用于減少顆粒物質的發動機控制系統的制作方法

本文描述的主題涉及內燃發動機，并涉及用于降低發動機的顆粒物質排放的控制系統。

背景技術：

發動機包括具有燃燒室的多個氣缸，且活塞設置在燃燒室中。進氣被發動機的空氣處理系統引入燃燒室并且在燃燒室中被壓縮。燃料以燃料噴射時間被噴入燃燒室并且被點燃。被點燃的燃料在燃燒室中產生移動活塞的壓力。燃料的點燃在燃燒室中產生了氣態排氣，其至少部分地由空氣處理系統帶出發動機。

隨著時間流逝，發動機的子系統磨損和/或劣化。這些子系統包括空氣處理、冷卻和燃料系統，它們對于滿足排放規章是關鍵的。隨著子系統磨損，發動機的燃燒室產生和/或從其輸出的顆粒物質(pm)可能增加。這造成了發動機將超過排放物限制或標準的風險。

技術實現要素：

在一個實施例中，用于發動機的控制系統包括配置成確定供應給發動機的氧氣或燃料的其中一種或更多上的變化的一個或更多處理器。該一個或更多處理器也配置成在一個或更多氣缸的多沖程發動機循環的每個循環期間，在第一燃料噴射和第二燃料噴射兩者期間，響應于確定供應給發動機的氧氣或燃料的其中一種或更多上的變化，指導發動機的一個或更多噴射器開始將燃料噴入發動機的一個或更多氣缸。

在一個實施例中，用于控制發動機的方法包括確定發動機的氧氣對燃料比值(ofr)何時降低到低于至少第一閾值，并且響應于確定發動機的ofr已經降低到低于至少第一閾值，在一個或更多氣缸的多沖程循環的每個循環期間，在第一燃料噴射和第二燃料噴射兩者期間，指導發動機的一個或更多燃料噴射器開始將燃料噴入發動機的一個或更多氣缸。

在一個實施例中，用于發動機的控制系統包括溫度傳感器、壓力傳感器以及一個或更多處理器，溫度傳感器配置成獲得在發動機的一個或更多進氣歧管中的或從設置在發動機上游的壓縮機輸出的空氣中的溫度測量值，壓力傳感器配置成獲得在發動機的一個或更多進氣歧管中的或從壓縮機輸出的空氣中的壓力測量值，而一個或更多處理器配置成檢查溫度測量值和壓力測量值以確認發動機的氧氣對燃料比值(ofr)上的下降。該一個或更多處理器也配置成響應于確認發動機的ofr上的下降，在氣缸的每個發動機循環期間，在主燃料噴射和后燃料噴射期間，指導發動機的燃料噴射器開始將燃料噴入發動機的氣缸。

技術方案1.一種用于發動機的控制系統，所述控制系統包括：

一個或更多處理器，其配置成確定供應給發動機的一個或更多氣缸的氧氣或燃料的其中一個或更多上的變化，

其中，所述一個或更多處理器也配置成，響應于確定供應給所述發動機的所述一個或更多氣缸的所述氧氣或燃料的其中一個或更多上的所述變化，指導所述發動機的一個或更多燃料噴射器在所述一個或更多氣缸的多沖程發動機循環的每個循環期間，在第一燃料噴射和第二燃料噴射兩者期間，開始將燃料噴入所述發動機的所述一個或更多氣缸中。

技術方案2.如技術方案1所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成將供應給所述發動機的所述氧氣或燃料的其中一個或更多上的所述變化確定為所述發動機的氧氣對燃料比值(ofr)上的下降。

技術方案3.如技術方案2所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成響應于所述發動機的ofr下降到至少第一閾值以下，指導所述一個或更多燃料噴射器在所述第一和第二燃料噴射期間開始噴射燃料。

技術方案4.如技術方案3所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成，響應于確定所述發動機的ofr下降到較小的第二閾值以下，指導所述一個或更多燃料噴射器在所述多沖程發動機循環的每個循環期間，在所述第一燃料噴射、所述第二燃料噴射和至少第三燃料噴射期間，開始將燃料噴入所述一個或更多氣缸。

技術方案5.如技術方案1所述的控制系統，其特征在于，在所述一個或更多處理器確定供應給所述發動機的所述氧氣或燃料的其中一個或更多上的所述變化之前，所述一個或更多處理器配置成在所述一個或更多氣缸的所述發動機循環期間，僅在所述第一燃料噴射期間，指導所述發動機的所述一個或更多燃料噴射器將燃料噴入所述發動機的所述一個或更多氣缸。

技術方案6.如技術方案1所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成在所述發動機以普通運行狀態運行的情況下，當獲得了溫度測量值、壓力測量值、氧氣量的測量值、或燃料量的測量值的其中一個或更多時，并且當獲得了之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值，或之前的燃料量的測量值的其中一個或更多時，響應于相對于之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值、或之前的燃料量的測量值中的一個或更多，發動機的溫度測量值變化、發動機的壓力測量值下降、輸入到發動機中的氧氣量的測量值下降、或噴入一個或更多氣缸的燃料量的測量值上升中的一個或更多，確定供應給所述發動機的所述氧氣或燃料的其中一個或更多上的所述變化。

技術方案7.如技術方案6所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成獲得所述發動機的進氣歧管中的空氣、所述發動機上游的渦輪增壓器的出口中的空氣、或來自所述發動機的再循環排氣的一個或更多的溫度測量值或壓力測量值的至少其中一個。

技術方案8.如技術方案1所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成基于所述發動機的運行狀態，改變所述一個或更多氣缸的所述多沖程發動機循環期間，所述第一燃料噴射和所述第二燃料噴射之間的時間間隔或所述第二燃料噴射的持續時間的其中一個或更多。

技術方案9.如技術方案5所述的控制系統，其特征在于，所述運行狀態包括置于所述發動機上的負載或所述發動機的節氣門設置的其中一個或更多。

技術方案10.如技術方案1所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成確定供應給所述發動機的全部所述氣缸的所述氧氣或燃料的其中一個或更多上的變化。

技術方案11.一種用于控制發動機的方法，所述方法包括：

確定發動機的氧氣對燃料比值(ofr)何時下降到至少第一閾值以下；以及

響應于確定所述發動機的ofr已經下降到至少所述第一閾值以下，指導所述發動機的一個或更多燃料噴射器在所述一個或更多氣缸的多沖程循環的每個循環期間，在第一燃料噴射和第二燃料噴射兩者期間，開始將燃料噴入所述發動機的一個或更多氣缸中。

技術方案12.如技術方案11所述的方法，其特征在于，還包括基于輸入到所述發動機中的測量氧氣量，以及噴入到所述一個或更多氣缸中的測量燃料量，計算所述ofr。

技術方案13.如技術方案11所述的方法，其特征在于，在確定所述發動機的ofr已經下降到至少所述第一閾值以下之前，在所述一個或更多氣缸的每個循環期間，僅在所述第一燃料噴射期間，指導所述發動機的所述一個或更多燃料噴射器將燃料噴入所述發動機的所述一個或更多氣缸。

技術方案14.如技術方案11所述的方法，其特征在于，確定所述發動機的所述ofr何時下降到至少所述第一閾值以下包括，確定所述發動機的溫度測量值上的變化、所述發動機的壓力測量值上的下降、輸入到所述發動機中的氧氣量的測量值上的下降、或噴射到所述一個或更多氣缸中的燃料量的測量值的其中一個或更多。

技術方案15.如技術方案14所述的方法，其特征在于，在所述發動機以普通運行狀態運行的情況下，當獲得了溫度測量值、壓力測量值、氧氣量測量值、或燃料量測量值中的一個或更多時，且當獲得了之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值、或之前的燃料量測量值中的一個或更多時，響應于相對于之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值、或之前的燃料量的測量值中的一個或更多，溫度測量值變化、壓力測量值下降、氧氣量測量值下降、或燃料量測量值增加中的一個或更多，溫度測量值、壓力測量值、氧氣量的測量值、或燃料量的測量值中的一個或更多表明所述發動機的所述ofr上的下降。

技術方案16.如技術方案14所述的方法，其特征在于，所述溫度測量值或所述壓力測量值中的一個或更多在所述發動機的進氣歧管中的空氣、離開設置在所述發動機上游的渦輪增壓器壓縮機的出口的空氣、或來自所述發動機的排氣中的一個或更多中測量。

技術方案17.如技術方案11所述的方法，其特征在于，還包括基于所述發動機的運行狀態，改變所述一個或更多氣缸的所述多沖程發動機循環期間，所述第一燃料噴射和所述第二燃料噴射之間的時間間隔或所述第二燃料噴射的持續時間的其中一個或更多。

技術方案18.一種用于發動機的控制系統，所述控制系統包括：

溫度傳感器，其配置成獲得所述發動機的進氣歧管，或從設置在所述發動機上游的壓縮機輸出的空氣中的一個或更多中的溫度測量值；

壓力傳感器，其配置成獲得所述發動機的所述進氣歧管，或從所述壓縮機輸出的空氣中的一個或更多中的壓力測量值；以及

一個或更多處理器，其配置成檢查所述溫度測量值和所述壓力測量值，以便確認所述發動機的氧氣對燃料比值(ofr)上的下降，

其中，所述一個或更多處理器還配置成，響應于確認所述發動機的所述ofr上的所述下降，指導所述發動機的燃料噴射器在所述氣缸的每個發動機循環期間，在主燃料噴射和后燃料噴射兩者期間，開始將燃料噴入所述發動機的氣缸。

技術方案19.如技術方案18所述的控制系統，其特征在于，在所述一個或更多處理器確認所述發動機的所述ofr上的所述下降之前，所述處理器配置成指導所述發動機的所述燃料噴射器在所述氣缸的所述發動機循環的每個做功沖程期間，僅在所述主燃料噴射期間，將所述燃料噴入所述發動機的所述一個或更多氣缸。

技術方案20.如技術方案18所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成響應于所述溫度測量值增加或所述壓力測量值下降的其中一個或更多，確認所述發動機的所述ofr上的下降。

技術方案21.如技術方案20所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成響應于所述發動機以普通運行狀態運行的時間段期間，所述溫度測量值增加或所述壓力測量值下降的其中一個或更多，確認所述ofr上的下降。

技術方案22.如技術方案18所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成基于所述發動機的運行狀態，改變所述一個或更多氣缸的所述發動機循環期間所述主燃料噴射和所述后燃料噴射之間的時間間隔。

技術方案23.如技術方案22所述的控制系統，其特征在于，所述運行狀態包括置于所述發動機上的負載或所述發動機的節氣門設置的其中一個或更多。

技術方案24.如技術方案18所述的控制系統，其特征在于，所述一個或更多處理器配置成響應于以下其中一個或更多，指導所述燃料噴射器開始在所述氣缸的所述氣缸的每個發動機循環期間，在所述主燃料噴射和所述后燃料噴射兩者期間，將所述燃料噴入所述發動機的氣缸：

供應給所述發動機的氧氣量上的下降，

環境溫度上的變化，

環境壓力上的變化，

環境氧氣上的變化，

所述發動機移動到相對于之前的位置，對于來自所述發動機的可允許排放物的量具有降低的極限的位置，或

相對于之前的時間，所述發動機消耗更多燃料，但依然普通節氣門設置運行。

附圖說明

圖1是根據一個實施例的發動機系統和發動機控制系統的示意圖；

圖2圖示了根據一個示例用于氣缸的四沖程發動機循環；

圖3圖示了用于圖2中所示的四沖程發動機循環的定時圖；以及

圖4圖示了用于控制發動機系統的運行的方法的一個實施例的流程圖。

具體實施方式

提供了一種發動機控制系統，其通過改變進入發動機中的氣缸的燃燒室的燃料的噴射來減少發動機中形成的顆粒物質。控制系統基于所接收的進入發動機的進氣歧管的空氣的氧氣對燃料比值(ofr)上的變化而檢測發動機子系統的老化或劣化。ofr可表示為攝入氧氣(例如，所接收的進入進氣歧管的氧氣)的質量除以進入一個或更多氣缸的燃料流的質量。響應于檢測到發動機沒有在給定的運行條件下根據發動機的先前或初始的運行將ofr輸送至發動機中的氣缸，控制系統可以在氣缸的多沖程發動機循環期間開始將燃料噴射到氣缸的燃燒室中。例如，氣缸的每個發動機循環可包括進氣沖程，其中空氣被供應給燃燒室；后續的壓縮沖程，其中燃料被引入燃燒室以便與空氣混合，并且其中活塞在燃燒室中移動以在燃燒室中壓縮空氣和燃料混合物；做功沖程，其中空氣和燃料混合物被點燃并且從反應的混合物提取功；以及排氣沖程，其中消耗的空氣和燃料混合物被從燃燒室排出。控制系統可指引燃料噴射器響應于檢測到發動機中氣缸的ofr與發動機的之前或初始運行相比正在下降，而在主噴射之后的附加的、或后噴射期間噴射燃料。此輔助燃料噴射可被稱作后噴射。后噴射可噴射比主燃料噴射少得多的燃料量(例如，不到主燃料噴射的33%，不到15%，不到10%等)，并且可以減少發動機和空氣處理系統中顆粒物質的生成。

有多種方式來計算ofr的等價物，包括空氣－燃料比值(afr)，燃料－空氣比值(far),當量比，過剩空氣率混合分數(excessairratiomixturefraction)等。

隨著在發動機的空氣處理系統的空氣處理部件(例如，渦輪葉片，排氣再循環閥，熱交換器，歧管等)上形成顆粒物質的沉積物，并且隨著這些部件磨損，在空氣處理效率上有總體損失。在空氣處理系統中也會形成小的泄漏，從而從系統去除空氣并減少進入氣缸的氣流。這導致對于給定的發動機運行條件氣流上的降低。氣流上的減少轉換成發動機循環期間對于發動機氣缸的更低的ofr。隨著ofr下降，所產生的顆粒物質的量將增加。利用后噴射通過氧化已經在燃燒室內生成的顆粒物質而減少顆粒物質的排放，從而使得整體發動機和空氣處理系統更強健以遵循排放物限制。利用后燃料噴射減少顆粒物質的生成，這也可以延長發動機和/或空氣處理系統的部件的有效壽命，并且可延長發動機和/或空氣處理系統的保養之間的時間間隔。

隨著燃料系統的部件磨損，噴射曲線會變化，導致降低的性能，發動機效率損失以及降低的ofr。隨著發動機的其他部件磨損，燃料經濟性會降低，導致降低的ofr。

圖1是根據一個實施例發動機系統100和發動機控制系統102的示意圖。發動機系統100包括發動機104和空氣處理系統106。發動機104包括根據多個發動機循環運行來產生功的若干氣缸108,110,諸如上述的四沖程發動機循環。備選地，發動機可以以不同數量的沖程運行，諸如兩沖程發動機。氣缸108可為捐贈氣缸(donatingcylinder)，其將排放氣體再循環回到進氣歧管(以下描述)中。氣缸110可為非捐贈氣缸，排氣不由其再循環。備選地，可提供不同數量和/或布置的氣缸108和/或110,包括不包含任何捐贈氣缸108的發動機。

空氣處理系統106包括引導空氣和排氣通過發動機104的若干導管112。導管112引導來自發動機系統100外部的空氣進入空氣處理系統106的主或第一渦輪增壓器114,穿過冷卻空氣的第一熱交換器116,可選地穿過輔助或第二渦輪增壓器118,可選地穿過冷卻空氣的第二熱交換器120,并進入空氣處理系統106的進氣歧管122。進氣歧管122中的空氣可包括來自發動機系統100外部的空氣和/或再回收的排氣。進氣歧管中的空氣被引入氣缸108,110(例如，在氣缸110的發動機循環期間)。發動機系統100的若干燃料噴射器124從燃料罐(未示出)接收燃料并將燃料噴入氣缸108,110。在一個實施例中，燃料噴射器124將燃料直接引入氣缸108,110。

來自氣缸110的排氣由空氣處理系統106的導管112引入空氣處理系統106的排氣歧管126。來自氣缸108的排氣被引入空氣處理系統106的排放氣體再循環(egr)歧管128,且然后由導管112和可選的閥門130引入第三熱交換器132來冷卻排氣。冷卻的排氣由導管112作為再循環氣體引回到進氣歧管122中，其中該再循環氣體與來自發動機104外部的空氣混合。可選地，另一個閥門134可將一些排氣引回到排氣歧管126中。排氣歧管126中的排氣可由導管112引回到第二渦輪增壓器118中，然后進入第一渦輪增壓器114,且然后引出發動機系統100。備選地，可使用另一個閥門142來使得排氣繞過第二渦輪增壓器118。可選地，發動機可不包括egr歧管128和/或來自氣缸108的排氣可不被再循環。

控制系統102包括控制器136和可操作地與控制器136聯接的傳感器138,140。例如，控制器136可與傳感器138,140經由一個或更多有線和/或無線連接通訊。控制器136可提供硬件電路，其包括和/或與一個或更多執行本文所述操作的處理器(例如，一個或更多微處理器、現場可編程門陣列、集成電路等)連接。在一個實施例中，控制器136被專門編程以執行本文所述的操作，諸如根據本文所述方法的一個或更多實施例的流程圖。

傳感器138,140可位于空氣處理系統106的進氣歧管122內，以測量流入進氣歧管122以被引入氣缸108，110的空氣(例如，來自發動機系統外部的空氣和/或再循環的排氣)的特性。可選地，一個或更多傳感器138,140可位于進氣歧管122外部，諸如在到進氣歧管122的入口處，在通入進氣歧管122的導管112中，或另一位置。在一個實施例中，傳感器138是測量進氣歧管122中或即將進入進氣歧管122的空氣的溫度的溫度傳感器，而傳感器140是測量進氣歧管122中或即將進入進氣歧管122的空氣的壓力的壓力傳感器。可選地，一個或更多傳感器138,140可定位在別處，諸如在第二渦輪增壓器118的壓縮機的出口處或內，在氣缸108,110的排氣通過其流動的一個或更多導管中，在排放氣體再循環系統的一個或更多部件中等。在一個實施例中，傳感器138,140位于進氣歧管122和渦輪增壓器118的壓縮機的出口兩者中。

傳感器138可包括產生代表空氣中的溫度或溫度上的變化的電勢的熱偶，溫度計，或能夠感測溫度并產生到控制器136指示溫度的輸出信號的另一裝置。傳感器140可為壓電應變計、電容壓力傳感器、電磁壓力傳感器或能夠感測空氣的壓力并產生到控制器136指示壓力的輸出信號的其他裝置。在一個實施例中，傳感器138,140的其中一個或附加的傳感器可為測量進氣歧管122中氧氣量的氧氣傳感器。控制器136可從質量流傳感器監視來自燃料噴射器124的燃料流的流率，質量流傳感器與燃料噴射器124聯接或包括在其中。備選地，燃料噴射器124可向控制器136傳播來自燃料噴射器124的燃料流所處的流率。

在一個實施例中，控制器136可接收來自傳感器138,140的壓力和溫度測量值兩者。備選地，控制器136可僅接收壓力測量值或僅接收溫度測量值，而不是壓力和溫度測量值兩者。控制器136檢查壓力和/或溫度測量值來檢測氣缸108,110的ofr上的變化。可選地，控制器136可基于進氣、egr或排氣流中氧氣濃度的測量以及從噴射器124流出的燃料的速率和數量來計算并監視ofr的值和/或值上的變化。控制器136可確定對于發動機104的相同運行狀態壓力和/或溫度測量值是否正在變化。例如，控制器136可將發動機104在相同功率設定(例如擋位(notch)或節氣門設定)下運行的不同時間段期間獲得的壓力測量值進行比較，以確定壓力測量值是否正在變化或者變化了至少一個閾值量(例如，至少5%，至少10%等)。作為另一個示例，控制器136可將發動機104在相同功率設定下運行的不同時間段期間獲得的溫度測量值進行比較，以確定溫度測量值是否正在變化或者變化了至少一個閾值量(例如，至少5%，至少10%等)或者低于閾值。閾值可以對發動機速度和扭矩的不同組合而變化。作為另一個示例，控制器136可將發動機104在相同功率設定下運行的不同時間段期間獲得的溫度測量值進行比較，并將發動機104在相同功率設定下運行的不同時間段期間獲得壓力測量值進行比較，以確定溫度測量值是否正在變化或者變化了至少一個閾值量，以及壓力測量值是否變化了閾值量或者低于閾值。

控制器136可檢查壓力和/或溫度測量值來確定壓力測量值和/或溫度測量值是否正在以表明發動機的ofr正在下降的方式變化。下降的壓力可以表明進入空氣處理系統106的進氣歧管122的空氣流正在減少，并且因此，發動機的ofr也在下降。進氣歧管122中減少的空氣流可以表明從發動機104排出的顆粒物質的量正在增加。溫度測量值上的變化可表明ofr上的下降。例如，來自壓縮機的排放上的下降可以表明氣流上的減少(并且因而，ofr上的下降)。作為另一個示例，如果壓縮機效率正在下降并且需要更多燃料，會出現來自壓縮機的持續升高的排放溫度，從而導致下降的ofr。

可選地，控制器136可基于進氣歧管中、排氣中和/或離開位于發動機上游的渦輪增壓器118的壓縮機的出口的空氣中的測量氧氣量，并基于由噴射器124噴入一個或更多氣缸108和/或110的燃料的量或速率來計算ofr。控制器136可反復計算ofr來確定ofr是否正在下降。

在一個實施例中，發動機系統110可包括煙灰傳感器，其檢測發動機104的排氣流中煙灰(例如，其形成顆粒物質的至少一部分)的存在。煙灰傳感器可為傳感器138,140的其中一個或更多。由此類煙灰傳感器提供給控制器136的信息可以由控制器136用來確定何時開始(或終止)到氣缸108,110中的多重燃料噴射。

響應于確定壓力和/或溫度測量值正在以表明發動機的顆粒物質產生正在增加的方式改變，和/或響應于確定ofr正在下降，控制器136可指導燃料噴射器124來提供進入氣缸108，110的燃燒室的補充燃料噴射。例如，在氣缸108,110的壓縮沖程期間發生的進入氣缸108,110的主噴射之后，燃料噴射器124可在補充燃料噴射或后燃料噴射期間噴射附加量的燃料。此補充燃料噴射可在主燃料噴射之后通過相同的燃料噴射器124發生。例如，在完成主燃料噴射后，燃料噴射器124可停止將燃料噴入氣缸108，110至少一段時間(例如，兩到九毫秒)，且然后開始第二次將燃料噴入氣缸108,110。

可選地，控制器136可基于發動機的運行狀態上的變化，從在發動機的每四個沖程循環期間指導燃料噴射器124提供單獨的主燃料噴射，轉換成提供多次燃料噴射。運行狀態上的變化可能導致被供應給發動機的氧氣相對于燃料的量上的變化，這會導致由發動機產生的顆粒物質的增加。例如，響應于由于發動機移動到比之前的位置海拔更高的位置而導致的供應給發動機的氧氣的量減少、發動機移動到具有比之前的位置更少氧氣的山谷或隧道中的位置、發動機移動到相對于之前的位置具有對來自發動機的可允許排放物的量更嚴格標準或限制(例如更小的限制)的位置、環境溫度相對于之前的時間和/或位置變得更暖和或更熱、環境壓力變化(例如，在更高海拔下下降)和/或發動機消耗更多燃料但依然以相同的節氣門設置運行，控制器136可指導燃料噴射器124開始在發動機的每四個沖程循環期間對于每個氣缸108，110噴射至少兩次燃料。

在一個實施例中，控制器136指導燃料噴射器126在由指定時間量隔開的主燃料噴射和后燃料噴射期間將燃料噴入氣缸108,110，該指定時間量基于發動機106的運行性或運行狀態而變化。發動機106的運行性狀態可代表置于發動機106上的負載，諸如發動機106的功率設定(例如，節氣門或擋位設置)。對于更大的負載或功率設置，主燃料噴射和后燃料噴射之間的延遲可以比對于較短的負載或功率設置更長。例如，主燃料噴射和后燃料噴射對于較小的負載或功率設置可在時間上隔開兩到三毫秒，但是對于更大的負載或功率設置可在時間上隔開一到兩毫秒(例如，1.5毫秒)。備選地，噴射可由不同的時間量隔開。后噴射可以比主燃料噴射持續更短的時間段。例如，后噴射可持續主噴射持續時間的50%，30%，10%或另一分數或百分比。因此，后噴射可以比主噴射噴射更少的燃料，諸如噴射主噴射期間所噴射的燃料的50%，30%，10%或另一分數或百分比。

雖然本文的描述聚焦于對于氣缸108,110的單次附加燃料噴射，但備選地，可以使用多次附加燃料噴射。例如，不是在主燃料噴射和后燃料噴射期間噴射，也可發生第三次、第四次等燃料噴射來減少從發動機產生的顆粒物質。主燃料噴射之外的附加燃料噴射通過氧化煙灰或所產生的顆粒物質的其他成分而減少了從發動機產生的顆粒物質。

圖2圖示了根據一個示例用于氣缸220的四沖程發動機循環。氣缸220可代表圖1中所示的一個或更多氣缸108,110。在四沖程發動機循環的進氣沖程200期間，氣缸220的燃燒室206中的活塞202向下朝燃燒室206內的下死點(bdc)部位或位置204移動。在進氣沖程200期間空氣208也被接納到燃燒室206中。

在四沖程發動機循環的壓縮沖程210期間，活塞202從燃燒室206中的bdc部位或位置204向上朝燃燒室206中的上死點(tdc)部位或位置212移動。空氣208在燃燒室206內被活塞202的此運動壓縮。在壓縮沖程210后期，燃料222在活塞202上方被噴入燃燒室206。如本文所述，此燃料222可在主噴射和至少一個后噴射兩者期間被噴射。燃料可在壓縮沖程210后期開始的主噴射期間被噴射并進入做功沖程214，或者僅在做功沖程214期間被噴射。燃料222被噴射以在燃燒室206內產生空氣和燃料混合物。此混合物被點燃以導致氣缸220的燃燒室206內的燃燒。活塞202從tdc位置212向bdc位置204向下移動。在四沖程發動機循環的排氣沖程216期間，活塞202從bdc位置204向進氣沖程200的tdc位置212向上移動。在此運動期間，來自燃燒室206內部的排氣218被活塞202的向上運動擠出氣缸220。

在一個實施例中可在做功沖程214期間發生主燃料噴射和后燃料噴射。圖3圖示了用于圖2中所示的氣缸220的四沖程發動機循環的定時圖。定時圖包括在表示時間的水平軸線406旁邊顯示的若干波形400,402,404。在標簽bdc和tdc旁邊顯示的若干豎直線指示燃燒室206內活塞202的不同位置，且bdc指活塞202處在bdc部位204的次數，而tdc指活塞202處在tdc部位212的次數。

波形400代表圖2中所示的進氣沖程200期間流入燃燒室206的空氣208。波形402代表圖2中所示的做功沖程214期間空氣和燃料混合物的燃燒。波形404代表在圖2中所示的排氣沖程216期間被擠出燃燒室206的排氣218。圖3中所示的波形圖示了其中一個四沖程發動機循環，且做功沖程214期間出現的燃燒波形402被分成了兩個。圖3中所示的時間線被重復一次或更多附加次，以圖示附加的四沖程發動機循環。

圖3中還示出了主燃料噴射408以及后燃料噴射410。噴射408,410在壓縮和做功沖程210,214期間發生。主噴射408在燃燒之前發生，而后燃料噴射410可在主噴射408之后發生，諸如在活塞202抵達tdc部位之前或之后。在一個示例中，后燃料噴射410發生在tdc部位的十五度內。

噴射408，410由時間延遲412在時間上隔開。時間延遲412可基于發動機的運行性狀態而改變。例如，當發動機106以較小的擋位或節氣門設置運行時，時間延遲412可較短，較小的擋位或節氣門設置與產生更多功的較大的擋位或節氣門設置相比產生較少的功。當發動機106以較大的擋位或節氣門設置運行時，時間延遲412可較長，較大的擋位或節氣門設置與產生較少功的較小的擋位或節氣門設置相比產生較多的功。時間延遲412從圖3右側中的主噴射408的右邊緣延伸至圖3左側中的后噴射410的左邊緣。

另外地或者備選地，噴射408,410在不同的時間段414,416期間發生。時間段414,416代表相應的噴射408,410期間燃料噴射器124何時將燃料噴入氣缸220。在圖示的實施例中，后噴射410與主噴射408相比在較短的時間段期間噴射燃料。后噴射410在其期間將燃料噴入氣缸220的時間段416可基于發動機的運行狀態而變化。例如，當發動機106以較小的擋位或節氣門設置運行時，時間段416可較短，較小的擋位或節氣門設置與產生更多功的較大的擋位或節氣門設置相比產生較少的功。當發動機106以較大的擋位或節氣門設置運行時，時間段416可較長，較大的擋位或節氣門設置與產生較少功的較小的擋位或節氣門設置相比產生較多的功。作為另一個示例，當燃料噴射壓力較高時時間段416可較短，而當燃料噴射壓力較低時時間段416可較長。

噴射408,410示出為在時間的相對側上發生，在該時間活塞202處在圖3中的tdc位置212。例如，主噴射408可在壓縮沖程210期間在活塞202的向上運動期間在活塞202到達tdc位置212之前發生，而后噴射410可在做功沖程214期間在活塞202離開tdc位置212之后并且正在向下朝bdc位置204移動時發生。備選地，噴射408,410都可以在做功沖程214期間并且在做功沖程214期間在活塞202到達tdc位置212之前發生。

進入氣缸108,110的后燃料噴射可以減少發動機104內顆粒物質產生的量或速率。在發動機104的初始運行期間，可能產生極少或不產生顆粒物質。隨著時間流逝，隨著發動機104使用日益增多，當部件磨損時，可能產生越來越多數量的顆粒物質。一旦顆粒物質的數量開始增加，控制器136就可以檢測進氣歧管122中變化的溫度和/或壓力并且開始指導燃料噴射器124來提供后燃料噴射。可選地，控制器136可基于離開位于發動機上游的渦輪增壓器118的壓縮機的出口和/或進氣歧管中的空氣的測量氧濃度，以及基于流出燃料噴射器124的燃料的速率或數量來計算ofr。如果溫度和/或壓力返回至顆粒物質所導致的變化之前的水平，則控制器136可以指導燃料噴射器124停止提供輔助燃料噴射。

雖然指導燃料噴射器124來提供后或補充燃料噴射可能導致燃料噴射器124的有用壽命或使用壽命由于噴射器124的增加使用而減少，燃料噴射器124的此壽命減少可通過由于顆粒物質的減少導致的發動機系統100的有用壽命或使用壽命的增加來彌補。例如，減少顆粒物質能夠導致改善的發動機性能，這可以允許發動機系統100在必需的維護、保養或維修之間運行更長。

圖4圖示了用于控制發動機系統的運行的方法300的一個實施例的流程圖。該方法300可用來監視發動機104中的ofr，并控制燃料噴入發動機106的氣缸108,110，以便減少從發動機系統100產生的顆粒物質。該流程圖可代表控制器136的編程或者可用來對控制器136編程，以執行本文在一個實施例中描述的操作。

在302，在氣缸的發動機循環的每個壓縮沖程期間，燃料被噴入發動機的每個氣缸一次。如上所述，此燃料噴射可被稱作主燃料噴射。在304，確定發動機的ofr。例如，測量在發動機的進氣歧管中流動或流入發動機的進氣歧管的空氣(例如空氣和/或排氣)的溫度和/或壓力。可反復測量溫度和/或壓力以便確認此空氣的溫度和/或壓力上的變化。可選地，可以監視一個或更多氧傳感器和/或燃料以其流入氣缸的速率。可檢查此信息的其中一些或全部以便確定ofr或者確定ofr是否正在變化(例如下降)。

在306，將ofr與第一閾值比較，以確定ofr是否低于該閾值。如果發動機的ofr低于第一閾值，則從發動機產生的顆粒物質的量可能正在增加。方法300的流程可向308前進，以確定在每個發動機循環期間試圖執行多少后噴射并減少顆粒物質。另一方面，如果ofr沒有低于第一閾值，則發動機產生的顆粒物質的量可能沒有在增加。方法300的流程可向302返回，以便發動機可以在氣缸的每個循環期間繼續將燃料噴入氣缸一次。

在308，將ofr與較小的第二閾值比較以確定ofr是或否小于該第二閾值。如果發動機的ofr小于第一和第二閾值兩者，則從發動機產生的顆粒物質的量可能正在增加，并且可能需要多于單次后噴射以減少來自發動機的顆粒物質的產生。結果，方法300的流程可向312繼續。另一方面，如果ofr小于第一閾值但不小于第二閾值，則可使用僅單次后噴射來減少顆粒物質。結果，方法300的流程可向310繼續。可基于不同發動機的經驗性研究來確定閾值，從而確定哪些閾值可用來確認何時一次或更多后噴射減少發動機中顆粒物質的生成。

在310，在氣缸的每次循環期間在單次后燃料噴射期間燃料被噴入氣缸中一次。例如，在確定ofr已經降到第一閾值以下之后，在氣缸的每個循環期間燃料噴射器可以開始將燃料噴入氣缸兩次(例如，一次在主噴射期間而一次在單次后噴射期間)。如上所述，這可以協助減少由發動機產生的顆粒物質。

在312，在氣缸的每次循環期間在兩個或更多后燃料噴射期間燃料被噴入氣缸中一次。例如，在確定ofr已經降到第二閾值以下之后，在氣缸的每個循環期間燃料噴射器可以開始將燃料噴入氣缸至少三次(例如，一次在主噴射期間而至少兩次在多次后噴射期間)。如上所述，這可以協助減少由發動機產生的顆粒物質。

在一個實施例中，用于發動機的控制系統包括配置成確定發動機的氧氣對燃料比值(ofr)何時下降的一個或更多處理器。該一個或更多處理器也配置成響應于確定發動機的ofr下降到至少第一閾值以下，在一個或更多氣缸的多沖程發動機循環的每個循環期間，在第一燃料噴射和第二燃料噴射兩者期間，指導發動機的一個或更多燃料噴射器開始將燃料噴入發動機的一個或更多氣缸中。

在一個或更多處理器確定發動機的ofr下降到至少第一閾值以下之前，該一個或更多處理器可配置成在一個或更多氣缸的發動機循環期間，僅在第一噴射期間，指導發動機的一個或更多燃料噴射器將燃料噴入發動機的一個或更多氣缸。該一個或更多處理器可配置成在發動機以普通運行狀態運行的情況下，當獲得了溫度測量值、壓力測量值、氧氣量的測量值和/或燃料量的測量值的其中一個或更多時，并且當獲得了之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值和/或之前的燃料量的測量值的其中一個或更多時，響應于相對于之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值、和/或之前的燃料量的測量值中的一個或更多，發動機的溫度測量值變化、發動機的壓力測量值下降、輸入到發動機中的氧氣量的測量值下降、和/或噴入一個或更多氣缸的燃料量的測量值上升中的一個或更多，確定發動機的ofr正在下降。

一個或更多處理器可配置成獲得發動機的進氣歧管中的空氣、發動機上游的渦輪增壓器的出口中的空氣、和/或來自發動機的排氣的其中一個或更多的溫度測量值和/或壓力測量值的至少其中一個。一個或更多處理器可配置成基于發動機的運行狀態改變在一個或更多氣缸的多沖程發動機循環期間第一燃料噴射和第二燃料噴射之間的時間段和/或第二燃料噴射的持續時間中的一個或更多。此運行狀態可包括置于發動機上的負載和/或發動機的節氣門設置的其中一個或更多。

一個或更多處理器可配置成，響應于確定發動機的ofr降至低于較小的第二閾值，指導一個或更多燃料噴射器在多沖程發動機循環的每個循環期間，在第一燃料噴射、第二燃料噴射和至少第三燃料噴射期間開始將燃料噴入一個或更多氣缸。

在一個實施例中，用于控制發動機的方法包括確定發動機的氧氣對燃料比值(ofr)何時下降到至少第一閾值以下，并且響應于確定發動機的ofr已經下降到至少第一閾值以下，在一個或更多氣缸的多沖程循環的每個循環期間在第一燃料噴射和第二燃料噴射兩者期間，指導發動機的一個或更多燃料噴射器開始將燃料噴入發動機的一個或更多氣缸。

該方法也可包括基于測量的輸入到發動機中的氧氣量和測量的噴入一個或更多氣缸中的燃料的量計算ofr。該方法可包括在確定發動機的ofr已經下降到低于至少第一閾值之前，指導發動機的一個或更多燃料噴射器在一個或更多氣缸的每個循環期間僅在第一燃料噴射期間將燃料噴入發動機的一個或更多氣缸。

確定發動機的ofr何時下降到低于至少第一閾值可包括確定發動機的溫度測量值上的變化、發動機的壓力測量值上的下降、輸入到發動機中的氧氣量的測量值上的下降，和/或噴入一個或更多氣缸的燃料量的測量值中的一個或更多。

在發動機以普通運行狀態運行的情況下，當獲得了溫度測量值、壓力測量值、氧氣量測量值和/或燃料量測量值中的一個或更多時，且當獲得了之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值和/或之前的燃料量測量值中的一個或更多時，響應于相對于之前的溫度測量值、之前的壓力測量值、之前的氧氣量測量值和/或之前的燃料量的測量值中的一個或更多，溫度測量值變化、壓力測量值下降、氧氣量測量值下降和/或燃料量測量值增加中的一個或更多，溫度測量值、壓力測量值、氧氣量的測量值和/或燃料量的測量值中的一個或更多可表明發動機的ofr上的下降。

溫度測量值和/或壓力測量值中的一個或更多可以在發動機的進氣歧管中的空氣、離開設置在發動機上游的渦輪增壓器壓縮機的出口的空氣，和/或來自發動機的排氣中的一個或更多中測量。

該方法可選地可以包括基于發動機的運行狀態改變在一個或更多氣缸的多沖程發動機循環期間第一燃料噴射和第二燃料噴射之間的時間段和/或第二燃料噴射的持續時間中的一個或更多。

在一個實施例中，用于發動機的控制系統包括溫度傳感器、壓力傳感器以及一個或更多處理器，溫度傳感器配置成獲得在發動機的一個或更多進氣歧管中的或從設置在發動機上游的壓縮機輸出的空氣中的溫度測量值，壓力傳感器配置成獲得在發動機的一個或更多進氣歧管中的或從壓縮機輸出的空氣中壓力測量值，而一個或更多處理器配置成檢查溫度測量值和壓力測量值以確認發動機的氧氣對燃料比值(ofr)的下降。該一個或更多處理器也配置成響應于確認發動機的ofr的下降，在氣缸的每個發動機循環期間在主燃料噴射和燃料噴射后期間，指導發動機的燃料噴射器開始將燃料噴入發動機的氣缸。

在一個或更多處理器確認發動機的ofr上的下降之前，該一個或更多處理器可配置成指導發動機的燃料噴射器在氣缸的發動機循環的每個做功沖程期間僅在主燃料噴射期間將燃料噴入一個或更多氣缸。一個或更多處理器可配置成響應于溫度測量值變化和/或壓力測量值下降中的一個或更多確認發動機的ofr上的下降。

一個或更多處理器可配置成響應于發動機以普通運行狀態運行的時間段期間溫度測量值改變和/或壓力測量值下降的其中一個或更多確認ofr上的下降。一個或更多處理器可配置成在一個或更多氣缸的發動機循環期間，基于發動機的運行狀態改變主燃料噴射和后燃料噴射之間的時間間隔。運行狀態可包括置于發動機上的負載或發動機的節氣門設置的其中一個或更多。

一個或更多處理器可配置成響應于供應給發動機的氧氣量上的減少、發動機移動到比發動機的之前的位置海拔更高的第一位置、發動機移動到與之前的位置相比具有更少氧氣的山谷或隧道的一個或更多中的第二位置、發動機移動到相對于之前的位置具有對于來自發動機的可允許排放物的量降低的極限的第三位置、發動機移動到具有相對于之前的位置升高的環境溫度的第四位置、和/或相對于之前的時間在依然以普通的節氣門設置運行時發動機消耗更多燃料中的一個或更多，指導燃料噴射器在氣缸的每個發動機循環期間在主燃料噴射和后燃料噴射兩者期間，開始將燃料噴入發動機的氣缸中。

如本文所用，以單數形式陳述并且前面有詞語“一”或“一個”的元件或步驟應被理解為不排除所述元件或步驟的復數形式，除非這樣的排除被明確地指出。此外，參考當前描述主題的“一個實施例”并不意圖被解釋為排除也結合了所述特征的附加實施例的存在。此外，除非明確地相反指出，否則“包括”或“具有”有著特定特性的元件或多個元件的實施例可包括不具有該特性的附加的此類元件。

應該理解的是以上描述旨在為說明性的而非限制性的。例如，上述實施例(和/或其方面)可彼此結合而使用。此外，可做出許多改型來使特定的情形或材料適應于本文所述的主題的教導，而不背離其范圍。雖然本文所述的材料的尺寸和類型旨在限定所公開主題的參數，但是它們絕非限制性的而是示例性的實施例。在查看以上描述之后，許多其他實施例對于本領域技術人員將是顯而易見的。本文所述主題的范圍因而應該參考所附權利要求以及這樣的權利要求被授權的等價物的完整范圍而確定。在所附權利要求書中，用詞“包括”和“其中”被用作相應術語“包含”和“在其中”的普通等價物。此外，在所附權利要求書中，用詞“第一”、“第二”和“第三”等僅被用作標簽，并且并非旨在對它們的對象強加數量性要求。另外，以下權利要求書的限制并非以裝置加功能的格式書寫，并且并非意圖被基于35u.s.c.§112(f)解釋，除非并直至這樣的權利要求限制明確地使用了短語“用于……的裝置”，繼之以沒有進一步結構的功能陳述。

此書面說明書使用示例來公開本文所屬的主題的若干實施例，包括最佳模式，并且也使得本領域技術人員能夠實踐所公開主體的實施例，包括制造并使用裝置或系統并執行方法。本發明主題可授予專利的范圍由權利要求書限定，并且可包括本領域技術人員想到的其他示例。如果此類其他示例具有不異于權利要求書的字面語言的結構元件，或者如果它們包括與權利要求書的字面語言具有非實質性差異的等同結構元件，則它們旨在落入權利要求書的范圍內。