專利名稱：內燃機中不同工況之間轉變的方法
技術領域：
本發明一般涉及內燃機及其運行方法，更具體地，涉及在發生預定的 偶發情況時在這種發動機中的工況之間進行轉變的方法。
背景技術：
內燃機和發動機運行方式的完善度持續進展，且經常展示出設計和運 行上的革新。近年來，許多設計變化后的驅動力是日益嚴格的發動機排放 要求。改善排放物質量的一個普遍方法是處理發動機下游的燃燒產物。換 句話說，試圖通過各種化學和/或物理方法處理由發動機所產生的廢氣，以 除去、改變或減少不合乎要求的成分。另一些發動機開發者更多關注在燃 燒過程自身上。控制燃料噴射量、頻率、定時和甚至燃料噴射樣式的類型 都已顯示出對發動機排放有各種不同影響。工程師們特別感興趣的是日益 嚴格的管理標準，所述管理標準涉及各種氮氧化合物一總體通稱為"NOx，， 一的排放限值。現已發現，在內燃機氣缸中點火之前加強空氣與燃料的混合可以幫助 減少發動機排氣中的NOx含量。現有技術中特別已知的方法稱為"均勻充 氣"壓燃點火。在壓燃式發動機技術中，這種方法廣泛稱為"HCCI"。 在均勻充氣模式中，燃料可以在發動機循環期間，在氣缸狀況將觸發自動 點火的這點之前噴射到壓燃式發動機氣缸中。這與更傳統的方法不同，在 所述傳統方法中，燃料主要是在發動機循環期間，在發生自動點火的時刻 或接近該時刻噴射。換句話說，在均勻充氣^t式中，不是燃料在離開噴油 器末端時基本連續地燃燒，而是燃料可以在自動點火狀態之前噴射，因此， 隨著活塞在氣缸中向上行進，燃料和空氣有較多時間混合。均勻充氣運行往往對發動機外部和內部的各種運行狀況比較敏感。例 如，環境溫度和壓力、及發動機循環中自動點火狀況的定時，都可能影響 發動機成功運行均勻充氣模式的能力。與成功運行有關的另 一個因素涉及 把均勻充氣發動機限制到只有它們理論負荷范圍的一部分。對發動機功率 要求的增加通常是通過增加在規定發動機循環中燃燒的燃料量來完成。在 發動機以均勻充氣模式運行時，噴射的燃料往往會更均勻地點火，在許多功率要求及噴射的燃料量增加，發動機可能達到其中發動機部件上的物理 應力太大以致不能適應更大的均勻充氣燃燒動作的點。授予Shafer等人的美國專利No. 6725838涉及一種噴油器，該噴油器 具有用于以均勻充氣模式運行的雙模式能力，即常規模式或混合模式。盡 管Shafer討論了各種設計和運行方案，但仍有改進的空間。本發明針對上述一個或多個問題或缺點。發明內容一方面，本發明提供一種運行內燃機的方法，所述內燃機包括至少一 個氣缸，該氣缸帶有混合模式噴油器，所述噴油器至少部分地設置在所述 氣缸內。該方法包括通過混合模式噴油器將第一燃料混合物噴射到所述至 少一個氣缸中的步驟。該方法還包括確定表征所述至少一個氣缸中的氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至少一個的值的步驟。該方法還包括在發生預定 的偶發情況(contingency)時，通過混合模式噴油器的第二噴流樣式將第 二燃料混合物噴射到所述至少 一個氣缸中的步驟，該第二噴流樣式與第一 噴流樣式不同。另一方面，本發明提供一種內燃機。該內燃機包括具有至少一個氣缸 的內燃機殼體和至少部分地設置在所述至少一個氣缸內的混合模式噴油器 (燃料噴射器)。該內燃機還包括用于確定表征所述至少一個氣缸中的氣 缸壓力和氣缸壓力變化率中至少一個的值的裝置。該內燃機還包括電子控 制器，所述電子控制器與噴油器和所述用于確定的裝置控制通信。該電子控制器包括計算機可讀介質，該介質上記錄有控制算法，該控制算法包括 用于根據預定偶發情況的發生而在噴油器的第 一和第二噴射模式之間轉變的措施(means )。又一方面，本發明提供一種制品，該制品包括其上記錄有控制算法的 計算可讀介質。該控制算法包括用于確定表征值的措施和用于轉變的措施， 該表征值為具有至少一個氣缸的內燃機中氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至 少一個的表征值，該用于轉變的措施根據預定偶發情況的發生使內燃機的 至少 一個混合模式噴油器在第 一燃料噴射模式和第二燃料噴射模式之間轉 變。再一方面，本發明提供一種運行內燃機的方法，該內燃機包括至少一 個氣缸，該氣缸帶有至少部分地設置在其中的混合模式噴油器。該方法包 括通過混合模式噴油器的第一噴流樣式將第一燃料混合物(fuel charge) 噴射到所述至少 一個氣缸中的步驟。該方法還包括在發生除了發動機負荷 之外的偶發情況時，通過混合模式噴油器的第二噴流樣式將第二燃料混合 物噴射到所述至少一個氣缸中的步驟，所述第二噴流樣式與第一噴流樣式 不同。
圖l是按照本發明所述內燃機的示意性側視圖； 圖2是圖1的內燃機的一部分的局部側剖視圖； 圖3是示出按照本發明所述的控制方法的流程圖。
具體實施方式
參見圖1，其示出按照本發明的發動機IO。發動機IO包括發動機殼體 12和至少一個氣缸20，例如設置在該發動機殼體內的多個氣缸20。發動 機10還可包括活塞14,所述活塞至少部分地設置在氣缸20內，并可在所 述氣缸20中以常規方式往復運動。活塞桿16可以用常規方式使活塞14 與曲軸18連接。可設置加壓燃料源或泵40，并使其經由供給通路46和共用油軌42與流體連接到多個噴油器50。發動機殼體12還可聯接排氣系統44和渦輪增壓器(未示出)。發動機10包括多個氣缸，每個氣缸都具有相應的噴油器，但為說明方便起見，在本文中將氣缸20和噴油器50以單數進行說明。發動機殼體12還可與排氣系統44和渦輪增壓器(未示出)聯接。可設想，在一個實施例中，發動機10為共用油軌式發動機，或者，在其它實施例中，例如使發動機具有一個或多個單元泵，所述單元泵與相應的噴油器連接。還可設想發動機10為壓燃式發動機，然而，應該理解，在其它實施例中，也可以采用另一些發動機設計，例如火花點火式發動機 及其它燃料類型如汽油。發動機10還可包括電子控制器30,該電子控制器30可操作以控制和 /或監測發動機的某些運行方面。電子控制器30可與暴露于氣缸20的流體 壓力下的壓力傳感器36通信。例如，壓力傳感器36可至少部分地設置在 氣缸20中，并通過通信線路37與電子控制器30連接。可設想其中只有一 個氣缸包括與其相關聯的壓力傳感器的實施例，以及一個以上或所有發動 機氣缸都與壓力傳感器聯接的實施例。壓力傳感器36可以是現有技術中已 知的各種傳感器的任一種，例如，具有一膜的壓敏傳感器，該膜由來自氣 缸20的流體壓力偏轉。還參見圖2,電子控制器30也可以通過另一通信線路51與每個噴油 器50控制通信。每個噴油器50都可以是至少部分地設置在氣缸20內的混 合模式噴油器。現有技術已知各種混合模式噴油器。 一種示例性的混合模 式噴油器從授予Shafer等人的美國專利No. 6725838中已知。另 一種合適 的混合模式噴油器是噴射器50，所述噴射器50的一部分在圖2中示出。噴油器50可以是雙同心止擋式噴油器，其包括第一或外部止擋 (check) 52和第二或內部止擋62。外部止擋52可包括第一閥構件54, 該閥構件54可操作以通過分別移動離開或緊靠第一閥座56來打開或關閉 笫一組噴孔58。內部止擋62則可包括第二閥構件64，該閥構件64可操作 以通過分別移動離開或緊靠第二閥座66打開或關閉與第一組噴孔58不同 的第二組噴孔68。可將控制閥組70與噴油器50和電子控制器30聯接，以控制外部止擋52和內部止擋62的打開和關閉。在一種實施例中，電子 控制器30可操作以選擇性地打開第一止擋52和第二止擋62之一或全部， 以通過希望的對應的噴孔組噴射燃料。如文中所述，電子控制器30還可操 作以在規定的發動機循環期間在選擇的定時控制各個噴射。第一組噴孔58可包括相對于氣缸20的軸線Z設置成第一平均噴射角 oc的多個噴孔。第二組噴孔68可包括與第一組噴孔58不同的多個噴孔， 所述噴孔相對于軸線Z設置成第二平均噴射角6 ，該第二平均噴射角6大 于第一平均噴射角oc。噴孔58限定噴油器50的第一噴流樣式，而噴孔68 限定噴油器50的不同的第二噴流樣式。可設想，通過第一組噴孔58的燃 料噴射可以是主要用于均勻充氣模式運行，而通過第二組噴孔68的燃料噴 射可以是主要用于常規運行。例如在每次噴射希望有較大燃料噴射體積時， 可通過第一組58和第二組68二者同時進行噴射。以本文所述的"混合才莫 式"，可在同一發動機循環期間選擇性地采用均勻充氣模式和常規模式。 本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明的范圍的情況下，可采用提供 不同噴流樣式的可選裝置。例如，除了具有不同平均噴射角的分離的多組 噴孔之外，可利用具有不同大小或不同數量的多組噴孔來提供噴油器50 可用的一種以上的噴流樣式。本發明還提供一種運行內燃機10的方法，所述內燃機10包括至少一 個氣缸20，所述氣缸帶有至少部分地設置在其中的混合模式噴油器50。該 方法可包括通過噴油器50的第一噴流樣式將第一燃料混合物噴射到氣缸 20中的步驟。該噴流樣式可例如為由第一組噴孔58限定的噴流樣式。在 發動機10以均勻充氣模式運行時，可在規定的發動機循環期間在特定氣缸 中出現自動點火狀況(條件)的時刻之前，例如在規定的發動機循環的壓 縮沖程期間在活塞14到達上死點位置的時刻之前，噴射該笫一燃料混合 物。另外，第一燃料混合物的噴射可至少部分地通過從閥座56移動第一止 擋52進行，并可至少部分地通過使第一止擋52移向閥座56而終止。該方法還包括確定氣缸20內的氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至少一 個的表征值的步驟。如本文所用的，術語"表征…的值(表征值)"應理解為包含所關心的特性的直接測量值，以瓦基于與所關心的特性具有已知 關系的另一值或特性的確定的間接測量值或估計值。在本發明中，所述確定可至少部分地用暴露于氣缸20的流體壓力下的氣缸壓力傳感器36或用 其它合適的裝置進行。氣缸壓力傳感器36可包括例如暴露于氣缸20的壓電傳感器。該壓電 傳感器可包括一個或多個壓電膜，從而在由于氣缸壓力而經受某種程度偏 轉或偏轉變化率時產生特定的電壓或電壓變化。另一種用于確定氣缸壓力 和氣缸壓力變化率中至少一個的表征值的措施可包括光學傳感器，而不是 直接測量氣缸壓力。可使用特定的光學傳感器來確定與氣缸壓力具有已知 關系的氣缸內的透射光的幅值，該光學傳感器則可確定燃燒的開始。這種 傳感器可從密歇根州普利茅斯的Optrand公司購得。其它合適的光學傳感 器包括干涉儀，該干涉儀可操作以測量由根據氣缸壓力改變形狀的半透腔 中的光頻率的變化。這種干涉儀傳感器可從北卡羅萊納州海波因特的Fiber Dynamics公司購得。還一種合適的傳感器類型可包括微應變確定氣缸壓力 傳感器。這種傳感器可操作以確定與氣缸壓力成比例的預熱塞桿在氣缸內 的較小運動，并且可從德克薩斯的Texas Instruments of Dallas公司購得。 還可使用由伊利諾斯的Woodward Governor of Rockford制造的離子傳感 器，該離子傳感器測量在氣缸內探針附近的離子等級。本領域技術人員應 該理解，還有另一些合適的用于確定表征氣缸壓力和氣缸壓力變化的數值 的措施可以利用，或者還待發現，它們在本文中的使用都屬于本發明預定 的精神和范圍之內。本方法還可包括根據預定偶發情況的發生而通過噴油器50向所述至 少一個氣缸中噴射第二燃料混合物的步驟。在某些實施例中，預定的偶發情況可以A^動機負荷或與發動機負荷有關的參數。例如，預定的偶發情另外設想，可至少部分地根據較高的由操作人員指定的發動機10速度 或負荷來進行在^L定的發動機循環期間的第二燃料混合物的噴射，并因此 從一種工況轉變成第二種工況。在某些運行環境中，可能希望使對橫跨發動機10負荷范圍的均勻充氣操作的利用最大化。當操作人員已指令速度或 負荷增加時，發動機10 —般可在開始常規運行之前，以均勻充氣模式運行，刻或接近該時刻為止。換句話說，在指令速度或負荷增加時，可利用均勻 充氣操作來適應該指令增加，直至希望的閾值(即預定的偶發情況)，高應用氣缸壓力和氣缸壓力變化速率的至少其中之一來確定是否希望或必須 開始補充的常規燃料噴射。確定存在合適條件時的 一種措施是通過壓力傳感器36，如本文所述。所命令的高于預定閾值的負荷也可以是按照本發明 所述的預定偶發情況。然而，設想用于轉變的可供選擇的預定偶發情況是未涉及或者必需涉 及的發動機負荷。例如，與發動機10連接的渦輪增壓器的增壓壓力或發動 機10的排氣溫度都可用作通過笫二噴流樣式開始選擇性噴射的預定偶發 情況。 一般，均勻充氣操作易于產生較冷的排氣溫度和壓力，因為在燃燒 期間有比常規操作更多可利用的規定燃料混合物的燃燒能轉變成活塞14 的機械能。在希望增加排氣溫度和/或壓力時，可以選擇性地開始混合模式 操作，以提供額外的排氣能量，因此不同模式之間的轉變是基于預定的偶 發情況而非發動機負荷。噴射第二燃料混合物的步驟還可包括至少部分地通過從閥座66移動 第二止擋62以經由噴孔68噴射第二燃料混合物的步驟。第二燃料混合物 可在規定的發動機循環中在噴射第一燃料混合物之后噴射。另外，第二燃 料混合物可在氣缸20中已存在自動點火狀況的時刻或接近該時刻噴射。在 發動機10用如本文所述的混合模式運行時，第一和第二燃料混合物二者的 點火通常在同一發動機循環期間進行。第二燃料混合物可在活塞14接近上 死點位置時噴射、在自動點火狀況存在時噴射，或者該第二燃料混合物可 由第一燃料混合物點火的余熱點燃，或通過某些其它措施如火花點火點燃。該方法還可包括確定指令發動機速度和指令發動機負荷中至少一個的 步驟。在一個設想的實施例中，電子控制器30通過通信線路81與一組操作人員控制裝置80通信，并可例如通過確定指令節流閥位置或確定實際節 流閥位置來確定操作人員要求/指令的速度和/或負荷。 一旦操作人員已經指 令了將要求發動機10以高于實際均勻充氣模式運行的上限閾值運行的速 度或負荷時，電子控制器30可監測氣缸壓力狀況，例如，直至到達合適的 轉變點為止。電子控制器30可例如編程具有查詢表，其中氣缸壓力和/或 氣缸壓力變化率變換(映射)成規定的發動機循環中的常規燃料噴射定時 和量。神經網絡或其它合適的措施也可以應用，以使電子控制器30可按希 望使發動機10在不同的工況之間轉變。還可設想這樣的實施例，其中氣缸 壓力和氣缸壓力增加變換成發動機10的節流閥位置。這種實施例可不包括 例如氣缸壓力傳感器。電子控制器30還可包括具有計算機可讀介質的制品，所述計算機可讀 介質上記錄有控制算法。計算機可讀介質可包括RAM(隨機存取存儲器)、 ROM (只讀存儲器)或任何其它合適的介質。控制算法可包括用于確定氣 缸20的氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至少一個的表征值的措施。該控制算 法還可包括用于根據預定偶發情況的發生使噴油器50在第一燃料噴射模 式和第二燃料噴射模式之間轉變的措施。如本文所述，第一和第二噴射模式可以與通過噴油器50的第一和笫二 噴流樣式進行的噴射燃料相對應，并且可在規定的發動機循環期間的不同 時間進行。用于確定氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至少一個的表征值的措 施還可包括用于通過電子控制器30和壓力傳感器36之間的控制信號確定 所述值的措施。用于轉變的措施另外可包括在所確定的氣缸內的氣缸壓力 和氣缸壓力變化率中的至少一個超過相應的預定閾值時轉變噴油器50的 措施。該預定閾值可以對應于壓力級和/或壓力峰值或變換率，或者損壞發 動枳^更件的危險的增加。控制算法還可包括用于確定發動機10的曲軸轉角的表征值的措施，及 用于在約180。至約360°之間的曲軸轉角范圍內指令第一燃料噴射的措 施。在某些實施例中，這個曲軸轉角范圍將與氣缸20內可能發生自動點火 狀況之前的范圍相對應，并且可以設想，對均勻充氣模式操作來說，噴射第一燃料混合物將在自動點火狀況之前進行。另外，控制算法可以包括用于在約340°和約20°之間的曲軸轉角范圍內在第一噴射之后指令第二噴 射的措施，該范圍與活塞14上死點位置兩側的約20。的曲軸轉角范圍相 對應。可以設想，噴射第二燃料混合物通常是在氣缸20中自動點火狀況時 或接近該時刻進行。控制算法還可包括用于確定指令發動機速度和指令發動機負荷中至少 一個的措施。用于轉變的措施可包括至少部分地根據所述指令發動機速度 和指令發動機負荷中的至少一個，使噴油器50在第一噴射模式例如均勻充 氣模式和第二噴射模式例如常規模式之間轉變的措施。電子控制器30的控制算法可以是閉環控制算法，其結合有基于所確定 的氣缸內氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至少 一 個的表征值的反饋項。在指 令發動機速度和指令發動機負荷中的至少 一個高于預定水平時，電子控制 器30可連續監測所述氣缸壓力和氣缸壓力變化率中的至少一個，以確定其 中補充常規噴射開始的合適轉變點，從而適應發動機10的功率需求。另外 可設想開環方案，其中超出預定節流閥位置的指令節流閥位置是預定的偶 發情況。工業適用性在一個設想的實施例中，只要發動機10是在它的可用功率范圍的下面 部分中運行，就應用該發動機IO的均勻充氣操作。因此，發動機10的燃 料噴射運行可至少主要通過上述噴油器50的第一噴流樣式實施。在合適的 時間，例如，在活塞14完全離開上死點位置時，電子控制器30可發指令 以通過第一組噴孔58和第一止擋52的開口噴射燃料。所噴射的燃料一即 如本文所述的第一燃料混合物一將隨著活塞14向上朝上死點位置行進而 與氣缸20中的空氣混合。如本文所述，第一燃料混合物可以在較窄的噴射 角6下噴射，因此燃料噴流一般更深或更向下地流向氣缸20，以便不碰到 氣缸壁。通常，自動點火狀況至少部分由于活塞14從下死點朝上死點運動 時造成的氣缸中的空氣壓縮而在氣缸20中產生。當達到自動點火狀況時，第一燃料混合物可以壓燃，活塞14則被往后朝下死點位置推動，以準備一 以四沖程循環為例一膨脹沖程。在操作人員發指令以增加速度或負荷時，電子控制器30可發指令以通 過第一噴流樣式噴射更大量的燃料，以使發動機10加速或者適應增加的負 荷，例如，在采用發動機10的公路用貨車遇到斜坡的情況下。由于均勻充 氣操作通常產生的某些不合乎要求的排放較少，所以在許多情況下，希望 僅通過均勻充氣操作運行發動機IO，直至達到實用的高負荷水平。然而， 在某些工作環境中，和用某些發動機設計從把燃料噴射量增加到適應均勻 充氣模式操作中增加的負荷的最大氣缸壓力和氣缸壓力上升速率可以增加 到不希望有或不可控制的水平。在這些情況下，可以運行噴油器50,以通過它的第二噴流樣式提供補 充的燃料噴射，從而適應增加的功率需求。對于規定的燃料噴射量來說， 常規運行可以產生比均勻充氣^=莫式運行較低的氣缸壓力和壓力上升速率。 通過選擇性地添加第二常規噴射，可在沒有損壞發動機硬件的危險的情況 下適應增加的功率需求。因此，在一個設想的實施例中，可以在規定的發 動機循環中較早地噴射第一燃料混合物，從而在不超過硬件或其它限制的 情況下，給發動機10提供盡可能多實用的功率。第二燃料混合物一如果使 用的話一可形成對發動機10功率需求的平衡。當希望噴射第二燃料混合物 時，電子控制器30可發指令打開第二止擋62,以便能通過第二組噴孔68 噴射燃料，這通常是當點火狀況已經在氣缸20中形成時。在每個燃料混合 物中，所噴射的燃料的相對體積可以按希望或按需要改變或重新分配。在 發動機10的功率需求返回到僅通過均勻充氣運行就可實際適應的范圍時， 該運行可以返回到只通過第 一 噴流樣式進行噴射。可以設想，從只應用均勻充氣運行的第 一模式轉變到應用均勻充氣運 行和常規運行二者的第二模式的具體定時，可用本發明的閉環控制算法確 定。 一旦發動機10被指令進入或接近較高的負荷范圍，則可測量氣缸20 中的最大壓力和壓力升高，以確定通過第二噴流樣式補充噴射應當開始的 時刻。在這種方式中，只要切實可行，可以單獨采用均勻充氣模式，從而減少某些不合乎要求的排放，并且當氣缸壓力和/或其變化率達到預定的閾 值時，開始通過第二噴流樣式噴射。現在回到圖3,其示出流程圖100，所述流程圖100示出按照本發明所 述的示例性控制方法。流程圖IOO的方法在框IIO, START處開始。從框 110開始，可以在框120處噴射第一燃料混合物。噴射第一燃料混合物之 后，該方法可前進到框130，其中電子控制器30可確定操作人員所要求的 速度和/或負荷。從框130,方法可以前進到框140，其中電子控制器30可 查詢氣缸壓力是否高于預定的閾值。如果不高于(no)，則該方法可返回 到框130;如果高于(yes),則該方法前進到框150，其中電子控制器30 可以確定上述氣缸壓力和/或氣缸壓力變化率的表征值。從框150，該方法可前進到框160，其中電子控制器30可查詢在發動 機循環期間某些時間氣缸壓力是否高于預定的閾值。如果不高于(no)， 則方法可返回框150;如果高于(yes),則方法可前進到框170,其中電 子控制器30可確定轉變到混合模式運行是合適的。從框170,該方法可前 進到框175，其中電子控制器30可發指令以噴射第二燃料混合物。該方法 可在框180， FINISH處結束。因此，運行按照本發明所述的內燃機可使從HCCI運行得到的發動機 的功率的比例最大。當壓力傳感器36指示已出現或正出現最大壓力或最大 壓力升高速率時，通常達到HCCI的上P艮值。在用電子控制器30確定已 達到HCCI功率的上面范圍時，電子控制器30將開始用常規燃燒動作補 充發動機10的功率輸出，如本文所述。本說明僅是用于舉例說明目的，并且一點也不能認為是使本發明的范 圍變窄。因此，本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明預定的精神和 范圍的情況下，可以對目前公開的實施例進行各種修改。例如，盡管第一 燃料混合物通常通過第一噴流樣式，并且第二燃料混合物僅通過第二噴流 樣式，但第二燃料混合物可以包括通過第一和第二噴流樣式同時噴射。另 外，本發明不是僅限于第一和第二可選的噴射。在不脫離本發明的精神和 范圍的情況下，在規定的發動機循環中可以進行各種額外的引燃噴射、主噴射和/或后噴射。另外，盡管本發明主要是討論利用壓力傳感器來確定合 適的轉變點，但也可以設想其它的實施例。例如，不皿測氣缸壓力來確 定發生轉變到混合模式的合適點，而是可以將轉變變換成其它參數，如排氣溫度、渦輪增壓速度、對發動機10的功率要求或甚至發動機部件中的應力。換句話說，在感興趣的參數具有預定值的地方，電子控制器可以根據 特定數值的預定變換確定合適的轉變點。另一些方面、特征和優點在閱讀 附圖和所附權利要求時將變得顯而易見。
權利要求
1.一種運行內燃機(10)的方法，所述內燃機(10)包括至少一個氣缸(20)，所述氣缸(20)帶有至少部分地設置在其內的混合模式噴油器(50)，該方法包括以下步驟通過混合模式噴油器(50)的第一噴流樣式向所述至少一個氣缸(20)中噴射第一燃料混合物；確定所述至少一個氣缸(20)的氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至少一個表征值；和在發生預定的偶發情況時，通過混合模式噴油器(50)的不同于第一噴流樣式的第二噴流樣式向所述至少一個氣缸(20)中噴射第二燃料混合物。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定步驟包括通過壓力傳感器(36)確定所述值，該壓力傳感器 (36)暴露于至少一個氣缸(20)的流體壓力下，并與電子控制器(30) 聯接；和噴射第一燃料混合物的步驟包括通過混合模式噴油器(50)的限定第 一噴流樣式的第一組噴孔(58)噴射第一燃料混合物，在所確定的值超過 預定的閾值時，噴射第二燃料混合物的步驟包括通過混合模式噴油器(50 ) 的限定第二噴流樣式的第二組噴孔(68)噴射第二燃料混合物。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 在規定的發動機循環期間，點燃所述至少一個氣缸(20)內的笫一燃料混合物；以及在點燃第一燃料混合物之后，但在同一發動機循環期間，點燃所述至 少一個氣缸(20)內的第二燃料混合物。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，噴射第一燃料混合物的步驟包括在規定的發動機循環期間，在氣缸狀 態處于自動點火點之前，與所述至少一個氣缸(20)的軸線成第一平均噴射角地噴射所述燃料混合物；和噴射第二燃料混合物的步驟包括在同 一發動機循環期間，但在氣缸狀態處于自動點火點之后，噴射所述第二燃料混合物。
5. —種內燃機(10)，包括內燃機殼體(12)，該殼體具有至少一個氣缸(20);混合模式噴油器(50)，所述噴油器(50)至少部分地設置在所述至 少一個氣缸(20)內；用于確定所述至少一個氣缸(20)的氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至 少一個的表征值的裝置；和電子控制器(30)，該電子控制器與所述噴油器(50)和與上述用于 確定的裝置控制通信，所述電子控制器(30)包括其上記錄有控制算法的 計算機可讀介質，該控制算法包括用于根據預定偶發情況的發生，在所述 混合模式噴油器(50)的第一和第二噴射模式之間轉變的措施。
6. 如權利要求5所述的內燃機(10)，其特征在于， 所述控制算法是閉環控制算法；和所述用于轉變的措施包括用于在所確定的值超過預定闊值時在第一和 第二噴射模式之間轉變的措施；和所述用于確定的裝置包括壓力傳感器(36)，所述壓力傳感器(36) 暴露于所述至少一個氣缸(20)的流體壓力下，并與上述電子控制器(30) 聯接。
7. 如權利要求6所述的內燃機(10 )，其中 所述混合模式噴油器(50)包括第一止擋(52)和第二止擋(62)，該第一止擋(52)可活動以打開或關閉第一組噴孔(58)，而上述第二止 擋(62)可活動以打開或關閉第二組噴孔(68);和所述用于轉變的措施包括，如果確定的氣缸壓力或氣缸壓力變化率超 過預定的氣缸壓力閾值或氣缸壓力變化率閣值，用于從其中規定的發動機 循環期間僅打開上述第一止擋(52)的第一噴射模式轉變到其中在規定的 發動機循環期間還打開上述第二止擋(62)的第二噴射模式的措施。
8. —種制品，包括計算機可讀介質，所述介質上記錄有控制算法，該控制算法包括用 于確定內燃機(10)的至少一個氣缸(20)的氣缸壓力和氣缸壓力變化率 中至少一個的表征值的措施，和用于根據預定偶發情況的發生，使上述內 燃機(10)的至少一個混合模式噴油器(50)在第一燃料噴射模式和第二 燃料噴射模式之間轉變的措施。
9. 如權利要求8所述的制品，其特征在于，所述用于確定的措施包括用于通過暴露于氣缸(20)流體壓力下的壓 力傳感器(36)確定所述至少一個氣缸(20)的氣缸壓力和氣缸壓力變化 率中的至少一個的措施；和所述用于轉變的措施還包括，如果確定的氣缸壓力或氣缸壓力變化率 超過預定的氣缸壓力閾值或氣缸壓力變化率閾值，用于使上述至少 一個噴 油器(50)從第一燃料噴射模式轉變到第二燃料噴射模式的措施。
10. —種運行內燃機(10)的方法，該內燃機(10)包括至少一個氣 缸(20)，該氣缸帶有至少部分地設置在其中的混合模式噴油器(50), 該方法包括以下步驟通過混合模式噴油器(50 )的第一噴流樣式向所述至少一個氣缸(20 )中噴射笫一燃料混合物；和在發生除發動機負荷外的預定偶發情況時，通過混合模式噴油器(50 ) 的不同于第一噴流樣式的第二噴流樣式向所述至少一個氣缸(50)中噴射 第二燃料混合物。
全文摘要
提供一種運行內燃機(10)的方法。該方法包括向發動機(10)的至少一個氣缸(20)中噴射第一燃料混合物。該方法還包括確定氣缸壓力和氣缸壓力變化率中至少一個的表征值。該方法還包括在發生預定的偶發情況時將第二燃料混合物噴射到至少一個氣缸(20)中，上述偶發情況可以是確定的氣缸壓力或其變化率超過預定的閾值。還提供一種內燃機(10)，該內燃機(10)包括具有控制算法的電子控制器(30)。該控制算法包括用于確定表征發動機(10)的至少一個氣缸(20)中的氣缸壓力和氣缸壓力變化率的至少其中之一的值的軟件。該控制算法還包括用于根據預定的偶發情況使發動機(10)的噴油器(50)在不同模式之間轉變的邏輯，該預定偶發情況可以是預定值。
文檔編號F02D35/02GK101223343SQ200680025383
公開日2008年7月16日 申請日期2006年5月12日 優先權日2005年7月11日
發明者C·A·布朗, K·P·杜菲, M·L·凱澤, R·L·厄文 申請人:卡特彼勒公司