專利名稱：瞬態發動機操作控制燃料噴射減少微粒排放的系統和方法
技術領域：
本公開內容涉及發動機控制系統并且更具體地涉及在瞬態發動機操作期間控制燃料噴射以減少微粒排放的系統和方法。
背景技術：
這里提供了背景技術描述以便大體描述本公開內容的背景。在本背景技術部分所描述范圍內的當前署名發明者的工作以及在提交時未作為現有技術的描述的各方面，既不明確地也不暗示地被認為是與本公開內容相抵觸的現有技術。內燃發動機通過進氣系統將空氣抽吸到進氣歧管內，這可以通過節氣門來調節。 進氣歧管內的空氣被分配到多個汽缸且與燃料結合從而生成空氣/燃料(A/F)混合物。在火花點火直接噴射(SIDI)發動機中，燃料噴射器將燃料直接噴射到汽缸內。汽缸包括壓縮 A/F混合物的活塞。火花塞產生火花來點燃汽缸內的被壓縮A/F混合物，從而驅動活塞。活塞的運動旋轉地轉動曲軸并產生驅動扭矩。
發明內容
發動機的控制系統包括瞬態操作探測模塊、噴射判定模塊和噴射控制模塊。瞬態操作探測模塊探測發動機是否在瞬態操作。噴射判定模塊基于燃料請求后的逝去時間以及多個發動機工作參數中的至少一個參數來進行如下所述中的至少一種(i)將每個燃燒循環的燃料噴射次數增加到N ;和(ii)調節每次燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數。噴射控制模塊基于(i )每個燃燒循環的N次燃料噴射和(ii )被調節的周期中的至少一者來控制瞬態期間的燃料噴射。用于控制發動機的方法包括基于燃料請求后的逝去時間以及多個發動機工作參數中的至少一個參數來探測發動機是否在瞬態操作，從而進行如下所述中的至少一種 (i)將每個燃燒循環的燃料噴射次數增加到N jP(ii)調節每次燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數；以及基于(i )每個燃燒循環的N次燃料噴射和(ii )被調節的周期中的至少一者來控制瞬態期間的燃料噴射。本發明還提供了以下技術方案。方案I. 一種發動機的控制系統，包括
瞬態操作探測模塊，其探測所述發動機是否在瞬態操作；
噴射判定模塊，其基于燃料請求之后的逝去時間以及多個發動機工作參數中的至少一個來執行以下至少一者(i )將每個燃燒循環的燃料噴射次數增加到N ;以及(ii )調節每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數；以及噴射控制模塊，其基于(i)每個燃燒循環的N次燃料噴射和(ii)被調節的周期中的至少一者來控制所述瞬態期間的燃料噴射。方案2.根據方案I所述的控制系統，其中所述多個發動機工作參數包括發動機負載、發動機速度和發動機溫度。方案3.根據方案2所述的控制系統，其中隨著發動機負載增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。方案4.根據方案2所述的控制系統，其中隨著發動機速度增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。方案5.根據方案2所述的控制系統，其中隨著發動機溫度降低，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。方案6.根據方案I所述的控制系統，其中各個所述周期是預定噴射周期的等分部分，并且其中所述預定噴射周期是針對所述發動機的穩態操作被預先確定的。方案7.根據方案6所述的控制系統，其中所述被調節的周期的總和等于所述預定噴射周期。方案8.根據方案6所述的控制系統，其中所述穩態包括當進入所述發動機的質量空氣流量(MAF)在預定周期期間的變化小于預定量時的周期。方案9.根據方案8所述的控制系統，其中所述瞬態包括當進入所述發動機的MAF 在所述預定周期期間的變化大于所述預定量時的周期。方案10.根據方案9所述的控制系統，其中所述燃料請求響應于駕駛員快速打開節氣門和減速燃料截斷(DFCO)事件結束之一。方案11. 一種控制發動機的方法，包括
探測所述發動機是否在瞬態操作；
基于燃料請求之后的逝去時間以及多個發動機工作參數中的至少一個來執行以下至少一者(i)將每個燃燒循環的燃料噴射次數增加到N ；以及(ii)調節每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數；以及
基于(i )每個燃燒循環的N次燃料噴射和(ii )被調節的周期中的至少一者來控制所述瞬態期間的燃料噴射。方案12.根據方案11所述的方法，其中所述多個發動機工作參數包括發動機負載、發動機速度和發動機溫度。方案13.根據方案12所述的方法，還包括隨著發動機負載增加而選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。方案14.根據方案12所述的方法，還包括隨著發動機速度增加而選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。方案15.根據方案12所述的方法，還包括隨著發動機溫度降低而選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。方案16.根據方案11所述的方法，其中各個所述周期是預定噴射周期的等分部分，并且其中所述預定噴射周期是針對所述發動機的穩態操作被預先確定的。方案17.根據方案16所述的方法，其中所述被調節的周期的總和等于所述預定噴射周期。
方案18.根據方案16所述的方法，其中所述穩態包括當進入所述發動機的質量空氣流量(MAF)在預定周期期間的變化小于預定量時的周期。方案19.根據方案18所述的方法，其中所述瞬態包括當進入所述發動機的MAF在所述預定周期期間的變化大于所述預定量時的周期。方案20.根據方案19所述的方法，其中所述燃料請求響應于駕駛員快速打開節氣門和減速燃料截斷(DFCO)事件結束之一。從下文提供的詳細描述將顯而易見到本公開內容的進一步應用領域。應該理解， 詳細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容的范圍。
從詳細描述和附圖將更加完整地理解本公開內容，附圖中
圖I是根據本公開內容的一種實施方式的示例性發動機系統的功能框圖2是根據本公開內容的一種實施方式的示例性控制模塊的功能框圖；以及圖3是示出根據本公開內容的一種實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。
具體實施例方式下述說明實質上僅是示意性的并且不以任何方式試圖限制公開內容、其應用或使用。為了簡明，相同的附圖標記將用于附圖中來指代類似元件。如這里所用，術語“A、B和 C中的至少一者”應該被認為意味著使用非排他性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應該理解，在不改變本公開內容的原理的情況下可以以不同次序來執行方法中的步驟。如這里所用的，術語“模塊”可以指代的是下述各項中的部分或包括下述各項專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現場可編程門陣列(FPGA)、執行代碼的(共享、專用或成組)處理器、提供所述功能的其他適當元件或者上述一些或全部的組合(例如片上系統)。術語“模塊”可以包括存儲由處理器執行的代碼的(共享、專用或成組)存儲器。上面使用的術語“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、類別和/或對象。上面使用的術語“共享”意味著來自多個模塊的一些或全部代碼可以使用單個(共享)處理器被執行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可以被單個(共享)存儲器存儲。上面使用的術語“成組”意味著來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組處理器來執行。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。這里描述的設備和方法可以通過被一個或更多個處理器執行的一個或更多個計算機程序來實現。計算機程序包括被存儲在非臨時性有形計算機可讀介質上的處理器可執行指令。計算機程序還可以包括被存儲的數據。非臨時性有形計算機可讀介質的非限制性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光學存儲器。火花點火直接噴射(SIDI)發動機可以每燃燒循環執行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求。燃料噴射脈沖的數量N可以根據發動機工況而變化。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周期。 噴射周期可以被預先確定以便最大化發動機穩態操作期間的燃料經濟性和/或動力。發動機的穩態操作可以包括發動機質量空氣流量(MAF)的改變在預定周期期間小于預定量時的周期。不過，當在發動機的瞬態操作(即非穩態)期間被使用時，基于預定噴射周期的燃料噴射會增加微粒排放。發動機的瞬態操作可以包括發動機MAF的變化在預定周期期間大于預定量時的周期。排氣處理系統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排放。因此，可以使用微粒物質(PM)過濾器來去除微粒。不過PM過濾器會增加排氣處理系統的成本。微粒可以是霧化和/或汽缸溫度的函數。因此，增加每個燃燒循環的燃料噴射次數可減少微粒排放。具體地，增加每個燃燒循環的燃料噴射次數可增加燃燒效率，從而導致更少的未燃燃料和更少的微粒。例如，可以在與穩態操作相同的噴射起點(SOI)時間開始相繼地發生多次燃料噴射。SOI正時可以由上止點之前的度數(° BTDC)來代表。每次燃料噴射的周期可以是預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節成減少微粒排放。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中示出了瞬態操作期間每個燃燒循環兩次燃料噴射(N=2)。
權利要求
1.一種發動機的控制系統，包括瞬態操作探測模塊，其探測所述發動機是否在瞬態操作；噴射判定模塊，其基于燃料請求之后的逝去時間以及多個發動機工作參數中的至少一個來執行以下至少一者(I)將每個燃燒循環的燃料噴射次數增加到N ;以及(ii )調節每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數；以及噴射控制模塊，其基于(i)每個燃燒循環的N次燃料噴射和(ii)被調節的周期中的至少一者來控制所述瞬態期間的燃料噴射。
2.根據權利要求I所述的控制系統，其中所述多個發動機工作參數包括發動機負載、 發動機速度和發動機溫度。
3.根據權利要求2所述的控制系統，其中隨著發動機負載增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。
4.根據權利要求2所述的控制系統，其中隨著發動機速度增加，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。
5.根據權利要求2所述的控制系統，其中隨著發動機溫度降低，所述噴射判定模塊選擇性地增加每個燃燒循環的燃料噴射次數。
6.根據權利要求I所述的控制系統，其中各個所述周期是預定噴射周期的等分部分， 并且其中所述預定噴射周期是針對所述發動機的穩態操作被預先確定的。
7.根據權利要求6所述的控制系統，其中所述被調節的周期的總和等于所述預定噴射周期。
8.根據權利要求6所述的控制系統，其中所述穩態包括當進入所述發動機的質量空氣流量(MAF)在預定周期期間的變化小于預定量時的周期。
9.根據權利要求8所述的控制系統，其中所述瞬態包括當進入所述發動機的MAF在所述預定周期期間的變化大于所述預定量時的周期。
10.一種控制發動機的方法,包括探測所述發動機是否在瞬態操作；基于燃料請求之后的逝去時間以及多個發動機工作參數中的至少一個來執行以下至少一者(i)將每個燃燒循環的燃料噴射次數增加到N ；以及(ii)調節每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數；以及基于(i )每個燃燒循環的N次燃料噴射和(ii )被調節的周期中的至少一者來控制所述瞬態期間的燃料噴射。
全文摘要
本發明涉及瞬態發動機操作控制燃料噴射減少微粒排放的系統和方法。發動機的控制系統包括瞬態操作探測模塊、噴射判定模塊和噴射控制模塊。所述瞬態操作探測模塊探測所述發動機是否在瞬態操作。所述噴射判定模塊基于燃料請求之后的逝去時間以及多個發動機工作參數中的至少一個來執行以下至少一者(i)將每個燃燒循環的燃料噴射次數增加到N；以及(ii)調節每次所述燃料噴射的周期，其中N是大于或等于二的整數。所述噴射控制模塊基于(i)每個燃燒循環的N次燃料噴射和(ii)被調節的周期中的至少一者來控制所述瞬態期間的燃料噴射。
文檔編號F02D41/30GK102606327SQ20121001706
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者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 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司