用于發(fā)動機控制的方法和系統(tǒng)的制作方法

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用于發(fā)動機控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于控制排氣排放的方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)在發(fā)動機起動和轉動起動期間通過調節(jié)從多個燃料噴射器噴射進發(fā)動機汽缸的燃料的噴射模型來控制排氣排放。通過在起動期間分流噴射燃料使得進氣道噴射一部分燃料而通過一個或多個噴射來直接噴射剩余部分的燃料，可以減少發(fā)動機的煙粒負荷并改善燃料經濟性?；趪娚涞娜剂系拇己空{節(jié)該噴射以利用燃料的充氣冷卻特性。
【專利說明】用于發(fā)動機控制的方法和系統(tǒng) 【【技術領域】】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制連接至柔性燃料車輛的發(fā)動機系統(tǒng)中燃料噴射的方法和系統(tǒng)。【【背景技術】】
[0002] 發(fā)動機可以配備有將燃料直接噴射進燃燒汽缸(直接噴射）的燃料直接噴射器和/ 或配備有將燃料噴射進汽缸進氣道(進氣道燃料噴射)的進氣道燃料噴射器。在柔性燃料車輛中，可以通過向不同噴射器輸送不同比例的可變燃料（variable fuel)的改變成分的燃料來運轉柔性多燃料發(fā)動機。例如，乙醇燃料的直接噴射可以利用醇燃料較高汽化熱增加的充氣冷卻（charge cooling)效果以及較高的辛烷值。這有助于解決特別是增壓狀況下的爆震限制。
[0003] 然而，由于擴散的火焰蔓延(其中在燃料之前燃料與空氣可能混合不充分）直接噴射發(fā)動機也產生更多微粒物質排放物(或煙粒)。本質上，由于直接噴射是相對較晚的燃料噴射，所以可能沒有足夠的時間在汽缸中混合噴射的燃料和空氣。類似地，噴射的燃料在流動通過氣門時可能遇到更少的湍流。所以，可能會有局部產生煙粒劣化排放的多個較小富燃區(qū)域。
[0004] US2011/0162620公開了一種減小由直接燃料噴射產生的微粒物質排放物的方法。其中，基于發(fā)動機產生的微粒物質（PM)量來調節(jié)直接噴射器和進氣道噴射器噴射進汽缸的燃料量。例如，隨著煙粒負荷的增加，減小直接噴射器的燃料噴射量同時相應地增加進氣道噴射器的燃料噴射量。
[0005] 然而，發(fā)明人在此已經認識到這種方法的潛在問題。在選擇的發(fā)動機工況期間，即使偏向更多的直接噴射，也不能充分減少微粒物質排放物來滿足法定的最低PM排放標準。例如，可能太晚執(zhí)行直接噴射使得到直接噴射發(fā)生時排放的PM高于排放標準。由于燃料改變的特性在柔性燃料車輛中這樣的問題更加惡化。例如，基于何時發(fā)生燃料添加(例如當燃料箱為空或部分裝滿時）以及燃料箱添加燃料的燃料類型(例如燃料箱是添加汽油、E10、 E50還是E85)，燃料箱中的成分可能會變化。這影響了后續(xù)的直接燃料噴射產生的煙粒量。更進一步地，在使用醇燃料的狀況期間，醇燃料對進氣系統(tǒng)上的充氣冷卻效果可能導致冷起動狀態(tài)時較低的空氣充氣溫度。這會劣化燃燒穩(wěn)定性并增加潛在的發(fā)動機失火?？傊?，如果不對系統(tǒng)進行當前的工況和燃料類型優(yōu)化則會劣化燃料經濟性和冷起動排氣排放。【
【發(fā)明內容】
】
[0006] 可以通過一種用于發(fā)動機的方法至少部分解決上述問題，該方法包含：自發(fā)動機起動起的第一燃燒事件期間，在進氣門關閉事件期間進氣道噴射第一燃料量，并且通過第一燃料事件的多個噴射來直接噴射第二燃料量，第一和第二量基于噴射的燃料的醇含量。這樣，可以綜合醇燃料以及進氣道噴射第一燃料和（單個或多個）直接噴射第二燃料之間燃料噴射分流的益處。
[0007] 在一個示例中，在發(fā)動機起動期間，在第一汽缸燃燒事件期間發(fā)動機控制系統(tǒng)可以通過在進氣門關閉事件(例如排氣行程期間）期間輸送的第一進氣道噴射、壓縮行程期間輸送的第二直接噴射以及進氣行程期間的第三直接噴射將燃料噴射進汽缸。該噴射可以構成第一噴射模型。在轉動起動期間針對多個燃燒事件可以基于燃料的醇含量繼續(xù)該相同的噴射模型。例如，隨著噴射的燃料的醇含量的增加，可以對更多/更小數量的燃燒事件繼續(xù) 第一噴射模型。此外，閾值汽缸事件數量的數量可以基于燃料的醇含量，例如汽缸事件數量多達24。通過進氣道噴射來噴射一部分燃料而通過直接噴射來噴射剩余部分的燃料，排氣催化劑溫度可以迅速增加至起燃溫度，改善了發(fā)動機冷起動時的發(fā)動機性能。還通過將直接噴射分流（split)使得在壓縮行程期間直接噴射一些燃料而在進氣行程期間直接噴射剩余部分的燃料，可以達到催化劑起燃溫度而不增加排氣微粒物質（PM)排放以及不劣化發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性。同時改善了燃料經濟性。達到目標汽缸燃燒事件數量之后，噴射模型可以轉變?yōu)榕渲糜糜诎l(fā)動機怠速控制的第二噴射模型。例如，第二噴射模型可以包括僅進氣道噴射燃料、僅直接噴射燃料和/或按一定比率分配，該比率不同于第一噴射模型中的分配比率并且具有較高百分比的直接噴射燃料。在進一步的實施例中，可以基于冷起動時的發(fā) 動機溫度(例如基于是正常溫度的發(fā)動機冷起動或極端低溫的發(fā)動機冷起動）改變發(fā)動機冷起動期間的噴射模型。
[0008] 這樣，通過使用在進氣道噴射和多個直接噴射之間分流噴射燃料的分流噴射模型，可以減小排氣催化劑的活化時間同時產生更少的氣態(tài)及微粒物質排放物。同時，可以容忍較高的火花延遲量而不影響燃燒穩(wěn)定性。這樣，允許燃料噴射得到優(yōu)化以綜合利用在進氣道噴射和直接噴射之間分流噴射燃料的益處以及多個直接噴射的益處?？傊?，改善了發(fā) 動機性能、改善了排氣排放并進一步改善了燃料經濟性。
[0009] 應理解，提供上文的概述用于以簡化形式引入一系列原理，其將在【具體實施方式】中進一步進行描述。這并不意味著識別所要求保護的主題的關鍵或實質特征，所要求保護的主題的范圍唯一地由權利要求書來確定。此外，所要求保護的主題并不局限于解決上文或本說明書中任意部分所提到的缺點的實施方式。【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0010] 圖1顯示了示例燃燒室；
[0011] 圖2顯示了在發(fā)動機起動以及轉動起動運轉期間基于噴射的燃料的醇含量調節(jié) 燃料噴射以減少發(fā)動機煙粒負荷的高級流程圖；
[0012] 圖3-5顯示了根據發(fā)明當以不同醇含量的燃料運轉時在發(fā)動機起動和轉動起動運轉期間使用的示例燃料噴射模型（prof i 1 e ) 【【具體實施方式】】
[0013] 下文的描述涉及在發(fā)動機起動和轉動起動期間基于噴射的燃料的醇含量調節(jié)發(fā) 動機（比如圖1中的發(fā)動機系統(tǒng))燃料噴射以減少發(fā)動機煙粒負荷的系統(tǒng)和方法。發(fā)動機控制器可以執(zhí)行控制程序（比如圖2中的程序)以在發(fā)動機起動期間和轉動起動期間基于燃料的成分（比如基于燃料的醇含量）來調節(jié)燃料噴射模型(包括進氣道噴射進汽缸的燃料量以及通過多個噴射直接噴射進汽缸的燃料量)?？梢曰谂艢獯呋瘎囟群推资录盗恐?的每者進一步調節(jié)該模型以加快催化劑活化同時減少排氣PM排放并且不會劣化燃燒穩(wěn)定性。通過在發(fā)動機起動和轉動起動期間從具有相對較高量的進氣道噴射的模型調節(jié)燃料噴射模型，并且隨著燃料醇含量的增加而轉變?yōu)榫哂邢鄬^高量的壓縮行程直接噴射的燃料噴射模型，可以改善發(fā)動機的冷起動性能同時降低發(fā)動機煙粒負荷并且不會劣化發(fā)動機燃料經濟性。圖3-5顯示了示例調節(jié)。
[0014] 圖1描述了內燃機10的燃燒室或汽缸的實施例。至少部分通過包含控制器12的控制系統(tǒng)以及通過車輛駕駛員130經由輸入裝置132的輸入來控制發(fā)動機10。在這個實施例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器 134。發(fā)動機10的汽缸（即燃燒室)14可包括帶有位于其中的活塞138的燃燒室壁136?；?塞138可和曲軸140相連以便活塞的往返運動轉化為曲軸的轉動運動。曲軸140可通過傳動系統(tǒng)和乘用車的至少一個驅動輪相連。此外，起動馬達可通過飛輪和曲軸140相連以能夠進行發(fā)動機10的起動運轉。
[0015] 汽缸14能通過一系列進氣通道142、144和146接收進氣。進氣通道146和發(fā)動機10的除汽缸14之外的其它汽缸連通。在一些實施例中，一個或多個進氣通道可包括增壓裝置，比如渦輪增壓器或機械增壓器。例如，圖1顯示了發(fā)動機10配置有渦輪增壓器，所述渦輪增壓器包含布置在進氣通道142和144之間的壓縮機174和沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。壓縮機174可至少由排氣渦輪176通過軸180驅動，在這種情況下增壓裝置配置為渦輪增壓器。但是，在其它實施例中，比如在發(fā)動機10配備有機械增壓器的情況下，排氣渦輪176可選擇性地省略，在這種情況下壓縮器174可通過來自馬達或發(fā)動機的機械輸入驅動。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162可沿發(fā)動機的進氣通道設置，用于改變提供給發(fā) 動機汽缸的進氣的流速和/或壓力。例如，如圖1所示節(jié)氣門162可安裝在壓縮機174的下游，或者可替代地安放在壓縮機174的上游。
[0016] 排氣通道148能接收來自發(fā)動機10的汽缸14以及其它汽缸的排氣。排氣傳感器 128如圖所示和排放控制裝置178上游的排氣通道148相連。傳感器128可以是用于提供排氣空燃比指示的任何合適的傳感器，線性氧傳感器或者UEG0 (通用或寬域排氣氧傳感器)，雙態(tài)氧傳感器或EG0 (如圖所示)，HEG0 (加熱型EG0)，氮氧化物（NOx)、碳氫化合物（HC)或氧化碳（C0)傳感器。排氣控制裝置178可以是三元催化劑（TWC)、N0x捕集器、各種其它排放控制裝置或它們的組合。
[0017] 發(fā)動機10的每個汽缸可包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，汽缸 14如圖所示包括位于汽缸14上部區(qū)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(fā)動機10的每個汽缸(包括汽缸14)可包括位于汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣閥。
[0018] 進氣門150可由控制器12經由驅動器152進行控制。類似地，排氣門156可由控制器12經由驅動器154控制。在一些狀況期間，控制器12可以改變提供至驅動器152和 154的信號以控制各自進氣和排氣門的打開和關閉。可通過各自的氣門位置傳感器(未顯不）確定進氣門150和排氣門156的位置。氣門驅動器可以是電動氣門驅動類型或者凸輪驅動類型或它們的組合?？梢酝瑫r控制進氣和排氣門正時，或者可以使用可變進氣凸輪正時、可變排氣凸輪正時、兩個獨立的可變凸輪正時或固定凸輪正時的任意可能的組合。每個凸輪驅動系統(tǒng)可包括一個或多個凸輪，并且可利用可由控制器12操作的凸輪輪廓線變換系統(tǒng)（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)中的一種或多種用于改變氣門運轉。例如，汽缸14可替代地包括通過電動氣門驅動進行控制的進氣門和通過包括CPS和/或VCT的凸輪驅動進行控制的排氣門。在其它實施例中，進氣和排氣門可通過共用氣門驅動器或驅動系統(tǒng)、或者可變氣門正時驅動器或驅動系統(tǒng)來控制。
[0019] 汽缸14可具有壓縮比，其為當活塞138處于下止點時的容積與活塞138處于上止點時的容積的比例。通常，壓縮比的范圍是9:1到10:1。但是，在一些使用了不同燃料的示例中，壓縮比可能會增加。例如，當使用高辛烷燃料或較高汽化潛熱的燃料時可能發(fā)生這種情況。如果使用直接噴射，由于直接噴射對發(fā)動機爆震的影響壓縮比也可增加。
[0020] 在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸可包括用于發(fā)起燃燒的火花塞192。在選定運轉模式下，點火系統(tǒng)190可響應于來自控制器12的火花提前信號SA通過火花塞192 給燃燒室14提供點火火花。然而，在一些實施例中，火花塞192可以省略，比如當發(fā)動機10 可通過自動點火或者通過燃料噴射(如可能在一些柴油發(fā)動機的情況下）發(fā)起燃燒。
[0021] 在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸可配置有一個或多個燃料噴射器用于向其提供燃料。作為一個非限制的示例，汽缸14顯示為包括兩個燃料噴射器166和170。燃料噴射器166顯示為直接和汽缸14相連用于與通過電子驅動器168從控制器12接收的 FPW-1信號的脈沖寬度成比例地直接向其中噴射燃料。以這種方式，燃料噴射器166提供已知的稱為直接噴射(下文稱為"DI"）將燃料噴入燃燒汽缸14。盡管圖1顯示了噴射器166 作為側噴射器，它也可以位于活塞的上方，比如火花塞192的位置的附近。當采用醇基燃料操作發(fā)動機時，由于某些醇基燃料的低揮發(fā)性，這樣的位置可改善混合和燃燒?？商娲?，噴射器可位于進氣門上方并與之靠近以改善混合?？蓪⑷剂蠌陌ㄈ剂舷?、燃料泵、燃料導軌以及驅動器168的高壓燃料系統(tǒng)172輸送至燃料噴射器166?？商娲?，可通過單級燃料泵以較低的壓力輸送燃料，與使用高壓燃料系統(tǒng)相比，這種情況下壓縮沖程期間直接燃料噴射的正時受到更多限制。此外，雖然未示出，燃料箱可具有給控制器12提供信號的壓力傳感器。
[0022] 燃料噴射器170顯示為設置在進氣通道146中而不是在汽缸14中，這樣配置提供了已知的進氣道燃料噴射(此后稱為"PFI"）將燃料噴射進汽缸14上游的進氣端。燃料噴射器170可以與經由電子驅動器172從控制器12接收的脈沖寬度信號FPW-2成比例地噴射燃料?？梢酝ㄟ^燃料系統(tǒng)172輸送燃料至燃料噴射器170。
[0023] 在汽缸的單個循環(huán)期間可以通過兩個噴射器向汽缸輸送燃料。例如，每個噴射器可以輸送在汽缸14中燃燒的燃料總噴射的一部分。此外，如本說明書下文描述的，從每個噴射器輸送的燃料的分配和/或相對量可以根據工況（比如發(fā)動機負荷和/或爆震）改變。噴射器166和170之間噴射的總燃料的相對分配可以稱為第一噴射比率。例如，對于經由 (進氣道）噴射器170噴射較大燃料量的燃燒事件可以是較高的進氣道與直接噴射的第一比率的示例，而對于經由（直接）噴射器166噴射較大燃料量的燃燒事件可以是較低的進氣道與直接噴射的第一比率。注意這些僅是不同噴射比率的示例，可以使用各種其它噴射比率。此外，應理解可以在進氣門打開事件期間、在進氣門關閉事件期間（例如基本上在進氣行程之前，比如排氣行程期間）以及在進氣門打開和關閉兩個運轉期間輸送進氣道噴射的燃料。類似地，例如可以在進氣行程期間以及在之前的部分排氣行程期間、進氣行程期間以及在部分壓縮行程期間輸送直接噴射的燃料。此外，可以通過單個噴射或多個噴射來輸送直接噴射的燃料。這些噴射可以包括壓縮行程期間的多個噴射、進氣行程期間的多個噴射或者壓縮行程期間一些直接噴射和進氣行程期間一些直接噴射的組合。當執(zhí)行多個直接噴射時，直接噴射的總共燃料在進氣行程(直接）噴射和壓縮行程(直接）噴射之間的相對分配可以稱為第二噴射比率。例如，對于進氣行程期間噴射較大直接噴射燃料量的燃燒事件可以是較大的進氣行程直接噴射第二比率的示例，而對于壓縮行程期間噴射較大燃料量的燃燒事件可以是較低的進氣行程直接噴射第二比率的示例。注意這些比率僅是不同噴射比率的示例，并且可以使用各種其它的噴射比率。
[0024] 這樣，即使對于單個燃燒事件，可以在不同的正時噴射來自進氣道和直接噴射器噴射的燃料。此外，對于單個燃燒事件，每個循環(huán)可以執(zhí)行輸送燃料的多個噴射?？梢栽趬?縮行程、進氣行程或者它們適當的組合期間執(zhí)行多個噴射。
[0025] 如上文所描述的，圖1僅顯示了多缸發(fā)動機的一個汽缸。同樣，每個汽缸可以類似地包括它自身的一組進氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。
[0026] 燃料噴射器166和170可以具有不同的特征。這些特征可以包括不同的尺寸，例如一個噴射器相比其它噴射器具有更大的噴射孔。其它差異包括但不限于不同的噴灑角度、不同的工作溫度、不同的指向、不同的噴射正時、不同的噴灑特征、不同的位置等。此外，取決于噴射器170和166之間噴射燃料的分配比例，可以達到不同的效果。
[0027] 燃料系統(tǒng)172中的燃料箱可以容納不同特性的燃料，比例不同的燃料成分。這些差異可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化熱、不同的燃料混合和/或它們的組合等。在一個示例中，不同醇含量的燃料可以包括汽油、乙醇、甲醇或醇混合物比如E85 (約85%的乙醇和15%的汽油)或M85 (約85%的甲醇和15%的汽油）。其它的含醇燃料可以是醇和水的混合物，醇、水和汽油的混合物等。
[0028] 此外，可以頻繁改變燃料箱中燃料的特性。在一個示例中，駕駛員可以一天給燃料系統(tǒng)172添加 E85,并且下一天添加 E10,再下一天添加 E50。因此，燃料箱中燃料添加的天天變化會導致燃料系統(tǒng)172中燃料頻繁地改變燃料成分，從而影響通過噴射器166和170 輸送燃料的噴射模型。
[0029] 如參考圖2-5詳細說明的，在第一汽缸燃燒事件期間發(fā)動機起動(特別是發(fā)動機冷起動）時控制器可以調節(jié)燃料噴射模型以綜合利用醇燃料的進氣道噴射和多個直接噴射兩者以加快排氣催化劑活化而不增加發(fā)動機煙粒負荷并且同時還提供燃料經濟性益處。發(fā) 動機起動時使用的第一噴射模型具有基于燃料醇含量預定的第一和第二噴射比率，選擇的比率能實現催化劑溫度控制。第一噴射模型可以繼續(xù)到發(fā)動機轉動起動直到自第一燃燒起的目標汽缸事件數量。目標汽缸事件數量也可以基于燃料的醇含量。然后，燃料噴射可以轉變?yōu)椴煌牡诙娚淠Ｐ停撃Ｐ途哂心軐崿F發(fā)動機怠速控制的不同的第一和第二噴射比率。
[0030] 圖1中控制器12顯示為微型計算機，包括：微處理器單元106、輸入/輸出端口 108、用于可以執(zhí)行程序和校準值的在該特定示例中顯示為只讀存儲芯片110、隨機存取存儲器112、?；睿╧eep alive)存儲器114和數據總線。控制器12可以接收來自和發(fā)動機10 相連的傳感器的各種信號，除了上文討論的那些信號，還包括：來自氣流質量傳感器122的進入氣流質量(MAF)的測量值；來自和冷卻套筒118相連的溫度傳感器116的發(fā)動機冷卻劑溫度（ECT);來自和曲軸140連接的霍爾效應傳感器120 (或其它類型）的表面點火感測 (PIP)信號；來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置（TP);以及來自傳感器124的絕對歧管壓力（MAP)信號?？梢酝ㄟ^控制器12從信號PIP產生發(fā)動機轉速信號（RPM)。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可以用于提供進氣歧管中真空或壓力的指示。
[0031] 存儲媒介只讀存儲器110可以編程有代表處理器106可執(zhí)行的指令用于執(zhí)行下文描述的方法以及可預見但未明確列出的其它變量的計算機可讀數據。圖2描述了可以通過控制器執(zhí)行的示例程序。
[0032] 現在參考圖2,顯示了示例程序200,基于燃料的醇含量控制至發(fā)動機汽缸(該汽缸包括(第一）進氣道噴射器和(第二）直接噴射器）的燃料噴射以減少發(fā)動機產生的微粒物質量。
[0033] 在202處，可以估算和/或測量發(fā)動機工況。例如，這些工況可以包括發(fā)動機轉速、發(fā)動機負荷、汽缸空燃比（AFR)、(例如從發(fā)動機冷卻劑溫度（ECT)推斷的)發(fā)動機溫度、排氣溫度、催化劑溫度（Teat )、希望的扭矩、增壓等。
[0034] 在203處，可以估算和/或確定噴射的燃料的醇含量。在一個示例中，可以在每個燃料箱燃料添加事件之后估算燃料箱中燃料的醇含量。該估算可以基于一個或多個經驗方法并且進一步基于車輛駕駛員的輸入。
[0035] 在204處，確定是否存在發(fā)動機冷起動狀態(tài)。例如，發(fā)動機冷起動可以包括從停機狀況下的初始發(fā)動機起動。在一個示例中，如果發(fā)動機溫度低于閾值并且催化劑溫度低于閾值（比如低于起燃溫度）則確定發(fā)動機冷起動狀態(tài)。如果沒有確定發(fā)動機冷起動狀態(tài)，則在206處可以確定發(fā)動機熱起動狀況。例如，發(fā)動機熱起動可以包括發(fā)動機在之前的發(fā)動機停機之后短時間內再起動的發(fā)動機再起動。在一個示例中，如果發(fā)動機溫度和/或催化劑溫度高于閾值則可以確定發(fā)動機熱起動狀況。
[0036] 響應于發(fā)動機冷起動狀態(tài)，在210處程序包括以第一噴射模型運轉發(fā)動機以加快催化劑活化。以第一噴射模型運轉包括自發(fā)動機起動起的第一燃燒事件期間在進氣門關閉事件期間進氣道噴射一部分燃料而通過多個噴射直接噴射剩余部分的燃料。通過多個噴射來噴射剩余部分的燃料可以包括至少通過進氣行程噴射和壓縮行程噴射來直接噴射剩余部分。例如，如參考圖3詳細說明的，可以通過第一進氣行程噴射和第二壓縮行程噴射來輸送直接噴射的燃料部分?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程噴射量和第二壓縮行程噴射量相互之間相差15%內。在一個示例中，在進氣門關閉事件期間(例如排氣行程期間）可以通過進氣道噴射來輸送30%的燃料噴射，可以通過進氣行程直接噴射來輸送 35%的燃料噴射，而通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余35%的燃料噴射。在又一個示例中，進氣道噴射量、進氣行程直接噴射量以及壓縮行程噴射量相互之間可以相差〇% _1〇〇%。
[0037] 可以基于估算的燃料醇含量來選擇進氣道噴射量相對于直接噴射總量的第一比率。例如，隨著燃料醇含量的增加，可以通過減小進氣道噴射的燃料比例并增加直接噴射燃料的比例來減小第一比例。在一個示例中，當噴射的燃料是E10 (具有較低的醇含量)時，第一比率可以包括35%的進氣道噴射和65%的直接噴射。相比而言，當噴射的燃料是E85(具有較高的醇含量）時，第一比率可以包括10%的進氣道噴射和90%的直接噴射。
[0038] 可以基于排氣催化劑溫度和/或發(fā)動機溫度進一步調節(jié)第一比率。例如，隨著催化劑溫度的增加，可以使用較高的進氣道噴射比率。第一比率可以進一步基于發(fā)動機起動時的汽缸燃燒事件數量。
[0039] 還可以基于估算的燃料醇含量選擇第一進氣行程噴射量相對于第二壓縮行程噴射量的第二比率。例如，隨著燃料醇含量的增加，可以通過減小在進氣行程期間直接噴射的燃料比例并增加在壓縮行程中直接噴射的燃料比例來減小第二比率。此外，隨著壓縮行程噴射量的增加，還可以增加在壓縮行程中噴射燃料的噴射次數。在一個示例中，當噴射的燃料是E10 (具有較低的醇含量）時，第二比率可以包括70%的進氣行程噴射和30%的壓縮行程噴射而壓縮行程噴射僅包括一次噴射。相比而言，當噴射的燃料是E85(具有較高的醇含量)時，第二比率可以包括30%的進氣行程噴射和70%的壓縮行程噴射而壓縮行程噴射包括一次或多次噴射。
[0040] 可以基于排氣催化劑溫度和發(fā)動機煙粒趨勢進一步調節(jié)第二比率。類似地，第二比率可以進一步基于發(fā)動機起動時的汽缸燃燒事件數量。本發(fā)明中，相對較高的壓縮行程醇燃料直接噴射量可以有得地用于加熱發(fā)動機和催化劑，從而加快催化劑活化并改善發(fā)動機冷起動狀態(tài)下的發(fā)動機和催化劑性能，同時還減少直接噴射的煙粒負荷。
[0041] 除第一噴射模型之外，可以基于發(fā)動機起動時的燃料醇含量、排氣催化劑溫度和發(fā)動機溫度中的一者或多者延遲火花正時。例如，隨著燃料醇含量的增加，為了向排氣催化劑提供額外的熱量，可以進一步從最大扭矩最小點火提前角（MBT)延遲火花正時。應用的火花延遲量可以進一步基于第一和第二比率中的每者。例如，隨著第一或第二比率的增加，為了燃燒穩(wěn)定性可以提前或延遲火花正時。對于以極端遲延的火花運轉的大多數發(fā)動機，第二比率增加至PM排放最少情況下而燃燒最佳的水平。
[0042] 在212處，程序包括在轉動起動期間繼續(xù)進氣道噴射和多次燃料噴射的直接噴射。特別地，對自第一燃燒事件起的多個燃燒事件執(zhí)行該繼續(xù)，燃燒事件的數量基于噴射的燃料的醇含量。例如，隨著噴射的燃料的醇含量的增加，可以增加繼續(xù)第一冷起動噴射模型的燃燒事件的數量。在一個示例中，溫度非常低且燃料醇含量高起動發(fā)動機時噴射可以包括分流的壓縮行程噴射。在一些實施例中，可以基于汽缸事件數量進一步調節(jié)燃燒事件數量。例如，可以繼續(xù)第一噴射模型直到達到閾值事件數量。
[0043] 這樣，發(fā)動機的起動是大量的瞬態(tài)事件并且具有能力來管理每個事件實現更穩(wěn)健的發(fā)動機性能以及更低的氣體和微粒排放。此外，由于發(fā)動機燃燒室能力的變化，程序管理每個事件的能力實現足夠柔性的策略以配合不同類型的發(fā)動機和燃料。
[0044] 在發(fā)動機起動期間，當發(fā)動機轉速在150至200rpm附近時第一事件是添加燃料。此后的每個事件是在不同的發(fā)動機轉速時添加燃料。對于較低排放的發(fā)動機和動力系，由于最佳排放/性能的噴射類型和正時對每個事件可能不同，所以在發(fā)動機起動期間燃料添加的柔性很重要。例如，出于不同的原因極端的冷起動對進氣道和直接噴射系統(tǒng)都是具有挑戰(zhàn)性的。進氣道噴射系統(tǒng)失去很多燃料進入曲軸箱。這稀釋了機油同時發(fā)動機難于獲得足夠的燃料在汽缸中汽化以起動。在極其低的溫度時，較高的直接噴射燃料壓力可很好地產生足夠的汽化燃料來燃燒，但是容積類型的高壓燃料泵系統(tǒng)難以保持較低轉動起動轉速時冷起動高燃料需求的燃料壓力。從而，極端冷起動時，當噴射較低醇含量的燃料時，第一燃燒循環(huán)可能需要進氣道噴射系統(tǒng)補充更多燃料使得直接噴射系統(tǒng)可以輸送適當規(guī)模的壓縮噴射用于極端低溫時的穩(wěn)健起動。相比而言，極端冷起動時，當噴射較高醇含量的燃料時，第一燃燒事件可能需要進氣道噴射系統(tǒng)少補充些燃料使得直接噴射系統(tǒng)可以輸送適當規(guī)模的壓縮噴射用于極端低溫時的穩(wěn)健起動。一個循環(huán)之后，發(fā)動機轉速可能足以用于直接噴射高壓燃料泵來保持燃料汽化和高效燃燒的期望壓力。此時，可以終止進氣道燃料噴射直到發(fā)動機暖機。
[0045] 在另一個示例中，以工作溫度(熱機起動）再起發(fā)動機時可以執(zhí)行不同的燃料噴射調節(jié)。此時，為了最快起動，對于第一轉可以使用直接燃料噴射。隨后，可以添加進氣道燃料噴射。結果是發(fā)動機起動更快且PM排放較低。在又一個示例中，極端的熱機起動溫度時，低壓進氣道噴射燃料導軌中的燃料成為蒸氣而直接噴射高壓使燃料保持液體。從而，在極端的熱機運轉溫度時，當燃料的醇含量較低時，第一循環(huán)可以具有較低的第一比率使得主要使用直接噴射來起動發(fā)動機。隨后，可增加第一比率以從進氣道噴射系統(tǒng)去除蒸氣并且隨著更冷的燃料進入導軌使進氣道燃料導軌冷卻。相比而言，在極端的熱機運轉溫度時，當燃料的醇含量較高時，第一循環(huán)可以具有第一比率使得主要使用直接噴射來起動發(fā)動機。隨后，可以增加第一比率以從進氣道噴射系統(tǒng)去除氣體并且隨著更冷的燃料進入導軌使進氣道燃料導軌冷卻。
[0046] 在218處，可以確定發(fā)動機轉速是否高于閾值轉速。特別地，可以確定是否已經完成轉動起動并已經達到發(fā)動機怠速。如果為是，那么在220處在已經完成轉動起動之后程序包括將燃料噴射轉變?yōu)閷崿F怠速控制的第二噴射模型。例如，這可以包括轉變?yōu)閮H進氣道噴射燃料或僅直接噴射燃料中的一者。在一個示例中，對于發(fā)動機高于溫度閾值(例如第一閾值）并低于另一閾值(例如高于第一閾值的第二閾值）的發(fā)動機起動，噴射模型可以轉變?yōu)閮H進氣道噴射的噴射模型。在另一個示例中，對于低于溫度閾值(例如第一閾值）并高于另一個閾值(例如低于第一閾值的第三閾值）的發(fā)動機起動，噴射模型可以轉變?yōu)閮H直接噴射的噴射模型。在替代示例中，該轉變包括在轉動起動之后，將燃料噴射轉變?yōu)樵谶M氣門打開之前進氣道噴射一部分燃料并在進氣行程期間直接噴射剩余部分的燃料?？梢曰谌?料質量改變燃料直接噴射和燃料進氣道噴射的噴射比率。這樣，在218處如果還沒有達到閾值發(fā)動機轉速，則隨后在219處，可以保持轉動起動時使用的噴射模型。
[0047] 應理解，雖然圖2中的程序顯示對所有的發(fā)動機冷起動使用第一噴射模型，但是在替代實施例中，在發(fā)動機冷起動期間第一噴射模型可以基于冷起動時的發(fā)動機溫度而改變。特別地，第一噴射模型的第一和第二噴射比率可以基于冷起動時的發(fā)動機溫度(例如基于冷起動是常規(guī)冷起動還是溫度非常低的冷起動）而改變。例如，對于常規(guī)的發(fā)動機冷起動，第一噴射模型可以具有相對相等偏置的第一和第二噴射比率；而對于溫度非常低的冷起動，第一噴射模型可以具有相對向直接噴射更為偏置的第一和第二噴射比率。
[0048] 返回206,響應于發(fā)動機熱機起動狀況，在214處程序包括以第二噴射模型運轉發(fā) 動機以改善極端熱機起動的穩(wěn)健度。以第二噴射模型運轉包括自發(fā)動機起動起的第一燃燒事件期間在進氣門關閉事件期間進氣道噴射(較大）部分的燃料，而通過多個噴射直接噴射 (較小)剩余部分的燃料。在一個示例中，對于較高醇含量的燃料，可以不使用具有高醇含量 (即E50)的燃料系統(tǒng)或者僅使用高壓直接噴射（DI)系統(tǒng)來完成極端的熱機起動。通過多個噴射來噴射剩余部分的燃料可以包括至少通過進氣行程噴射和/或壓縮行程噴射來直接噴射剩余部分。例如，如參考圖3詳細說明的，可以通過第一進氣行程噴射和第二壓縮行程噴射來輸送直接噴射部分的燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程噴射量和第二壓縮行程噴射量相互之間相差15%內。在一個示例中，在進氣門關閉事件期間 (例如排氣行程期間）可以通過進氣道噴射來輸送35%的燃料噴射，可以通過進氣行程直接噴射來輸送35%的燃料噴射，而通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余30%的燃料噴射。在另一個示例中，在進氣門關閉事件期間可以通過進氣道噴射來輸送50%的燃料噴射，可以通過進氣行程直接噴射來輸送另外的50%燃料噴射，并且沒有壓縮行程直接噴射輸送燃料噴射。在又一個示例中，在進氣門關閉事件期間可以通過進氣道噴射來輸送70%的燃料噴射，而沒有進氣行程直接噴射輸送燃料噴射，并且通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余30%的燃料噴射。在進一步的示例中，在進氣門關閉事件期間沒有通過進氣道噴射來輸送燃料，而通過進氣行程直接噴射來輸送70%的燃料噴射，并且通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余30% 的燃料噴射。
[0049] 可以基于噴射的燃料的醇含量來調節(jié)進道噴射量相對于直接噴射總量的第一比率。例如，隨著燃料醇含量的增加，可以減小第一比率。在一個示例中，當噴射的燃料具有較低的醇含量(例如E10)是第一比率可以是35%，而當噴射的燃料具有較高醇含量(例如E50) 時第一比率可以是20%。在熱機起動期間可以基于測量或推斷的發(fā)動機冷卻劑或汽缸蓋溫度進一步調節(jié)第一比率。例如，隨著溫度的增加，可以使用較高的進氣道噴射比率。第一比率可以進一步基于汽缸燃燒事件數量。
[0050] 基于噴射的燃料的醇含量還可以調節(jié)第一進氣行程噴射量相對于第二壓縮行程噴射量的第二比率。例如，隨著燃料的醇含量增加，可以減小第二比率。在一個示例中，當噴射的燃料具有較低的醇含量(例如E10)時第二比率可以是70%，而當噴射的燃料具有較高的醇含量(例如E50)時，第二比率可以是40%。可以基于測量或推斷的發(fā)動機冷卻劑或汽缸蓋溫度和發(fā)動機的煙粒負荷進一步調節(jié)第二比率。第二比率可以進一步基于汽缸燃燒事件數量。在本發(fā)明中，相對較高的直接噴射量可以有利地用于迅速起動發(fā)動機，從而改善發(fā) 動機熱機起動狀況下的發(fā)動機性能和燃料經濟性。
[0051] 相比而言，如果發(fā)動機和/或催化劑溫度已經增加并且在閾值溫度的閾值區(qū)間內，那么在212處控制器可以開始將發(fā)動機汽缸的燃料噴射從相對較高的進氣道燃料噴射量轉變?yōu)橄鄬^高的直接燃料噴射量?？梢曰诎l(fā)動機和/或催化劑溫度與閾值溫度的差距來調節(jié)該轉變。例如，一旦溫度在閾值溫度的閾值區(qū)間內，可以隨著與閾值溫度差距的增加而增加轉變速率。這可以包括隨著溫度接近閾值溫度而逐漸停用進氣道噴射器同時逐漸啟用直接噴射器。從而，到發(fā)動機和/或催化劑溫度處于或超過閾值溫度時，燃料噴射可能已經轉變?yōu)檩^高的直接燃料噴射量和較小的進氣道燃料噴射量。在本發(fā)明中，隨著發(fā)動機負荷的增加（并且從而發(fā)動機溫度增加）通過使用較高的直接噴射比率，有助于直接噴射燃料的充氣冷卻和改善的燃料經濟性益處。
[0052] 在一個示例中，如果發(fā)動機和/或催化劑溫度高于閾值溫度的閾值區(qū)間或在閾值區(qū)間內，控制器可以確定發(fā)動機熱機起動并且相應地開始將發(fā)動機汽缸的燃料噴射從相對較高的進氣道燃料噴射量轉變?yōu)橄鄬^高的直接燃料噴射量。可以基于發(fā)動機和/或催化劑溫度與閾值溫度的差距來調節(jié)該轉變。例如，一旦溫度在閾值溫度的閾值區(qū)間內，可以隨著與閾值溫度差距的增加而增加轉變速率。這可以包括隨著溫度接近閾值溫度逐漸停用進氣道噴射器同時逐漸啟用直接噴射器。從而，到發(fā)動機和/或催化劑溫度處于或超過閾值溫度時，燃料噴射可能已經轉變?yōu)檩^高的直接燃料噴射量以及較小的進氣道燃料噴射量。在本發(fā)明中，隨著發(fā)動機溫度的增加通過使用較高的直接噴射比率，實現直接噴射燃料的充氣冷卻和改善的燃料經濟性益處。當使用醇燃料時通過減小第一比率可以具有進一步的充氣冷卻和抗爆震益處。
[0053] 雖然圖2中的程序沒有顯示以第二噴射模型運轉時執(zhí)行任何的火花正時調節(jié)，但在在替代實施例中，除調節(jié)第二噴射模型之外，還可以基于發(fā)動機熱機起動時的燃料醇含量、發(fā)動機轉速和事件數量中的一者或多者調節(jié)火花正時（比如延遲)。在一個示例中，隨著醇含量的增加，可以從MBT進一步延遲火花正時。在另一個示例中，如果每個事件的發(fā)動機轉速迅速增加，可以進一步從MBT延遲火花正時。應用的火花延遲量可以進一步基于第一和第二比率中的每者。例如，隨著第一或第二比率的增加，火花正時可以根據第一比率增加而提前而取決于第二比率而延遲。
[0054] 在一個示例中，可以基于燃料噴射模型選擇性地執(zhí)行火花正時調節(jié)以補償瞬時扭矩。例如，響應于減小進氣道燃料噴射量并增加直接燃料噴射量，火花點火正時可以延遲一定量。在替代實施例中，額外地或可選地，可以對增加、排氣再循環(huán)管（EGR)、變凸輪軸正時 (VCT)中的一者或多者作出調節(jié)以補償瞬時扭矩。
[0055] 在216處，程序包括在轉動起動期間繼續(xù)進氣道噴射和通過多個燃料噴射的直接噴射。特別地，對自第一燃燒事件起的多個燃燒事件執(zhí)行該延續(xù)，燃燒事件的數量基于燃料的醇含量。此外，該數量可以基于汽缸事件數量。如上文詳細說明的，在發(fā)動機起動期間，當發(fā)動機轉速在150至200rpm附近時第一事件是添加燃料，此后的每個事件是不同的發(fā)動機轉速時添加燃料。極端的冷起動時，第一燃燒循環(huán)可以使用進氣道噴射來補充燃料使得直接噴射系統(tǒng)可以輸送適當規(guī)模的壓縮噴射用于極端低溫時的穩(wěn)健起動。一個循環(huán)之后，發(fā)動機轉速可能足以用于直接噴射高壓泵來保持用于燃料汽化和高效燃燒的希望壓力。此時，可以中止進氣道燃料噴射直至發(fā)動機暖機。
[0056] 在一個示例，在發(fā)動機轉動起動期間，可以基于發(fā)動機工況以及燃料箱中可用的燃料來調節(jié)燃料噴射模型。在一個示例中，在轉動起動期間隨著發(fā)動機轉速、發(fā)動機負荷和 /或希望的扭矩的增加，可以增加通過直接噴射器噴射的燃料量同時可以減小通過進氣道噴射器噴射的燃料量。本發(fā)明中，直接噴射燃料可以提供較高的燃料效率和較高的功率輸出。此外，當可用于噴射的燃料是醇燃料時，直接噴射燃料可以用于利用醇燃料的充氣冷卻特性。
[0057] 在218處，轉動起動之后，程序包括確定發(fā)動機轉速是否高于閾值轉速（比如高于發(fā)動機怠速轉速)。如果是，程序包括在220處將燃料噴射轉變?yōu)樯衔脑敿氄f明的實現怠速轉速控制的第二噴射模型。否則，在219處，可以保持并繼續(xù)轉動起動時使用的第一噴射模型直到達到發(fā)動機怠速。例如，對于較低醇含量的燃料可以增加第二比率以減小壓縮噴射的百分比，而對于較高醇含量的燃料可以減小第二比率以增加壓縮噴射燃料的質量百分比。
[0058] 圖3顯示了對于給定發(fā)動機汽缸相對發(fā)動機位置的氣門正時和活塞位置的圖譜 300。發(fā)動機起動期間，當發(fā)動機轉動起動時，發(fā)動機控制器可以配置用于調節(jié)輸送至汽缸的燃料的燃料噴射模型。特別地，在發(fā)動機起動期間可以通過第一模型輸送燃料，而隨后在發(fā)動機轉動起動之后轉變?yōu)椴煌牡诙Ｐ汀２煌娜剂蠂娚淠Ｐ涂梢园ㄍㄟ^進氣道噴射輸送一部分燃料至汽缸而通過直接噴射輸送剩余部分的燃料至汽缸。此外，可以通過單個進氣行程噴射、單個壓縮行程噴射或它們的組合來輸送直接噴射的燃料部分。圖3顯示了發(fā)動機起動期間第一噴射模型的詳細示例。而圖4顯示了不同醇含量的燃料的示例噴射模型。
[0059] 圖譜300說明隨X軸曲軸轉角度數（CAD)的發(fā)動機位置。曲線308描述了活塞(沿 Y軸的）位置，從上止點（TDC)和/或下止點（BDC)參考它們的位置，并在發(fā)動機循環(huán)的四個行程內（進氣、壓縮、做功和排氣）進一步參考它們的位置。如正統(tǒng)曲線308指示的，活塞從 TDC逐漸向下移動，在做功行程的末尾最低點BDC處觸底反彈（bottoming out)。然后活塞在排氣行程的末尾返回到頂部TDC處。然后在進氣行程期間活塞再次移回BDC，在壓縮行程的末尾返回到初始的頂部位置TDC處。
[0060] 曲線302和304描述了正常的發(fā)動機運轉期間排氣門（虛線曲線302)和進氣門（實線曲線304)的氣門正時。如說明的，可以剛好在做功行程的末尾處活塞觸底反彈時打開排氣門。然后排氣門可以在活塞完成排氣行程時關閉、保持打開至少直到已經開始隨后的進氣行程。類似地，可以在開始進氣行程時或之前打開進氣門，并且可以保持打開至少直到已經開始隨后的壓縮行程。
[0061 ] 由于排氣門關閉和進氣門打開之間的正時差異，對于排氣行程結束之前和進氣行程開始之后的一小段時間，進氣門和排氣門可以都是打開的。氣門可以都打開的這個時間段稱為正進氣門排氣門重疊306 (或簡稱為正氣門重疊)，通過曲線302和304相交處的陰影部分表示。在一個示例中，正進氣門排氣門重疊306可以是發(fā)動機冷起動期間發(fā)動機當前的默認凸輪位置。
[0062] 圖譜300 (從頂部起的）的第三幅圖表描述了可以在發(fā)動機起動時、發(fā)動機轉動起動期間使用的示例燃料噴射模型以減小發(fā)動機起動的排氣PM排放量而不劣化發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性。如在本說明書中詳細說明的，基于自發(fā)動機起動起的燃燒事件數量通過進氣道噴射（網格框）一部分燃料且直接噴射(斜線條紋框）一部分燃料來調節(jié)噴射模型。
[0063] 在描述的示例中，描述了自發(fā)動機起動起的第一燃燒事件期間使用的燃料噴射模型。此處，發(fā)動機起動是發(fā)動機冷起動。發(fā)動機控制器配置用于通過在312處描述的第一進氣道噴射（網格線框)、在314處描述的第二直接噴射(斜線條紋框）以及在316處描述的第三直接噴射(斜線條紋框)向汽缸提供全部燃料量。第一進氣道噴射312可以包括在第一正時CAD1處進氣道噴射的第一部分燃料（P1)。特別地，在進氣門關閉事件期間（即在排氣行程期間)進氣道噴射第一部分燃料。然后，通過多個噴射來直接噴射剩余部分的燃料。特別地，在CAD2處直接噴射第二部分燃料（D2)(作為第一進氣行程噴射)，而在CAD3處直接噴射第三部分燃料（D3)(作為第二壓縮行程噴射)。
[0064] 除了將噴射的燃料量分流為單個進氣道噴射和多個直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在僅進氣道噴射期間（比如極端低溫起動發(fā)動機時）可以向MBT提前火花正時(如320所示)。在替代示例中，可以對壓縮行程直接噴射的額外部分延遲點火(如318 所示)。
[0065] 在描述的示例中，燃料噴射模型包括進氣道噴射的燃料：進氣行程直接噴射的燃料：壓縮行程直接噴射的燃料設置成30 :35 :35的比率。本發(fā)明中，通過進氣道噴射一部分燃料并直接噴射剩余部分的燃料，排氣催化劑溫度可以迅速增加至起燃溫度，改善了發(fā)動機冷起動時的發(fā)動機性能。此外，通過將直接噴射分流為至少第一進氣行程噴射和至少第二壓縮行程噴射，能達到催化劑起燃溫度而不會增加排氣微粒物質（PM)排放并劣化發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性。這改善了發(fā)動機起動排放同時還改善了燃料經濟性。
[0066] 現在轉向圖4,圖譜400顯示了在發(fā)動機起動期間燃料逐漸增加醇含量可以使用的示例燃料噴射模型401-404。如本說明中詳細說明的，在發(fā)動機起動期間可以基于噴射的燃料的醇含量調節(jié)噴射模型。這樣，每個噴射模型描述相對于汽缸活塞位置的噴射正時。基于發(fā)動機循環(huán)中任何時候的汽缸活塞位置，可以在進氣行程（I)、壓縮行程（C)、做功行程（P)或排氣行程（E)期間將燃料噴射進汽缸。噴射模型進一步描述經由進氣道噴射（網格框)、單個或多個直接噴射(條紋框）或它們兩者來噴射燃料。此外，噴射模型描述了是否同時執(zhí)行火花正時調節(jié)(例如使用火花延遲)。
[0067] 401處顯示了在發(fā)動機冷起動期間針對第一燃料可以使用的第一示例噴射模型，第一燃料具有最低的第一醇含量。特別地，第一噴射模型401描繪了在第一汽缸燃燒事件 (事件1)期間向汽缸噴射汽油的燃料噴射。在發(fā)動機冷起動期間，在進氣門關閉事件期間 (即在上個汽缸燃燒事件的排氣行程期間)通過第一進氣道噴射（網格線)將一部分燃料噴入汽缸，而通過第一進氣行程直接噴射以及第二壓縮行程直接噴射(斜線條紋框）來噴射剩余部分的燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程噴射量以及第壓縮行程噴射量彼此相差15%以內。在一個示例中，在進氣門關閉事件期間(例如排氣行程期間）可以通過進氣道噴射來輸送35%的燃料噴射，通過進氣行程直接噴射來輸送35%的燃料噴射，而通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余30%的燃料噴射。
[0068] 除了將噴射的燃料量分流為單個進氣道噴射和多個直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在401處對于低醇燃料成分火花正時(粗實線）可以是TDC前12度。 [0069] 在402處顯示了在發(fā)動機冷起動期間針對第二燃料可以使用的第二示例噴射模型，第二燃料具有高于第一燃料醇含量的第二醇含量。特別地，第二噴射模型402描述了在第一汽缸燃燒事件(事件1)向汽缸噴射E10 (具有10%的醇和90%的汽油)的燃料噴射。在發(fā)動機冷起動期間，通過第一進氣道噴射向汽缸噴射35%的燃料，通過進氣行程直接噴射來噴射30%的燃料，而通過壓縮行程直接噴射來噴射35%的燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程直接噴射量和第二壓縮行程直接噴射量可以是0%至100%。除發(fā) 動機熱起動期間的單個進氣道噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在402處火花正時 (粗實線）可以設置為TDC前8度。
[0070] 403處顯示了在發(fā)動機冷起動期間針對第三燃料可以使用的第三示例噴射模型，第三燃料具有比第一和第二燃料的醇含量都高的第三醇含量。特別地，第三噴射模型403 描述了在第一汽缸燃燒事件(事件1)期間向汽缸噴射E50 (具有50%的醇和50%的汽油)的燃料噴射。在發(fā)動機冷起動期間，通過第一進氣道噴射噴射的燃料為〇%，通過進氣行程直接噴射來噴射40%的燃料，而在兩個壓縮行程噴射(每個壓縮行程噴射30%)中噴射60%的燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程噴射量和第二壓縮行程噴射量可以是0%至100%。除了在發(fā)動機熱起動期間的單個進氣道噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在403處火花正時(粗實線）可以設置為TDC前13度。
[0071] 404處顯示了在發(fā)動機冷起動期間針對第四燃料可以使用的第四示例噴射模型，第四燃料具有最高的醇含量。特別地，第四噴射模型404描述了第一汽缸燃燒事件(事件1) 期間向汽缸噴射E85 (具有85%的醇和15%的汽油）的燃料噴射。在發(fā)動機冷起動期間，通過第一進氣道噴射向汽缸噴射15%的燃料，通過進氣行程直接噴射來噴射15%的燃料，而在兩個壓縮行程噴射(每個壓縮行程噴射35%)中噴射70%的燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程噴射量和第二壓縮行程噴射量可以是0%至100%。除發(fā)動機熱起動期間的單個進氣道噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在404處火花正時(粗實線）可以設置為TDC前15度。
[0072] 現在轉向圖5,圖譜500顯示了在發(fā)動機起動期間、轉動起動期間以及發(fā)動機怠速控制期間針對具有較低醇含量的第一燃料（比如E10)可以使用的示例燃料噴射模型 501-504。圖譜550與噴射模型的圖譜500比較顯示了在發(fā)動機起動期間、轉動起動期間和發(fā)動機怠速控制期間針對具有較高醇含量的第二燃料（比如E85)可以使用的示例燃料噴射模型551-554。如本說明書中詳細說明的，對于任何給定的燃料，可以基于自發(fā)動機起動起的燃燒事件數量以及基于發(fā)動機是冷起動還是熱機起動來調節(jié)噴射模型。此外，隨著燃料醇含量的增加，噴射模型可以朝更多的壓縮行程直接噴射和更少的進氣道燃料噴射轉變。這樣，每個噴射模型描述相對于汽缸活塞位置的噴射正時?；诎l(fā)動機循環(huán)中任何時候的汽缸活塞位置，可以在進氣行程（I)、壓縮行程（C)、做功行程（P)或排氣行程（E)期間向汽缸噴射燃料。噴射模型進一步描述是經由進氣道噴射（網格框)、單個或多個直接噴射(條紋框）還是這兩種噴射來噴射燃料。此外，噴射模型描述是否同時執(zhí)行任何的火花正時調節(jié) (例如使用火花延遲)。
[0073] 501處顯示了在發(fā)動機冷起動期間通過第一燃料（E10)運轉時可以使用的示例噴射模型。特別地，噴射模型501描繪了第一汽缸燃燒事件(事件1)期間向汽缸噴射E10的燃料噴射。在發(fā)動機冷起動期間，進氣門關閉事件期間（即上個汽缸燃燒事件的排氣行程期間）通過第一進氣道噴射（網格框）將一部分燃料噴射進汽缸，而通過第一進氣行程直接噴射和第二壓縮行程直接噴射(斜線條紋框）來噴射剩余部分的燃料。在一個示例中，在進氣門關閉事件期間（例如排氣行程期間）可以通過進氣道輸送35%的燃料噴射，可以通過進氣行程直接噴射來輸送35%的燃料噴射，而通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余30%的燃料噴射。
[0074] 除了將燃料噴射量分流為單個進氣道噴射和多個直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在501處點火正時(實心矩形條）可以是TDC前12度。
[0075] 551處對比顯示了在發(fā)動機冷起動期間通過第二燃料（E85)運轉時可以使用的示例噴射模型。特別地，噴射模型551描繪了在第一汽缸燃燒事件(事件1)期間向汽缸噴射 E85的燃料噴射。在發(fā)動機冷起動期間，在進氣門關閉事件期間（即在上個汽缸燃燒事件的排氣行程期間）通過第一進氣道噴射（網格框）將一部分燃料噴射進汽缸，通過第一進氣行程直接噴射和第二壓縮行程直接噴射(斜線條紋框）噴射剩余部分的燃料。在一個不例中，在進氣門關閉事件期間(例如排氣行程期間）可以通過進氣道噴射來輸送15%的燃料噴射，可以通過進氣行程直接噴射來輸送15%的燃料噴射，而通過兩個壓縮行程直接噴射來輸送剩余70%的燃料噴射(每個壓縮行程直接噴射35%)。
[0076] 除將噴射的燃料量分流為單個進氣道噴射和多個直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在551處火花正時(實線矩形條）可以是TDC前15度。
[0077] 在502處顯示了在發(fā)動機熱機起動期間通過第一燃料運轉時可以使用的示例噴射模型。特別地，噴射模型502描繪了熱機起動時第一汽缸燃燒事件(事件Γ )期間向汽缸噴射E10的燃料噴射。例如，熱機起動可以包括從怠速停止再起動發(fā)動機?？商娲?，熱機起動可以包括從發(fā)動機沒有停機很長時間（并且因此沒有冷卻至環(huán)境溫度）的停機再起動發(fā)動機。在發(fā)動機熱機起動期間，沒有通過第一進氣道噴射向汽缸噴射燃料，而通過壓縮行程直接噴射(條紋框）噴射所有燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程噴射量和第二壓縮行程噴射量可以是0%至100%。相比而言，正常環(huán)境溫度時的起動期間可以通過進氣道噴射來輸送35%的燃料噴射，可以通過進氣行程直接噴射來輸送35%的燃料噴射，而通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余30%的燃料噴射。
[0078] 除發(fā)動機熱機起動期間的單個進氣道噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，與正常環(huán)境溫度的TDC前12度相比，在502處火花正時(實心矩形條）可以設置為在TDC處。
[0079] 552處對比顯示了在發(fā)動機熱機起動期間通過第二燃料運轉時可以使用的示例噴射模型。特別地，噴射模型552描述了熱機起動時第一汽缸燃燒事件(事件Γ )期間向汽缸噴射E85的燃料噴射。例如，熱機起動可以包括從怠速停止再起動發(fā)動機?？商娲?，熱機起動可以包括從發(fā)動機沒有停機很長時間（并且因此沒有冷卻至環(huán)境溫度）的停機再起動發(fā)動機。在發(fā)動機熱機起動期間，沒有通過第一進氣道噴射向汽缸噴射燃料，而通過壓縮行程直接噴射(條紋框）來噴射所有燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量、第一進氣行程噴射量和第二壓縮行程噴射量可以是〇%至100%。相比而言，正常環(huán)境溫度時的起動期間可以通過進氣道噴射來輸送0%的燃料噴射，可以通過進氣行程直接噴射來輸送30%的燃料噴射，而通過壓縮行程直接噴射來輸送剩余70%的燃料噴射。
[0080] 除發(fā)動機熱機起動期間的單個進氣道噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，與正常環(huán)境溫度的TDC前15度相比，在552處火花正時(實線矩形條）可以設置為在TDC處。
[0081] 503處顯示了發(fā)動機轉動起動期間以及發(fā)動機起動(熱起動或冷起動)之后通過第一燃料運轉時可以使用的示例噴射模型。特別地，噴射模型503描繪了針對自第一汽缸燃燒事件起的多個汽缸燃燒事件(事件2到η)向汽缸噴射E10的燃料噴射。在發(fā)動機轉動起動期間，在熱機再起動期間燃料噴射轉變?yōu)閷⑤^大部分的燃料進氣道噴射進汽缸而通過進氣/壓縮行程噴射來直接噴射較少的剩余部分燃料的模型?？梢哉{節(jié)噴射量使得進氣道噴射量和直接噴射量彼此相差〇%至100%。在一個示例中，在轉動起動期間可以通過進氣道噴射來輸送30%的燃料噴射，而可以通過壓縮行程直接噴射來輸送另外70%的燃料噴射。 [0082] 除了將噴射的燃料量分流為單個進氣道噴射和單個直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在503處火花正時(實心矩形條）可以調節(jié)為TDC前13度。
[0083] 553處對比顯示了在發(fā)動機轉動起動期間以及發(fā)動機起動(熱機起動或冷起動)之后通過第二燃料運轉時可以使用的示例噴射模型。噴射模型553描述了針對自第一汽缸燃燒事件起的多個汽缸燃燒事件(事件2到η)向汽缸噴射Ε85的噴射。在發(fā)動機轉動起動期間，在熱機再起動期間燃料噴射轉變?yōu)閷⑤^大部分的燃料進氣道噴射進汽缸而通過進氣/ 壓縮行程噴射來直接噴射較少的剩余部分燃料的模型。可以調節(jié)噴射量使得進氣道噴射量和直接噴射量彼此相差〇%至100%。在一個示例中，在轉動起動期間可以不通過進氣道噴射來輸送燃料噴射，在進氣行程期間直接噴射30%的燃料，而通過壓縮行程直接噴射另外70% 的燃料噴射。
[0084] 除了將噴射的燃料量分流為單個進氣道噴射和單個直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在553處火花正時(實心矩形條）可以調節(jié)為TDC前8度。
[0085] 504處顯示了發(fā)動機起動和轉動起動之后并且已經達到發(fā)動機怠速之后通過第一燃料運轉時可以使用的示例噴射模型。特別地，噴射模型504描繪了針對自完成轉動起動起的多個汽缸燃燒事件(事件η到m)向汽缸噴射E10的燃料噴射。當發(fā)動機正在暖機時在發(fā)動機怠速控制期間，燃料噴射轉變?yōu)檫M氣道噴進汽缸的這部分燃料近似于通過進氣行程噴射來直接噴射的剩余部分的燃料的模型。此外，在壓縮行程期間沒有直接噴射燃料?？?以調節(jié)噴射量使彼此之間相差〇%至100%。除了將噴射的燃料量分流為單個進氣道噴射和直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在504處火花正時(實心矩形條)可以從MBT 延遲5度。
[0086] 554處對比顯示了發(fā)動機起動和轉動起動之后并且已經達到發(fā)動機怠速之后通過第二燃料運轉時可以使用的示例噴射模型。特別地，噴射模型554描繪了針對自完成轉動起動起的多個汽缸燃燒事件(事件η到m)向汽缸噴射E85的燃料噴射。當發(fā)動機正在暖機時在發(fā)動機怠速控制期間，燃料噴射轉變?yōu)檫M氣道噴進汽缸的這部分燃料近似于通過兩個進氣行程噴射來直接噴射的剩余部分的燃料的模型。此外，在壓縮行程期間沒有直接噴射燃料?？梢哉{節(jié)噴射量使進氣道噴射量和直接噴射量彼此之間相差0%至100%。除了將噴射的燃料量分流為單個進氣道噴射和直接噴射之外，可以調節(jié)火花點火正時。例如，在554 處火花正時(實心矩形條）可以從MBT延遲20度。
[0087] 這樣，基于噴射的燃料的醇含量來調節(jié)直接噴射器和進氣道噴射器之間的發(fā)動機燃料噴射量，可以利用直接噴射醇燃料的燃料效率和功率輸出的優(yōu)點以及進氣道噴射的更快加熱催化劑的優(yōu)點，這些都不劣化排氣排放。同時使用進氣道和直接噴射燃料系統(tǒng)的組合提升了極端較冷和較熱狀況時發(fā)動機起動性能的穩(wěn)健度。此外，正常環(huán)境溫度時，同時使用進氣道和直接噴射燃料系統(tǒng)的組合能優(yōu)化排放(特別是微粒排放物)。由于，使用渦輪增壓和直接噴射的高效發(fā)動機能增加微粒排放物。從而，在發(fā)動機起動期間通過同時使用進氣道和直接噴射燃料系統(tǒng)，可以實現催化劑加熱和發(fā)動機暖機同時實現發(fā)動機和動力系 (包括渦輪增壓發(fā)動機配置）較低的PM排放。
[0088] 注意各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置可以使用本說明書中的示例控制和估算程序。本說明書中描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略（比如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等)中的一個或多個。這樣，所說明的多個步驟、操作或者功能可以按說明的序列、并行執(zhí)行，或在某些情況下有所省略。同樣，處理的順序不是實現本說明書中描述的示例實施例的特征和優(yōu)點所必須的，而是為了便于說明和描述。取決于使用的特定策略，可以重復執(zhí)行說明的一個或多個步驟或功能。此外，描述的步驟可以圖形化地代表編程入發(fā) 動機控制系統(tǒng)中計算機可讀的存儲媒介的代碼。
[0089] 應進一步理解，本說明書中的配置和程序在本質上是示例，并且這些具體實施例不應當認為是限制，因為還可以有多種變型。例如，上述技術可以應用到V6、I4、I6、V12ji 置4缸和其它類型的發(fā)動機上。本發(fā)明的主題包括各種系統(tǒng)和配置（以及本發(fā)明公開的其它特征、功能和/或特性）的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0090] 權利要求特別指出了某些認為是新穎的非顯而易見的組合和子組合。這些權利要求可提及"一個"要素或"第一"要素或其等同物。這樣的權利要求應該理解為包括一個或多個這樣的要素的合并，既不要求也不排除兩個或更多這樣的要素。公開的特征、功能、要素和/或屬性的其它組合和子組合可通過修改當前的權利要求或在本申請或相關申請里通過正式提交的新權利要求來要求保護。這樣的權利要求，不管在保護范圍上和原始權利要求相比是寬、窄、同樣的或不同的，也認為包括在本發(fā)明所公開的主題中。
【權利要求】
1. 一種運轉發(fā)動機的方法，包含：在自發(fā)動機起動起的第一燃燒事件期間，在進氣門關閉事件期間進氣道噴射第一燃料量；以及通過所述第一燃燒事件的多個噴射來直接噴射第二燃料量，所述第一和第二燃料量基于噴射的燃料的醇含量。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，噴所述射的燃料是醇含量變化的乙醇汽油混合燃料。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二燃料量基于噴射的所述燃料的醇含量包括基于所述燃料的醇含量調節(jié)所述第一進氣道噴射量與所述第二直接噴射量的第一比率，隨著所述燃料的醇含量的增加而減少所述第一進氣道噴射量并增加所述第二直接噴射量。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述發(fā)動機的煙粒負荷、排氣催化劑溫度和發(fā)動機溫度中的一者或多者進一步調節(jié)所述第一進氣道噴射量與所述第二直接噴射量的所述第一比率。
5. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述通過多個噴射來直接噴射第二燃料量包括至少通過第一進氣行程噴射和第二壓縮行程噴射來噴射所述第二燃料量。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一進氣道噴射量、所述第一進氣行程噴射量和所述第二壓縮行程噴射量彼此相差〇%至100%。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述燃料的醇含量以及排氣催化劑溫度、發(fā)動機溫度和所述發(fā)動機的煙粒負荷中的一者或多者調節(jié)所述第一進氣行程噴射量相對于所述第二壓縮行程噴射量的第二比率。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，調節(jié)所述第二比率包括隨著所述燃料的醇含量的增加而減小所述第一進氣行程直接噴射量并增加第二壓縮行程直接噴射量。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，調節(jié)所述第二比率進一步包括隨著所述燃料的醇含量的增加而增加壓縮行程直接噴射的數量并減小進氣行程直接噴射的數量。
10. 根據權利要求9所述的方法，進一步包含，基于所述發(fā)動機起動時噴射的所述燃料的醇含量延遲火花正時。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，隨著噴射的所述燃料的醇含量的增加而減小所述火花延遲量。
12. 根據權利要求9所述的方法，進一步包含，針對自所述第一燃燒事件起的閾值數量的燃燒事件繼續(xù)所述進氣道噴射和直接噴射燃料，所述閾值數量基于噴射的所述燃料的醇含量，所述閾值數量隨著噴射的所述燃料的醇含量的增加而增加。
13. 根據權利要求12所述的方法，進一步包含，自所述第一燃燒事件起的所述閾值數量的燃燒事件之后，將燃料噴射轉變?yōu)閮H在所述壓縮行程期間直接噴射所述燃料或者僅在所述進氣行程期間直接噴射所述燃料。
14. 根據權利要求9所述的方法，進一步包含，針對自所述第一燃燒事件起的閾值數量的燃燒事件繼續(xù)所述進氣道噴射和直接噴射所述燃料，其中基于自所述第一燃燒事件起的燃燒事件數量進一步調節(jié)所述第一和第二比率中的每者。
15. -種用于發(fā)動機的方法，包含：對于自發(fā)動機起動起的多個燃燒事件，在進氣門關閉事件期間進氣道噴射第一燃料量而至少通過第一進氣行程噴射和第二壓縮行程噴射來直接噴射第二燃料量，所述燃燒事件的數量基于噴射的所述燃料的醇含量。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一進氣行程直接噴射量相對于所述第二壓縮行程噴射量的比率基于發(fā)動機溫度和發(fā)動機煙粒負荷中的每者。
17. 根據權利要求16所述的方法，進一步包含，經過自所述發(fā)動機起動起的所述多個燃燒事件之后，將燃燒噴射轉變?yōu)樵谶M氣門關閉事件期間進氣道噴射所有燃料、在所述進氣行程期間直接噴射所有燃料或者在所述壓縮行程期間直接噴射所有燃料中的一者。
18. 根據權利要求16所述的方法，進一步包含，已經經過自所述發(fā)動機起動起的所述多個燃燒事件之后，在一個或多個壓縮行程和進氣行程期間基于排氣催化劑溫度和發(fā)動機溫度減小所述第一進氣道噴射量而增加所述第二直接噴射量，所述第二直接噴射量隨著排氣催化劑溫度的增加而減小。
19. 根據權利要求18所述的方法，其特征在于，已經經過自所述發(fā)動機起動起的所述多個燃燒事件之后，基于所述燃料的醇含量進一步增加所述第二直接噴射量，其中隨著所述燃料的醇含量的增加而增加所述第二壓縮行程直接噴射量并相應地減小所述第一進氣行程直接噴射量。
20. -種發(fā)動機系統(tǒng)，包含：發(fā)動機；連接至發(fā)動機汽缸的第一進氣道噴射器；連接至所述發(fā)動機汽缸的第二直接噴射器；以及具有計算機可讀指令的控制系統(tǒng)，配置用于：在第一汽缸燃燒事件期間，根據第一噴射模型來噴射燃料，其中所述第一噴射模型具有第一進氣道噴射量、第二進氣行程直接噴射量以及第三壓縮行程直接噴射量；以及基于自所述第一事件起的汽缸燃燒事件數量，將汽缸燃料噴射從第一噴射模型轉變不同的第二噴射模型，其中所述第二噴射模型為所述第一和第二量都減小而第三量相應增加；其中所述第一噴射模型基于噴射的所述燃料的醇含量并且其中所述第二噴射模型基于發(fā)動機溫度和發(fā)動機煙粒負荷。
【文檔編號】F02D41/30GK104100396SQ201410123760
【公開日】2014年10月15日申請日期:2014年3月28日優(yōu)先權日:2013年4月1日
【發(fā)明者】G·蘇爾尼拉, S·施羅德, P·C·莫伊萊寧, E·克蘭吉爾申請人:福特環(huán)球技術公司

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