燃料噴射控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及用于控制被配置具有進(jìn)氣道燃料噴射和直接燃料噴射兩者的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的燃料噴射的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)可以配置具有將燃料直接噴射至燃燒汽缸內(nèi)的直接燃料噴射器(直接噴射)和/或具有將燃料噴射至汽缸進(jìn)氣道內(nèi)的進(jìn)氣道燃料噴射器(進(jìn)氣道燃料噴射)。除了確保所噴射的燃料的增壓中冷的效果之外，直接噴射(DI)提供較高的燃料效率和較高的功率輸出。然而，由于擴(kuò)散的火焰?zhèn)鞑?，直接噴射的發(fā)動機(jī)通常具有較高的顆粒物排放(或碳煙)，其中燃料在燃燒之前可能未與充氣充分地混合。由于改善的混合，進(jìn)氣道燃料噴射(PFI)通常在低負(fù)荷下提供更清潔的排放和高性能。在配置具有被耦接到每個發(fā)動機(jī)汽缸的進(jìn)氣道噴射器和直接噴射器中的每一者的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)由進(jìn)氣道噴射和直接噴射而輸送到給定汽缸的(一種或多種)燃料的比率能夠被改變。
[0003]Bidner等人在US8100107中示出一種示例方法。其中，燃料噴射的分流比被調(diào)整以減少顆粒物(PM)排放。具體地，在選定的工況期間，諸如在較高的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，較小比例的進(jìn)氣道燃料噴射和較大比例的直接燃料噴射被用于利用更精確的直接噴射的較高功率輸出以及直接噴射的燃料的增壓中冷性質(zhì)。相比之下，在較低的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，可以使用較高比例的進(jìn)氣道噴射。
[0004]然而，發(fā)明人在此已經(jīng)意識到這樣的方法的潛在問題。與進(jìn)氣道燃料噴射相關(guān)聯(lián)的益處能夠是進(jìn)氣門溫度的函數(shù)。具體地，由于增加的歧管壓力，進(jìn)氣道燃料噴射被用于改善燃料經(jīng)濟(jì)性益處，該增加的歧管壓力由通過吸收來自進(jìn)氣門的熱在汽缸的進(jìn)氣道中蒸發(fā)的燃料而引起。進(jìn)氣道噴射的燃料的蒸發(fā)使燃料非常好地霧化，從而減少顆粒物排放。然而，會存在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域下的狀況，其中進(jìn)氣門溫度并非足夠暖。此外，可能存在顯著的汽缸與汽缸之間的進(jìn)氣門溫度的變化。如果較高比例的進(jìn)氣道噴射被安排用于其中進(jìn)氣門并非足夠暖的汽缸，則實(shí)際上可以增加顆粒物排放。因此，即使轉(zhuǎn)移朝向更多的進(jìn)氣道噴射，顆粒物(PM)排放可以不被充分地減少以滿足要求的低PM排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，由于不充分的燃料蒸發(fā)，發(fā)動機(jī)性能會劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個示例中，上面的問題中的一些可以通過包含一種用于發(fā)動機(jī)的方法來解決，該方法包括基于汽缸的進(jìn)氣門的溫度調(diào)整經(jīng)由直接噴射相對于進(jìn)氣道噴射而被輸送到汽缸的燃料的比率。以此方式，在當(dāng)進(jìn)氣道噴射益處能夠被應(yīng)用時的狀況期間可以確保進(jìn)氣道噴射。
[0006]作為一個示例，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可以被配置具有耦接到每個發(fā)動機(jī)汽缸的進(jìn)氣道噴射器和直接噴射器中的每一者。在一些實(shí)施例中，進(jìn)氣道噴射器可以輸送除了經(jīng)由直接噴射器輸送的燃料之外的不同成分和醇含量的燃料。發(fā)動機(jī)控制器可以被配置為基于諸如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、燃燒事件數(shù)目、排氣催化劑溫度(例如，是熱啟動還是冷啟動)等的工況而產(chǎn)生所有發(fā)動機(jī)汽缸的初始燃料噴射分布/概況(profile)。例如，在發(fā)動機(jī)冷啟動期間，對于自發(fā)動機(jī)啟動后的第一數(shù)目的燃燒事件，初始燃料噴射分布可以包括經(jīng)由直接噴射相對于進(jìn)氣道噴射輸送的更高比例的燃料。因此，初始燃料噴射分布對于所有發(fā)動機(jī)汽缸可以是共同的。
[0007]發(fā)動機(jī)控制器然后可以基于單個汽缸進(jìn)氣門溫度而修正每個發(fā)動機(jī)汽缸的初始燃料噴射。例如，經(jīng)由進(jìn)氣道噴射輸送的燃料的比例可以隨著進(jìn)氣門溫度增加(例如，超過閾值)而增加，以增加進(jìn)氣道噴射的益處。此外，進(jìn)氣道噴射燃料的正時可以隨著溫度增加而被移動更接近進(jìn)氣門打開。該比例也可以基于進(jìn)氣道噴射的燃料而被調(diào)整以增加燃料的蒸發(fā)。由于汽缸具體燃料噴射分布定制的結(jié)果，可能存在具有以相對較小量的進(jìn)氣道燃料噴射來運(yùn)轉(zhuǎn)的較低進(jìn)氣門溫度的汽缸以及具有以相對較大量的進(jìn)氣道燃料噴射來運(yùn)轉(zhuǎn)的較高進(jìn)氣門溫度的其它汽缸。一旦達(dá)到閾值發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(例如，怠速轉(zhuǎn)速)，所有發(fā)動機(jī)汽缸可以被轉(zhuǎn)變到怠速燃料噴射分布。
[0008]以此方式，進(jìn)氣道噴射器的安排可以基于汽缸的進(jìn)氣門溫度而被調(diào)整以改善進(jìn)氣道噴射益處。隨著進(jìn)氣門溫度增加，通過增加經(jīng)由進(jìn)氣道噴射器輸送的燃料的部分/比例，增加在進(jìn)氣道中蒸發(fā)和均質(zhì)化的燃料量。此外，蒸發(fā)燃料的時間減少，從而允許氣門正時的調(diào)整。通過在當(dāng)進(jìn)氣道噴射的燃料能夠被有效地蒸發(fā)時的狀況期間偏向進(jìn)氣道噴射，顆粒物排放被減少。此外，改善發(fā)動機(jī)性能。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，所要求保護(hù)的主題的范圍由緊隨【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0010]圖1示出示例燃燒室。
[0011]圖2示出在發(fā)動機(jī)啟動期間用于調(diào)整燃料噴射比率的高級別流程圖。
[0012]圖3描繪在給定汽缸內(nèi)的、作為進(jìn)氣門溫度的函數(shù)的燃料噴射比率的變化。
[0013]圖4展示根據(jù)在每個汽缸中的燃燒事件的數(shù)目和進(jìn)氣門溫度在四汽缸發(fā)動機(jī)中的燃料噴射比率的變化。
[0014]圖5比較四汽缸發(fā)動機(jī)的兩個汽缸中的燃料噴射比率。
[0015]圖6示出進(jìn)氣門溫度與經(jīng)由直接噴射和進(jìn)氣道噴射所噴射的燃料量之間的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面的描述涉及用于調(diào)整諸如圖1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的發(fā)動機(jī)燃料噴射安排的系統(tǒng)和方法。發(fā)動機(jī)控制器可以調(diào)整燃料噴射安排，包括基于包括進(jìn)氣門溫度的發(fā)動機(jī)工況相對于進(jìn)氣道噴射至發(fā)動機(jī)汽缸的燃料量而直接噴射的燃料量，如圖2的示例程序所示出的。如參考圖2-5所詳述的，該調(diào)整可以基于燃燒事件數(shù)目、排氣催化劑溫度(例如，熱啟動或冷啟動狀況)以及進(jìn)氣門溫度。例如，隨著進(jìn)氣門溫度超過閾值，更多燃料可以經(jīng)由進(jìn)氣道噴射而被噴射。如圖6中所示出的，隨著進(jìn)氣門溫度增加，通過使燃料噴射從相對較高量的直接噴射轉(zhuǎn)變到相對較高量的進(jìn)氣道噴射，可以控制排氣排放。
[0017]圖1描述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10的燃燒室或汽缸的示例實(shí)施例。發(fā)動機(jī)10可以通過包括控制器12的控制系統(tǒng)和經(jīng)由輸入裝置132通過來自車輛操作員30的輸入至少部分地控制。在該示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(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(jī)10的汽缸(即，“燃燒室”)14可以包括具有活塞138定位在其中的燃燒室壁136?；钊?38可以被耦接到曲軸140使得活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)耦接到客車的至少一個驅(qū)動輪。進(jìn)一步地，啟動器馬達(dá)(未示出)可以經(jīng)由飛輪被耦接到曲軸140以確保發(fā)動機(jī)10的啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018]汽缸14能夠經(jīng)由一系列進(jìn)氣空氣通道142、144和146接收進(jìn)氣空氣。進(jìn)氣空氣通道146能夠與除了汽缸14之外的發(fā)動機(jī)10的其它汽缸連通。在一些實(shí)施例中，一個或更多個進(jìn)氣通道可以包括升壓裝置，如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。例如，圖1示出配置具有渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)10，該渦輪增壓器包括在進(jìn)氣通道142和144之間布置的壓縮機(jī)174和沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。壓縮機(jī)174可以經(jīng)由軸180至少部分地由排氣渦輪176驅(qū)動，其中升壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在另一些示例中，如在發(fā)動機(jī)10被提供具有機(jī)械增壓器的情況下，排氣渦輪176可以任選地被省略，其中壓縮機(jī)174可以由來自馬達(dá)或發(fā)動機(jī)的機(jī)械輸入驅(qū)動。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162可以沿發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣通道被提供，用于改變提供到發(fā)動機(jī)汽缸的進(jìn)氣空氣的流率和/或壓力。例如，節(jié)氣門162可以被設(shè)置在圖1所示的壓縮機(jī)174的下游或可以被替代地提供在壓縮機(jī)174的上游。
[0019]排氣通道148能夠接收來自除了汽缸14之外的發(fā)動機(jī)10的其它汽缸的排氣。排氣傳感器128被示出耦接到排放控制裝置178上游的排氣通道148。傳感器128可以是用于提供排氣空/燃比的指示的各種合適的傳感器，如線性氧傳感器或UEGO(通用的或?qū)捰蚺艢庋?、雙態(tài)氧傳感器或EGO (如描述的)、HEGO (加熱的EGO)、NOx, HC或CO傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其它排放控制裝置或它們的組入口 ο
[0020]發(fā)動機(jī)10的每個汽缸可以包括一個或更多個進(jìn)氣門和一個或更多個排氣門。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的上部區(qū)域處的至少一個進(jìn)氣提升氣門150和至少一個排氣提升氣門156。在一些實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)10的每個汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部區(qū)域處的至少兩個進(jìn)氣提升氣門和至少兩個排氣提升氣門。
[0021]進(jìn)氣門150可以經(jīng)由致動器152由控制器12控制。類似地，排氣門156可以經(jīng)由致動器154由控制器12控制。在一些狀況期間，控制器12可以改變提供到致動器152和154的信號以控制各自的進(jìn)氣門和排氣門的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣門150和排氣門156的位置可以由各自的氣門位置傳感器(未示出)確定。氣門致動器可以是電磁閥致動類型或凸輪致動類型或它們的組合。進(jìn)氣門正時和排氣門正時可以同時地被控制或可以使用任何可能的可變進(jìn)氣凸輪正時、可變排氣凸輪正時、雙獨(dú)立可變凸輪正時或固定凸輪正時。每個凸輪致動系統(tǒng)可以包括一個或更多個凸輪并且可以利用可以由控制器12運(yùn)轉(zhuǎn)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)中的一個或更多個以改變氣門運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，汽缸14可以替代地包括經(jīng)由電氣氣門致動控制的進(jìn)氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT的凸輪致動控制的排氣門。在另一些實(shí)施例中，進(jìn)氣門和排氣門可以由共同的氣門致動器或致動系統(tǒng)或可變氣門正時致動器或致動系統(tǒng)來控制。
[0022]汽缸14能夠具有壓縮比，其是當(dāng)活塞138處在下止點(diǎn)時的體積與在上止點(diǎn)時的體積的比率。照慣例，壓縮比在9:1到10:1的范圍內(nèi)。然而，在不同的燃料被使用的一些示例中，可以增加壓縮比。例如，當(dāng)使用較高的辛烷值燃料或具有較高的汽化潛在焓的燃料時，這可以發(fā)生。如果使用直接噴射，由于其對發(fā)動機(jī)爆震的影響，也可以增加壓縮比。
[0023]在一些實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)10的每個汽缸可以包括用于開始燃燒的火花塞192。在選擇的運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)190能夠響應(yīng)于來自控制器12的