CN101321939B - 直喷四冲程内燃发动机的操作方法和控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种均质充量压燃式发动机的运行，适应于燃料的变化。一个可变阀驱动***被用于提供有益于均质充量压燃运行的条件。选择额定阀定时，其中的调节是基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差而做出。一旦达到阀定时限制范围从而达到燃烧相位的进一步提高，即调整燃料输送时间和持量。

Description

直喷四冲程内燃发动机的操作方法和控制装置
【技术领域】
本发明涉及一种四冲程内燃机的操作。 
【背景技术】
汽车工业不断地研发改善内燃机燃烧过程的新方法，以努力提高燃料的经济性，满足或超越散热调整目标，并满足或超越消费者对散热、燃料经济性以及产品差异性的期望。 
大多数现代常规的内燃机都尝试着围绕化学计量条件运作，即提供一理想的气体/燃料比例基本为14.6/1，从而使燃料基本上充分燃烧，同时氧气传递到发动机内。这种操作使废气通过三种催化方式清洁任何没有充分燃烧的燃料(HC)和燃烧副产品如氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)后排出。大多数现代内燃机是具有节气门体喷射(Throttle Body Injection，TBI)或多点燃油喷射(Multi-port Fuel Injection，MPFI)的燃料喷射，其中多个喷嘴中的每一个直接位于靠近一多气缸发动机的每一个汽缸的进口处。较好的气/燃料比例控制是由一MPFI装置完成的，然而，如湿壁和进气流道动力等条件，限制了其通过该控制达到的精确度。燃料输送精确度能够通过缸内直接喷射(Direct in-cylinder Injection，DI)得到提高。所谓线性氧传感器提供了一个较高程度的控制能力，当它与DI耦合时，可提供一个具有吸引力的***，该***具有改善的气缸到气缸的气/燃料比例控制能力。然而，缸内燃烧动力将变得更重要，燃烧质量在控制排量中起到一个日益重要的作用。因此，发动机制造商一直关注于喷嘴喷流型式、进气涡流以及活塞几何结构，以实现改善的缸内空气/燃料混合和均匀性。 
虽然化学计量的汽油四冲程发动机和三种方式的催化***具有满足超低排放量目标的潜力，该***的效率仍落后于所谓稀薄燃烧***。通过燃烧控制，包括废气高度稀释和NOx分离后处理技术，稀薄燃烧***在满足NOx排量目标方面让人们看到希望。然而，稀薄燃烧***仍然面临其他的障碍，例如，燃烧质量和燃烧稳定性，尤其是在部分负载工作点和高度废气稀释。 
稀燃发动机(Lean-burn Engine)，在最基本的水平上，包括所有利用超过提供燃料燃烧所需的空气来推动的内燃发动机。加油和点火方法的差异使得稀燃发动机布局不同。火花点火***(Spark Ignited Systems，SI)通过在燃烧室中提供电火花而引发燃烧。压燃***(Compression Ignition Systems，CI)通过调整燃烧室条件包括融合空气/燃料比例、温度及其中的压力等引发燃烧。加油方法可包括TBI、MPFI和DI。均质充量***特性是由空气/燃料混合物内较为一致且蒸发充分的燃料分布来表征的，这可在吸入循环中初期可由MPFI或直接喷射达到。分层进气***由空气/燃料混合物中蒸发和分布不够充分的燃料表征，在后面的压缩循环中，典型的与燃料直接喷射相关联。 
已知的汽油DI发动机可选择在均匀火花点火或分层火花点火模式条件下运作。均匀火花点火模式通常在高负载情况下被选用，而分层火花点火模式在较低负载情况下采用。 
在不需要额外点火能量就能点火的发动机压缩循环中，特定的DI压燃式发动机利用热空气和燃料充分均匀混合，并建立压力和温度条件。这个过程有时称为可控自燃或均质充量压燃(Homogeneous Charge CompressionIgnition，HCCI)。可控自燃和HCCI可交替使用。可控自燃是一个可预测过程，因此不同于不希望发生的有时伴随于火花点火发动机的预燃事件。可控自燃也不同于人们熟知的柴油发动机中的压燃，其中遇到射入预高压、高温充填的空气时，燃料点燃立即充分燃烧；然而在可控自燃过程中，燃料吸入时，热空气和燃料在燃烧前被混合在一起，且压缩过程通常与常规火花点火四冲程发动机***一致。 
四冲程内燃发动机已被提议，通过控制与燃烧室关联的吸入和废气排放阀门的动作提供自动点火，以保证空气/燃料装料与消耗气体混合，从而在无需额外预热吸入空气及气缸充填或高压过程的情况下产生适于自动点火的条件。在这方面，特定发动机被提议具有凸轮驱动排气阀门，该阀门在四冲程循环中被关闭得比火花点火四冲程发动机内的常规阀门迟得多，以允许开放排气阀门与开放进气口阀门的充分交迭，由此前述的排出燃烧气体在吸入循环初期被吸回燃烧室。其他特定发动机被提议带有在排气循环中足够早关闭的排气阀门，由此在吸入循环中滞留用于随后与燃料和空气混合的燃烧气体。在这两种发动机中，排气和进气口阀门在一个四冲程循环中仅打开一次。其他特定发动机已被提议，在每个四冲程循环中，排气阀门打开两次－－其中一次是在排气循环中将燃烧气体从燃烧室排至排气通道，一次是在吸入循环末期将燃烧气体从排气通道吸回燃烧室。这些发动机不同方式地利用节流阀体、端口或直接燃烧室燃料喷射。 
然而，如稀燃发动机***所表现出来的优点，在燃烧质量和燃烧稳定性方面的必然缺点，尤其是在部分负载工作点和高度废气稀释部件，都会继续存在。这些不足之处导致了不希望的损害，包括在部件负载工作点时能够有效减少多少燃料充填量，同时仍保持可接受的燃烧质量和稳定性特点的局限。对于一个更复杂的因素，在燃烧稳定性方面，尤其是在低负载运行区，商用燃料中的变化也会有明显的效果。 
【发明内容】
一种稀燃、四冲程的内燃发动机总体上是值得期望的。更进一步说，这种在部分负载工作点上表现出高燃烧稳定性的发动机是让人期望的。而且这种能够将稀薄工况延伸至迄今未达到的部分负载工作点的发动机是值得期待的。 
本发明涉及一种使用含有广泛的辛烷分子量范围的商用完全混合汽油 燃料的充分均质充量压燃控制的方法。利用可变阀门驱动与燃料喷射的结合，在本发明已检验过的所有发动机运行条件下，可控自燃燃烧都是很稳健的。 
对于所述和其他的期望方面，本发明提供了一种用于操作在低发动负载时增加容量的四冲程内燃发动机的方法，同时保持或提高了燃烧质量、燃烧稳定性和发动机向外排气，尤其是考虑到商用燃料的可变性。 
【附图说明】
通过举例，本发明现将对应参照附图进行描述，其中： 
图1是一个单气缸、直接喷射、四冲程内燃发动机的示意图； 
图2示出了作为OI函数的实例百分数，其中K＝2.0，对于北美包括夏季和冬季时的常规、中等和优质的汽油燃料； 
图3所示为在NVO(Negative Valve overlap，负阀重叠)扫描中对于试验燃料8mg/cycle时50％燃烧的曲柄角位置(CA50)与所需NVO的关系； 
图4所示为在NVO扫描中对于试验燃料8mg/cycle时10％燃烧(CA10)的曲柄角位置与50％燃烧的曲柄角位置(CA50)的曲线图； 
图5所示为在NVO扫描中对于试验燃料8mg/cycle时，IMEP的COV与50％燃烧的曲柄角位置(CA50)的关系； 
图6所示为在NVO扫描中对于试验燃料在8mg/cycle时，净平均有效压力(NMEP)与50％燃烧的曲柄角位置(CA50)的关系； 
图7所示为所有在8mg/cycle时对于试验燃料所需NVO，所以在上止点点(aTDC)燃烧之后，CA50保持在4度； 
图8所示为在NVO扫描中对于测试燃料14mg/cycle时50％燃烧的曲柄角位置(CA50)与所需NVO的关系； 
图9所示为8和14mg/cycle时测试的所有燃料的最优CA50所需的NVO； 
图10所示为在热空转5.5mg/cycle时，对燃料A和燃料E，二次压缩已燃的燃料是二次压缩喷射量的函数； 
图11所示为对所有试验燃料在8.0mg/cycle时，NVO＝170度时的CA50(CA50NVO＝170deg.)为辛烷指数(OI)的函数，其中K＝2.1； 
图12所示为对所有试验燃料在14.0mg/cycle时，NVO＝130度时的CA50(CA50NVO＝170deg.)为OI的函数，其中K＝1.9； 
图13所示为控制示框图，在该框图控制下，鲁棒控制(Robust Controll)可控自燃燃烧在不同的燃料辛烷品质条件下保持；且 
图14所示为一个利用阀门控制和燃料时间/数量控制在与本发明一致的燃料可变性方面达到所需燃烧相位控制方案的优选实例。 
【具体实施方式】
首先参照图1，图中示意性说明了一个适用于本发明实施的单气缸四冲程内燃发动机实例***10。值得一提的是，本发明同样适用于一个多气缸四冲程内燃发动机。上述实例发动机10示出被设定为通过油喷41的直接燃烧室燃料喷射(直接燃料喷射)。包括进气燃料喷射或单点汽油喷射的其他加油方法也可用于某些控制自点火发动机中，然而，最佳方式是直接燃料喷射。类似地，当有各种可用级别汽油及其轻乙醇混合物是首选燃料时，可选液体和汽油燃料也可以用于这些发动机中，如高级醇混合物(如E80，E85)、纯乙醇(E99)、纯甲醇(M100)、天然气、氢气、沼气、各种重组油、合成气等等。 
关于基本发动机，气缸中的活塞11是可动的，并界定了其中变容燃烧室15。活塞11通过连接杆33连接到机轴35上，且相互驱动或由机轴35相互驱动。发动机10还包括由单吸入阀21和单排气阀23示例说明的气阀结构16，而多种的进气口和排气阀变化都能同样适用本发明应用。气阀结构16也包括阀门驱动设备25，该设备可采用任意一种变化形式，包括电控液压或机电驱动(全可变阀门驱动，FFVA)。能适用于本发明实施的可替代阀驱动设备包括多轮廓凸轮(又称多圆凸、多阶)和选择机构、凸轮移相器以及其他机械可变阀驱动技术单独或组合实施。这里公开的一个适用于控制阀调节器的两步双凸轮移相气阀结构包括控制规定开启角度和阀扬程曲线的第一排气和进气口凸轮、控制进一步限制开启角度和阀扬程曲线的第二排气和进气口凸轮及两个独立的凸轮移相器。吸入通道17向燃烧室15内提供空气。在吸入过程中进入燃烧室15内的空气流由吸入阀21进行控制。在排气过程中燃烧气体从燃烧室15排出通过排气通道19，排气阀23控制气流。火花塞29用于增强发动机在某些条件下(如，冷发动过程中以及在低负载操作限制)的点火时间控制。也有证明，在可控自燃燃烧和利用节流或非节流SI操作的高速/负载运转的条件下，在高速部件负荷操作限制附近，最好依赖于火花点火。 
基于控制器27的电脑提供了发动机控制，这可以采取常规硬件结构和组合，包括集成或分布式结构的传动系控制器、发动机控制器和数字信号处理器。一般，控制器27至少包括一个微处理器、ROM、RAM和各种包括A/D和D/A转换的功率驱动电路的I/O设备。控制器27特殊情况下还包括对阀驱动设备25、燃料喷射器41和火花塞29的控制器。控制器27包括与多数转换源输入端相关的多个发动机的监测仪，包括发动机冷却温度、外界空气温度、进气温度、算子转矩、环境压力、节流应用中的多种压力、移位和位置传感器，比如用于气阀结构和发动机机轴数量、气缸压力、排气要素，此外还包括不同激发器控制指令的产生以及总诊断功能的执行。所熟知的气缸压力传感器可直接感知燃烧压力，如通过***或非***压力传感器，或间接感知燃烧压力，如通过离子传感或机轴转矩。同时，与阀驱动装置25、燃料喷射器41及火花塞29关联的控制和电力电子器可与控制器27集成， 这样也可以组成分布巧妙的激发配置的部件，其中，与各自子***相关的某些监控仪和控制功能通过与这些相应阀、燃料喷射控制及火花子***相关的可编程分布控制器执行。 
利用排气二次压缩阀方案，在5.5、8.0和14mg/cycle等三种不同的负载条件下，对共7种不同的燃料(命名为燃料A到G)进行试验。三种加油/负载涵盖了所有三种HCCI燃烧模式：如常规美国专利第6,971,365 B1号中公开的分流喷射式稀薄燃烧、如常规美国专利第10/899,457(2006/0016423)号中公开的独立喷射式稀薄燃烧，以及如常规美国专利第6,994,072B2号中公开的分流喷射式化学计量燃烧。 
众所周知且已被接受，仅仅研究法辛烷量和马达法辛烷量(RON和MON)不能精确说明传统火花点火发动机中的商业燃料爆震(自动点火)状态。然而，他们的结合，(RON+MON)/2，称为辛烷量，在实践中用于标定实际燃料抗暴品质。 
2001年，为更好的描述燃料爆震状态，Shell研究中心的Kalghatgi根据下面的关系式提出一个辛烷指数(OI)。 
OI＝RON-K*S    其中     S(灵敏度)＝RON-MON(1) 
或 
OI＝(1-K)RON+K MON  (2) 
Kalghatgi指出，在单气缸发动机中，震爆限制火花进展和OI之间及在装有滑轮的在震爆传感器中，加速时间和OI之间都存在很好的线性关系。 
2003年，Kalghatgi将他的K因子分析延伸至HCCI发动机，结果表明，在如下发动机条件下，CA50和OI之间存在较好的相关性。 
CR＝16.7和13.6， 
PIVC＝1 & 2bar， 
若干TIVC， 
若干λ， 
4种速率， 
11种不同的燃料，和 
K值在1.90至0.41的范围内 
2003年，Kalghatgi将他的K因子分析进一步延伸至包括在较高吸入温度并包括更多汽油类燃料下运转的Shell的HCCI发动机。下面是对应于他的发动机的发动机条件： 
单气缸， 
PFI， 
固定凸轮 
无EGR， 
CR＝14.0， 
PIVC＝1bar， 
3TIVC， 
若干λ， 
3种速率，并且 
12种不同的燃料(4-PRF’s、3-甲苯/己烷混合物、4-提炼混合成分、一种完全混合汽油)。 
综上所述，根据Kalghatgi的K因子分析，实际燃料的自动点火品质可使用辛烷指数相连，OI＝RON-K*(RON-MON)，其中RON和MON事研 究法辛烷量和马达法辛烷量。K是一个仅仅依赖于发动机内的压力和温度变化的常数，并随着发动机设计参数的不同而变化，如压缩比。K值随着发动机内给定压力下未燃烧气体的压缩温度的降低而降低，如果该温度比RON测试温度低，K值就可以忽略。 
一个四冲程、单气缸、0.55升、可控自燃、汽油直喷式内燃发动机是在驱动阀和加油控制以及嵌入其中的各个数据结果中使用的。除非有其他特定讨论，所有这种执行和结果都被设定为在本领域具有一般技术的人所理解的标准条件下进行。 
因此，描述了适于实施本发明的环境和某些应用硬件之后，注意力现在就放在图2上。图2给出了北美包括夏季和冬季的燃料取样的百分数对应于K＝2(选择2的原因将在后面解释)时辛烷指数(OI＝RON-K*(RON-MON))的曲线。共收集了1870个样品，包括常规、中等和优质等级别的汽油。我们的试验燃料，燃料D、燃料A和燃料E，表明他们涵盖了燃料样品的宽OI范围。 
图3给出，在8mg/cycle时，对于所有试验燃料，作为NVO函数的CA50的变化。从图中可以看出，随着NVO的增加，CA50接近线性前进。尤其是，NVO的20度增长引起CA50的4度前进。另外，我们的基本燃料，燃料A，表现出一个可以代表所有试验燃料平均水平的CA50-NVO关系。 
进一步，对于固定的CA50，可以观察到所有试验燃料的NVO中有10度伸展。换句话说，10度集中于NVO＝160度的NVO权威性足以在8mg/cycle时不依赖于燃料而保持优化的燃烧定相。 
当所有性能和排放数据都被画成与总量50％燃烧的机轴角度位置(CA50)的关系图时，他们就分解为一与试验燃料无关的独立曲线。典型的例子分别如图4-6所示的IMEP和NMEP中CA10、COV。尤其是，CA50中集中于aTDC4度时优化值的2度变化就会导致NMEP中低于1％的减少。 换句话说，NMEP随CA50的变化对于优化值附近燃烧定相器是最小的。因此，对于实际应用，一10度的NVO伸展(160、5度)足够于将NMEP控制在1％内。 
对于所有试验燃料，4度aTDC燃烧时最佳燃烧定相所需的NVO如图7所示，从图中可以看出燃料E有最迫切的NVO需求。 
图8所示为，对于所有试验燃料在燃料水平为14mg/cycle时作为NVO函数的CA50的变化。从图中可以看出：1)随NVO的增加，CA50接近线性前进，尤其是在NVO10度的增加会引起CA506度的前进，CA50与NVO之间在14mg/cycle时的敏感程度高于8mg/cycle时。2)对于8度aTDC时固定的CA50，可观察到所有试验燃料中NVO的7度伸展。3)7度NVO权威性需要用于解释所有试验燃料的测试。 
对所有试验燃料在8和14mg/cycle试验点上，最优CA50所需NVO如图9所示。一般，8mg/cycle时需要较高NVO的燃料，在14mg/cycle同样也要求具有较高的NVO。而且，在8和14mg/cycle所需NVO之间存在一致的关系，以保持最佳燃烧相位，并因此具有最佳的发动机性能。只要了解某一加油水平上的所需变化，则足以知道在所有加油水平上所必须的变化。 
在所有在8mg/cycle点上试验的燃料中，燃料E需要最大NVO以在4度aTDC时达到最优燃烧相位。大约是175度(图7)，非常接近190度的液压凸轮移相器操作的最高限制。为减轻对用于燃烧定相控制的NVO的需求，燃料A和E被用于燃料喷射策略研究，以证明对燃烧定相控制使用燃料喷射时间和燃料喷射量的作用效果。为此目的，对独立和分流燃料喷射方法都进行了评价。特别是，图10显示再压缩已燃燃料随再压缩已燃料喷射的增加而增加，这导致了压缩过程中的高混合气体温度，因此导致燃烧相位的增加。然而，该效果随着超过2mg的再压缩已已喷燃料的增加而降低。 
使用者们已解决了上述问题，对稳态的HCCI发动机燃烧相位控制建议 使用下述程序说明7和15mg/cycle(180-450kPa NMEP)之间燃料的变化。 
1.首先依据负载水平选择一个额定额定的NVO(Negative Valve Overlap，负阀重叠)(图9)。 
2.然后指定所需CA50。 
3.对于不同燃料在目标范围内，根据保持CA50的要求调节NVO+/-5度。 
4.在NVO界限，根据保持CA50在目标窗口内的要求调整重整加油水平。 
图11示出，对于所有试验燃料在8mg/cycle、NVO＝170时的试验测试CA50与使用k＝2.1时的OI。证明了CA50和OI之间良好的线性关系。对14mg/cycle试验点，存在同样的关系。图12给出，对于所有的试验燃料在14mg/cycle、NVO＝170时的试验测试CA50与使用k＝1.9时的OI。比较图12和11，从两图中很明显看出，对不同的负荷，存在不同的关系。然而，从两图中也很明显可知，在不同的负荷下，我们的数据由单Kalghatgi K因子(～2)产生良好的相互关系。 
图11和图12中所示CA50-OI关系可用于预测多少可用的商用全混合汽油燃料(根据已知RON和MON)将会在我们HCCI发动机中使用。例如，利用燃料的RON和MON及其K阀值等于2，根据下述关系，就能计算出8mg/cycle时的CA50。 
CA50＝0.44OI-30.9(3) 
由于使用略微有点差异的K值，等式(3)与图11中所示的关系略微有些不同。在8mg/cycle条件下利用下述关系，就可以计算出为移回CA50至 其最佳位置(4度aTDC)所需的NVO，这是源自基于图3中所示的燃料A的数据。 
NVO＝182-4.35CA50(4) 
因为较高的辛烷指数(OI)等效于延迟的HCCI燃烧相位，所以具有较高辛烷指数的燃料将面临挑战。而且，因为OI＝RON-2*敏感度，所以具有高RON和低敏感度的燃料将面临最大的挑战。 
图13示意性地表明，一HCCI发动机燃烧相位控制的控制方法，以充分补偿燃料的变化，具体如下： 
1.主载控制参数是NVO； 
2.在完全变暖条件下检查作为负荷函数的NVO表格； 
3.用燃烧相位(例如，LPP或CA50)作为封闭循环反馈信号。 
4.将每个气缸的CA50与来自于检查表格的目标CA50进行比较。 
5.如果气缸围绕目标CA50随机分布，那么利用第二个控制参数(例如再压缩过程中的燃料喷射时间/燃料喷射量、火花时间，等)来修整气缸。 
6.如果所有的气缸都从目标值转移，那么这就表明燃料“辛烷指数”的偏移。 
7.无论利用NVO还是第二个控制参数(例如再压缩过程中的燃料喷射时间/燃料喷射量、火花时间，等)来调节发动机平均CA50并基于NVO所需变化利用关系式(4)更新表格。 
参照图14，图示了一个更为详细的控制示例。发动机10包括燃料喷射器41和阀驱动装置25。包括阀控制基线定值图101的控制开环端，优选的 利用所熟知的动力测定技术进行离线校准。该开环控制，例如，也可由由发动机速度和负载数据所参照的、存储于校准表里的列表的进气口和排气阀位置组成。正是这些额定的阀位置用于组建了基线负阀重叠NVO102。与一实施例一致，发动机10又配置一个或多个气缸压力传感器103。构建控制***包括一个调节名义阀位置的闭环端，该闭环端基于源自气缸传感器103的燃烧信息105。NVO的修正使用燃烧相位反馈信息105(只提出一些，如燃烧角度的百分比、热释放率、燃烧期、压力上升最大率)，并将其与一个燃烧相位目标107比较，比如来自于基线燃烧相位图109。这种比较将扰乱来自于阀控制基线定值图101名义阀位置，以引导燃烧相位错误106输入到阀控制设置点优化器111至0。与包括阀驱动装置25在内的发动机特定硬件的限制一致，限制器113限制了阀调节的权利。因此，该控制设立了与进气口和排气阀驱动交迭的负阀，这影响了由阀驱动装置限制的预设定燃烧相位中的最小错误。 
阀位置目标和燃烧相位目标都被参照，例如，应用发动机速度和负载数据。依照吸入温度、环境压力、燃料类型等，附加的修正也许需要提供。通过所熟知的动力测量技术，基线燃烧相位图109优选被离线校准。基线燃烧相位目标代表了所需的与多种特性相关的燃烧品质(如NOx排放、燃烧噪音、燃料经济性，以及汽油应用分离/爆燃限制的最大MBT)。控制器的闭环端保持了出现变化和干扰时所需的燃烧品质，包括提供给发动机的燃料的变化。在一个实施中的阀控制设置点优化器111是一个慢集成器。换言之，如果所达到的NVO(燃烧相位反馈)105比所期望的少或多，阀控制设置点优化器111就会缓慢地增加或降低阀定值。 
可效仿信息105可与50％燃烧燃料充分对应，如50％燃烧燃料的机轴(CA50)。信息105可对应于，例如，一个所有气缸的平均数、一单气缸或与已有发动机气缸压力传感硬件配置和价值考虑一致的气缸带。而且，关于限制于各自气缸-气缸调节能力(如凸轮移相器)的阀驱动硬件，有必要针 对每个独立气缸一贯地设置NVO。所以，通常，正是由于对所有气缸设置适用的单独NVO，所有气缸的平均燃烧相位形成了一个从所需相位的最小限度平均偏差。独立驱动阀(如完全韧性阀驱动)可以允许与各气缸压力传感一致的各气缸-到-气缸的NVO调节。尽管如此，所有气缸的平均燃烧相位偏差所需燃烧相位仍是最小的。如较早提及的，所有这种调节都是在阀驱动装置适用范围内完成的。 
在阀驱动装置适用范围的限制上，更加适用于各气缸-到-气缸变化的第二燃烧相位控制是更适宜实现。例如，一直接燃料喷射装置的燃料喷射时间可通过在一个气缸到气缸底座控制。图14中，包括燃料喷射控制基线定值图115的控制的另一个开环端，优选的采用所熟知的动力测量技术进行离线校准。这种开环端控制可以包含，例如，发动机速度和负载数据所参照的、存储于校准表中的燃料喷射定时表。正是这些额定的燃料喷射定时构成了燃料喷射定时基准117。与第二燃烧定相控制一致，优选的与阀位置控制的阀驱动作用限制一致，如图所示(或者可选的与满足阀控制的最小燃烧相位一致)，基于源于气缸压力传感器103的燃烧信息105，闭环控制端调节其定时或重组燃料的量。燃料喷射定时修正利用燃烧相位反馈信息105，并将其与燃烧相位目标107进行比较。这种比较扰乱了来自于燃料喷射控制基线定值图15的名义燃料喷射定时，从而引导错误输入到燃料喷射控制定值优化器119至0。因此，第二燃烧相位控制构成了燃料喷射定时进一步修正燃烧相位错误106。另一种第二燃烧相位控制也许以熟悉的方式完成，利用火花定时至少在操作区域进行控制，其中利用了火花助燃器，且常规火花有效范围能影响所需燃烧相位的偏移。可以调节所有气缸的燃烧相位，例如，通过对所有喷射定时的移位，或者调整每一个单个汽缸的燃烧相位，比如通过气缸-气缸燃料喷射优化器。后者的完成也许得益于各个或每个气缸燃烧传感器的使用。 
对从7mg/cycle到15mg/cycle的HCCI发动机燃烧相位控制，NVO 已表现出一种有效的参数来说明燃料的变化。低于7mg/cycle时，NVO更适宜变成燃烧稳定性和排放的考虑，且燃烧相位是主要被再压缩燃料喷射量和定时所控制。辛烷指数(OI)关系(图11和图12)能被用于预测怎样更具经济性，完全混合汽油燃料将在宽负载范围以内、HCCI的操作下运作。尤其是对于已知的RON和MON，利用K＝2能计算OI。然后，利用本发明中上述关系(3)，能够计算CA50。NVO的要求，即将CA50移回至它最佳位置(大致约4度aTDC)，可采用此处上述关系(4)计算。 
本发明已描述了有关某些最佳实施例及变量。在不偏离本发明的、由下述权利要求所限制的发明范围的情况下，其他可选的实施例、变量及其实施都可以完成和实践。 

Claims (15)

1.一种直喷四冲程内燃发动机的操作方法，其中发动机包括由气缸内的活塞在顶端中心和底端中心点之间往复运动而界定的可变容量燃烧室和可变驱动进气阀和排气阀，该方法包括：
控制进气阀和排气阀至一额定的负阀重叠，并且
基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差，从额定负阀重叠对进气阀和排气阀进行调节。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当达到预定阀调节界限时，基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差，调节再压缩燃料喷射定时。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当进一步阀门调节不能减少燃烧相位偏差时，基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差，调节再压缩燃料喷射定时。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当达到预定阀的调节界限，基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差，调节再压缩燃料喷射量。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当进一步调节阀不能减小燃烧相位偏差时，基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差，调节再压缩燃料喷射量。
6.一种对直喷式四冲程内燃发动机的控制装置，其中发动机包括由气缸内活塞在顶端中心和底端中心点之间往复运动而界定的可变容量燃烧室，和可变驱动进气阀和排气阀，该控制装置包括：
第一开环控制器，提供额定的负阀重叠设置；以及
第一闭环控制器，基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差，提供所述额定的负阀重叠设置的调节。
7.如权利要求6所述的控制装置，进一步包括：
第二开环控制器，提供额定的再压缩燃料喷射设置；以及第二闭环控制器，当达到预定阀的调节界限时，基于燃烧相位与所需燃烧相位的偏差，提供所述额定的再压缩燃料喷射设置的调节。
8.如权利要求7所述的控制装置，其中所述再压缩燃料喷射设置包括至少定时和质量之一。
9.如权利要求7所述的控制装置，其中，当进一步阀门调整不能减少燃烧相位与所需燃烧相位的偏差时，所述第二闭环控制是起作用的。
10.一种操作设有可变阀驱动装置和燃料传输装置的多气缸内燃发动机的方法，包括：
依据负阀重叠的预设定值和基于燃烧相位信息的反馈，闭环控制所述可变阀驱动装置，以及
依据再压缩燃料喷射的预定值和基于燃烧相位信息的反馈，闭环控制所述燃料传输装置。
11.如权利要求10所述方法，其中所述再压缩燃料喷射的预定值包含至少定时和质量之一。
12.如权利要求10所述方法，其中，当达到预设阀调节界限时，闭环控制所述燃料传输装置是起作用的。
13.如权利要求10所述方法，其中，当进一步调节阀不能减少燃烧相位与所需燃烧相位偏差时，闭环控制所述燃料传输装置是起作用的。
14.一种具有进气阀和排气阀的内燃发动机的控制装置，包括：
可变阀驱动装置；
提供燃烧室压力信息的压力传感器装置；以及
用于控制所述可变阀驱动装置的控制模块，用以实现排气阀和进气阀之间的负阀重叠的预设第一定值，并基于源自所述压力传感器装置的燃烧相位信息与燃烧相位信息的预设第二定值的比较，调整该预设第一定值。
15.如权利要求14所述用于内燃发动机的控制装置，进一步包括：
燃料喷射装置；
进一步用于控制所述燃料喷射装置的所述控制模块，用以实现至少包括燃料喷射定时和质量之一的预设第三定值，并基于燃烧相位信息的比较，调整该预设第三定值。
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