專利名稱：基于直接噴射事件的發(fā)動機起動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起動發(fā)動機的方法，更具體地，涉及起動使用直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā) 動機的方法。
背景技術(shù)：
冷起動時的發(fā)動機排氣排放是整體汽車排放控制的關(guān)鍵因素。在冷起動期間，難 以在發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動(crank)和加速轉(zhuǎn)動(rim up)期間實現(xiàn)完全燃燒而仍能達到 最低的排放要求。具體來說，直噴式汽油發(fā)動機在起動期間面臨若干獨特的問題，如 燃料噴射管壓力變化較大，和/或空氣-燃料混合不夠充分。此外，與進氣道噴射不同， 大部分所噴射的燃料會出現(xiàn)在汽缸中，因此如果未燃燒，這些燃料就會作為未燃燒的 碳氫化合物離開發(fā)動機。
上述問題因汽缸工況在發(fā)動機起動/起動轉(zhuǎn)動/加速轉(zhuǎn)動過程期間快速改變而加 劇。例如，汽缸進氣運動、空氣-燃料混合、殘留氣體量、殘留氣體溫度、汽缸溫度 等會在一個燃燒事件與下 一個燃燒事件之間快速改變。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人在此認識到，發(fā)動機起動過程期間的噴射次數(shù)和/或噴射正時也會造成汽
缸工況，如空氣-燃料混合等的較大變化，且因此在例如與第一燃燒以來的汽缸燃燒
事件數(shù)相關(guān)時，可以按選擇的方式改變噴射次數(shù)和/或噴射正時，以便以可重復(fù)性更
高的方式在較大范圍的事件中實現(xiàn)改進的燃燒。
在一個具體示例中，可以通過一種起動使用直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動機的方法來
實現(xiàn)改進的起動，該方法包括基于第一汽缸事件以來的汽缸事件數(shù)，調(diào)節(jié)每燃燒循環(huán) 中的直接噴射次數(shù)。
當然，也可以使用各種替代方法，如本文中所述的那些替代方法。


圖i是發(fā)動機的示意圖2是在發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動、加速轉(zhuǎn)動，或發(fā)動機轉(zhuǎn)速初始穩(wěn)定化期間改變噴射次 數(shù)和/或噴射正時的控制系統(tǒng)對基于事件的發(fā)動機起動進行控制的高級流程圖3A-3N描述燃料噴射模式的各種示例； 圖4示出可以選擇的各種示例噴射模式；圖5是示出第一發(fā)動機汽缸事件以來的多個事件中使用的示例噴射模式的表格； 圖6是在發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動和/或加速轉(zhuǎn)動期間響應(yīng)于發(fā)動機事件調(diào)節(jié)噴射模式的 示例高級流程圖7示出用于存儲對應(yīng)于多種工況的基于事件的燃料噴射模式或燃料噴射正時
的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
圖8是用于確定汽缸事件數(shù)的示例高級流程圖9A-圖9B示出在起動期間改變噴射次數(shù)或噴射正時的示例；及
圖io示出發(fā)動機起動的示例數(shù)據(jù)。
具體實施例方式
圖1是示出可包括在汽車推進系統(tǒng)中的多汽缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖。 發(fā)動機10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)及經(jīng)輸入裝置130來自汽車操 作者132輸入控制。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板及用于產(chǎn)生成比例的 踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室(即，汽缸)30包括燃 燒室壁32,活塞36位于其中?；钊?6可以連接到曲軸，以將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化 為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可以經(jīng)傳動系統(tǒng)連接到汽車的至少一個驅(qū)動輪。此外， 起動機馬達可以經(jīng)飛輪連接到曲軸40,以啟用發(fā)動機10的起動搡作。
燃燒室30可以經(jīng)進氣歧管42從進氣道44吸收空氣進氣，并經(jīng)排氣道48排出燃 燒排氣。進氣道44和排氣道48可以經(jīng)相應(yīng)的進氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒 室30連通。在某些實施例中，燃燒室30可以包括兩個或多個進氣門和/或兩個或多 個排氣門。
在該示例中，進氣門52和排氣門54可以經(jīng)相應(yīng)的凸輪驅(qū)動系統(tǒng)51和53通過凸 輪驅(qū)動控制。凸輪驅(qū)動系統(tǒng)51和53的每個都可以包括一個或多個凸輪，并使用可由 控制器12控制的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT) 和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個來改變氣門操作。進氣門52和排氣 門54的位置分別可以通過位置傳感器55和57確定。在替代實施例中，進氣門52和 /或排氣門54可以通過電動氣門驅(qū)動控制。例如，汽缸30可以替代地包括通過電動 氣門驅(qū)動控制的進氣門，及通過包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪驅(qū)動控制的排氣門。
燃料噴射器66如圖所示直接連接到燃燒室30,用于與經(jīng)電子驅(qū)動器68按照從 控制器12接收的信號脈沖寬度FPW的比例向其中噴射燃料。以此方式，燃料噴射器 66提供所稱的進入燃燒室30的直接燃料噴射。燃料噴射器可以安裝在例如燃燒室的 側(cè)面，或燃燒室的頂部。燃料可由包括燃料箱、燃料泵及燃料導(dǎo)管的燃料系統(tǒng)(未示 出)向燃料噴射器66供給。在某些實施例中，燃燒室30可以替代地或附加地包括設(shè) 置在進氣道44中的燃料噴射器，這樣的配置可提供進入燃燒室30上游的進氣道中的 所稱的進氣道燃料噴射。進氣歧管42可以包括具有節(jié)流閥片64的節(jié)氣門62。在該具體示例中，節(jié)流閥 片64的位置可以由控制器12通過向與節(jié)氣門62配套的電動馬達或致動器提供的信 號改變，該配置通常稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。以此方式，可以操作節(jié)氣門62, 以改變向燃燒室30以及其他發(fā)動機汽缸提供的空氣進氣。節(jié)流閥片64的位置可以由 節(jié)氣門位置信號TP向控制器12提供。進氣歧管42可以包括空氣質(zhì)量流量傳感器120 及歧管空氣壓力傳感器122,用于向控制器12提供相應(yīng)的信號MAF和MAP。
點火系統(tǒng)88可以在選擇的工作模式下響應(yīng)于來自控制器12的點火提前信號SA， 通過火花塞92向燃燒室30提供點火火花。雖然示出了火花點火組件，但在某些實施 例中，燃燒室30或發(fā)動機10的一個或多個其他燃燒室可以用壓縮點火模式工作，可 以使用火花點火，也可以不使用火花點火。
排氣傳感器126如圖所示連接到排放控制裝置70上游的排氣道48。傳感器126 可以是任何適合用于提供排氣空燃比指示的傳感器，如線性氧傳感器或UEGO (通用 或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、 HEGO(加熱型EGO) 、 NOx傳感器、 HC傳感器，或CO傳感器。排放控制裝置70如圖所示沿排氣傳感器126下游的排氣 道48排列。排放控制裝置70可以是三元催化劑(TWC) 、 NOx捕集器、各種其他排 放控制裝置，或其組合。在某些實施例中，在發(fā)動機10運行期間，可以周期性地通 過以特定的空燃比操作發(fā)動機的至少一個汽缸來重置排放控制裝置70。
控制器12如圖l所示為微計算機，其中包括微處理器單元(CPU) 102、輸入/ 輸出端口 (1/0)104、用于存儲可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲媒體，在該具體示例 中如圖所示為只讀存儲器芯片(ROM) 106、隨機存取存儲器(RAM) 66、?；畲鎯ζ?(KAM)llO,及數(shù)據(jù)總線。除上述信號之外，控制器12還接收來自連接到發(fā)動機10 的傳感器的各種信號，包括來自空氣質(zhì)量流量傳感器120的吸入空氣質(zhì)量流量(MAF) 測量值；來自連接到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT); 來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);及來自傳感器122的絕對歧管壓力信號 (MAP)。曲軸角可以由控制器根據(jù)來自連接到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其 他類型的傳感器)的齒面點火傳感器信號(PIP)來確定。作為一個示例，控制器可 以用凸輪軸位置信號處理PIP信號來確定曲軸角。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號(RPM)也可以由 控制器12根據(jù)信號PIP生成?；蛘?，可以使用其他適合的曲軸角傳感器。來自歧管 壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供進氣歧管中的真空或壓力的指示。注意， 可以使用上述傳感器的各種其他組合，如使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器，或相 反。在化學(xué)計量空燃比操作期間，MAP傳感器可以給出發(fā)動機扭矩的指示。此外，該 傳感器可以結(jié)合檢測到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，提供吸入汽缸的進氣(包括空氣)的估計。在 一個示例中，也可用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器11S可以在曲軸每旋轉(zhuǎn)一周時產(chǎn)生 預(yù)定數(shù)量的等距脈沖。
如上所述，圖l僅示出多汽缸發(fā)動機中的一個汽缸，且每個汽缸可以類似地包括其自身的一組進氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。
上述汽缸30可以用所稱的四行程循環(huán)工作。四行程燃燒循環(huán)可以包括進氣行程、 壓縮行程、動力行程，及排氣行程，其中四個行程可重復(fù)執(zhí)行。在進氣行程和動力行 程期間，活塞離開進氣門和排氣門(如，向下)移動，而在壓縮行程和排氣行程期間， 活塞朝向進氣門和排氣門移動。特別是，在壓縮行程期間，活塞向上的移動使燃燒室 中的空氣和/或空燃混合物受到壓縮。
在某些工況下，可以關(guān)閉或停用發(fā)動機或發(fā)動機的一個或多個汽缸。作為一個非 限制性示例，在發(fā)動機的怠速工況期間，可以在汽缸內(nèi)停止提供燃料或火花，以停用 一個或多個汽缸。在請求增加發(fā)動機輸出時，可以重起動發(fā)動機的一個或多個汽缸， 從而重新開始提供燃料和/或火花。在其中只停用發(fā)動機的部分汽缸的工況下，發(fā)動 機可以在起動機馬達的輔助下或不在其輔助下以足夠的動能重起動停用的汽缸。或 者，在所有汽缸均從停用或關(guān)閉狀態(tài)起動時，可以搡作起動機馬達來輔助起動轉(zhuǎn)動。
現(xiàn)參考圖2，描述可在各種發(fā)動機工況期間，如發(fā)動機起動期間使用的例程的高
級流程圖。在發(fā)動機起動期間對直接燃料噴射的控制及所產(chǎn)生的燃燒性能、排放等， 會受到多種參數(shù)、工況及因素的影響。此外，這些工況會在一個燃燒事件和下一個燃 燒事件之間發(fā)生很大變化，特別是在發(fā)動機起動期間，甚至?xí)谝粋€事件和下一個事 件之間發(fā)生顯著改變。例如，發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管壓力、排氣壓力、溫度、殘留氣體、 進氣運動及流動模式(如，渦流、滾流等)、空氣-燃料混合、噴射壓力等都可能在 起動期間有很大變化，從而舉例來說會影響燃燒速率、燃燒持續(xù)期(或燃盡期)、排 放物成分、扭矩產(chǎn)生，及不點火。在其中燃燒性能對噴射正時和噴射次數(shù)特別敏感的 直接噴射的示例中，起動期間的這些較大變化會進一步加劇。
然而，雖然這些參數(shù)(及對應(yīng)的影響)在起動期間的一個事件與下一個事件之間 有很大變化，但其這些參數(shù)也可能與發(fā)動機的燃燒事件高度相關(guān)。例如，在某些工況 下，在起動以來的第一燃燒事件期間，特定行程中的多次噴射可以改進燃燒，然而在 第二或后續(xù)事件期間，相同的噴射模式可以使性能劣化。類似地，在其他工況下，在 第一燃燒事件期間，特定行程中的單次噴射可以使燃燒劣化，而在第二或后續(xù)事件期 間，相同的噴射模式可以改進性能。
因此，在起動期間，有利的是隨汽缸事件改變?nèi)紵h(huán)期間的噴射次數(shù)。附加地 或替代地，有利的是改變直接噴射的燃料的噴射正時，如隨汽缸事件改變至少部分噴 射所處的行程。再者，可以在起動期間隨汽缸事件調(diào)節(jié)其他參數(shù)，如進氣運動控制閥 位置、點火正時、直接噴射的燃料的量。以此方式，隨著汽缸事件的發(fā)生，可以基于 汽虹事件，有利地使用這些參數(shù)的較強效果來抵消起動期間燃燒性能的較大變化。
現(xiàn)參考圖2，首先在210,例程確定汽缸事件數(shù)。例如，事件數(shù)可以相關(guān)于第一 燃燒事件以來的燃燒事件數(shù)、具有特定特征(如，高于完全燃燒的預(yù)定百分比)的第 一燃燒事件以來的燃燒事件數(shù)、第一噴射事件以來的噴射次數(shù)、第一行程事件以來的程數(shù)等。
接下來，在212,例程至少基于210中確定的汽缸事件數(shù)，確定給定汽缸燃燒事 件中每循環(huán)的噴射次數(shù)。此外，該例程可以至少基于210中確定的事件數(shù)，確定其他 噴射參數(shù)，如噴射正時(如，持續(xù)期、行程等)?？捎糜谡{(diào)節(jié)所確定的噴射次數(shù)和/ 或噴射正時的其他參數(shù)包括溫度(如，發(fā)動機冷卻劑溫度)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管壓力、 環(huán)境壓力等。再者，也可以基于事件數(shù)確定其他參數(shù)，如燃料噴射量(如燃料噴射總 量、每次噴射的燃料量等)、點火正時、節(jié)氣門位置、期望的空氣量、期望的歧管壓 力、進氣運動控制閥位置，及其他參數(shù)。
例如，例程可以基于燃燒事件，在各種每循環(huán)噴射次數(shù)及噴射正時/所處行程， 如那些參考圖3A-圖3N所述的噴射次數(shù)、噴射正時/所處行程之間進行選擇。
最后，在214，例程實現(xiàn)或提供在212中和/或在其他例程中確定的噴射參數(shù)。 因此，噴射次數(shù)、噴射正時/所處行程及噴射量可以隨事件數(shù)的增加而變化。
除響應(yīng)于發(fā)動機汽缸事件改變噴射次數(shù)之外，也可以響應(yīng)于發(fā)動機汽缸事件數(shù)調(diào) 節(jié)所供給的燃料量。例如，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，穩(wěn)定的燃燒所需的燃料量可能下降 多達30%。因此，所供給的直接噴射燃料的量和正時可以和事件相關(guān)。以此方式，可 以調(diào)整每個事件，以通過分次噴射(如果出現(xiàn))所產(chǎn)生的混合氣分層來提供穩(wěn)定的低 排放燃燒。例如，在起動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速下，在第一燃燒事件中，可以將壓縮行程中的兩次 噴射用于第一燃燒事件(如，為了減少所使用的燃料總量)，而后續(xù)的事件可以在進 氣行程中進行兩次噴射，或者在進氣行程中進行一次噴射，而在壓縮行程中進行另一 次噴射。
雖然上述示例是示意性的，但本文所述的方法可以在其操作的起動轉(zhuǎn)動和加速轉(zhuǎn) 動部分期間，對每個事件使用正時的各種組合。這允許控制系統(tǒng)調(diào)整每個事件，以在 例如任何給定溫度下或燃燒事件中滿足發(fā)動機的需要。
現(xiàn)參考圖3，描述多次噴射和單次噴射的各種示例，以示出可按本文所述方式使 用的各種示例噴射模式。在這些圖中，所示的噴射正時/噴射所處行程由活塞位置定 義，例如，其中從上止點到下止點的運動定義出進氣行程。具體來說，圖3A-圖3N 示出四行程燃燒循環(huán)中的每個循環(huán)，其中包括進氣行程(I)、壓縮行程(C)、動力 行程(P),及排氣行程(E)。
具體來說，圖3A示出單次進氣行程噴射，其中噴射的整個持續(xù)期發(fā)生在進氣行 程中。這樣的噴射在本文中用"I"表示。雖然示出特定的開始正時和持續(xù)期，但可 以基于包括事件數(shù)的各種工況進行調(diào)節(jié)，如箭頭所示。例如，在起動期間，可以基于 工況調(diào)節(jié)噴射開始角、噴射終止角，及噴射持續(xù)期。
圖3B示出至少部分地(且此情況中大部分地)發(fā)生在進氣行程期間(并部分地 發(fā)生在排氣行程期間)的單次噴射。這樣的噴射在本文中也用"I"表示。雖然示出 特定的開始正時和持續(xù)期，但可以基于包括事件數(shù)的各種工況進行調(diào)節(jié)。雖然該示例示出的噴射正時早于圖3A所示的噴射正時終止，但如上所述，可以調(diào)節(jié)該正時，甚 至該噴射可以例如在壓縮行程期間終止。
圖3C示出單次壓縮行程噴射，其中噴射的整個持續(xù)期發(fā)生在壓縮行程中。這樣
的噴射在本文中用"c"表示。雖然示出特定的開始正時和持續(xù)期，但可以基于包括
事件數(shù)的各種工況進行調(diào)節(jié)。
圖3D示出至少部分地(且此情況中大部分地)發(fā)生在壓縮行程期間(并部分地 發(fā)生在進氣行程期間)的單次噴射。這樣的噴射在本文中也用"C"或"I"表示。雖 然示出特定的開始正時和持續(xù)期，但可以基于包括事件數(shù)的各種工況進行調(diào)節(jié)。雖然 該示例示出的噴射正時早于圖3C所示的噴射正時終止，但如上所述，可以調(diào)節(jié)該正 時，甚至該噴射可以例如在動力行程期間終止。
圖3E示出兩次壓縮行程噴射，其中每次噴射的整個持續(xù)期發(fā)生在壓縮行程中。 這樣的噴射在本文中用"C: C"表示。雖然示出特定的開始正時和持續(xù)期，但可以基 于包括事件數(shù)的各種工況進行調(diào)節(jié)。此外， 一次或多次噴射可以至少部分地發(fā)生在壓 縮行程外，如圖3F的示例所示，其中第一噴射部分地發(fā)生在進氣行程期間，并部分 地發(fā)生在壓縮行程期間(且可以表示為C: C或I: C)。此外，正時可以改變，且第 二噴射的終止正時可以例如發(fā)生在動力行程期間。
圖3G示出進氣行程噴射和壓縮行程噴射，其中進氣行程噴射的整個持續(xù)期在進 氣行程中，而壓縮行程噴射的整個持續(xù)期在壓縮行程中。這樣的噴射在本文中用"1: C"表示。雖然示出特定的開始正時和持續(xù)期，但可以基于包括事件數(shù)的各種工況進 行調(diào)節(jié)，并分別超出進氣行程和壓縮行程延續(xù)，如上所述，并如圖3H、圖3I和圖3J 中所示，這些噴射中的每個也可以在本文中表示為"I: C"。此外，圖3J所示的正 時在本文中也可以用"I: I"表示。
在一個示例中，有利的是在起動轉(zhuǎn)動搡作中的第一燃燒事件及多個后續(xù)燃燒事件 中執(zhí)行I: C噴射，并可能在催化劑暖機操作中繼續(xù)執(zhí)行I: C噴射，催化劑暖機搡作 包括在怠速控制期間使用延遲點火正時，以在升高的發(fā)動機怠速下增加排氣熱。在一 個示例中，在后續(xù)的燃料事件中繼續(xù)執(zhí)行第一和第二直接燃料噴射，直至排氣溫度達 到暖機工況。這樣的噴射方法可以通過進氣行程噴射提供足夠的混合，而通過壓縮行 程噴射提供稍濃的混合氣。這可以提高燃燒穩(wěn)定性，同時提供可接受的HC排放，并 減少對過量供給燃料(over-fueling)的需要。
圖3K示出與圖3H所示類似的又一個示例，其中雖然也是在相同的行程期間，但 是噴射持續(xù)期和開始正時/終止正時不同。因此，圖3H僅示出如何如通過改變噴射的 持續(xù)期、開始角、終止角、兩次噴射之間的相對持續(xù)期等來調(diào)節(jié)噴射而不改變噴射所 處行程的一個示例，所有所述因素都可以隨燃燒事件數(shù)而改變。
圖3L示出使用兩次進氣行程噴射的示例，每次噴射都完全處在進氣行程中，這 在本文中可以用"I: I"表示。此外，各種變體是可能的，例如圖3M和圖3N所示，其中示出每次噴射可以如何至少部分地落在其他行程中，然而每次噴射仍基本上處在 進氣行程期間。此外，圖3M和圖3N的每個中的噴射可以用"I: I"表示，且圖3M 的方法也可以進一步在本文中表示為"I: C"。
如上所述，標記"I: I"例如可表示使用兩次噴射，其中每次噴射至少部分地發(fā) 生在進氣行程期間，且可能(但不是必須的)每次噴射基本上發(fā)生在進氣行程期間， 和/或每次噴射完全處在進氣行程中。類似地，標記"C: C"例如可表示使用兩次噴 射，其中每次噴射至少部分地發(fā)生在壓縮行程期間，且可能(但不是必須的)每次噴 射基本上發(fā)生在壓縮行程期間，和/或每次噴射完全處在壓縮行程中，且對于本文中 所述的各個其他標記可以此類推。
因此> 雖然上述示例示出可跨越一個或多個行程的噴射，但在一個示例中，表示 為發(fā)生在特定行程中的噴射可以基本上處在該行程期間，然而可以部分地延續(xù)進入一 個或多個其他行程。此外，上述正時中的任何一個可以隨包括汽缸事件數(shù)的工況而改 變，以便較早發(fā)生、較晚發(fā)生、改變噴射持續(xù)期，和/或改變多次噴射之間供給的燃 料的相對量。
注意，存在各種用于隨事件數(shù)改變噴射正時的方法，如改變其間完全供給噴射的 燃料的行程(如，圖3A至圖3C),改變其間至少部分供給直接噴射的燃料的行程(如， 圖3A至圖3B),改變其間供給大部分燃料的行程(如，圖3B至圖3D),改變在行 程中供給燃料的正時(如，圖3C至圖3D),其他方法，及其組合。
現(xiàn)參考圖4，描述各種示例噴射模式，包括進氣行程噴射(I)、壓縮行程噴射 (C)、包含兩次進氣行程噴射的多次噴射(I: I)、包含一次進氣行程噴射和一次 壓縮行程噴射的多次噴射(I: C)、包含兩次壓縮行程噴射的多次噴射(C: C)，及 其他可能情況。注意，如上文所述，作為示例，進氣行程噴射可以具有完全處于或至 少部分處于進氣行程期間的噴射正時，而壓縮行程噴射可以具有完全處于或至少部分 處于壓縮行程期間的噴射正時。
具體參考壓縮壓縮(C: C)噴射模式，對特定的發(fā)動機溫度和/或燃料噴射壓 力，通過例如在第一燃燒事件中，在壓縮行程期間噴射燃料兩次，可以在燃燒室中產(chǎn) 生在調(diào)節(jié)下減少的排放。這允許在發(fā)動機冷起動的起動轉(zhuǎn)動以來的第一燃燒事件中點 燃半均質(zhì)的燃料云團及局部的濃混合氣。
參考進氣壓縮(I: C)噴射模式，控制器可以用于基于燃料壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速 及發(fā)動機起動溫度改變噴射正時，以使點火期間在火花塞周圍存在穩(wěn)定的濃混合氣。 進氣行程噴射可能因均質(zhì)進氣太稀不能產(chǎn)生自燃，但如果存在來自其他來源的足夠的 燃燒能量，則可以保持穩(wěn)定的燃燒。壓縮行程噴射在火花塞周圍產(chǎn)生可以穩(wěn)定地點燃 的局部濃混合氣。
對于燃料壓力變化，可以調(diào)節(jié)這些事件的正時，以使l)均質(zhì)進氣未在燃燒室中 過度擴散而在汽缸壁上液化，及2)燃料噴射的動量不會使壓縮行程中噴射的較濃的燃料越過火花塞。
對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可以改變正時，以便調(diào)節(jié)噴射燃料所需的時間，從而將混合氣 保持在火花塞區(qū)域附近。對于冷卻劑溫度變化，控制器可以使壓縮行程中的噴射事件 盡可能晚(如，取決于噴射持續(xù)期，可以使其發(fā)生在壓縮行程中較晚的部分)，以使 燃料由于壓縮產(chǎn)生的熱量從而可以更好地蒸發(fā)。此外，可以改變進氣行程噴射和壓縮 行程噴射之間的分配比率(如，所供給的燃料的相對量)，以使壓縮行程期間噴射的 燃料質(zhì)量不變，而進氣行程期間的燃料噴射改變，從而以這樣的方式對燃料在冷的汽 缸壁和活塞頂上的自然液化進行調(diào)節(jié)。例如，進氣行程噴射量可以隨事件基于溫度改 變，以隨著液化作用的改變逐漸減少。
參考進氣進氣(I: I)噴射模式，該模式考慮到均質(zhì)的空燃進氣，但允許較長 的噴射時間，以使燃料在燃燒室中擴散到汽缸壁和活塞頂?？刂破骺梢皂憫?yīng)于發(fā)動機 轉(zhuǎn)速改變噴射正時，以使兩次噴射都在燃燒室中恰當?shù)鼗旌?，以得到真正的均質(zhì)進氣。
使用圖2的示例方法，例如，可以校準一個或多個(或所有)上述噴射正時模式， 使其響應(yīng)于燃燒事件改變，以適應(yīng)發(fā)動機燃燒室設(shè)計變化、噴射器設(shè)計和指向、進氣 運動變化等。此外，在某些示例中，各種噴射模式中的每個可以在有限的工況下可用， 這樣的工況如溫度、RPM、噴射壓力、負荷、排氣溫度、EGR水平、凸輪正時、空燃 比等。因此，對噴射模式的選擇不僅考慮燃燒事件數(shù)，而是進一步基于上述工況中的 一個或多個來考慮。
現(xiàn)參考圖4和圖5，圖4示出可以選擇的各種示例噴射模式和圖5示出第一發(fā)動 機汽缸事件以來的多個事件中使用的示例噴射模式的表格。圖4的表格中示出三個示 例起動工況及基于汽缸事件數(shù)進一步確定的對應(yīng)的噴射模式。具體來說，圖4示出點 火順序為1-3-4-2的示例四汽缸發(fā)動機的燃燒汽缸、對第一燃燒事件以來的燃燒事件 計數(shù)的燃燒事件數(shù)，及三種不同工況下的噴射模式和正時。不同的工況可以是不同的 溫度工況、不同的大氣壓、燃料導(dǎo)管壓力/噴射壓力、不同的停機持續(xù)期，或各種其 他參數(shù)，或其組合。
對第一工況，在第一燃燒事件中進行兩次壓縮行程噴射，然后接下來的五個燃燒 事件中的每個可以用I: C噴射工作。然后，對接下來的三個后續(xù)事件，可以使用I: I噴射，接下來對單獨控制的其余事件使用I噴射。在第二工況下，第一事件用C: C 噴射工作，接下來的三個事件用C噴射工作，然后其余事件用I噴射工作。最后，第 三個示例示出所有事件都使用I噴射的操作。
注意，在預(yù)定數(shù)量的事件之后，例如，對噴射次數(shù)和/或噴射正時的選擇可以基 于其他參數(shù)，并因此獨立于事件計數(shù)。預(yù)定數(shù)量的事件可以隨工況改變，如停機和/ 或重起動工況(如，起動以來的時間或可區(qū)分冷起動與可能出現(xiàn)在停機-起動怠速操 作期間的暖機重起動/熱重起動的其他參數(shù))。此外，這樣的工況也可用于選擇對應(yīng)
于給定事件數(shù)的噴射模式。圖6示出在發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動和/或加速轉(zhuǎn)動期間響應(yīng)于發(fā)動機事件調(diào)節(jié)噴射模式 的示例例程。首先，在610,例程判斷當前工況是否包括發(fā)動機起動、起動轉(zhuǎn)動，和 /或發(fā)動機加速轉(zhuǎn)動工況。該判斷可以基于各種指示，如曲軸位置傳感器、駕駛者鑰 匙位置等。如果是，則例程進入612，以判斷是否啟用基于事件的燃料噴射。這可以
包括判斷例如當前起動是否是預(yù)定的發(fā)動機停機時間之后的冷起動，區(qū)別于停機時間 少于預(yù)定時間的熱重起動。此外，也可以使用其他工況，如大氣壓、冷卻劑溫度、環(huán)
境溫度等。在一個示例中，例程僅在發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動期間進入614。
對612的回答為是時，例程進入614,以確定汽缸事件數(shù)。例如，圖8的例程可 用于確定起動期間第一燃燒事件以來的汽缸燃燒事件數(shù)，或起動期間第一供燃料事件 以來的汽缸供燃料事件數(shù)。然后，在615,例程判斷事件數(shù)是否大于(可以隨如發(fā)動 機轉(zhuǎn)速等工況改變的)閾值。如果否，則例程進入616。在616,例程至少基于614 中確定的事件數(shù)，確定汽缸燃燒循環(huán)中的直接噴射次數(shù)。然后，在61S,例程基于各 種工況，包括事件數(shù)、汽缸空氣量、進氣溫度，及其他工況，確定每次噴射的燃料噴 射量(如，所噴射的燃料的質(zhì)量)。
然后，在620，例程基于各種工況，包括事件數(shù)，確定每次噴射的噴射正時、噴 射所處行程，和/或持續(xù)期。接下來，在622,例程至少基于614中確定的事件數(shù)， 確定點火正時。'此外，在624,例程可以基于事件數(shù)確定發(fā)動機中的各種其他致動器 的期望設(shè)置，包括進氣運動控制閥位置、渦流控制閥位置、氣門正時、EGR量等。然 后，在626,例程調(diào)節(jié)各種致動器和燃料噴射器，以實現(xiàn)上述確定的期望工況。
繼續(xù)參考圖6，對612的回答為否時，例程進入630，以使用基于時間的噴射模 式，和/或基于發(fā)動機起動以來的時間進行正時選擇。此外，對615的回答為是時， 例程進入632,以獨立于事件數(shù)確定噴射正時、噴射量，和/或噴射次數(shù)。
通過根據(jù)圖6所示的示例方法進行操作，可以隨事件數(shù)改變起動期間每循環(huán)的直 接噴射次數(shù)、每次噴射的正時/所處行程，和/或每次噴射的持續(xù)期(如，所供給的燃 料質(zhì)量)，以使燃料分布和燃料供給更好地匹配快速變化的汽缸工況。
在一個示例中，可以例如使用如圖7所示的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，重新排列或組合圖6 中的各種判斷。具體來說，圖7示出可存儲在例如控制器12的存儲器中，并可用于 如以圖2或圖6所示方式調(diào)節(jié)噴射次數(shù)和/或噴射正時的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。具體來說， 圖7示出第一噴射和第二噴射中的每次噴射的開始角SA (單位為曲軸角度數(shù))及噴 射持續(xù)期D (單位為曲軸角度數(shù))。雖然在該圖中最多示出兩次噴射的數(shù)據(jù)，但也可 以如所示那樣使用附加噴射的附加數(shù)據(jù)。所示的每個開始角SA和持續(xù)期D都具有兩 個下標，第一下標表示事件數(shù)，第二下標表示噴射次數(shù)。例如，SA"是第三汽缸點 火事件中的第二噴射的開始角。此外，雖然存儲了對應(yīng)于給定的可能噴射次數(shù)的數(shù)據(jù)， 但給定事件中的噴射次數(shù)可以變化。例如，通過使一個或多個值歸零，可以在該事件 中略去該次噴射。雖然該示例示出噴射開始角和燃料量的值，但也可以存儲各種其他參數(shù)，如噴射 開始角和終止角兩者、以行程衡量的噴射正時等。
現(xiàn)參考圖8，描述用于確定發(fā)動機汽缸事件計數(shù)的例程。在所述示例中，汽缸事 件計數(shù)表示發(fā)動機起動期間第一燃燒事件以來的燃燒事件數(shù)。然而，可以使用各種其 他汽缸事件計數(shù)，如第一噴射事件以來的噴射次數(shù)、第一點火事件以來的點火事件數(shù)， 或其他。
首先，在810,例程判斷發(fā)動機當前是否停止。如果是，則在812將計數(shù)重置為 零。否則，例程進入814，判斷是否發(fā)生了事件。如果是，則例程在816使汽缸事件 計數(shù)遞增l。否則，例程終止?？梢允褂闷渌麉?shù)來終止(并重置)發(fā)動機事件計數(shù)， 如達到預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機失速、發(fā)動機不點火，或其他參數(shù)。
現(xiàn)參考圖9A-圖9B,在兩個表格中示出隨事件數(shù)改變噴射所處行程及每循環(huán)噴 射次數(shù)兩者的替代示例。圖9A示出先改變噴射次數(shù)(*),然后改變噴射正時(**) 的第一示例，而圖9B示出在一個事件中改變噴射次數(shù)和噴射正時兩者(***)的第二 示例。
注意，本文中包括的示例控制和估值例程可用于各種發(fā)動機和/或汽車系統(tǒng)配置。 本文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、中 斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各種步驟、操作或功能可以按所示的順序 執(zhí)行、并行執(zhí)行，或在某些情況下略去。類似地，處理的順序不是實現(xiàn)本文中所述的 示例實施例的特征和優(yōu)點所必需，而是為便于演示和說明而提供。取決于所使用的具 體策略，可以重復(fù)執(zhí)行所示步驟和功能中的一個或多個。此外，所述步驟可以在圖形 上表示編程到發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲媒體中的代碼。
圖IO示出從靜止開始的示例發(fā)動機起動，其中根據(jù)事件數(shù)啟用幾種噴射模式。 每循環(huán)噴射次數(shù)可以隨事件數(shù)，如第一燃燒事件以來的燃燒事件數(shù)、第一供燃料事件 以來供燃料的汽缸數(shù)等改變。在該示例中，在前幾個汽缸供燃料事件中，使用高壓分 次噴射(L C)操作，然后該操作延續(xù)，直到在其后使用單次進氣行程噴射。該圖示 出第一噴射及第二噴射(如果存在)的汽缸燃燒事件數(shù)以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速和噴射脈沖寬 度(PW)(及下圖中的噴射正時)。兩個圖示出如何隨事件及其他搡作參數(shù)改變噴射 正時和噴射脈沖寬度，以提供期望的起動性能。
應(yīng)理解，在本文中公開的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實施例不應(yīng) 被視為具有限制意義，因為大量的變體是可能的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于V-6、 1-4、 1-6、 V-12,對置4，及其他發(fā)動機類型。本發(fā)明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)傩缘乃行路f和非易見的組合及子組合。
本發(fā)明的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非顯而易見的特定組合及子組合。這些權(quán) 利要求可能引用"一個"元素或"第一"元素或其等價。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為 包括對一個或一個以上這樣的元素的結(jié)合，而不是要求或排除兩個或兩個以上這樣的元素。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本發(fā)明權(quán) 利要求的修改或通過在本申請或相關(guān)申請中提出新的權(quán)利要求來請求保護。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
1.一種起動使用直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動機的方法，包括基于第一汽缸事件以來的汽缸事件數(shù)，調(diào)節(jié)每燃燒循環(huán)中的直接噴射次數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述汽缸事件數(shù)是起動期間第一汽 缸燃燒事件以來的汽缸燃燒事件數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述起動包括發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動，且 在所述第一汽缸事件中每循環(huán)使用兩次噴射。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述直接噴射次數(shù)還基于發(fā)動機停 機時間。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述直接噴射次數(shù)還基于所述起動 是否發(fā)生在怠速/停機操作或發(fā)動機停機之后。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在使用多次噴射時，基于事 件數(shù)改變多次噴射之間的噴射正時和供給燃料的相對量。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，改變正時包括在所述第一汽缸事件 以來的預(yù)定數(shù)量的事件之后，將至少一次噴射從至少部分的壓縮行程噴射改變?yōu)橹辽?部分的進氣行程噴射。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括在預(yù)定工況出現(xiàn)之后，切換 至獨立于事件數(shù)調(diào)節(jié)所述噴射次數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述預(yù)定工況出現(xiàn)之后，還將噴 射量或噴射正時切換至獨立于事件數(shù)。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括基于所述事件數(shù)，調(diào)節(jié)進氣 運動控制閥。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還基于溫度改變所述噴射次數(shù)。
12. —種起動使用直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動機的方法，包括 基于第一汽缸事件以來的汽缸事件數(shù)，調(diào)節(jié)每燃燒循環(huán)中的直接噴射次數(shù)；及 基于所述汽缸事件數(shù)，調(diào)節(jié)所述直接噴射次數(shù)的正時。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述汽缸事件數(shù)是起動期間第一 汽缸燃燒事件以來的汽缸燃燒事件數(shù)。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述起動包括發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述直接噴射次數(shù)還基于發(fā)動機 停機時間。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述直接噴射次數(shù)還基于所述起 動是否發(fā)生在怠速/停機搡作或發(fā)動機停機之后。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在使用多次噴射時，基于 事件數(shù)改變多次噴射之間的噴射正時和供給燃料的相對量。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，改變正時包括在所述第一汽缸事 件以來的預(yù)定數(shù)量的事件之后，將至少一次噴射從至少部分的壓縮行程噴射改變?yōu)橹?少部分的進氣行程噴射。
19. 一種用于控制使用直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動機的起動的方法，包括 在第一起動工況期間，根據(jù)第一汽缸事件以來的汽缸事件數(shù)，調(diào)節(jié)每燃燒循環(huán)中的直接噴射次數(shù)；及在第二起動工況期間，在多個事件中保持每燃燒循環(huán)中的直接噴射次數(shù)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)在其間所述次數(shù)的直 接噴射中提供至少部分噴射的汽缸行程，所述調(diào)節(jié)還基于所述汽缸事件數(shù)，其中所述 起動包括發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動，所述汽缸事件數(shù)是所述起動期間第一汽缸燃燒事件以來的 汽缸燃燒事件數(shù)，且所述直接噴射次數(shù)還基于所述起動期間的溫度。
21. —種起動使用直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動機的方法，包括 在發(fā)動機起動轉(zhuǎn)動期間，及在第一汽缸事件期間，執(zhí)行第一和第二直接燃料噴射，所述第一直接燃料噴射至少部分地發(fā)生在所述第一汽缸事件中的進氣行程期間，所述第二直接燃料噴射至少部分地發(fā)生在所述第一汽缸事件中的壓縮行程期間；混合所述第一和第二直接燃料噴射的燃料與汽缸中的空氣；及 燃燒所述第一和第二直接燃料噴射的燃料，以產(chǎn)生所述起動轉(zhuǎn)動的第一燃燒事件。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括在后續(xù)的燃燒事件中繼續(xù) 執(zhí)行第一和第二直接燃料噴射，直至排氣溫度達到暖機工況。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于直接噴射事件的發(fā)動機起動方法，包括基于第一汽缸事件以來的汽缸事件數(shù)，調(diào)節(jié)每燃燒循環(huán)中的直接噴射次數(shù)。本發(fā)明的方法可以按選擇的方式改變噴射次數(shù)和/或噴射正時，以便以可重復(fù)性更高的方式在較大范圍的事件中實現(xiàn)改進的燃燒。
文檔編號F02N19/00GK101285425SQ200810005598
公開日2008年10月15日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者埃里克·克倫格爾, 埃里克·斯托赫克, 埃里克·柯蒂斯, 政 徐, 易建文 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司