用于控制具有混合燃烧模式的发动机的燃烧的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制发动机的燃烧的方法和装置，尤其是涉及用于控制发动机的燃烧的方法和装置，以便改进可能在发动机中产生的不稳定点火和爆震，对于低负载和高负载行驶区，将柴油-汽油混合燃烧模式和汽油混合燃烧模式应用至所述发动机。
【背景技术】
[0002]现在广泛使用的两种类型的发动机，一种是火花点火(SI)式汽油发动机而另一种是压缩点火(Cl)式柴油发动机。
[0003]SI式发动机可以分为间接喷射式和汽油直接喷射(GDI)式；间接喷射式将燃料喷射进节流阀体或进气歧管并在进气冲程中吸入燃料和空气；并且汽油直接喷射式将燃料直接喷射进燃烧室燃烧，以改进发动机性能以及燃料比并且减少废气。
[0004]作为间接喷射式发动机的实例，端口燃料喷射(PFI)式发动机采用了预混合燃烧，其中，由喷射入进气歧管的进气端口的燃料以及空气构成的可燃混合物被引入燃烧室并且以均匀混合物的形态被火花塞点火并燃烧。
[0005]GDI发动机将汽油燃料直接喷射入与Cl柴油发动机中的燃烧室相似的燃烧室从而能够进行稀薄燃烧，相较于间接喷射式发动机，考虑到发动机性能、燃料比和废气，稀薄燃烧是有利的。
[0006]一般而言，SI汽油发动机要提升压缩比(CR)是有限制的，因为CR越高爆震可能出现的风险越高，并且SI汽油发动机还具有劣于Cl发动机的热效率和燃料比。
[0007]为了遵守正逐渐加强的关于CO2的法规并且满足消费者的需求，有必要提升发动机的CR，但是也需要能防止爆震在提升的CR处产生的技术。
[0008]在高CR汽油发动机中，在应用了废气再循环(EGR)装置以抑制爆震时，爆震被抑制而且泵送损失减小，但是现有火花塞不能获得良好的点火，或者现有火花塞会使NOx增加。
[0009]同时，柴油发动机的燃烧属性是要采用利用了柴油燃料的自燃属性的压缩点火，并且柴油发动机的燃烧属性使用高压缩比以使空气处于燃烧室高压和高温的状态中，这样柴油发动机就具有了优于汽油发动机的热效率和燃料比。
[0010]最近，随着世界各地报道了诸如全球变暖的异常气候变化，环境法规(尤其是在汽车工业内)影响了许多国家，特别是发达国家。
[0011]为了符合环境法规，正在进行许多用于压缩点火发动机的研究和开发，其原因在于诸如这样的益处:少量的未燃烧碳氢化合物(UHC)以及C02。然而，Cl发动机排放大量由不均匀空气燃料混合物引起的NO5^P颗粒物(PM)，并且需要昂贵的后处理装置以符合法规，例如需要用于减少NOx和PM的柴油颗粒过滤器(DPF)和DeNOx。
[0012]为了克服上述缺点，正在积极进行均质充量压缩点火(HCCI)的研究和开发，均质充量压缩点火使得燃烧室中的混合物均质化以消除燃料集中的区域，而已知燃料集中的区域是PM产生区域，并且大量减少热量。
[0013]相较于汽油发动机，HCCI通过压缩点火和稀薄燃烧而有利于提升燃料比，而且相较于柴油发动机，HCCI通过预混合燃烧而有利于减少ΡΜ/Ν0χ。
[0014]然而，HCCI的缺点在于，难以控制点火和燃烧以及剩余压力上升、燃烧噪音和低输出，而且已知HCCI具有解决窄行驶区域(narrow driving reg1n)的问题(被限制到仅以发动机的低速度和低负载行驶区域进行使用)。
[0015]所以，进行了这样的研究，即同时燃烧柴油和汽油的混合燃烧以避免现有HCCI的问题。
[0016]作为柴油-汽油混合物燃烧的实例，存在一种燃烧均质燃料的方法，以便抑制由预混合引起的爆震，并且通过延长点火延迟时段、通过在进气冲程期间将汽油与高辛烷值预先混合以在燃烧室内形成均质混合物并且通过在压缩冲程期间将柴油和用于压缩点火的高十六烷值直接喷射入燃烧室以压缩点火来在TDC附近控制点火正时。
[0017]该柴油-汽油混合物燃烧使得，相较于现有HCCI，即使是在高EGR条件下汽油的安全点火也是可能的；并且使得体燃烧(volumetric combust1n)而不是点燃烧(pointcombust1n)成为可能，以相对于现有汽油发动机改进燃烧效率和燃料比，这是因为自燃柴油充当了用于汽油燃烧的点火源。
[0018]另外，采用柴油-汽油混合物燃烧的发动机相较于现有柴油发动机减少了废气产物，而且让使得价格上升的昂贵的后处理设备也可以省略。
[0019]然而，既然在柴油-汽油混合物燃烧发动机中混合物燃烧仅仅在可以出现柴油压缩点火的条件下是可能的，所以柴油-汽油混合物燃烧发动机必须在低于柴油发动机压缩比但是高于汽油发动机压缩比的压缩比下驱动，而且其汽缸的压缩比等于或高于确保柴油压缩点火的边界条件。
[0020]所以，考虑到在低负载行驶区域内由于低压缩比和高EFG条件而要确保压缩点火，柴油-汽油混合物燃烧发动机相对于现有柴油发动机是不利的，同时在高负载行驶区域内由于高压缩比，爆震的可能性高于现有汽油发动机。
[0021]所以，为了在全部行驶区域内改进上述问题，需要在低/中负载发动机行驶区域内以高于现有汽油发动机压缩比且低于现有柴油发动机压缩比的压缩比来应用柴油-汽油混合物燃烧。
[0022]另外，需要复杂的燃烧模式系统，该系统能够利用这样的汽油燃烧，该汽油燃烧在低负载和高负载下应用一般汽油发动机所采用的压缩比，而为此目的，必须引入可变压缩比的概念。
[0023]这种情况下，需要在应用了柴油-汽油混合物燃烧的区域内、甚至在汽油燃烧出现的区域内确保压缩点火，并且需要防止通过在高负载区域内的汽油燃烧产生的爆震。
[0024]为此目的，需要区别燃烧模式并且控制它，而且需要解决现有的固定压缩比所引起的问题的技术。
[0025]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0026]已做出了本发明的各个方面来试图解决与现有技术有关的上述问题。本发明的各方面提供了一种改进应用柴油-汽油混合物燃烧的发动机中的不稳定点火和爆震的方法和装置。
[0027]根据本发明的燃烧控制方法，燃烧模式根据行驶状态选择，对应于所选燃烧模式的压缩比被改变使得可能出现于具有柴油-汽油混合物燃烧模式以及汽油燃烧模式的发动机中的爆震和非正常点火可以被解决。
[0028]一种控制具有混合物燃烧模式和汽油燃烧模式的发动机的燃烧的方法，所述混合物燃烧模式中进行柴油和汽油的混合物燃烧，所述汽油燃烧模式中仅燃烧汽油，所述方法包括:根据发动机的当前行驶状态，从所述混合物燃烧模式和汽油燃烧模式中确定燃烧模式；根据发动机的当前行驶状态，确定对应于燃烧模式的压缩比；控制可变压缩比设备以将汽缸的压缩比控制到所确定的压缩比；确定在控制压缩比之后的燃烧期间内取得的发动机燃烧状态是否满足用于确保燃烧稳定性的设定条件；以及执行由可变压缩比设备执行的压缩比补偿，使得发动机燃烧状态满足所述设定条件，并且在所述设定条件未被满足时将燃烧压力传感器信号用作反馈信号。
[0029]燃烧模式的确定可以包括:检测发动机当前行驶状态；以及使用燃烧模式确定映射图确定对应于发动机的当前行驶状态的燃烧模式，所述在燃烧模式确定映射图中燃烧模式根据发动机的行驶状态进行区分。
[0030]发动机的当前行驶状态可以包括发动机的RPM和负载。
[0031]所述可变压缩比设备可以被控制，使得当通过根据发动机的当前行驶状态确定燃烧模式以将所述混合物燃烧模式切换至所述汽油燃烧模式时，所述汽油燃烧模式中的压缩比低于所述混合物燃烧模式的压缩比。
[0032]所述可变压缩比设备可以被控制，使得当通过根据发动机的当前行驶状态确定燃烧模式以将所述汽油燃烧模式切换至所述混合物燃烧模式时，所述混合物燃烧模式中的压缩比大于所述汽油燃烧模式的压缩比。
[0033]对应于燃烧模式的压缩比可以根据发动机的行驶状态信息通过映射图确定以进行控制，所述发动机的行驶状态信息包括发动机的RPM和负载。
[0034]被补偿以满足设定条件的压缩比的最终控制值可以被存储作为对应于发动机的当前行驶状态