控制内燃机的装置和方法

专利名称：控制内燃机的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1和11的前序部分的控制内燃机的装置和方法。
背景技术：
这种内燃机的一种类型称为HCCI(均质充气压燃)发动机，其可以被当作奥托发动机和柴油发动机的组合体。在HCCI发动机中，在燃烧室中压缩燃料和空气的均匀混合物，直到出现燃料混合物的自燃。HCCI发动机的优点是它们产生氧化氮(NOX)和灰粒的低排放量，而同时具有高效率。传统上不使用HCCI发动机的一个原因很大程度上在于很难将燃料混合物的自燃控制到正确的曲轴转角。
已知在实验室条件中控制燃料混合物白燃的两种不同的气门控制策略。第一种策略在燃烧室排空来自在前的燃烧过程中的排气之前必须关闭排气门，并比平常更迟打开进气门。这种所谓的负重叠导致可变量的排气留在燃烧室中，以用于随后的燃烧过程。留在燃烧室的热排气升高了下一个燃烧过程的燃料混合物的温度。因此适宜量的留下的排气能给燃料混合物一个初始温度，以便它在基本上最优曲轴转角下自燃。
第二策略包含控制进气门的关闭。能够通过改变进气门关闭的曲轴转角来改变气缸中的压缩比。进气门关闭越迟，压缩燃料混合物所需的活塞移动越短。通过改变进气门的关闭，因此改变气缸内的有效压缩比，能够使燃料混合物的自燃出现在基本上最优的曲轴转角处。
这种气门控制策略的困难在于它们使气门不得不在燃烧过程的基本上每个周期之间得到快速和准确的控制，从而即使需要在不同运行点之间快速变换时，也能使HCCI发动机中的自燃出现在基本上最优的曲轴转角处。

发明内容
本发明的目的是为了提供一种即使需要在不同运行点之间快速转换时，也可实现内燃机自燃的功能控制的装置和方法。
该目的通过在前言中提及的那种装置来实现，其由权利要求1的特征部分表示的特征来表征。有利地，使用例如图表形式的存储装置，该图表包含了一个或多个与运行有关的参数和曲轴转角的相关值之间的相互关系；曲轴转角的相关值为如果自燃将发生在期望的曲轴转角时，进气门和/或排气门不得不开启或关闭时的曲轴转角。关于与运行有关的参数的当前值的这种存储图表和信息能用于提供关于接近每个燃烧过程时需要进行气门调节的曲轴转角的相关值的信息。因此即使当需要在不同运行点之间快速变换时，也能提供内燃机的快速可调的控制。
根据本发明的优选实施例，所述存储装置适于存储当曲轴在预定旋转位置时所述曲轴转角和与运行有关的参数的值。所述预定旋转位置需要接近出现自燃的曲轴转角处，但在自燃开始之前处于精心选择的距离处。有利地，所述曲轴的预定旋转位置在它到达某个旋转位置前8°到12°的范围内，所述旋转位置相应于燃料混合物基本上出现自燃的活塞的上止点位置。在该范围内，可能提供预定的曲轴转角，其接近自燃但远离自燃过程的开始有一个明显的距离。
根据本发明的另一个优选实施例，所述参数估计装置包括适于检测作为与运行有关的参数的内燃机转速的传感器。发动机转速是非常适用于全文的相关参数。由于内燃机通常已经包含检测内燃机转速的现有装置，因此也容易估计该参数。所述参数估计装置优选地包括至少一个单元，其适于计算或估计作为与运行有关的参数的点火延迟，点火延迟是从曲轴在所述预定旋转角时到自燃的时间。但是，对该与运行有关的参数的估计或计算涉及多个其它与运行有关的参数的信息，例如当曲轴在预定旋转位置处时燃烧室的压力和温度。为此，装置可能包含适于检测当曲轴在所述预定旋转位置时燃烧室当前压力的传感器，和适于计算当曲轴在所述预定旋转位置时燃烧室当前温度的计算单元。
根据本发明的优选实施例，装置包括适于检测实际燃料混合物自燃的开始的检测装置。燃烧过程的开始可以例如由前述的压力传感器检测，其基本上连续地检测燃烧室的压力。在这种情况下，当检测到燃烧过程引起的压力上升时，基本上能直接检测燃烧过程的开始。另一种选择，例如检测已经消耗一半燃料时的曲轴转角。其后，基于例如为拉姆达λ的关于参数的信息，能计算燃烧过程的开始。装置可能包含适于比较自燃的实际曲轴转角和自燃的期望值的反馈装置，在这种情况下，控制单元适于基于该比较来控制下一个燃烧过程的自燃。知道这种差额，可以进行下一个燃烧过程的调节，以便降低控制误差等的影响。
根据本发明的另一个优选实施例，控制单元适于在第一负荷范围内启动曲轴转角下的排气门关闭和曲轴转角下的进气门开启，如此可以给燃烧室供给或留下可变量的热排气，以便下一个燃烧过程的自燃基本上出现在最优曲轴转角处。该策略用于比理想燃烧混合物稀薄的混合物。有利地，控制单元适于在第二负荷范围内启动曲轴转角的进气门关闭，如此可以改变燃烧室的有效压缩比。该策略用于比理想燃料混合物浓度更高的混合物。使用这两种互相靠近的策略，使得可以在连续相当大的负荷范围内提供对内燃机的控制。
本发明的目的也通过在前言提及的那种方法来实现，该方法由权利要求11特征部分表示的特征来表征。存储作为至少一种与运行有关的参数的函数的所述曲轴转角的相关值，可在每个内燃机燃烧过程的周期中容易地提供需要进行气门调节的曲轴转角的相关值。因此可以提供一种快速适于普遍环境的控制，以便基本上总是在曲轴位于基本上最优旋转角度时实现内燃机的自燃。


以下根据参照附图的示例描述本发明的优选实施例，其中图1描述了根据本发明的具有该装置的内燃机；图2描述了根据第一策略的内燃机的气门调节；图3描述了根据第二策略的内燃机的气门调节；图4描述了确定用于进气门关闭的曲轴转角的第一图表；图5描述了确定用于进气门关闭的曲轴转角的第二图表；图6描述了确定排气门和进气门之间的负重叠的第三图表；图7描述了用于在最优曲轴转角下调节排气门和进气门的装置的控制回路的第一实施例；
图8描述了用于在最优曲轴转角下调节排气门和进气门的装置的控制回路的第二实施例；和图9描述了用于在最优曲轴转角下调节排气门和进气门的装置的控制回路的第三实施例。
具体实施例方式
图1描述了控制四冲程内燃机1的装置，在该发动机中燃料和空气的均匀混合物被压缩，直到在压缩期间产生的热量引起混合物自燃。这种内燃机通常称为HCCI(均质充气压燃)发动机。HCCI发动机可以当作奥托发动机和柴油发动机的组合体。这里发动机1被描述为具有一个气缸2，但是当然基本上可以具有任何期望数量的这种气缸2。发动机1包含燃烧室3，其由可移动活塞4在气缸2中向下限制。该活塞通过连杆6连接到曲轴5上。活塞4在气缸2中的运动转化为曲轴5的旋转运动。
当活塞4在气缸2中向下移动并且打开进气门8时，空气通过进气管路7吸入扩展的燃烧室3。同时燃料泵9通过喷油嘴10将燃料喷入燃烧室3。进气门8在当活塞4于最低位置改变方向时的期间通常是关闭的。活塞4随后的向上移动引起燃烧室3中的燃料混合物压缩。燃料混合物经受与压缩度有关的温度上升。基本上当活塞4通过气缸2中的最高位置的期间，燃料混合物应当达到出现燃料混合物自燃的温度。在燃烧过程中，强大的膨胀出现在燃烧室3中，将活塞4向下推。当活塞4通过最低位置时，打开排气门11。然后活塞4随后的向上移动通过排气门11将燃烧过程中形成的排气推入排气管路12中。
该装置包含了用于排气再循环的回流管路13，回流管路从排气管路12延伸到进气管路7。回流管路13包含了阀14和冷却器15。该装置也包含了适于检测燃烧室3内压力的压力传感器16，和适于计算燃烧室3内温度的计算单元17。传感器18适于检测曲轴5的旋转位置。传感器18例如可以检测发动机飞轮的位置。传感器19适于检测内燃机1的转速。该装置包含示意性示出的用于控制进气门8的开闭的液压系统20a，和示意性示出的用于控制排气门11开闭的液压系统20b。在这种情况下，可不管曲轴的旋转位置如何，进行进气门8和排气门11的开闭。该装置包括控制单元21，其适于将发动机1控制成使燃料混合物的自燃出现在基本上最优的曲轴转角处。控制单元21连接到压力传感器16、计算单元17、传感器18和传感器19上。控制元件21适于将控制信号送到液压系统20a、b，以使进气门8和排气门11的开闭出现在期望的曲轴转角处。控制单元21可以是具有存储在数据支持件21a上的软件的计算机单元。
图2用实线描述了在进气门8和排气门11的常规控制的情况下进气门的升程8a和排气门的升程11a，其为曲轴转角cad(曲轴转角度数)的函数。在这种情况下，进气门开启ivo基本上发生在这里将曲轴转角指定为0°的活塞4的最高位置。同样在这种情况下，进气门关闭ivc发生在活塞恰好通过曲轴转角为180°的最低位置之后。排气门开启evo基本上发生在曲轴转角大约为500°处，排气门关闭evc基本上发生在曲轴转角720°的活塞的最高位置。由于发动机1是四冲程发动机，其工作周期包含曲轴720°的旋转。因此从工作周期观点看曲轴转角0°和720°相等。在常规气门控制下，排气门关闭evc和进气门开启ivo基本上同时发生或有某些重叠，以确保燃烧过程后燃烧室排空排气。应当发生燃烧混合物的自燃SOCbr(燃烧的开始)的最优曲轴转角接近曲轴转角360°的活塞4的最高位置。供应基本上恰好在曲轴转角(SOCbr)下自燃的燃料混合物的困难是传统基本上仍然不使用的HCCI发动机的附带原因。
将燃料混合物的自燃控制到最优曲轴转角SOCbr处的第一策略I是在活塞4到达它的最高位置720°前关闭排气门11，并在活塞4通过它的最高位置0°之后开启进气门8。这种气门的上升包含在图2中由虚线表示的早的排气门关闭evc’和迟的进气门开启ivo’。早的排气门关闭evc’和迟的进气门开启ivo’导致所谓的在曲轴转角范围内的负重叠，其中进气门8和排气门11都是关闭的。在这种情形下，排气门11在720°之前的曲轴转角范围a内关闭，进气门在0°之后的曲轴转角范围b内关闭。产生的负重叠将是曲轴转角范围a和b的集合。早的排气门关闭evc’导致了燃烧室3没完全排空排气，使得一定数量的排气留在燃烧室3中。晚的进气门8的开启，意味着留下的排气压力将降低到当进气门8开启时排气不能通过进气门8流出的水平。因此负重叠导致来自燃烧过程的热排气留在燃烧室中，直到随后的燃烧过程。因此热排气加热燃料混合物，以便它提早自燃。能够应用进气门8和排气门11适当的控制，使可变量的排气留在燃烧室3中，以便下个燃烧过程的自燃出现在基本上最优曲轴转角SOCbr处。
用于不同负荷的将燃料混合物自燃控制到基本上最优曲轴转角SOCbr处的第二策略II，是提供迟的进气门关闭ivc’。图3用实线描述了进气门8和排气门11的常规上升的情况下进气门升程8a和排气门升程11a，其为曲轴转角cad(曲轴转角度数)的函数。导致迟的进气门关闭ivc’的气门上升由虚线表示。在其它方面，根据策略II的气门上升以常规的方式根据实线发生。在迟的曲轴转角ivc’处关闭进气门减少了压缩燃料混合物的所需的活塞移动，并导致了在气缸2中有效压缩比的降低。
当发动机1具有与燃料和空气的完全理想组合物相应的负荷时，压缩热量引起的燃料混合物自燃位于最优曲轴转角SOCbr处。在发动机1具有比理想负荷更低的负荷和比理想燃料混合物更稀薄的混合物的情况下，压缩热量不可能引起自燃。在这种情况下，能将策略I应用于供给适当数量的热排气以提高燃料混合物的温度，以便自燃出现在最优曲轴转角SOCbr处。当发动机1具有比理想负荷更高的负荷和比理想燃料混合物浓度更高的混合物时，压缩热量引起的自燃出现得太早。在这种情况下，通过适当地降低气缸2中的有效压缩比应用策略II，以延迟自燃，以使它出现在最优曲轴转角SOCbr处。策略I和策略II因此可适用于分离的但是互相相邻的负荷范围。将策略I用于比理想燃料混合物稀薄的混合物和将策略II用于比理想燃料混合物浓度更高的混合物，使在连续相对大的负荷范围内实现最优自燃成为可能。
点火延迟τ，即到自燃开始SOC的时间，可以由以下等式表示τ＝A*P-k*eB/T[1]其中A，k，B为正的恒量，P是燃烧室的主要压力，以及T是燃烧室中的主要温度。
如果压力P和温度T在点火延迟τ期间和在气缸的压缩期间改变，点火延迟τ由以下等式估计∫tIVCtIVC+tSOC1τ(s)ds=1---[2]]]>其中tIVC为进气门关闭的时间点，和tIVC+tSOC是燃料混合物白燃的基础的时间点。
等式[2]中的积分仅仅在燃烧室3中的燃料混合物的后部分压缩期间显著增加。因此由等式[1]推算的点火延迟τ更与根据等式[2]的点火延迟τ相关，其中该等式[1]基于相对接近最高位置360°的曲轴转角处的燃烧室中压力P和温度T来推算。因此在这种状况下采用的选项来测量在350°的预定曲轴转角下的燃烧室3的压力P和计算燃烧室3的温度T，即在最高位置前10°。结果是一个预定的曲轴转角，其足够接近最高位置同时明显地在燃烧过程开始SOC之前。
为了能够计算点火延迟τ，假定例如内燃机进气压力、排气压力、进气温度、燃烧时间和拉姆达λ的参数为恒量。相反的，将气门8、11的调节和发动机转速n当作变量。因此，可能采用关于预定曲轴转角下的压力P的信息建立图表，其示出了燃烧室的压力P是用于气门调节的曲轴转角和发动机转速n的函数。也可能建立相应的第二图表，其示出燃烧室温度T是用于气门调节的曲轴转角和发动机转速n的函数。根据这两个图表，可能采用等式[1]计算点火延迟τ，其为用于气门调节的曲轴转角和发动机转速n的函数。在这种情况下，因此确定旋转角度为350°，即最高位置前10°。在此点火延迟指定为τt010，并且用时间表示。点火延迟τt010的值存储在τt010图表中，其中用于气门调节的曲轴转角和发动机转速n也构成了独立的变量。点火延迟τt010能从时间转换为曲轴转角。以曲轴转角表示的点火延迟这里用τc010表示，并且以相应的方式存储在τc010图表中。
图4描述了包含三维坐标系的τt010图表22的示例。τt010图表具有以毫秒为单位表示点火延迟的第一轴23，表示发动机转速n的第二轴24，和表示进气门的关闭ivc的曲轴转角的第三轴25。τt010图表22包含了表示所述参数相互关系的表面26。τt010图表22适于使根据策略II控制内燃机1变得可能。应当注意，表面26具有像抛物线的形状。像抛物线的表面26的底部限定了从策略II到策略I的过渡中的ivc的值。τt010图表22存储在控制单元21的存储单元22a中。
图5描述了包含三维坐标系的τc010图表27的示例。其具有以毫秒为单位表示点火延迟的第一轴28，表示发动机转速n的第二轴29，和表示用于进气门的关闭ivc的曲轴转角的第三轴30。τc010图表27包含了表示所述参数相互关系的表面31。τc010图表27适于根据策略II确定进气门关闭ivc。τc010图表27存储在控制单元21的存储单元27a中。
图6描述了τt010图表32的示例。τt010图表32包含三维坐标系，具有以毫秒为单位表示点火延迟τt010的第一轴33，表示发动机转速n的第二轴34，和表示负重叠(即排气门关闭evc和进气门开启ivo之间的差额)的值的第三轴35。τt010图表包含了表示所述参数相互关系的表面36。τt010图表适于根据策略I提供HCCI发动机1的控制。相应的图表当然可以用曲轴转角表示点火延迟τ，并将其指定为τc010图表，其中第三轴表示负重叠的值。τt010图表32存储在控制单元21的存储单元32a中。
图7描述了控制内燃机1的装置的控制回路。在内燃机1的运行期间，控制单元21接收来自压力传感器16关于燃烧室3的压力P的信息。由于燃烧室中的压力P在燃料自燃时增大，控制单元21可能估计实际的燃烧过程的开始SOCr。在第一求和单元37中接收表示估计的燃烧过程开始SOCr的信号和表示期望的燃烧过程开始SOCbr的信号，借此确定SOCr和SOCbr之间的差额。来自第一求和单元37的表示所述差额的信号进入PI调节器38，以进一步处理。该装置还包括重新计算SOCbr的计算单元39，以便将后者SOCbr表示为相应的τc010值。其后该τc010值在第二求和单元40中修正，第二求和单元给它加入来自PI调节器38的基于控制误差的调节。
因此第二求和单元40发出表示修正过的τc010值的信号给用于不同策略I、II的两个τc010图表27、27′。关于点火延迟τc010和发动机速度n的信息能用于确定各个τc010图表27、27′中的气门调节。如果接收的τc010值足够低，τc010图表27′根据策略I提供用于必需负重叠的值，同时τc010图表27提供常规进气门关闭ivc。如果接收的τc010值足够高，τc010图表27根据策略II提供必需的进气门关闭值ivc，同时τc010图表27′提供常规排气门关闭evc和进气门开启ivo。
图8描述了用于控制HCCI发动机的装置的替换控制回路。在内燃机1运行期间，控制单元21接收来自压力传感器16关于燃烧室3的压力P的信息。可是，通常很难足够准确地直接检测燃烧过程开始SOCr。通常更容易基于压力P很准确确定例如已经消耗一半燃料时的曲轴转角。这里将此曲轴转角指定为CA50。在这种情况下，第一求和单元37接收在最后的燃烧过程中表示应当已经消耗一半数量的燃料时的曲轴旋转角度的信号CA50br，和表示已经消耗一半数量的燃料的信号CA50r。第一求和单元37确定CA50r和CA50br之间的差额。表示所述差额的信号进入PI调节器38。在这种情况下装置具有进一步的计算单元41，其适于将CA50br转换为SOCbr值。熟知的是，例如拉姆达λ和燃料燃烧率mfb(燃烧质量百分比)的参数能够用于确定燃烧持续时间，并因此计算实际燃烧过程开始SOCr。SOCr的计算值随后在计算单元39中转换为相应的τc010值。该τc010值在第二求和单元40中由来自PI调节器38的基于控制误差的调节信号来来修正。于是第二求和单元40发出表示修正过的τc010值的信号给图7中所用的两个相应的τc010图表27、27′。
图9描述了用于控制HCCI发动机的装置的另一个替换控制回路。在该示例中，第一求和单元37接收在最后的燃烧过程中表示应当已经消耗一半数量的燃料时的信号CA50br，和表示已经消耗一半数量的燃料的信号CA50r。第一求和单元37确定CA50r和CA50br之间的差额。表示所述差额的信号进入PI调节器38。计算单元41基于关于参数λ和mfb的信息将CAbr转换为SOCbr值。SOCbr的计算值随后在计算单元39中转换为相应的τc10值。该τc10值在第二求和单元40中由来自PI调节器38的基于控制误差的调节信号来修正。于是第二求和单元40发出一个表示修正过的τc10值的信号。该修正τc10值在计算单元42中转换为τt10值，由此点火延迟τ以时间表示，而不是用旋转角度表示。
图4、5和6中的图表22、27、32是基于表示进气压力、排气压力、进气温度、燃烧时间和拉姆达λ的参数的恒定值的模拟的。因此图表仅用于当以上提及的参数基本上为恒量时，非常精确地确定气门调节。但是，可能要补偿输入值，以便图表变得通用，由此以上所述的参数，进气压力、排气压力、进气温度、燃烧时间和拉姆达λ可以假定为可变值。可是，这种情况涉及更高级的计算操作。这种计算操作在计算单元43中完成。于是计算单元43发出表示补偿过的计算值τt010给两个τt010图表32、32′。关于点火延迟τt010和发动机速度n的信息能用于确定各个τt010图表32、32′中的气门调节。τt010图表32能用于根据策略I确定用于负重叠的必需值，并且τt010图表32′能用于根据策略II确定进气门关闭值ivc。
以上所描述的所有过程的步骤和任何期望的步骤顺序，当然能由直接装载于计算机的内存储器中的计算机程序控制，而且计算机程序包括了当在计算机上运行程序时控制必需的步骤的适宜的软件。此外，即使本发明参照附图的实施例由计算机和计算机执行的程序软件控制，本发明也扩展到计算机程序，特别是这种存储在数据支持件上适于执行本发明的计算机程序。程序可以是源代码、目标代码或构成在源代码和目标代码之间水平的代码，例如部分编译形式或其它任何适于实现根据本发明的方法使用的期望的形式。数据支持件可以是任何期望的能够存储程序的实体或装置。例如，数据支持件可以包含存储介质，如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦PROM)、闪存或EEPROM(电EPROM)。而且，数据支持可以采用可传输支持件的形式，例如能够通过电缆或光缆或无线电或某种其它方式传输的电信号或光信号。当程序包含在信号中，信号能够直接通过线缆或其它设备或装置引导时，数据支持件可以采用这种线缆、设备或装置的形式。作为另一种选择，数据支持件可以是存储程序的集成电路，由此集成电路适于执行相关程序，或在相关程序的执行中使用。
本发明绝不局限于附图中的所示实施例，而是可以在权利要求的范围内自由改变。内燃机不需要为HCCI发动机，可以是在均匀燃料混合物压缩中自燃的任何期望的内燃机。附图描述了具有一个气缸的内燃机1，但是气缸的数量当然可以改变，这种气门、喷射装置等包含的部件数量也可以改变。
权利要求
1.一种控制内燃机的装置，所述内燃机(1)包括燃烧室(3)、适于压缩燃烧室(3)中的燃料混合物以使燃料混合物自燃的可移动的活塞(4)、由活塞(4)的移动驱动的曲轴(5)、燃烧室(3)的至少一个进气门(8)、和燃烧室(3)的至少一个排气门(11)，所述装置包括一个控制单元(21)，所述控制单元适于启动在曲轴转角(ivc，ivo，evc)下的至少一个进气门(8)和/或至少一个排气门(11)的关闭和/或开启，以使燃料混合物的自燃出现在曲轴(5)基本上处于期望的曲轴转角(SOCbr)处，其特征在于所述装置包括存储装置(22a，27a，32a)、和用于估计在内燃机(1)运行期间与运行有关的参数值的参数估计装置(19，37-43)，所述存储装置适于存储作为至少一个与运行有关的参数(n，τ)的函数的所述曲轴转角(ivc，ivo，evc)的相关值，控制单元(21)适于采用与所述与运行有关的参数(n，τ)的估计的当前值相应的曲轴转角(ivc，ivo，evc)的存储值，来启动所述进气门(8)和/或排气门(11)的关闭和/或开启。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述存储装置(22a，27a，32a)适于存储当曲轴(5)在预定旋转角度时与运行有关的参数(n，τ)的值。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于曲轴(5)的所述预定旋转角度在它到达某个旋转位置之前8°至12°的范围内，所述旋转位置相应于活塞(4)的上止点位置，燃料混合物的自燃基本上出现在所述上止点位置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述参数估计装置包括传感器(19)，其适于检测作为所述与运行有关的参数的内燃机转速(n)。
5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于所述参数估计装置包含至少一个适于估计作为所述与运行有关的参数的点火延迟(τt10，τt010)的单元(37-43)，点火延迟(τt10，τt010)是从曲轴(5)位于所述预定旋转角度时到自燃的时间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述装置包括适于检测当曲轴(5)在所述预定旋转位置时燃烧室的当前压力(P)的传感器(16)，和适于计算当曲轴(5)在所述预定旋转位置时燃烧室的当前温度(T)的计算单元(17)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述装置包括适于检测实际燃料混合物自燃开始(SOCr)的检测装置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述装置包含反馈装置(37，38，40)，该反馈装置适于比较自燃的实际曲轴转角(SOCr)和自燃的期望值(SOCbr)，由此控制单元(21)适于基于所述比较来控制下个燃烧过程的自燃。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述控制单元(21)适于在第一负荷范围启动曲轴转角下的排气门关闭(evc)和曲轴转角下的进气门开启(ivo)，如此可以给燃烧室(3)供给或留下可变量的热排气，以便下个燃烧过程的自燃基本上出现在最优曲轴转角(SOCbr)处。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述控制单元(21)适于在第二负荷范围内启动曲轴转角下的进气门关闭(ivc)，如此可以改变燃烧室(3)中的有效压缩比，以便下一个燃烧过程的自燃基本上出现在最优曲轴转角(SOCbr)处。
11.一种控制内燃机的方法，所述内燃机(1)包括燃烧室(3)、适于压缩燃烧室(3)中的燃料混合物以使燃料混合物自燃的可移动的活塞(4)、由活塞(4)的移动驱动的曲轴(5)、燃烧室(3)的至少一个进气门(8)、和至少一个燃烧室(3)的排气门(11)，所述方法包括启动在曲轴转角(ivc，ivo，evc)下的至少一个进气门(8)和/或至少一个排气门(11)的关闭和/或开启的步骤，以使燃料混合物的自燃出现在曲轴(5)基本上处于期望的曲轴转角(SOCbr)处，其特征在于，包括以下步骤存储作为至少一个与运行有关的参数(n，τ)的函数的所述曲轴转角(ivc，ivo，evc)的相关值；估计在内燃机(1)运行期间与运行有关的参数值(n，τ)；和用所述与运行有关的参数(n，τ)的估计的当前值相应的曲轴转角(ivc，ivo，evc)的存储值来启动所述进气门(8)和/或排气门(11)的关闭和/或开启。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于包括存储当曲轴(5)在预定旋转角度时与运行有关的参数(n，τ)的值的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于曲轴(5)的所述预定旋转角度在它到达某个旋转位置之前8°至12°的范围内，所述旋转位置相应于活塞(4)的上止点位置，燃料混合物的自燃基本上出现在所述上止点位置。
14.根据前述权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于检测作为所述与运行有关的参数的内燃机转速(n)的步骤。
15.根据前述权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于包括估计作为所述与运行有关的参数的点火延迟(τt10，τt010)的步骤，点火延(τt10，τt010)是从曲轴(5)位于所述预定旋转角度时到自燃的时间。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于包括检测当曲轴(5)在所述预定旋转位置时燃烧室(3)内的当前压力(P)，和计算当曲轴(5)在所述预定旋转位置时燃烧室(3)内的当前温度(T)的步骤。
17.根据前述权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于包括检测实际燃料混合物自燃开始(SOCr)的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于包括比较自燃的实际曲轴转角(SOCr)和自燃的期望值(SOCbr)的步骤，和基于所述比较来控制下个燃烧过程的自燃的步骤。
19.根据前述权利要求11-18中任一项所述的方法，其特征在于包括在第一负荷范围内启动曲轴转角下的排气门关闭(evc)和曲轴转角下的进气门开启(ivo)的步骤，如此可以给燃烧室(3)供给或留下可变量的热排气，以便下个燃烧过程的自燃基本上出现在最优曲轴转角(SOCbr)处。
20.根据前述权利要求11-19中任一项所述的方法，其特征在于包括在第二负荷范围内启动曲轴转角下的进气门关闭(ivc)的步骤，如此可以改变燃烧室(3)中的有效压缩比，以便下个燃烧过程的自燃基本上出现在最优曲轴转角(SOCbr)处。
21.一种可直接装载于计算机内存储器的计算机程序，包含当在计算机上运行该程序时，控制根据权利要求11-20中任一项所述的方法的软件。
22.一种存储程序的计算机可读介质(9a)，适于使计算机控制根据权利要求11-20中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种控制HCCI发动机的装置和方法。该装置包括适于在曲轴转角(ivc，ivo，eve)下启动进气门(8)和/或排气门(11)的关闭和/或打开的控制单元，以便当曲轴(5)处于理想的曲轴转角(SOCbβr)时出现燃料混合物的自燃。该装置包含适于存储所述曲轴转角(ivc，ivo，eve)的相关值作为至少一个与运行有关的参数(n，τ)的函数的图表(22，27，32)，和在内燃机运行期间估计与运行有关的参数(n，τ)的装置(19，37－43)。控制单元(21)适于采用存储的曲轴转角(ivc，ivo，eve)值来调节进气门(8)和/或排气门(11)，该曲轴转角相应于与运行有关的参数(n，τ)的估计的当前值。
文档编号F02D43/04GK101044306SQ200580035833
公开日2007年9月26日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年10月20日
发明者弗雷德里克·阿格雷尔 申请人:斯堪尼亚有限公司