專利名稱：用于火花點火直接噴射發(fā)動機中的活塞冷卻的噴射提前的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛中的燃料噴射，更具體地涉及燃料噴射的定時。
背景技術(shù)：
這里提供的背景說明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當(dāng)前所署名發(fā)明人的 工作(在背景技術(shù)部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請時的現(xiàn)有技術(shù)的各 方面，既不明顯地也非隱含地被承認為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。內(nèi)燃機燃燒氣缸內(nèi)的空氣和燃料混合物以驅(qū)動活塞。當(dāng)進入發(fā)動機的空氣流量增 加或減小時，燃料控制系統(tǒng)調(diào)整噴射的燃料量以向氣缸提供期望的空氣/燃料混合物?，F(xiàn)在參考圖1，示出了發(fā)動機系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā)動機系統(tǒng)100包括燃燒空氣 /燃料混合物的發(fā)動機102。空氣通過節(jié)氣門閥112被抽吸到進氣歧管110中?？刂颇K 114命令節(jié)氣門致動器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)氣門閥112的開度以控制抽吸到進氣歧管110中的 空氣量。節(jié)氣門致動器模塊116可以使用一個或多個節(jié)氣門位置傳感器(TPS)117來監(jiān)測 節(jié)氣門閥112的位置。來自進氣歧管110的空氣被抽吸到發(fā)動機102的氣缸中。雖然發(fā)動機102可以包 括多個氣缸，但是為了說明的目的示出了單個代表性氣缸118。僅作為示例，發(fā)動機102可 以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12個氣缸。來自進氣歧管110的空氣通過進氣門122抽吸到氣缸118中。控制模塊114控制 由燃料噴射系統(tǒng)124噴射的燃料量。燃料噴射系統(tǒng)124可以在中間位置將燃料噴射到進氣 歧管110中或者可以在多個位置(例如在每個氣缸的進氣門附近)將燃料噴射到進氣歧管 110中。替代地，燃料噴射系統(tǒng)124可以將燃料直接噴射到氣缸中。噴射的燃料與空氣混合并且在氣缸118中產(chǎn)生空氣/燃料混合物。氣缸118內(nèi)的 活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物?；趤碜钥刂颇K114的信號發(fā)生空氣/燃料混 合物的點火。點火的定時可以相對于活塞處于最上位置(稱為上死點(TDC)，即空氣/燃料 混合物的壓縮最大化的點)時的時間來規(guī)定?？諝?燃料混合物的燃燒向下驅(qū)動活塞(即，啟動燃燒沖程)，從而驅(qū)動旋轉(zhuǎn)曲軸 (未示出)?；钊陔S后的排氣沖程期間通過排氣門130排出燃燒副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物經(jīng) 由排氣系統(tǒng)134從車輛排出。發(fā)動機冷卻劑用于冷卻發(fā)動機。發(fā)動機冷卻劑的溫度可以使用發(fā)動機冷卻劑溫度 (ECT)傳感器182來測量。ECT傳感器182可以位于發(fā)動機102內(nèi)或者位于冷卻劑循環(huán)的 其它位置，例如散熱器(未示出)。在活塞到達TDC之后(即，在排氣沖程之后)空氣/燃料混合物在進氣沖程期間 被噴射到氣缸118中。在下死點(BDC)位置之后，空氣/燃料混合物在燃燒沖程期間被壓 縮。當(dāng)活塞到達TDC時，火花點火壓縮的空氣/燃料混合物。在燃燒過程中，活塞的溫度顯著增加。用于冷卻活塞的方法可包括增濃空氣/燃 料混合物和/或增加活塞噴射器。活塞噴射器將油噴射在活塞的裙部處。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)動機系統(tǒng)包括溫度確定模塊、溫度比較模塊和燃料噴射控制模塊。溫度確定模 塊確定發(fā)動機溫度。溫度比較模塊將發(fā)動機溫度和溫度閾值相比較。燃料噴射控制模塊基于所述比較將燃料噴射的定時從進氣沖程的第一范圍調(diào)整 到進氣沖程的第二范圍。第一范圍和第二范圍不重疊。在進一步特征中，第二范圍包括進 氣沖程的上死點(TDC)。在其它特征中，發(fā)動機溫度包括活塞溫度。在進一步特征中，活塞溫度基于發(fā)動機 冷卻劑溫度來估計。在其它特征中，當(dāng)溫度降低到低于第二溫度閾值時，燃料噴射控制模塊 將燃料噴射的定時從第二范圍調(diào)整到第一范圍。在進一步特征中，第二溫度閾值等于溫度 閾值。燃料噴射定時控制方法包括確定發(fā)動機溫度；將發(fā)動機溫度和溫度閾值相比 較；基于所述比較將燃料噴射的定時從進氣沖程的第一范圍調(diào)整到進氣沖程的第二范圍。 第一范圍和第二范圍不重疊。在進一步特征中，第二范圍包括所述進氣沖程的上死點(TDC)。在其它特征中，發(fā) 動機溫度包括活塞溫度。在進一步特征中，燃料噴射定時控制方法還包括基于發(fā)動機冷卻 劑溫度來估計活塞溫度。在其它特征中，燃料噴射控制方法還包括當(dāng)溫度降低到低于第二溫度閾值時，將 燃料噴射的定時從第二范圍調(diào)整到第一范圍。在進一步特征中，第二溫度閾值等于溫度閾 值。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案。方案1 一種發(fā)動機系統(tǒng)，包括溫度確定模塊，所述溫度確定模塊確定發(fā)動機溫度； 溫度比較模塊，所述溫度比較模塊將所述發(fā)動機溫度和溫度閾值相比較；以及燃料噴射控制模塊，所述燃料噴射控制模塊基于所述比較將燃料噴射的定時從進 氣沖程的第一范圍調(diào)整到所述進氣沖程的第二范圍，其中所述第一范圍和所述第二范圍不重疊。方案2 根據(jù)方案1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述第二范圍包括所述進氣沖程的上 死點(TDC)。方案3 根據(jù)方案1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機溫度包括活塞溫度。方案4 根據(jù)方案3所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述活塞溫度基于發(fā)動機冷卻劑溫度 來估計。方案5 根據(jù)方案1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中當(dāng)所述溫度降低到低于第二溫度閾值 時，所述燃料噴射控制模塊將燃料噴射的所述定時從所述第二范圍調(diào)整到所述第一范圍。方案6 根據(jù)方案5所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述第二溫度閾值等于所述溫度閾值。方案7 —種燃料噴射定時控制方法，包括確定發(fā)動機溫度；將所述發(fā)動機溫度和溫度閾值相比較；以及
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基于所述比較將燃料噴射的定時從進氣沖程的第一范圍調(diào)整到所述進氣沖程的 第二范圍，其中所述第一范圍和所述第二范圍不重疊。方案8 根據(jù)方案7所述的燃料噴射定時控制方法，其中所述第二范圍包括所述進 氣沖程的上死點(TDC)。方案9 根據(jù)方案7所述的燃料噴射定時控制方法，其中所述發(fā)動機溫度包括活塞溫度。方案10 根據(jù)方案9所述的燃料噴射定時控制方法，還包括基于發(fā)動機冷卻劑溫 度來估計所述活塞溫度。方案11 根據(jù)方案7所述的燃料噴射定時控制方法，還包括當(dāng)所述溫度降低到低 于第二溫度閾值時，將燃料噴射的所述定時從所述第二范圍調(diào)整到所述第一范圍。方案12 根據(jù)方案11所述的燃料噴射定時控制方法，其中所述第二溫度閾值等于 所述溫度閾值。本發(fā)明進一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)南挛奶峁┑脑敿氄f明而變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解的 是，詳細說明和具體示例僅為說明的目的且并沒有意圖限制本發(fā)明的范圍。


從詳細說明和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中圖1根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機系統(tǒng)100的功能框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性燃料噴射定時200的圖形表示；圖3是根據(jù)本發(fā)明原理的發(fā)動機系統(tǒng)300的示例性實施方式的功能框圖；以及圖4是描述根據(jù)本發(fā)明原理的燃料噴射定時控制方法的示例性步驟的流程圖。
具體實施例方式以下說明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不意圖限制本發(fā)明及其應(yīng)用或使用。為了清楚 起見，在附圖中使用相同的附圖標記標識類似的元件。如本文使用的，短語“A、B和C中的 至少一個”應(yīng)解釋為使用非排他邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，在不改變本發(fā) 明原理的情況下可以按不同順序來執(zhí)行方法中的步驟。如本文所使用的，術(shù)語“模塊”指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或 更多軟件或固件程序的處理器(共享的、專用的、或組)和存儲器、組合邏輯電路、和/或提 供期望功能的其他合適的部件。在本發(fā)明中，當(dāng)活塞的溫度高于閾值時，燃料噴射的定時被調(diào)整以使得活塞更接 近TDC時燃料被噴射。燃料被直接噴射到活塞上。通過在活塞更接近TDC時將燃料直接噴 射到活塞上，燃料接觸活塞。當(dāng)燃料蒸發(fā)時，活塞溫度降低?，F(xiàn)在參考圖2，示出了示例性燃料噴射定時200的圖形描述。最初，在進氣沖程204 的第一時段202期間可以噴射燃料。在第一時段202期間噴射燃料可以優(yōu)化燃料經(jīng)濟性和 排放。僅作為示例，第一時段可以包括活塞處于280°和315°之間時的時間段。燃料可以 在進氣沖程204的第一時段202期間被噴射，直到活塞溫度高于或等于第一溫度閾值?；钊麥囟瓤梢詮幕钊苯訙y量，或者例如基于發(fā)動機冷卻劑溫度、進氣空氣溫度 和/或RPM建模間接地測量。發(fā)動機冷卻劑溫度可以使用ECT傳感器182來測量。ECT傳感器182可以位于發(fā)動機102內(nèi)或者位于冷卻劑循環(huán)的其它位置。當(dāng)活塞的測量溫度高于或等于第一溫度閾值時，控制模塊114可以將噴射定時提 前到進氣沖程204的第二時段206。第二時段206是活塞定位成更接近進氣沖程204的TDC 時的時間段。僅作為示例，第二時段206可以包括活塞處于350°和360°之間時的時間段。 在各種實施方式中，第二時段206可以在進氣沖程204之前開始。燃料可以在第二時段206期間被噴射，直到活塞的溫度達到小于第一溫度閾值的 第二溫度閾值。在各種實施方式中，第一和第二溫度閾值可以相等?，F(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明原理的發(fā)動機系統(tǒng)300的示例性實施方式的功 能框圖?？刂颇K302包括確定活塞溫度的溫度確定模塊(TDM) 304。僅作為示例，可以使 用溫度傳感器來確定活塞溫度，溫度傳感器例如是熱電偶、紅外和微波遙測系統(tǒng)、算法、查 詢表和/或基于ECT。溫度比較模塊306接收活塞溫度并且將活塞溫度與第一溫度閾值相 比較。溫度比較模塊306基于溫度比較來確定何時噴射燃料。當(dāng)測量溫度已經(jīng)達到第一 溫度閾值時，燃料噴射定時被調(diào)整到第二時段206。溫度比較模塊306可以基于所述確定來 通知燃料噴射控制模塊308何時噴射燃料。燃料可以在第二時段206期間被噴射，直到測 量溫度已經(jīng)降低到第二溫度閾值。當(dāng)溫度降低到低于第二溫度閾值時，燃料噴射定時被調(diào)整到第一時段202。溫度比 較模塊306可以通知燃料噴射控制模塊308在第一時段202期間的燃料噴射是期望的。燃 料噴射控制模塊308基于所述通知來控制燃料噴射系統(tǒng)124噴射燃料?，F(xiàn)在參考圖4，示出了描述燃料噴射定時控制方法的示例性步驟的流程圖。控制過 程在步驟400開始，在該步驟中起動發(fā)動機。在步驟402，控制過程在進氣沖程的第一時段 期間噴射燃料。在步驟404，控制過程等待下一次進氣循環(huán)開始。在步驟406，控制過程確 定活塞的溫度。在步驟408，控制過程將確定的溫度與第一溫度閾值相比較。第一溫度閾值是將燃 料噴射從第一時段調(diào)整到第二時段的觸發(fā)點。如果測量溫度大于或等于第一溫度閾值，那 么控制過程轉(zhuǎn)到步驟410 ；否則，控制過程轉(zhuǎn)到步驟412。在步驟410，控制過程在第二時段 期間噴射燃料并且返回到步驟404。在步驟412，控制過程將測量溫度與小于第一溫度閾值的第二溫度閾值相比較。如 果測量溫度小于或等于第二溫度閾值，那么控制過程返回到步驟402 ；否則，控制過程返回 到步驟404。現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠從前述說明理解到，本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)可以以多種形式 實施。因此，盡管本發(fā)明結(jié)合其特定的示例進行描述，但是由于當(dāng)研究附圖、說明書和所附 權(quán)利要求時，其他修改對于技術(shù)人員來說是顯而易見的，所以本發(fā)明的真實范圍不應(yīng)如此 限制。
權(quán)利要求
一種發(fā)動機系統(tǒng)，包括溫度確定模塊，所述溫度確定模塊確定發(fā)動機溫度；溫度比較模塊，所述溫度比較模塊將所述發(fā)動機溫度和溫度閾值相比較；以及燃料噴射控制模塊，所述燃料噴射控制模塊基于所述比較將燃料噴射的定時從進氣沖程的第一范圍調(diào)整到所述進氣沖程的第二范圍，其中所述第一范圍和所述第二范圍不重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述第二范圍包括所述進氣沖程的上死點 (TDC)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機溫度包括活塞溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述活塞溫度基于發(fā)動機冷卻劑溫度來估計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中當(dāng)所述溫度降低到低于第二溫度閾值時， 所述燃料噴射控制模塊將燃料噴射的所述定時從所述第二范圍調(diào)整到所述第一范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述第二溫度閾值等于所述溫度閾值。
7.一種燃料噴射定時控制方法，包括 確定發(fā)動機溫度；將所述發(fā)動機溫度和溫度閾值相比較；以及基于所述比較將燃料噴射的定時從進氣沖程的第一范圍調(diào)整到所述進氣沖程的第二 范圍，其中所述第一范圍和所述第二范圍不重疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射定時控制方法，其中所述第二范圍包括所述進氣沖 程的上死點(TDC)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射定時控制方法，其中所述發(fā)動機溫度包括活塞溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射定時控制方法，還包括基于發(fā)動機冷卻劑溫度來 估計所述活塞溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于火花點火直接噴射發(fā)動機中的活塞冷卻的噴射提前。發(fā)動機系統(tǒng)包括溫度確定模塊、溫度比較模塊和燃料噴射控制模塊。溫度確定模塊確定發(fā)動機溫度。溫度比較模塊將發(fā)動機溫度和溫度閾值相比較。燃料噴射控制模塊基于所述比較將燃料噴射的定時從進氣沖程的第一范圍調(diào)整到進氣沖程的第二范圍。第一范圍和第二范圍不重疊。
文檔編號F02D41/34GK101886581SQ20101017677
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者J·M·格威德特, J·T·施巴塔, K·M-B·格威徳特, M·西蒙 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司