控制内燃发动机的运行的方法和设备技术

一种内燃发动机，包括燃料喷射系统，其包括设置为将燃料喷射到燃烧室中的燃料喷射器，和包括突出进入燃烧室中的不接地阻挡放电等离子点火器的等离子点火系统。控制器包括执行指令集，以在输出扭矩请求表示低载荷状态时将发动机控制在压缩点火式模式，包括指令以控制可变阀促动系统和控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件，其中燃料喷射事件实现具有贫燃料的空气/燃料比的气缸充气。

Methods and equipment for controlling the operation of internal combustion engines

An internal combustion engine, including a fuel injection system, includes a fuel ejector set up to fuel the fuel into the combustion chamber, and a plasma ignition system that includes an ungrounded barrier discharge plasma igniter outburst into the combustion chamber. The controller includes the execution instruction set to control the engine in the compression ignition mode when the output torque request indicates the low load state, including the instruction to control the variable valve actuating system and control the plasma ignition system to perform the plasma discharge event after the fuel injection system is controlled to perform the fuel injection event. The fuel injection event achieves cylinder charging with lean fuel air / fuel ratio.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制内燃发动机的运行的方法和设备
本专利技术涉及内燃发动机，其配置有直接喷射燃料系统和等离子点火器，且涉及其控制。
技术介绍
已知的火花点火式(SI)发动机将空气/燃料混合物引入每一个气缸，在压缩冲程期间其被压缩且被火花塞点燃。已知压缩点火(CI)发动机在压缩冲程的上死点(TDC)附近将加压燃料喷射到燃烧腔室中，其在喷射时点燃。用于SI发动机和CI发动机的燃烧涉及通过流体力学控制的预先混合或扩散火焰。SI发动机可以在不同燃烧模式下运行，例如包括均质SI燃烧模式和分层进汽SI燃烧模式。SI发动机可以配置为，在预定速度/载荷运行状态下的均质充气压缩点火(HCCI)燃烧模式下运行，且还被称为受控制的自动点火燃烧。HCCI燃烧是分布式、无火焰、动态控制的自动点火燃烧过程，发动机在稀空气/燃料混合物下运行，即贫计量比的空气/燃料点，具有相对较低的峰值燃烧，形成低NOx排放物。运行在HCCI燃烧模式的发动机形成成分、温度和进气阀关闭时残余排出气体优选均质的的气缸充气。均质的空气/燃料混合物使得富燃料气缸燃烧区域(其形成烟灰和颗粒排放物)的发生最小化。
技术实现思路
描述一种内燃发动机，且包括通过在汽气缸中形成的气缸孔、气缸盖和活塞配合形成的燃烧室。进气阀和排气阀设置在气缸盖中且操作为控制向燃烧室的气体流动，且可变阀促动系统操作为控制进气阀和排气阀的打开和关闭。燃料喷射系统包括设置为将燃料喷射到燃烧室中的燃料喷射器，和包括突出进入燃烧室中的不接地阻挡放电等离子点火器的等离子点火系统。控制器操作为响应于输出扭矩请求控制可变阀促动系统、燃料喷射系统和等离子点火系统的操作。控制器包括执行指令集，以在输出扭矩请求表示低载荷状态时将发动机控制在压缩点火式模式，包括指令以控制可变阀促动系统和控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件，其中单次燃料喷射事件实现具有贫燃料的空气/燃料比的气缸充气。在下文结合附图进行的对实施本专利技术的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本专利技术的特征和优点以及其他的特征和优点。附图说明参考附图通过例子描述一个或多个实施例，其中:图1和2根据本专利技术示意性地显示了用于内燃发动机的单个气缸的实施例的截面视图，该内燃发动机包括属于等离子点火系统的气缸内的不接地介质阻挡放电等离子点火器；图3根据本专利技术示意性地示出了在内燃发动机的气缸盖的通孔中安装的气缸内不接地介质阻挡放电等离子点火器的截面侧视图；图4根据本专利技术示意性地示出了气缸内不接地介质阻挡放电等离子点火器的等轴视图，且稀释了通过单次等离子放电事件产生的多股电子流；图5根据本专利技术用图形显示了与发动机速度和载荷运行状态相关的用于运行参考图1或2所述的发动机实施例的优选发动机运行模式，采用等离子点火控制器的实施例以产生等离子放电事件；图6根据本专利技术用图形显示了在无火焰控制的压缩点火式发动机运行模式中的参考图1或2所述的发动机实施例的操作期间的单个发动机循环的发动机参数，所述无火焰控制的压缩点火式发动机运行模式采用等离子点火控制器的实施例以产生等离子放电事件；图7用图形显示了在火焰辅助的受控压缩点火式发动机运行模式中、在参考图1或2所述的发动机实施例的操作期间的单个发动机循环期间的发动机参数；和图8用图形显示了在火焰传播发动机运行模式中、在参考图1或2所述的发动机实施例的操作期间的单个发动机循环期间的发动机参数。具体实施方式现在参见附图，其中出于仅显示些示例性实施例的目的而不出于限制本专利技术的目的显示了附图，图1示意性地示出了用于多气缸内燃发动机(发动机)100的单个气缸和相关的发动机控制器(ECM)60的截面图。发动机100包括限定了多个气缸孔28的发动机缸体12，所述气缸孔含有可动活塞14，显示了其中的一个。发动机缸体12电连接到电气的地44。发动机100的允许被ECM60控制，其与等离子点火控制器50通信，以控制多个不接地(groundless)电介质阻挡放电等离子点火器(等离子点火器)30，所述等离子点火器设置在气缸中，以点燃燃料-空气气缸充气。气缸孔28每一个承装可动活塞14。气缸孔28的壁、活塞14的顶部部分和气缸盖18的内部露出部分限定了设置在其中的可变容积燃烧室16的外边界。每一个活塞14机械地联接到连接杆，该连接杆可旋转地联接到曲轴，且活塞14在气缸孔28中在上死点(top-dead-center：TDC)位置和下死点(bottom-dead-centerBDC)位置之间可滑动，以在燃烧事件期间向曲轴传输功率。气缸盖18包括与燃烧室16流体连通的进入口或流道(runner)24，进气阀20设置在其中，用于控制进入燃烧室16的气流。气缸盖18还包括与燃烧室16流体连通的排出口或流道26，排气阀22设置在其中，用于控制向燃烧室16以外的排气流。图1显示了与燃烧室16相关的单个进气阀20和单个排气阀22，但是应理解每一个燃烧室16可以配置有多个进气阀和/或多个排气阀。可以通过选择性地调整节流阀(未示出)的位置和调整进气阀20和排气阀22的打开和/或关闭而控制发动机气流。进气可变阀促动系统21布置为控制进气阀20的打开和关闭，且排气可变阀促动系统23布置为控制排气阀22的打开和关闭。进气和排气可变阀促动系统21、23可以包括可变凸轮相位(camphasing)和可选择的多阶段(multiple-step)阀提升，例如多阶段凸轮瓣，其提供两个或更多阀提升位置且在一个或多个旋转凸轮轴上采用阀瓣和阀弹簧的促动，所述凸轮轴可旋转地联接到曲轴，或包括其他合适机构以实现这种控制。多阶段阀提升机构的阀位置改变可以是个别阶段式的改变。气缸盖18布置有燃料喷射器40和等离子点火器30。燃料喷射器40设置为将燃料喷射到燃烧室16中，且布置有燃料喷嘴，所述燃料喷嘴设置在燃烧室16的圆柱形截面的几何中心部分中且与其纵向轴线对准。燃料喷射器40流体地且操作性地联接到燃料喷射系统，该燃料喷射系统以适于让发动机运行的流量供应增压燃料。燃料喷射器40包括流动控制阀和设置为将燃料喷射到燃烧室16中的燃料喷嘴。燃料可以具有任何合适成分，例如但不限于汽油、乙醇、柴油、天然气和其组合。燃料喷嘴可以延伸穿过气缸盖18进入燃烧室16。进而，气缸盖可以布置为具有燃料喷射器40和燃料喷嘴，所述燃料喷嘴设置在燃烧室16的圆柱形截面的几何中心部分并对准其纵向轴线。燃料喷嘴可以在进气阀20和排气阀22之间布置为与等离子点火器30对准。替换地，气缸盖18可以布置为让燃料喷嘴设置为与等离子点火器30对准并与进气阀20和排气阀22之间的线正交。替换地，气缸盖18可以布置让燃料喷嘴设置为侧喷射构造。在本文描述的包括燃料喷嘴和等离子点火器30的气缸盖18的结构是示例性的。其他合适结构可以用在本专利技术中。燃料喷嘴包括限定了一个或多个开口(未示出)的端部，燃料通过该端部流动到燃烧室16中，形成包括一股或多股燃料羽流(fuelplume)的喷溅样式。燃料羽流的形状和穿透性是通过燃料压力和燃料喷嘴的构造造成的燃料动量的结果，该构造包括横截面面积、燃料喷嘴的开口(一个或多个)的形状和相对于燃烧室16的取向、以及燃烧室流动动态特点。燃烧室流动动态特点可以通过燃烧室16的形状决定，在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃发动机，包括：燃烧室，通过形成在气缸缸体中的气缸孔、气缸盖和活塞的配合而形成；进气阀和排气阀，设置在气缸盖中且操作为控制向燃烧室的气体流动，且可变阀促动系统操作为控制进气阀和排气阀的打开和关闭；燃料喷射系统，包括设置为将燃料喷射到燃烧室中的燃料喷射器；等离子点火系统，电连接到突出到燃烧室中的不接地的阻挡放电等离子点火器；和控制器，操作为响应于输出扭矩请求控制可变阀促动系统、燃料喷射系统和等离子点火系统的操作，控制器包括指令集，该指令集能被执行为：在输出扭矩请求表示低载荷状态时控制发动机以运行于压缩点火模式，包括提供指令以控制可变阀促动系统和控制等离子点火系统，以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件，该燃料喷射事件实现具有贫燃料的空气/燃料比的气缸充气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种内燃发动机，包括：燃烧室，通过形成在气缸缸体中的气缸孔、气缸盖和活塞的配合而形成；进气阀和排气阀，设置在气缸盖中且操作为控制向燃烧室的气体流动，且可变阀促动系统操作为控制进气阀和排气阀的打开和关闭；燃料喷射系统，包括设置为将燃料喷射到燃烧室中的燃料喷射器；等离子点火系统，电连接到突出到燃烧室中的不接地的阻挡放电等离子点火器；和控制器，操作为响应于输出扭矩请求控制可变阀促动系统、燃料喷射系统和等离子点火系统的操作，控制器包括指令集，该指令集能被执行为：在输出扭矩请求表示低载荷状态时控制发动机以运行于压缩点火模式，包括提供指令以控制可变阀促动系统和控制等离子点火系统，以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件，该燃料喷射事件实现具有贫燃料的空气/燃料比的气缸充气。2.如权利要求1所述的内燃发动机，包括，所述指令集能被执行为在输出扭矩请求表示低载荷状态时将发动机控制在无火焰压缩点火模式，包括提供指令以控制可变阀促动系统以实现负阀重叠状态，和控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件。3.如权利要求1所述的内燃发动机，包括，所述该指令集能被执行为在输出扭矩请求表示低载荷状态时将发动机控制在火焰辅助压缩点火模式，包括提供指令以控制可变阀促动系统以实现负阀重叠状态，和控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件。4.如权利要求1所述的内燃发动机，包括，该指令集能被执行为在输出扭矩请求表示低载荷状态时将发动机控制在无火焰压缩点火模式，包括提供指令以控制可变阀促动系统以实现正阀重叠状态，和控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件。5.如权利要求1所述的内燃发动机，包括，该指令集能被执行为在输出扭矩请求表示低载荷状态时将发动机控制在火焰辅助压缩点火模式，包括提供指令以控制可变阀促动系统以实现正阀重叠状态，和控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行燃料喷射事件之后执行等离子放电事件。6.如权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括，该控制器包括指令集，该指令集能被执行为在输出扭矩请求表示中等载荷状态时将发动机控制在火焰辅助受控压缩点火式模式，包括指令以控制可变阀促动系统以实现正阀重叠状态，控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行第一燃料喷射事件之后执行多个等离子放电事件，和随后在压缩冲程期间控制燃料喷射系统以执行第二燃料喷射事件和控制等离子点火系统，以执行另一等离子点火事件，其中第一和第二燃料喷射事件实现具有贫燃料的空气/燃料比的气缸充气。7.如权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括，该控制器包括指令集，该指令集能被执行为在输出扭矩请求表示中等载荷状态时将发动机控制在火焰辅助受控压缩点火式模式，包括指令以控制可变阀促动系统以实现负阀重叠状态，控制等离子点火系统以在控制燃料喷射系统以执行第一燃料喷射事件之后执行多个等离子放电事件，和随后在压缩冲程期间控制燃料喷射系统以执行第二燃料喷射事件和控制等离子点火系统，以执行另一等离子点火事件，其中第一和第二燃料喷射事件实现具有贫燃料的空气/燃料比的气缸充气。8.如权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括排气再循环(EGR)系统，其包括可控EGR阀。9.如权利要求8所述的内燃发动机，进一步包括，该控制器操作为响应于输出扭矩请求控制可变阀促动系统、燃料喷射系统、等离子点火系统和EGR系统的操作，控制器包括指令集，该指令集能被执行为在输出扭矩请求表示高载荷状态时将发动机控制在火焰传播模式，包括指令以控制EGR系统以稀释气缸充气，控制可变阀促动系统以实现正...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA伊迪切里亚，H恽，PM纳吉特，AS所罗门，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US