用于預點火控制的方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本描述大體涉及用于響應于預點火檢測控制車輛發動機的方法和系統。
【背景技術】
[0002]在特定工況下，具有高壓縮比或升壓以增加具體輸出的發動機可能易于低速預點火燃燒事件。由于預點火的早期燃燒能夠引起非常高的汽缸內壓力，且能夠導致燃燒壓力波，該燃燒壓力波類似于燃燒爆震，但具有更大的強度。已經形成用于基于發動機工況的預點火的預測和/或早期檢測的策略。附加地，在檢測之后，可以采用各種預點火緩和步驟。
[0003]在一種方法中，如由Glugla等人在US 20120245827中所示，在被配置為經由直接噴射接收燃料的發動機系統中，響應于預點火的指示，發動機以多次噴射模式操作。具體地，通過提供超過多次直接噴射而不是單次直接噴射的富燃料噴射，富集影響汽缸的預點火。然后，調整一個或多個其它汽缸的加燃料以維持化學計量比或大約化學計量比的排氣空燃比。
【發明內容】
[0004]然而，發明人在此已經認識到使用這種方法的問題。雖然直接噴射的增壓中冷效果改善預點火緩和，但由于擴散火焰傳播其還產生更多顆粒物排放(或煙塵)，其中在燃燒之前燃料可以與空氣未充分混合。由于直接噴射在本質上是相對晚的燃料噴射，所以可能沒有足夠的時間用于噴射的燃料與汽缸中空氣的混合。類似地，當噴射的燃料流過氣門時，其可能遭遇較小的湍流。因此，可能存在富燃燒的凹區，該凹區可以局部產生煙塵，從而劣化排氣排放。由于預點火緩和直接噴射是富燃料噴射，所以劣化排放的傾向較高。發明人已經進一步認識到在配置有進氣道和直接噴射系統的發動機系統中，還能夠利用進氣道噴射系統的增壓中冷性質來解決預點火。特別地，能夠使用在打開的進氣門期間執行的進氣道噴射的增壓中冷性質以提供至少一些預點火緩和汽缸冷卻，而不會引起大量的顆粒物排放。
[0005]因此，在一個示例中，可以改善被配置為用于燃料的進氣道噴射和直接噴射的發動機系統中的預點火緩和。該方法可以包含:響應于預點火的指示(indicat1n)，對于若干富集循環(enrichment cycles)，通過增加進氣道噴射的燃料相對于直接噴射的燃料的比率富集汽缸。
[0006]作為一個示例，響應于預點火的指示，在緊隨其后的發動機循環期間，可以通過增加經由進氣道噴射輸送到汽缸的燃料的比率來富集受影響的汽缸的預點火。例如，如果可能，可以增加進氣道噴射器的脈沖寬度。此外，進氣道噴射可以在打開的進氣門事件期間定時發生以增加進氣道噴射的燃料的增壓中冷效果。同時，還可以增加燃料的直接噴射。作為一個示例，發動機可以使用在閉合的進氣門期間(例如，在排氣沖程期間)經由進氣道噴射輸送的一部分燃料需求和在進氣沖程和/或壓縮沖程期間經由直接噴射輸送的剩余部分燃料需求來操作。響應于預點火的指示，可以增加進氣道噴射的燃料量同時進氣道燃料噴射的正時被轉移到打開的進氣門(例如，在進氣沖程期間)。此外，直接噴射的燃料量還可以隨在進氣沖程噴射的燃料部分增加而增加并且隨在壓縮沖程中噴射的燃料部分減少而增加。例如，可以僅在進氣沖程中直接噴射燃料且在壓縮沖程中可以不直接噴射燃料。如果進氣道噴射器的脈沖寬度在緊隨其后的發動機循環期間不能增加，則可以首先使用增加的直接噴射的燃料以解決預點火。在第一數量的富集循環(例如，在預點火的指示之后的第一富集循環)期間，進氣道噴射的相對增加可以高于直接噴射的相對增加。此后，在若干富集循環期間，相對于直接噴射，可以調整作為進氣道噴射輸送的燃料的比率以增加增壓中冷。例如，對于若干發動機循環，可以以直接噴射的燃料相對于進氣道噴射的燃料的較高比率來輸送燃料直到預點火傾向下降。此后，可以恢復正常發動機加燃料。
[0007]以此方式，通過調整經由進氣道噴射相對于直接噴射輸送到發動機的富集的燃料噴射的比率，能夠更好地利用進氣道噴射的增壓中冷性質以用于預點火緩和。響應于預點火的指示，通過在打開的進氣門事件期間經由進氣道噴射器噴射至少一些燃料，可以減少排氣顆粒物排放。具體地，通過與進氣道噴射的燃料交換直接噴射的一部分富集，能夠解決預點火而不會增加排氣顆粒物排放。
[0008]應當理解，提供上述概要是為了以簡化的形式介紹精選構思，這些構思將在【具體實施方式】中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被隨附于【具體實施方式】的權利要求唯一地限定。此外，要求保護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的實施方式。
【附圖說明】
[0009]圖1示出被配置為用于燃料的進氣道噴射和直接噴射的示例發動機系統的燃燒室。
[0010]圖2示出響應于預點火的指示，用于調整燃料噴分割比率的高級別流程圖。
[0011]圖3和圖4示出示例預點火緩和加燃料調整。
【具體實施方式】
[0012]下面的描述涉及響應于預點火的指示，用于經由諸如圖1的發動機系統中的進氣道噴射器和直接噴射器調整發動機燃料富集的系統和方法。發動機控制器可以執行控制程序(諸如，圖2的程序)以調整燃料噴射廓線，該燃料噴射廓線包括對于預點火的指示之后的若干發動機循環進氣道噴射到汽缸的燃料量和直接噴射到預點火汽缸的燃料量。圖3和圖4示出示例廓線。
[0013]圖1描述內燃發動機10的燃燒室或汽缸的示例實施例。可以通過包括控制器12的控制系統和通過經由輸入裝置132來自車輛操作員130的輸入至少部分地控制發動機10。在該示例中，輸入設備132包括加速器踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發動機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。活塞138可以耦接到曲軸140使得活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動。曲軸140可以經由變速器系統耦接到乘客車輛的至少一個驅動輪。進一步地，啟動器馬達可以經由飛輪耦接到曲軸140以實現發動機10的啟動操作。
[0014]汽缸14能夠經由一系列的進氣空氣通道142、144和146接收進氣空氣。進氣空氣通道146能夠與除了汽缸14之外的發動機10的其它汽缸連通。在一些實施例中，進氣通道中的一個或多個可以包括諸如渦輪增壓器或機械增壓器的升壓設備。例如，圖1示出配置有渦輪增壓器的發動機10，該渦輪增壓器包括在進氣通道142和144之間布置的壓縮機174和沿排氣通道148布置的排氣渦輪機176。壓縮機174可以經由軸180由排氣渦輪機176至少部分地驅動，其中升壓設備被配置為渦輪增壓器。然而，在另一些示例中，諸如發動機10裝備有機械增壓器，排氣渦輪機176可以可選地被省略，其中壓縮機174可以由來自馬達或發動機的機械輸入來驅動。可以沿發動機的進氣通道布置包括節流板164的節氣門162，用于改變提供到發動機汽缸的進氣空氣的流率和/或壓力。例如，節氣門162可以布置在如圖1所示的壓縮機174的下游或可以替代地提供在壓縮機174的上游。
[0015]排氣通道148能夠接收來自除了汽缸14之外的發動機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設備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任何合適的傳感器，例如，線性氧傳感器或UEG0(通用或寬域排氣氧)、雙態氧傳感器或EG0(如描述的)、HEG0(加熱的EGO)、NOx、HC或CO傳感器。排放控制設備178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其它排放控制設備或其組合。
[0016]發動機10的每個汽缸可以包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的上部區域的至少一個進氣提升閥150和至少一個排氣提升閥156。在一些實施例中，發動機10的每個汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部區域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
[0017]進氣門150可以經由致動器152通過控制器12來控制。類似地，排氣門156可以經由致動器154通過控制器12來控制。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氣門和排氣門的打開和閉合。進氣門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)來確定。氣門致動器可以具有電動氣門致動類型或凸輪致動類型或其組合的性質。進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氣凸輪正時、可變排氣凸輪正時、雙獨立可變凸輪正時或固定凸輪正時。每個凸輪致動系統可以包括一個或多個凸輪并且可以利用可以由控制器12操作的凸廓線線變換系統(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統中的一者或多者以改變氣門操作。例如，汽缸14可以替代地包括經由電動氣門致動控制的進氣門和經由包括CPS和/或VCT的凸輪致動控制的排氣門。在另一些實施例中，進氣門和排氣門可以由共同的氣門致動器或致動系統或可變氣門正時致動器或致動系統來控制。
[0018]汽缸14能夠具有壓縮比，其是當活塞138在下止點時的體積與在上止點時的體積之比。照慣例，壓縮比在9:1到10:1的范圍內。然而，在使用不同燃料的一些示例中，壓縮比可以增加。例如，當使用較高的辛烷值燃料或具有較高的蒸發潛在焓的燃料時，這可以發生。如果使用直接噴射，由于其對發動機爆震的影響，壓縮比也可以增加。
[0019]在一些實施例中，發動機10的每個汽缸可以包括用于開始燃燒的火花塞192。在選擇的操作模式下，響應于來自控制器12的火花提前信號SA，點火系統190能夠經由火花塞192將點火火花提供到燃燒室14。然而，在一些實施例中，可以省略火花塞192，諸如作為一些柴油發動機的可能情況，發動機10可以通過自動點火或通過燃料的噴射開始燃燒。
[0020]在一些實施例中，發動機10的每個汽缸可以配置有用于向其提供燃料的一個或多個燃料噴射器。作為非限制性的示例，汽缸14被示出包括兩個