專利名稱：瞬態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)操作控制燃料噴射減少微粒排放的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)并且更具體地涉及在瞬態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間控制燃料噴射以減少微粒排放的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
這里提供了背景技術(shù)描述以便大體描述本公開內(nèi)容的背景。在本背景技術(shù)部分所描述范圍內(nèi)的當(dāng)前署名發(fā)明者的工作以及在提交時(shí)未作為現(xiàn)有技術(shù)的描述的各方面，既不明確地也不暗示地被認(rèn)為是與本公開內(nèi)容相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過進(jìn)氣系統(tǒng)將空氣抽吸到進(jìn)氣歧管內(nèi)，這可以通過節(jié)氣門來調(diào)節(jié)。 進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣被分配到多個(gè)汽缸且與燃料結(jié)合從而生成空氣/燃料(A/F)混合物。在火花點(diǎn)火直接噴射(SIDI)發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料噴射器將燃料直接噴射到汽缸內(nèi)。汽缸包括壓縮 A/F混合物的活塞?；鸹ㄈa(chǎn)生火花來點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的被壓縮A/F混合物，從而驅(qū)動(dòng)活塞?；钊倪\(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)包括瞬態(tài)操作探測(cè)模塊、噴射判定模塊和噴射控制模塊。瞬態(tài)操作探測(cè)模塊探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否在瞬態(tài)操作。噴射判定模塊基于燃料請(qǐng)求后的逝去時(shí)間以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來進(jìn)行如下所述中的至少一種(i)將每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)增加到N ;和(ii)調(diào)節(jié)每次燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數(shù)。噴射控制模塊基于(i )每個(gè)燃燒循環(huán)的N次燃料噴射和(ii )被調(diào)節(jié)的周期中的至少一者來控制瞬態(tài)期間的燃料噴射。用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括基于燃料請(qǐng)求后的逝去時(shí)間以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否在瞬態(tài)操作，從而進(jìn)行如下所述中的至少一種 (i)將每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)增加到N jP(ii)調(diào)節(jié)每次燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數(shù)；以及基于(i )每個(gè)燃燒循環(huán)的N次燃料噴射和(ii )被調(diào)節(jié)的周期中的至少一者來控制瞬態(tài)期間的燃料噴射。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案。方案I. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，包括
瞬態(tài)操作探測(cè)模塊，其探測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)是否在瞬態(tài)操作；
噴射判定模塊，其基于燃料請(qǐng)求之后的逝去時(shí)間以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)來執(zhí)行以下至少一者(i )將每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)增加到N ;以及(ii )調(diào)節(jié)每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數(shù)；以及噴射控制模塊，其基于(i)每個(gè)燃燒循環(huán)的N次燃料噴射和(ii)被調(diào)節(jié)的周期中的至少一者來控制所述瞬態(tài)期間的燃料噴射。方案2.根據(jù)方案I所述的控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。方案3.根據(jù)方案2所述的控制系統(tǒng)，其中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。方案4.根據(jù)方案2所述的控制系統(tǒng)，其中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。方案5.根據(jù)方案2所述的控制系統(tǒng)，其中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度降低，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。方案6.根據(jù)方案I所述的控制系統(tǒng)，其中各個(gè)所述周期是預(yù)定噴射周期的等分部分，并且其中所述預(yù)定噴射周期是針對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)操作被預(yù)先確定的。方案7.根據(jù)方案6所述的控制系統(tǒng)，其中所述被調(diào)節(jié)的周期的總和等于所述預(yù)定噴射周期。方案8.根據(jù)方案6所述的控制系統(tǒng)，其中所述穩(wěn)態(tài)包括當(dāng)進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量空氣流量(MAF)在預(yù)定周期期間的變化小于預(yù)定量時(shí)的周期。方案9.根據(jù)方案8所述的控制系統(tǒng)，其中所述瞬態(tài)包括當(dāng)進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的MAF 在所述預(yù)定周期期間的變化大于所述預(yù)定量時(shí)的周期。方案10.根據(jù)方案9所述的控制系統(tǒng)，其中所述燃料請(qǐng)求響應(yīng)于駕駛員快速打開節(jié)氣門和減速燃料截?cái)?DFCO)事件結(jié)束之一。方案11. 一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括
探測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)是否在瞬態(tài)操作；
基于燃料請(qǐng)求之后的逝去時(shí)間以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)來執(zhí)行以下至少一者(i)將每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)增加到N ；以及(ii)調(diào)節(jié)每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數(shù)；以及
基于(i )每個(gè)燃燒循環(huán)的N次燃料噴射和(ii )被調(diào)節(jié)的周期中的至少一者來控制所述瞬態(tài)期間的燃料噴射。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。方案13.根據(jù)方案12所述的方法，還包括隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加而選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。方案14.根據(jù)方案12所述的方法，還包括隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。方案15.根據(jù)方案12所述的方法，還包括隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度降低而選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。方案16.根據(jù)方案11所述的方法，其中各個(gè)所述周期是預(yù)定噴射周期的等分部分，并且其中所述預(yù)定噴射周期是針對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)操作被預(yù)先確定的。方案17.根據(jù)方案16所述的方法，其中所述被調(diào)節(jié)的周期的總和等于所述預(yù)定噴射周期。
方案18.根據(jù)方案16所述的方法，其中所述穩(wěn)態(tài)包括當(dāng)進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量空氣流量(MAF)在預(yù)定周期期間的變化小于預(yù)定量時(shí)的周期。方案19.根據(jù)方案18所述的方法，其中所述瞬態(tài)包括當(dāng)進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的MAF在所述預(yù)定周期期間的變化大于所述預(yù)定量時(shí)的周期。方案20.根據(jù)方案19所述的方法，其中所述燃料請(qǐng)求響應(yīng)于駕駛員快速打開節(jié)氣門和減速燃料截?cái)?DFCO)事件結(jié)束之一。從下文提供的詳細(xì)描述將顯而易見到本公開內(nèi)容的進(jìn)一步應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)該理解， 詳細(xì)描述和特定示例旨在僅是描述性的并且不試圖限制本公開內(nèi)容的范圍。


從詳細(xì)描述和附圖將更加完整地理解本公開內(nèi)容，附圖中
圖I是根據(jù)本公開內(nèi)容的一種實(shí)施方式的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的一種實(shí)施方式的示例性控制模塊的功能框圖；以及圖3是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一種實(shí)施方式的用于控制燃料噴射來減少微粒排放的示例性方法的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式下述說明實(shí)質(zhì)上僅是示意性的并且不以任何方式試圖限制公開內(nèi)容、其應(yīng)用或使用。為了簡(jiǎn)明，相同的附圖標(biāo)記將用于附圖中來指代類似元件。如這里所用，術(shù)語“A、B和 C中的至少一者”應(yīng)該被認(rèn)為意味著使用非排他性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應(yīng)該理解，在不改變本公開內(nèi)容的原理的情況下可以以不同次序來執(zhí)行方法中的步驟。如這里所用的，術(shù)語“模塊”可以指代的是下述各項(xiàng)中的部分或包括下述各項(xiàng)專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、執(zhí)行代碼的(共享、專用或成組)處理器、提供所述功能的其他適當(dāng)元件或者上述一些或全部的組合(例如片上系統(tǒng))。術(shù)語“模塊”可以包括存儲(chǔ)由處理器執(zhí)行的代碼的(共享、專用或成組)存儲(chǔ)器。上面使用的術(shù)語“代碼”可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指的是程序、 例程、函數(shù)、類別和/或?qū)ο?。上面使用的術(shù)語“共享”意味著來自多個(gè)模塊的一些或全部代碼可以使用單個(gè)(共享)處理器被執(zhí)行。此外，來自多個(gè)模塊的一些或全部代碼可以被單個(gè)(共享)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。上面使用的術(shù)語“成組”意味著來自單個(gè)模塊的一些或全部代碼可以使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個(gè)模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)。這里描述的設(shè)備和方法可以通過被一個(gè)或更多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)程序包括被存儲(chǔ)在非臨時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序還可以包括被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。非臨時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性示例是非易失性存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器和光學(xué)存儲(chǔ)器?；鸹c(diǎn)火直接噴射(SIDI)發(fā)動(dòng)機(jī)可以每燃燒循環(huán)執(zhí)行N次燃料噴射(N ^ I)從而噴射所需的燃料量。例如，所需燃料量可以基于燃料請(qǐng)求。燃料噴射脈沖的數(shù)量N可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況而變化。例如，多脈沖燃料噴射(N ^ 2)可以用于特定情況，例如催化劑起燃操作或爆震減輕(knock abatement)期間。另一方面,單脈沖燃料噴射(N=I)可以用于所有其他工況(即，默認(rèn)操作)。噴射周期可以代表N次燃料噴射噴射了所需燃料量的整個(gè)周期。 噴射周期可以被預(yù)先確定以便最大化發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)操作期間的燃料經(jīng)濟(jì)性和/或動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)操作可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量空氣流量(MAF)的改變?cè)陬A(yù)定周期期間小于預(yù)定量時(shí)的周期。不過，當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)操作(即非穩(wěn)態(tài))期間被使用時(shí)，基于預(yù)定噴射周期的燃料噴射會(huì)增加微粒排放。發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)操作可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)MAF的變化在預(yù)定周期期間大于預(yù)定量時(shí)的周期。排氣處理系統(tǒng)通常在將排氣氣體釋放到大氣之前處理排氣氣體從而去除氣態(tài)排放。因此，可以使用微粒物質(zhì)(PM)過濾器來去除微粒。不過PM過濾器會(huì)增加排氣處理系統(tǒng)的成本。微粒可以是霧化和/或汽缸溫度的函數(shù)。因此，增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)可減少微粒排放。具體地，增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)可增加燃燒效率，從而導(dǎo)致更少的未燃燃料和更少的微粒。例如，可以在與穩(wěn)態(tài)操作相同的噴射起點(diǎn)(SOI)時(shí)間開始相繼地發(fā)生多次燃料噴射。SOI正時(shí)可以由上止點(diǎn)之前的度數(shù)(° BTDC)來代表。每次燃料噴射的周期可以是預(yù)定噴射周期的等分部分。不過，此外，每次燃料噴射的周期可以被調(diào)節(jié)成減少微粒排放。例如，噴射分流比(R)可以指示出各燃料噴射期間傳送的占全部燃料的比(例如，O. 5=50%)。僅作為示例，在表I中示出了瞬態(tài)操作期間每個(gè)燃燒循環(huán)兩次燃料噴射(N=2)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，包括瞬態(tài)操作探測(cè)模塊，其探測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)是否在瞬態(tài)操作；噴射判定模塊，其基于燃料請(qǐng)求之后的逝去時(shí)間以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)來執(zhí)行以下至少一者(I)將每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)增加到N ;以及(ii )調(diào)節(jié)每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數(shù)；以及噴射控制模塊，其基于(i)每個(gè)燃燒循環(huán)的N次燃料噴射和(ii)被調(diào)節(jié)的周期中的至少一者來控制所述瞬態(tài)期間的燃料噴射。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、 發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度降低，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中各個(gè)所述周期是預(yù)定噴射周期的等分部分， 并且其中所述預(yù)定噴射周期是針對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)操作被預(yù)先確定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中所述被調(diào)節(jié)的周期的總和等于所述預(yù)定噴射周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中所述穩(wěn)態(tài)包括當(dāng)進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量空氣流量(MAF)在預(yù)定周期期間的變化小于預(yù)定量時(shí)的周期。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中所述瞬態(tài)包括當(dāng)進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的MAF在所述預(yù)定周期期間的變化大于所述預(yù)定量時(shí)的周期。
10.一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法,包括探測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)是否在瞬態(tài)操作；基于燃料請(qǐng)求之后的逝去時(shí)間以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)來執(zhí)行以下至少一者(i)將每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)增加到N ；以及(ii)調(diào)節(jié)每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數(shù)；以及基于(i )每個(gè)燃燒循環(huán)的N次燃料噴射和(ii )被調(diào)節(jié)的周期中的至少一者來控制所述瞬態(tài)期間的燃料噴射。
全文摘要
本發(fā)明涉及瞬態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)操作控制燃料噴射減少微粒排放的系統(tǒng)和方法。發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)包括瞬態(tài)操作探測(cè)模塊、噴射判定模塊和噴射控制模塊。所述瞬態(tài)操作探測(cè)模塊探測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)是否在瞬態(tài)操作。所述噴射判定模塊基于燃料請(qǐng)求之后的逝去時(shí)間以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)來執(zhí)行以下至少一者(i)將每個(gè)燃燒循環(huán)的燃料噴射次數(shù)增加到N；以及(ii)調(diào)節(jié)每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數(shù)。所述噴射控制模塊基于(i)每個(gè)燃燒循環(huán)的N次燃料噴射和(ii)被調(diào)節(jié)的周期中的至少一者來控制所述瞬態(tài)期間的燃料噴射。
文檔編號(hào)F02D41/30GK102606327SQ20121001706
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者H.G.桑托索, J.D.考吉爾, J.M.艾倫伯格, J.O.沃爾德曼, J.T.施巴塔 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司