CN102444488B - 用于在发动机的瞬时运行期间控制燃料喷射正时以减少排放物的系统和方法 - Google Patents

用于在发动机的瞬时运行期间控制燃料喷射正时以减少排放物的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在发动机的瞬时运行期间控制燃料喷射正时以减少排放物的系统和方法。具体地，一种用于发动机的控制系统包括喷射正时调节模块和喷射控制模块。当接收到燃料请求并且发动机正在以瞬时状态运行时所述喷射正时调节模块产生经调节的燃料喷射正时，其中经调节的燃料喷射正时取决于基本燃料喷射正时、自从燃料请求所经过的时间、和多个发动机运行参数中的至少一个。喷射控制模块基于经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射一段时期，并且在所述一段时期之后基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。

Description

用于在发动机的瞬时运行期间控制燃料喷射正时以减少排放物的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请主张2010年10月1日申请的序号为61/388,879的美国临时申请的益处。上述申请所披露的内容整体以引用的方式结合到这里。
技术领域
本发明涉及内燃机并且更具体地涉及一种用于在发动机的瞬时运行期间控制燃料喷射正时以减少排放物的系统和方法。
背景技术
这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。当前所署名发明人的在本背景技术部分中所描述的程度上的工作，以及本描述中在申请时不构成现有技术的各方面，既非明示也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
内燃机通过可以由节气门调节的进气系统将空气吸入到进气歧管中。进气歧管中的空气分送到多个气缸并且与燃料结合以形成空气/燃料（A/F）混合物。在火花点火式直接喷射（SIDI）发动机，燃料喷射器将燃料直接喷射到气缸中。气缸包括压缩A/F混合物的活塞。火花塞产生火花以点燃气缸内的压缩后的A/F混合物因此驱动活塞。活塞的移动转动地转动曲轴并且产生驱动转矩。
发明内容
一种用于发动机的控制系统包括喷射正时调节模块和喷射控制模块。当接收到燃料请求并且发动机正在以瞬时状态运行时，喷射正时调节模块产生经调节的燃料喷射正时，其中经调节的燃料喷射正时取决于基本燃料喷射正时、自从燃料请求所经过的时间、和多个发动机运行参数中的至少一个。喷射控制模块基于经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射一段时期，并且在所述一段时期之后基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
一种用于控制发动机的方法包括：当接收到燃料请求并且发动机正在以瞬时状态运行时产生经调节的燃料喷射正时，其中经调节的燃料喷射正时取决于基本燃料喷射正时、自从燃料请求所经过的时间、和多个发动机运行参数中的至少一个；基于经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射一段时期；以及在所述一段时期之后基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
通过下面所提供的详细描述本发明的应用的其他领域将变得是显而易见。应当理解，详细描述和特定例子旨在仅仅是为了示例并且不旨在限制本发明的范围。
本发明还提供如下方案：
1. 一种用于发动机的控制系统，其包括：
喷射正时调节模块，所述喷射正时调节模块在接收到燃料请求并且所述发动机正在以瞬时状态运行时产生经调节的燃料喷射正时，其中所述经调节的燃料喷射正时基于多个发动机运行参数中的至少一个、基本燃料喷射正时和自从燃料请求所经过的时间；和
喷射控制模块，所述喷射控制模块基于所述经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射一段时期，并且在所述一段时期之后基于所述基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
2. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述多个发动机运行参数包括节气门位置、发动机负荷、发动机速度、和发动机冷却剂温度。
3. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，当发动机从瞬时运行转换到稳态运行时所述喷射控制模块基于所述基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
4. 如方案3所述的控制系统，其特征在于，所述稳态运行包括在预定时期期间当进入到发动机中的质量空气流量（MAF）已经改变少于预定量时的时期。
5. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述时期是一预定时期。
6. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述经调节的燃料喷射正时基于所述多个发动机运行参数中的一个或多个以及相应的阈值相对于基本燃料喷射正时来修改。
7. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，在发动机转换到稳态运行后的一段时期期间所述喷射控制模块将燃料喷射正时从所述经调节的燃料喷射正时返回到所述基本燃料喷射正时。
8. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述瞬时状态包括在预定时期期间进入到发动机中的质量空气流量（MAF）已经改变大于预定量时的时期。
9. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述基本燃料喷射正时是相应于喷射开始(SOI)的预定燃料喷射正时。
10. 如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述燃料请求相应于驾驶员加大节气门和减速燃料切断（DFCO）事件的结束中的一个。
11. 一种用于控制发动机的方法，其包括：
当接收到燃料请求并且发动机正在以瞬时状态运行时产生经调节的燃料喷射正时，其中经调节的燃料喷射正时基于多个发动机运行参数中的至少一个、基本燃料喷射正时和自从燃料请求所经过的时间和；
基于经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射一段时期；和
在所述一段时期之后基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
12. 如方案11所述的方法，其特征在于，所述多个发动机运行参数包括节气门位置、发动机负荷、发动机速度、和发动机冷却剂温度。
13. 如方案11所述的方法，其特征在于，其还包括当发动机从瞬时运行转换到稳态运行时基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
14. 如方案13所述的方法，其特征在于，稳态运行包括在预定时期期间当进入到发动机中的质量空气流量（MAF）已经改变少于预定量时的时期。
15. 如方案11所述的方法，其特征在于，所述时期是一预定时期。
16. 如方案11所述的方法，其特征在于，经调节的燃料喷射正时基于所述多个发动机运行参数中的一个或多个以及相应的阈值相对于基本燃料喷射正时来修改。
17. 如方案11所述的方法，其特征在于，其还包括在发动机转换到稳态运行后的一段时期期间将燃料喷射正时从经调节的燃料喷射正时返回到基本燃料喷射正时。
18. 如方案11所述的方法，其特征在于，所述瞬时状态包括在预定时期期间当进入到发动机中的质量空气流量（MAF）已经改变大于预定量时的时期。
19. 如方案11所述的方法，其特征在于，基本燃料喷射正时是相应于喷射开始(SOI)的预定燃料喷射正时。
20. 如方案11所述的方法，其特征在于，燃料请求相应于驾驶员的加大节气门和减速燃料切断（DFCO）事件的结束中的一个。
附图说明
通过详细描述和附图，将会更充分地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的一种实现方式的发动机系统的功能方块图；
图2是根据本发明的一种实现方式的控制模块的功能方块图；以及
图3是根据本发明的一种实现方式的、用于在发动机的瞬时运行期间控制燃料喷射正时以减少排放物的方法的流程图。
具体实施方式
下面的描述在本质上仅仅是示例性的并且决不旨在限制本发明、其应用或使用。为了清楚，在附图中相同的附图标记将用来表示相似的元件。如同这里所使用的那样，短语A、B和C中的至少一个应当解释成意味着使用非排它性的逻辑或的逻辑（A或B或C）。应当理解，在不改变本发明的原理的情况下可以以不同的次序执行方法的步骤。
如同这里所使用的那样，术语模块可以指、包括或者是下述的一部分：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享的、专用的，或者成组的）；或提供所描述的功能的其它合适部件；或者上面所述的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享的、专用的或成组的）。
如上面所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并可以指程序、例程、函数、类和/或对象。如上面所使用的，术语共享意味着来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个（共享的）处理器来执行。另外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个（共享的）存储器存储。如上面所使用的，术语成组意味着来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组处理器来执行。另外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器存储。
这里描述的装置和方法可以由通过一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来执行。计算机程序包括存储在非瞬时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非瞬时的有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。
火花点火式直接喷射（SIDI）发动机可以根据基本燃料喷射正时喷射燃料。例如，基本燃料喷射正时可以包括用于喷射开始（SOI）的预定燃料喷射正时。具体地，在发动机的稳态运行期间，可以校准基本燃料喷射正时以使燃料经济最大化。仅仅作为例子，发动机的稳态运行可以包括在预定时期期间当发动机质量空气流量（MAF）改变少于预定量时的时期。
然而，在发动机的瞬时（也就是，不稳定状态）运行期间，基本燃料喷射正时可能是太早的。仅仅作为例子，发动机的瞬时运行可以包括在预定时期期间当发动机MAF变化多于预定量时的时期。因此，由于燃料侵入，在发动机的瞬时运行期间，基本燃料喷射正时可能使排放物增加。
因此，提出一种用于在发动机的瞬时运行期间控制燃料喷射正时以减少排放物的系统和方法。所述系统和方法可以检测燃料请求并且确定燃料请求的数量。例如，在减速燃料切断（DFCO）事件之后或者当车辆的驾驶员经由节气门请求更多动力时（驾驶员加大节气门）可以检测到燃料请求。在检测到燃料请求和确定燃料请求的数量之后，所述系统和方法可以确定发动机是否正在以瞬时状态运行。仅仅作为例子，瞬时状态可以包括在预定时期期间当MAF已经改变多于预定量时的时期。
当发动机正在以瞬时状态运行时，所述系统和方法可以产生经调节的燃料喷射正时。经调节的燃料喷射正时可以取决于基本燃料喷射正时（举例来说，SOI）、自从检测到燃料请求所经过的时间、和多个发动机运行参数中的至少一个。换句话说，经调节的燃料喷射正时可以包括作为自从检测到燃料请求所经过的时间和多个发动机运行参数中的至少一个的函数所调节的基本燃料喷射正时。例如，多个发动机运行参数可以包括节气门位置、发动机负荷、发动机速度、和发动机冷却剂温度。
所述系统和方法然后可以基于经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射。此外，在一段预定时期之后，所述系统和方法可以从经调节的燃料喷射正时转变到基本燃料喷射正时。而且，当发动机正在以稳态运行时，所述系统和方法可以基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。例如，稳态可以包括在一段预定时期期间当MAF已经改变少于预定量时的时期。
现在参考图1，发动机系统10包括发动机12。例如，发动机12可以包括SIDI发动机。发动机12也可以是不同类型的发动机，诸如均质充气压缩点火（HCCI）发动机。发动机12经过可以由节气门16调节的进气系统14将空气吸入到进气歧管18中。例如，可以经由电子节气门控制器（ETC）电控制节气门16。MAF传感器20测量进入到进气歧管18中的MAF速率。歧管绝对压力（MAP）传感器22测量进气歧管18中的空气的压力。
进气歧管18中的空气可以分送到多个气缸24。发动机12可以包括比所示的六个气缸更少的或更多的气缸。各气缸24可以包括燃料喷射器26和火花塞28。燃料喷射器26可以将燃料直接喷射到气缸24中以形成A/F混合物。气缸24内的活塞（未示出）可以压缩A/F混合物并且火花塞28可以点燃压缩后的A/F混合物。A/F混合物的燃烧驱动活塞（未示出），所述活塞可转动地转动曲轴30产生驱动转矩。发动机速度传感器32测量曲轴30的转动速度（“发动机速度”）。例如，发动机速度传感器32可以测量以每分钟转数（RPM）为单位的发动机速度。
发动机温度传感器34测量发动机12的温度。例如，发动机温度传感器34可以测量发动机冷却剂的温度。A/F混合物的燃烧产生的废气可以从气缸24排到排气歧管36中。废气处理系统38可以处理排气歧管36中的废气。具体地，在将废气释放到大气中之前废气处理系统38可以减少排放物。例如，废气处理系统38可以包括氧化催化剂（OC）、选择性催化还原（SCR）系统、氧化氮（NOx）吸收器/吸附器、颗粒物质（PM）过滤器、以及三元催化转换器中的至少一个。
控制模块50控制发动机系统10。控制模块50接收来自节气门16、MAF传感器20、MAP传感器22、燃料喷射器26、火花塞28、发动机速度传感器32、发动机温度传感器34、和/或废气处理系统38的信号。控制模块50控制节气门16、燃料喷射器26、火花塞28、和/或废气处理系统38。控制模块50也可以实施本发明的系统或方法。
现在参考图2，控制模块50包括燃料请求检测模块70、瞬时运行检测模块74、喷射正时调节模块78、和喷射控制模块82。
燃料请求检测模块70基于驾驶员输入60检测燃料请求。具体地，可以基于驾驶员输入60的量检测燃料请求。例如，在DFCO事件之后或者响应于驾驶员加大节气门16可以发生燃料请求。当检测到燃料请求时，燃料请求检测模块70还可以初始化和起动定时器。定时器可以表示自从检测到燃料请求所经过的时间。
瞬时运行检测模块74检测发动机12何时正在以瞬时状态运行。例如，在一段预定时期期间当进入到发动机12中的MAF速率已经改变大于预定量时瞬时运行检测模块74可以检测到发动机12正在以瞬时状态运行。然而，瞬时运行检测模块74还可以基于其它发动机运行参数检测发动机12的瞬时运行。当检测到瞬时运行时，瞬时运行检测模块74可以产生用于喷射正时调节模块78的信号。
喷射正时调节模块78接收表示检测到瞬时运行的信号。喷射正时调节模块78还从燃料请求检测模块70接收自从检测到燃料请求所经过的时间。喷射正时调节模块78还可以接收表示多个发动机运行参数的信号。例如，喷射正时调节模块78可以接收来自节气门16（举例来说，节气门位置传感器，或TPS）、MAF传感器20、发动机速度传感器32、和发动机冷却剂温度传感器34的分别表示节气门位置、发动机负荷、发动机速度和发动机温度的信号。
具体地，可以基于多个发动机运行参数中的一个或多个以及相应的阈值相对于基本燃料喷射正时修改（举例来说，提前或延迟）经调节的燃料喷射正时。例如，当多个发动机运行参数中的所述一个或多个小于相应阈值时可以相对于基本燃料喷射正时延迟燃料喷射正时。更具体地并且仅仅作为例子，当节气门位置小于预定阈值时可以相对于基本燃料喷射正时延迟经调节的燃料喷射正时。此外，当自从检测到燃料请求所经过的时间增加时，经调节的燃料喷射正时然后可以返回到基本燃料喷射正时。
喷射控制模块82然后可以基于基本燃料喷射正时和经调节的燃料喷射正时中的一个控制燃料喷射。具体地，喷射控制模块82在稳态期间可以基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射并且在瞬时运行期间可以基于经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射。喷射控制模块82可以产生控制信号以控制燃料喷射器26。例如，控制信号可以包括脉宽调制（PWM）信号。然而，控制信号还可以是其它合适类型的燃料喷射器控制信号。
现在参考图3，一种用于在发动机的瞬时运行期间调节燃料喷射正时以减少排放物的方法在100处开始。在100处，控制器检测是否请求供燃料。如果为真，那么控制器可以进行到104。如果为伪，那么控制器可以返回到100。在104处，控制器确定发动机是否正在以瞬时状态运行。如果为伪，那么控制器可以进行到108。如果为真，那么控制器可以进行到112。在108处，控制器可以基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。控制器然后可以返回到100。
在112处，控制器可以根据多个发动机运行参数中的至少一个、基本喷射正时和自从检测到燃料请求所经过的时间产生经调节的燃料喷射正时。例如，多个发动机运行参数可以包括节气门位置、发动机负荷、发动机速度、和发动机冷却剂温度。在116处，控制器可以基于经调节的燃料喷射正时致动燃料喷射。控制器然后可以返回到100。
能以多种形式实现本发明的广泛的教导。因此，尽管本发明包括特定例子，但是本发明的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和下面的权利要求的基础上，其它修改对本领域从业人员而言将变得是显而易见的。

Claims (20)

1.一种用于发动机的控制系统，其包括：
喷射正时调节模块，所述喷射正时调节模块在接收到燃料增大请求并且所述发动机正在以瞬时状态运行时产生经调节的燃料喷射正时；和
喷射控制模块，所述喷射控制模块基于所述经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射第一时期，并且在所述第一时期之后基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射；
其特征在于，所述喷射正时调节模块基于多个发动机运行参数中的至少一个确定相对于基本燃料喷射正时提前还是延迟所述经调节的燃料喷射正时。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述多个发动机运行参数包括节气门位置、发动机负荷、发动机速度、和发动机冷却剂温度。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，当发动机从瞬时运行转换到稳态运行时所述喷射控制模块基于所述基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述稳态运行包括在预定时期期间当进入到发动机中的质量空气流量已经改变少于预定量时的时期。
5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一时期是一预定时期。
6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述经调节的燃料喷射正时基于所述多个发动机运行参数中的一个或多个以及相应的阈值相对于基本燃料喷射正时来修改。
7.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在发动机转换到稳态运行后的第二时期期间所述喷射控制模块将燃料喷射正时从所述经调节的燃料喷射正时返回到所述基本燃料喷射正时。
8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述瞬时状态包括在预定时期期间进入到发动机中的质量空气流量已经改变大于预定量时的时期。
9.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述基本燃料喷射正时是相应于喷射开始的预定燃料喷射正时。
10.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述燃料增大请求相应于驾驶员加大节气门和减速燃料切断事件的结束中的一个。
11.一种用于控制发动机的方法，其包括：
当接收到燃料增大请求并且发动机正在以瞬时状态运行时产生经调节的燃料喷射正时；
基于经调节的燃料喷射正时控制燃料喷射第一时期；和
在所述第一时期之后基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射；
其特征在于，基于多个发动机运行参数中的至少一个确定相对于基本燃料喷射正时提前还是延迟所述经调节的燃料喷射正时。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述多个发动机运行参数包括节气门位置、发动机负荷、发动机速度、和发动机冷却剂温度。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其还包括当发动机从瞬时运行转换到稳态运行时基于基本燃料喷射正时控制燃料喷射。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，稳态运行包括在预定时期期间当进入到发动机中的质量空气流量已经改变少于预定量时的时期。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一时期是一预定时期。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，经调节的燃料喷射正时基于所述多个发动机运行参数中的一个或多个以及相应的阈值相对于基本燃料喷射正时来修改。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其还包括在发动机转换到稳态运行后的第二时期期间将燃料喷射正时从经调节的燃料喷射正时返回到基本燃料喷射正时。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述瞬时状态包括在预定时期期间当进入到发动机中的质量空气流量已经改变大于预定量时的时期。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，基本燃料喷射正时是相应于喷射开始的预定燃料喷射正时。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，燃料增大请求相应于驾驶员的加大节气门和减速燃料切断事件的结束中的一个。
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