專利名稱：用于控制在構成為采用不同燃料工作的發動機中的燃料噴射的系統和方法
技術領域：
本發明涉及內燃發動機，更具體地說涉及ー種用于控制在構成為采用不同燃料エ作的發動機中的燃料噴射的系統和方法。
背景技術：
這里提供的背景技術描述用于總體上介紹本發明的背景。當前所署名發明人的在本背景技術部分中所描述的程度上的工作，以及本描述的在申請時可能不構成現有技術的各方面，既非明示也非默示地被承認為與本發明相抵觸的現有技木。內燃發動機通過可由節氣門調節的進氣系統將空氣吸入進氣歧管。進氣歧管中的空氣分配給多個氣缸，并且分別與來自多個燃料噴射器的燃料組合以產生出空氣/燃料 (A/F)混合物。在氣缸內的活塞壓縮并且A/F混合物燃燒以驅動使曲軸可旋轉地轉動的活塞并且產生驅動轉矩。燃料可以為液態燃料(汽油、柴油、こ醇等)或氣態燃料(天然氣、氫等)。發動機可以構成為采用不同的燃料或不同的混和燃料工作。例如，雙燃料發動機可以采用兩種不同的燃料工作。
發明內容
用于發動機的第一控制系統包括第一和第二控制模塊。第一控制模塊分別確定用于發動機的第一和第二燃料噴射系統的第一和第二燃料質量，并且控制第一燃料噴射系統根據第一燃料質量噴射第一燃料。第二控制模塊控制第二燃料噴射系統根據第二燃料質量噴射第二燃料。用于發動機的第二控制系統包括第一和第二控制模塊。第一控制模塊控制發動機的第一燃料噴射系統以噴射第一燃料并且選擇地禁用該發動機的第二燃料噴射系統的多個部件中的至少ー個。第二控制模塊控制第二燃料噴射系統噴射第二燃料。本發明還提供如下方案
I、ー種用于發動機的控制系統，所述控制系統包括
第一控制模塊，其用于確定分別用于發動機的第一燃料噴射系統和第二燃料噴射系統的第一燃料質量和第二燃料質量，并且控制所述第一燃料噴射系統以基于所述第一燃料質量噴射第一燃料；以及
第二控制模塊，其用于控制所述第二燃料噴射系統以基于所述第二燃料質量噴射第二燃料。2、如方案I所述的控制系統，其中所述第一燃料和第二燃料具有不同的化學組分。3、如方案I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據(i)第一多個工作參數和(ii)所述第一燃料的特性中的至少ー個來確定所述第一燃料質量。4、如方案I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據(i)第二多個工作參數和(ii)所述第二燃料的特性中的至少ー個來確定所述第二燃料質量。5、如方案I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊控制所述發動機。6、如方案I所述的控制系統，其中所述第一燃料為汽油。7、如方案I所述的控制系統，其中所述第二燃料為壓縮天然氣(CNG)或液化丙烷氣(LPG)。8、如方案I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊選擇地禁用所述第二燃料噴射系統的多個部件中的至少ー個。9、如方案8所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據駕駛員輸入和安全標準中的至少ー個選擇地禁用所述第二燃料噴射系統的多個部件中的至少ー個。10、如方案9所述的控制系統，其中所述第二燃料噴射系統的所述多個部件包括 (i)多個燃料噴射器和(ii)燃料泵或切斷閥。11、如方案I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊確定由所述第一燃料噴射系統噴射第一燃料的時間表。12、如方案I所述的控制系統，其中所述第二控制模塊確定由所述第二燃料噴射系統噴射第二燃料的時間表。13、一種用于發動機的控制系統,所述控制系統包括
第一控制模塊，其用于控制所述發動機的第一燃料噴射系統噴射第一燃料，并且選擇地禁用所述發動機的第二燃料噴射系統的多個部件中的至少一個；以及第二控制模塊，其用于控制所述第二燃料噴射系統噴射第二燃料。14、如方案13所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據駕駛員輸入和安全標準中的至少ー個選擇地禁用所述第二燃料噴射系統的多個部件中的至少ー個。15、如方案14所述的控制系統，其中所述第二燃料噴射系統的多個部件包括(i)多個燃料噴射器和(ii)燃料泵或切斷閥。16、如方案15所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據所述駕駛員輸入和安全標準中的至少ー個選擇地產生出啟用信號。17、如方案16所述的控制系統，其中所述啟用信號通過邏輯AND門與多個控制信號的每ー個結合以分別控制所述第二燃料噴射系統的多個部件。18、如方案15所述的控制系統，其中所述第一控制模塊選擇地產生出用于所述第ニ燃料噴射系統的多個部件的至少ー個的禁用信號。19、如方案13所述的控制系統，其中所述第一控制模塊控制所述發動機。20、如方案13所述的控制系統，其中所述第一燃料為汽油。21、如方案13所述的控制系統，其中所述第二燃料為壓縮天然氣(CNG)或液化丙烷氣(LPG)。22、如方案13所述的控制系統，其中所述第一控制模塊確定分別由所述第一燃料噴射系統和第二燃料噴射系統噴射出的第一燃料質量和第二燃料質量。23、如方案13所述的控制系統，其中所述第一控制模塊確定由所述第一燃料噴射系統噴射所述第一燃料的時間表。24、如方案13所述的控制系統，其中所述第二控制模塊確定由所述第二燃料噴射系統噴射所述第二燃料的時間表本發明進一步的適用范圍將通過下文提供的詳細描述而變得顯而易見。應當理解的是，該詳細描述和具體示例僅用于說明目的，而并非旨在限制本發明的范圍。
從詳細說明和附圖中將更加全面地理解本發明，其中
圖I為根據本發明一個實施方式的示例性發動機系統的功能方框 圖2為根據本發明一個實施方式的示例性第一控制模塊和示例性第二控制模塊的功能方框圖；并且
圖3為流程圖，顯示出根據本發明一個實施方案的用于控制在構成為采用不同燃料工 作的發動機的燃料噴射的示例性方法。
具體實施例方式下面的描述本質上僅是示例性的并且決不是要限制本發明、其應用或用途。為了清楚起見，在附圖中將使用相同的附圖標記標識相似的元件。如這里所使用的，短語A、B和C中至少之一應當被解釋為是指使用非排他邏輯或的邏輯(A或B或C)。應當理解的是，在不改變本發明的原理的情況下，可以以不同的順序執行方法內的步驟。如這里所使用的，術語模塊可以指或包括專用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；場可編程門陣列(FPGA);執行代碼的處理器(共享的、專用的、或成組的);提供所描述功能的其它適合部件；或上述的一些或全部的組合，例如以芯片上系統的形式，或者可以是上述的一部分。術語模塊可以包括存儲由處理器執行的代碼的存儲器(共享的、專用的、或成組的)。如上面所使用的，術語代碼可以包括軟件、固件和/或微代碼，并可以指程序、例程、函數、類和/或對象。如上面所使用的，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(共享的)處理器來執行。另外，來自多個模塊的一些或全部代碼可以由單個(共享的)存儲器存儲。如上面所使用的，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。另外，來自單個模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器存儲。這里描述的裝置和方法可以由通過一個或多個處理器執行的一個或多個計算機程序來執行。計算機程序包括存儲在非瞬時的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存儲的數據。非瞬時的有形計算機可讀介質的非限制性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。構成為采用不同燃料工作的發動機對于每種不同的燃料可以具有單獨的燃料系統。燃料可以具有不同的化學組分，而不僅僅是不同的混合物。例如，汽油和天然氣具有不同的化學組分，而汽油和E85 (85%乙醇)僅僅具有不同的乙醇混合物。燃料系統可以根據與該系統相關的燃料(即燃料的化學組分)而不同地作用。因此，這些燃料系統中的每一個可以具有用于控制相應燃料的噴射的獨立控制模塊。例如，一個控制模塊可以控制第一燃料的噴射，并且另一個控制模塊可以控制第二燃料的噴射。但是，實現獨立控制模塊會需要硬件變形，這增加了成本和/或復雜性。例如，實現用于不同燃料系統的獨立控制模塊會需要中斷/切分導線以及增加額外的信號插頭。另外，具有獨立控制模塊需要額外的硬件來檢測故障并且禁用相應的燃料系統。例如，每個獨立控制模塊可以包括需要診斷驗證的處理器。因此，給出了用于改善對在構成為采用不同燃料(即不同的化學組分)工作的發動機中的燃料噴射控制的系統和方法。該系統和方法可以控制第一燃料噴射系統來采用第一控制模塊噴射第一燃料。第一控制模塊還可以控制發動機。因此，第一控制模塊還可以稱作為發動機控制模塊(ECM)。第一控制模塊還可以分別產生出用于發動機的第一燃料噴射系統和第二燃料噴 射系統的第一和第二燃料質量。第一燃料質量可以根據(i)第一多個工作參數和(ii)第一燃料的特性中的至少一個來確定。另一方面，第二燃料質量可以根據(i)第二多個工作參數和(ii)第二燃料的特性中的至少一個來確定。第一和第二多個工作參數可以是不同的。但是，在一些實施方式中，第一和第二多個工作參數可以重疊或可以是相同的。同樣，第一和第二燃料的特性可以是不同的。但是，在一些實施方式中，第一和第二燃料的特性可以重疊。第二控制模塊可以控制第二燃料噴射系統以根據第二燃料質量噴射第二燃料。第一和第二燃料可以具有不同的化學組分。另外，第一和第二燃料可以不僅僅是不同的混合物。例如，第一燃料可以為汽油(即辛烷)，或者另一種合適的燃料例如柴油。另外，例如第二燃料可以為壓縮天然氣(CNG)、液化丙烷氣(LPG)或另一種合適的燃料例如液化天然氣(LNG)。第二控制模塊可以只是控制第二燃料噴射系統。因此，第二控制模塊還可以被稱為燃料噴射控制模塊(FICM)。例如，第一和第二控制模塊可以彼此分開并獨立，并且第二控制模塊可以不包括處理器。額外地或替代地，第一控制模塊可以選擇地禁用第二燃料噴射系統的多個部件中的至少一個。第一控制模塊可以根據電產生的燃料系統啟用(enable)信號選擇地禁用第二燃料噴射系統的多個部件中的至少一個。例如，啟用信號可以基于針對第一控制模塊的安全標準和/或額外的傳感器輸入例如碰撞傳感器。在一些實施方式中，啟用信號可以與其它控制信號(例如邏輯AND (與)門)結合使用以控制第二燃料噴射系統的一個或多個部件。但是，在其它實施方式中，第一控制模塊可以選擇地產生禁用信號，該禁用信號直接禁用第二燃料噴射系統的多個部件中的至少一個。現在參照圖1，示例性發動機系統10包括發動機12。發動機12可以為火花點燃式
(SI)發動機、柴油發動機、均質充量壓燃(HCCI)發動機或另一種合適類型的發動機。在混合動力發動機系統中，發動機系統10還可以包括其它部件例如電動機和蓄電池系統。發動機12可以構成為采用不同的燃料工作。例如，發動機12可以為雙燃料發動機，它采用(i)汽油和(ii) CNG或LPG工作。發動機12通過可由節氣門16調節的進氣系統14將空氣吸入到進氣歧管18中。例如，節氣門16可以采用電子節氣門控制(ETC)根據駕駛員輸入48來進行電控制。在進氣歧管18中的空氣分配給多個氣缸20。空氣可以與來自第一燃料系統22的第一燃料組合以產生出空氣/燃料(A/F)混合物。第一燃料可以為汽油(即辛烷)或另一種合適的燃料例如柴油。因此，第一燃料噴射系統22可以包括第一燃料箱26、第一燃料泵28和第一多個燃料噴射器30。第一燃料泵28可以選擇地將第一燃料從第一燃料箱26泵送給第一多個燃料噴射器30。第一多個燃料噴射器30可以分別將第一燃料選擇地噴射到多個氣缸20中。
替代地，空氣可以與來自第二燃料噴射系統24的第二燃料組合以產生出A/F混合物。雖然顯示出雙燃料噴射系統，但是該發動機系統10可以包括其它數量的燃料噴射系統。第二燃料可以為CNG、LPG或其它合適類型的燃料例如液化天然氣(LNG)、吸附天然氣(ANG)和/或氫。因此，第二燃料噴射系統24可以包括第二燃料箱32、切斷閥34和第二多個燃料噴射器36。在第二燃料箱32中的第二燃料可以被壓縮并且因此切斷閥34可以選擇地停止第二燃料從第二燃料箱32流向第二多個燃料噴射器36。但是，替代 地，第二燃料可以為液體燃料。例如，第二燃料可以為LPG。因此，第二燃料泵34可以選擇地將第二燃料從第二燃料箱32泵送給第二多個燃料噴射器36。第二多個燃料噴射器36可以選擇地將第二燃料分別噴射到多個氣缸20中。可以采用活塞(未示出)將A/F混合物在氣缸20內壓縮。根據發動機12的類型，火花塞38可以點燃壓縮的A/F混合物。A/F混合物在氣缸內的燃燒驅動活塞(未示出)，該活塞使曲軸40可旋轉地轉動并且產生出驅動轉矩。驅動轉矩可以通過變速箱(未示出)并且在一些實施方式中通過變矩器(未示出)傳遞給車輛的傳動系統42。在燃燒期間產生出的廢氣可以從氣缸20排出到排氣歧管44中。廢氣處理系統46可以對該廢氣進行處理以在將廢氣排放到大氣中之前降低排放物。例如，廢氣處理系統46可以包括氧化催化劑(OC)、氮氧化物(NOx)吸附劑/吸收器、選擇性催化還原(SCR)系統、顆粒物(PM)過濾器和三向催化轉換器。其它傳感器49可以測量其它工作參數。例如，其它傳感器49可以包括碰撞傳感器(例如加速計)，用于確定是否出現碰撞/事故。第一控制模塊50控制發動機系統10以及尤其是第一燃料噴射系統22的工作。因此，第一控制模塊50也可以被稱為ECM50。第一控制模塊50可以接收來自節氣門16、第一燃料箱26、第一燃料泵28、第一多個燃料噴射器30、火花塞38、駕駛員輸入48和/或其它傳感器49的信號。第一控制模塊50還可以控制節氣門16、第一燃料泵28、第一多個燃料噴射器30和/或火花塞38。例如,第一控制模塊50可以根據燃料系統啟用信號來控制第一燃料噴射系統22。第一控制模塊50還可以與發動機系統10的其它部件例如節氣門、傳動系統42和/或廢氣處理系統46通信和/或控制這些部件。第二控制模塊60控制第二燃料噴射系統24的操作。在一些實施方式中，第二控制模塊60可以只是控制第二燃料噴射系統24。因此第二控制模塊60也可以被稱為FICM60。第二控制模塊60接收來自第二燃料箱32、第二燃料泵或切斷閥34和/或第二多個燃料噴射器36的信號。第二控制模塊60可以控制第二燃料泵或切斷閥34和/或第二多個燃料噴射器36。第一控制模塊50和第二控制模塊60還可以共同實施本發明的系統或方法。現在參照圖2，顯示出第一控制模塊50和第二控制模塊60的實施例。第一控制模塊50可以包括燃料系統禁用模塊70、燃料質量確定模塊74和第一噴射控制模塊78。第一控制模塊50控制第一燃料噴射系統22以根據第一燃料質量噴射第一燃料。額外地或替代地，第一控制模塊50可以根據燃料系統啟用信號選擇地禁用第二燃料噴射系統24的一個或多個部件。燃料系統禁用模塊70根據駕駛員輸入信號48和/或其它傳感器輸入信號49產生出燃料系統啟用信號。可以根據燃料系統啟用信號來禁用第二燃料噴射系統24的一個或多個部件。例如，燃料系統啟用信號可以基于第一控制模塊50的安全標準和/或其它傳感器輸入信號49例如碰撞傳感器。替代地，例如燃料系統啟用信號可以為在采用第一燃料或第二燃料給發動機12供料之間的駕駛員選擇48。在一些實施方式中，燃料系統啟用信號與由第二控制模塊60產生出的控制信號(例如邏輯AND門)結合以便控制第二燃料噴射系統的部件(例如切斷閥或第二燃料泵34和/或第二多個燃料噴射器36)。在其它實施方式中，燃料系統禁用模塊70可以根據駕駛員輸入48和/或其它傳感器49產生出禁用信號從而用來禁用第二燃料噴射系統24的一個或多個部件。第二控制模塊60可以根據禁用信號控制第二燃料噴射系統24。因此，在產生出禁用信號時，第二控制模塊60可以禁用第二燃料噴射系統24的一個或多個部件。例如，第二控制模塊60可以
(i)關閉切斷閥34或禁用第二燃料泵34或(ii)禁用第二多個燃料噴射器36。 燃料質量確定模塊74分別確定用于第一燃料噴射系統22和第二燃 料噴射系統24的第一和第二燃料質量。燃料質量確定模塊74可以根據(i)第一多個工作參數和(ii)第一燃料的特性中的至少一個確定第一燃料質量。同樣，燃料質量確定模塊74可以根據(i)第二多個工作參數和(ii)第二燃料的特性中的至少一個確定第二燃料質量。如上所述，第一和第二多個工作參數可以是不同的，可以重疊，或者可以是相同的。例如，工作參數可以包括但不限于駕駛員輸入48、其它傳感器輸入49、質量空氣流量(MAF)、進氣歧管絕對壓力(MAP)、進氣溫度(IAT)、發動機冷卻劑溫度(ECT)、發動機速度(RPM)、排氣溫度(EGT)和/或排氣氧氣濃度(02)。僅僅是示例，駕駛員輸入48可以為加速器的位置。還如上所述，第一和第二燃料的特性可以是不同的或可以重疊。例如，這些特性可以包括但不限于閃點、沸點、冰點、比重、單位體積重量、最小/最大壓縮比、用于最大功率的A/F比、由燃燒產生出的能量和/或冷卻效果(例如由于來自蒸發的潛熱)。僅僅是示例，針對CNG優化的發動機可以具有比針對汽油優化的發動機具有更高的最大壓縮比。CNG以氣態存在，而汽油以液態存在。第一噴射控制模塊78控制第一燃料噴射系統22以根據第一燃料質量噴射第一燃料。具體地說，第一噴射控制模塊78可以根據第一燃料質量控制第一燃料泵28和/或第一多個燃料噴射器30。例如,第一噴射控制模塊78可以根據第一燃料質量確定所期望的脈沖寬度，然后可產生出具有針對第一多個燃料噴射器30所期望的脈沖寬度的脈沖寬度調制(PWM)控制信號。第二控制模塊60可以包括第二噴射控制模塊82。在一些實施方式中，第二噴射控制模塊82可以通過禁用信號來禁用，或者可以根據禁用信號來禁用第二燃料噴射系統24的一個或多個部件。例如，第二噴射控制模塊82在接收到禁用信號時可以禁用第二燃料泵或切斷閥34和/或第二多個燃料噴射器36。第二噴射控制模塊82可以控制第二燃料噴射系統24以根據第二燃料質量噴射第二燃料。例如，第二噴射控制模塊82可以根據第二燃料質量確定所期望的脈沖寬度，并且然后可以產生出具有針對第二多個燃料噴射器36所期望的脈沖寬度的PWM控制信號。在一些實施方式中，如上所述，啟用信號可以與控制信號(例如邏輯AND門)結合用來控制切斷閥或第二燃料泵34和/或第二多個燃料噴射器36。現在參照圖3，用于控制在構成為采用不同燃料工作的發動機中的燃料噴射的示例性方法在100處開始。在100處,第一控制模塊50可以產生出第一和第二燃料質量。在104處，第一控制模塊50可以確定是否要禁用第二燃料噴射系統24。例如，第一控制模塊50可以根據安全標準和/或其它傳感器輸入49 (例如碰撞傳感器)來禁用第二燃料噴射系統。如果為是，控制可以前進至108。如果為否，則控制可以前進至116。在108處，第一控制模塊50可以禁用第二燃料噴射系統24。在112處，第一控制模塊50可以控制第一燃料噴射系統22以根據第一燃料質量噴射第一燃料。控制然后可返回到100。在116處，第一控制模塊50可以啟用第二燃料噴射系統24。在120處，第二控制模塊60可以控制第二燃料噴射系統24以根據第二燃料質量噴射第二燃料。控制然后可返回到100。 本發明的廣義教導可以以各種形式實施。因此，雖然本發明包括具體示例，但是，本發明的真正范圍不應局限于此，因為在研究附圖、說明書和以下權利要求書的基礎上其他修改對于本領域技術人員來說將變得顯而易見。
權利要求
1.ー種用于發動機的控制系統，所述控制系統包括 第一控制模塊，其用于確定分別用于發動機的第一燃料噴射系統和第二燃料噴射系統的第一燃料質量和第二燃料質量，并且控制所述第一燃料噴射系統以基于所述第一燃料質量噴射第一燃料；以及 第二控制模塊，其用于控制所述第二燃料噴射系統以基于所述第二燃料質量噴射第二燃料。
2.如權利要求I所述的控制系統，其中所述第一燃料和第二燃料具有不同的化學組分。
3.如權利要求I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據(i)第一多個工作參數和(ii)所述第一燃料的特性中的至少ー個來確定所述第一燃料質量。
4.如權利要求I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據(i)第二多個工作參數和(ii)所述第二燃料的特性中的至少ー個來確定所述第二燃料質量。
5.如權利要求I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊控制所述發動機。
6.如權利要求I所述的控制系統，其中所述第一燃料為汽油。
7.如權利要求I所述的控制系統，其中所述第二燃料為壓縮天然氣(CNG)或液化丙烷氣(LPG)。
8.如權利要求I所述的控制系統，其中所述第一控制模塊選擇地禁用所述第二燃料噴射系統的多個部件中的至少ー個。
9.如權利要求8所述的控制系統，其中所述第一控制模塊根據駕駛員輸入和安全標準中的至少ー個選擇地禁用所述第二燃料噴射系統的多個部件中的至少ー個。
10.ー種用于發動機的控制系統，所述控制系統包括 第一控制模塊，其用于控制所述發動機的第一燃料噴射系統噴射第一燃料，并且選擇地禁用所述發動機的第二燃料噴射系統的多個部件中的至少一個；以及第二控制模塊，其用于控制所述第二燃料噴射系統噴射第二燃料。
全文摘要
本發明涉及用于控制在構成為采用不同燃料工作的發動機中的燃料噴射的系統和方法，具體地，用于發動機的第一控制系統包括第一和第二控制模塊。第一控制模塊確定分別用于發動機的第一和第二燃料噴射系統的第一和第二燃料質量，并且控制所述第一燃料噴射系統根據所述第一燃料質量噴射第一燃料。第二控制模塊控制所述第二燃料噴射系統根據所述第二燃料質量噴射第二燃料。用于發動機的第二控制系統包括第一和第二控制模塊。第一控制模塊控制所述發動機的第一燃料噴射系統噴射第一燃料，并且選擇地禁用所述發動機的第二燃料噴射系統的多個部件中的至少一個。第二控制模塊控制所述第二燃料噴射系統噴射第二燃料。
文檔編號F02D19/06GK102787920SQ20121015530
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月18日 優先權日2011年5月18日
發明者A.R.羅希, C.E.利迪, G.米德, J.C.小馬修斯, L.A.阿瓦羅恩, M.索夫, N.J.卡爾維特, R.J.霍爾納 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司