HCCI发动机中的燃料重整估算制造技术

内燃机在再压缩期间采用排气再压缩和燃料喷射作为整个均质充量压缩点火控制的一部分。气缸内的燃料重整利用由感测到的排气和模型中所确定的排气已燃气体分数进行估算。模型包括在气缸内燃料燃烧和重整过程中实际消耗的空气和完成重整燃料的气缸内燃烧反应所需要的空气。重整燃料基于模型化的和测量后的排气已燃气体分数进行计算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及均质充量压缩点火发动4^。更具体地说，本专利技术涉及 均质充量压缩点火(HCCI)发动机中的预喷射燃料重整。
技术介绍
HCCI发动机中的自动点火燃烧强烈地依赖于进气阀关闭时气缸 充量的温度、成分和压力。因此，为了获得强健的自动点火燃烧，发 动机的输入，例如燃料的数量，燃料喷射定时和进气/排气阀定时必须 仔细地协调一致，以确保气缸充量状态处于所需的范围内。利用排气再压缩策略操作HCCI发动机以控制气缸充量温度，其 包括通过在排气沖程期间提前关闭排气阀，以及以与排气阀关闭定时 对称的延迟定时打开进气阀，从而从之前的发动机循环中俘获热排 气。气缸充量成分和温度将依赖于排气阀在上死点之前多早关闭。如 果排气阀关闭较早，那么来自之前发动机循环中的更大量的热排气将 净皮〃f孚获在气缸中，而给新鲜的气团留下较少的气缸容积，从而提高了 气缸温度，并降低了气缸氧气浓度。在排气再压缩策略中，排气阀关 闭定时和进气阀打开定时之间关系的特征在于"负，，阀门重叠(与传统 内燃机中典型的正阀门重叠相反)。负阀门重叠(NVO)被限定为在排气 阀关闭和进气阀打开之间的曲柄转角的持续时间。除了阀门策略以外，必须使用合适的燃料喷射策略以对于宽范围 的发动机负荷实现自动点火燃烧。例如，在低发动机负荷下(例如，在 1000rpm转速下，加注燃料速率〈7mg/循环)，不管正在使用的NVO 的最高的实际值如何，气缸充量对于稳定的自动点火燃烧可能不够 热，导致部分燃烧或不点火。 一种提高充量温度的方法是在再压缩期间，在接近进气TDC(上死点)时预喷射少量燃料。 一部分预喷射的燃料将由于再压缩期间的高压和高温而重整，并且从燃料重整释放出的 热能将帮助提高气缸充量温度，使其在主燃料喷射事件之后足以进行 成功的自动点火燃烧。在再压缩期间重整的预喷射燃料的数量依赖于 许多变量，例如喷射质量，喷射定时和俘获的排气温度和压力。燃料重整的数量需要进行精确地估算和控制，因为过量的燃料重 整会降低燃料经济性，但缺乏燃料重整可能导致燃烧不稳定。然而，估算在再压缩期间进行重整的燃料的数量仍存在极大的挑 战，因为燃料重整依赖于许多变量，例如喷射质量，喷射定时和俘获的排气温度和压力。在HCCI发动机中，虽然人们可使用气缸压力传 感器来测量燃烧相位，并定性地将其与燃料重整的数量关联起来，但 是从其它发动机变量中隔离出燃料重整对燃烧相位的影响还是非常 困难的。此外，气缸内压力感测技术成本高昂。因此，所需要的是一种强健的，且极具成本效率的技术，以确定 在排气再压缩期间采用排气再压缩和燃料喷射的HCCI发动机中的燃 料重整的数量。专利技术一既述在本专利技术中，提供一种观测器，其利用来自通用排气氧气(UEGO) 传感器(a/k/a宽范围02传感器，宽范围A/F传感器，线性02传感器 等等)的测量估算采用排气再压缩策略的HCCI发动机中的燃料重整 的数量。之后可将估算的燃料重整的数量结合在对HCCI发动机中的 自动点火燃烧的控制中。内燃机在再压缩期间采用排气再压缩和燃料喷射作为整个HCCI 控制的一部分。 一种用于估算这种发动机中的气缸内燃料重整的方 法，其包括基于在发动机排气流中的所感测到的进气和排气组分而计 算第一进气已燃分数和第一排气已燃气体分数。第二进气已燃分数和 第二排气已燃气体分数是基于气缸内燃料燃烧和重整过程中实际消耗的空气构建模型的。并且第三进气已燃分数和第三排气已燃气体分 数基于完成重整燃料的气缸内燃烧反应所需要的空气而构建模型。然 后基于第一、第二和第三进气和排气已燃气体分数计算重整燃料。本领域技术人员通过阅读和理解以下典型实施例的详细说明将 明晰本专利技术的这些以及其它方面。图纸简要说明本专利技术在某些部件和部件排列上可釆用物理形式，其优选的实施 例将在组成本专利技术 一部分的附图中进行详细地描述和说明，其中 附图说明图1是根据本专利技术的滑模观测器的方框图2A是根据本专利技术，在加注燃料事件的喷射结束(EOI)定时中受 控制的阶跃变化的曲线图2B-2E是根据本专利技术如图2A中所示的EOI阶跃变化中的滑冲莫 观测器结果的曲线图；和图3是根据本专利技术的代表与图1相对应的滑模观测器的流程图。优选实施例描述现在参看图1,标号10总体指方框图，其显示了一种能够以均质 充量压缩点火(HCCI)进行操作的发动机12和一种燃烧控制系统。发动机12可包括各种未显示的特征、装置、促动器和传感器， 包括与进气系统和排气系统相连接的产生功率的燃烧室(其可处于带 有往复式活塞的汽缸中)，UEGO传感器，具备某些形式的可变阀门定 时，可操作以控制吸入燃烧室的流体进气和排出燃烧室的排气流量的 进气和排气阀，包括连接在进气和排气系统之间的EGR阀门的外部 排气再循环系统，以及用于为燃烧室供给燃料并将燃烧室中的可燃烧 的混合物点火或帮助点火的燃料喷射和火花点火系统。发动机12优选通过电子控制器(没有单独显示)进行监测和控制， 其包含机器可执行的代码，可操作以感测一个或多个操作参数，并响应于操作员的输入和预定的校准和控制准则而控制促动器以执行正 确的发动机操作。控制器优选是一种包括中央处理器的电子控制模 块，中央处理器通过数据总线而电信号地连接到易失性和非易失性存储器装置上。存储器装置优选地包括RAM装置，ROM装置和数据緩 冲器。控制器包括用于获得信号数据的模拟-数字转换器，以及用于控 制相应的多个输出装置的多个输出驱动器，各转换器和驱动器均可操 作以控制发动机的一个操作方面。控制器通过线束连接在传感器和输 出装置上，以监测发动机的操作。典型的输出装置包括用于正确的发 动机控制和操作所需要的子系统，包括例如前述进气系统和排气系 统，进气和排气可变阀门定时系统，外部排气再循环系统，燃料喷射 系统和火花点火系统。在预设的循环期间可执行控制算法，使得各控 制算法在各循环中至少执行一次。在发动机运行期间，通常每3,6,15,25 和100毫秒就执行循环。响应于从外部传感器中的一个传感器发送至 控制器的某些形式的中断信号可执行其它算法。具有各种控制算法和 校准功能以控制内燃机操作的电子控制器的使用对于本领域技术人 员是众所周知的。发动机12设计成可在扩大的发动机速度和负载范围内对未经 HCCI燃烧节流的喷射汽油燃料或相似的混和物起作用，该范围在可 能的情况下可包括发动机起动。但火花点火和节流控制操作可在并非大的发动机功率。可使用直接气缸喷射。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，但是备选的液态和气态燃料例 如较高乙醇混和物(E80, E85等等)、纯乙醇(E99)、纯曱醇(MIOO)、 天然气、氢气、沼气、各种重整油、合成气等等也可用于本专利技术的实 现中。控制器产生恰当的发动机输入，例如在需要火花帮助情况下的火 花定时，燃料质量，喷射定时，节流阀位置，EGR阀门位置和负阀门 重叠。控制器适合于接受来自操作员控制的输入信号(例如节流阀踏板位置)，其指示所需的发动机输出功率，以及来自传感器指示发动机 RPM的输入信号，进气温度，冷却剂温度和环境条件。控制器起作用，以从查询表中确定用于火花定时，必要时还包括用于EGR阀门设定 值，阀门定时和燃料喷射定时的瞬时设置，并且如图块14中所示计 算进气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来在内燃机中估算燃料重整的方法，所述内燃机在排气再压缩期间采用排气再压缩阀门控制和燃料喷射，所述方法包括：基于至少一个设置于排气流中的线性氧气传感器而计算第一排气已燃气体分数；基于气缸内燃料燃烧和重整过程中实际消耗的空气而构建第二排气已燃气体分数的模型；基于完成重整燃料的气缸内燃烧反应所需要的空气而构建第三排气已燃气体分数的模型；和基于所述第一、第二和第三排气已燃气体分数而计算重整燃料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜俊模，张振芳，郭棠炜，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]