP6229598B2 (ja) 2014-06-11 2017-11-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6269410B2 (ja) 2014-09-18 2018-01-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6332320B2 (ja) * 2016-04-11 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
EP4111043A1 (en) * 2020-02-26 2023-01-04 Clearflame Engines, Inc. Fuel agnostic compression ignition engine
WO2022271770A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 Brigham Young University Cautoignition systems to measure autoignition temparatures and related methods

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263583A (zh) * 1998-02-23 2000-08-16 卡明斯发动机公司 带有优化燃烧控制的预混合充量压缩点火发动机
JP2005330849A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の空燃比制御装置
US7469662B2 (en) * 1999-03-23 2008-12-30 Thomas Engine Company, Llc Homogeneous charge compression ignition engine with combustion phasing
CN101358560A (zh) * 2007-08-03 2009-02-04 日产自动车株式会社 内燃机的燃烧控制装置和燃烧控制方法
CN101558220A (zh) * 2006-11-16 2009-10-14 通用汽车环球科技运作公司 均质充气压燃发动机的低负荷操作扩展
JP2011001905A (ja) * 2009-06-19 2011-01-06 Nissan Motor Co Ltd 可変圧縮比式内燃機関
JP2011220159A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の制御装置
CN102817737A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 自动点火减缓系统
CN103306837A (zh) * 2012-03-15 2013-09-18 大众汽车有限公司 用于阻止燃料空气混合物在内燃机气缸室中预燃的方法
CN103670761A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 本田技研工业株式会社 内燃机的燃烧控制装置及均质稀薄混合气的燃烧方法
CN105247204A (zh) * 2013-05-31 2016-01-13 丰田自动车株式会社 内燃机的控制系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3890942A (en) * 1972-01-11 1975-06-24 Honda Motor Co Ltd Reduction of NO{HD x{b , HC, and CO in the exhaust gases of internal combustion engines
US4254741A (en) * 1978-11-13 1981-03-10 The Dow Chemical Company Diesel engine with dual fuel injection system and method of operation
US5601068A (en) * 1995-07-05 1997-02-11 Nozel Engineering Co., Ltd. Method and apparatus for controlling a diesel engine
US6666021B1 (en) * 2002-07-12 2003-12-23 Ford Global Technologies, Llc Adaptive engine control for low emission vehicle starting
AT500692B1 (de) 2003-01-16 2008-01-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Verbrennunsmotor mit mindestens einem zylinder
CN1701171B (zh) * 2003-07-08 2010-11-24 日产自动车株式会社 发动机的燃烧控制
US7076360B1 (en) * 2005-03-15 2006-07-11 Thomas Tsoi Hei Ma Auto-ignition timing control and calibration method
US7240659B2 (en) 2005-09-21 2007-07-10 Ford Global Technologies, Llc Transition strategy for engine operation with spark ignition and homogeneous charge compression ignition modes
US7305955B2 (en) * 2006-02-17 2007-12-11 Ford Global Technologies, Llc Dual combustion engine
US20080264393A1 (en) * 2007-04-30 2008-10-30 Sturman Digital Systems, Llc Methods of Operating Low Emission High Performance Compression Ignition Engines
US7412322B1 (en) 2007-07-27 2008-08-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for engine control during auto-ignition combustion
US8434450B2 (en) * 2010-01-27 2013-05-07 GM Global Technology Operations LLC Method for operating a direct-injection spark-assisted compression-ignition engine
JP2012041902A (ja) 2010-08-23 2012-03-01 Denso Corp 内燃機関の制御装置
US8826884B2 (en) * 2010-10-29 2014-09-09 GM Global Technology Operations LLC Combustion balancing control strategy using normalized instantaneous heat release in HCCI engines

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263583A (zh) * 1998-02-23 2000-08-16 卡明斯发动机公司 带有优化燃烧控制的预混合充量压缩点火发动机
US7469662B2 (en) * 1999-03-23 2008-12-30 Thomas Engine Company, Llc Homogeneous charge compression ignition engine with combustion phasing
JP2005330849A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の空燃比制御装置
CN101558220A (zh) * 2006-11-16 2009-10-14 通用汽车环球科技运作公司 均质充气压燃发动机的低负荷操作扩展
CN101358560A (zh) * 2007-08-03 2009-02-04 日产自动车株式会社 内燃机的燃烧控制装置和燃烧控制方法
JP2011001905A (ja) * 2009-06-19 2011-01-06 Nissan Motor Co Ltd 可変圧縮比式内燃機関
JP2011220159A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の制御装置
CN102817737A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 自动点火减缓系统
CN103306837A (zh) * 2012-03-15 2013-09-18 大众汽车有限公司 用于阻止燃料空气混合物在内燃机气缸室中预燃的方法
CN103670761A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 本田技研工业株式会社 内燃机的燃烧控制装置及均质稀薄混合气的燃烧方法
CN105247204A (zh) * 2013-05-31 2016-01-13 丰田自动车株式会社 内燃机的控制系统

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CN105386885B (zh) 2018-11-06
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