CN101495739A - 用于操作涡轮增压式发动机的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在某些实施例中，提供了一种方法，该方法在选自发动机的多个非连续功率级的第一非连续功率级下提供具有每个压缩冲程每个气缸的一个或者更多喷射的第一燃料喷射方案。该方法还包括在选自所述发动机的多个非连续功率级的第二非连续功率级下提供具有每个压缩冲程每个气缸的多个喷射的第二燃料喷射方案，其中所述第一和第二燃料喷射方案包含彼此不同的喷射特性。

Description

用于操作涡轮增压式发动机的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及一种系统和方法用于操作涡轮增加式压缩点火的发动机，更确切地说，用于减小燃料消耗率和发动机废气排放。
背景技术
在压缩点火发动机中，例如柴油机，燃料喷射系统将燃料(例如柴油)喷射到每个发动机气缸内的压缩空气中以产生空气燃料混合物，该空气燃料混合物由于压缩的热和压力点火。遗憾地是，发动机效率、功率输出、燃料消耗、废气排放以及其他运行特性小于理想值。另外，改进一个运行特性的传统技术经常会恶化一个或更多其他运行特性。例如，尝试减小燃料消耗率经常会增加各种废气排放。车辆的废气排放包括污染物，例如一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)、氧化硫(SOx)、颗粒物质(PM)以及由于燃烧室内的燃料不完全燃烧产生的烟气。这些污染物的量会变化，这取决于油气混合、压缩比、喷射时间、周围环境、发动机的输出功率等。
发明内容
根据本技术的一个方面，方法包括提供第一燃料喷射方案，该方案在从发动机的多个非连续功率级选择的第一非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的一个或更多喷射。该方法还包括提供第二燃料喷射方案，该方案在从所述发动机的多个非连续功率级选择的第二非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的多个喷射，其中所述第一和第二燃料喷射方案包含彼此不同的喷射特性。
根据本技术的另一方面，方法包括在发动机的第一非连续功率级下执行将燃料喷射到发动机气缸的第一喷射方案以减小燃料消耗率或氧化氮的排放。该方法还包括在所述发动机的第二非连续功率级下执行将燃料喷射到所述发动机气缸的第二喷射方案以减小颗粒物质的排放。
根据本技术的另一方面，系统包括控制器，该控制器被配置成以在发动机的第一非连续功率级下执行将燃料喷射到发动机气缸的第一喷射方案，以及被配置成以在所述发动机的第二非连续功率级下执行将燃料喷射到所述发动机气缸的第二喷射方案。
根据本技术的另一方面，系统包括压缩点火发动机、包含多个非连续的换级触点的功率控制机构；以及燃料喷射系统，该燃料喷射系统被耦接到所述压缩点火发动机，其中所述燃料喷射系统被配置成以在多个非连续换级触点的第一非连续换级触点下喷射每个压缩冲程每个气缸的引燃燃料量随后喷射主燃燃料量，以及被配置成在多个非连续换级触点的第二非连续换级触点下喷射每个压缩冲程每个气缸的多个基本相等的燃料量，其中所述第一非连续换级触点高于所述第二非连续换级触点。
附图说明
当参照所述附图阅读后面的详细说明时，其中在整个的附图中相同的符号表示相似的部件，将会更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中：
图1是图示具有燃料喷射策略逻辑部件的中速涡轮增压式发动机例如机车动力单元的实施例的示意图；
图2、3和4是图示燃料喷射策略逻辑部件的实施例的示意图；
图5是图示具有燃料喷射策略逻辑部件的多缸内燃机的实施例的示意图；
图6是图示包括具有燃料喷射策略逻辑部件的涡轮增压式发动机例如机车动力单元的系统的实施例的示意图；
图7是图示将燃料喷射到涡轮增压式发动机的过程的实施例的流程图；
图8是图示控制发动机废气排放和涡轮增压式发动机内的燃料消耗率的过程的实施例的流程图；
图9是图示操作涡轮增压式发动机的控制器的过程的实施例的流程图。
具体实施方式
参照图1，具有燃料喷射策略逻辑11的涡轮增压系统10是根据本技术的某些实施例图示的。在图示的实施例中，涡轮增压系统10是中速的发动机例如机车动力单元。在某些其他的实施例中，所述动力单元可被用于其他中速发动机的应用中。机车动力单元10包括涡轮增压器12和压缩点火发动机，例如，柴油发动机14。
如下更详细地论述，本技术的实施例提供了监控部件，例如传感器和控制逻辑，以控制机车动力单元10内的发动机排放和燃料消耗率(SFC)。监控部件的实施例可包括不同非连续功率级下的不同燃料喷射技术。该不同的燃料喷射技术可包括单个的燃料喷射、多个基本相等的燃料喷射、多个不同燃料喷射、引燃+主燃燃料喷射等。这些不同燃料喷射技术能在发动机运行的满量程范围内控制排放和SFC。例如，在所述发动机的第一非连续功率级下，通过在压缩冲程的后半时以及所述发动机14的压缩冲程的上死点位置周围的过程中将预定量的燃料喷射分为引燃燃料喷射和预先或延迟的主燃燃料喷射，而控制氧化氮的排放或者减小燃料消耗率。第一非连续的功率级和第二非连续的功率级选自所述发动机的多个非连续功率级。应当注意到，所述第一非连续功率级是等于或者大于所述多个非连续功率级的中间功率级的功率级，同时所述第二功率级是等于或者小于所述多个非连续功率级的中间功率级的功率级。在所述发动机的整个占空比内，氧化氮的排放或者燃料消耗率减小。根据本技术的实施例，压缩冲程的后半时与该压缩冲程的上死点之前的90度曲柄角有关。第一非连续功率下的喷射操作包括将所述燃料喷射分成所述引燃燃料喷射和主燃燃料喷射，在主燃喷射事件中提供较大量的燃料，提前或者延迟预定值的主燃喷射事件，并调整所述引燃燃料喷射和所述主燃喷射之间的正时。第二非连续功率级下的喷射操作包括将多个基本相等的燃料持续喷射到所述发动机气缸，并在预定时间间隔下执行每个基本相等的持续喷射。
图示发动机14包括吸气歧管16和排气歧管18。涡轮增压器12包括压缩机20和涡轮机22并被配置成以将压缩空气供应到吸气歧管16用于在气缸24内燃烧。涡轮机22被耦接到所述排气歧管18。由排气歧管18喷射出的废气膨胀到涡轮机22，因此促使连接到压缩机20的增压器轴26旋转。压缩机20通过空气过滤器28吸入周围的空气并将压缩空气吸入到换热器30。由于通过压缩机20压缩，所以空气的温度会升高。压缩空气流过换热器30以使在输送到发动机14的吸气歧管16之间，降低空气的温度。在一个例子中，换热器30是空气-水换热器，其利用冷却剂以便于将热从所述压缩空气带走。在另一实施例中，换热器30是空气-空气换热器，其利用周围的空气以便于将热从所述压缩空气带走。仍在另一实施例中，换热器30利用结合冷却剂和周围空气以便于将热从压缩空气带走。
动力单元10还包括控制器32。在一个实施例中，控制器32是用户可编程的电子逻辑控制器。在另一实施例中，控制器32是发动机14的电子燃料喷射控制器。控制器32接收曲柄角信号34，该曲柄角信号34来自被提供来以检测发动机14的曲柄轴的曲柄角(度数)的曲柄角传感器36。控制器32被配置成以控制操作燃料喷射系统37。控制器32是可操作的以产生燃料喷射压力信号38从而控制操作燃料喷射系统37的多个燃料喷射泵40。泵40驱动多个燃料喷射器42用于将燃料喷射到发动机14的多个气缸24中。在图示的实施例中，燃料喷射器42是电起动的燃料喷射器。燃料喷射器42将燃料作为从控制器32接收的燃料喷射信号44的函数喷射到发动机气缸24。燃料喷射信号44可包括波形，该波形指示燃料喷射、燃料喷射压力、希望的燃料喷射正时、要被喷射到气缸24的燃料量等的持续时间。活塞46可滑动地设置在每个气缸中并在上死点和下死点位置之间往返。功率控制机构31被配置成以从被配置成以检测发动机14的功率的功率传感器23接收功率信号21。功率控制机构31可被配置成以经由控制器32调节所述发动机功率，这取决于所述操作条件。在图示的实施例中，功率控制机构31包括多个非连续的动力调整，或者“换级触点”，例如(换级触点1、换级触点2......、换级触点N)。在图示的实施例中，换级触点1表示所述发动机的低功率条件，换级触点N表示所述发动机的最大功率条件。
控制器32从被配置成以检测发动机14的速度的速度传感器50的速度信号48。控制器32还从被配置成以检测功率控制机构31的非连续换级触点的位置的功率传感器35的功率信号33。控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48和功率信号33控制操作多个燃料喷射器42。
现在参照图2，具有燃料喷射策略逻辑11的控制器32是根据本发明的示例性实施例图示的。控制器32包括输入信号处理器52，该输入信号处理器52被配置成以从曲柄角传感器接收曲柄信号、从所述速度传感器接收速度信号、从所述功率传感器接收功率信号，并执行与确定燃料喷射策略有关的各个处理操作。喷射策略选择器54从输入信号处理器52接收输出信号并被配置成以基于来自输入信号处理器52的输出信号选择所述燃料喷射策略。在图示的实施例中，所述喷射策略选择器54基于来自输入信号处理器52的输出信号从多个喷射策略例如，喷射策略1、喷射策略2......、喷射策略N选择特定的喷射策略。每个喷射策略包括表示喷射数量55、要被喷射的燃料总量56、每个燃料喷射58的正时、每个燃料喷射的持续时间60、燃料喷射压力62以及每个燃料喷射的比例64等的数据。选择器54选择所述特定的喷射策略并将指示所述喷射策略的信号发送到输出信号发生器66。输出信号发生器66是可操作的以产生所述压力信号从而控制多个燃料喷射泵的操作。还如上所述，所述燃料喷射器将燃料作为从所述控制器32的输出信号发生器66接收的燃料喷射信号的函数喷射到所述发动机气缸。
参照图3，具有燃料喷射策略逻辑11的控制器32是根据本发明的示例性实施例图示的。控制器32包括输入信号处理器52，该输入信号处理器52被配置成以从曲柄角传感器接收曲柄信号、从所述速度传感器接收速度信号、从所述功率传感器接收功率信号，并执行与确定燃料喷射策略有关的各个处理操作。喷射策略选择器54从输入信号处理器52接收输出信号并被配置成以基于来自输入信号处理器52的输出信号选择所述燃料喷射策略。在图示的实施例中，所述喷射策略选择器54基于来自输入信号处理器52的输出信号从多个喷射策略例如，单个喷射策略68、分开喷射策略70以及多个基本相等的喷射策略72选择特定的喷射策略。分开喷射策略70包括引燃喷射74和主燃喷射76。下面参照后续附图更详细地解释所述分开喷射策略的细节。每个喷射策略包括表示喷射数量55、要被喷射的燃料总量56、每个燃料喷射58的时间选择、每个燃料喷射的持续时间60、燃料喷射压力62以及每个燃料喷射的比例64等的数据。选择器54选择所述特定的喷射策略并将指示所述喷射策略的信号发送到输出信号发生器66。输出信号发生器66是可操作的以产生所述压力信号从而控制多个燃料喷射泵的操作。还如上所述，所述燃料喷射器一般将燃料作为从所述控制器32的输出信号发生器66接收的燃料喷射信号的函数喷射到所述发动机气缸。
控制器32被配置成以在所述发动的第一非连续功率级下将第一喷射方案的燃料喷射到所述发动机气缸以减小燃料消耗率或者污染物的排放例如氧化氮的排放。例如，所述第一喷射方案包括分开喷射策略70，其可包括在与功率控制机构的多个换级触点的上部范围中的非连续换级触点位置对应的第一非连续功率级下的引燃燃料喷射，随后是主燃燃料喷射。另外，控制器32被配置成以在所述发动机的第二非连续功率级下按照第二喷射方案将燃料喷射到所述发动机气缸。例如，第二喷射方案可包括多个基本相等的喷射策略72，其可包括在与功率控制机构的多个换级触点的下部到中部的范围中的非连续换级触点位置对应的第二非连续功率级下的多个基本相等的持续喷射。如前所述，所述第一和第二功率级选自所述发动机的多个非连续功率级。下面更详细地解释所述第一喷射方案和第二喷射方案。
参照图4，具有燃料喷射策略逻辑11的控制器32是根据本发明的示例性实施例图示的。如图所示，控制器32从多个传感器例如，曲柄角传感器36、速度传感器50、功率传感器35、吸入空气温度传感器75、废气温度传感器77、氧气传感器78以及氧化氮(NOx)传感器82接收传感器信号。吸入空气温度传感器75可被配置成以检测输入到所述吸入歧管的空气的温度(度或开氏温标)。废气温度传感器77可被配置成以检测从所述排气歧管喷射出的废气的温度(度或开氏温标)。氧气传感器78和NOx传感器82可被配置成以分别检测所述废气中的氧气和氧化氮。控制器32包括分开燃料喷射量和比例控制逻辑84，该分开燃料喷射量和比例控制逻辑84使控制器32能在所述活塞抵达所述压缩冲程的上死点位置之前将第一量的燃料(例如，引燃燃料喷射)86喷射到发动机气缸24。例如，小于总燃料喷射量10％的引燃燃料喷射量会在所述压缩冲程的上死点之前被喷射到所述发动机气缸中。当所述活塞在所述压缩冲程的上死点位置附近时，所述分开燃料喷射量和比例控制逻辑84还能使控制器32将第二量的燃料(例如，主要/主燃燃料喷射)88喷射到所述发动机气缸。例如，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点附近时，大于总燃料喷射量90％的主燃燃料喷射量可被喷射到发动机气缸24内。
控制器32还包括分开燃料喷射正时/预先控制逻辑90，该分开燃料喷射正时/预先控制逻辑90能在所述活塞抵达所述压缩冲程的上死点位置之前使所述控制器32将所述引燃燃料喷射量喷射到所述发动机气缸。例如，在所述压缩冲程的上死点之前当所述活塞位置在20到90度的范围内时执行引燃燃料喷射。当所述活塞邻近所述压缩冲程的上死点位置时，分开燃料喷射正时/预先控制逻辑90还能使控制器32在第二预定时间94将所述主燃燃料喷射量喷射到所述发动机气缸。在某些示例性的实施例中，“邻近”表示在所述压缩冲程的上死点之前或者之后的5度范围内的活塞位置。例如，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点之前小于5度的范围内时执行主燃燃料喷射。在另一例子中，所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点之后5度的范围内时执行主燃燃料喷射。
在图示的实施例中，控制器32还包括分开燃料喷射压力和脉冲持续控制逻辑96，该分开燃料喷射压力和脉冲持续时间控制逻辑96能使控制器32控制引燃燃料喷射98的压力和脉冲持续时间。控制器32还包括基本相等的持续喷射控制逻辑102，该基本相等的持续喷射控制逻辑102具有基本相等的持续喷射量控制逻辑104、基本相等的持续喷射正时控制逻辑106以及基本相等的持续喷射压力和脉冲持续控制逻辑108。逻辑102、104、106能使控制器32控制所述基本相等的持续燃料喷射的量、正时、压力和脉冲持续时间。逻辑102、104、106能在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时使控制器32在预定的时间执行第二燃料喷射方案，即，基本相等的持续喷射到所述发动机气缸。在某些示例性的实施例中，所述多个基本相等的持续喷射可包括一个或者更多相等的持续喷射以及从所述相等持续喷射稍微偏离以实现所希望的功率的持续的剩余喷射。在一个例子中，在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时，在预定时间内执行燃料的三个基本相等的持续喷射。所述第一和第二喷射可以是相等的持续时间，第三喷射可以是稍微从所述第一和第二喷射偏离的持续时间。
如上图示的实施例所示，控制器32被配置成以基于所述多个传感器的输出结果控制燃料喷射量、正时、压力、比例和脉冲持续时间。虽然在图示实施例中，解释了与所述控制器操作有关的一个发动机气缸24，但是在其他实施例中，所述控制器操作可应用到多个发动机气缸24。
参照图5，具有多个气缸结构的发动机14的机车动力单元10是根据本技术的某些实施例图示的。所述燃料喷射器每个都包括燃料喷射阀110，该燃料喷射阀110布置成与各个气缸24流体连通。在图示的实施例中，发动机14分别包括四个气缸24和四个燃料喷射阀110。然而，其他数量(例如，6、8、10、12等)和结构的气缸24和燃料喷射阀110在本技术的范围内。燃料喷射阀110被提供以将燃料喷射到每个气缸24的燃烧室。燃料喷射阀110耦接于被配置成以将所述燃料加压到预选压力的高压力普通导轨12。该压力普通导轨112经由燃料供给管114耦接于燃料喷射泵40。普通导轨114可设置有压力传感器用于检测普通导轨112中燃料压力并将对应于检测到的燃料压力的压力信号传送到控制器32。通过起动燃料喷射泵40将普通导轨112中的燃料压力保持在预定值，这取决于发动机14的工作条件。在某些实施例中，控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48以及功率信号33控制操作多个燃料喷射器。在其他实施例中，所述动力单元可具有多个普通导轨112和燃料喷射泵40。
吸气歧管16耦接于各个气缸24的燃烧室。吸气歧管16耦接于吸气管118。吸气温度传感器可设置在吸气管118中。换热器120可设置在吸气管118中以冷却通过吸气管118的吸气。排气歧管18耦接于各个气缸24的燃烧室。排气歧管18耦接于排气管122。多个传感器例如所述废气温度传感器、所述氧气传感器、所述CO传感器以及NOx传感器可耦接于排气管122。
如上所述，控制器32从被设置成以检测发动机14的曲柄角的曲柄角传感器36接收曲柄角信号34。控制器32是可操作的以产生燃料喷射信号44从而控制所述燃料喷射器的操作。控制器32还从被配置成以检测发动机14的速度的速度传感器50接收速度信号48。如上所述，在图示的实施例中，控制器32被配置成以基于多个传感器的输出结果控制燃料喷射量、正时、比例、压力和脉冲持续时间。将高压力普通导轨112和电起动的燃料喷射器一起使用能使控制器32灵活地提供燃料喷射率、燃料喷射数量、燃料喷射量、正时、比例、压力和脉冲持续时间。控制器32还从被配置成以检测功率控制机构31的非连续换级触点位置的功率传感器35接收功率信号33。控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48以及功率信号33控制多个燃料喷射器42的操作。根据本技术的实施例，所述燃料喷射操作可应用于所述发动机的低负荷到满负荷。
对于单次燃料喷射，如果所述燃料喷射正时提前，所述燃料消耗率降低并且废气排放增加。根据本技术的各个方面，所述燃料喷射被分成引燃燃料喷射和主燃燃料喷射，其在较高功率级下在发动机14的压缩冲程的上死点位置周围具有提前或延迟正时。所述引燃燃料喷射和具有提前的主燃燃料喷射促进了较高功率级下的燃料消耗率。另外，所述引燃燃料喷射和具有延迟正时的主燃燃料喷射便于NOx排放的降低。燃料的雾化会由于分开喷射得以加强并且还可通过增加燃料的喷射压力予以提高。所述燃料更均匀地布置在燃烧室内并且燃料室的空气利用得以提高。较小量的引燃喷射便于防止燃料粘结到气缸壁。结果，氧化氮的排放基本得以控制或者燃料消耗率得以减小。根据本技术的各个方面，在低到中的功率级下在所述压缩冲程的后半时以及当所述活塞邻近所述发动机的压缩冲程的上死点时，所述燃料喷射被分成多个基本相等的持续喷射。每个基本相等的持续喷射在预定时间间隔予以执行。结果颗粒排放基本减小。
参照图6，图示了机车动力单元10的一个实施例。如上所述，动力单元10包括涡轮增压器12和柴油机14。动力单元10可被用于驱动系统124。系统124可包括机车发动机、汽车发动机、船用发动机等。动力单元10包括控制器32。控制器32从被设置成以检测发动机14的曲柄角的曲柄角传感器36接收曲柄角信号34。控制器32是可操作的以便产生燃料喷射信号44从而控制多个燃料喷射42的操作。控制器32还从被配置成以检测发动机14的速度的速度传感器50接收速度信号46。控制器还从被配置成以检测控制所述发动机功率的功率控制机构31的换级触点位置的功率传感器35接收功率信号33。
在图示的实施例中，控制器32还包括数据库126、算法128以及数据分析块130，数据库126可被配置成以存储有关动力单元10的预定信息。例如，数据库126可存储有关曲柄角、发动机速度、发动机功率、吸入空气温度、废气温度、废气成分等。数据库126还可包括指令集、图表、查找表、变量等。这些图表、查找表、指令集是可操作的以使所述引燃喷射、主燃喷射以及多个基本相等的持续喷射的特性与指定的发动机使用参数例如发动机速度、发动机功率、曲柄角、普通导轨压力、希望的燃料量等相关联。而且，数据库126可被配置成以存储实际检测/探测到的来自上述传感器的信息。算法128便于来自上述多个传感器的信号处理。
数据分析块130可包括各种电路类型，例如微处理器、可编程逻辑控制器、逻辑模块等。数据分析块130与算法128结合可用来执行各种计算机操作，这些操作与确定燃料喷射率、燃料喷射数量、燃料喷射量、正时、压力和脉冲持续时间、所述引燃喷射和主燃喷射之间的时间间隔、所述喷射器波形的电流或其结合有关。任何上述参数可选择地和/或动力地适于时间或者相对于时间改变。在较高功率级下，控制器32可被配置成以通过在所述活塞抵达所述压缩冲程的上死点之前在第一预定时间执行所述引燃喷射以及还通过在所述第一预定时间之后当所述活塞邻近所述压缩冲程的上死点时在第二预定时间执行提前或者延迟的主燃燃料喷射控制氧化氮的排放或者燃料消耗率。在低到中的功率级下，控制器32会被配置成以通过在所述压缩冲程的后半时期间和当发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时在预定时间执行基本相等的持续喷射而减小颗粒物质的排放。
现在参照图7，该图是图示根据本发明技术的各个方面的图1的涡轮增压式发动机内的燃料喷射过程的一个实施例的流程图。在图示的实施例中，控制器32基于来自被配置成以检测如步骤136所示的功率控制机构31的非连续换级触点位置的功率传感器35的功率信号33确定所述发动机的功率级。控制器32确定与在所述功率控制机构的多个换级触点的中到高范围内的非连续换级触点位置相对应的发动机的第一非连续功率级或者确定与在所述功率控制机构的多个换级触点的低到中范围内的非连续换级触点位置相对应的发动机的第二非连续功率级。对于发动机14的较高功率级，控制器32确定如步骤138所示的曲柄角和发动机速度。控制器32从被设置成以检测发动机14的曲柄轴的曲柄角(度数)的曲柄角传感器36接收曲柄角信息34。控制器32从被配置成以检测发动机14的速度的速度传感器50接收速度信号48。控制器3还从被配置成以检测功率控制机构31的非连续换级触点位置的功率传感器35接收功率信号33。如前所述，控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48以及功率信号33控制多个燃料喷射器42的操作。
所述控制器在所述活塞抵达如步骤140所示的发动机14的压缩冲程的上死点之前确定第一预定时间。控制器32在所述活塞抵达如步骤142所示的压缩冲程的上死点之前在第一预定时间将第一量的燃料(引燃燃料喷射量)喷射到所述发动机气缸内。例如，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点之前位于20到90度的范围内时执行引燃燃料喷射。在一个例子中，总燃料喷射量的1％到5％范围内的引燃喷射量可在所述压缩冲程的上死点之前被喷射到所述发动机气缸。当所述活塞邻近如步骤144所示的发动机14的压缩冲程的上死点时，控制器32确定第二预定时间。当所述活塞邻近如步骤146所示的发动机14的压缩冲程的上死点位置时，控制器32在第二预定时间将第二量的燃料(主燃燃料喷射量)喷射到所述发动机气缸内。例如，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点之前在小于5度的范围内时执行主燃燃料喷射。另外，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点之后在5度的范围内时执行主燃燃料喷射。例如，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点附近时，总燃料喷射量的95％到99％范围内的主燃燃料喷射量可被喷射到发动机气缸24。
在图示的实施例中，对于发动机14的低到中间的功率级，控制器32确定如步骤148所示的曲柄角和发动机速度。当所述活塞邻近如步骤150所示的发动机14的压缩冲程的上死点时，所述控制器确定预定时间。当所述活塞邻近如步骤152所示的压缩冲程的上死点时，控制器32在第一预定时间将多个基本相等的持续喷射喷射到所述发动机气缸。在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时，控制器32在预定时间执行第二燃料喷射方案即将多个基本相等的持续喷射喷射到所述发动机气缸。每个基本相等的持续喷射可在预定时间间隔予以执行。在一个例子中，在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时，在预定的时间执行燃料的基本相等的持续喷射。
参照图8，该图是图示控制根据本技术的示例性方面的涡轮增加式发动机内的发动机废气排放和燃料消耗率的过程的一个实施例的流程图。在图示的实施例中，控制器32基于功率信号33确定所述发动机的功率级，其中所述功率信号33来自被配置成以检测如步骤154所示的功率控制机构31的非换级触点位置的功率传感器35。控制器32确定与所述功率控制机构的多个换级触点的中到上的范围内的非连续换级触点位置相对应的发动机的第一非连续功率级或者确定与所述功率控制机构的多个换级触点的低到中的范围内的非连续换级触点位置相对应的发动机的第二非连续功率级。
对于发动机14的较高功率级，控制器32从被设置成以检测发动机14的曲柄轴的曲柄角(度数)的曲柄角传感器36接收曲柄角信号34并从被配置成以检测发动机14的速度的速度传感器50接收速度信号48。控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48和功率信号33控制燃料喷射器42的操作。在图示的实施例中，当所述活塞位置在如步骤156所示的压缩冲程的上死点之前位于20到90度的范围内时，控制器32将引燃燃料喷射量喷射到所述发动机气缸。在一个例子中，总燃料喷射量的1％到5％范围内的引燃喷射量可在所述压缩冲程的上死点之前被喷射到所述发动机气缸。在如步骤158所示的压缩冲程的上死点之前当所述活塞位于小于5度的范围内时，控制器32将所述主燃燃料喷射量喷射到所述发动机气缸。另外，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点之后位于大约5度的范围内时将主燃燃料量喷射到所述发动机气缸。例如，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点附近时，总燃料喷射量的95％到99％范围内的主燃燃料喷射量可被喷射到发动机气缸24。结果，氧化氮的排放或者燃料消耗率降低了。
在图示的实施例中，对于发动机14的低到中间的功率级，控制器32从被设置成以检测发动机14的曲柄轴的曲柄角(度数)的曲柄角传感器36接收曲柄角信号34并从被配置成以检测发动机14的速度的速度传感器50接收速度信号48。控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48和功率信号33控制多个燃料喷射器42的操作。在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近如步骤160所示的压缩冲程的上死点时，控制器32在预定时间将多个基本相等的持续喷射喷射到所述发动机气缸。在预定时间间隔执行每个基本相等的持续喷射。在一个例子中，在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时，在预定时间执行燃料的三个基本相等的持续喷射。结果，颗粒排放降低了。
参照图9，该图是图示操作根据本技术的示例性方面的涡轮增加式发动机的控制器的过程的一个实施例的流程图。该方法包括从曲柄角传感器36接收曲柄角信号34，从被配置成以检测发动机14的速度的速度传感器50接收速度信号48以及从被配置成以检测功率控制机构31的非连续的换级触点位置功率传感器35接收功率信号33。控制器32基于功率信号33确定所述发动机的功率级，其中所述功率信号33来自被配置成以检测如步骤162所示的功率控制机构31的非连续换级触点位置的功率传感器35。控制器32确定与所述功率控制机构的多个换级触点的中到上的范围内的非连续换级触点位置相对应的发动机的第一非连续功率级或者确定与所述功率控制机构的多个换级触点的低到中的范围内的非连续换级触点位置相对应的发动机的第二非连续功率级。
对于发动机14的较高功率级，该方法包括将第一集的控制信号传送到如步骤164所示的一个或者更多燃料喷射器。控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48和功率信号33控制多个燃料喷射器42的操作。控制器32提供如步骤166所示的第一喷射方案。在图示的实施例中，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点之前位于20到90度的范围内时，控制器32将引燃燃料喷射量喷射到所述发动机气缸。在一个例子中，总燃料喷射量的1％到5％范围内的引燃喷射量可在所述压缩冲程的上死点之前被喷射到所述发动机气缸。当所述活塞在所述压缩冲程的上死点之前或之后小于5度的范围内时，控制器32将所述主燃燃料喷射量喷射到所述发动机气缸。例如，当所述活塞位置在所述压缩冲程的上死点附近时，总燃料喷射量的95％到99％范围内的主燃燃料喷射量可被喷射到发动机气缸24中。结果，氧化氮的排放或者燃料消耗率降低了。
在图示的实施例中，对于发动机14的低到中间的功率级，该方法包括将第二集的控制信号传送到如步骤168所示的一个或多个燃料喷射器。控制器32被配置成以产生燃料喷射信号44从而基于曲柄角信号34、发动机速度信号48和功率信号33控制多个燃料喷射器42的操作。控制器32提供如步骤170所示的第二喷射方法。在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时，控制器32在预定时间将多个基本相等的持续喷射喷射到所述发动机气缸。在一个例子中，在压缩冲程的后半时和当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时，在预定时间内执行燃料的三个基本相等的持续喷射。结果，颗粒排放降低了。
尽管在此仅仅已经图示和描述了本发明的某些特征，但是本领域内的技术人员将会进行许多修改和改变。因此，要理解到所属的权利要求是用来涵盖落入本发明的真正精神范围内的所有修改和改变。

Claims (25)

1.一种方法，包含：
提供第一燃料喷射方案，该方案在从发动机的多个非连续功率级选择的第一非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的一个或更多喷射；和
提供第二燃料喷射方案，该方案在从所述发动机的多个非连续功率级选择的第二非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的多个喷射，其中所述第一和第二燃料喷射方案包含彼此不同的喷射特性。
2.如权利要求1的方法，其中提供所述第一喷射方案包含将第一集的控制信号传送到一个或更多燃料喷射器，提供所述第二燃料喷射方案包含将第二集的控制信号传送到所述一个或更多燃料喷射器。
3.如权利要求1的方法，其中不同的喷射特性包含每个压缩冲程每个气缸的燃料喷射量、或喷射压力、或每个燃料喷射的正时、每个燃料喷射的持续时间或者及其结合。
4.如权利要求1的方法，其中提供所述第一燃料喷射方案包含将燃料喷射分成引燃喷射随后是主燃喷射，以及提供所述第二燃料喷射方案包含将燃料喷射分成多个基本相等的燃料喷射。
5.如权利要求4的方法，其中所述第一非连续功率级是多个非连续功率级中的一般为高到中间的级，以及所述第二非连续功率级是多个非连续功率级中的一般为中间到低的级。
6.如权利要求1的方法，其中提供所述第一燃料喷射方案包含：
在所述发动机气缸的活塞抵达所述压缩冲程的上死点之前的压缩冲程的后半时，在第一预定时间将第一量的燃料喷射到发动机气缸；和
在当所述活塞被提前或者延迟预定值以及所述活塞邻近所述压缩冲程的上死点时的所述第一预定时间之后，在第二预定时间将第二量的燃料喷射到所述发动机气缸。
7.如权利要求6的方法，其中所述第一预定时间与所述压缩冲程的上死点之前的大约20到90度的曲柄角相对应，以及所述第二预定时间与邻近所述压缩冲程的上死点大约5度的曲柄角相对应。
8.如权利要求6的方法，其中喷射所述第一量的燃料包含喷射总燃料量的大约1％到5％的引燃燃料量，以及喷射所述第二量的燃料包含喷射总燃料量的大约95％到99％的主燃燃料量。
9.如权利要求1的方法，其中提供所述第二燃料喷射方案包含在当所述发动机气缸的活塞邻近压缩冲程的上死点时的压缩冲程的后半时，在预定的时间执行将燃料喷射到发动机气缸的多个基本相等的持续喷射。
10.如权利要求1的方法，其中提供所述第一和第二燃料喷射方案包含可变地控制压缩点火发动机的燃料喷射。
11.一种方法，包含：
在发动机的第一非连续功率级下执行将燃料喷射到发动机气缸的第一喷射方案以减小燃料消耗率、或者氧化氮的排放，以及
在发动机的第二非连续功率级下执行将燃料喷射到所述发动机气缸的第二喷射方案以减小颗粒物质的排放。
12.如权利要求11的方法，其中执行所述第一喷射方案包含在压缩冲程的上死点之前的大约20到90度的曲柄角下喷射引燃燃料量以及在邻近所述压缩冲程的上死点大约5度的曲柄角下喷射主燃燃料量。
13如权利要求11的方法，其中执行所述第二喷射方案包含在当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程的上死点时的压缩冲程的后半时，在预定时间执行将燃料喷射到所述发动机气缸的多个基本相等的持续喷射。
14.如权利要求11的方法，其中所述发动机的第一非连续功率级包含在功率控制机构的多个换级触点的中到上的范围内与所述功率控制机构的非连续换级触点位置相对应的功率级，以及
所述发动机的第二非连续功率级包含在所述多个换级触点的低到中的范围内与所述功率控制机构的另一非连续换级触点位置相对应的另一功率级。
15.一种系统，包含：
控制器，该控制器被配置成以在发动机的第一非连续功率级下执行将燃料喷射到发动机气缸的第一喷射方案，以及被配置成以在所述发动机的第二非连续功率级下执行将燃料喷射到所述发动机气缸的第二喷射方案。
16.如权利要求15的系统，其中所述第一喷射方案包含每个气缸每个压缩冲程的引燃喷射随后是主燃喷射，以及所述第二喷射方案包含每个气缸每个压缩冲程的多个基本相等的燃料喷射。
17.如权利要求15的系统，其中所述控制器被配置成以在所述第一非连续功率级下在所述发动机活塞抵达所述压缩冲程的上死点之前的压缩冲程的后半时，在第一预定时间将第一量的燃料喷射到所述发动机气缸，以及
所述控制器被配置成以在所述第一非连续功率级下在当所述活塞被提前或延迟预定值以及所述活塞邻近所述压缩冲程的上死点时的第一预定时间之后，在第二预定时间将第二量的燃料喷射到所述发动机气缸。
18.如权利要求15的系统，其中所述控制器被配置成以在所述第二非连续功率级下在当所述发动机活塞邻近所述压缩冲程的上死点时的压缩冲程的后半时，在预定时间执行将燃料喷射到所述发动机气缸的多个基本相等的持续喷射。
19.如权利要求15的系统，包含被耦接到所述控制器并被配置成以分别检测发动机功率、曲柄角和发动机速度的功率传感器、曲柄角传感器以及发动机速度传感器。
20.如权利要求19的系统，其中所述控制器被配置成以基于发动机功率、曲柄角和发动机速度的检测值执行所述第一喷射方案或所述第二喷射方案，或者所述第一喷射方案和所述第二喷射方案两者。
21.如权利要求15的系统，包含具有所述控制器的压缩点火发动机。
22.如权利要求21的系统，包含具有所述压缩点火的发动机以及被耦接到该压缩点火发动机的控制器的车辆。
23.一种系统包含：
压缩点火发动机；
包含多个非连续换级触点的功率控制机构；以及
燃料喷射系统，该燃料喷射系统被耦接到所述压缩点火发动机，其中所述燃料喷射系统被配置成以在多个非连续换级触点的第一非连续换级触点下喷射每个压缩冲程每个气缸的引燃燃料量随后喷射主燃燃料量，以及被配置成在多个非连续换级触点的第二非连续换级触点下喷射每个压缩冲程每个气缸的多个基本相等的燃料量，其中所述第一非连续换级触点高于所述第二非连续换级触点。
24.如权利要求23的系统，其中所述系统包含具有所述压缩点火发动机、所述功率控制机构以及所述燃料喷射系统的车辆。
25.如权利要求23的系统，其中所述引燃燃料量小于每个压缩冲程每个气缸的大约10％的总燃料量，所述主燃燃料量大于大约90％的所述总燃料量。
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