可變排量發(fā)動機的燃料噴射的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及控制可變排量發(fā)動機中的燃料噴射。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機可以被配置為通過可變數(shù)量的激活的或停用的汽缸來運轉(zhuǎn)以增加燃料經(jīng)濟性，同時任選地將總排氣混合物空燃比維持為大約化學(xué)計量比。這種發(fā)動機被稱為可變排量發(fā)動機(VDE)。在一些示例中，在選定的狀況期間可以禁用一部分發(fā)動機的汽缸，其中選定的狀況能夠由諸如速度/負荷窗口的參數(shù)以及包括車輛速度的各種其它工況限定。VDE控制系統(tǒng)可以通過控制影響汽缸的進氣門和排氣門的運轉(zhuǎn)的多個汽缸氣門停用裝置/鈍化器(deactivator)，和/或通過控制影響汽缸燃料添加的多個選擇性停用的燃料噴射器而禁用選定的汽缸。通過在低扭矩需求情況下減小排量，發(fā)動機在較高的歧管壓力下運轉(zhuǎn)，從而減小由于栗送產(chǎn)生的發(fā)動機摩擦且導(dǎo)致降低的燃料消耗。
[0003]因此，被配置為僅具有進氣道燃料噴射系統(tǒng)的VDE發(fā)動機在VDE運轉(zhuǎn)模式和非VDE運轉(zhuǎn)模式之間的轉(zhuǎn)變期間可能有問題。例如，當(dāng)再激活汽缸時，瞬態(tài)燃料控制可能是一個問題。停用的汽缸可以經(jīng)歷再激活之后的多個燃燒事件，以形成進氣道燃料渦(puddle)并獲得穩(wěn)定的燃燒。進一步地，若在轉(zhuǎn)變期間沒有形成進氣道燃料渦，則可以出現(xiàn)加燃料誤差，且由于劣化的燃燒穩(wěn)定性，可能增加排放和駕駛性能問題。在另一個示例中，在從非VDE運轉(zhuǎn)模式到VDE運轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)變期間，捕集(trap)停用的汽缸中的新鮮空氣充氣可能是行不通的，因為進氣道燃料渦需要時間以消散。具體地，捕集的空氣充氣可以包括從渦中吸入的一部分燃料，當(dāng)充氣在再激活的情況下點燃時，該渦可以導(dǎo)致部分燃燒和/或失火。替代地，如果捕集的空氣充氣與燃料被噴出而未燃燒，則排氣中的未燃燒碳氫化合物可以升高催化劑溫度，從而導(dǎo)致催化劑的劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明人在此已經(jīng)認識到以上問題并識別至少部分解決以上問題的方法。在一種示例方法中，為具有至少一個可停用的汽缸的發(fā)動機提供一種方法。該方法包含:在停用汽缸之前，減小通過進氣道噴射器噴射的燃料量，同時增加通過直接噴射器噴射的燃料量。以此方式，汽缸的進氣道處的燃料渦可以在停用之前完全地消散，從而允許捕集停用的汽缸內(nèi)的新鮮空氣充氣。
[0005]在另一個示例中，一種方法包含:在響應(yīng)于工況選擇性地停用汽缸之前，減小通過進氣道噴射器噴射的燃料的第一比例同時相應(yīng)地增加通過直接噴射器噴射的燃料的第二比例，且當(dāng)從停用再激活汽缸時，相對于經(jīng)由進氣道噴射器輸送的燃料的第一比例，增加經(jīng)由直接噴射器輸送的燃料的第二比例。
[0006]作為一個示例，可變排量發(fā)動機(VDE)系統(tǒng)可以包括選擇性地可停用的汽缸，其中每個汽缸被配置為具有進氣道噴射器和直接噴射器中的每一者。響應(yīng)于停用狀況(諸如減小的發(fā)動機負荷或扭矩需求)，可以停用一個或多個汽缸并可以以VDE模式運轉(zhuǎn)發(fā)動機。例如，可以通過停用一半汽缸以及在較高的發(fā)動機負荷下通過激活剩余的汽缸來運轉(zhuǎn)發(fā)動機。在停用之前和在從非VDE模式到VDE模式的轉(zhuǎn)變之前，選定的待停用的汽缸可以使用從其各自的直接噴射器輸送的增加比例的燃料運轉(zhuǎn)。同時，汽缸可以接收從其各自的進氣道噴射器輸送的降低比例的燃料。在一個示例中，可以禁用進氣道噴射器且汽缸可以基本不接收來自進氣道噴射器的燃料。通過減小由進氣道噴射器輸送的燃料的比例或禁用進氣道噴射器，可以因此消耗待停用的汽缸的進氣道處存在的燃料渦。響應(yīng)于燃料渦的完全損耗，可以禁用直接噴射器，新鮮空氣可以被吸入汽缸且進氣門和排氣門可以閉合和停用。以此方式，可以捕集停用的汽缸內(nèi)的新鮮空氣充氣。
[0007]響應(yīng)于再激活狀況(諸如，增加的發(fā)動機負荷和扭矩需求)，可以再激活停用的汽缸且發(fā)動機可以恢復(fù)非VDE運轉(zhuǎn)模式，其中所有汽缸在較低的平均汽缸負荷下運轉(zhuǎn)。在此，再激活的汽缸可以使用來自其各自的直接噴射器的增加比例的燃料和來自其各自的進氣道噴射器的減小比例的燃料運轉(zhuǎn)，直到在其各自的進氣道中形成燃料渦?？梢怨烙嬅總€進氣道燃料渦的量且當(dāng)在進氣道燃料渦內(nèi)達到穩(wěn)態(tài)量的燃料時，各自的汽缸然后可以接收來自其直接噴射器的較小比例的燃料和來自其進氣道噴射器的較大比例的燃料。
[0008]以此方式，通過以相對于進氣道噴射的初始較高比率的直接噴射給再激活的汽缸加燃料，可以改善瞬時燃料控制，從而允許更穩(wěn)定的燃燒。同時，可以經(jīng)由初始較小比例的進氣道噴射形成進氣道燃料渦，從而允許在稍后的時間里以降低的瞬時加燃料誤差較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)變到較高比例的進氣道燃料噴射。進一步地，通過在停用之前減小進氣道噴射的燃料的比例，可以在停用的汽缸內(nèi)捕集具有弱化的未燃燒燃料蹤跡的新鮮空氣充氣。更進一步地，該新鮮空氣充氣可以在未燃燒狀態(tài)下從再激活的汽缸排出，而不在排氣催化劑(例如，由于排氣中的未燃燒碳氫化合物)處產(chǎn)生升高溫度的問題，并且可以提高催化劑性能，而通過相應(yīng)地運行非停用汽缸富集，能夠保持總化學(xué)計量比，同時排出新鮮充氣。能夠更準確地實現(xiàn)化學(xué)計量比，因為就來自渦的未燃燒或部分燃燒的燃料而言，新鮮空氣量具有減小的不確定性?？傊?，通過在發(fā)動機運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變期間控制燃料噴射比率，可以改善發(fā)動機性能和排放。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概要是為了以簡化的形式介紹精選構(gòu)思，這些構(gòu)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(guān)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(quán)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】
[0010]圖1示出可變排量發(fā)動機(VDE)系統(tǒng)的示例布局。
[0011]圖2描述局部發(fā)動機視圖。
[0012]圖3是基于發(fā)動機工況，用于轉(zhuǎn)變停用狀態(tài)和再激活狀態(tài)之間的汽缸的高級流程圖。
[0013]圖4a_圖4b示出描述根據(jù)本公開的用于停用選定的汽缸的示例方法的流程圖。
[0014]圖5是圖示說明根據(jù)本公開的用于再激活停用的汽缸的示例方法的流程圖。
[0015]圖6描述用于調(diào)整從VDE模式再激活的汽缸中的燃料噴射比率的流程圖。
[0016]圖7是在汽缸停用和再激活狀況期間燃料噴射比率的示例調(diào)整，并同時對發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)的調(diào)整。
【具體實施方式】
[0017]描述用于調(diào)整可變排量發(fā)動機(VDE)的選擇性地可停用的汽缸中的燃料噴射廓線的方法和系統(tǒng)，該可變排量發(fā)動機諸如圖1中不出的發(fā)動機系統(tǒng)。VDE中的每個汽缸可以被配置為具有如圖2所示的進氣道噴射器和直接噴射器?？刂破骺梢员慌渲脼榛诠r使發(fā)動機運轉(zhuǎn)從VDE模式轉(zhuǎn)變到非VDE模式，或反之亦然(圖3)。可以調(diào)整選作停用的汽缸中的燃料噴射廓線，使得在停用汽缸且捕集新鮮空氣充氣之前消耗進氣道燃料渦(圖4a-圖4b)。附加地，可以調(diào)整再激活的汽缸中的燃料噴射廓線以允許在緩變增加進氣道噴射之前積聚進氣道燃料渦(圖5-圖6)。隨著燃料噴射廓線基于汽缸停用和再激活而修改，可以調(diào)整各種運轉(zhuǎn)參數(shù)(圖7)，以在發(fā)動機模式轉(zhuǎn)變期間降低扭矩擾動。
[0018]圖1示出具有第一汽缸組15a和第二汽缸組15b的示例可變排量發(fā)動機(VDE) 10。在所描述的示例中，發(fā)動機10是具有第一和第二汽缸組的V8發(fā)動機，該第一和第二汽缸組每個均具有四個汽缸。然而，在替代實施例中，發(fā)動機可以具有不同數(shù)量的發(fā)動機汽缸，諸如6個、10個、12個等。發(fā)動機10具有帶有節(jié)氣門64的進氣歧管43和耦接到排放控制設(shè)備70的排氣歧管48。排放控制設(shè)備70包括一個或多個催化劑和空燃比傳感器。作為一個非限制性示例，發(fā)動機10能夠作為用于乘客車輛的推進系統(tǒng)的一部分。
[0019]在選定的狀況期間(諸如當(dāng)不需要發(fā)動機的全部扭矩能力時)，可以選擇停用第一或第二汽缸組中的一者(本文也稱為VDE運轉(zhuǎn)模式)。具體地，可以通過切斷各自的燃料噴射器并停用進氣門和排氣門，停用選定組的汽缸中的一個或多個汽缸。當(dāng)關(guān)閉禁用的汽缸的燃料噴射器時，剩余的啟用汽缸通過激活并運轉(zhuǎn)燃料噴射器而繼續(xù)執(zhí)行燃燒。為了滿足扭矩需求，發(fā)動機通過保持啟用噴射器的那些汽缸產(chǎn)生相同的扭矩量。這需要較高的歧管壓力，使得栗送損失降低和發(fā)動機效率增加。此外，暴露至燃燒的較低的有效表面區(qū)域(僅來自啟用的汽缸)減小發(fā)動機熱損失，從而改善發(fā)動機的熱效率。
[0020]可以指定汽缸組方式分組停用汽缸。例如，在圖1中，第一汽缸組可以包括第一汽缸組15a的四個汽缸，而第二汽缸組可以包括第二汽缸組15b的四個汽缸。在替代示例中，不是一起停用來自每個汽缸組的一個或多個汽缸，可以選擇性地一起停用來自V8發(fā)動機的每個汽缸組的兩個汽缸。
[0021]可以通過可以經(jīng)由燃料系統(tǒng)8輸送的多種物質(zhì)運轉(zhuǎn)發(fā)動機10。發(fā)動機10可以由包括控制器12的控制系統(tǒng)至少部分控制?？刂破?2可以接收來自耦接到發(fā)動機10的傳感器4的各種信號，且將控制信號發(fā)送至耦接到發(fā)動機和/或車輛的各種致動器22。
[0022]燃料系統(tǒng)8可以進一步耦接到包括用于存儲加注燃料的和每日的燃料蒸汽的一個或多個罐的燃料蒸汽回收系統(tǒng)(未示出)。在選定的狀況期間，可以調(diào)整燃料蒸汽回收系統(tǒng)中的一個或多個閥門，以將存儲的燃料蒸汽抽取至發(fā)動機進氣歧管，從而改善燃料經(jīng)濟性并減小排氣排放。在一個示例中，可以將抽取的蒸汽引導(dǎo)到具體汽缸的進氣門附近。例如，在VDE運轉(zhuǎn)模式期間，可以僅將抽取的蒸汽引導(dǎo)至正在著火的汽缸。這可以在配置有用于不同汽缸組的不同進氣歧管的發(fā)動機中實現(xiàn)。可替代地，可以控制一個或多個蒸汽管理閥門以確定哪個汽缸得到抽取的蒸汽。
[0023]控制器12可以接收來自沿汽缸體分布的一個或多個爆震傳感器82的汽缸爆震或預(yù)點火的指示。當(dāng)包括多爆震傳感器時，多個爆震傳感器可以沿汽缸體對稱或不對稱分布。因此，一個或多個爆震傳感器82可以是加速度或離子傳感器。關(guān)于圖2描述發(fā)動機10和示例汽缸的進一步細節(jié)。
[0024]圖2描述火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機10的燃燒室或汽缸的示例實施例。發(fā)動機10可以由包括控制器12的控制系統(tǒng)和經(jīng)由輸入設(shè)備132由來自車輛操作者130的輸入至少部分控制。在該示例中，輸入設(shè)備132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。
[0025]發(fā)動機10的燃燒室30 (也稱為汽缸30)可以包括具有活塞36定位在其中的燃燒室壁32?；钊?6可以耦接到曲軸40，使得活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可以經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)(未示出)耦接到車輛的至少一個驅(qū)動輪。進一步地，啟動器馬達可以經(jīng)由飛輪(未示出)耦接到曲軸40以實現(xiàn)發(fā)動機10的啟動運轉(zhuǎn)。
[0026]燃燒室30可以經(jīng)由進氣通道42接收來自進氣歧管43的進氣空氣并可以經(jīng)由排氣歧管48排出燃燒氣體。調(diào)整節(jié)流板61的位置的節(jié)氣門64可以位于沿發(fā)動機的進氣通道42，用于改變提供到發(fā)動機汽缸的進氣空氣的流率和/或壓力。
[0027]進氣歧管43和排氣歧管48能夠選擇性地經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門54與燃燒室3