CN101886581B - 用于火花点火直接喷射发动机中的活塞冷却的喷射提前 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于火花点火直接喷射发动机中的活塞冷却的喷射提前。发动机系统包括温度确定模块、温度比较模块和燃料喷射控制模块。温度确定模块确定发动机温度。温度比较模块将发动机温度和温度阈值相比较。燃料喷射控制模块基于所述比较将燃料喷射的定时从进气冲程的第一范围调整到进气冲程的第二范围。第一范围和第二范围不重叠。

Description

用于火花点火直接喷射发动机中的活塞冷却的喷射提前
技术领域
本发明涉及车辆中的燃料喷射，更具体地涉及燃料喷射的定时。
背景技术
这里提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前所署名发明人的工作(在背景技术部分描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
内燃机燃烧气缸内的空气和燃料混合物以驱动活塞。当进入发动机的空气流量增加或减小时，燃料控制系统调整喷射的燃料量以向气缸提供期望的空气/燃料混合物。
现在参考图1，示出了发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括燃烧空气/燃料混合物的发动机102。空气通过节气门阀112被抽吸到进气歧管110中。控制模块114命令节气门致动器模块116调节节气门阀112的开度以控制抽吸到进气歧管110中的空气量。节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器(TPS)117来监测节气门阀112的位置。
来自进气歧管110的空气被抽吸到发动机102的气缸中。虽然发动机102可以包括多个气缸，但是为了说明的目的示出了单个代表性气缸118。仅作为示例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。
来自进气歧管110的空气通过进气门122抽吸到气缸118中。控制模块114控制由燃料喷射系统124喷射的燃料量。燃料喷射系统124可以在中间位置将燃料喷射到进气歧管110中或者可以在多个位置(例如在每个气缸的进气门附近)将燃料喷射到进气歧管110中。替代地，燃料喷射系统124可以将燃料直接喷射到气缸中。
喷射的燃料与空气混合并且在气缸118中产生空气/燃料混合物。气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自控制模块114的信号发生空气/燃料混合物的点火。点火的定时可以相对于活塞处于最上位置(称为上死点(TDC)，即空气/燃料混合物的压缩最大化的点)时的时间来规定。
空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞(即，启动燃烧冲程)，从而驱动旋转曲轴(未示出)。活塞在随后的排气冲程期间通过排气门130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。
发动机冷却剂用于冷却发动机。发动机冷却剂的温度可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或者位于冷却剂循环的其它位置，例如散热器(未示出)。
在活塞到达TDC之后(即，在排气冲程之后)空气/燃料混合物在进气冲程期间被喷射到气缸118中。在下死点(BDC)位置之后，空气/燃料混合物在燃烧冲程期间被压缩。当活塞到达TDC时，火花点火压缩的空气/燃料混合物。
在燃烧过程中，活塞的温度显著增加。用于冷却活塞的方法可包括增浓空气/燃料混合物和/或增加活塞喷射器。活塞喷射器将油喷射在活塞的裙部处。
现有技术中关于燃料喷射定时的控制可参见文献US6539916A1和JP2000179380A，所述文献的全部内容在此引入本文以供参考。
发明内容
发动机用的燃料喷射定时控制系统包括温度确定模块、温度比较模块和燃料喷射控制模块。温度确定模块确定发动机温度。温度比较模块将发动机温度和第一温度阈值相比较。
燃料喷射控制模块基于所述比较将燃料喷射的定时从进气冲程的第一范围调整到进气冲程的第二范围。第一范围和第二范围不重叠。在进一步特征中，第二范围包括进气冲程的上死点(TDC)。
在其它特征中，发动机温度包括活塞温度。在进一步特征中，活塞温度基于发动机冷却剂温度来估计。在其它特征中，当温度降低到低于第二温度阈值时，燃料喷射控制模块将燃料喷射的定时从第二范围调整到第一范围。在进一步特征中，第二温度阈值等于温度阈值。
燃料喷射定时控制方法包括：确定发动机温度；将发动机温度和第一温度阈值相比较；基于所述比较将燃料喷射的定时从进气冲程的第一范围调整到进气冲程的第二范围。第一范围和第二范围不重叠。
在进一步特征中，第二范围包括所述进气冲程的上死点(TDC)。在其它特征中，发动机温度包括活塞温度。在进一步特征中，燃料喷射定时控制方法还包括基于发动机冷却剂温度来估计活塞温度。
在其它特征中，燃料喷射控制方法还包括：当温度降低到低于第二温度阈值时，将燃料喷射的定时从第二范围调整到第一范围。在进一步特征中，第二温度阈值等于温度阈值。
本发明还提供了以下技术方案。
方案1：一种发动机系统，包括：
温度确定模块，所述温度确定模块确定发动机温度；
温度比较模块，所述温度比较模块将所述发动机温度和温度阈值相比较；以及
燃料喷射控制模块，所述燃料喷射控制模块基于所述比较将燃料喷射的定时从进气冲程的第一范围调整到所述进气冲程的第二范围，其中所述第一范围和所述第二范围不重叠。
方案2：根据方案1所述的发动机系统，其中所述第二范围包括所述进气冲程的上死点(TDC)。
方案3：根据方案1所述的发动机系统，其中所述发动机温度包括活塞温度。
方案4：根据方案3所述的发动机系统，其中所述活塞温度基于发动机冷却剂温度来估计。
方案5：根据方案1所述的发动机系统，其中当所述温度降低到低于第二温度阈值时，所述燃料喷射控制模块将燃料喷射的所述定时从所述第二范围调整到所述第一范围。
方案6：根据方案5所述的发动机系统，其中所述第二温度阈值等于所述温度阈值。
方案7：一种燃料喷射定时控制方法，包括：
确定发动机温度；
将所述发动机温度和温度阈值相比较；以及
基于所述比较将燃料喷射的定时从进气冲程的第一范围调整到所述进气冲程的第二范围，其中所述第一范围和所述第二范围不重叠。
方案8：根据方案7所述的燃料喷射定时控制方法，其中所述第二范围包括所述进气冲程的上死点(TDC)。
方案9：根据方案7所述的燃料喷射定时控制方法，其中所述发动机温度包括活塞温度。
方案10：根据方案9所述的燃料喷射定时控制方法，还包括基于发动机冷却剂温度来估计所述活塞温度。
方案11：根据方案7所述的燃料喷射定时控制方法，还包括当所述温度降低到低于第二温度阈值时，将燃料喷射的所述定时从所述第二范围调整到所述第一范围。
方案12：根据方案11所述的燃料喷射定时控制方法，其中所述第二温度阈值等于所述温度阈值。
本发明进一步的应用领域将从下文提供的详细说明而变得显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例仅为说明的目的且并没有意图限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图将更充分地理解本发明，在附图中：
图1根据现有技术的发动机系统100的功能框图；
图2是根据本发明的示例性燃料喷射定时200的图形表示；
图3是根据本发明原理的发动机系统300的示例性实施方式的功能框图；以及
图4是描述根据本发明原理的燃料喷射定时控制方法的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
以下说明本质上仅为示范性的且绝不意图限制本发明及其应用或使用。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如本文使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应解释为使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本发明原理的情况下可以按不同顺序来执行方法中的步骤。
如本文所使用的，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供期望功能的其他合适的部件。
在本发明中，当活塞的温度高于阈值时，燃料喷射的定时被调整以使得活塞更接近TDC时燃料被喷射。燃料被直接喷射到活塞上。通过在活塞更接近TDC时将燃料直接喷射到活塞上，燃料接触活塞。当燃料蒸发时，活塞温度降低。
现在参考图2，示出了示例性燃料喷射定时200的图形描述。最初，在进气冲程204的第一时段202期间可以喷射燃料。在第一时段202期间喷射燃料可以优化燃料经济性和排放。仅作为示例，第一时段可以包括活塞处于280°和315°之间时的时间段。燃料可以在进气冲程204的第一时段202期间被喷射，直到活塞温度高于或等于第一温度阈值。
活塞温度可以从活塞直接测量，或者例如基于发动机冷却剂温度、进气空气温度和/或RPM建模间接地测量。发动机冷却剂温度可以使用ECT传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或者位于冷却剂循环的其它位置。
当活塞的测量温度高于或等于第一温度阈值时，控制模块114可以将喷射定时提前到进气冲程204的第二时段206。第二时段206是活塞定位成更接近进气冲程204的TDC时的时间段。仅作为示例，第二时段206可以包括活塞处于350°和360°之间时的时间段。在各种实施方式中，第二时段206可以在进气冲程204之前开始。
燃料可以在第二时段206期间被喷射，直到活塞的温度达到小于第一温度阈值的第二温度阈值。在各种实施方式中，第一和第二温度阈值可以相等。
现在参考图3，示出了根据本发明原理的发动机系统300的示例性实施方式的功能框图。控制模块302包括确定活塞温度的温度确定模块(TDM)304。仅作为示例，可以使用温度传感器来确定活塞温度，温度传感器例如是热电偶、红外和微波遥测系统、算法、查询表和/或基于ECT。温度比较模块306接收活塞温度并且将活塞温度与第一温度阈值相比较。
温度比较模块306基于温度比较来确定何时喷射燃料。当测量温度已经达到第一温度阈值时，燃料喷射定时被调整到第二时段206。温度比较模块306可以基于所述确定来通知燃料喷射控制模块308何时喷射燃料。燃料可以在第二时段206期间被喷射，直到测量温度已经降低到第二温度阈值。
当温度降低到低于第二温度阈值时，燃料喷射定时被调整到第一时段202。温度比较模块306可以通知燃料喷射控制模块308在第一时段202期间的燃料喷射是期望的。燃料喷射控制模块308基于所述通知来控制燃料喷射系统124喷射燃料。
现在参考图4，示出了描述燃料喷射定时控制方法的示例性步骤的流程图。控制过程在步骤400开始，在该步骤中起动发动机。在步骤402，控制过程在进气冲程的第一时段期间喷射燃料。在步骤404，控制过程等待下一次进气循环开始。在步骤406，控制过程确定活塞的温度。
在步骤408，控制过程将确定的温度与第一温度阈值相比较。第一温度阈值是将燃料喷射从第一时段调整到第二时段的触发点。如果测量温度大于或等于第一温度阈值，那么控制过程转到步骤410；否则，控制过程转到步骤412。在步骤410，控制过程在第二时段期间喷射燃料并且返回到步骤404。
在步骤412，控制过程将测量温度与小于第一温度阈值的第二温度阈值相比较。如果测量温度小于或等于第二温度阈值，那么控制过程返回到步骤402；否则，控制过程返回到步骤404。
现在本领域技术人员能够从前述说明理解到，本发明的广泛教导可以以多种形式实施。因此，尽管本发明结合其特定的示例进行描述，但是由于当研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改对于技术人员来说是显而易见的，所以本发明的真实范围不应如此限制。

Claims (12)

1.一种发动机用的燃料喷射定时控制系统，包括：
温度确定模块，所述温度确定模块确定发动机温度；
温度比较模块，所述温度比较模块将所述发动机温度和第一温度阈值相比较；以及
燃料喷射控制模块，所述燃料喷射控制模块基于所述比较将燃料喷射的定时从进气冲程的第一范围调整到所述进气冲程的第二范围，其中所述第一范围和所述第二范围不重叠。
2.根据权利要求1所述的发动机用的燃料喷射定时控制系统，其中所述第二范围包括所述进气冲程的上死点(TDC)。
3.根据权利要求1所述的发动机用的燃料喷射定时控制系统，其中所述发动机温度包括活塞温度。
4.根据权利要求3所述的发动机用的燃料喷射定时控制系统，其中所述活塞温度基于发动机冷却剂温度来估计。
5.根据权利要求1所述的发动机用的燃料喷射定时控制系统，其中当所述发动机温度降低到低于第二温度阈值时，所述燃料喷射控制模块将燃料喷射的所述定时从所述第二范围调整到所述第一范围。
6.根据权利要求5所述的发动机用的燃料喷射定时控制系统，其中所述第二温度阈值等于所述第一温度阈值。
7.一种燃料喷射定时控制方法，包括：
确定发动机温度；
将所述发动机温度和第一温度阈值相比较；以及
基于所述比较将燃料喷射的定时从进气冲程的第一范围调整到所述进气冲程的第二范围，其中所述第一范围和所述第二范围不重叠。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射定时控制方法，其中所述第二范围包括所述进气冲程的上死点(TDC)。
9.根据权利要求7所述的燃料喷射定时控制方法，其中所述发动机温度包括活塞温度。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射定时控制方法，还包括基于发动机冷却剂温度来估计所述活塞温度。
11.根据权利要求7所述的燃料喷射定时控制方法，还包括当所述发动机温度降低到低于第二温度阈值时，将燃料喷射的所述定时从所述第二范围调整到所述第一范围。
12.根据权利要求11所述的燃料喷射定时控制方法，其中所述第二温度阈值等于所述第一温度阈值。
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