專利名稱：具有可變噴射正時(shí)的直接噴射酒精發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
具有可變噴射正時(shí)的直接噴射酒精發(fā)動(dòng)機(jī)
本發(fā)明涉及控制內(nèi)燃機(jī)噴射正時(shí)的方法，具體涉及控制加酒精燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)噴射 正時(shí)的方法。
背景技術(shù)：
已識(shí)別出多種替代燃料用于緩解常規(guī)能源升高的價(jià)格及環(huán)境問題。例如，酒精已 被視為是有吸引力的替代能源，更具體地可以作為用于汽車應(yīng)用的燃料。酒精燃料已 用于使用如渦輪增壓器、機(jī)械增壓器等各種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的各種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。此外，也 使用了各種方法來控制具有此類裝置的加酒精燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料中 的酒精含量及各種搡作條件來調(diào)整增壓或點(diǎn)火正時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人在此認(rèn)識(shí)到與包括燃料供給系統(tǒng)的加酒精燃料發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的幾個(gè)問題 (issues),并發(fā)現(xiàn)，可以操作發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來通過變化循環(huán)中的噴射量、噴射正時(shí)和 /或噴射次數(shù)用酒精燃料或混合物實(shí)現(xiàn)提高的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種控制在至少一個(gè)汽缸中具有多個(gè)噴射器的內(nèi)燃 機(jī)的噴射正時(shí)的方法，該方法包括將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)汽缸中；及 根據(jù)燃料中的酒精量變化調(diào)整正時(shí)和噴射次數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種控制具有汽缸的內(nèi)燃機(jī)的噴射正時(shí)的方法， 該方法包括通過連接到汽缸的直接噴射器將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)汽缸 中；及根據(jù)在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)搡作條件下燃料中酒精量的增加，提前噴射的正時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種控制具有汽缸的內(nèi)燃機(jī)的噴射正時(shí)的方法， 該方法包括調(diào)整汽缸的汽缸氣門的氣門正時(shí)來產(chǎn)生進(jìn)氣和排氣門重疊；通過連接到 汽缸的直接噴射器將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)汽缸中；及調(diào)整噴射的正時(shí)，
以至少部分地在氣門重疊期間噴射燃料，其中所述正時(shí)在燃料具有較髙的酒精量時(shí)較 早發(fā)生，并在燃料具有較低的酒精量時(shí)較遲發(fā)生
以此方式，可以使用直接噴射以及適當(dāng)?shù)脑鰤?、點(diǎn)火及燃料控制系統(tǒng)，憑借酒精
更高的蒸發(fā)熱及增加的辛烷值、利用其所帶來的增加的進(jìn)氣冷卻效應(yīng)，從而向發(fā)動(dòng)機(jī) 提供改進(jìn)的峰值扭矩輸出和/或排放性能。


圖1示出一般的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)；
圖2示出部分發(fā)動(dòng)機(jī)視圖3示出具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)；
圖4示出示例燃料箱和燃料泵配置；及
圖5示出說明示例噴射正時(shí)操作的圖表。
具體實(shí)施例方式
圖1通過箭頭8示出發(fā)動(dòng)機(jī)IO接收多種物質(zhì)(1、 2、、 N)的供給。各種物質(zhì) 可以包括多種不同的燃料混合物或其他可供選擇的燃料。在一個(gè)示例中，可以向發(fā)動(dòng) 機(jī)供給具有不同的汽油和/或酒精和/或水濃度的多種不同的物質(zhì)，且可以用混合的狀 態(tài)供給，或分離地供給。此外，控制器6對(duì)操作條件做出響應(yīng)控制所提供的不同物質(zhì) 的相對(duì)量和/或比率，操作條件可以通過傳感器4提供或推斷?；蛘?，在某些條件下， 這樣的相對(duì)量和/或比率可以通過由客戶向汽車添加的燃料混合物來確定，并且不會(huì) 因此在操作期間發(fā)生顯著的變化。
在一個(gè)示例中，不同的物質(zhì)可以表示具有不同酒精水平的不同燃料，包括一種物 質(zhì)是汽油，而另一種物質(zhì)是乙醇。在另外的示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以使用汽油作為第 一物質(zhì)，而使用包含酒精的燃料，如乙醇、甲醇、汽油和乙醇的混合物(如，約含 85%的乙醇和15%的汽油的E85)、汽油和甲醇的混合物(如，約含85%的甲醇和15% 的汽油的M85)、酒精和水的混合物、酒精、水和汽油的混合物等作為第二物質(zhì)。在 又一個(gè)示例中，第一物質(zhì)可以是具有比作為第二物質(zhì)的汽油酒精混合物的酒精濃度低 的汽油酒精混合物。
在一個(gè)實(shí)施例中，在同時(shí)使用汽油和包含酒精的燃料(如，乙醇)時(shí)，因?yàn)榫凭?的不同屬性，調(diào)整搡作條件以利用酒精燃料增加的進(jìn)氣冷卻(如，通過直接噴射)來 提供提高的發(fā)動(dòng)機(jī)性能是可能的。然后將此現(xiàn)象與增加的壓縮比和/或增壓和/或發(fā)動(dòng) 機(jī)尺寸減小聯(lián)合，可以用于例如獲得燃料經(jīng)濟(jì)效益(通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震限制)， 同時(shí)還允許發(fā)動(dòng)機(jī)搡作具有提高的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。
現(xiàn)參考圖2，示出了多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，以及與該汽缸連接的進(jìn)氣和排 氣路徑。在圖2所示的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10使用直接噴射器66。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)10 能夠使用多種不同的燃料混合物。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以使用汽油和包含酒精的燃料 的混合物，包含酒精的燃料如乙醇、甲醇、汽油和乙醇的混合物(如，約含8W的乙 醇和15%的汽油的E85),汽油和甲醇的混合物(如，約含85%的甲醇和15%的汽油的M85)等。直接噴射器66可以用于噴射汽油和這種基于酒精的燃料的混合物，其中混 合物中兩種燃料量的比率可以由控制器12通過例如混合閩調(diào)整。在另外的實(shí)施例中， 可以使用不同尺寸的噴射器和不同的燃料。
圖2還示出了直接噴射系統(tǒng)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)10具有火花點(diǎn)火。包括多個(gè)燃燒室的 內(nèi)燃機(jī)10由電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12控制。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室30如圖所示包括燃燒室 壁32,活塞36位于其中并連接到曲軸40。起動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)(未示出)可以經(jīng)由飛輪(未 示出)連接到曲軸40,或者也可以使用直接發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。
在一個(gè)具體示例中，如果需要的話，活塞36可以包括凹陷或槽(未示出)來幫 助形成分層的進(jìn)氣和進(jìn)燃料。然而，在可選實(shí)施例中，可以使用平坦的活塞。
燃燒室或汽缸30如圖所示經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣門52a和52b(未示出)及排氣門54a 和(未示出)與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通。因此，可以使用每汽缸四個(gè)氣 門，但也可以在另一個(gè)示例中使用每汽缸單個(gè)進(jìn)氣門和單個(gè)排氣門。還可以在另一個(gè) 示例中使用每汽缸兩個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門。
燃燒室30可以具有壓縮比，壓縮比是當(dāng)活塞36位于下止點(diǎn)與位于上止點(diǎn)時(shí)的容 積比率。通常，壓縮比在為9:1到10:1的范圍內(nèi)。然而，在使用辛烷值更高的燃料、 具有更高蒸發(fā)潛焓(latent enthalpy of vaporization)的燃料，和/或直接噴射時(shí)， 壓縮比會(huì)升高，這是由于辛烷值、蒸發(fā)潛焓，及直接噴射對(duì)爆震所具有的緩解效應(yīng)。
燃料噴射器66如圖所示直接連接到燃燒室30以通過電子驅(qū)動(dòng)器68從控制器12 接收的信號(hào)脈沖寬度dfpw成比例地直接向其中供給噴射的燃料。雖然圖2將噴射器 66示出為側(cè)置噴射器，它也可以位于活塞上方，如靠近火花塞92的位置。由于某些 基于酒精的燃料更低的揮發(fā)性，這樣的位置可以改進(jìn)混合及燃燒?；蛘?，噴射器可以 位于上方并靠近進(jìn)氣門來改進(jìn)混合。也可以使用附加的燃料噴射器。
燃料和/或水可以由包括燃料箱、燃料泵，及燃料導(dǎo)管的高壓燃料系統(tǒng)(未示出) 供給到燃料噴射器66?；蛘撸剂虾?或水可以由單級(jí)燃料泵以較低壓力供給，在此 情況，直接燃料噴射正時(shí)在壓縮行程期間會(huì)比使用高壓燃料系統(tǒng)的情況受到更多限 制。此外，雖然未示出，但燃料管可以具有向控制器12提供信號(hào)的壓力傳感器。
進(jìn)氣歧管44如圖所示經(jīng)由節(jié)氣板62與節(jié)氣門體58連通。在此具體示例中，節(jié) 氣板62連接到電動(dòng)機(jī)94,使得橢圓形的節(jié)氣板62的位置通過電動(dòng)機(jī)94由控制器12 控制。此配置可以稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)，這也可以在怠速控制期間使用。在 可選實(shí)施例中(未示出)，平行于節(jié)氣板62安排旁路空氣通道，以通過設(shè)置于空氣 通道內(nèi)的怠速控制旁路閥在怠速控制期間控制吸入的空氣流。在后面的這個(gè)可選實(shí)施 例中，節(jié)氣板62由汽車的搡作者驅(qū)動(dòng)，而加速器踏板和節(jié)氣門之間的線纜、或其他
裝置未在圖中示出。
排氣傳感器76如圖所示連接到催化轉(zhuǎn)化器70上游的排氣歧管48 (其中傳感器 76能夠符合各種不同的傳感器)。例如，傳感器76可以是用于提供排氣空燃比的指 示的多種已知傳感器中的任何一種，如線性氧傳感器、UEG0、雙態(tài)氧傳感器、EG0、 HEGO,或HC或CO傳感器。在此具體示例中，傳感器76是向控制器12提供信號(hào)EG0 的雙態(tài)氧傳感器，控制器12將信號(hào)EGO轉(zhuǎn)換為雙態(tài)信號(hào)EG0S。信號(hào)EGOS的高電壓 狀態(tài)指示排氣處于濃化學(xué)計(jì)量，而信號(hào)EGOS的低電壓狀態(tài)指示排氣處于稀化學(xué)計(jì)量。 可在反饋空燃比控制期間有利地使用信號(hào)EGOS來將平均空燃比在化學(xué)計(jì)量的均勾操 作模式期間保持在化學(xué)計(jì)量。
無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)88經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花以響應(yīng)來自控制 器12的點(diǎn)火提前信號(hào)SA。
控制器12可以通過控制噴射正時(shí)、噴射量、噴射模式等等，使燃燒室30以各種 燃燒模式運(yùn)作，包括均勻空燃比模式和/或分層空燃比模式。此外，可以在燃燒室中 形成組合的分層和均勻混合氣。在一個(gè)示例中，可以通過在壓縮行程期間搡作噴射器 66來形成分層。在另外的示例中，可以通過在進(jìn)氣行程期間運(yùn)行噴射器66 (可以是 開啟氣門噴射)來形成均勻的混合氣。在另外的示例中，還可以在進(jìn)氣行程之前運(yùn)行 噴射器66 (可以是關(guān)閉氣門噴射)來形成均勾的混合氣。在另外的示例中，還可以 在一個(gè)或多個(gè)行程期間(如，進(jìn)氣、壓縮、排氣等)使用來自噴射器66的多次噴射。 甚至更多的示例可以是在不同的條件下使用不同的噴射正時(shí)和混合氣組成，如下文所 述。
控制器12可以調(diào)整由燃料噴射器66供給的燃料的量，使得可以選擇燃燒室30 中均勻的、分層的、或均勻/分層組合的空燃混合氣是處于化學(xué)計(jì)量值、濃于化學(xué)計(jì) 量法值，或稀于化學(xué)計(jì)量法值。
排放控制裝置72如圖所示位于催化轉(zhuǎn)化器70下游。排放控制裝置72可以是三 元催化劑，微粒過濾器，N0,捕集器，或其組合。
控制器12如圖所示為微計(jì)算機(jī)，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、
用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，在此具體示例中如圖所示為只讀存儲(chǔ)器芯 片106、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、?；畲鎯?chǔ)器110,及常規(guī)數(shù)據(jù)總線。除了先前討論的
那些信號(hào)之外，控制器12如圖所示還從連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，包 括來自連接到節(jié)氣門體58的質(zhì)量空氣流量傳感器100的吸入質(zhì)量空氣流量(MAF)測(cè) 量值、來自連接到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)、來 自連接到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118的齒面點(diǎn)火傳感器信號(hào)(PIP),及來自節(jié)氣 門位置傳感器120的節(jié)氣門位置(TP)、來自傳感器122的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)(MAP)、 來自爆震傳感器182的爆震指示，及來自傳感器180的絕對(duì)或相對(duì)環(huán)境濕度指示。發(fā)
動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM由控制器l2通過信號(hào)PIP以常規(guī)方式生成，而來自歧管壓力傳感 器的歧管壓力信號(hào)MAP提供進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示。在化學(xué)計(jì)量的搡作期 間，此傳感器可以給出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的指示。此外，此傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一起可以提 供吸入汽缸中的進(jìn)氣(包括空氣)的估計(jì)。在一個(gè)示例中，也被用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感 器的傳感器118在曲軸每旋轉(zhuǎn)一周時(shí)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等距脈沖。
繼續(xù)圖2，示出了可變凸輪正時(shí)系統(tǒng)。具體來說，發(fā)動(dòng)機(jī)10的凸輪軸130如圖 所示與搖臂132和134連接以驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門52a、 52b和排氣門54a、 54b。凸輪軸130 直接連接到殼體136。殼體136形成具有多個(gè)齒138的齒輪。殼體136經(jīng)由正時(shí)鏈條 或皮帶(未示出)液壓連接到曲軸40。因此，殼體136和凸輪軸130以基本上等于 曲軸的速度旋轉(zhuǎn)。然而，通過操縱液壓連接(本文稍后將描述.)，凸輪軸130相對(duì)曲 軸40的位置可以由提前室142和延遲室144中的液壓改變。通過允許高壓液壓液進(jìn) 入提前室142，凸輪軸130和曲軸40之間的相對(duì)關(guān)系提前。因此，進(jìn)氣門52a、 52b 和排氣門54a、 54b相對(duì)于曲軸40以早于正常的時(shí)間開啟和關(guān)閉。類似地，通過允許 高壓液壓液進(jìn)入延遲室144,凸輪軸130和曲軸40之間的相對(duì)關(guān)系延遲。因此，進(jìn) 氣門5h、 52b和排氣門54a、 54b相對(duì)于曲軸40以晚于正常的時(shí)間開啟和關(guān)閉。
雖然此示例示出的是同時(shí)控制進(jìn)氣和排氣門正時(shí)的系統(tǒng)，也可以使用可變進(jìn)氣凸 輪正時(shí)、可變排氣凸輪正時(shí)、雙獨(dú)立可變凸輪正時(shí)，或固定凸輪正時(shí)。此外，也可以 使用可變氣門升程。此外，可使用凸輪軸齒面切換器來提供可以基于操作條件進(jìn)行選 擇的多種(通常是兩種)凸輪齒面。再此外，氣門機(jī)構(gòu)可以是指形從動(dòng)滾輪、直接作 用機(jī)械止回閥、機(jī)電、電液壓，或搖臂的其他選項(xiàng)。
繼續(xù)可變凸輪正時(shí)系統(tǒng)，連接到殼體136和凸輪軸130的齒138允許經(jīng)由向控制 器12提供信號(hào)VCT的凸輪正時(shí)傳感器150測(cè)量相對(duì)凸輪位置。齒l、 2、 3和4較佳 地用于測(cè)量凸輪正時(shí)并且是等距的(例如，在V-8雙組發(fā)動(dòng)機(jī)中，彼此間隔90度)， 而齒5較佳地用于汽缸標(biāo)識(shí)，如下文稍后所述。此外，控制器12發(fā)送控制信號(hào)(LACT、 MCT)到常規(guī)的電磁閥(未示出)來控制進(jìn)入提前室142、延遲室144的液壓液的流 量，或不讓液壓液進(jìn)入兩者。
可以用各種方式測(cè)量相對(duì)凸輪正時(shí)。總的來說，PIP信號(hào)的上升沿與從殼體136 上的多個(gè)齒138中的一個(gè)接收信號(hào)之間的時(shí)間或旋轉(zhuǎn)角度給出了相對(duì)凸輪正時(shí)的測(cè) 量。對(duì)具有兩個(gè)汽缸組和五齒齒輪的V-8發(fā)動(dòng)機(jī)的具體示例來說，每周旋轉(zhuǎn)中四次接 收特定組的凸輪正時(shí)的測(cè)量，及用于汽缸標(biāo)識(shí)的額外信號(hào)。
傳感器160也可以經(jīng)由信號(hào)162提供排氣中的氧濃度的指示，提供給控制器12 指示02濃度的電壓。例如，傳感器160可以是HEGO、 UEGO、 EGO，或其他類型的排 氣傳感器。還應(yīng)注意，如上文中參考傳感器76所述的那樣，傳感器160可以符合各
種不同的傳感器。
如上所述，圖2僅示出了多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，且應(yīng)理解，每個(gè)汽缸都具 有其自身的一組進(jìn)氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等等。
雖然未在圖2中示出，但發(fā)動(dòng)機(jī)10可以連接到各種增壓裝置，如機(jī)械增壓器或 渦輪增壓器。在增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)上，可以通過調(diào)整廢氣閥和/或壓縮機(jī)旁通閥來保持所 需扭矩。
現(xiàn)具體參考圖3，示例發(fā)動(dòng)機(jī)IO如圖所示具有四個(gè)直列汽缸。在一個(gè)實(shí)施例中， 發(fā)動(dòng)機(jī)IO可以具有禍輪增壓器319,渦輪增壓器319包括連接到排氣歧管48中的渦 輪319a及連接到進(jìn)氣歧管44中的壓縮機(jī)319b。雖然圖3并未示出中冷器，但可以 可選地使用它。渦輪319a通常經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸315連接到壓縮機(jī)319b?？梢允褂酶鞣N類 型的渦輪增壓器和排列。例如，可以使用可變幾何渦輪增壓器(VGT),其中在發(fā)動(dòng) 機(jī)操作期間可以通過控制器12來變化渦輪和/或壓縮機(jī)的幾何形狀?；蛘?，或附加地， 當(dāng)可變截面噴嘴設(shè)在排氣管中渦輪的上游和/或下游(和/或在進(jìn)氣管中位于壓縮機(jī)的 上游或下游)用于改變通過渦輪增壓器的氣體的有效膨脹或壓縮時(shí)，可以使用可變噴 嘴渦輪增壓器(VNT)。還可以使用另一些方法來改變排氣中的膨脹，如排氣泄壓閥。 圖3示出了渦輪319a周圍的示例旁通閥320和壓縮機(jī)319b周圍的示例旁通閥322， 其中每個(gè)閥都由控制器12控制。如上所述，這些閥可位于渦輪或壓縮機(jī)內(nèi)，或可以 是可變噴嘴。
同樣，如果需要的話，也可以使用雙渦輪增壓器排列，和/或順序的渦輪增壓器 排列。在多個(gè)可調(diào)整的渦輪增壓器和/或級(jí)的情況下，取決于操作條件(如，歧管壓 力、空氣流量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等等)，通過渦輪增壓器變化膨脹的相對(duì)量可能是適合的。 此外，如果需要的話，可以使用機(jī)械或電力驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器。
現(xiàn)參考圖4，示出了用于具有單個(gè)噴射器的示例中的示例燃料供給系統(tǒng)，其中該 單個(gè)噴射器是直接噴射器。在該示例中，燃料箱400如圖所示用于儲(chǔ)存燃料，如汽油 和酒精混合物。燃料箱具有內(nèi)部燃料泵402，其中內(nèi)部燃料泵是低壓燃料泵。燃料泵 404通過燃料導(dǎo)管406連接到低壓燃料泵402,其中燃料泵4(H是高壓燃料泵。高壓 外部燃料泵404連接到與燃料噴射器410連接的燃料導(dǎo)管406。如本文中所述，可以 通過調(diào)整例如泵402和/或404之一的泵操作參數(shù)來調(diào)整噴射器處的燃料壓力。
現(xiàn)參考圖5A,描述了考慮到燃料系統(tǒng)中的酒精量來調(diào)整燃料噴射參數(shù)的例程。 在510,例程讀取燃料中的酒精含量。燃料中的酒精含量可以是酒精百分比、酒精的 質(zhì)量比、酒精的體積比、燃料中氧的量，或燃料中的酒精量的各種其他指示。這樣的 指示可以通過酒精傳感器提供，或可以由基于操作條件的估計(jì)生成，或組合兩者。除 了例如質(zhì)量空氣流量、燃料噴射脈沖寬度、歧管壓力，和/或其他參數(shù)之外，也可以
使用來自排氣傳感器的反饋得出燃料中的酒精含量的估計(jì)。
繼續(xù)圖5A,在512,例程讀取可用于調(diào)整燃料噴射正時(shí)和/或燃料噴射量的其他 操作條件，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度、來自爆震傳感器的反饋、汽缸空氣量、歧管壓力、 進(jìn)氣溫度、歧管溫度、所需空燃比、點(diǎn)火正時(shí)、大氣壓力，和/或各種其他參數(shù)
然后，在513，例程基于在給定燃料的酒精含量下所需的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩和發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速確定是否調(diào)整燃料噴射壓力，且如果是則進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)榫凭遣糠盅趸?例 如，乙醇是CH5OH),所以它們?cè)谌紵陂g被氧化時(shí)與像汽油這樣的非氧化碳?xì)浠?合物相比釋放更少量的能量(更低的燃料熱值)。可以將增加燃料噴射量作為酒精含 量的函數(shù)，以便提供和汽油相同的燃燒能量，這要求燃料系統(tǒng)具有更大的動(dòng)態(tài)范圍。 可以調(diào)整脈沖寬度來提供所需量的燃料。然而，為了處理廣泛多樣的燃料，包括那些 具有高酒精含量的燃料，僅通過增加脈沖寬度來提供更大量的燃料可能不足以滿足在 低燃料需求條件下保持可接受的脈沖間可重復(fù)性的附加限制。在燃料的酒精含量變化 時(shí)，可以通過變化燃料供給壓力，使得在較高的轉(zhuǎn)速和/或扭矩條件下使用較高的壓 力并在較低的轉(zhuǎn)速和/或扭矩條件下使用較低的壓力，來處理直接噴射的動(dòng)態(tài)范圍問 題。
繼續(xù)圖5,在514,例程基于操作條件和燃料中的酒精量來確定每發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中 要執(zhí)行的噴射次數(shù)。例如，隨著燃料中的酒精量增加，可以適合于給定的搡作條件(如， 給定的轉(zhuǎn)速/負(fù)荷條件)選擇更多或更少的噴射次數(shù)。同樣，在每個(gè)動(dòng)力循環(huán)中進(jìn)行 多次噴射的情況下，當(dāng)酒精含量增加時(shí)可以在較早的噴射中噴射更大比例的燃料，這 樣會(huì)有更多時(shí)間可用于蒸發(fā)作用。
然后，在516，例程基于搡作條件和燃料的酒精量確定一個(gè)噴射正時(shí)(或在每循 環(huán)多次噴射的情況下確定多個(gè)正時(shí))。例如， 一次或多次噴射的噴射正時(shí)可以隨著燃 料中增加的酒精提前，以利用酒精較髙的蒸發(fā)潛焓來允許使更多時(shí)間用于蒸發(fā)作用。 在一個(gè)示例中，可以將提前噴射正時(shí)作為酒精含量及酒精類型(nature)(如，乙醇 相對(duì)于甲醇)的函數(shù)。例如和乙醇相比，可以對(duì)甲醇使用更多的噴射正時(shí)提前，因?yàn)?它的蒸發(fā)潛焓較高。同樣，可以基于噴射次數(shù)調(diào)整噴射正時(shí)。在另一個(gè)示例中，噴射 正時(shí)可以作為酒精含量的函數(shù)朝向這樣的時(shí)間段提前，其中在這樣的時(shí)間段中進(jìn)氣被 推回到進(jìn)氣歧管中。以此方式，通過穿過(pass by)進(jìn)氣門(一出一進(jìn)共兩次)能 協(xié)助酒精燃料的蒸發(fā)作用。通過以此方式冷卻進(jìn)氣系統(tǒng)，壓入(ram into)燃燒室的 進(jìn)氣密度會(huì)增加，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的峰值扭矩輸出。因此，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和酒 精含量調(diào)整噴射正時(shí)以提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。
注意，可以基于燃料中的酒精含量做出其他發(fā)動(dòng)機(jī)控制調(diào)整，如點(diǎn)火正時(shí)、增壓， 和/或各種其他調(diào)整。在一個(gè)示例中，將控制器增進(jìn)在可變幾何渦輪增壓器上(或通
過廢氣閥控制)的增壓作為由于酒精含量而增加的燃料辛烷值的函數(shù)。由于是直接噴 射進(jìn)汽缸，燃料的蒸發(fā)作用的冷卻效應(yīng)在汽缸中發(fā)生。和進(jìn)氣道噴射相比，這可以增 加冷卻并允許更大的增壓而不引起爆震。
在另一個(gè)示例中，控制器可以調(diào)整氣門正時(shí)來增加氣門重疊并至少部分地在氣門 重疊時(shí)間段期間噴射包含酒精的燃料，以通過燃料中增加的酒精增強(qiáng)進(jìn)氣冷卻效應(yīng)。 例如，可以提前進(jìn)氣門正時(shí)和/或延遲排氣門正時(shí)。例如，這樣的操作的一個(gè)示例在 圖5B的最后一個(gè)圖表中示出。
再此外，也可以調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)和/或氣門正時(shí)來響應(yīng)燃料中的酒精量。 圖5B中示出了可變噴射正時(shí)和每循環(huán)噴射次數(shù)的各種示例，其中垂直虛線指示 進(jìn)氣門開啟和進(jìn)氣門關(guān)閉。有各種參數(shù)會(huì)影響圖5B的圖表之間顯示出的調(diào)整，如本 文中所述，包括燃料中的酒精量和/或其他操作參數(shù)，如酒精類型、燃料噴射正時(shí)， 及燃料噴射脈沖數(shù)量、燃料噴射供給壓力、增壓、爆震檢測(cè)、溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，或 其他參數(shù)。
第一圖表(A)中示出的單次噴射是部分地在進(jìn)氣行程期間發(fā)生并在進(jìn)氣門關(guān)閉 之后結(jié)東。該噴射部分地發(fā)生在開啟進(jìn)氣門期間。在此示例中，和第二圖表(B)中 的噴射正時(shí)相比，噴射提前了，圖表(B)中示出了較短的燃料噴射持續(xù)時(shí)間和壓縮 行程期間較晚的正時(shí)。較短的持續(xù)時(shí)間可以用于補(bǔ)償例如增加的功率密度和較低的酒 精含量。第三圖表(C)示出了循環(huán)期間的多次噴射(兩次)，兩次都發(fā)生在壓縮行 程期間。然而，基于酒精含量和/或其他參數(shù)，噴射可以發(fā)生在進(jìn)氣行程期間，如第 四圖表所示。此外，如所示通過比較第三和第四圖表(D),可以基于燃料中的酒精 含量和/或其他參數(shù)調(diào)整相對(duì)噴射量。又，第五圖表(E)示出了燃料中的酒精含量改 變也能影響噴射之間的持續(xù)時(shí)間。
第六圖表(F)示出了如酒精含量這樣的操作條件會(huì)影響延遲的正時(shí)(late timing)和/或燃料噴射量，如由排氣行程噴射所示。類似地，第七圖表(G)示出了 變化可變正時(shí)、相對(duì)噴射量，及噴射之間的正時(shí)來響應(yīng)如燃料中的酒精含量這樣的參 數(shù)的另一個(gè)示例。
最后，末一個(gè)圖表(H)指示使用具有氣門重疊的推回(pushback)效應(yīng)的噴射 正時(shí)。如上所述，這樣的操作可用于進(jìn)一步利用燃料中增加的酒精含量帶來的進(jìn)氣冷 卻/蒸發(fā)效應(yīng)，來增加發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩同時(shí)減少爆震效應(yīng)。
注意，本文中包括的控制例程可用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)配置，如上述的那些。本文中所 述的具體例程可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一種或多種，如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、 多任務(wù)、多線程等等。因此，所示的各步驟或功能可以按所述順序執(zhí)行、并行執(zhí)行， 或在某些情況下省略。類似地，處理的順序不是實(shí)現(xiàn)在此所述的本發(fā)明的示例實(shí)施例
的特征和優(yōu)點(diǎn)所必須的，而是為了便于演示和說明提供的。取決于所使用的具體策略， 所示步驟或功能中的一個(gè)或多個(gè)可以重復(fù)執(zhí)行。此外，所述的步驟可以用圖形表示要 編程到控制器12中的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的代碼。
應(yīng)理解，在本文中公開的配置、系統(tǒng)和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實(shí)施 例不應(yīng)被視為具有限制意義，因?yàn)榇罅康淖凅w是可能的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于 V-6、 1-4、 1-5、 1-6、 V-8、 V-10、 V-12,對(duì)置4，及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。同樣，雖然 各種示例應(yīng)用于具有可變?cè)鰤旱陌l(fā)動(dòng)機(jī)，但這些方法也可以應(yīng)用于非增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)。 本申請(qǐng)的主題包括在本文中公開的各種系統(tǒng)和配置，及其他特征、功能，和/或?qū)傩?的所有新穎和非易見的組合及子組合。
本申請(qǐng)的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非易見的特定組合及子組合。這些權(quán)利要 求可能引用"一個(gè)"元素或"第一"元素或其等價(jià)。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括 對(duì)一個(gè)或一個(gè)以上這樣的元素的結(jié)合，而不是要求或排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的元 素。所公開的特征、功能、元素和/或?qū)傩缘钠渌M合及子組合可以通過修改本申請(qǐng) 的權(quán)利要求或通過在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提供新的權(quán)利要求來請(qǐng)求保護(hù)。這樣的權(quán)利 要求，無論是在范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、等價(jià)或不同，都應(yīng)被視為包括在 本發(fā)明的主題之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種控制在至少一個(gè)汽缸中具有多個(gè)噴射器的內(nèi)燃機(jī)的噴射正時(shí)的方法，所述方 法包括將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)汽缸中；及 根據(jù)燃料中的酒精量變化調(diào)整正時(shí)和噴射次數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述燃料中的酒精量變化， 調(diào)整燃料噴射壓力。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整還基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括基于所述酒精量調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括基于所述酒精量調(diào)整增壓量。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整包括根據(jù)所述酒精量增加，提 前噴射正時(shí)。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整包括根據(jù)所述酒精量增加，增 加噴射次數(shù)。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整包括提前噴射正時(shí)，這包括至 少部分地在進(jìn)氣和排氣門重疊條件期間噴射所述燃料并在汽缸中的活塞到達(dá)其排氣行程 上止點(diǎn)之前開始所述噴射。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括基于所述酒精量調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括基于吸入汽缸中的水的量調(diào)整點(diǎn) 火正時(shí)。
11. 一種控制具有汽缸的內(nèi)燃機(jī)的噴射正時(shí)的方法，所述方法包括 通過連接到所述汽缸的直接噴射器將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)汽缸中；及 根據(jù)在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件下燃料中酒精量的增加，提前所述噴射的正時(shí)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，在至少一種搡作條件期間，至少部分 地在進(jìn)氣和排氣門重疊條件期間直接噴射所述燃料。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)增壓，其中增壓 量根據(jù)所述酒精量變化而變化。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)以響應(yīng)所述酒精量。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)整氣門正時(shí)以響應(yīng)所述酒精量。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)整汽缸循環(huán)期間的噴射次數(shù) 以響應(yīng)所述酒精量。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括基于吸入汽缸的水的量調(diào)整點(diǎn) 火正時(shí)。
18. —種控制具有汽缸的內(nèi)燃機(jī)的噴射正時(shí)的方法，所述方法包括 調(diào)整所述汽缸的汽缸氣門的氣門正時(shí)來產(chǎn)生進(jìn)氣和排氣門重疊； 通過連接到所述汽缸的直接噴射器將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)汽缸中；及 調(diào)整所述噴射的正時(shí)，以至少部分地在所述氣門重疊期間噴射所述燃料，其中所述正時(shí)在所述燃料具有較高的酒精量時(shí)較早發(fā)生，并在所述燃料具有較低的酒精量時(shí)較遲發(fā) 生。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在所述燃料具有較髙的酒精量 時(shí)提前點(diǎn)火正時(shí)。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在更大量的水被吸入汽缸時(shí)提 前點(diǎn)火正時(shí)。
全文摘要
一種控制在至少一個(gè)汽缸中具有多個(gè)噴射器的內(nèi)燃機(jī)的噴射正時(shí)的方法，該方法包括將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)汽缸中，及根據(jù)燃料中的酒精量變化，調(diào)整正時(shí)和噴射次數(shù)。以此方式，可以使用直接噴射以及適當(dāng)?shù)脑鰤?、點(diǎn)火及燃料控制系統(tǒng)，憑借酒精更高的蒸發(fā)熱及增加的辛烷值、利用其所帶來的增加的進(jìn)氣冷卻效應(yīng)，從而向發(fā)動(dòng)機(jī)提供改進(jìn)的峰值扭矩輸出和/或排放性能。
文檔編號(hào)F02D43/00GK101122263SQ20061014845
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者戴安娜·布雷霍布 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司