专利名称：用于直喷式内燃机的hcci和si燃烧的控制方法
技术领域：
本发明涉及 一 种用于操作四沖程直喷式内燃机的方法，其在火 花点火模式和均质充气压缩点火冲莫式下都能够操作。
背景技术：
在本领域中，己经知晓利用空气或再循环排气(EGR)对内燃机中 的汽油进行稀释燃烧，以增强热效率，并降低氮氧化物(NO》的产生。 然而，由于緩慢的充气混合物的燃烧速率所引起的拒爆和燃烧不稳 定性，内燃机可能在稀释混合物下的操作受到限制。己知的扩展稀 释限度的方法包括1 )通过增强点火和混合物的准备而改进混合物的 可燃性，2)通过引入充气运动和湍流而提高火焰速度，和3)以受控自 动点火燃烧模式来操作内燃机。
受控自动点火过程可称为均质充气压缩点火(HCCI)。在这个过 程中，产生EGR、空气和燃料的充气混合物，并同时从压缩的充气 混合物中的多个点火位置自动点火，从而导致稳定的功率输出和高 的热效率。因为燃烧是高度稀释的，并且均匀地分布在全部充气混 合物上，所以燃烧产物的温度通常低于带有传播中的火焰锋的传统 火花点火的内燃机和带有附着的扩散火焰的柴油机。当以HCCI模式 操作时，降低的燃烧产物的温度可能导致NOx排放物的减少。在部 分负载下引起受控自动点火的己知方法包括l)加热进气，2)改变压 缩比，和3)将汽油与具有比汽油更宽的自动点火范围的燃料混合起 来。在上面所有的方法中，可实现受控自动点火燃烧的发动机速度 和负载的范围，其是相对较窄的。
四冲程直喷式内燃机可在HCCI冲莫式下通过利用各种气门开启和
8关闭策略而进行操作。通过修改气门特性曲线图(profile),或排气门 和/或进气门的运行特性，可在内燃机的气缸中保持较高的残留燃烧 产物的比例，从而为高度稀释的充气混合物的自动点火提供有利的 条件。可发生受控自动点火燃烧的发动机速度和负载的范围，其可 通过利用各种气门的操作策略而扩大，从而消除了对提高火花点火(SI) 的内燃机的压缩比的需求。
这样一种气门策略是排气再压缩。利用这个策略，排气门在排 气沖程中比典型的四沖程内燃才几较早关闭。相应地，进气门比典型 的四沖程内燃机较迟开启。较早的排气门闭合和较迟的进气门开启 提供了负的气门重叠周期，其中燃烧产物变成夹带在发动机的气缸 中。这些夹带的燃烧产物将在内燃机的进气冲程期间与热的燃料和 空气充气混合物混合，从而促进自动点火过程。
另一气门策略是排气再呼吸(re-breathing)。对于这个策略，排气 门开启达第一周期，以容许燃烧的气体从燃烧室中排出。接下来， 排气门开启达第二周期，以容许之前排出的燃烧产物被吸回到气缸 中。通过在四沖程内燃机的各循环期间两次开启排气门，可在燃烧 室中为支持稳定的自动点火燃烧创造有利的条件。
另 一气门策略是在排气再压缩和排气再呼吸之间的混合。在这 种模式下，排气再压缩模式可在内燃机以较低的发动机负荷进行操 作时使用。对于较高的发动机负荷，可使用排气再呼吸策略。另外， 通过改变排气门升程和进气门正时，火花点火的内燃机可在非节气 负荷控制模式(N丁LC)下操作。在这种模式下，进气门正时将通过控 制通向气缸的进气量而改变发动机负荷。
为了实现上述操作策略，内燃机可装备可变气门促动(VVA)系 统，其范围包括凸轮相位器(cam phaser)和两级气门促动至全柔性气 门促动(FFVA)系统。
发明内容
9组合而用于增强汽油直喷式发动机中的受控自动点火和火花点火的 燃烧控制方法，包括瞬态过程。这些方法能够使发动机在针对氮氧
化物(NOx)控制的贫(lean)化学计量的空气-燃料比或富(rich)化学计量 的空气-燃料比，和改变用于爆震控制的排气再循环(EGR)和节气门 位置，以及均质充气压缩点火(HCCI)和火花点火(SI)燃烧模式的组合 下操作，以便在较宽的发动机:操作条件的范围内优化燃料经济性。
本发明提供了一种四沖程直喷式内燃机的操作方法，其具有燃 烧室、进气门和排气门，进气门具有限定了升程、正时和持续时间 的进气门特性曲线图，排气门具有限定了升程、正时和持续时间的 排气门特性曲线图。该方法包括，当发动机负荷处于或低于第一预 定值时，使内燃机以均质充气压缩点火模式进行操作。该方法还包 括当发动机负荷高于第 一预定值并且低于第二预定值时，使内燃机 以火花点火的非节气式负荷控制模式进行操作。另外，该方法包括 当发动机负荷处于或高于笫二预定值时，使内燃机以火花点火的节 气模式进行操作。
该方法还可包括对于均质充气压缩点火模式的发动机低负荷部 分，使内燃机以通常贫化学计量的空气燃料比进行操作。其次，对 于均质充气压缩点火模式的发动机高负荷部分，内燃机可以通常为 化学计量(stoichiometric)的空气/燃料比进行操作。该方法还可包括， 当内燃机在均质充气压缩点火模式的发动机低负荷部分下操作时， 在内燃机的各循环期间将燃料至少两次喷射到燃烧室中。
对于均质充气压缩点火模式的至少 一部分，内燃机可在排气再 压缩模式和/或排气再呼吸模式下进行操作。在各种操作模式之间的 转换通过改变进气门和/或排气门的气门特性曲线图进行控制。另外， 对于均质充气压缩点火模式的至少一部分，可在燃烧室中提供火花。
本发明还提供了 一种操作内燃机的方法，该内燃机具有燃烧室， 并可由电子控制单元来控制，电子控制单元具有利用多个查找表的前馈控制和反馈控制。该方法包括当发动机负荷处于或低于第 一预 定值时，使内燃机以均质充气压缩点火模式进行操作，而当发动机 负荷高于笫 一 预定值且低于第二预定值时，使内燃机以火花点火的 非节气式负荷控制模式进行操作。该方法还包括通过多个查找表向 内燃机提供用于燃料喷射脉沖宽度、燃料喷射正时、火花定时、火
花停顿(spark dwell)和可变气门促动控制的至少其中之一的前馈指令 值。反馈控制操作可利用排气再循环、可变气门促动、节气门位置、 火花停顿(又称火花间歇)、火花定时(又称火花正时)、燃料喷射正时 和燃料喷射脉冲宽度值的至少其中 一个值而控制燃烧室内的峰值压 力位置、进气中氧气百分比和空气/燃料比值的至少其中之一。该方 法还包括当发动机负荷处于或高于第二预定值时，使内燃机以火花 点火的节气模式进行操作。通过多个查找表可向内燃机提供用于燃 料喷射脉冲宽度、燃料喷射正时、火花定时、火花停顿、可变气门 促动控制、排气再循环和节气门位置的至少其中之一 的前馈指令值。 反馈控制操作可利用火花定时、火花停顿、燃料喷射正时和燃料喷 射脉沖宽度的至少其中 一个值而控制燃烧室内的峰值压力位置，并 通过反馈控制利用节气门位置、燃料喷射脉沖宽度、燃料喷射正时 和排气再循环值的至少其中 一个值而进一 步控制空气/燃料比。
该方法还可包括对于均质充气压缩点火模式的发动机低负荷部 分，使内燃机以贫化学计量的空气燃料比进行操作。通过多个查找 表可向内燃机提供用于燃料喷射脉冲宽度、燃料喷射正时、火花定 时、火花停顿和可变气门促动的至少其中之一的前馈指令值。反馈 控制操作可利用可变气门促动值而控制燃烧室内的峰值压力位置， 并通过反馈控制利用可变气门促动和节气门位置的至少其中 一个值 而控制空气/燃料比。其次，对于均质充气压缩点火模式的发动机高 负荷部分，内燃机可以某一化学计量的空气/燃料比进行操作。通过 多个查找表可向内燃机提供用于燃料喷射脉冲宽度、燃料喷射正时、 火花定时、火花停顿、可变气门促动控制、排气再循环和节气门位置的至少其中 一个的前馈指令值。反馈控制操作可利用排气再循环、 可变气门促动、节气门位置、火花停顿、火花定时、燃料喷射正时 和燃料喷射脉冲宽度值的至少其中 一个值而控制燃烧室内的峰值压 力位置、进气中氧气百分比和空气/燃料比值的至少其中之一。
从以下结合附图对实现本发明的最佳模式的详细描述中，将很 容易清楚本发明的上述特征和^L点，以及其它特征和优点。
图1是配置成可利用本发明方法进行操作的单缸汽油燃料直喷
式四沖程内燃才几的示意图2是可操作地指令图1的内燃机以本发明方法进行操作的控 制系统的示意排气门促动、燃料喷射策略和燃烧模式；
图4a是取决于针对均质充气压缩点火(HCCI)模式的曲柄角和发 动机负荷的进气门升程和排气门升程的图表，其与图3的发动机操 作策略一致，并采用了两级气门促动系统和凸轮相位调整系统(cam phasing system);
图4b是取决于针对HCCI模式至火花点火的非节气式负荷控制 (SI/NTLC)模式转换的曲柄角和发动机负荷的进气门升程和排气门升 程的图表，其与图3发动机的操作策略一致，并且采用了两级气门 促动系统和凸轮相位调整系统；
图4c是取决于针对S1/NTLC模式的曲柄角和发动机负荷的进气 门升程和排气门升程的图表，其与图3的发动机操作策略一致，并 采用了两级气门促动系统和凸4仑相位调整系统；
图4d是取决于针对SI/NTLC模式至火花点火(SI)节气模式转换 的曲柄角和发动机负荷的进气门升程和排气门升程的图表，其与图3 的发动机操作策略一致，并采用了两级气门促动系统和凸轮相位调整系统；
图5a是取决于针对化学计量HCCI模式的曲柄角和发动机负荷 的进气门升程和排气门升程的图表，其与图3的发动机操作策略一 致，并釆用了两级气门促动系统、凸轮相位调整系统和可变的再呼 吸排气门升程能力；
图5b是取决于针对化学计量HCCI模式至SI/NTLC转换的曲柄 角和发动机负荷的进气门升程和排气门升程的图表，其与图3的发 动机操作策略一致，并采用了两级气门促动系统、凸轮相位调整系 统和可变的再呼吸排气门升程能力；
图6显示了与本发明一致的取决于发动机负荷的典型的进气门 和排气门促动、燃料喷射策略和燃烧负荷；
图7a是取决于针对带排气再压缩的贫化学计量HCC1模式的曲 柄角和发动机负荷的进气门升程和排气门升程的图表，其与图6的 发动机操作策略一致，并采用了具备排气门再开启能力的两级气门 促动系统或三级气门促动系统和凸轮相位调整系统；
图7b是取决于针对贫化学计量HCCI模式的曲柄角和发动机负 荷的进气门升程和排气门升程的图表，其显示了排气再压缩至排气 再呼吸的转换，其与图6的发动机操作策略一致，并采用了具备排 气门再开启能力的两级气门促动系统或三级气门促动系统和凸轮相 位调整系统；和
图7c是取决于针对贫化学计量和富化学计量HCCI模式的曲柄 角和发动机负荷的进气门升程和排气门升程的图表，其显示了与图6 的发动机操作策略一致的排气再呼吸，并采用了具备排气门再开启 能力的两级气门促动系统或三级气门促动系统和凸轮相位调整系统。
具体实施例方式
以下详细描述使本发明致力于在单缸直喷式汽油四冲程内燃机中的应用。本领域中的技术人员应该懂得，本发明同样适用于多缸 直喷式汽油四冲程内燃机，例如那些具有四个、六个或八个气缸的 内燃机。另外，以下详细描述使本发明致力于其在每气缸两个气门 的发动机(一个进气门和一个排气门)中的应用。还应该懂得，本发明 同样适用于每个气缸带多个进气门或排气门的内燃机。还可结合本 发明的某些方面使用备选的加注燃料策略，例如点燃料喷射和节气
门体燃料喷射；然而，优选方案是直接喷射。另外，虽然广泛可用 的各级别的汽油和其轻质乙醇混和物是优选的燃料，但是备选的液 体和气体燃料例如重质乙醇混和物(E80, E85等等)、纯乙醇(E99)、 纯甲醇(MIOO)、天然气、氢气、沼气、各种重整油、合成气等等也 可用于本发明的实施例中。
本领域中的技术人员应该认识到，用语"四沖程"通常指在每个发 动机循环期间，其曲轴旋转两圈或720度的内燃机。也就是说，内 燃机中的活塞在被称为进气沖程的过程中将从上死点(TDC)位置移动 至下死点(BDC)位置，在进气沖程中将进气和/或燃料？ 1入到内燃机 中。在压缩冲程期间，活塞则将移动从BDC位置移动至TDC位置， 在该位置将燃料和空气混合物压缩，以便为燃烧提供有利的条件。 接下来，在做功或膨胀沖程期间，活塞将从TDC位置移动到BDC 位置。就是在膨胀冲程期间，迅速膨胀的燃烧气体向下推动活塞而 产生功率。在通常被称为排气冲程的过程中，随着活塞从BDC位置 移动到TDC位置，燃烧产物或排气被迫从内燃机中排出。与两冲程 的内燃机相比，进气流入到四沖程内燃机中的流量和从四冲程内燃
机中排出的排气流量传统上通过提升阀进行控制D
参见图1，其显示了单缸直喷式四冲程内燃机10的示意图。内 燃机10可在均质充气压缩点火(即HCCI)操作模式和火花点火(即 SI)操作模式下操作。内燃机10具有活塞12,其可在由气缸套16 限定的气缸内径14中往复移动。活塞12，气缸内径14和气缸盖18 协作而形成可变容积燃烧室20。由气缸盖18限定的进气口 22可操
14作地将进气从未显示的进气歧管传送到燃烧室20中。通过开启和关
闭进气门24而选择性地控制进气至燃烧室20中的流量。另外，本 领域中的技术人员应该认识到，除了进气以外，还可选择性地将一 定量的再循环的排气，或EGR气体提供给燃烧室20。燃烧产物或排 气将从燃烧室20流入到由气缸盖18限定的排气口 26中。通过开启 和关闭排气门28可选择性地控制排气的流量。内燃机10包括气门 促动系统30，其可操作地选择性地开启和关闭进气门24和排气门 28。气门促动系统30可包括诸如凸轮相位器、两级气门促动系统， 具备排气门再开启能力的两级气门促动系统，三级气门促动系统， 和全柔性气门促动(FFVA)系统等系统。以下用于描述内燃机0的各 种操作模式的典型的气门促动系统30是利用进气门和排气凸轮相位 器的两级气门促动机构，具备排气门再开启能力的两级气门促动机 构，和三级可变气门促动机构的其中一种机构。气门促动作用受到 包括可编程数字计算机的电子控制单元32的控制。这种电子控制单 元32的操作对于电子控制系统领域中的技术人员是众所周知的。
活塞12通过连杆40而连4妾在曲柄38上。活塞12，连杆40和 曲柄38协作而将活塞12的往复运动转变成曲柄38的旋转运动。曲 柄位置传感器42测量曲柄的旋转角度。曲柄位置传感器42将曲柄38 的角度位置传送给电子控制单元32，在此处确定发动机的速度。直 接式燃料喷射器44设于气缸盖18中，并可操作地选择性地将校准 量的燃料直接喷射到燃烧室20中.，以响应电子控制单元32的指令。 另外，在内燃机10的每个循环期间，燃料喷射器44可操作地选择 性地提供多个燃料喷射事件，以响应电子控制单元32的指令。
火花塞46设于气缸盖18中，并响应电子控制单元32的指令。 火花塞46可操作地在燃烧室20中提供火花，以便起动燃料和空气 混合物的燃烧过程，从而在较大的发动机速度和负荷的范围内增强 对点火正时的控制。虽然对于大多数HCCI操作条件而言，内燃机IO 不需要火花塞46，但是可能需要利用火花塞46来完成自动点火过程。火花塞46在冷起动和低负荷操作期间特别有利。另外，当内燃机IO 在高负荷下，以受控自动点火沖莫式进行操作时，以及当内燃机10操
作的在高负荷/高速度下，以节气或非节气的火花点火模式进行操作
时，都可采用火花塞46。
另外，电子控制单元32配置成可监测来自多个转换源的多个发 动机相关的输入47，例如发动机冷却剂温度、周围气温、进气歧管 气温、进气中氧气百分比、空气/燃料比、火花定时、EGR、操作员 扭矩请求、环境压力、进气歧管压力(在节气操作期间)、用于各进气 门和排气门24和28的移位和位置传感器。电子控制单元32还提供 了用于各种电动控制的发动机构件以及总体诊断功能的性能的控制 指令。
现在将描述上文所述的用于内燃机10的优选的加注燃料的方 法。如早前所述，汽油是本发明的优选燃料，然而其它液体和气体 燃料也是用于直接喷射的候选物。另外，可设想采用空气辅助的和 其它类型的燃料输送方法。通常，在低和中间发动机负荷下，电子 控制单元32要求总的燃料充气的分开喷射，而在较高的发动机负荷 下，电子控制单元32要求总的燃料充气的单次喷射。另外，在最高 的发动机负荷下，通过指令总的燃料充气的分开喷射可有益于减少 发动机爆震。当在分开喷射模式下操作时，用于发动机循环的总的 燃料需求被分成两个喷射事件。其中一个喷射事件在进气冲程前期 执行，其中将总的燃料充气的10-30%喷射到燃烧室20中，而接下来 在另 一 喷射事件期间喷射总的燃料充气的剩余部分，其在压缩冲程 期间执行。通常，这个第一喷射事件所建立的空气/燃料比不足以用 于燃烧室20中的自动点火。在压缩沖程期间，这个第二喷射事件将 空气/燃料比提高到足以在低和中间的发动机负荷下引起自动点火的 程度。
图2是可操作地指令内燃机10以本发明的发动机操作方法进行 操作的控制系统的示意图。电子控制单元32包括前馈控制48和反馈控制50。前馈控制48有效i也实现了一种快速系统响应，并且包括 查找表52和多个比率限制器(rate limiter)54。为了控制燃烧相位，即 峰值压力位置(LPP),在选定的燃烧模式(SI对HCCI)下，基于用于输 入47的值和所需的发动机操作条件，从查找表52中计算出燃料喷 射正时和脉冲宽度、气门促动(气门正时和升程特性曲线图)、火花定 时、节气门位置和EGR气门位置值。比率限制器54用于补偿系统 中不同的操作动态条件，例如空气、燃料和EGR动态条件。
电子控制单元32优选配置成可利用几个输入同时控制几个自由 度，有时称为多输入-多输出(MIMO)控制系统。反^f控制50用于进 一步增强整个控制系统的健壮性。在由电子控制单元32作为指令值 传送至内燃机10之前，各个前馈控制输出通过反馈控制输入进行补 偿。然而，在大多数情况下只需要选定的一些值。以下将参见图3 和6更详细地描述在内燃机10操作期间前馈控制48和反4f控制50 的操作细节。
图3是与本发明一致的发动机操作策略的图表，其显示了取决 于发动机负荷的进气门和排气门正时，其釆用排气再呼吸气门促动 策略。图3显示了在HCCI和SI燃烧模式下操作的内燃机10的排气 门28和进气门24的开启和关闭正时图。图中依照垂直轴绘制了完 全720度，或曲柄的两转，其开始于与上死点燃烧相对应的0度(即 在膨胀冲程开始(压缩冲程末端)的活塞位置)，并终止于与压缩冲程 末端(膨胀冲程开始)的相同上死点位置相对应的720度。按照惯例， 并如以下所述，0至720的曲柄角度位置指曲柄在膨胀沖程的上死点 之后旋转的度数。接下来在图3的右边缘上，以标有膨胀、排气、 进气和压缩的两端箭头描绘重复的沖程。这些冲程各与活塞在TDC 和BDC位置相应的位置之间的运动相对应，并且覆盖曲柄完全旋转 的180度或完整四沖程循环的四分之一。
内燃机10以排气再呼吸气门策略进行操作，其采用了两级气门 促动系统和用于气门促动系统30的凸轮相位调整系统。图3显示了在恒定的1000rpm发动机速度下，取决于发动机负荷或净平均有效 压力(NMEP)的进气门24和排气门28的气门正时图。在图3中， EVO/EVC和EVO_2/EVC—2分别代表用于主呼吸事件和再呼吸事件 的排气门开启和关闭正时线，而IVO和IVC分别代表进气门开启和 关闭正时线。另外，在发动机操作的各种模式之间的转换区域由矩 形限界。
单次喷射)和各种燃烧模式。具体地说，在低于420 kPa NMEP下， 内燃机10以受控自动点火燃烧模式操作，或者在贫化学计量的空气 燃料比混合物的HCCI模式下(HCCI/Lean)进行操作。在这种燃烧模 式期间，进气门正时随着发动机负荷的增加而推进，造成气缸内的 真空水平下降。此外，氮氧化物，或NOx排放指标随着发动机负荷 的增加而增加。对于低于大约115 kPa NMEP的发动机负荷，采用分 开喷射加注燃料策略。对于在大约115 kPa NMEP和420 kPa NMEP 之间的发动机负荷，釆用单次喷射加注燃料策略。在大约420 kPa NMEP下，NOx排放指标为燃烧的每千克燃料产生大约1克NOx排 放物。
对于在420至470 kPa NMEP之间的发动机负荷，内燃机10在 受控自动点火燃烧模式下，以某个化学计量的空气/燃料比 (HCCI/Stoich)进行操作，以容许使用传统的用于NOx排放控制的后 处理装置，例如三效催化剂。再次使用分开喷射加注燃料策略来控 制发动机爆震的发作。在470 kPa NMEP以上，内燃机10在火花-点 火非节气负荷控制操作模式下，以某空气/燃料化学计量混合物(SI-NTLC/Stoich)进行操作，其利用典型的生产排气门升程特性曲线图和 短暂低升程进气门特性曲线图，为发动机负荷控制提前关闭进气门。 进气门升程特性曲线图将消除对利用节气门进行发动机负荷控制的 需求，从而减少了由于泵功而引起的效率损失。 一旦优化，单一或
分开喷射加注燃料策略将取得基本相同的发动机性能。超过600 kPaNMEP时，内燃机10在传统的SI节气模式下，以某种空气/燃料化 学计量混合物(SI-Throttled/Stoich)进行操作，其利用典型的生产排气 和进气门升程特性曲线图。在发动机负荷高于600 kPa NMEP时，可 采用单一或分开喷射加注燃料策略。在接近发动机全负荷时，使用 分开喷射加注燃料策略可有益于防止发动机爆震的发作。另外，可 为发动机构件保护和/或性能改进而要求富化学计量的空气燃料比。
进气门和排气门升程特性曲线图可彼此独立地变化。
参见图4a至4d，并继续参见图1至3，其分别显示了在HCCI, HCCI至SI/NTLC转换，SI/NTLC,和SI/NTLC至SI节气转换操作 模式期间，对于发动机操作典型的排气和进气门升程特性曲线图， 其取决于曲柄角度。按照相对于图3相似的方式，在图4a至4d的顶 部，以标有膨胀、排气、进气和压缩的两端箭头描绘了顺序重复的 沖程。另外，在图4a至4d中标注了指示增加发动机负荷方向的箭头。 图4a显示了在HCCI操作模式期间，进气门随着发动机负荷增 加的正时线。换句话说，随着发动机负荷的增加，气缸内的真空由 于进气门的开启延迟而减少。在HCCI操作模式期间，进气门和排气 门24和28以低升程才莫式操作。另外，排气门升程特性曲线图具有 双开启特征，即对于至少进气冲程的一部分，排气门28会再次再开 启，以容许在进气沖程期间将排气再引入到燃烧室20中。在HCCI 和SI/NTLC操作模式之间的转换期间，如图4b中所示，排气门升程 特性曲线图需要从双至单开启的变化，其中主排气门升程特性曲线 图具有提升、持续和正时变化。随着发动机负荷增加越过转换期间， 排气门28将在高升程;漠式下^t乘作，并将相位变动至略微更提前的正 时。另外，排气门开启事件的持续时间将增加。进气门升程特性曲 线图将相位变动至更提前的正时。
图4c显示了当在SI/NTLC操作模式下操作时，进气门正时将随 着发动机负荷的增加而延迟，从而减少了在排气门升程特性曲线图
19和进气门升程特性曲线图之间的重叠。这种操作改变了在进气冲程 期间引入到燃烧室20中的进气量，从而消除了用于负荷控制节的气 发动机操作。如早前所述，通过使内燃机10以非节气模式操作，内
燃机10的效率将由于泵功损失的减少而增加。在SI/NTLC至SI节 气操作模式的转换期间，如图4d中所示，进气门升程特性曲线图需 要提升、持续和正时变化，而排气门升程特性曲线图保持相同。如 图4d中所示，在转换期间，随着发动机负荷的增加，进气门升程将 从低升程模式移动到高升程模式。此外，在转换期间，随着发动机 负荷的增加，持续时间将增加，并且进气门正时将延迟。当在SI节 气模式下操作时，节气门位置和火花定时就足以用于发动机负荷控 制，从而容许排气门和进气门升程特性曲线图回归到通常生产，或 高升程设置。
如图5a和5b所示，在HCCI/Stoich模式下，如果用于可变排气 再呼吸升程控制的机构可用时，可扩展发动机的操作范围。具体地 说，如图5a中所示，在与低的再呼吸升程及提前的进气门正时结合 的较高的NMEP值下，HCCI燃烧是可行的。如图5b中所示，通过 仅仅改变排气门升程特性曲线图可实现至SI/NTLC的转换。HCCI才莫 式下的其余发动机操作与图4a中所示是相同的，而SI/NTLC和SI 节气操作模式下的其余发动机操作分别与图4c和4d中所述是相同 的。
在上面参见图3所述的各个发动机操作;漠式期间的发动机操作 的控制依赖于图2中所示的前馈控制48和反馈控制50。在贫化学计 量的空气燃料比下的HCCI操作模式期间，前馈控制48将利用查找 表52;更具体地说，查找表具有用于燃料喷射(正时和脉沖宽度)、火 花定时和可变气门促动参数的代表值。为了保持燃烧的稳定性，通 过反馈可变气门促动的值，反馈控制50操作以控制燃烧室20中的 峰值压力位置，或LPP。另外，通过反馈可变气门促动和节气门位 置的值而控制空气/燃料比。当发动机操作模式从贫化学计量的HCCI转换至化学计量的HCCI时，通过利用MIMO控制反々贵EGR、可变 气门促动、节气门位置和燃料喷射正时的值，反^f控制50控制氧气 在进气中的百分比，空气/燃料比和LPP。
当在HCCI化学计量的空气/燃料比的发动机操作;漠式下进行操 作时，前馈控制48将利用查找表52;更具体地说，查找表具有用于 燃料喷射(正时和脉冲宽度)、火花定时、可变气门促动参数、EGR和 节气门位置的代表值。通过利用MIMO控制反馈EGR、可变气门促 动、节气门位置、火花定时和燃料喷射正时的值，反馈控制50操作 而控制LPP、氧气在进气中的百分比和空气/燃料比。另外，当发动 机操作模式从化学计量的HCCI转换至SI/NTLC操作模式时，通过 利用MIMO控制反馈EGR、可变气门促动、节气门位置、火花定时 和燃料喷射正时的值，反馈控制50操作而控制LPP、氧气在进气中
的百分比和空气/燃料比。
当在SI/NTLC发动机操作才莫式下进行操作时，前馈控制48将利 用查找表52;更具体地说，查找表具有用于燃料喷射(正时和脉沖宽 度)、火花定时和可变气门促动参数的代表值。通过利用MIMO控制 反々责EGR、可变气门促动、节气门位置、火花定时和燃料喷射正时 的值，反馈控制50操作而控制LPP、氧气在进气中的百分比和空气/ 燃料比。另外，当发动机操作;f莫式从SI/NTLC模式转换至SI节气模 式时，通过利用M1M0控制反馈燃料喷射脉沖宽度、EGR、可变气 门促动、节气门位置和燃料喷射正时的值，反馈控制50操作而控制 LPP、氧气在进气中的百分比和空气/燃料比。
当在发动机操作的SI节气才莫式下进行操作时，前馈控制48将利 用查找表52;更具体地说，查找表具有用于燃料喷射(正时和脉沖宽 度)、火花定时和节气门位置的代表值。通过反馈用于火花定时和燃 料喷射正时的测量值，反馈控制50操作而控制LPP。另外，通过反 馈节气门位置、燃料喷射脉沖宽度和EGR的测量值可控制空气/燃料 比。虽然上面讨论主要集中在发动机负荷瞬态过程的发动机操作，
21但是本发明同样很好地在发动机速度瞬态过程中工作。
本发明的瞬态特性可以三种方式的其中 一 种方式进行控制。第 一种方法采用了一种与凸轮相位调整系统协同的两级气门促动系 统。这种两级机构操作以改变 一个发动机循环中的进气或排气升程
特性曲线图。在转换期间，在燃烧模式转换，例如HCCI至SI/NTLC(图 4b)或SI/NTLC至SI节气操作(图4d)期间，贫化学计量的偏差可能变 得相当大，以至于其可能造成拒爆情况或部分燃烧。反馈控制需要 利用所测量的空气/燃料比以动态地控制节气门位置和燃料喷射。反 馈跟踪/调节机构用于将空气/燃料比控制在所需的范围内。另外，还 可在一定程度上使用EGR;然而，如果空气燃料混合物变得过分稀 释，其可能对燃烧稳定性产生负面影响。在转换过程期间，需要减 少噪声、振动和刺耳声音(NVH)，同时保持稳定的燃烧。因而，必须 控制节气门级数和燃料喷射率，以减少NVH。
第二种方法采用了一种两级气门促动系统、凸轮相位调整系统 和可变的再呼吸排气门升程控制，如图5a和5b中所示。在燃烧模式 从HCCI转换至S1/NTLC期间(图5b),利用恰当的EGR及节气门位
比和燃烧的控制。换句话说，在EGR率、节气门位置和瞬时的排气 再呼吸升程之间可能需要紧密协作，以控制传送至燃烧室20中的进 气量。如果全柔性气门促动(FFVA)装置可用，那么在发动机操作模 式转换期间，仅仅通过FFVA可控制引入到燃烧室20中的进气量。 其可用于进一步扩展HCCI或SI/NTLC的范围或消除针对HCCI和SI
模式的节气操作。
第三种方法在内燃机10的进气系统中采用了流量控制或涡旋控 制阀。在于2004年11月5日提交的美国专利申请No.10/981,971中 描述了这种装置，其通过引用而完整地结合在本文中。当在一种每 气缸双进气门的内燃机中的进气门流道的分支中使用时，涡旋控制 阀可用于空气/燃料比控制。流量控制阀设置的变化对于引入到气缸中的新鲜充气的量有影响，并因此对空气/燃料比具有影响。流量控 制阀对空气/燃料比控制的效率与发动机速度相关。具体地说，关闭 流量控制阀可能导致所输送的空气/燃料比下降，并且减少率随着发 动机速度的增加而增大。
图6是一种发动机操作策略的图表，其显示了取决于发动机负 荷的进气门和排气门正时线，其采用 一种与本发明 一 致的混合气门
促动策略，即排气再压缩(Re-Compr.)和再呼吸(Re-Br.)混合气门促动 策略。在HCCI和SI操作模式下操作的内燃机10的进气门和排气门 24和28的运动控制，其利用一种具备排气门再开启能力的两级气门 促动系统或两级气门促动系统和凸轮相位调整系统而实现。图中描 绘了在1000rpm的恒定发动机速度下，取决于发动机负荷(NMEP)的 进气门和排气门正时线。在图6中，EVO/EVC和EVO—2/EVC—2分 别代表用于主呼吸和再呼吸事件的排气门开启和关闭正时线，而IVO 和IVC分别代表进气门开启和关闭正时线。接下来在图6的右边缘 上，以标有膨胀、排气、进气和压缩的两端箭头描绘重复的冲程。 另外，在发动机操作的各种模式之间的转换区域由矩形限界。
单次喷射)和各种发动机操作模式。具体地说，内燃机10在具有贫空 气/燃料混合物的HCCI(HCCI/Lean)操作模式下进行操作，其使用低 于250 kPaNMEP的排气再压缩气门策略。在这种操作模式期间，负 的气门重叠随着发动机负荷的增加而减少。在250 kPa NMEP下，发 生从排气再压缩至排气再呼吸气门策略的转换，从而对排气门和进 气门升程特性曲线图带来变化。排气门升程特性曲线图从单开启变 化至双开启，而进气"t寺续时间增加大约40度。在250至420 kPa NMEP 之间，进气正时随着发动机负荷的增加而推进，造成气缸内的真空 水平下降。此外，NOx排放指标随着发动机负荷的增加而增加。在 大约420 kPa NMEP下，NOx排放指标为每千克燃烧的燃料产生大约 1克NOx排放物。对于在420至470 kPa NMEP之间的发动机负荷，内燃机10在HCCI操作模式下，以某个化学计量的空气/燃料比 (HCCI/Stoich)进行操作，以容许使用传统的用于NOx排放控制的后 处理装置，例如三效催化剂。再次使用分开喷射加注燃料策略来防 止发动机爆震的发作。在470 kPa NMEP以上，内燃机10在火花-点 火非节气燃烧模式下，以某种空气/燃料化学计量混合物(SI-NTLC/Stoich)进行操作，其采用典型的生产排气门升程特性曲线图和 短暂低升程进气门特性曲线图，为发动机负荷控制提前关闭进气门。
进气门操作策略将消除对利用节气门进行负荷控制的需求，从而减 少了由于泵功而引起的效率损失。 一旦优化，单一或分开喷射加注 燃料策略将取得基本相同的发动机性能。超过600 kPa NMEP时，内 燃机10在传统的SI节气模式下，以某种空气/燃料化学计量混合物 进行操作，其使用典型的生产排气和进气升程特性曲线图。可采用
单一或分开喷射加注燃料策略。然而，在接近全负荷时，使用分开 喷射加注燃料策略可有益于防止发动机爆震。另外，可为发动机构 件保护和/或性能改进而使用富化学计量的空气/燃料混合物。上述发 动机操作策略采用了 一种具备排气门再开启能力的两级机构或一种 三级机构，其中进气门和排气升程特性曲线图可独立地变化。
图7a-7c分别显示了在HCCI/再压缩/Lean,HCCI/再压缩至HCCI/ 再呼吸的转换，和HCCI/再呼吸操作才莫式下，用于发动机操作的代表 性的排气和进气门升程特性曲线图。图7a显示了当内燃机10在HCCI/ 再压缩操作模式下进行操作时，排气门正时延迟，而进气门正时随 着低于215 kPa NMEP的发动机负荷的增加而提前。如图7b中所示， 在HCCI/再压缩至HCCl/再呼吸转换期间，排气和进气门特性曲线图 发生变化。具体地说，排气特性曲线图从单开启切换到双开启，以 容许排气再呼吸，而进气持续时间从120增加至160度。当内燃机IO 在HCCI/再呼吸发动机操作模式下进行操作时，如图7c中所示，仅 仅进气正时提前就足以用于控制发动机负荷。其余发动机操作模式， 即高于470 kPa NMEP的那些模式，与图4b， 4c和4d中所显示和以
24上所述的那些模式是相同的。
在上面参见图6所述的各个发动机操作模式期间的发动机操作
的控制依赖于图2中所示的前々贵控制48和反馈控制50。在贫化学计 量的空气燃料比和排气再压缩下的HCCI操作模式期间，前馈控制48 将利用查找表52;更具体地说，查找表具有用于燃料喷射(正时和脉 沖宽度)、火花定时和可变气门促动参数的代表值。通过反馈可变气 门促动的值，反馈控制50操作而控制LPP。另外，通过反^t可变气 门促动和节气门位置的值而控制空气/燃料比。当发动机操作模式从 带排气再压缩的贫化学计量比的HCCI转换至带排气再呼吸的贫化学 计量比的HCCI时，反馈控制50通过反馈可变气门促动的值而操作 以控制LPP。另外，通过反馈可变气门促动和节气门位置的值而控 制空气/燃料比。
当在带再呼吸的贫化学计量比的HCCI操作模式下进行操作时， 前馈控制48将利用查找表52;更具体地说，查找表具有用于燃料喷 射(正时和脉冲宽度)、火花定时和可变气门促动参数的代表值。通过 反馈可变气门促动的值，反馈控制50操作而控制LPP。另外，通过 反馈可变气门促动和节气门位置的值而控制空气/燃料比。当发动机 操作模式从带排气再呼吸的贫化学计量比的HCCI转换至带排气再呼 吸的化学计量比HCC1时，通过利用MIMO控制反馈EGR、可变气 门促动、节气门位置、火花定时和燃料喷射正时的值，反馈控制50 操作而控制LPP、氧气在进气中的百分比和空气/燃料比。
当在带排气再呼吸的化学计量HCCI发动机操作冲莫式下进行操作 时，前馈控制48将利用查找表52;更具体地说，查找表具有用于燃 料喷射(正时和脉冲宽度)、火花定时、可变气门促动参数、EGR和节 气门位置的代表值。通过利用MIMO控制反馈EGR、可变气门促动、 节气门位置、火花定时和燃料喷射正时的值，反馈控制50操作，而 控制LPP、氧气在进气中的百分比和空气/燃料比。其余操作模式， 例如HCCI至SI/NTLC的转换，和SI/NTLC至SI节气^^式的转换遵循上面参见图3所论述的相同的反馈和前馈控制。虽然上面讨论主 要集中在发动机负荷瞬态过程的发动机操作，但是本发明同样很好 地在发动机速度瞬态过程中工作。
本发明的瞬态特性可以三种方式的其中 一种方式进行控制。第 一种方法利用 一 种与凸轮相位调整系统协同的三级气门促动系统。 在转换期间，这种气门促动机构操作而改变 一个发动机循环中的进 气门或排气门升程特性曲线图。在操作模式转换期间，例如从再压
缩HCCI再呼吸HCCI，再呼吸HCCI至SI/NTLC，和SI/NTLC至SI
节气操作的转换期间可能发生的贫化学计量的偏移，其可能变得相 当大，以至于可能发生拒爆情况或部分燃烧。反馈控制需要利用所 测量的空气/燃料比以动态地控制节气门位置和燃料喷射。反馈跟踪/ 调节机构用于将空气/燃料比控制在所需的范围内。还可在一定程度 上使用EGR气门；然而，如果未燃烧的充气或空气燃料混合物变得 过分稀释，其可能对燃烧稳定性产生负面影响。在转换过程期间， 需要减少NVH，同时保持稳定的燃烧。因而，必须控制节气门级数 和燃料喷射率，以减少NVH 。
第二种方法采用可变气门促动系统。在燃烧模式从HCCI转换至 SI/NTLC期间，利用恰当的EGR及节气门位置变化率和可变气门促 动变化率的匹配可实现对所输送的空气/燃料比和燃烧的控制。换句 话说，在EGR率、节气门位置和瞬时的进气门或排气门升程特性曲 线图之间可能需要紧密协作，以控制传送至燃烧室20中的进气量。 还可使用带燃料喷射进气量的反馈控制。如果全柔性气门促动(FFVA) 装置可用，那么在操作模式转换期间，仅仅通过FFVA可控制传送 到燃烧室20中的进气量。其可用于进一步扩展HCCI或SI/NTLC的 范围或消除针对HCCI和SI模式的节气操作。
第三种方法在内燃机10的进气系统中采用流量控制阀或涡旋控 制阀，例如美国专利申请No.10/981,971中所述的控制阀，其通过引 用而结合在本文中。当在一种每个气缸具有双进气门的内燃机中的进气门流道的分支中使用时，涡旋控制阀可用于空气/燃料比控制。 流量控制阀设置的变化对于引入到气缸中的新鲜充气的量有影响， 并因此对空气/燃料比具有影响。流量控制阀对空气/燃料比控制的效 率与发动机速度相关。具体地-说，关闭流量控制阀可能导致所输送 的空气/燃料比下降，并且减少率随着发动机速度的增加而增大。
本领域中的技术人员应该"^人识到，不同的发动机具有不同的操 作特性。因此，用于从一种操作模式转换至另一种操作模式的发动 机负荷点在性质上仅仅是示例性的，而并不意味着要限制本发明。 虽然已经详细介绍了用于实现本发明的最佳模式，但是与本发明相 关领域的技术人员应该懂得，在所附权利要求的范围内，可制作各 种备选设计和实施例来实施本发明。
权利要求
1.一种四冲程直喷式内燃机的操作方法，所述内燃机具有燃烧室、进气门和排气门，所述进气门具有限定了升程、正时和持续时间的进气门特性曲线图，所述排气门具有限定了升程、正时和持续时间的排气门特性曲线图，所述方法包括当发动机负荷处于或低于第一预定值时，使所述内燃机以均质充气压缩点火模式进行操作；当发动机负荷高于所述第一预定值并且低于第二预定值时，使所述内燃机以火花点火的非节气式负荷控制模式进行操作；和当发动机负荷处于或高于所述第二预定值时，使所述内燃机以火花点火的节气模式进行操作。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 对于所述均质充气压缩点火模式的发动机低负荷部分，使所述内燃机以通常贫化学计量的空气燃料比进行操作；和接下来，对于均质充气压缩点火模式的发动机高负荷部分，使 所述内燃机以通常为化学计量的空气/燃料比进行操作。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括当内燃机在所述均质充气压缩点火模式的所述发动机低负荷部 分下操作时，在内燃机的各循环期间，将燃料至少两次喷射到燃烧 室中。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 在针对所述均质充气压缩点火模式的至少 一部分的排气再呼吸模式下促动排气门，其中，所述排气门具有在所述发动机排气沖程 的至少 一 部分期间的主开启事件，以及在发动机的进气沖程的至少 一部分期间的再开启事件。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 在针对所述均质充气压缩点火模式的至少 一部分的排气再压缩模式下促动所述进气门和排气门，其中，负的气门重叠随着发动机 负荷的增加而减少。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当内燃机在所述火花点火的非节气式负荷控制模式和所述火花 点火的节气模式的其中至少 一个模式下进行操作时，在内燃机的每 个循环期间至少两次将燃料喷射到燃烧室中。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 通过随着发动机负荷的增加而使排气门正时提前并同时增加排气门特性曲线图的升程和持续时间，并且随着发动机负荷的增加而 使进气门正时提前，从而在所述均质充气压缩点火模式和所述火花 点火的非节气式负荷控制冲莫式之间实现转换。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 在所述火花点火的非节气式负荷控制模式期间，使进气门正时延迟，以控制传送至燃烧室中的进气量。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 在所述火花点火的非节气式负荷控制模式与所述火花点火的节气模式之间的转换，是通过随着发动机负荷的增加而使进气门正时 延迟并同时增加进气门特性曲线图的升程和持续时间来实现的。
10. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述均质充 气压缩点火模式下的内燃机操作包括，随着发动机负荷的增加而使 进气门正时提前，并使排气门正时提前，同时随着发动机负荷的增 加而在所述再开启事件期间减少排气门特性曲线图的升程和持续时 间。
11. 根据权利要求1所迷的方法，其特征在于，所述内燃机的 操作模式由具有前馈控制和反馈控制的电子控制单元来控制。
12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 对于所述均质充气压缩点火模式的至少一部分，在所述燃烧室中提供火花。
13. —种操作内燃机的方法，所述内燃机具有燃烧室，并可由 电子控制单元来控制，所述电子控制单元具有利用多个查找表的前馈控制以及反馈控制，所述方法包括当发动机负荷处于或低于第一预定值时，使所述内燃机以均质充气压缩点火模式进行操作；当发动机负荷高于所述第一预定值并且低于第二预定值时，使 所述内燃机以火花点火的非节气式负荷控制模式进行操作；借助于多个查找表，为所述内燃机提供前馈指令值，所述前馈 指令值用于燃料喷射脉沖宽度、燃料喷射正时、火花定时、火花停 顿和可变气门促动控制的至少其中之一 ；通过反馈控制并利用排气再循环、可变气门促动、节气门位置、 火花停顿、火花定时、燃料喷射正时和燃料喷射脉冲宽度值的至少 其中一个值，来控制燃烧室内的峰值压力位置、进气中氧气百分比 和空气/燃料比值的至少其中之一；当发动机负荷处于或高于所述第二预定值时，使所述内燃机以 火花点火的节气模式进行操作；通过多个检查表为所述内燃机提供前馈指令值，所述前馈指令 值用于燃料喷射脉沖宽度、燃料喷射正时、火花定时、火花停顿、 可变气门促动控制、排气再循环和节气门位置的至少其中之一；和通过所述反馈控制并利用火花定时、火花停顿、燃料喷射正时 和燃料喷射脉沖宽度的至少其中 一个值来控制燃烧室内的峰值压力 位置，并通过所述反馈控制并利用节气门位置、燃料喷射脉沖宽度、 燃料喷射正时和排气再循环值的至少其中一个值来进一步控制所述 空气/燃料比。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括 对于所述均质充气压缩点火模式的发动机低负荷部分，使所述内燃机以贫化学计量的空气燃;阡比进行操作；通过多个查找表为所述内燃机提供前馈指令值，所述前馈指令值用于燃料喷射脉冲宽度、燃料喷射正时、火花定时、火花停顿和 可变气门促动的至少其中之一；通过所述反馈控制并利用可变气门促动值来控制燃烧室内的峰 值压力位置，并通过所述反馈控制且利用可变气门促动值和节气门位置值的至少其中 一个值来控制空气/燃料比；接下来，对于均质充气压缩点火模式的发动机高负荷部分，使 所述内燃机以某个化学计量的空气/燃料比进行操作；通过所述多个检查表向所述内燃机提供用于燃料喷射脉沖宽 度、燃料喷射正时、火花定时、火花停顿、可变气门促动控制、排 气再循环和节气门位置的至少其中之一 的前馈指令值；和通过所述反馈控制并利用排气再循环、可变气门促动、节气门 位置、火花停顿、火花定时、燃料喷射正时和燃料喷射脉沖宽度值 的至少其中一个值，来控制所述燃烧室内的峰值压力位置、进气中 氧气百分比和空气/燃料比值的至少其中之一。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括 通过所述反馈控制，并利用排气再循环、可变气门促动、节气门位置、燃料喷射正时和燃料喷射脉冲宽度值的至少其中 一个值， 来控制燃烧室内的峰值压力位置、进气中氧气百分比和空气/燃料比 值的至少其中一个，从而在所述均质充气压缩点火模式的所述发动 机低负荷部分与所述均质充气压缩点火模式的所述发动机高负荷部 分之间进行转换。
16. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括 通过所述反馈控制，并利用排气再循环、可变气门促动、节气门位置、燃料喷射正时和燃料喷射脉沖宽度值的至少其中 一个值， 来控制所述燃烧室内的峰值压力位置、进气中氧气百分比和空气/燃 料比值的至少其中一个，从而在所述均质充气压缩点火模式与所述 火花点火的非节气式负荷控制纟莫式之间，以及在所述火花点火的非 节气式负荷控制模式与所述火花点火的节气冲莫式之间进行转换。
17. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括在所述均质充气压缩点火才莫式的所述发动机低负荷部分的第一 部分期间，使内燃机以排气再压缩操作模式进行操作；通过所述多个查找表，为所述内燃机提供用于燃料喷射脉冲宽 度、燃料喷射正时、火花定时、火花停顿和可变气门促动的至少其 中之一的前馈指令值；通过所述反馈控制并利用可变气门促动值来控制所述燃烧室内 的峰值压力位置，并且通过所述反馈控制和利用可变气门促动值和 节气门位置值的至少其中 一 个值来控制空气/燃料比；在所述均质充气压缩点火^^莫式的所述发动机低负荷部分的第二 部分期间，使内燃机以排气再呼吸操作模式进行操作；通过所述多个查找表为所述内燃机提供用于燃料喷射脉沖宽 度、燃料喷射正时、火花定时、火花停顿和可变气门促动的至少其 中之一的前馈指令值；和的峰值压力位置，并通过所述反馈控制和利用可变气门促动值和节 气门位置值的至少其中 一个值来控制空气/燃料比。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括通过所述反馈控制并利用可变气门促动值来控制所述燃烧室内的峰值压力位置，并通过反馈控制和利用可变气门促动值和节气门位置值的至少其中一个值来控制空气/燃料比，从而在所述均质充气压缩点火模式的所述发动机低负荷部分的所述第一部分与所述第二 部分之间转换。
19. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述前馈控制 包括提供动态补偿的比率限制器。
20. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述反馈控制 可在多输入多输出的操作模式下操作。
21. —种四沖程直喷式内燃机的操作方法，所述内燃机具有燃烧室、进气门和排气门，所述进气门具有限定了升程、正时和持续 时间的进气门特性曲线图，所述排气门具有限定了升程、正时和持 续时间的排气门特性曲线图，所述方法包括当发动机负荷处于或低于第 一预定值时，使所述内燃机以均质充气压缩点火模式进行操作；当发动机负荷高于所述第 一预定值并且低于第二预定值时，使 所述内燃机以火花点火的非节气式负荷控制模式进行操作；当发动机负荷处于或高于所述第二预定值时，使所述内燃机以 火花点火的节气模式进行操作；对于均质充气压缩点火模式的发动机低负荷部分，使所述内燃 机以通常贫化学计量的空气燃料比进行操作；和接下来，对于均质充气压缩点火模式的发动机高负荷部分，使 所述内燃机以通常为化学计量的空气/燃料比进行操作。
全文摘要
本发明涉及一种利用排气再呼吸或排气再压缩及再呼吸的气门策略组合而用于增强汽油直喷式发动机中的受控自动点火和火花点火的燃烧控制方法，包括瞬态过程。这些方法能够使发动机在针对氮氧化物(NO<sub>X</sub>)控制的贫化学计量的空气燃料比或富化学计量的空气燃料比，和改变用于爆震控制的排气再循环(EGR)比率和节气门位置，以及均质充气压缩点火(HCCI)和火花点火(SI)燃烧模式的组合下操作，以便在较宽的发动机操作条件的范围内优化燃料经济性。
文档编号F02B47/08GK101495729SQ200680023835
公开日2009年7月29日 申请日期2006年3月23日 优先权日2005年4月28日
发明者B·L·布朗, J·A·恩, P·M·纳特, 姜俊模, 孙宗璇, 张振芳, 张曼锋, 郭棠炜 申请人:通用汽车环球科技运作公司