基于燃料噴射持續(xù)時(shí)間極限控制穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于燃料噴射持續(xù)時(shí)間極限控制穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本公開(kāi)原理的系統(tǒng)包括期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊、燃料控制模塊和節(jié)氣控制模塊。所述期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊確定期望噴射持續(xù)時(shí)間。所述燃料控制模塊比較所述期望噴射持續(xù)時(shí)間與噴射持續(xù)時(shí)間極限，并且在所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器。當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，所述節(jié)氣控制模塊基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門。
【專利說(shuō)明】基于燃料噴射持續(xù)時(shí)間極限控制穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地，涉及基于燃料噴射持續(xù)時(shí)間極限控制到發(fā)動(dòng)機(jī)的每一氣缸的空氣流的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]本文提供的【背景技術(shù)】描述是出于大致呈現(xiàn)本公開(kāi)背景的目的。當(dāng)前提及的發(fā)明人的工作(以在此【背景技術(shù)】部分中所描述的為限)以及在提交時(shí)不可能另外視為現(xiàn)有技術(shù)的該描述的各方面，既不明示地也不默示地被承認(rèn)為是針對(duì)本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒氣缸之內(nèi)的空氣和燃料混合物來(lái)驅(qū)動(dòng)活塞，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的空氣流經(jīng)由節(jié)氣門調(diào)整。更具體地，節(jié)氣門調(diào)整節(jié)氣面積，從而增加或減少到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的空氣流。當(dāng)節(jié)氣面積增大時(shí)，到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的空氣流增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)噴射燃料的速率，以將期望的空氣/燃料混合物提供到氣缸，并且/或者實(shí)現(xiàn)期望的扭矩輸出。提供到氣缸的空氣和燃料的量增加，則發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出升高。
[0004]在火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，火花引發(fā)提供到氣缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸中的壓縮使提供到氣缸的空氣/燃料混合物燃燒。火花正時(shí)和空氣流可以是用于調(diào)節(jié)火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)制，而燃料流可以是用于調(diào)節(jié)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本公開(kāi)原理的系統(tǒng)包括期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊、燃料控制模塊和節(jié)氣控制模塊。所述期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊確定期望噴射持續(xù)時(shí)間。所述燃料控制模塊比較所述期望噴射持續(xù)時(shí)間與噴射持續(xù)時(shí)間極限，并且在所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器。當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，所述節(jié)氣控制模塊基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門。
[0006]方案1.一種系統(tǒng),包括:
期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊，所述期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊確定期望噴射持續(xù)時(shí)間；
燃料控制模塊，所述燃料控制模塊:
比較所述期望噴射持續(xù)時(shí)間與噴射持續(xù)時(shí)間極限；以及
當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器；以及
節(jié)氣控制模塊，當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，所述節(jié)氣控制模塊基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門。
[0007]方案2.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，所述燃料控制模塊基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限確定燃料流極限。
[0008]方案3.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，所述節(jié)氣控制模塊:
基于所述燃料流極限和期望空氣/燃料比確定空氣流極限；以及基于所述空氣流極限控制所述節(jié)氣門。
[0009]方案4.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料控制模塊基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件和所述燃料噴射器的特性來(lái)確定所述燃料流極限。
[0010]方案5.根據(jù)方案4所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件包括燃料壓力、測(cè)量的空氣流以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
[0011]方案6.根據(jù)方案4所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料噴射器特性包括從打開(kāi)所述噴射器的第一時(shí)間到穿過(guò)所述噴射器的燃料流等于峰值流的第二時(shí)間的第一時(shí)段。
[0012]方案7.根據(jù)方案6所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料噴射器特性包括從所述第二時(shí)間到穿過(guò)所述燃料噴射器的燃料流的改變小于預(yù)定值的第三時(shí)間的第二時(shí)段。
[0013]方案8.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料噴射器特性包括從所述第三時(shí)間到關(guān)閉所述噴射器的第四時(shí)間的第三時(shí)段。
[0014]方案9.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料控制模塊:
基于期望空氣流和期望空氣/燃料比確定所述期望噴射持續(xù)時(shí)間；以及
當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間小于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述期望噴射持續(xù)時(shí)間控制所述燃料噴射器。
[0015]方案10.根據(jù)方案9所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括期望空氣流模塊，所述期望空氣流模塊基于駕駛員輸入確定所述期望空氣流，其中，當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間小于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，所述節(jié)氣控制模塊基于所述期望空氣流控制所述節(jié)氣門。
[0016]方案11.一種方法，包括:
確定期望噴射持續(xù)時(shí)間；
比較所述期望噴射持續(xù)時(shí)間與噴射持續(xù)時(shí)間極限；
當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器；以及
當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門。
[0017]方案12.根據(jù)方案11所述的方法，進(jìn)一步包括:當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限確定燃料流極限。
[0018]方案13.根據(jù)方案12所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述燃料流極限和期望空氣/燃料比確定空氣流極限，并且當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述空氣流極限控制所述節(jié)氣門。
[0019]方案14.根據(jù)方案12所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件和所述燃料噴射器的特性來(lái)確定所述燃料流極限。
[0020]方案15.根據(jù)方案14所述的方法，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件包括燃料壓力、測(cè)量的空氣流以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
[0021]方案16.根據(jù)方案14所述的方法，其中，所述燃料噴射器特性包括從打開(kāi)所述噴射器的第一時(shí)間到穿過(guò)所述噴射器的燃料流等于峰值流的第二時(shí)間的第一時(shí)段。
[0022]方案17.根據(jù)方案16所述的方法，其中，所述燃料噴射器特性包括從所述第二時(shí)間到穿過(guò)所述燃料噴射器的燃料流的改變小于預(yù)定值的第三時(shí)間的第二時(shí)段。
[0023]方案18.根據(jù)方案17所述的方法，其中，所述燃料噴射器特性包括從所述第三時(shí)間到關(guān)閉所述噴射器的第四時(shí)間的第三時(shí)段。
[0024]方案19.根據(jù)方案11所述的方法，進(jìn)一步包括:
基于期望空氣流和期望空氣/燃料比確定所述期望噴射持續(xù)時(shí)間；以及當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間小于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述期望噴射持續(xù)時(shí)間控制所述燃料噴射器。
[0025]方案20.根據(jù)方案19所述的方法，進(jìn)一步包括:
基于駕駛員輸入確定所述期望空氣流；以及
當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間小于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述期望空氣流控制所述節(jié)氣門。
[0026]本公開(kāi)的進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^(guò)詳細(xì)說(shuō)明、權(quán)利要求和附圖變得明顯。詳細(xì)說(shuō)明和具體實(shí)例旨在僅用于闡述的目的，而并不旨在限制本公開(kāi)的范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]本公開(kāi)將通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明和附圖得以全面理解，在這些附圖中:
圖1是根據(jù)本公開(kāi)原理的實(shí)例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本公開(kāi)原理的實(shí)例控制系統(tǒng)的功能框圖；以及圖3是顯示根據(jù)本公開(kāi)原理的實(shí)例控制方法的流程圖。
[0028]在這些附圖中，附圖標(biāo)記可以重新使用以識(shí)別相似和/或等同元件。

【具體實(shí)施方式】
[0029]一種系統(tǒng)和方法可以基于穿過(guò)燃料噴射器的燃料流的量的極限控制到發(fā)動(dòng)機(jī)的每一氣缸的空氣流。例如，該系統(tǒng)和方法可以在期望燃料流大于燃料流極限時(shí)將期望燃料流調(diào)節(jié)到燃料流極限，并且可以基于燃料流極限和期望空氣/燃料比控制空氣流。以此方式控制空氣流要求校準(zhǔn)以發(fā)展燃料噴射器控制參數(shù)(例如，噴射開(kāi)始、噴射持續(xù)時(shí)間、噴射結(jié)束)和穿過(guò)燃料噴射器的燃料流之間的關(guān)系。
[0030]根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)和方法基于燃料噴射的輸送持續(xù)時(shí)間的極限控制到發(fā)動(dòng)機(jī)的每一氣缸的空氣流。該系統(tǒng)和方法可以在期望輸送持續(xù)時(shí)間大于輸送持續(xù)時(shí)間極限時(shí)將期望輸送持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)為輸送持續(xù)時(shí)間極限，并且可以基于輸送持續(xù)時(shí)間極限控制空氣流。輸送持續(xù)時(shí)間極限可以基于燃料噴射器特性、燃燒穩(wěn)定性和微粒排放水平確定。以此方式控制空氣流減小了校準(zhǔn)時(shí)間和復(fù)雜性，提高了排放水平的一致性，并且對(duì)于每一氣缸限制提供了一致的燃料噴射行為和空氣流。
[0031]現(xiàn)參考圖1，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)102，該發(fā)動(dòng)機(jī)102燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動(dòng)扭矩。由發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)扭矩的量基于來(lái)自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入。駕駛員輸入可以基于加速器踏板的位置。駕駛員輸入還可以基于巡航控制系統(tǒng)，該巡航控制系統(tǒng)可以是改變車輛速度以維持預(yù)定凈車距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。駕駛員輸入還可以基于點(diǎn)火系統(tǒng)。
[0032]空氣穿過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)108被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)。僅是舉例，進(jìn)氣系統(tǒng)108可以包括進(jìn)氣歧管110和節(jié)氣閥112。僅是舉例，節(jié)氣閥112可以包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶形閥。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 114控制節(jié)氣致動(dòng)器模塊116，該節(jié)氣致動(dòng)器模塊116調(diào)整節(jié)氣閥112的開(kāi)度以控制吸入進(jìn)氣歧管110內(nèi)的空氣量。
[0033]來(lái)自進(jìn)氣歧管110的空氣被吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸內(nèi)。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括多個(gè)氣缸，但出于闡明目的，示出了單個(gè)代表性的氣缸118。僅是舉例，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12個(gè)氣缸。ECM114可以停用氣缸中的一些，從而可以在某些發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件下提高燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0034]發(fā)動(dòng)機(jī)102可以利用四沖程循環(huán)運(yùn)行。以下描述的四個(gè)沖程被命名為進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)每旋轉(zhuǎn)一周期間，在氣缸118之內(nèi)發(fā)生四個(gè)沖程中的兩個(gè)。因此，要使氣缸118經(jīng)歷所有四個(gè)沖程，則曲軸必須旋轉(zhuǎn)兩周。
[0035]在進(jìn)氣沖程期間，來(lái)自進(jìn)氣歧管110的空氣穿過(guò)進(jìn)氣閥122被吸入到氣缸118內(nèi)。ECMl 14控制燃料致動(dòng)器模塊124，該燃料致動(dòng)器模塊124調(diào)整燃料噴射器125以實(shí)現(xiàn)期望的空氣/燃料比。燃料噴射器125可以將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)(如圖所示)、或者噴射到與氣缸相關(guān)聯(lián)的混合室內(nèi)。在各種實(shí)施方案中，燃料可以在中心位置或在多個(gè)位置(例如在每一氣缸的進(jìn)氣閥122附近)處被噴射到進(jìn)氣歧管110內(nèi)。燃料致動(dòng)器模塊124可以中止將燃料噴射到被停用的氣缸。
[0036]在氣缸118中，被噴射的燃料與空氣混合并形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，氣缸118之內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，在此情況下氣缸118中的壓縮點(diǎn)燃空氣/燃料混合物。替代地，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，在此情況下火花致動(dòng)器模塊126基于來(lái)自ECMl 14的信號(hào)為氣缸118中的火花塞128通電，該火花塞128點(diǎn)燃空氣/燃料混合物?；鸹ㄕ龝r(shí)可以相對(duì)于活塞處于其最高位置(稱為上止點(diǎn)(TDC))的時(shí)間來(lái)規(guī)定。
[0037]火花致動(dòng)器模塊126可以通過(guò)規(guī)定了在TDC之前或之后多久處生成火花的正時(shí)信號(hào)來(lái)控制。因?yàn)榛钊恢门c曲軸旋轉(zhuǎn)直接相關(guān)，所以火花致動(dòng)器模塊126的運(yùn)行可以與曲軸角度同步。在各種實(shí)施方案中，火花致動(dòng)器模塊126可以中止向停用的氣缸提供火花。
[0038]生成火花可以被稱為點(diǎn)火事件?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126可以具有改變用于每一點(diǎn)火事件的火花正時(shí)的能力。當(dāng)火花正時(shí)信號(hào)在上一次點(diǎn)火事件與下一次點(diǎn)火事件之間被改變時(shí)，火花致動(dòng)器模塊126可以甚至有能力改變下一次點(diǎn)火事件的火花正時(shí)。在各種實(shí)施方案中，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括多個(gè)氣缸，并且火花致動(dòng)器模塊126可以為發(fā)動(dòng)機(jī)102中的所有氣缸以相同量改變相對(duì)于TDC的火花正時(shí)。
[0039]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒向下驅(qū)動(dòng)活塞，由此驅(qū)動(dòng)曲軸。燃燒沖程可以被定義為活塞到達(dá)TDC與活塞返回至下止點(diǎn)(BDC)的時(shí)間之間的時(shí)間。在排氣沖程期間，活塞開(kāi)始從BDC向上運(yùn)動(dòng)并穿過(guò)排氣閥130將燃燒副產(chǎn)物排出。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)134從車輛中排出。
[0040]進(jìn)氣閥122可以由進(jìn)氣凸輪軸140控制，而排氣閥130可以由排氣凸輪軸142控制。在各種實(shí)施方案中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸(包括進(jìn)氣凸輪軸140)可以控制用于氣缸118的多個(gè)進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)，并且/或者可以控制多個(gè)氣缸排(包括氣缸118)的進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)。類似地，多個(gè)排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制用于氣缸118的多個(gè)排氣閥，并且/或者可以控制用于多個(gè)氣缸排(包括氣缸118)的排氣閥(包括排氣閥130)。
[0041]進(jìn)氣閥122打開(kāi)的時(shí)間可以通過(guò)進(jìn)氣凸輪相位器148相對(duì)于活塞TDC改變。排氣閥130打開(kāi)的時(shí)間可以通過(guò)排氣凸輪相位器150相對(duì)于活塞TDC改變。閥致動(dòng)器模塊158可以基于來(lái)自ECM114的信號(hào)控制進(jìn)氣和排氣凸輪相位器148、150。當(dāng)被實(shí)施時(shí)，可變閥升程也可以由閥致動(dòng)器模塊158控制。
[0042]閥致動(dòng)器模塊158可以通過(guò)禁止進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130的打開(kāi)來(lái)停用氣缸118。閥致動(dòng)器模塊158可以通過(guò)使進(jìn)氣閥122與進(jìn)氣凸輪相位器148脫離聯(lián)接來(lái)禁止進(jìn)氣閥122的打開(kāi)。類似地，閥致動(dòng)器模塊158可以通過(guò)使排氣閥130與排氣凸輪相位器150脫離聯(lián)接來(lái)禁止排氣閥130的打開(kāi)。在各種實(shí)施方案中，閥致動(dòng)器模塊158可以利用凸輪軸之外的裝置(例如，電磁或電動(dòng)液壓致動(dòng)器)控制進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130。
[0043]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以包括向進(jìn)氣歧管110提供加壓空氣的增壓設(shè)備。例如，圖1示出了包括熱渦輪機(jī)160-1的渦輪增壓器，熱渦輪機(jī)160-1由流經(jīng)排氣系統(tǒng)134的熱排氣提供動(dòng)力。渦輪增壓器還包括由渦輪機(jī)160-1驅(qū)動(dòng)的冷空氣壓縮機(jī)160-2，該冷空氣壓縮機(jī)160-2壓縮導(dǎo)入到節(jié)氣閥112內(nèi)的空氣。在各種實(shí)施方案中，由曲軸驅(qū)動(dòng)的增壓器(未示出)可以壓縮來(lái)自節(jié)氣閥112的空氣并將壓縮空氣輸送到進(jìn)氣歧管110。
[0044]廢氣門162可以允許排氣繞過(guò)渦輪機(jī)160-1，由此減小渦輪增壓器的增壓(進(jìn)氣空氣壓縮量)。ECM114可以經(jīng)由增壓致動(dòng)器模塊164控制渦輪增壓器。增壓致動(dòng)器模塊164可以通過(guò)控制廢氣門162的位置來(lái)調(diào)整渦輪增壓器的增壓。在各種實(shí)施方案中，多個(gè)渦輪增壓器可以由增壓致動(dòng)器模塊164控制。渦輪增壓器可以具有可以由增壓致動(dòng)器模塊164控制的可變幾何構(gòu)造。
[0045]中冷器(未示出)可以耗散掉壓縮空氣充量中所包含的部分熱，所述熱隨著空氣被壓縮而生成。壓縮空氣充量還可以已吸收了來(lái)自排氣系統(tǒng)134的部件的熱量。盡管出于闡述目的而被顯示為分離的，但是渦輪機(jī)160-1和壓縮機(jī)160-2可以附接到彼此，從而將進(jìn)氣空氣設(shè)置為非?？拷鼰崤艢狻?br> [0046]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以包括廢氣再循環(huán)(EGR)閥170，該閥170選擇性地將排氣改向回到進(jìn)氣歧管110。EGR閥170可以位于渦輪增壓器的渦輪機(jī)160-1的上游。EGR閥170可以由EGR致動(dòng)器模塊172控制。
[0047]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以利用曲軸位置(CKP)傳感器180測(cè)量曲軸的位置。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測(cè)量。ECT傳感器182可以位于發(fā)動(dòng)機(jī)102之內(nèi)或者位于冷卻劑循環(huán)的例如散熱器(未示出)的其它位置處。
[0048]進(jìn)氣歧管110之內(nèi)的壓力可以利用歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器184測(cè)量。在各種實(shí)施方案中，作為環(huán)境空氣壓力與進(jìn)氣歧管110之內(nèi)的壓力之差的發(fā)動(dòng)機(jī)真空度可以被測(cè)量。流入到進(jìn)氣歧管I1內(nèi)的空氣的質(zhì)量流量可以利用質(zhì)量空氣流(MAF)傳感器186測(cè)量。在各種實(shí)施方案中，MAF傳感器186可以位于還包括節(jié)氣閥112的殼體中。
[0049]節(jié)氣致動(dòng)器模塊116可以利用一個(gè)或更多個(gè)節(jié)氣位置傳感器(TPS) 190監(jiān)測(cè)節(jié)氣閥112的位置。吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)的空氣的環(huán)境溫度可以利用進(jìn)氣空氣溫度(IAT)傳感器192測(cè)量。排氣系統(tǒng)134之內(nèi)的排氣溫度可以利用排氣溫度(EGT)傳感器193測(cè)量。ECM114可以利用來(lái)自傳感器的信號(hào)以作出用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的控制決定。
[0050]ECM114可以與變速器控制模塊(TCM) 194通信，以協(xié)調(diào)變速器(未示出)中的換檔。例如，在換檔期間，ECMl 14可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。ECM114可以與混合動(dòng)力控制模塊(HCM)196通信，以協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)102與電機(jī)198的運(yùn)行。電機(jī)198也可以充當(dāng)發(fā)電機(jī)，并且可以用于產(chǎn)生用于由車輛電系統(tǒng)使用和/或用于存儲(chǔ)于電池中的電能。在各種實(shí)施方案中，ECM114、TCM194和HCM196的各種功能可以集成到一個(gè)或更多個(gè)模塊內(nèi)。
[0051]現(xiàn)參考圖2，ECMl 14的實(shí)例實(shí)施方案包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202、期望空氣流模塊204和期望空氣/燃料(A/F)比模塊206。發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度。發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202可以基于來(lái)自CKP傳感器180的曲軸位置確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202可以基于對(duì)應(yīng)于齒檢測(cè)數(shù)量的曲軸旋轉(zhuǎn)周期來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度。發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202輸出發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
[0052]期望空氣流模塊204確定到發(fā)動(dòng)機(jī)102的每一氣缸的空氣流的期望量，該期望量可以被稱為每氣缸期望的空氣(APC)。期望空氣流模塊204可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)102上的扭矩要求確定期望空氣流，該扭矩要求可以基于駕駛員輸入來(lái)確定，該駕駛員輸入例如為加速器踏板位置或巡航控制設(shè)定和/或一個(gè)或更多個(gè)附件負(fù)載。期望空氣流模塊204輸出期望空氣流。
[0053]期望A/F比模塊206確定發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望A/F比。期望A/F比模塊206可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件確定期望A/F比。例如，期望A/F比模塊206為了發(fā)動(dòng)機(jī)升溫和/或?yàn)榱伺艢獠考Ｗo(hù)可以將期望A/F比調(diào)節(jié)為濃A/F比。期望A/F比模塊206可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度、排氣溫度和/或發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)段來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)102是否正在升溫，以及/或者排氣系統(tǒng)134的部件是否會(huì)由于過(guò)熱而損壞。期望A/F比模塊206可以基于駕駛員輸入(例如，在點(diǎn)火被啟動(dòng)時(shí))確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)段。期望A/F比模塊206輸出期望A/F比。
[0054]期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊208確定發(fā)動(dòng)機(jī)102的每一氣缸的期望燃料噴射持續(xù)時(shí)間。期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊208可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、期望空氣流和期望A/F比確定期望噴射持續(xù)時(shí)間。例如，期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊208可以調(diào)節(jié)期望噴射持續(xù)時(shí)間以實(shí)現(xiàn)期望空氣流和發(fā)動(dòng)機(jī)速度下的期望A/F比。期望噴射持續(xù)時(shí)間模塊208輸出期望噴射持續(xù)時(shí)間。
[0055]噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210確定噴射持續(xù)時(shí)間極限(例如，最大噴射持續(xù)時(shí)間)。噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和/或燃料噴射器特性確定噴射持續(xù)時(shí)間極限。噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210可以基于由MAF傳感器186測(cè)量的空氣質(zhì)量流量確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。燃料噴射器特性可以包括靜態(tài)流量、節(jié)流孔尺寸和/或柱塞尺寸。噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和噴射持續(xù)時(shí)間極限之間的關(guān)系確定噴射持續(xù)時(shí)間極限。該關(guān)系可以基于燃料噴射器特性來(lái)預(yù)定。
[0056]噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210比較期望噴射持續(xù)時(shí)間與噴射持續(xù)時(shí)間極限，并且如果期望噴射持續(xù)時(shí)間大于噴射持續(xù)時(shí)間極限，則將期望噴射持續(xù)時(shí)間限制為噴射持續(xù)時(shí)間極限。如果期望噴射持續(xù)時(shí)間小于或等于噴射持續(xù)時(shí)間極限，則噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210并不限制期望噴射持續(xù)時(shí)間。噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210輸出指示期望噴射持續(xù)時(shí)間以及期望噴射持續(xù)時(shí)間是否受限制的信號(hào)。
[0057]燃料控制模塊212控制發(fā)動(dòng)機(jī)102中的燃料噴射的正時(shí)和持續(xù)時(shí)間。燃料控制模塊212可以通過(guò)輸出噴射開(kāi)始、噴射持續(xù)時(shí)間和/或噴射結(jié)束來(lái)控制噴射正時(shí)和持續(xù)時(shí)間。噴射的開(kāi)始和結(jié)束可以被規(guī)定為相對(duì)于TDC的曲柄角。燃料致動(dòng)器模塊124可以基于噴射開(kāi)始、噴射持續(xù)時(shí)間和/或噴射結(jié)束來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉燃料噴射器125。
[0058]燃料控制模塊212可以調(diào)節(jié)噴射開(kāi)始以提高燃燒穩(wěn)定性，以及/或者降低微粒排放水平。燃料控制模塊212可以基于噴射開(kāi)始和期望噴射持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)噴射結(jié)束。在各種實(shí)施方案中，當(dāng)期望噴射持續(xù)時(shí)間大于噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210可以輸出噴射持續(xù)時(shí)間極限而非期望噴射持續(xù)時(shí)間。在這些實(shí)施方案中，燃料控制模塊212可以基于噴射持續(xù)時(shí)間極限而非期望噴射持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)噴射結(jié)束。
[0059]節(jié)氣控制模塊214控制穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣流的量。節(jié)氣控制模塊214可以通過(guò)輸出期望節(jié)氣面積來(lái)控制空氣流。節(jié)氣致動(dòng)器模塊116可以基于期望節(jié)氣面積調(diào)整節(jié)氣閥112。節(jié)氣控制模塊214可以從期望空氣流模塊204接收期望空氣流。如果噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210限制期望噴射持續(xù)時(shí)間，則燃料控制模塊212可以基于受限制的期望噴射持續(xù)時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件和/或燃料噴射器特性來(lái)確定期望燃料流。此外，節(jié)氣控制模塊214可以基于期望燃料流和期望A/F比限制期望空氣流，并且調(diào)節(jié)期望節(jié)氣面積以實(shí)現(xiàn)受限制的期望空氣流。
[0060]用于確定期望燃料流的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件可以包括供應(yīng)到燃料噴射器125的燃料的壓力、當(dāng)前APC和/或發(fā)動(dòng)機(jī)速度。如果發(fā)動(dòng)機(jī)102為端口燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，則燃料壓力可以相對(duì)恒定(例如，從300千帕斯卡(kPa)到600kPa的值)。因而，燃料壓力可以被預(yù)定。如果發(fā)動(dòng)機(jī)102為火花點(diǎn)火直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，則燃料壓力可以處于相對(duì)寬的范圍之內(nèi)(例如，從I兆帕斯卡(MPa)到30MPa的范圍)。因而，燃料壓力可以被測(cè)量。
[0061]再次參考圖2，用于確定期望燃料的燃料噴射器特性可以包括上升時(shí)間、從峰值到保持的時(shí)間以及保持處的時(shí)間。上升時(shí)間為從打開(kāi)燃料噴射器125的第一時(shí)間到穿過(guò)燃料噴射器125的燃料流等于峰值的第二時(shí)間的時(shí)段。從峰值到保持的時(shí)間為從第二時(shí)間到穿過(guò)燃料噴射器125的燃料流等于并且被保持在靜態(tài)值處(例如，當(dāng)穿過(guò)燃料噴射器的燃料流的改變小于預(yù)定值時(shí))的第三時(shí)間的時(shí)段。保持處的時(shí)間為從第三時(shí)間到關(guān)閉噴射器的第四時(shí)間的時(shí)段。
[0062]如果燃料持續(xù)時(shí)間極限模塊210并不限制期望噴射持續(xù)時(shí)間，則節(jié)氣控制模塊214可以不基于期望燃料流限制期望空氣流。此外，節(jié)氣控制模塊214可以調(diào)節(jié)期望節(jié)氣面積以實(shí)現(xiàn)由期望空氣流模塊204確定的期望空氣流。節(jié)氣控制模塊214可以基于由噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210輸出的信號(hào)確定噴射持續(xù)時(shí)間極限模塊210是否限制期望噴射持續(xù)時(shí)間。
[0063]現(xiàn)參考圖3，基于噴射持續(xù)時(shí)間極限控制到發(fā)動(dòng)機(jī)的每一氣缸的空氣流的量的方法在302處開(kāi)始。在304處，該方法確定期望APC。該方法可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)上的扭矩要求確定期望APC。該方法可以基于駕駛員輸入確定扭矩要求，該駕駛員輸入例如為加速器踏板位置或巡航控制設(shè)定以及/或者一個(gè)或更多個(gè)附件負(fù)載。
[0064]在306處，該方法確定期望噴射持續(xù)時(shí)間。該方法可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、期望APC和期望A/F比確定期望噴射持續(xù)時(shí)間。例如，該方法可以調(diào)節(jié)期望噴射持續(xù)時(shí)間以實(shí)現(xiàn)期望APC和發(fā)動(dòng)機(jī)速度下的期望A/F比。
[0065]在308處，該方法確定噴射持續(xù)時(shí)間極限。該方法可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和/或燃料噴射器特性確定噴射持續(xù)時(shí)間極限。該方法可以基于進(jìn)氣空氣流確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。燃料噴射器特性可以包括靜態(tài)流量、節(jié)流孔尺寸和/或柱塞尺寸。該方法可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和噴射持續(xù)時(shí)間極限之間的關(guān)系確定噴射持續(xù)時(shí)間極限。該關(guān)系可以基于燃料噴射器特性來(lái)預(yù)定。
[0066]在310處，該方法確定期望噴射持續(xù)時(shí)間是否大于噴射持續(xù)時(shí)間極限。如果期望噴射持續(xù)時(shí)間大于噴射持續(xù)時(shí)間極限，則該方法在312處繼續(xù)。否則，該方法在314處繼續(xù)。在314處，該方法基于期望APC控制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門。在316處，該方法基于期望噴射持續(xù)時(shí)間控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器。
[0067]在312處，該方法基于噴射持續(xù)時(shí)間極限、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件和燃料噴射器的特性確定燃料流極限。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件可以包括燃料壓力、當(dāng)前APC和/或發(fā)動(dòng)機(jī)速度。燃料噴射器特性可以包括上升時(shí)間、從峰值到保持的時(shí)間以及保持處的時(shí)間。這些燃料噴射器特性參考圖2在上文被討論。
[0068]在318處，該方法基于燃料流極限和期望空氣/燃料比確定APC極限。APC極限可以被稱為空氣流極限。在320處，該方法基于APC極限控制節(jié)氣門。在322處，該方法基于噴射持續(xù)時(shí)間極限控制燃料噴射器。該方法可以調(diào)節(jié)噴射開(kāi)始以提高燃燒穩(wěn)定性以及/或者降低微粒排放水平，并且基于噴射開(kāi)始和噴射持續(xù)時(shí)間極限調(diào)節(jié)噴射結(jié)束。
[0069]該方法可以生成指示期望噴射持續(xù)時(shí)間是否受限制的信號(hào)。當(dāng)該方法基于噴射持續(xù)時(shí)間極限控制燃料噴射器時(shí)，該信號(hào)可以指示期望噴射持續(xù)時(shí)間受到限制。否則，該信號(hào)可以指示期望噴射持續(xù)時(shí)間不受限制。
[0070]前文描述在本質(zhì)上僅僅是闡述性的，而絕非旨在限制本公開(kāi)、其應(yīng)用或用途。本公開(kāi)的寬泛教導(dǎo)能夠以多種形式實(shí)施。因此，盡管本公開(kāi)包括具體實(shí)例，但是本公開(kāi)的真實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)受如此限制，因?yàn)樵谘芯苛烁綀D、說(shuō)明書和所附權(quán)利要求時(shí)，其它修改將變得明顯。如本文用到的，短語(yǔ)A、B和C中的至少一個(gè)應(yīng)當(dāng)解釋為意指利用非排他性邏輯OR的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不改變本公開(kāi)原理的前提下，方法之內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)步驟可以按不同順序(或者同時(shí))執(zhí)行。
[0071]在包括如下定義的本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)模塊可以替換為術(shù)語(yǔ)電路。術(shù)語(yǔ)模塊可以指代以下項(xiàng)目，是以下項(xiàng)目的一部分或者包括以下項(xiàng)目:專用集成電路(ASIC);數(shù)字、模擬或混合的模擬/數(shù)字離散電路；數(shù)字、模擬或混合的模擬/數(shù)字集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享的、專用的、或成組的)；儲(chǔ)存由處理器執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器(共享的、專用的、或成組的)；提供所述功能的其它合適硬件部件；或者上述項(xiàng)目中的部分或全部的組合，例如，在片上系統(tǒng)(system-on-chip)中。
[0072]如上所用的術(shù)語(yǔ)代碼可以包括軟件、固件和/或微碼，并且可以是指程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο?。術(shù)語(yǔ)共享的處理器包含執(zhí)行來(lái)自多個(gè)模塊的部分或全部代碼的單個(gè)處理器。術(shù)語(yǔ)成組的處理器包含與附加處理器組合以執(zhí)行來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)模塊的部分或全部代碼的處理器。術(shù)語(yǔ)共享的存儲(chǔ)器包含存儲(chǔ)來(lái)自多個(gè)模塊的部分或全部代碼的單個(gè)存儲(chǔ)器。術(shù)語(yǔ)成組的存儲(chǔ)器包含與附加存儲(chǔ)器組合以存儲(chǔ)來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)模塊的部分或全部代碼的存儲(chǔ)器。術(shù)語(yǔ)存儲(chǔ)器可以是術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的子組。術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)并不包含經(jīng)過(guò)介質(zhì)傳播的瞬時(shí)性電和電磁信號(hào)，并且因此可以視為有形的且非瞬時(shí)性的。非瞬時(shí)性的、有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性實(shí)例包括非易失性存儲(chǔ)器、易失性存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)裝置和光存儲(chǔ)裝置。
[0073]本申請(qǐng)中所述的裝置和方法可以通過(guò)由一個(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(lái)部分或完全實(shí)施。計(jì)算機(jī)程序包含存儲(chǔ)于至少一個(gè)非瞬時(shí)性的、有形的計(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)程序還可以包含和/或依賴于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 確定期望噴射持續(xù)時(shí)間； 比較所述期望噴射持續(xù)時(shí)間與噴射持續(xù)時(shí)間極限； 當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器；以及 當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限控制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限確定燃料流極限。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述燃料流極限和期望空氣/燃料比確定空氣流極限，并且當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間大于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述空氣流極限控制所述節(jié)氣門。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件和所述燃料噴射器的特性來(lái)確定所述燃料流極限。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件包括燃料壓力、測(cè)量的空氣流以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述燃料噴射器特性包括從打開(kāi)所述噴射器的第一時(shí)間到穿過(guò)所述噴射器的燃料流等于峰值流的第二時(shí)間的第一時(shí)段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述燃料噴射器特性包括從所述第二時(shí)間到穿過(guò)所述燃料噴射器的燃料流的改變小于預(yù)定值的第三時(shí)間的第二時(shí)段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述燃料噴射器特性包括從所述第三時(shí)間到關(guān)閉所述噴射器的第四時(shí)間的第三時(shí)段。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 基于期望空氣流和期望空氣/燃料比確定所述期望噴射持續(xù)時(shí)間；以及 當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間小于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述期望噴射持續(xù)時(shí)間控制所述燃料噴射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括: 基于駕駛員輸入確定所述期望空氣流；以及 當(dāng)所述期望噴射持續(xù)時(shí)間小于所述噴射持續(xù)時(shí)間極限時(shí)，基于所述期望空氣流控制所述節(jié)氣門。
【文檔編號(hào)】F02D43/00GK104343567SQ201410368036
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】R.F.哈塔, K.R.克里納 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司