专利名称：通过可选择地使用燃料加注图谱来延伸hcci燃烧的范围从而用于给一柴油发动机加注燃 ...的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及内燃机，尤其涉及一种用于以一种方式可选择地利用均质装料压缩点火(HCCI)的控制策略，该控制策略在具有可变的阀定时的发动机运作的不同模式期间、以不同的方式运用了HCCI的品质。
背景技术：
HCCI是用于以一种方式给柴油发动机加注燃料的一种已知的工艺，在发动机循环的压缩上行冲程期间，该方式在发动机汽缸内部生成了基本均质的空气燃料装料。在所需的量的用于装料的燃料已经被喷射入汽缸来生成基本均质的空气燃料混合物之后，通过上行冲程活塞的、装料的增长的压缩生成了足够大的压力来引起装料的自动点火。换句话说，柴油发动机的运行的HCCI模式可以被说成，包括1)在压缩上行冲程期间的合适时刻，喷射所需的量的燃料进入汽缸，从而喷射的燃料以一种方式，在前述的下行冲程和压缩上行冲程的早期部分的进入期间，与进入汽缸的增压空气混合，该方式在汽缸内形成了基本均质的混合物，然后2)增长地压缩混合物到自动点火点或上死点(TDC)。在混合物中的不同位置，自动点火可能以基本同时发生的汽态燃料的自动点火的形式存在。自动点火后没有额外的燃料被喷射。
HCCI的一个特征是，在保持燃烧温度相对低的情况下，相对贫乏的或者稀释的混合物能够燃烧。通过避免相对高的燃烧温度的产生，HCCI能够导致NOX生成的显著减少，NOX是发动机废气中不想要的成分。
HCCI的另一个特征是，基本均质的空气燃料装料的自动点火产生了更完全的燃烧和因此在发动机废气中相对少的煤烟。
HCCI对于减少排气管排放物的潜在益处因此是相当显著的，因而HCCI是发动机研究和设计界的科学家和工程师们的一个活跃的研究和发展的课题。
HCCI的一个方面似乎施加了限制到某种程度，它能够提供彻底地减少煤烟和NOX的排气管排放物到这一程度。在较高的发动机速度和较大的发动机负荷的情况下，燃烧率是很难控制的。因此，已知的发动机控制策略可能利用HCCI仅仅用于相对较低的速度和较小的发动机负荷。在较高的速度和/或较大的负荷的情况下，发动机供以燃料，从而一旦喷射入已在一汽缸内压缩至足以引起燃料在被喷射时燃烧的一压力的装料空气，燃料就通过传统的柴油机(CD)燃烧方式燃烧。
由于处理机控制的燃料喷射系统的出现，该燃料喷射系统能够精确地控制燃料喷射，允许在横跨发动机运作的整个范围的一发动机循环期间，以不同的喷射压力、不同的时刻、持续不同的时间来喷射燃料，从而一柴油发动机能够CD燃烧和HCCI燃烧。
如同后面的描述所要说明的，本发明利用了那些燃料喷射和处理系统的能力，来以取决于发动机运作的某些方面的不同方式控制燃料喷射。任何特定的燃料喷射系统将如何在任何给定的发动机中被一相关的处理系统所精确地控制，这将取决于发动机、燃料喷射系统和处理系统的特征。
因为驱动一机动车辆的一柴油发动机以取决于影响发动机运作的、至车辆和发动机的不同输入的速度和负荷而运转，所以燃料加注的需求根据速度和负荷的变化而变化。一相关的处理系统处理指示诸如发动机速度和发动机负荷的参数的数据，来发展用于设定所需的给发动机加注燃料的控制数据从而用于特定的运作条件，这将保证适当地控制燃料喷射系统，以用于发动机速度和发动机负荷的多种组合。
待审查的2004年3月25日提交的美国专利申请第10/809254号公开了一种柴油发动机以及相关的处理机控制的燃料喷射系统，该燃料喷射系统处理某些数据来选定多种燃料加注模式中的一种来运作发动机。当处理结果选定一第一燃料加注模式(HCCI模式)时，在一发动机循环期间给发动机加注燃料以在一个或多个燃烧室内产生一基本均质的空气-燃料装料。压缩该装料以通过自动点火而燃烧，而在自动点火之后不再引入燃料。当处理结果选定一第二燃料加注模式(HCCI-CD模式)时，在一发动机循环期间给发动机加注燃料以在一个或多个燃烧室内产生一基本均质的空气-燃料装料。压缩该装料以通过自动点火而燃烧(HCCI)，之后将更多的燃料引入一个或多个燃烧室以提供附加的燃烧(CD)。发动机在相对较小的负荷和相对较小的速度下利用HCCI燃烧，而在相对较大的负荷和相对较大的速度下这被称为HCCI-CD燃烧
发明内容
本发明涉及一种用于在一柴油发动机中增进使用HCCI燃烧的发动机、系统和方法，为了达到以下目的，这些目的包括减少在发动机废气中产生不想要的成分，尤其是煤烟和NOX，以及提高热效率。本发明具体实施在用一相关的处理系统编程的燃料喷射控制策略中。
根据本发明的原理，以美国专利申请第10/809254号中描述的一不同的方式来利用HCCI燃烧。本发明的第一公开的实施例包括三种不同的发动机运作模式1)HCCI+RVT模式；2)HCCI+VVT模式；3)CD+RVT模式。这些模式中的每一种都将在下文详细描述。在相对较小的负荷和相对较低的速度下，采用HCCI+RVT模式。在比HCCI+RVT模式相对较大的负荷和相对较高的速度下，采用HCCI+VVT模式。在比HCCI+VVT模式还要相对较大的负荷和还要相对较高的速度下，采用CD+RVT模式。
HCCI+VVT模式使得在专有地使用HCCI+RVT和专有地使用CD+RVT的范围的部分之间的发动机运作范围的一部分中，能够获得HCCI模式的益处。
在HCCI+VVT模式中，相对于HCCI+RVT模式的进气阀闭合而延迟了进气阀闭合。
本发明的第二实施例提供了可认为是对于HCCI+VVT模式的一改进。被认为是改进的一个方面是通过限定HCCI+VVT模式以包括两种模式而不是单一的模式。这种限定不必解释为意味着HCCI+VVT模式的限制或边界保持不变。相反地，通过提供两种不同的模式而不是单一的模式，认为可进一步延伸HCCI燃烧的有用范围，尤其是沿更高的速度和负荷方向。
因此，限定本发明的第二实施例的另一种方式是通过四种不同的模式1)HCCI+RVT模式；2)HCCI+IVC模式；3)HCCI+IVC+EVC模式；4)CD+RVT模式。在HCCI+RVT模式中，给发动机加注燃料，并且阀门如同第一实施例中的相同模式一样运作。在HCCI+IVC模式中，给发动机加注燃料，并且对于第一实施例的HCCI+VVT模式来运作阀门，其中，与HCCI+RVT模式中的进气阀闭合相比，延迟了进气阀闭合。从而降低有效压缩比。在CD+RVT模式中，给发动机加注燃料，并且阀门如同第一实施例中的相同模式一样运作。
第二实施例不同于第一实施例，因为具有HCCI+IVC+EVC模式。在发动机速度和负荷大于该模式中的一范围期间，发动机以HCCI+IVC模式运作，但在发动机速度和负荷小于该模式中的一范围期间，发动机以CD+RVT模式运作，可变的阀定时系统运作，从而与HCCI+IVC模式期间的排气阀闭合定时相比延迟了排气阀闭合定时。通过延迟排气阀的闭合，可降低汽缸中残留热气的百分比，从而提供降低的汽缸温度和压力，该结果有利于减少诸如NOX的多种发动机排放物。
本发明的一个一般的方面涉及一种运作一压缩点火发动机的方法，该方法包括a)处理某些数据，来选定多种燃料加注模式中的一种以运作发动机；b)当选定一第一模式时，给一个或多个燃烧室加注燃料以在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气-燃料装料，以及压缩每个这样的装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料；以及c)当选定一第二模式时，相对于第一模式降低每个这样的燃烧室的有效压缩比，给每个这样的燃烧室加注燃料，且相对于第一模式增加燃料加注，从而在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气-燃料装料，以及压缩每个这样的装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料。
在附属的方法权利要求中描述了更多的特定方面。
另一个一般的方面涉及一种压缩点火发动机，包括用于处理数据的一控制系统、一个或多个燃烧室、以及用于将燃料喷射入一个或多个燃烧室的一燃料加注系统；其中，该控制系统控制燃料加注系统，a)通过处理某些数据，来选定多种燃料加注模式中的一种以运作发动机；b)当选定一第一模式时，通过给一个或多个燃烧室加注燃料以在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气-燃料装料，压缩该装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料；以及c)当选定一第二模式时，通过相对于第一模式降低每个这样的燃烧室的有效压缩比，以及通过给每个这样的燃烧室加注燃料，且相对于第一模式增加燃料加注，从而在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气-燃料装料，压缩该装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料。
在附属的发动机权利要求中描述了更多的特定方面。
在本发明的公开的实施例中，要处理的用于选定特定模式的数据包括发动机速度数据和发动机负荷数据。喷射压力、持续时间、以及时刻可在诸模式之间不同。用于多种模式的每一种的数据都包含在发动机控制系统的图谱中。
前述的以及本发明的进一步特征和优点将会在下面的本发明的一目前较佳的实施例的公开中看到，该实施例描绘了用于实现本发明的此时预期到的最佳的模式。本说明书包括附图，现在简要地如下描述。
图1是根据本发明的一第一实施例的原理的燃料加注策略的一代表性图，该燃料加注策略包括用于某些速度-负荷条件的一HCCI+RVT燃烧模式、用于其它速度-负荷条件的一HCCI+VVT燃烧模式、以及用于还有其它的速度-负荷条件的一CD+RVT燃烧模式。
图2是与本发明的某些原理有关的一示例性柴油发动机的部分的一总的示意图。
图3是显示了根据图2的发动机所利用的第一实施例的策略的一流程图。
图4A显示了根据用于HCCI+RVT燃烧的一一般的燃料加注图谱的一一般的燃料喷射。
图4B显示了根据用于HCCI+VVT燃烧的一一般的燃料加注图谱的一一般的燃料喷射。
图4C显示了根据用于CD+RVT燃烧的一一般的燃料加注图谱的一一般的燃料喷射。
图5是用于本发明的第二实施例的、类似于图1而描绘的一图。
图6是显示了发动机所利用的第二实施例的策略的一流程图。
具体实施例方式
图1的竖轴代表了发动机负荷，而横轴代表了发动机速度。在图的原点处，发动机负荷为零，且发动机速度为零。实线50、52和54分别划界限定了标示为HCCI+RVT、HCCI+VVT和CD+RVT的三个区域。RVT代表了发动机进气阀的规则的阀定时，而VVT代表了发动机进气阀的可变化的阀定时。
区域HCCI+RVT覆盖了围绕相对较小的发动机负荷和相对较低的发动机速度的多种组合的一面积。区域HCCI+VVT覆盖了围绕比区域HCCI+RVT相对较大的发动机负荷和相对较高的发动机速度的多种组合的一面积。区域CD+RVT覆盖了围绕比区域HCCI+VVT还要相对较大的发动机负荷和还要相对较高的发动机速度的多种组合的一面积。
当一压缩点火发动机以落入区域HCCI+RVT的一速度和负荷运作时，以一产生HCCI燃烧的方式将燃料喷射入发动机汽缸。当发动机以落入区域HCCI+VVT的一速度和负荷运作时，以一产生HCCI燃烧的方式将燃料喷射入汽缸。当发动机以落入区域CD+RVT的一速度和负荷运作时，以一产生CD燃烧的方式将燃料喷射入汽缸。
图2示意地显示了用于驱动一机动车辆的、根据由图1限定的本发明的策略而运作的一示例性柴油发动机60。发动机60包括汽缸62，活塞在该汽缸内往复运动。每个活塞通过一连杆联接至一曲轴的一相应的曲柄。当一相应的进气阀打开时，进入的空气通过一入口系统传输至每个汽缸。
发动机具有一燃料加注系统，该燃料加注系统包括用于汽缸62的燃料喷射器64。发动机还具有一基于处理机的发动机控制单元(ECU)66，该发动机控制单元66处理来自多个来源的数据，来发展用于控制发动机运作的多个方面的多种控制数据。由ECU66处理的数据可产生于外部来源，诸如多种传感器68，以及/或者在内部产生。处理数据的例子可包括发动机速度、进气歧管压力、排气歧管压力、燃料喷射压力、燃料加注的量和时刻、空气质量流量、以及油门踏板位置。
ECU66控制了通过包括控制燃料喷射器64的运作的燃料加注系统的运作，来将燃料喷射入汽缸62。在ECU66中包含的处理系统可足够快地处理数据，从而实时计算装置致动的时刻和持续时间，来设置每个将燃料喷射入一汽缸的时刻和数量。使用这种控制能力来实施本发明的策略。
发动机60还具有由ECU66控制的一VVT系统70。该VVT系统可以是多种已知类型的任意一种，诸如一“无凸轮”类型。VVT系统能够改变用于汽缸的进气阀运作的时刻，从而改变发动机汽缸的有效压缩比，这将在下文更详细地说明。
不论发展用于发动机速度和发动机负荷的怎样的数据值，本发明的这个特定的实施例使用了瞬时的发动机速度和瞬时的发动机负荷，来选定用于发动机的特定燃料加注模式1)用于产生HCCI燃烧的HCCI+RVT模式；2)用于产生HCCI燃烧的HCCI+VVT模式；或者3)用于产生CD燃烧的CD+RVT模式，然后根据选定燃料加注模式的策略，运作燃料加注系统来给发动机加注燃料。可选择地，可仅仅使用发动机负荷来选定特定的模式。
图3显示了用于由ECU66的处理系统所实施的本发明的策略的一流程图。参考标号72代表了该策略执行过程的开始。一步骤74处理发动机速度数据和发动机负荷数据，来确定该选定图1的三种燃料加注模式中的哪一种。选定模式的一种方式是通过在处理系统中提供一个或多个图谱以限定三个区域、以及根据图谱来比较用于瞬时发动机速度和瞬时发动机负荷的数据值。
当步骤74选定HCCI+RVT模式时，图3显示了会将燃料喷射入每个汽缸以在所有的汽缸中产生HCCI燃烧(参考标号76)，且具有规则的阀定时RVT(参考标号77)。运作继续直到完成，在该时刻流程图的过程重复。
当步骤74选定HCCI+VVT模式时，图3显示了会将燃料喷射入每个汽缸以在所有的汽缸中产生HCCI燃烧(参考标号78)，且通过可变化的阀定时系统70来改变进气阀定时(参考标号79)。运作继续直到完成，在该时刻流程图的过程重复。
当步骤74选定CD+RVT模式时，图3显示了会将燃料喷射入每个汽缸以在所有的汽缸中产生CD燃烧(参考标号80)，且具有规则的阀定时RVT(参考标号81)。运作继续直到完成，在该时刻流程图的过程重复。
在HCCI+RVT模式中，喷射燃料以引起使用规则阀定时(RVT)的HCCI燃烧。图4A显示了用于HCCI+RVT模式的燃料加注的一一般的例子。该例子特征在于具有相对较高的燃料喷射压力和相对较短的燃料喷射持续时间的一区域82，从而燃料进入汽缸，并在自动点火之前与空气很好地混合，合成的燃烧产品具有较低的NOX和煤烟排放。
在HCCI+VVT模式中，喷射燃料以引起HCCI燃烧。通过使用可变化的阀定时来改变发动机的有效压缩比，与在HCCI+RVT模式中相比，可在较大的负荷和较高的速度下实现HCCI燃烧。图4B显示了用于HCCI+RVT模式的燃料加注的一一般的例子。该例子特征在于一区域84，在该区域84中，燃料喷射压力比区域82中的相对较高以使更多燃料进入汽缸，如同与HCCI+RVT模式相比、增加的负荷和/或更高的速度所需要的，并且在自动点火之前与空气很好地混合。在HCCI+VVT模式中，运作VVT系统70来与RVT的压缩比相比而减小有效压缩比。这导致了降低汽缸中的压力以及降低最高燃烧温度。因此，但取决于特定的发动机负荷，燃料喷射的持续时间可比区域82的稍长。因此，扩展了HCCI燃烧的范围来包围图1中的两个区域，且在这两个区域中都具有较低的NOX和煤烟排放。
在CD+RVT模式中，喷射燃料以引起CD燃烧。图4C显示了用于CD+RVT模式的燃料加注的一一般的例子。该例子显示了一区域86，该区域86特征在于比区域82或84都相对较低的燃料喷射压力、提前的燃料喷射时刻、以及较长的燃料喷射持续时间。在CD+RVT模式中，发动机60可满足高速度和高负荷的要求，且具有包含典型的NOX和煤烟排放的燃烧产物。
下面的关系式表明了VVT怎样可在一柴油发动机中改变有效压缩比。通过定义
这里，柴油发动机中的余隙容积是固定的。当通过VVT改变了进气阀定时时，发动机的有效排量改变了，如下所示Veff-dis=πB24(l+a-acosθ-l2-a2sin2θ)]]>这里，Veff-dis是发动机的有效排量，B是汽缸内径，l是连杆长度，a是曲柄半径，以及θ是进气阀闭合时刻、即在TDC之前的曲柄角度。显然，延迟进气阀的闭合时刻降低了发动机的有效排量，反之亦然。
在HCCI+VVT模式期间延迟进气阀的闭合时刻产生了一较低的有效压缩比，该较低的有效压缩比允许喷射燃料，同时缸内压力足够低以允许产生一均质装料，当活塞接近TDC时，该均质装料可通过HCCI燃烧而随后点火，同时增加的燃料加注提供了用于比HCCI+RVT模式期间增加的负荷和/或更高的速度的附加能量输入。然而，进气阀闭合的延迟必须不能太长以致于空气燃料比变得太低。
发动机控制系统通常包括与速度和负荷的多种组合相关联的多个燃料加注图谱。在图1的HCCI+RVT区域中，图谱通常会与图4A的区域82一致。在HCCI+VVT区域中，图谱通常会与图4B的区域84一致。在CD+RVT区域中，图谱通常会与图4C的区域86一致。
当在HCCI+RVT模式中给一汽缸加注燃料以用于HCCI燃烧时，处理系统采用了一相应的燃料加注图谱，该燃料加注图谱提供适于引起要喷射的燃料与对于特定的发动机速度和负荷的区域82一致的燃料加注参数。
当在HCCI+VVT模式中给一汽缸加注燃料以用于HCCI燃烧时，处理系统采用了一相应的燃料加注图谱，该燃料加注图谱提供适于引起要喷射的燃料与对于特定的发动机速度和负荷的区域84一致的燃料加注参数。
当在CD+RVT模式中给一汽缸加注燃料以用于CD燃烧时，处理系统采用了一相应的燃料加注图谱，该燃料加注图谱提供适于引起要喷射的燃料与对于特定的发动机速度和负荷的区域86一致的燃料加注参数。
图5的竖轴代表了发动机负荷，而横轴代表了发动机速度。在图的原点处，发动机负荷为零，且发动机速度为零。实线100、102、104和106分别划界限定了标示为HCCI+RVT、HCCI+IVC、HCCI+IVC+EVC和CD+RVT的三个区域。RVT代表了发动机进气阀的规则的阀定时，IVC代表了发动机进气阀的延迟闭合，而EVC代表了排气阀的延迟闭合。
区域HCCI+RVT覆盖了围绕相对较小的发动机负荷和相对较低的发动机速度的多种组合的一面积。区域HCCI+IVC覆盖了围绕比区域HCCI+RVT相对较大的发动机负荷和相对较高的发动机速度的多种组合的一面积。区域HCCI+IVC+EVC覆盖了围绕比区域HCCI+IVC相对较大的发动机负荷和相对较高的发动机速度的多种组合的一面积。区域CD+RVT覆盖了围绕比区域HCCI+IVC+EVC还要相对较大的发动机负荷和还要相对较高的发动机速度的多种组合的一面积。
当一压缩点火发动机以落入区域HCCI+RVT的一速度和负荷运作时，以一产生HCCI燃烧的方式将燃料喷射入发动机汽缸。当发动机以落入区域HCCI+IVC或HCCI+IVC+EVC的一速度和负荷运作时，以一产生HCCI燃烧的方式将燃料喷射入汽缸。当发动机以落入区域CD+RVT的一速度和负荷运作时，以一产生CD燃烧的方式将燃料喷射入汽缸。
在HCCI+RVT模式中，给发动机加注燃料，并运作进气阀，以在适当的阀定时产生HCCI燃烧，称为规则的阀定时或RVT。
在HCCI+IVC模式中，给发动机加注燃料，并运作进气阀，以产生HCCI燃烧，且进气阀闭合比HCCI+RVT模式中的进气阀闭合延迟来减小有效压缩比。与RVT相比，排气阀闭合未在实质上改变。
在HCCI+IVC+EVC模式中，给发动机加注燃料，并运作进气阀，以产生HCCI燃烧，且进气阀闭合比HCCI+IVC模式中的进气阀闭合延迟来减小有效压缩比，同样排气阀闭合也比HCCI+IVC模式中的排气阀闭合延迟。在发动机负荷和速度大于该模式中的一范围期间，发动机以HCCI+IVC模式运作，但在发动机负荷和速度小于该模式中的一范围期间，发动机以CD+RVT模式运作，可变的阀定时系统运作，从而与HCCI+IVC模式期间的排气阀闭合时刻相比延迟了该闭合时刻。通过延迟排气阀的闭合，可降低汽缸中残留热气的百分比，从而提供降低的汽缸温度和压力，该结果有利于减少诸如NOX的多种发动机排放物。应该认为，这可提供扩展HCCI燃烧的有用范围。
在CD+RVT模式中，给发动机加注燃料，并如前所述地运作阀门。
图6显示了用于由ECU66的处理系统执行的本发明策略的第二实施例的一流程图110。参考标号112代表了策略执行过程的开始。一步骤114处理发动机速度数据和发动机负荷数据，来确定该选定图5的四种燃料加注模式中的哪一种。选定模式的一种方式是通过在处理系统中提供一个或多个图谱以限定图5所示的四个区域、以及根据图谱来比较用于瞬时发动机速度和瞬时发动机负荷的数据值。
当步骤114选定HCCI+RVT模式时，图6显示了会将燃料喷射入每个汽缸以在所有的汽缸中产生HCCI燃烧(参考标号116)，且具有规则的阀定时RVT(参考标号117)。运作继续直到完成，在该时刻流程图的过程重复。
当步骤114选定HCCI+IVC模式时，图6显示了会将燃料喷射入每个汽缸以在所有的汽缸中产生HCCI燃烧(参考标号118)，且通过可变化的阀定时系统70来延迟进气阀定时(参考标号119)。运作继续直到完成，在该时刻流程图的过程重复。
当步骤114选定HCCI+IVC+EVC模式时，图6显示了会将燃料喷射入每个汽缸以在所有的汽缸中产生HCCI燃烧(参考标号120)，且通过可变化的阀定时系统70来延迟进气阀闭合和排气阀闭合(参考标号121)。运作继续直到完成，在该时刻流程图的过程重复。
当步骤114选定CD+RVT模式时，图6显示了会将燃料喷射入每个汽缸以在所有的汽缸中产生CD燃烧(参考标号122)，且具有规则的阀定时RVT(参考标号123)。运作继续直到完成，在该时刻流程图的过程重复。
在HCCI+IVC模式和HCCI+IVC+EVC模式中，相对于在HCCI+RVT模式中的燃料加注，燃料加注增加。对于HCCI+RVT模式，一般的燃料加注图谱将类似于图4A；对于HCCI+IVC模式，一般的燃料加注图谱将类似于图4B；对于HCCI+IVC+EVC模式，一般的燃料加注图谱将类似于图4B，但比HCCI+RVT模式的稍稍更高和更宽一点；以及对于CD+RVT模式，一般的燃料加注图谱将类似于图4C。
在一发动机循环期间的CD燃料喷射有时通过其特定的燃料加注脉冲来描述，诸如引燃喷射脉冲、主喷射脉冲以及喷射后脉冲。任何特定的燃料喷射过程通常总是包括至少一个主燃料喷射脉冲，可选择一个或多个引燃喷射和/或喷射后脉冲。
本发明具有下列优点1)它可同时减少NOX和煤烟。
2)它具有高的热效率。
3)它可覆盖一发动机的整个运作范围。
4)它可用于重型、中型和轻型柴油发动机。
5)本发明可在处理机中单独实施，只要该处理机具有足够的能力，这使得本发明很节省成本。
尽管已经显示和描述了本发明的一目前较佳的实施例，应该意识到，本发明的原理可应用于落入下面的权利要求书范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种运作一压缩点火发动机的方法，该方法包括a)处理某些数据，来选定多种燃料加注模式中的一种以运作所述发动机；b)当选定一第一模式时，给一个或多个燃烧室加注燃料以在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气一燃料装料，并且压缩每个这样的装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料；以及c)当选定一第二模式时，相对于所述第一模式降低每个这样的燃烧室的有效压缩比，给每个这样的燃烧室加注燃料，且相对于所述第一模式增加燃料加注，从而在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气一燃料装料，并且压缩每个这样的装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括d)当选定一第三模式时，与所述第一燃料加注模式期间使用的所述有效压缩比相比，降低每个这样的燃烧室有效压缩比，用相对于所述第二模式而增加的燃料加注来给每个这样的燃烧室加注燃料，从而在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气一燃料装料，压缩每个这样的装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料，以及相对于所述第二模式期间的排气阀闭合定时，延迟排气阀闭合定时。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤c)和d)中，与所述第一燃料加注模式期间使用的所述有效压缩比相比，对于每个这样的燃烧室降低有效压缩比包括相对于所述第一燃料加注模式期间的进气阀闭合定时，延迟进气阀闭合定时。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括e)当选定一第四模式时，通过在所述发动机循环期间的某个时刻引入燃料，来给每个这样的燃烧室加注燃料，该时刻为所述相应的燃烧室中的空气已被压缩至足以引起所述燃料在引入时燃烧。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在一幅发动机速度对发动机负荷的图中，其原点对应于零速度和零负荷，步骤b)发生在发动机速度和负荷在所述图的以所述原点为界的第一区域内，步骤c)发生在发动机速度和负荷在以所述第一区域为界的第二区域内，步骤d)发生在发动机速度和负荷在以所述第二区域为界的第三区域内，以及步骤e)发生在发动机速度和负荷在以所述第三区域为界的第四区域内。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括d)当选定一第三模式时，通过在所述发动机循环期间的某个时刻引入燃料，来给每个这样的燃烧室加注燃料，该时刻为所述相应的燃烧室中的空气已被压缩至足以引起所述燃料在引入时燃烧。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在一幅发动机速度对发动机负荷的图中，其原点对应于零速度和零负荷，步骤b)发生在发动机速度和负荷在所述图的以所述原点为界的第一区域内，步骤c)发生在发动机速度和负荷在以所述第一区域为界的第二区域内，以及步骤d)发生在发动机速度和负荷在以所述第二区域为界的第三区域内。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理某些数据来选定多种燃料加注模式中的一种以用于运作所述发动机的步骤包括处理指示发动机负荷的数据。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理某些数据来选定多种燃料加注模式中的一种以用于运作所述发动机的步骤包括处理指示发动机速度的数据。
10.一种压缩点火发动机，包括一用于处理数据的控制系统；一个或多个燃烧室；以及一燃料加注系统，该系统用于将燃料喷射入所述一个或多个燃料室；其中，所述控制系统用以下方法控制所述燃料加注系统a)通过处理某些数据，来选定多种燃料加注模式中的一种以运作所述发动机；b)当选定一第一模式时，通过给一个或多个燃烧室加注燃料以在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气一燃料装料，压缩该装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料；以及c)当选定一第二模式时，通过相对于所述第一模式降低每个这样的燃烧室的有效压缩比以及通过给每个这样的燃烧室加注燃料，且相对于所述第一模式增加燃料加注，从而在一相应的发动机循环期间、在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气一燃料装料，压缩该装料自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料。
11.如权利要求10所述的发动机，其特征在于，d)当选定一第三模式时，所述控制系统以下述方式控制所述燃料加注系统通过与所述第一燃料加注模式期间所使用的所述有效压缩比相比，对于每个这样的燃烧室降低有效压缩比，用相对于所述第二模式而增加的燃料加注来给每个这样的燃烧室加注燃料，从而在每个这样的燃烧室内产生一基本均质的空气一燃料装料，压缩该装料以自动点火，而在该相应的发动机循环期间、在自动点火之后不引入任何附加的燃料，以及通过相对于所述第二模式期间的排气阀闭合定时，延迟排气阀闭合定时。
12.如权利要求11所述的发动机，其特征在于，当选定所述第二或所述第三模式时，与所述第一燃料加注模式期间使用的所述有效压缩比相比，所述控制系统降低每个这样的燃烧室的有效压缩比，这是通过相对于所述第一模式期间的进气阀闭合定时，延迟进气阀闭合定时。
13.如权利要求11所述的发动机，其特征在于，e)当选定一第四模式时，所述控制系统通过在所述发动机循环期间的某个时刻引入燃料，来给每个这样的燃烧室加注燃料，该时刻为所述相应的燃烧室中的空气已被压缩至足以引起所述燃料在引入时燃烧。
14.如权利要求13所述的发动机，其特征在于，在一幅发动机速度对发动机负荷的图中，其原点对应于零速度和零负荷，所述第一模式由所述图的以所述原点为界的第一区域限定，所述第二模式由以所述第一区域为界的第二区域限定，所述第三模式由以所述第二区域为界的第三区域限定，以及所述第四模式由以所述第三区域为界的第四区域限定。
15.如权利要求10所述的发动机，其特征在于，d)当选定一第三模式时，所述控制系统通过在所述发动机循环期间的某个时刻引入燃料，来给每个这样的燃烧室加注燃料，该时刻为所述相应的燃烧室中的空气已被压缩至足以引起所述燃料在引入时燃烧。
16.如权利要求15所述的发动机，其特征在于，在一幅发动机速度对发动机负荷的图中，其原点对应于零速度和零负荷，所述第一模式由所述图的以所述原点为界的第一区域限定，所述第二模式由以所述第一区域为界的第二区域限定，以及所述第三模式由以所述第二区域为界的第三区域限定。
17.如权利要求10所述的发动机，其特征在于，所述处理某些数据来选定多种燃料加注模式中的一种以用于运作所述发动机包括处理指示发动机负荷的数据。
18.如权利要求17所述的发动机，其特征在于，所述处理某些数据来选定多种燃料加注模式中的一种以用于运作所述发动机包括处理指示发动机速度的数据。
全文摘要
一种压缩点火发动机(60)具有用于处理数据的一控制系统(66)、一个或多个燃烧室(62)、以及用于将燃料喷射入室的燃料喷射器(64)。在第一实施例中，该控制系统通过处理发动机速度和发动机负荷来控制燃料加注，从而选定三种燃料加注模式(HCCI+RVT、HCCI+VVT、以及CD+RVT)中的一种以用于运作发动机(图1)。在第二实施例中，选定四种模式(HCCI+RVT、HCCI+IVC、HCCI+IVC+EVC、以及CD+RVT)中的一种(图5)。本发明延伸了用于使用HCCI燃烧的范围。
文档编号B60T7/12GK1997813SQ200580019983
公开日2007年7月11日 申请日期2005年6月14日 优先权日2004年6月23日
发明者Z·刘, P·魏, D·K·沙利文 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司