CN103790726B - 用于发动机的冷起动的燃料控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于发动机的冷起动的燃料控制系统和方法。控制系统包括起动器控制模块、模式设定模块、燃料压力控制模块以及燃料控制模块。所述起动器控制模块响应于点火开关的使用者致动来启动火花点火直喷式（SIDI）发动机的发动。当发动机冷却剂温度在所述发动期间低于预定温度时，所述模式设定模块将操作模式设定为冷起动模式。所述燃料压力控制模块响应于将所述模式设定为所述冷起动模式来确定目标燃料轨道压力。所述燃料控制模块基于所述目标燃料轨道压力来控制在所述发动期间的燃料供应。

Description

用于发动机的冷起动的燃料控制系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年10月30日提交的美国临时申请序列号61/720,023的权益。上述申请的公开内容被全部并入本文以供参考。

技术领域

本公开涉及内燃发动机，且更具体地涉及用于发动机冷起动的发动机控制系统和方法。

背景技术

这里提供的背景描述是用于大体呈现本公开背景的目的。本发明人在这个背景技术部分中所描述的工作以及在申请时没有作为现有技术被描述的各方面既不明确地也不暗示地被认为是抵触本公开内容的现有技术。

内燃（IC）发动机燃烧汽缸内的空气和燃料以产生驱动扭矩。进入发动机的空气流量可经由节气门被调整。燃料控制系统控制燃料喷射量和正时。增加被提供给汽缸的空气和燃料的量通常增加发动机的扭矩输出。

火花点火直喷式（SIDI）发动机相比于端口燃料喷射燃烧发动机来说具有提高的燃料经济性和增加的功率。SIDI发动机的燃料系统可包括低压燃料泵和高压燃料泵。低压燃料泵将燃料从燃料箱泵送到低压燃料管线。由发动机机械地驱动的高压燃料泵将燃料从低压燃料管线泵送到高压燃料管线和/或燃料轨道。SIDI发动机的燃料喷射器从燃料轨道接收燃料，并且将燃料直接喷射到SIDI发动机的汽缸中。

发明内容

用于车辆的冷起动控制系统包括起动器控制模块、模式设定模块、燃料压力控制模块以及燃料控制模块。所述起动器控制模块响应于点火开关的使用者致动来启动火花点火直喷式（SIDI）发动机的发动/曲柄起动（cranking）。当发动机冷却剂温度在所述发动期间低于预定温度时，所述模式设定模块将操作模式设定为冷起动模式。所述燃料压力控制模块响应于将所述模式设定为所述冷起动模式来确定目标燃料轨道压力。所述燃料控制模块基于所述目标燃料轨道压力来控制在所述发动期间的燃料供应。

在其他特征中，所述冷起动控制系统还包括参数确定模块，所述参数确定模块确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比。所述模式设定模块基于所述乙醇的百分比来设定所述预定温度。

在又一些其他特征中，所述预定温度低于燃料箱内的燃料的闪点温度。

在其他特征中，所述预定温度小于或者等于18摄氏度。

在又一些其他特征中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气（LPG）、丙烷和丁烷中的至少一种。

在其他特征中，所述燃料压力控制模块基于所述目标燃料轨道压力来确定目标当量比（EQR）。所述燃料控制模块基于所述目标EQR来控制在所述发动期间的燃料供应。

在又一些其他特征中，所述燃料压力控制模块还基于所述发动机冷却剂温度来确定所述目标EQR。

在其他特征中，所述燃料压力控制模块还基于所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

在又一些其他特征中，所述燃料压力控制模块还基于所述发动机冷却剂温度和所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

用于车辆的冷起动控制方法包括：响应于点火开关的使用者致动来启动火花点火直喷式（SIDI）发动机的发动；以及当发动机冷却剂温度在所述发动期间低于预定温度时将操作模式设定为冷起动模式。所述冷起动控制方法还包括：响应于将所述模式设定为所述冷起动模式来确定目标燃料轨道压力；以及基于所述目标燃料轨道压力来控制在所述发动期间的燃料供应。

在其他特征中，所述冷起动控制方法还包括：确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比；以及基于所述乙醇的百分比来设定所述预定温度。

在又一些其他特征中，所述预定温度低于燃料箱内的燃料的闪点温度。

在其他特征中，所述预定温度小于或者等于18摄氏度。

在又一些其他特征中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气（LPG）、丙烷和丁烷中的至少一种。

在其他特征中，所述冷起动控制方法还包括：基于所述目标燃料轨道压力来确定目标当量比（EQR）；以及基于所述目标EQR来控制在所述发动期间的燃料供应。

在又一些其他特征中，所述冷起动控制方法还包括：还基于所述发动机冷却剂温度来确定所述目标EQR。

在其他特征中，所述冷起动控制方法还包括：还基于所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

在又一些其他特征中，所述冷起动控制方法还包括：还基于所述发动机冷却剂温度和所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1. 一种用于车辆的冷起动控制系统，所述冷起动控制系统包括：

起动器控制模块，所述起动器控制模块响应于点火开关的使用者致动来启动火花点火直喷式（SIDI）发动机的发动；

模式设定模块，当发动机冷却剂温度在所述发动期间低于预定温度时，所述模式设定模块将操作模式设定为冷起动模式；

燃料压力控制模块，所述燃料压力控制模块响应于将所述模式设定为所述冷起动模式来确定目标燃料轨道压力；以及

燃料控制模块，所述燃料控制模块基于所述目标燃料轨道压力来控制在所述发动期间的燃料供应。

方案2. 根据方案1所述的冷起动控制系统，还包括参数确定模块，所述参数确定模块确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比，

其中，所述模式设定模块基于所述乙醇的百分比来设定所述预定温度。

方案3. 根据方案1所述的冷起动控制系统，其中，所述预定温度低于燃料箱内的燃料的闪点温度。

方案4. 根据方案1所述的冷起动控制系统，其中，所述预定温度小于或者等于18摄氏度。

方案5. 根据方案1所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气（LPG）、丙烷和丁烷中的至少一种。

方案6. 根据方案1所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块基于所述目标燃料轨道压力来确定目标当量比（EQR），且其中所述燃料控制模块基于所述目标EQR来控制在所述发动期间的燃料供应。

方案7. 根据方案6所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块还基于所述发动机冷却剂温度来确定所述目标EQR。

方案8. 根据方案6所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块还基于所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

方案9. 根据方案6所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块还基于所述发动机冷却剂温度和所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

方案10. 一种用于车辆的冷起动控制方法，所述冷起动控制方法包括：

响应于点火开关的使用者致动来启动火花点火直喷式（SIDI）发动机的发动；

当发动机冷却剂温度在所述发动期间低于预定温度时将操作模式设定为冷起动模式；

响应于将所述模式设定为所述冷起动模式来确定目标燃料轨道压力；以及

基于所述目标燃料轨道压力来控制在所述发动期间的燃料供应。

方案11. 根据方案10所述的冷起动控制方法，还包括：

确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比；以及

基于所述乙醇的百分比来设定所述预定温度。

方案12. 根据方案10所述的冷起动控制方法，其中，所述预定温度低于燃料箱内的燃料的闪点温度。

方案13. 根据方案10所述的冷起动控制方法，其中，所述预定温度小于或者等于18摄氏度。

方案14. 根据方案10所述的冷起动控制方法，其中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气（LPG）、丙烷和丁烷中的至少一种。

方案15. 根据方案10所述的冷起动控制方法，还包括：

基于所述目标燃料轨道压力来确定目标当量比（EQR）；以及

基于所述目标EQR来控制在所述发动期间的燃料供应。

方案16. 根据方案15所述的冷起动控制方法，还包括：

还基于所述发动机冷却剂温度来确定所述目标EQR。

方案17. 根据方案15所述的冷起动控制方法，还包括：

还基于所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

方案18. 根据方案15所述的冷起动控制方法，还包括：

还基于所述发动机冷却剂温度和所述SIDI发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标EQR。

从下文提供的具体说明将显而易见到本公开的其他应用领域。应该理解的是，详细描述和具体示例仅用于描述目的并且不试图限制本公开的范围。

附图说明

从详细说明和附图将更完整地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的示例性火花点火直喷式（SIDI）发动机系统的功能框图；

图2是根据本公开的示例性起动控制模块的功能框图；以及

图3是描述用于执行根据本公开的SIDI发动机的冷起动的示例性方法的流程图。

具体实施方式

火花点火直喷式（SIDI）发动机燃烧空气和燃料，以产生用于车辆的驱动扭矩。SIDI发动机的燃料喷射器从燃料轨道接收处于高压的燃料。该燃料被直接喷射到SIDI发动机的汽缸中。燃料可以是汽油、汽油和乙醇的混合物、甲醇和乙醇的混合物、或者其他合适类型的燃料。

控制模块响应于点火输入（例如，点火钥匙或按钮）的使用者致动或者响应于自动起动事件的启动而选择性地起动SIDI发动机。控制模块控制在SIDI发动机的起动期间以及当在起动之后SIDI发动机处于接通（运行）时的各个操作参数。例如，控制模块控制节气门的开度、燃料喷射量和正时、火花正时以及其他合适操作参数。控制模块还响应于点火输入的使用者致动或者响应于自动停止事件的启动而选择性地停止SIDI发动机。

以索特（Sauter）平均直径（SMD）量度的燃料液滴尺寸影响燃料蒸发。燃料液滴越小，则更多的有效表面面积可用且燃料液滴将更容易地蒸发并燃烧。迫使燃料在高压下通过小孔（例如，燃料轨道）降低了燃料液滴SMD。

不同类型的燃料具有不同的闪点温度。例如，乙醇与汽油相比具有更高的闪点温度。燃料的闪点温度可以指代燃料可蒸发以在空气中形成可点燃混合物的最低温度。在比直接喷射到SIDI发动机中的燃料的闪点温度低的温度下，燃料在起动期间可能不能蒸发，并且SIDI发动机可能不能起动。

可添加一个或多个辅助装置以有利于SIDI发动机在比燃料的闪点温度低的温度下起动。例如，可添加缸体加热器和/或燃料轨道加热器或燃料喷射器加热器，以暖热该燃料。暖热该燃料可使得燃料能够充分地蒸发以允许SIDI发动机在比燃料的闪点温度低的温度下起动。作为另一示例，由于汽油相对于其他类型的燃料来说具有低闪点温度，因此可添加单独的汽油箱和汽油喷射器以用于在起动期间使用。然而，添加一个或多个辅助装置增加了车辆成本。

根据本公开，没有添加辅助装置。替代地，在处于被直接喷射到SIDI发动机的汽缸中的燃料的闪点温度或低于该闪点温度的温度下，控制模块选择性地控制在发动机发动期间被喷射的燃料的量，以保持目标燃料轨道压力。保持目标燃料轨道压力维持小燃料液滴SMD，由此增加蒸发并且实现SIDI发动机的起动。

现参考图1，示出了示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统包括发动机102，该发动机燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过节气门106被吸入到进气歧管104中。节气门106调节进入到进气歧管104中的空气流。进气歧管104内的空气被吸入到发动机102的汽缸（例如，汽缸108）内。

一个或多个燃料喷射器（例如，燃料喷射器110）喷射燃料，该燃料与空气混合以形成空气/燃料混合物。在各个实施方式中，可为发动机102的每个汽缸设置一个燃料喷射器。燃料喷射器将燃料直接喷射到汽缸中。燃料喷射可基于用于燃烧的目标空气/燃料混合物（例如，化学当量比的空气/燃料混合物）被控制。燃料系统将燃料提供给燃料喷射器。燃料系统在下文被进一步讨论。

进气门112打开以允许空气进入到汽缸108中。活塞（未示出）压缩在汽缸108内的空气/燃料混合物。火花塞114启动在汽缸108内的空气/燃料混合物的燃烧。可为发动机102的每个汽缸设置一个火花塞。空气/燃料混合物的燃烧向活塞施加力，并且活塞驱动曲轴（未示出）的旋转。

发动机102经由曲轴输出扭矩。飞轮120被联接到曲轴并且随所述曲轴旋转。由发动机102输出的扭矩经由扭矩传递装置124被选择性地传递到变速器122。扭矩传递装置124选择性地将变速器122联接到发动机120/将变速器122从发动机102断开。变速器122例如可包括手动变速器、自动变速器、半自动变速器、自动-手动变速器、或其他合适类型的变速器。扭矩传递装置124例如可包括扭矩变换器和/或一个或多个离合器。

由空气/燃料混合物的燃烧产生的排气经由排气门126从汽缸108被驱出。排气从汽缸被驱出到排气系统128。在排气从排气系统128驱出之前，排气系统128可处理该排气。虽然一个进气门和排气门被示出并描述为与汽缸108相关联，但是超过一个进气门和/或排气门可与发动机102的每个汽缸相关联。

发动机控制模块（ECM）130控制各个发动机致动器。发动机致动器例如可包括节气门致动器模块132、燃料致动器模块134和火花致动器模块136。发动机系统100还可包括其他发动机致动器，并且ECM 130可控制其他发动机致动器。

每个发动机致动器基于来自ECM 130的信号来控制操作参数。仅作为示例，基于来自ECM 130的信号，节气门致动器模块132可控制节气门106的开度，燃料致动器模块134可控制燃料喷射量和正时，火花致动器模块136可控制火花正时。

ECM 130可例如基于驾驶员输入以及来自各个车辆系统的输入来控制发动机致动器。车辆系统例如可包括变速器系统、混合动力控制系统、稳定性控制系统、底盘控制系统和其他合适车辆系统。

驾驶员输入模块140可向ECM 130提供驾驶员输入。提供给ECM 130的驾驶员输入例如可包括加速器踏板位置（APP）、制动器踏板位置（BPP）、巡航控制输入和车辆操作指令。车辆操作指令例如可包括车辆起动指令和车辆停止指令。可以由使用者通过致动一个或多个点火系统输入来输入车辆操作指令。例如，使用者可通过致动点火钥匙、一个或多个按钮/开关、和/或一个或多个其他合适点火系统输入来输入车辆操作指令。

发动机速度传感器152测量曲轴的旋转速度并且基于该速度产生发动机速度。仅作为示例，发动机速度传感器152可基于单位为转每分（rpm）的曲轴旋转来产生发动机速度。冷却剂温度传感器154测量发动机冷却剂的温度并且基于发动机冷却剂的温度来产生发动机冷却剂温度（ECT）。ECM 130还可接收由其他传感器156测量的操作参数，例如排气中的氧气、进气空气温度（IAT）、空气质量流率（MAF）、油温、歧管绝对压力（MAP）、和/或其他合适参数。在各个实施方式中，乙醇含量可使用传感器来测量。

当使用者输入车辆停止指令或响应于启动自动停止事件时，ECM 130选择性地停止发动机102。仅作为示例，ECM 130可响应于接收到车辆停止指令来禁止喷射燃料、禁止提供火花并执行其他停止操作以停止发动机102。

ECM 130选择性地起动发动机102。ECM 130响应于接收到车辆起动指令或启动自动起动事件而起动发动机102。ECM 130将起动器马达160与发动机102接合以启动发动机起动。起动器马达160可接合飞轮120或驱动曲轴的旋转的其他合适部件。

起动器马达致动器162（例如，螺线管）将起动器马达160与发动机102选择性地接合。起动器致动器模块164基于来自ECM 130的信号来控制起动器马达致动器162和起动器马达160。仅作为示例，当接收到车辆起动指令时，ECM 130可指令接合起动器马达160。当起动器马达160接合发动机102时，起动器致动器模块164选择性地施加电流给起动器马达160。向起动器马达160施加电流会驱动起动器马达160，并且起动器马达160驱动曲轴。

一旦曲轴正在旋转，则起动器马达160可从发动机102脱离，并且流至起动器马达160的电流流动可中止。例如当发动机速度超过预定速度（例如，大约700 rpm或其他合适速度）时，发动机102可被认为正在运行。起动器马达160与发动机102接合以用于起动发动机的时刻与发动机102被认为正在运行的时刻之间的时段可被称为发动机发动。

提供给起动器马达160的电流可例如由蓄电池170提供。虽然仅示出了蓄电池170，但是蓄电池170可包括连接到一起的一个或多个单独蓄电池，或者可提供一个或多个其他蓄电池。

发动机系统100可包括一个或多个电动马达，例如电动马达（EM）172。EM 172可例如选择性地汲取电功率，以补充发动机102的扭矩输出。EM 172还可选择性地用作发电机以及选择性地施加制动扭矩给发动机102以产生电功率。所产生的电功率例如可用于向蓄电池170充电，以向一个或多个其他EM（未示出）提供电功率、向其他车辆系统提供电功率、和/或用于其他合适用途。

如上所述，燃料系统向燃料喷射器供应燃料。燃料系统可包括燃料箱174、低压燃料泵176、高压燃料泵178、燃料轨道180、泄压阀182、和/或一个或多个其他合适部件。低压燃料泵176从燃料箱174吸入燃料并且将处于低压的燃料提供给高压燃料泵178。低压燃料泵176所提供的低压是相对于由高压燃料泵178提供的加压表述的。

低压燃料泵176是电气驱动的燃料泵，并且泵致动器模块184可基于来自ECM 130的信号来控制功率至低压燃料泵176的施加。仅作为示例，当输入车辆起动指令时或在输入车辆起动指令之前，ECM 130可指令施加功率至低压燃料泵176。

高压燃料泵178加压在燃料轨道180内的从低压燃料泵176接收的燃料。高压燃料泵178被发动机驱动，例如由曲轴或凸轮轴驱动。高压燃料泵178可例如每圈曲轴旋转一次、两次或更多次地将燃料泵送到燃料轨道180中。

燃料喷射器将燃料从燃料轨道180喷射到汽缸中。高压燃料泵178将燃料轨道180内的燃料加压至比在燃料喷射期间汽缸内的压力大的压力。当燃料轨道180中的压力大于预定最大压力时，泄压阀182将燃料释放回到燃料箱174。

当燃料被直接喷射到汽缸中并且可经由火花启动燃烧时，发动机102可被称为火花点火直喷式（SIDI）发动机。灵活燃料SIDI发动机可燃烧汽油、汽油和乙醇的混合物、或乙醇。乙醇燃料可指代为使用前缀E和与混合物中乙醇的量（以体积计）对应的整数。例如，E85可指代包括按体积计85%的乙醇的汽油和乙醇的混合物，E50可指代包括按体积计50%的乙醇的汽油和乙醇的混合物等等。纯乙醇可指代为E100，并且汽油可指代为E0。可由SIDI发动机燃烧的其他类型的燃料包括甲醇、其他基于醇的燃料、液化石油气（LPG）、丙烷、丁烷等。

燃料的闪点温度可指代燃料可蒸发以形成空气中的可点燃混合物的最低温度。一些燃料（例如，汽油）的闪点温度小于预定最低温度，例如为-10摄氏度（°C）。然而其他燃料具有比预定最低温度高的闪点温度。仅作为示例，E100可具有大约18°C的闪点温度。当发动机102低于预定最低温度、在预定最低温度下、或甚至高于预定最低温度起动时，其闪点温度大于预定最低温度的燃料可能不能蒸发和/或燃烧。

一个或多个辅助装置可添加到车辆，以实现发动机102在比燃料箱174内的燃料的闪点温度低的温度下的起动。仅作为示例，可添加汽油喷射器和独立的汽油燃料箱，并且在发动机发动期间可喷射汽油以实现发动机102的起动。仅作为另一示例，可添加发动机缸体加热器和/或一个或多个其他电加热器（例如，燃料轨道加热器或燃料喷射器加热器），以暖热该燃料以实现发动机102的起动。然而，添加一个或多个这样的辅助性的实现起动的装置也增加车辆成本。

在本申请中，包括零辅助装置（例如，发动机缸体加热器、独立的汽油喷射器、独立的汽油燃料箱、和/或一个或多个电加热器），以有利于发动机在比燃料箱174内的燃料的闪点温度低的温度下起动。替代地，在比燃料箱174内的燃料的闪点低的温度下，起动控制模块190选择性地控制在发动机发动期间喷射的燃料量，以保持燃料轨道180中的目标压力，以实现燃料的蒸发并且起动发动机102。

现参考图2，示出了起动控制模块190的示例性实施方式的功能框图。响应于当发动机102关闭时使用者输入车辆起动指令204，起动器控制模块208指令起动器致动器模块164将起动器马达160与发动机102接合并且向起动器马达160施加功率。车辆起动指令204可由驾驶员来输入，例如通过致动一个或多个点火输入来实现。

起动器致动器模块164响应于车辆起动指令204将起动器马达160与发动机102接合并且向起动器马达160施加功率。当与发动机102接合并且接收功率时，起动器马达160驱动曲轴的旋转。在发动机发动期间，功率也被施加到低压燃料泵176。在功率被施加到起动器马达160之前，功率可开始被施加到低压燃料泵176。在发动机发动期间以及当发动机102基于在预定低压下将燃料提供给高压燃料泵178正在运行时，低压燃料泵176可被控制。随着起动器马达160驱动曲轴，高压燃料泵178增加燃料轨道180内的燃料的压力。

节气门控制模块212控制节气门106的开度。节气门控制模块212可设置用于节气门106的目标面积216，并且节气门致动器模块132可基于目标面积216来致动节气门106。火花控制模块220设置目标火花正时224，并且火花致动器模块136基于目标火花正时224产生火花。燃料控制模块228控制燃料喷射的量和正时。燃料控制模块228可设置目标燃料供应参数232（例如，目标量、目标正时、目标脉冲数量等），并且燃料致动器模块134可基于目标燃料供应参数232来控制燃料喷射器。

当量比（EQR）可指代空气与燃料的质量比。如果正好足够的空气被提供以完全地燃烧全部燃料，那么该混合物的比被称为化学当量比，并且该比是1。如果喷射对于化学当量比混合物所需的燃料来说两倍的燃料，那么EQR会是2。

减少燃料液滴SMD增加了蒸发并且使得发动机102能够起动。燃料轨道180中的较高压力减少燃料液滴SMD。减少EQR增加了燃料轨道180中的压力，这是因为较少的燃料将被喷射。相反，随着EQR增加，在发动机发动期间喷射的燃料的量增加，并且燃料轨道180中的压力减少。

减少所喷射的燃料量减少了EQR，但是如果EQR太低，那么将不会发生蒸发和燃烧。通过在闭环中控制EQR来维持燃料轨道180中的目标压力减少了燃料液滴SMD，增加了蒸发，并且使得发动机102能够在冷起动状况下起动。

模式设定模块236设定用于发动机102的操作模式240。模式设定模块236可响应于接收到车辆起动指令204以及温度低于预定温度的确定而将模式240设定为冷起动模式。例如，当ECT（发动机冷却剂温度）244低于预定温度时，模式设定模块236可将模式240设定为冷起动模式。所述预定温度低于燃料箱174内的燃料的闪点温度。该预定温度可以是预定值，该预定值小于或等于18摄氏度（°C）或其他合适温度，低于该合适温度，燃料箱174内的燃料在发动机发动期间可能不能蒸发。当温度不低于预定温度时，模式设定模块236可将模式240设定为用于正常发动机起动的正常起动模式。

参数确定模块248确定燃料箱174内的燃料的特征252。仅作为示例，参数确定模块248可确定燃料箱174内的燃料中的乙醇的百分比。参数确定模块248可例如基于由燃料特征传感器提供的测量值、汽缸压力、和/或其他合适参数来确定燃料箱174内的燃料的特征252。

模式设定模块236可基于特征252来设定预定温度（用于确定是否将模式240设定为冷起动模式）。仅作为示例，模式设定模块236可利用将燃料箱174内的燃料的特征252与预定温度相关联的函数或映射（例如，查询表）来设定预定温度。

节气门控制模块212可基于模式240来控制节气门106。火花控制模块220可基于模式240来控制火花正时。燃料控制模块228可基于模式240来控制燃料供应。还可基于模式240来控制一个或多个其他发动机致动器。

燃料压力控制模块256可基于模式240来确定维持燃料轨道180中的目标压力所必要的目标EQR 260。当模式240被设定为冷起动模式时，燃料压力控制模块256可利用将ECT244与用于冷起动的燃料轨道180中的目标压力相关联的函数或映射（例如，查询表）来设定燃料轨道180中的目标压力。

当模式240被设定为冷起动模式时，燃料压力控制模块256可利用将ECT 244、燃料轨道180中的目标压力和建模汽缸壁温度与目标EQR 260相关联的函数或映射（例如，查询表）来设定维持燃料轨道180中的目标压力所需的目标EQR 260。燃料控制模块228可基于目标EQR 260来调节燃料供应参数232并且控制燃料喷射。

当发动机在起动之后正在运行时，模式设定模块236可将模式240从冷起动模式（或起动模式）转变至发动机运行模式。例如当发动机速度大于预定速度（例如，大约700rpm或其他合适速度）时，模式设定模块236可将模式240转变至发动机运行模式。响应于模式240转变至发动机运行模式，节气门控制模块212、燃料控制模块228和火花控制模块220可分别转变至节气门112、燃料供应和火花正时的正常控制。

现参考图3，示出了描述用于执行发动机102的冷起动的示例性方法300的流程图。在304，控制过程可在发动机102关闭的时刻开始。发动机102可例如根据先前车辆停止请求关闭。在308，控制过程确定使用者是否已经输入车辆起动指令204。如果否，则控制过程停留在308并且等待使用者输入车辆起动指令204。如果是，则控制过程在312继续。使用者可通过致动点火开关、点火按钮、远程起动按钮等来输入车辆起动指令204。

在312，控制过程使得起动器马达160接合发动机102并且向起动器马达160施加功率。起动器马达160驱动发动机102的曲轴的旋转。在起动器马达160开始驱动曲轴之前，低压燃料泵176可被启用以开始泵送燃料至高压燃料泵178。随着起动器马达160驱动曲轴，高压燃料泵178将燃料泵送到燃料轨道180中。

在316，控制过程获得燃料箱174内的燃料的特征。燃料的特征例如可以是燃料的乙醇浓度、燃料的闪点温度、或燃料的其他合适特征。在320，控制过程可基于燃料的特征来设定预定温度，所述预定温度用于确定发动机102的起动是否是冷起动。预定温度低于燃料的闪点温度，并且可小于或等于+18 °C。

在324，控制过程可确定ECT 244是否低于预定温度。如果否，则控制过程可在328执行发动机102的正常起动，并且控制过程可在332结束。如果是，则控制过程可在336继续并且执行发动机102的冷起动。

通过控制目标EQR 260来维持燃料轨道180中的目标压力增加了蒸发并且使得发动机102能够在冷起动状况下起动。在336，控制过程确定燃料轨道180中的目标压力。仅作为示例，燃料压力控制模块256可利用将ECT 244与燃料轨道180中的目标压力相关联的函数或映射（例如，查询表）来确定燃料轨道180中的目标压力。

在340，控制过程基于燃料轨道180中的目标压力来确定目标EQR 260。仅作为示例，燃料压力控制模块256可利用将燃料轨道180中的目标压力、ECT 244和建模汽缸壁温度与目标EQR 260相关联的函数或映射（例如，查询表）来确定目标EQR 260。

在344，控制过程调节燃料供应，以实现目标EQR 260。例如，控制过程可基于目标EQR 260来指令喷射燃料，或基于目标EQR 260来调节燃料供应参数232（例如，喷射正时、脉冲数量等）。

在348，控制过程可确定发动机102是否正在运行。如果是，则控制过程可在352转变至正常操作模式，并且控制过程可在332结束。如果否，则控制过程可返回至336并且继续控制用于发动机102的冷起动的燃料轨道180中的压力，以维持燃料轨道180中的目标压力。例如当发动机速度大于预定速度时，发动机102可被认为正在运行。

前文描述实质上仅是说明性的并且决不试图限制本公开、其应用或使用。能够以各种形式来实施本公开的广泛教导。因此，虽然本公开包括具体示例，但是不应该将本公开的真实范围限制于此，这是因为一旦学习了附图、说明书以及所附权利要求，则将显而易见到其他改型。为了清楚的目的，在附图中将使用相同附图标记指代类似元件。如本文使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应被解释为使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应理解方法中的一个或更多个步骤可以按不同顺序（或同时）被执行而不改变本公开的原理。

在本申请中，包括以下的定义，术语“模块”可以替换为术语“电路”。术语“模块”可以指以下器件的一部分或包含以下器件：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模/数离散电路；数字、模拟或混合模/数集成电路；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、专用或成组）；存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或成组）；提供描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述器件的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。

上面使用的术语“代码”可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、函数、类和/或对象。术语“共享的处理器”涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。术语“成组的处理器”涵盖与附加处理器一起执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语“共享的存储器”涵盖存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语“成组的存储器”涵盖与附加存储器一起存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语“存储器”可以是术语“计算机可读介质”的子集。术语“计算机可读介质”不涵盖通过介质传播的瞬态电气或电磁信号，并且因此可被认为是有形的且非瞬态的。非瞬态有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储装置和光学存储装置。

本申请中描述的设备和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序被部分或全部地实现。计算机程序包含存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包含和/或依赖于存储的数据。

Claims (18)

1.一种用于车辆的冷起动控制系统，所述冷起动控制系统在没有辅助装置的前提下实现车辆的冷起动，所述冷起动控制系统包括：

起动器控制模块，所述起动器控制模块响应于点火开关的使用者致动来启动火花点火直喷式发动机的发动；

模式设定模块，当发动机冷却剂温度在所述发动期间低于预定温度时，所述模式设定模块将操作模式设定为冷起动模式；

燃料压力控制模块，所述燃料压力控制模块响应于将所述模式设定为所述冷起动模式来确定目标燃料轨道压力；以及

燃料控制模块，所述燃料控制模块基于所述目标燃料轨道压力来控制在所述发动期间的燃料供应，

其中，在处于被直接喷射到所述火花点火直喷式发动机的汽缸中的燃料的闪点温度或低于该闪点温度的温度下，所述燃料压力控制模块选择性地控制在发动机发动期间被喷射的燃料的量，以保持目标燃料轨道压力，所述保持目标燃料轨道压力会维持小燃料液滴索特平均直径，由此增加蒸发并且实现所述火花点火直喷式发动机的起动。

2.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，还包括参数确定模块，所述参数确定模块确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比，

其中，所述模式设定模块基于所述乙醇的百分比来设定所述预定温度。

3.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，其中，所述预定温度低于燃料箱内的燃料的闪点温度。

4.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，其中，所述预定温度小于或者等于18摄氏度。

5.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气、丙烷和丁烷中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块基于所述目标燃料轨道压力来确定目标当量比，且其中所述燃料控制模块基于所述目标当量比来控制在所述发动期间的燃料供应。

7.根据权利要求6所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块还基于所述发动机冷却剂温度来确定所述目标当量比。

8.根据权利要求6所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块还基于所述火花点火直喷式发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标当量比。

9.根据权利要求6所述的冷起动控制系统，其中，所述燃料压力控制模块还基于所述发动机冷却剂温度和所述火花点火直喷式发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标当量比。

10.一种用于车辆的冷起动控制方法，所述冷起动控制方法在没有辅助装置的前提下实现车辆的冷起动，所述冷起动控制方法包括：

响应于点火开关的使用者致动来启动火花点火直喷式发动机的发动；

当发动机冷却剂温度在所述发动期间低于预定温度时将操作模式设定为冷起动模式；

响应于将所述模式设定为所述冷起动模式来确定目标燃料轨道压力；以及

基于所述目标燃料轨道压力来控制在所述发动期间的燃料供应；

其中，在处于被直接喷射到所述火花点火直喷式发动机的汽缸中的燃料的闪点温度或低于该闪点温度的温度下，选择性地控制在发动机发动期间被喷射的燃料的量，以保持目标燃料轨道压力，所述保持目标燃料轨道压力会维持小燃料液滴索特平均直径，由此增加蒸发并且实现所述火花点火直喷式发动机的起动。

11.根据权利要求10所述的冷起动控制方法，还包括：

确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比；以及

基于所述乙醇的百分比来设定所述预定温度。

12.根据权利要求10所述的冷起动控制方法，其中，所述预定温度低于燃料箱内的燃料的闪点温度。

13.根据权利要求10所述的冷起动控制方法，其中，所述预定温度小于或者等于18摄氏度。

14.根据权利要求10所述的冷起动控制方法，其中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气、丙烷和丁烷中的至少一种。

15.根据权利要求10所述的冷起动控制方法，还包括：

基于所述目标燃料轨道压力来确定目标当量比；以及

基于所述目标当量比来控制在所述发动期间的燃料供应。

16.根据权利要求15所述的冷起动控制方法，还包括：

还基于所述发动机冷却剂温度来确定所述目标当量比。

17.根据权利要求15所述的冷起动控制方法，还包括：

还基于所述火花点火直喷式发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标当量比。

18.根据权利要求15所述的冷起动控制方法，还包括：

还基于所述发动机冷却剂温度和所述火花点火直喷式发动机的汽缸的壁的估计温度来确定所述目标当量比。