CN102086816A - 减少由发动机产生的微粒物质的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于减少由发动机排放的微粒物质的方法。在一个示例中，响应于发动机工况的变化调整燃料喷射正时起动。具体来说，可提前喷射正时起动然后延迟从而促进燃料汽化。

Description

减少由发动机产生的微粒物质的系统和方法
技术领域
本申请涉及汽车燃料控制系统和方法领域。
背景技术
直喷式发动机可以提供改善的发动机性能同时减少与进气道燃料喷射发动机相关的一些瞬时的供给燃料问题。例如，将燃料直接喷射到汽缸内可减少或消除进气道内的燃料坑(puddle)。另外，所喷射的燃料的汽化可从正到来的汽缸增压(cylinder charge)吸取热能，以使额外的空气可进入发动机汽缸并增加汽缸增压。因此，直喷式发动机相对于进气道燃料喷射发动机可提供一些优点。
但是，直喷式发动机相对于进气道燃料喷射发动机可具有一些缺点。具体来说，直接燃料喷射发动机在某些工况下可产生碳烟。例如，当所喷射的燃料被部分燃烧时可以形成碳烟，并且当燃料在汽缸内被部分汽化或冷凝时一些直接喷射的燃料在汽缸循环期间可能不完全燃烧。当燃烧工况在汽缸循环之间变化时燃料可能部分汽化或冷凝。例如，当发动机负载变化或当排气再循环(EGR)变化时可能产生碳烟。
发明内容
发明人在此已经研发出一种用于通过直喷式发动机控制所产生的碳烟的方法。具体地，发明人已经研发出一种用于直接喷射燃料到发动机汽缸的方法，其包含：响应于负载的变化，调整喷射正时起动远离第一正时然后在负载变化期间朝向所述第一正时返回到第二正时，所述第二正时不同于所述第一正时。
通过响应于发动机工况的变化调整喷射正时可减少直喷式发动机内的碳烟。例如，在从较低发动机负载变化到较高发动机负载期间喷射正时可暂时提前一个或更多个发动机冲程。通过首先提前然后延迟喷射正时，有可能减少当喷射燃料时可能在汽缸内的表面上形成的燃料的量。提前喷射正时可使燃料在当活塞在汽缸内较低时进入汽缸以使所喷射的燃料的较大部分可在汽缸内汽化而不是聚集在活塞上。所提前的燃料正时然后可以被返回到适用于稳定状态的发动机工况的喷射正时。因此，根据发动机工况的变化，可将喷射正时提前一个或更多个汽缸冲程并且然后延迟到稳定状态工况所需的正时。
本说明书可提供几个优点。具体地，该方法可通过降低碳烟的产生改善发动机排放。另外，该方法因为可减小排气后处理装置的大小而降低系统成本。此外，由于过滤器上可沉积较少碳烟，可较不频繁地再生用于捕获从发动机汽缸排放出的碳烟的微粒过滤器。
根据另一方面，提供一种用于直接喷射燃料到发动机汽缸的方法。该方法包含在第一发动机工况下，在第一曲轴角度执行喷射正时起动；在从所述第一发动机工况向第二发动机工况转变期间：调整所述喷射正时起动到第二曲轴角度，所述第二曲轴角度提前于所述第一曲轴角度；并且在所述第二曲轴角度喷射之后调整所述喷射正时起动使其从所述第二曲轴角度到第三曲轴角度，所述第三曲轴角度落后于所述第一曲轴角度；并且在第二发动机工况下，在第三曲轴角度执行喷射正时起动。
在一个实施例中，所述第一发动机工况是第一凸轮正时且所述第二发动机工况是第二凸轮正时。
在另一个实施例中，所述第一发动机工况是第一发动机负载并且所述第二发动机工况是第二发动机负载，进一步包含当从所述第一发动机负载到所述第二发动机负载的所述转变小于阈值时限制所述调整所述喷射正时起动到所述第二曲轴角度。
在另一个实施例中，所述汽缸是多个汽缸中的一个，并且在从所述第一曲轴角度转变到提前于所述第一曲轴角度的曲轴角度期间调整所述多个汽缸中的每个汽缸的喷射正时起动从而返回到落后于所述第一曲轴角度的曲轴角度。
在另一个实施例中，该方法进一步包含使调整所述喷射起动到第二曲轴角度无效，所述曲轴角度在所述发动机工况期间提前于所述第一曲轴角度。
根据另一方面，提供用于直接喷射燃料到发动机汽缸的方法。该方法包含在第一发动机工况下，在第一曲轴角度执行喷射正时起动；在从所述第一发动机工况向第二发动机工况转变期间：调整所述喷射正时起动到第二曲轴角度，所述第二曲轴角度在所述第一曲轴角度之前；所述喷射正时起动在所述第二曲轴角度保持所述汽缸的多个燃烧事件；并且在所述第二曲轴角度起动喷射之后调整所述喷射起动使其从所述第二曲轴角度到第三曲轴角度，所述第三曲轴角度在所述第一曲轴角度之后；并且在第二发动机工况下，在第三曲轴角度执行喷射正时起动。
在一个实施例中，所述燃烧事件的数量与所述发动机温度有关。
在另一实施例中，所述燃烧事件的数量与所述发动机负载有关。
在另一实施例中，所述第二曲轴角度与燃料种类有关。
在另一实施例中，随着所述燃料中的乙醇含量下降或随着所述燃料的挥发性增加，所述第二曲轴角度更接近所述第一曲轴角度。
在另一实施例中，所述第一工况是第一发动机负载并且其中所述第二工况是第二发动机负载，所述第二发动机负载高于所述第一发动机负载。
当单独或联系附图参考以下具体实施方式时，本发明的上述优点和其它优点和本发明的特征将会显而易见。
应当理解提供以上发明内容只是为了以简化形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的方案。这并不意味着鉴别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由附随具体实施方式的权利要求独一无二地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上述任何缺点的实施例或本公开的任何部分。
附图说明
图1示出汽油直喷式发动机的示例性实施例的示意图；
图2示出在工况变化期间喷射正时信号的现有技术方法图；
图3示出在工况变化期间喷射正时信号的模拟图；
图4示出一个示例性实施例的在一个燃烧事件接一个燃烧事件基础上的喷射正时信号模拟图；
图5示出另一示例性实施例的在一个燃烧事件接一个燃烧事件基础上的喷射正时信号模拟图；
图6示出用于调整直喷式发动机的喷射正时的示例程序的流程图。
具体实施方式
图1在10处大体示出汽油直喷式发动机系统的示例性实施例。具体地，内燃发动机10包含多个汽缸，其中一个汽缸在图1中示出。发动机10被电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室14和汽缸壁16，活塞18位于汽缸壁16内并连接到曲轴20。燃烧室14通过进气门26和排气门28分别与进气歧管22和排气歧管24连通。
进气歧管22经由节气板32与节气门体30连通。在一个实施例中，可使用电子控制的节气门。在一个实施例中，电子地控制节气门从而周期性地或持续地保持进气歧管22内的具体真空水平。注意在一些应用中节气门体30和节气板32可位于压缩装置90的下游。在节气门在压缩装置下游的实施例中，用于使进气系统的气体流动到排气系统的接头可位于压缩装置的下游并位于节气门的上游。可替换地，可以省略节气门体30和节气板32。
还示出燃烧室14，其具有连接于其上的燃料喷射器37以便与来自控制器12的脉冲宽度信号(fpw)成比例地运送燃料。燃料被包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)的常用燃料系统(未示出)运送到燃料喷射器37。如图1所示，在直喷式发动机的情况下，可以使用高压燃料系统，例如共轨系统。
对于汽油发动机应用，火花塞34为燃烧室14的内含物提供点火源。产生火花的能量由点火系统35提供。控制器12调整提供电压到火花塞34的点火线圈的充电。对于柴油发动机应用，可以省略火花塞34和点火系统35。
在描绘的实施例中，控制器12为常用微型计算机，并且其包括微处理器单元(CPU)40、输入/输出通道(I/O)42、电子存储器(ROM)44(在该特定示例中可是电子可编程存储器)、随机存取存储器(RAM)46和常用数据总线。
控制器12接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，这些信号包括但不限于：来自连接到空气过滤器(图1中的A)的质量空气流量传感器50的进气质量空气流(MAF)测量值；来自连接到冷却套54的温度传感器52的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接到进气歧管22的歧管压力传感器56的歧管压力(MAP)测量值；来自连接到节气板32的节气门位置传感器58的节气门位置(TP)测量值；来自温度传感器180的微粒过滤器温度测量值；来自连接到表明发动机转速的曲轴20的霍尔效应(或可变磁阻)传感器60的表面点火感测信号(PIP)。
发动机10可包括帮助减少NOx和其它排放物的排气再循环(EGR)系统。例如，发动机10可包括高压EGR系统，排气被高压EGR管70运送到进气歧管22，该高压EGR管70在压缩装置90的排气涡轮机90a的上游位置与排气歧管24连通，并且在压缩装置90的进气压缩机90b的下游位置与进气歧管22连通。所描绘的高压EGR系统包括位于高压EGR管70内的高压EGR阀组件72。排气从排气歧管24首先通过高压EGR阀组件72，然后到达进气歧管22。EGR冷却器(在图1中在Y处示出)可位于高压EGR管70内以在进入进气歧管之前冷却再循环排气。通常使用发动机水完成冷却，但是也可使用空气到空气热交换器。
发动机10也可包括低压EGR系统。所描绘的EGR系统包括低压EGR管170，该低压EGR管170在排气涡轮机90a的下游位置与排气歧管24连通，并且在进气压缩机90b的上游位置与进气歧管22连通。低压阀组件172位于低压EGR管170内。低压EGR回路内的排气在进入低压EGR管170之前从涡轮机90a通过催化装置82(例如，可具有包含铂、钯和铑的涂层的三元催化剂)和微粒过滤器80。例如，催化装置82处理发动机排气以氧化排气成分。低压EGR冷却器Ya可沿着低压EGR管170设置。
高压EGR阀组件72和低压EGR阀组件12每个都具有用于控制高压EGR阀72和低压EGR阀区域内的可变区域限制的阀(未示出)，因此分别控制高压和低压EGR的流动。
供送来自压缩机90b的压缩空气到微粒过滤器再生环路179。压缩空气流动到排气系统内介于催化剂82和微粒过滤器80之间的位置。根据系统构造在节气门体的上游或在节气门体的下游提供来自进气系统的气体。例如，如果压缩机位于节气门体的上游，可以从压缩机的下游和节气门体的上游驱动进气系统气体到排气系统。另一方面，如果节气门体位于压缩机的上游，可以从节气门体的下游和压缩机的上游驱动进气系统气体到排气系统。在可替换实施例中，额外的三元催化剂可位于微粒过滤器80的下游。如果需要，在当发动机运转和当进气歧管处于低于微粒过滤器80与催化剂82之间的排气系统压力的压力时的工况期间，可以抽取排气通过微粒过滤器再生环到进气歧管。
真空调节器74、174和177分别耦合到高压EGR阀组件72、低压EGR阀组件172和微粒过滤器空气供应阀组件77。真空调节器74、174和177接收来自用于控制高压EGR阀组件72、低压EGR阀组件172和微粒过滤器空气供应阀组件77的控制器12的致动信号。在优选实施例中，高压EGR阀组件72和低压EGR阀组件172是真空致动阀。但是可以使用任意类型的流动控制阀或多个流动控制阀，例如螺线管供电阀或步进电动机供电阀。当微粒过滤器空气供应阀组件77在打开位置时，孔和压力传感器构件79提供可被控制器12使用Bernoulli方程式处理从而决定进气系统与排气系统之间的流动的数据。
压缩装置90可以是涡轮增压器或任何其它这种装置。所描绘的压缩装置90具有连接到排气歧管24内的涡轮机90a和经由通常是空气对空气热交换器但也可以是水冷的中间冷却器(在图1中在X处示出)连接到进气歧管22内的压缩机90b。涡轮机90a通常经由驱动轴92连接到压缩机90b。(这也可以是连续涡轮增压器布置、单个VGT、双VGT或可以使用的任何其它涡轮增压器布置)。
排气系统内存在的氧气浓度可以由氧气传感器178和176评估。另外，额外的氧气传感器(未示出)可位于催化剂82与微粒传感器80之间。氧气传感器178检测发动机供给气体氧气浓度而氧气传感器176检测催化剂后面和微粒传感器后面的排气氧气。氧气传感器可以是具有线性输出的宽范围传感器或者它们可以是指示化学计量条件(stoichiometric condition)附近的高增益信号。另外，驾驶踏板94沿着驾驶员脚95示出。踏板位置传感器(pps)96测量驾驶员致动踏板的角位置。
将会理解所描绘的发动机10只是为了示例的目的而示出，并且在此描述的系统和方法可在具有任何适当部件和/或部件布置的任何其它适当发动机内实施或应用。
参照图2，示出在工况变化期间喷射正时信号的现有技术方法图。示出感兴趣的三个的分开图。时间在图左边开始并朝向图右边增加。
从该附图最上边起第一幅图示出发动机负载与时间的关系曲线。在一个实施例中，发动机负载可被表示为进入汽缸内的空气量除以标准温度和压力下可占满全部汽缸体积的空气量。图中的负载增加如箭头所示。在T1处，发动机负载从第一发动机负载以阶梯状增加到第二发动机负载，第二发动机负载大于第一发动机负载。
从该附图最上边起第二幅图示出用于喷射起动的直喷燃料正时与时间的关系曲线图。在图中喷射起动如箭头所示相对于曲轴角度提前。喷射起动指曲轴角度，在该曲轴角度喷射器为特定汽缸循环打开(例如四冲程发动机的汽缸循环的720曲轴角度的角度)。在T1处，响应于发动机负载的变化相对于曲轴角度延迟喷射正时并且当负载保持不变时继续延迟正时。
从该附图最上边起第三幅图示出排气中的碳烟浓度。在T1处，响应于发动机负载和喷射正时的变化，碳烟增加并且然后随着发动机负载稳定而下降。因此，碳烟关系可以于发动机工况和喷射的变化相关。在其它环境中，排气再循环、凸轮正时和发动机转速变化也可增加碳烟的产生。
现在参照图3，示出在工况变化期间图示说明喷射正时信号的图6的方法实施例的模拟示图。示出感兴趣的信号的三个分开图。时间在图左边开始并朝向图右边增加。
与图2类似，从该附图最上边起第一幅图示出发动机负载与时间的关系曲线。图中的负载增加如箭头所示。在T1处，发动机负载从第一发动机负载以阶梯方式增加到大于第一发动机负载的第二发动机负载。
从该附图最上边起第二幅图示出用于起动喷射的直喷燃料正时与时间的关系曲线图。在图中喷射起动如箭头所示提前。在T1处，与图2的方法相反，响应于发动机负载的变化提前喷射正时或离开喷射正时的初始起动。在一个实施例中，相对于在一个或更多个工况可提前喷射起动。例如，在发动机负载变化期间，对于第一种燃料(例如汽油)喷射起动可提前到第一曲轴角度。在另一示例中，在发动机负载变化期间，对于第二种燃料(例如乙醇)喷射起动可提前到第二曲轴角度。
在T2处，喷射正时起动从在T1处的提前位置被延迟并且开始朝喷射正时的初始起动移动。延迟喷射正时可以是基于时间或汽缸事件(例如燃烧事件或进气事件)。例如，喷射正时起动可以每秒10曲轴角度的度数的速率被延迟。可替换地，喷射正时起动可以每燃烧事件5曲轴角度的度数的速率被延迟。另外，延迟喷射正时的速率可与工况有关。例如，喷射正时起动的速率可与燃料种类有关。在一个示例中，当汽油被喷射到发动机时，喷射正时起动可以第一速率执行。在另一示例中，当乙醇被喷射到发动机时，喷射正时起动可以第二速率执行。
在T3处，随着喷射正时起动接近稳定状态的工况的喷射正时起动减小喷射正时起动的变化速率。可以经验地确定变化喷射起动的延迟速率，例如通过瞬时功率计测试。并且，延迟速率可以不变或其可在到达基本稳定的发动机工况下的期望喷射正时起动之前变化多次。在该示例中，在喷射起动停留在T4处的基本稳定曲轴正时之前，在T2和T3处两次调整变化速率。在其它示例中，喷射正时起动可遵循一阶衰减图。
因此，对于工况的单个变化或单个瞬时工况，可以提前喷射正时起动使其离开/偏离瞬时工况之前的喷射正时起动，然后朝瞬时工况之前的喷射正时起动延迟，并且如果需要进一步将其延迟到与新稳定状态工况相应的喷射正时起动。
从该附图最上边起第三幅图示出排气中的碳烟浓度。在T1处，碳烟响应于发动机负载和喷射正时的变化而增加然后随着发动机负载稳定而衰减。当发动机在类似工况下运转时，图3所示调整喷射正时起动的方法所形成的碳烟少于图2所示调整喷射正时起动的方法所形成的碳烟。因此，用于调整喷射正时起动的所示方法可减少工况变化期间形成的碳烟。
现在参照图4，示出图6方法的一个示例性实施例的在燃烧事件接燃烧事件的基础上的喷射正时信号的模拟图。从该附图最上边起第一幅图代表感兴趣的时间阶段期间的发动机负载。时间从图左侧向图右边增加并且数据代表处于基本稳定的发动机转速的数据。将一系列X叠加在发动机负载线上示出发动机负载信号。这些X示出四缸发动机的汽缸的汽缸事件(例如燃烧事件、进气事件、排气事件、进气门打开事件、具体发动机位置例如压缩行程上止点或压缩事件)。X之上的数字表示事件对应的特定汽缸。编号方式遵循发动机点火顺序(例如1-3-4-2)。
该附图中自第一幅图起接下来的四幅图是根据每幅图的标签的四个汽缸中的每一个的喷射正时起动图。例如，自附图最上边起第二附图代表一号汽缸的喷射正时起动。每个汽缸的喷射正时从每个喷射正时起动图的底部提前到顶部。并且，时间从每幅图的左侧向右侧增加。
竖线T1至T7用于示出随着发动机负载变化一号汽缸的喷射起动与一号汽缸的汽缸事件之间的关系。在一个实施例中，在可提前喷射正时起动前可能需要改变工况一个阈值。在T1处，发动机负载已充分变化以引起喷射正时起动的变化。因此，一号汽缸的喷射正时起动在T1处被指令提前。一号汽缸的实际提前的喷射正时起动可相对于一号汽缸的事件被推迟。例如，如果一号汽缸事件是压缩行程上止点，在喷射开始前喷射起动可被推迟一曲轴角度量，因为进气门随着上止点压缩打开和关闭，并且因为随着喷射正时起动提前可能需要喷射正时起动的打开的阀或关闭的阀。
T2至T4代表一号汽缸的喷射正时起动被指令提前后接下来的一号汽缸事件。在T4处，一号汽缸的喷射正时起动开始朝喷射正时的初始起动被延迟。应当注意喷射正时被提前的持续时间可响应于工况变化。例如，喷射正时可对于时间量或汽缸事件数量的工况的特定变化处于最提前的位置，该时间或汽缸事件数量响应于工况变化的大小而变化。在一个示例中，当发动机负载变化15％时，喷射正时起动可对于两个发动机事件被提前25曲轴角度的度数。在另一示例中，当发动机负载变化25％时，喷射正时起动可对于三个发动机事件被提前25曲轴角度的度数。同样，可响应于工况变化的大小调整提前量。例如，当发动机负载变化10％时，喷射正时起动可被提前25曲轴角度的度数。在另一示例中，当发动机负载变化25％时，喷射正时起动可被提前35曲轴角度的度数。
在T6处，喷射正时起动以小于从T4到T6速率的第二速率被调整。可以期望在喷射正时起动接近在发动机工况变化之后的稳定状态工况的喷射正时时，将喷射正时起动的速率改变到变化的较低速率。
在T7处，喷射正时起动被指令到不变的曲轴角度位置。在该示例中，不变曲轴角度位置被从在工况变化之前发生的喷射正时起动的曲轴角度位置延迟。喷射正时的稳定状态起动可以基于工况例如发动机排放和燃料消耗量以实验方法确定和选择。
在该示例中，汽缸2-4的喷射正时起动不同于一号汽缸。具体来说，三号和四号汽缸的提前喷射正时起动被推迟到一号汽缸的提前喷射正时起动之后。在此，三号和四号汽缸的喷射正时起动较迟发生，因为三号和四号汽缸的汽缸事件在发动机负载变化一阈值之后发生。因此，三号和四号汽缸的喷射正时起动的变化晚于一号汽缸被提前。二号汽缸的喷射正时起动的提前开始于一号汽缸的喷射正时起动的提前之前，因为当二号汽缸事件发生时发动机负载已变化一阈值。
还应注意到虽然图4基本示出相同的汽缸1-4的喷射正时起动，但是每个汽缸有可能提供不同的喷射起动提前量和不同的喷射起动调整持续时间。例如，如果发动机工况的变化持续时间很短，一号汽缸可为一个汽缸事件提前50曲轴角度的度数，然后在四个汽缸事件期间从50曲轴角度的度数提前点延迟65曲轴角度的度数。在工况的相同变化期间，二号汽缸可为一个汽缸事件只提前30曲轴角度的度数，然后在三个汽缸事件期间从30曲轴角度的度数提前点延迟45曲轴角度的度数。因此，在工况的一些变化期间，汽缸之间的喷射提前正时起动和大小可以不同。
现在参照图5，示出图6方法的另一示例性实施例的在燃烧事件接燃烧事件的基础上的喷射正时信号的模拟图。类似于图4，自图5最上面起第一幅图示出发动机负载图。发动机负载从该图的底部增加到顶部。并且，沿着发动机负载线就位的X标记四缸发动机的汽缸事件。喷射正时在自该附图最上边起第二幅图中示出。但是，在该实施例中，全部四个汽缸都遵循该单个喷射正时起动图。例如，在T1处，发动机工况已经充分变化以便指令喷射正时起动的变化。全部汽缸的喷射正时遵循自该附图最上边起的第二幅图示出的轨线。具体说来，如这幅图所示，三号、四号和二号汽缸的喷射正时起动晚于一号汽缸。但是，在喷射起动在T1处被提前之后，在T2处三号汽缸的喷射正时起动第一次被延迟。随后，一号、二号和四号汽缸的喷射正时起动在每个汽缸事件处被延迟。这样，可使用单条轨线响应于工况的变化调整发动机汽缸的喷射正时起动。
现在参照图6，示出用于调整直喷式发动机的喷射正时的示例程序的流程图。在步骤602处，程序600确定工况。在一个示例中，工况可包括发动机转速、发动机负载、期望的驾驶员要求扭矩、发动机空气充气温度和发动机温度。在其它示例中，可在步骤602处确定额外的或较少的工况。基于所确定的工况，通过查表或经验确定的喷射正时起动的函数确定基本喷射器正时。例如，可以使用目前发动机转速和负载来查包含以目前发动机转速和负载提供期望排放和燃料经济性的稳定状态喷射正时起动的表。然后可将从该表中检索到的喷射正时起动载入代表全部汽缸的基本喷射正时起动的注册表内(例如，基本-喷射-起动-位置)。在确定了工况和基本喷射正时起动之后，程序600继续到步骤604。
在步骤604处，程序600确定发动机是否处于基本稳定状态工况或是否需要退出。在一个示例中，如果发动机负载、EGR、凸轮或阀正时或发动机转速中的一个或更多个在可增加发动机负载的方向上变化大于预定阈值，则程序600可确定发动机没有处于稳定状态工况。例如，如果发动机负载比在预定时期(例如0-10秒或1-500个燃烧事件)内变化大于10％，则可确定发动机没有处于稳定状态工况。在另一示例中，如果发动机转速在10秒的间隔内变化超过500RPM，则可确定发动机没有处于稳定状态工况。当确定了瞬时工况，程序600设定控制标记以指示瞬时现象正在进行。另外，起动计时器或汽缸事件计数器。计时器或汽缸事件计数器指示从瞬时发动机工况发生起的持续时间。在一个实施例中，如果存在可以减小发动机负载的工况的随后变化，其后跟随着可增加发动机负载的运转工况的变化，就可重置计时器或汽缸事件计数器。另外，如果存在超过工况的先前变化或变化速率的工况的随后变化，就可重置计时器或汽缸事件计数器。这样，程序600可响应对工况的多个变化，以使在步骤610处，可为发动机工况相继变化调整喷射正时起动。
在某些工况下可能需要退出程序600。例如，如果发动机温度低于阈值温度，就可能需要在调整喷射正时起动之前退出程序600。在另一示例中，程序600可能退出并且如果发动机燃料中的乙醇浓度增加到大于阈值就可能暂时关闭。如果程序600确定发动机处于稳定状态工况或需要退出，程序600进行到退出。否则，程序600设定控制标志从而指示瞬时现象正在进行并进行到步骤606。
在步骤606处，程序决定是否通过为各个喷射器提供各条喷射起动轨线或通过为所有喷射器提供单条喷射起动轨线调整喷射起动。在一个实施例中，程序600可响应于工厂制造设计确定提供各条喷射器轨线。例如，当发动机温度大于阈值时，可如图4所示提供各个喷射正时起动。否则，全部发动机可按照如图5所示的燃烧顺序遵循单条喷射起动轨线。在另一个实施例中，可响应于发动机工况的变化大小或响应于发动机转速确定各条喷射正时起动轨线与单条喷射正时起动之间的选择。例如，当发动机转速小于阈值时，由于发动机控制器上的减少的计算负载可以指令各个喷射正时起动。如果发动机转速超过阈值，全部汽缸的喷射起动可遵循如图5所示的单条轨线。同样，在一个实施例中，当发动机负载小于阈值时，为了发动机负载变化的喷射正时起动可以允许各个汽缸喷射器的各条喷射起动轨线。如果发动机负载超过阈值，可为所有汽缸提供单条喷射起动轨线。如果需要各个喷射器正时，程序600进行到步骤608。否则，程序600进行到步骤614。
在步骤608处，程序600确定瞬时发动机工况的速率和/或大小。在一个示例中，工况的变化速率可在汽缸事件之间确定。例如，可在预定的曲轴间隔(例如，压缩行程的上止点或膨胀冲程的下止点)或以预定的汽缸事件(例如在进气行程期间或在燃烧行程期间)给发动机负载取样。可从在过去的间隔期间测得的发动机负载减去在目前间隔期间测得的发动机负载从而确定在该间隔内负载的变化。负载变化除以发动机负载取样之间的时间指示发动机负载变化速率。可通过从工况的先前值减去工况的目前值确定工况的变化大小。在步骤604处确定的工况变化期间，在工况的具体变化期间，可以保持工况的变化大小和/或速率在最高或最大值。并且，类似于上述计时器和汽缸事件计数器，如果存在可以减小发动机负载的工况的随后变化，其后跟随着可以增加发动机负载的工况的变化，则可更新变化大小和/或速率。另外，如果存在超过工况的先前改变或改变速率的工况的随后变化，则可更新变化大小和/或速率。这样，当工况的相继变化存在而发动机没有进入稳定状态工况时，可以做出喷射起动调整。
在步骤610处，程序600确定每个汽缸的每个喷射器的喷射正时起动轨线。换言之，在步骤610处，程序600响应于工况的变化确定喷射正时起动。在一个实施例中，可代表运转状况变化的一个或更多变量(例如，发动机负载、EGR、发动机转速、凸轮或阀正时)如在步骤608处所描述的一样在预定间隔被取样。然后被取样的工况或多个工况可与特定汽缸的喷射器相关，例如，可以使用在两个汽缸进气事件之间发生的发动机负载变化查表喷射-表-起动-1从而提供对一号汽缸喷射器的喷射正时起动调整。
在一个实施例中，可使用被取样的工况和自工况变化起的时间或汽缸事件数查表喷射-表-起动-1，该表为包含对与工况的变化相关的喷射正时起动的调整的二维表。另外，可以将额外的维添加到表以考虑到可影响喷射正时起动的变量。例如，发动机负载的变化、自工况变化起的时间或汽缸事件数以及发动机温度可查三维表喷射-表-起动-1。并且，为汽缸2-4提供额外的表。作为示例，在二号汽缸的进气门打开和一号汽缸的进气门打开之间，发动机负载在0.03秒内变化了0.05。这大概相当于负载每秒改变1.6。可在1.6的负载变化比率和自发生工况变化起的时间基础上使用被取样的工况到输出喷射正时起动调整控制变量喷射-调整-起动-1的表内的格查表喷射-表-起动-1。在步骤604处起动的计时器或汽缸事件计数器输出用于查表喷射-表-起动-1的变量。二维表喷射-调整-表-起动-1可由随着工况的变化或变化速率改变的喷射起动调整和时间或汽缸事件数组成。例如，可以这样组成表以使喷射正时起动与发动机负载的变化成比例地被调整。以该方式，发动机的喷射正时起动调整可关于工况的变化和检测到工况改变后的时间或汽缸事件数改变。
另外，通过调整关于自检测到工况变化起的时间的表格的内容，可以改变或调整做出喷射正时起动调整的持续时间以如所期望的那样减少碳烟产量。例如，对于一号汽缸，当检测到工况的变化处于第一值或水平时，在时间零处从表喷射-表-起动-1检索到对一号汽缸喷射正时起动的第一调整。随着在检测到工况变化后的时间或汽缸事件的增加，对喷射正时起动的调整从提前基本-喷射-起动-位置移动到延迟的基本-喷射-起动-位置。换言之，喷射正时起动可响应于工况的变化从工况改变之前的第一曲轴角度移动到提前于第一曲轴角度的第二曲轴角度，然后到延迟于第一曲轴角度的第三曲轴角度。另外，喷射起动从工况改变之前的喷射正时起动移动的曲轴角度距离可以与发动机负载变化量、凸轮轴移动量、EGR的变化、发动机转速的变化、发动机温度或其它工况相关。例如，在以上示例中，可使用凸轮轴移动的变化、EGR的变化或发动机转速的变化查表喷射-表-起动-1。以该方式，喷射起动移动离开基本-喷射-起动-位置然后朝向喷射-表-起动移动。另外，如果工况相继改变，喷射-调整-起动-1可响应于工况的多个变化多次提前和延迟喷射起动。因此，可响应于工况的瞬时改变调整喷射正时起动，并且喷射正时起动的改变可持续多个汽缸循环。另外，可预定调整喷射正时起动的汽缸循环数。
应当注意可为多个汽缸事件调整喷射起动，汽缸事件数目与发动机工况有关。例如，当发动机温度低于第一阈值温度时可为五个汽缸事件调整喷射正时起动，且当发动机温度高于第一阈值温度时，可为八个汽缸事件调整喷射正时起动。在一个示例性实施例中，时间或汽缸事件数可在被用于查表喷射-表-起动-1之前受到调整，以便以不同于如果没有做出调整的速率查表。通过用与发动机温度、发动机负载、燃料类型或其它工况有关的函数乘以时间或汽缸事件数，喷射调整起动的持续时间可以不同。
在可替换实施例中，可通过在样本间隔、感兴趣的汽缸数和自工况变化起的时间或汽缸事件数期间的工况变化大小查表喷射-表-起动-1从而输出一号汽缸的喷射正时起动调整。此外，表喷射-表-起动-1输出代表一号汽缸的喷射正时起动变化的控制变量喷射-调整-起动-1。同样，应用类似的表和变量可确定另外汽缸的喷射正时起动调整。
另外，在将变量添加到基本-喷射-起动-位置之前可对喷射-调整-起动-1-4变量做出调整。在一个示例中，通过燃料类型或通过燃料中的乙醇量查出函数函数-燃料-乘数。函数函数-燃料-乘数输出变量，该变量乘以用于查喷射-表-起动-1-4的变量，例如发动机负载的变化。因此，可作为燃料类型或乙醇含量的函数来查表喷射-表-起动-1-4以便喷射-表-起动-1-4的输出随着燃料类型或乙醇含量改变。在一个示例中，函数函数-燃料-乘数根据燃料类型或燃料内的乙醇含量从0变化到1。另外，可随着燃料的乙醇含量减少或随着燃料挥发性的增加通过调整函数-燃料-乘数的输入移动喷射正时起动使其更接近基本-喷射-起动-位置。并且，可以额外添加乘数以补偿其它工况，例如发动机温度、EGR速率、凸轮正时和发动机负载。
在步骤612处，程序600通过添加喷射-调整-起动-1到基本-喷射-起动-位置输出喷射正时起动的变化从而建立和输出一号汽缸的喷射正时起动。同样，基本-喷射-起动-位置被添加到喷射-调整-起动2-4从而建立每个汽缸的喷射起动位置。
在步骤614处，程序600通过与在步骤608处同样的方法确定瞬时发动机工况的速率和/或大小。因此，为了简化不重复描述。
在步骤616处，程序600确定全部喷射器的喷射正时起动轨线。在一个实施例中，可代表工况(例如，发动机负载、EGR、发动机转速、凸轮或阀正时)的变化的一个或更多个变量可以如在步骤608处描述的预定间隔被取样。
在一个实施例中，可使用被取样的工况和自工况变化起的时间或汽缸事件数查表喷射-表-起动，该表为包含对与工况的变化有关的喷射正时起动的调整的二维表。另外，可以将额外的维添加到表以解决可影响喷射正时起动的变量。例如，在二号汽缸的进气门打开和一号汽缸的进气门打开之间，发动机负载可在0.03秒内变化0.05。如上所述，这大概相当于负载每秒改变1.6。使用被取样的工况到输出喷射正时起动调整控制变量喷射-调整-起动的表格查表喷射-表-起动。添加基本喷射起动到喷射-调整-起动并且为下一个预计打开的喷射器更新喷射正时。同样，随后预计工作的每个喷射器具有通过使用工况和时间或汽缸事件数查喷射-表-起动更新的喷射正时起动。因此，通过查二维表更新全部汽缸的喷射正时起动。所得到的喷射正时图可遵循在图5中示出的图。另外，在步骤604处起动的计时器或汽缸事件计数器输出用于查表喷射-表-起动的变量。二维表喷射-调整-表-起动可由随着工况的变化或变化速率改变的喷射起动调整和时间或汽缸事件数组成。这样，发动机的喷射正时起动调整可关于工况的变化和检测到工况变化后的时间或汽缸事件数改变。
另外，通过调整关于自检测到工况变化起的时间的表格单元的内容，可以改变或调整做出喷射正时起动调整的持续时间以如所期望的那样减少碳烟产量。例如，当检测到工况的变化处于第一值或水平时，在时间零处从表喷射-表-起动检索到对喷射正时起动的第一调整。随着在检测到工况变化后的时间或汽缸事件的增加，对喷射正时起动的调整从提前基本-喷射-起动-位置移动到延迟的基本-喷射-起动-位置。以该方式，喷射起动移离基本-喷射-起动-位置并且然后移向基本-喷射-起动-位置。另外，如果工况相继改变，喷射-调整-起动可响应于工况的多个变化多次提前和延迟喷射起动。
在可替换实施例中，可通过在样本间隔和自工况变化起的时间或汽缸事件数期间的工况变化大小查表喷射-表-起动从而输出一号汽缸的喷射正时起动调整。此外，表喷射-表-起动-全部输出代表全部汽缸的喷射正时起动变化的控制变量喷射-调整-起动。
另外，在将变量添加到基本-喷射-起动-位置之前可对喷射-调整-起动变量做出调整。在一个示例中，通过燃料类型或通过燃料中的乙醇量查出的函数函数-燃料-乘数输出变量，该变量乘以喷射-表-起动的输出从而修改射-表-起动。在一个示例中，函数函数-燃料-乘数根据燃料类型或燃料内的乙醇含量从0变化到1。因此，喷射-调整-起动可以根据燃料的类型调整喷射正时的起动。另外，可随着燃料的乙醇含量减少或随着燃料挥发性的增加通过调整函数-燃料-乘数的输入移动喷射正时起动使其更接近基本-喷射-起动-位置。
在步骤618处，程序600通过添加喷射-调整-起动到基本-喷射-起动-位置输出喷射正时起动的变化从而为预计工作的下一个汽缸建立和输出喷射正时起动。因此，在检测到工况的改变之后，编程入喷射-调整-起动内的轨线以发动机点火顺序被应用到汽缸。
在步骤620处，程序600可判断喷射正时起动调整是否完成过或是否请求或需要退出程序600。在一个实施例中，程序600确定与自工况变化起的时间或汽缸事件数相应的最后一行或栏是否已被输入。如果是这样，或如果请求或需要退出程序600，程序600移动到步骤622。否则，程序600移动到步骤606。这样，程序600可通过证实喷射-表-起动或喷射-表-起动1-4的单元已经被存入且被用于调整喷射正时起动完成喷射正时起动的调整。
如果程序600进行到步骤622，喷射正时起动随着喷射-调整-起动和喷射-调整-起动1-4归零到达基本-喷射-起动-位置。一旦从步骤620到步骤622，自基本-喷射-起动-位置的喷射正时起动输出可当程序600从步骤604进行到步骤606处时的从基本-喷射-起动-位置的喷射正时起动输出延迟。因此，工况改变后的喷射正时可从工况改变前的喷射正时延迟。
在步骤622处，程序600重置在步骤604处设定的标记以表明由于工况的改变的喷射正时起动程序已经完成。因此，通过评估标记状态，可确定喷射正时起动是否由于工况的改变而正被调整。
因此，图6的方法响应于负载变化提供直接喷射的燃料的发动机汽缸，调整喷射正时起动使其离开第一正时然后在负载变化期间向所述第一正时返回到第二正时，所述第二正时不同于所述第一正时。
另外，图6的方法还提供直接喷射的燃料到发动机汽缸，在第一发动机工况下，在第一曲轴角度执行喷射起动；在从所述第一发动机工况向第二发动机工况转变期间：调整所述喷射起动到第二曲轴角度，所述第二曲轴角度在所述第一曲轴角度之前；并且在所述第二曲轴角度喷射之后调整所述喷射起动使其从所述第二曲轴角度到第三曲轴角度，所述第三曲轴角度在所述第一曲轴角度之后；并且在第二发动机工况下，在第三曲轴角度执行喷射起动。
更进一步地，图6的方法提供用于直接喷射燃料到发动机汽缸的方法，其包含：在第一发动机工况下，在第一曲轴角度执行喷射起动；在从所述第一发动机工况向第二发动机工况转变期间：调整所述喷射起动到第二曲轴角度，所述第二曲轴角度在所述第一曲轴角度之前；所述喷射起动在所述第二曲轴角度保持所述汽缸的多个燃烧事件；并且在所述第二曲轴角度喷射之后调整所述喷射起动使其从所述第二曲轴角度到第三曲轴角度，所述第三曲轴角度在所述第一曲轴角度之后；并且在第二发动机工况下，在第三曲轴角度执行喷射起动。
在可替换实施例中，工况可以是经过频率相过滤器(lead filter)和应用于修改喷射正时起动的频率相过滤器输出。例如，可用铅过滤器的输出乘喷射正时起动凸轮轴角度从而调整喷射正时起动。另外，铅过滤器的增益可与发动机工况的变化速率(例如发动机负载或EGR或凸轮正时的变化速率)成比例。因此，可以多种方式完成本方法，包括不需要查阅表的方式。
应该理解的是，在此公开的这些配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应从限定的角度进行解释，因为可能存在多种变体。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4以及其他发动机类型。
本公开的主题包括多种系统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合。
随附的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多于两个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可能通过当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、相等或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种用于直接喷射燃料到发动机汽缸的方法，其包含：
响应于负载的变化，调整喷射正时起动使其离开第一正时，然后在负载变化期间朝向所述第一正时返回到第二正时，所述第二正时不同于所述第一正时。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述喷射正时起动离开所述第一正时移动时，从所述第一正时提前所述喷射起动，并且当所述喷射起动朝向所述第一正时移动时，延迟所述喷射起动。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二正时从所述第一正时被延迟。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射正时起动移动离开所述第一正时的曲轴角度距离与负载变化量有关。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射正时起动移动离开所述第一正时的曲轴角度距离与发动机转速变化量有关。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射正时起动移动离开所述第一正时的曲轴角度距离与发动机温度有关。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在负载的所述变化之后为多个汽缸事件继续调整所述喷射正时起动，所述汽缸事件的数量与所述发动机的工况有关。
8.一种用于直接喷射燃料到发动机汽缸的方法，其包含：
在第一发动机工况下，在第一曲轴角度执行喷射正时起动；
在从所述第一发动机工况向第二发动机工况转变期间：
调整所述喷射正时起动到第二曲轴角度，所述第二曲轴角度提前于所述第一曲轴角度；以及
在所述第二曲轴角度喷射之后，将所述喷射正时起动从所述第二曲轴角度调整到第三曲轴角度，所述第三曲轴角度落后于所述第一曲轴角度；以及
在所述第二发动机工况下，在所述第三曲轴角度执行喷射正时起动。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一发动机工况是第一发动机负载，并且所述第二发动机工况是第二发动机负载。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一发动机工况是第一EGR比率，并且所述第二发动机工况是第二EGR比率。
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