CN104100395B - 用于发动机控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制排气排放的方法和系统，在发动机起动和转动起动期间通过调节从不同燃料喷射器喷射进发动机汽缸的不同燃料的喷射模型来控制排气排放。通过在起动和转动起动期间将燃料喷射分流使得进气道喷射较低醇含量的燃料而通过一个或多个喷射来直接喷射醇含量较高的燃料，可以减少发动机的烟粒负荷并且能够改善燃料经济性。

Description

用于发动机控制的方法和系统

【技术领域】

本发明涉及用于控制配置用于运转一种或多种燃料的发动机系统中燃料喷射的方法和系统。

【背景技术】

发动机可以配备有将燃料直接喷射进燃烧汽缸（直接喷射）的燃料直接喷射器和/或配备有将燃料喷射进汽缸进气道（进气道燃料喷射）的进气道燃料喷射器。多燃料（Multi-fuel）发动机系统可以使用进气道和直接喷射两者以向不同的喷射器提供不同的燃料种类。例如，可以使用乙醇燃料的直接喷射和汽油的进气道喷射。从而，醇燃料的直接喷射可以利用醇燃料较高汽化热增加的充气冷却（charge cooling）效果以及较高的辛烷值。这有助于解决特别是增压状况下的爆震限制。此外，汽油的进气道喷射可以利用汽油较高的功率输出。

然而，由于扩散的火焰蔓延（其中在燃料之前燃料与空气可能混合不充分）直接喷射发动机也产生更多微粒物质排放物（或烟粒）。本质上，由于直接喷射是相对较晚的燃料喷射，所以可能没有足够的时间在汽缸中混合喷射的燃料和空气。类似地，当空气流动通过气门时喷射的燃料可能遇到更少的湍流。所以，可能会有局部产生烟粒劣化排放的多个较小富燃区域。

US2011/0162620公开了一种减小由直接燃料喷射产生的微粒物质排放物的方法。其中，基于发动机产生的微粒物质（PM）量来调节直接喷射器和进气道喷射器喷射进汽缸的燃料量。例如，随着烟粒负荷的增加，减小直接喷射器的燃料喷射量同时相应地增加进气道喷射器的燃料喷射量。

然而，发明人在此已经认识到上述方法的潜在问题。在多燃料发动机系统中（进气道喷射的燃料不同（例如醇含量不同或燃料挥发度不同）于直接喷射的燃料），转向更多使用直接喷射燃料可能不足以减少PM排放来满足强制低微粒物质（PM）排放标准。例如，在选择的发动机工况期间，可能太晚执行直接喷射使得到发生直接喷射时排放的PM高于排放标准。在另一个示例中，由进气道喷射燃料产生的较高烟粒负荷可能遮掩了由直接喷射燃料产生的较低烟粒负荷，从而掩盖直接喷射产生的PM减少的益处。由于不同燃料的可用性在变化，在多燃料发动机系统中该问题可能会进一步恶化。例如，由于连接至直接喷射器的（具有较高醇含量或较高燃料挥发度的）第一燃料的可用性降低，可能会减少第一燃料的直接喷射并且可能会增加（具有较低醇含量或较低燃料挥发度的）第二燃料的进气道喷射。在另一个示例中，出于其它原因（比如燃料在相应燃料箱中的驻留时间增加）可以增加进气道喷射。更进一步地，燃料挥发度可能与喷射器类型相互影响。例如，进气道燃料喷射可能会有燃料挥发度的相关问题同时直接喷射对燃料挥发度相对不太敏感。结果是，具有较高挥发度的燃料（例如具有高于T50值的燃料）可能极大地劣化冷机进气道喷射燃料的燃烧但是对直接喷射的燃料燃烧具有非常小的临影响。因此，这可能会劣化燃烧稳定性并增加潜在的发动机失火。总之，可能会劣化燃料经济性和冷起动排气排放。

【发明内容】

通过一种用于发动机的方法可以至少部分地解决上述问题，该方法包含：自发动机起动起的第一燃烧事件期间，在进气门关闭事件期间进气道喷射第一量的第一燃料；而通过第一燃烧事件的多个喷射来直接喷射第二量的第二燃料，第一燃料的醇含量低于第二燃料的醇含量。在替代的实施例中，第一燃料的燃料挥发度可以低于第二燃料的燃料挥发度。这样，可以综合利用不同燃料类型以及在进气道喷射第一燃料和（单个或多个）直接喷射第二燃料之间分流燃料喷射的益处。

在一个示例中，在发动机起动期间，发动机控制系统可以针对第一汽缸燃烧事件通过在进气门关闭事件期间（例如上个汽缸排气行程期间）输送的第一进气道喷射来喷射具有较低醇含量或者较低燃料挥发度的第一燃料（比如汽油）。此外，在第一汽缸燃烧事件时可以通过第二直接喷射来喷射具有较高醇含量或较高燃料挥发度的第二燃料（例如汽油-乙醇混合物（比如E85）），直接喷射的燃料通过多个直接喷射来输送。例如，可以通过进气行程期间的至少一个直接喷射和压缩行程期间的至少一个喷射来输送直接喷射的第二燃料。这可以构成第一喷射模型。在转动起动期间针对多个燃烧事件可以基于汽缸事件数量继续第一喷射模型直到达到阈值汽缸事件数量。维持第一喷射模型的燃烧事件数量可以至少基于第一和/或第二燃料的醇含量或燃料挥发度。例如，随着第二燃料的醇含量增加，可以增加燃烧事件的数量（例如汽缸事件数量多达24）。可替代地，随着第二燃料的燃料挥发度增加，可以增加燃烧事件的数量。此外，随着第二燃料的醇含量相对于第一燃料的醇含量增加，还可以增加进气道喷射的第一燃料与直接喷射的第二燃料的第一比率。

通过进气道喷射醇含量较低或挥发度较小的第一燃料并且通过直接喷射醇含量较高或挥发度较高的第二燃料，排气催化剂温度可以迅速增加至起燃温度，改善了发动机冷起动时的发动机性能。还通过分流直接喷射使得在进气行程期间直接喷射一些醇含量较高的燃料并且在压缩行程期间喷射剩余部分的燃料，可以达到催化剂起燃温度并且不增加排气微粒物质（PM）排放和劣化发动机燃烧稳定性。同时改善了燃料经济性。达到目标汽缸燃烧事件数量之后，喷射模型可以转变为配置用于发动机怠速控制的第二喷射模型。例如，第二喷射模型可以包括仅进气道喷射第一燃料、仅直接喷射第二燃料（例如仅在进气行程或仅在压缩行程）和/或不同于第一喷射模型分流比率的分流比率（直接喷射的第二燃料的百分比较高）。在又一个实施例中，发动机冷起动期间的喷射模型可以基于冷起动时的发动机温度（例如是基于正常温度的发动机冷起动还是非常低温的发动机冷起动）而变化。

这样，通过使用基于每种可用燃料的特性在进气道喷射和多个直接喷射之间分流不同燃料的燃料喷射的分流喷射模型，可以平衡每种燃料以减少排气催化剂的活化时间同时还降低气态及微粒物质排放物。同时，可以容忍较高的火花延迟量而不影响燃烧稳定性。这样，允许燃料喷射得到优化以实现协同在进气道喷射第一燃料和直接喷射不同的第二燃料之间分流喷射燃料的益处以及多个直接喷射的益处，并且进一步协同利用不同醇含量的不同燃料。总之，改善了发动机性能和排气排放并进一步也改善了燃料经济性。

根据本发明的一个实施例，火花延迟量进一步基于第一和第二比率以及第二燃料的醇含量中的一者或多者。

根据本发明的一个实施例，进一步包含，转动起动期间继续进气道喷射第一燃料以及通过多个燃料喷射直接喷射第二燃料。

根据本发明的一个实施例，针对自第一燃烧事件起的多个燃烧事件继续执行喷射，燃烧事件的数量基于汽缸事件数量以及第二燃料的醇含量，燃烧事件的数量随着第二燃料的醇含量的增加而增加。

根据本发明的一个实施例，进一步包含，转动起动之后，取决于催化剂温度、发动机起动温度和烟粒负荷，燃料喷射转变为具有进气道喷射的燃料量与直接喷射的燃料量的第一比率和进气行程直接喷射量与压缩行程直接喷射量的第二比率的发动机怠速模型。

根据本发明的一个实施例，进一步包含，转动起动之后，燃料喷射转变为在进气门关闭事件期间进气道喷射第一燃料并在进气行程或压缩行程期间直接喷射第二燃料,相对于转动起动之前而言在转动起动之后进气道燃料喷射量与直接喷射量的第一比率调节至更高。

根据本发明的一方面，提供一种用于发动机的方法，包含：发动机冷起动时在第一燃烧事件期间，在进气门关闭事件期间进气道喷射挥发度较低的第一燃料而至少通过进气行程喷射和压缩行程喷射来直接喷射挥发度较高的第二燃料，基于第一和第二燃料中每者的挥发度选择每个喷射的初始量(initial amount)。

根据本发明的一个实施例，进一步包含，在发动机转动起动期间针对自第一个燃烧事件起的多个燃烧事件继续进气道喷射第一燃料和直接喷射第二燃料，燃烧事件的数量基于第一燃料的挥发度相对于第二燃料的挥发度，燃烧事件的数量随着第一燃料的挥发度和第二燃料的挥发度之间差异的增加而增加。

根据本发明的一个实施例，针对多个燃烧事件继续进气道喷射和直接喷射包括在发动机起动和转动起动期间继续进气道喷射和直接喷射直到达到阈值汽缸事件数量，并且随后将燃料喷射转变为进气道喷射燃料量与直接喷射燃料量的第一比率设置和进气行程直接喷射量与压缩行程直接喷射量的第二比率设置的发动机怠速模型。

根据本发明的一个实施例，转动起动之后基于从第一燃烧事件起的汽缸事件数量基础调节进气道喷射燃料量和直接喷射燃料量，进气道喷射燃料量增加而直接喷射燃料量相应地减小。

根据本发明的一个实施例，达到阈值汽缸事件数量之前，进气门关闭事件期间的第一进气道喷射相对于进气行程和压缩行程直接喷射的总和的第一比率进一步基于估算的发动机烟粒负荷，并且其中进气行程直接喷射相对于压缩行程直接喷射的第二比率进一步基于估算的发动机烟粒负荷和第一比率。

根据本发明的另一方面，提供一种发动机系统，包含：发动机；配置用于向发动机汽缸输送第一燃料的第一进气道喷射器；配置用于向发动机汽缸输送第二燃料的第二直接喷射器，第二燃料的醇含量高于第一燃料的醇含量；并且具有计算机可读指令的控制系统用于：第一汽缸燃烧事件期间，并且基于自第一事件起的汽缸燃烧事件数量，将汽缸燃料喷射从第一燃料喷射模型转变为第二燃料喷射模型，第一燃料喷射模型包括进气门关闭事件期间第一燃料的第一进气道喷射以及进气行程和压缩行程期间第二燃料的第二直接喷射，第二燃料喷射模型包括进气门关闭事件期间第一燃料的第一进气道喷射以及进气行程和/或压缩行程期间第二燃料的一个或多个喷射。

根据本发明的一个实施例，第一喷射模型和第二喷射模型基于第二燃料的醇含量相对于第一燃料的醇含量并进一步基于催化剂温度、发动机温度和烟粒负荷，并且其中与第二喷射模型相比在第一喷射模型中直接喷射进汽缸的燃料的比例更高。

应理解，提供上文的概述用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由权利要求书来确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。

【附图说明】

图1显示了示例燃烧室；

图2显示了在发动机起动以及转动起动运转期间调节燃料喷射模型以减少发动机烟粒负荷的高级流程图；

图3-5显示了根据发明当通过醇含量和/或挥发度不同的燃料运转时在不同的发动机起动和转动起动运转期间使用的示例燃料喷射模型（profile）。

【具体实施方式】

下文的描述涉及在发动机起动和转动起动期间调节多燃料发动机系统（比如图1中的发动机系统）中发动机燃料喷射以减少发动机烟粒负荷的系统和方法。发动机控制器可以执行控制程序（比如图2中的程序）以在发动机起动期间和转动起动期间调节燃料喷射模型（包括进气道喷射进汽缸的第一燃料量以及通过多个喷射直接喷射进汽缸的不同的第二燃料量）。可以基于第一和第二燃料的相对醇含量以及排气催化剂温度和汽缸事件数量中的每者调节该模型以加速完成催化剂活化同时减少排气PM排放并且不会劣化燃烧稳定性。通过在发动机起动和转动起动期间使用具有相对较高量的进气道喷射的较低的第一醇含量燃料的燃料喷射模型，并且转变为具有相对较高量的压缩行程直接喷射的较高的第二醇含量燃料的燃料喷射模型，可以增加发动机的冷起动性能同时降低发动机烟粒负荷并且还不会劣化发动机燃料经济性。图3-5显示了示例调节。

图1描述了内燃机10的燃烧室或汽缸的实施例。至少部分通过包含控制器12的控制系统以及通过车辆驾驶员130经由输入装置132的输入来控制发动机10。在这个实施例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸（即燃烧室）14可包括带有位于其中的活塞138的燃烧室壁136。活塞138可和曲轴140相连以便活塞的往返运动转化为曲轴的转动运动。曲轴140可通过传动系统和乘用车的至少一个驱动轮相连。此外，起动马达可通过飞轮和曲轴140相连以能够进行发动机10的起动运转。

汽缸14能通过一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146和发动机10的除汽缸14之外的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可包括增压装置，比如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1显示了发动机10配置有涡轮增压器，所述涡轮增压器包含布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可至少由排气涡轮176通过轴180驱动，在这种情况下增压装置配置为涡轮增压器。但是，在其它实施例中，比如在发动机10配备有机械增压器的情况下，排气涡轮176可选择性地省略，在这种情况下压缩器174可通过来自马达或发动机的机械输入驱动。包括节流板164的节气门162可沿发动机的进气通道设置，用于改变提供给发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示节气门162可安装在压缩机174的下游，或者可替代地安放在压缩机174的上游。

排气通道148能接收来自发动机10的汽缸14以及其它汽缸的排气。排气传感器128如图所示和排放控制装置178上游的排气通道148相连。传感器128可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或者UEGO（通用或宽域排气氧传感器），双态氧传感器或EGO（如图所示），HEGO（加热型EGO），氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）或氧化碳（CO）传感器。排气控制装置178可以是三元催化剂（TWC）、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。

发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14如图所示包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸（包括汽缸14）可包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气阀。

进气门150可由控制器12经由驱动器152进行控制。类似地，排气门156可由控制器12经由驱动器154控制。在一些状况期间，控制器12可以改变提供至驱动器152和154的信号以控制各自进气和排气门的打开和关闭。可通过各自的气门位置传感器（未显示）确定进气门150和排气门156的位置。气门驱动器可以是电动气门驱动类型或者凸轮驱动类型或它们的组合。可以同时控制进气和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、两个独立的可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能的组合。每个凸轮驱动系统可包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作的凸轮轮廓线变换系统（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）系统中的一种或多种用于改变气门运转。例如，汽缸14可替代地包括通过电动气门驱动进行控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT的凸轮驱动进行控制的排气门。在其它实施例中，进气和排气门可通过共用气门驱动器或驱动系统、或者可变气门正时驱动器或驱动系统来控制。

汽缸14可具有压缩比，其为当活塞138处于下止点时的容积与活塞138处于上止点时的容积的比例。通常，压缩比的范围是9:1到10:1。但是，在一些使用了不同燃料的示例中，压缩比可能会增加。例如，当使用高辛烷燃料或较高汽化潜热的燃料时可能发生这种情况。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响压缩比也可增加。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于发起燃烧的火花塞192。在选定运转模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞192给燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以省略，比如当发动机10可通过自动点火或者通过燃料喷射（如可能在一些柴油发动机的情况下）发起燃烧。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个燃料喷射器用于向其提供燃料。作为一个非限制的示例，汽缸14显示为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166显示为直接和汽缸14相连用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的FPW-1信号的脉冲宽度成比例地直接向其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166提供已知的称为直接喷射（下文称为“DI”）将燃料喷入燃烧汽缸14。尽管图1显示了喷射器166作为侧喷射器，它也可以位于活塞的上方，比如火花塞192的位置的附近。当采用醇基燃料操作发动机时，由于某些醇基燃料的低挥发度，这样的位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于进气门上方并与之靠近以改善混合。可将燃料从包括燃料箱、燃料泵以及燃料导轨的第一高压燃料系统172输送至燃料喷射器166。可替代地，可通过单级燃料泵以较低的压力输送燃料，与使用高压燃料系统相比，这种情况下压缩冲程期间直接燃料喷射的正时受到更多限制。此外，虽然未示出，燃料箱可具有给控制器12提供信号的压力传感器。

燃料喷射器170显示为以提供了已知为进气道燃料喷射（此后称为“PFI”）将燃料喷射进汽缸14上游的进气端的配置设置在进气通道146中而不是在汽缸14中。燃料喷射器170可以与经由电子驱动器171从控制器12接收的脉冲宽度信号FPW-2成比例地喷射燃料。可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的第二燃料系统173输送燃料至燃料喷射器170。注意，如描述的，可以对两个燃料喷射系统使用单个驱动器168或171，或者可以使用多个驱动器（例如示例驱动器168用于燃料喷射器166而驱动器171用于燃料喷射器170）。

燃料喷射器166和170可以具有不同的特征。这些特征可以包括不同的尺寸，例如一个喷射器相比其它喷射器具有更大的喷射孔。其它差异包括但不限于不同的喷洒角度、不同的运转温度、不同的指向、不同的喷射正时、不同的喷洒特征、不同的位置等。此外，取决于喷射器170和166之间喷射燃料的分配比例，可以达到不同的效果。

燃料系统172和173中的燃料箱可以容纳不同特性的燃料，比例不同的燃料成分。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合、不同的燃料挥发度和/或它们的组合等。在一个示例中，不同醇含量的燃料可以包括具有较低醇含量的汽油作为第一燃料以及具有较高醇含量的乙醇混合燃料（例如E85）作为第二燃料。在另一个示例中，发动机可以使用醇含量变化的乙醇混合燃料作为第一和第二燃料，比如E10（约10%的乙醇和90%的汽油）作为进气道喷射的第一燃料而E85（约85%的乙醇和15%的汽油）作为直接喷射的第二燃料。其它的可行物质包括水，醇和水的混合物，醇的混合物等。在另一个示例中，具有不同挥发度的燃料可以包括不同醇含量的燃料，或者不同的季节性或区域性等级（grade）的燃料（例如冬季等级的燃料和夏季等级的燃料，或者北方等级的燃料和南方等级的燃料）。此外，第一和第二燃料还可以有其它燃料特性的差异，比如不同的温度、黏度、辛烷值等。

在描述的实施例中，发动机10是多燃料发动机系统使得存储在第一燃料系统172中并通过燃料喷射器166输送的燃料不同于存储在第二燃料系统173中并通过燃料喷射器170输送的燃料。在一个非限制性示例中，通过进气道喷射来输送的第一燃料可以是具有较低醇含量的第一燃料，而通过直接喷射来输送的第二燃料可以是具有较高醇含量的第二燃料。如下文的详细说明，在发动机起动、转动起动以及怠速控制期间发动机控制器可以调节燃料喷射模型以平衡（leverage）燃料系统中可用的不同燃料的燃料特性以及进气道喷射和直接喷射的益处来减小排放气体和微粒物质（PM）排放。

在汽缸的单个循环期间可以通过两个喷射器向汽缸输送燃料。例如，每个喷射器可以输送在汽缸14中燃烧的燃料总喷射的一部分。此外，从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以根据工况（比如发动机转速、负荷、排气温度、PM排放等）改变。通过喷射器170进气道喷射的第一燃料总量和通过喷射器166（经由一个或多个喷射）直接喷射的第二燃料总量的相对分配可以称为第一喷射比率。例如，对于经由（进气道）喷射器170喷射较大第一燃料量的燃烧事件可以是进气道喷射与直接喷射的较高的第一比率的示例，而对于经由（直接）喷射器166喷射较大第二燃料量的燃烧事件可以是进气道与直接喷射的较低的第一比率。注意这些仅是不同喷射比率的示例，可以使用各种其它喷射比率。

此外，应理解可以在进气门打开事件期间、在进气门关闭事件期间（例如基本上在进气行程之前，比如排气行程期间）以及在进气门打开和关闭两个运转期间输送进气道喷射的燃料。类似地，例如可以在进气行程期间以及在之前的部分排气行程期间、进气行程期间以及在部分压缩行程期间输送直接喷射的燃料。此外，可以通过单个喷射或多个喷射来输送直接喷射的燃料。这些喷射可以包括进气行程期间的多个喷射、压缩行程期间的多个喷射或者进气行程期间一些直接喷射和压缩行程期间一些直接喷射的组合。当执行多个直接喷射时，直接喷射的第二燃料总量在进气行程（直接）喷射和压缩行程（直接）喷射之间的相对分配可以称为第二喷射比率。例如，对于进气行程期间直接喷射较大第二燃料量的燃烧事件可以是较大的进气行程直接喷射第二比率的示例，而对于压缩行程期间喷射较大第二燃料量的燃烧事件可以是较低的进气行程直接喷射第二比率的示例。注意这些比率仅是不同喷射比率的示例，并且可以使用各种其它的喷射比率。

这样，即使对于单个燃烧事件，可以在不同的正时喷射进气道和直接喷射器喷射的燃料。此外，对于单个燃烧事件，每个循环可以执行输送燃料的多个喷射。可以在进气行程、压缩行程或者它们适当的组合期间执行多个喷射。

如参考图2-5详细说明的，在第一汽缸燃烧事件期间发动机起动（特别是发动机冷起动）时控制器可以调节燃料喷射模型以平衡可用燃料的燃料特性（例如醇含量或燃料挥发度）并综合利用进气道喷射和多个直接喷射两者以加速完成排气催化剂活化而不增加发动机烟粒负荷并且同时还提供燃料经济性益处。发动机起动时使用的第一喷射模型可以具有能实现催化剂温度控制的使用第一和第二燃料的预定的第一和第二喷射比率。第一喷射模型可以继续到发动机转动起动直到达到自第一燃烧起的目标汽缸事件数量。然后，燃料喷射可以转变为不同的第二喷射模型，该模型具有能实现发动机怠速控制的使用第一和第二燃料的不同的第一和第二喷射比率。

如上文所描述的，图1仅显示了多缸发动机的一个汽缸。同样，每个汽缸可以类似地包括它自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

图1中控制器12显示为微型计算机，包括：微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可以执行程序和校准值的在该特定示例中显示为只读存储芯片110、随机存取存储器112、保活（keep alive）存储器114和数据总线。控制器12可以接收来自和发动机10相连的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括：来自气流质量传感器122的进入气流质量（MAF）的测量值；来自和冷却套筒118相连的温度传感器116的发动机冷却剂温度（ECT）；来自和曲轴140连接的霍尔效应传感器120（或其它类型）的表面点火感测（PIP）信号；来自节气门位置传感器的节气门位置（TP）；以及来自传感器124的绝对歧管压力（MAP）信号。可以通过控制器12从信号PIP产生发动机转速信号（RPM）。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中真空或压力的指示。

存储媒介只读存储器110可以编程有代表处理器106可执行的指令用于执行下文描述的方法以及可预见但未明确列出的其它变量的计算机可读数据。图2描述了可以通过控制器执行的示例程序。

现在参考图2，显示了用于控制向发动机汽缸喷射燃料的示例程序200，包括调节经由第一进气道喷射器喷射的具有较低醇含量和/或较低燃料挥发度的第一燃料喷射以及经由第二直接喷射器喷射的具有较高醇含量和/或较高燃料挥发度的第二燃料喷射以减小发动机产生的微粒物质量。

在202处，可以估算和/或测量发动机工况。例如，这些工况可以包括发动机转速、发动机负荷、汽缸空燃比（AFR）、（例如从发动机冷却剂温度（ECT）推断的）发动机温度、排气温度、催化剂温度（Tcat）、希望的扭矩、增压等。

在203处，可以估算和/或确定连接至汽缸进气道喷射器的燃料系统中第一燃料以及连接至汽缸直接喷射器的燃料系统中第二燃料中每者的醇含量。此外，可以估算每种燃料的挥发度。在一个示例中，可以在每个燃料箱燃料添加事件之后估算各自燃料箱中燃料的醇含量。该估算可以基于一个或多个经验方法和传感器输出并且进一步基于车辆驾驶员的输入。类似地，可以基于燃料醇含量估算燃料挥发度。该估算还可以基于（通过车辆驾驶员输入的）燃料的季节性或区域性等级、基于燃料的雷氏蒸气压（RVP）估算。在描述的实施例中，第一燃料的醇含量低于第二燃料的醇含量。在非限制性示例中，这可包括汽油作为第一燃料而E85作为第二燃料、E10作为第一燃料而E85作为第二燃料、E10作为第一燃料而E50作为第二燃料、E15作为第一燃料而E85作为第二燃料等。

在204处，确定是否存在发动机冷起动状态。例如，发动机冷起动可以包括从停机状况下的初始发动机起动。在一个示例中，如果发动机温度低于阈值并且催化剂温度低于阈值（比如低于起燃温度）则确定发动机冷起动状态。如果没有确定发动机冷起动状态，则在206处可以确定发动机热起动状况。例如，发动机热起动可以包括发动机在之前的发动机停机之后短时间内再起动的发动机再起动。在一个示例中，如果发动机温度和/或催化剂温度高于阈值则可以确定发动机热起动状况。

响应于发动机冷起动状态，在210处程序包括以第一喷射模型运转发动机以加速完成催化剂活化。以第一喷射模型运转包括自发动机起动起的第一燃烧事件期间在进气门关闭事件期间进气道喷射第一量的第一燃料而通过多个喷射直接喷射第二量的第二燃料。通过多个喷射来喷射第二量的第二燃料可以包括至少通过进气行程喷射和压缩行程喷射来直接喷射第二量的第二燃料。例如，如参考图3详细说明的，可以通过第一进气行程喷射和第二压缩行程喷射来输送直接喷射的燃料部分。可以调节喷射量使得进气道喷射量、直接喷射的进气行程喷射量和直接喷射的压缩行程喷射量分别可以从0至100%变化但是作为一组必须总共为100%。在一个示例中，30%的燃料喷射可以包括在进气门关闭事件期间（例如排气行程期间）通过进气道喷射来输送的第一燃料，35%的燃料喷射可以包括通过进气行程直接喷射来输送的第二燃料，而剩余35%的燃料喷射可以包括通过压缩行程直接喷射来输送的第二燃料。在又一个示例中，进气道喷射第一燃料量、进气行程直接喷射第二燃料量以及的压缩行程直接喷射第二燃料量可以分别是80%、0%、20%。

可以基于估算的第一燃料和第二燃料每者的燃料醇含量或者燃料挥发度来选择进气道喷射（第一燃料的）量相对于第二直接喷射量（即第二燃料的喷射总量）的第一比率。例如，随着第二燃料相对于第一燃料的醇含量增加（或者随着第二燃料相对于第一燃料的挥发度增加），可以通过增加进气道喷射的燃料比例并减小直接喷射燃料的比例来增加第一比例。在一个示例中，当进气道喷射的第一燃料是汽油而直接喷射的第二燃料是E85时，第一比率可以包括35%的进气道喷射和65%的直接喷射。相比而言，当进气道喷射的第一燃料是E10而直接喷射的第二燃料是E85时，第一比率可以包括40%的进气道喷射和60%的直接喷射。

可以基于排气催化剂温度、发动机烟粒趋势和发动机温度中的一者或多者进一步调节第一比率。例如，随着催化剂温度的增加，可以使用较高的进气道喷射比率。第一比率可以进一步基于自发动机起动时起的汽缸燃烧事件数量。

还可以基于估算的第一和/或第二燃料的醇含量调节进行程喷射量相对于压缩行程喷射量的第二比率。例如，随着第二燃料醇含量（相对于第一燃料的醇含量）增加，可以通过减小在进气行程期间直接喷射的燃料比例并增加在压缩行程中直接喷射的燃料比例来减小第二比率。此外，随着压缩行程喷射量的增加，还可以增加在压缩行程中喷射燃料的喷射数量。

作为一个示例，当进气道喷射的第一燃料是汽油而直接喷射的第二燃料是E85时，第二比率可以包括55%的进气行程喷射：45%的压缩行程喷射（其中压缩行程喷射包括一个或多个喷射）。相比而言，当进气道喷射的第一燃料是E10而直接喷射的第二燃料是E85时，第二比率可以包括40%的进气行程喷射：60%的压缩行程喷射（其中压缩行程喷射包括两个或多个喷射）。

可以基于排气催化剂温度、发动机温度和发动机烟粒趋势中的一者或多者进一步调节第二比率。类似地，第二比率可以进一步基于发动机起动时的汽缸燃烧事件数量。本发明中，压缩行程直接喷射相对较高量的醇含量较高的燃料可以有利地平衡发动机和催化剂的加热，从而加速完成催化剂活化并改善发动机冷起动状态下的发动机和催化剂性能，同时还减少直接喷射的烟粒负荷。

除第一燃料喷射模型（该模型包括上述第一和第二比率）之外，可以基于发动机起动时的至少第二燃料的醇含量、至少第二燃料的挥发度、排气催化剂温度和发动机温度中的一者或多者延迟火花正时。例如，随着第二燃料醇含量或燃料挥发度的增加，为了向排气催化剂提供额外的热量，可以进一步从最大扭矩最小点火提前角（MBT）延迟火花正时。本发明中，分流喷射能容许较大的火花延迟量并且不劣化燃烧稳定性。应用的火花延迟量可以进一步基于第一和第二比率中的每者。例如，随着第一或第二比率的增加，为了燃烧稳定性可以提前或延迟火花正时。对于以极其迟延的火花运转的大多数发动机，第二比率增加至在PM排放最少前提下燃烧最佳的水平。

在212处，程序包括在转动起动期间继续进气道喷射和多个燃料喷射的直接喷射。特别地，对自第一燃烧事件起的多个燃烧事件执行该继续，燃烧事件的数量基于第二燃料（相对于第一燃料）的醇含量。例如，随着（直接喷射的）第二燃料的醇含量的增加，可以增加继续第一冷起动喷射模型的燃烧事件的数量。燃烧事件的数量还可以基于第二燃料（相对于第一燃料）的挥发度。例如，随着（直接喷射的）第二燃料的挥发度增加，可以增加继续第一冷起动喷射模型的燃烧事件的数量。在一些实施例中，可以基于汽缸事件数量进一步调节燃烧事件数量。例如，可以继续第一喷射模型直到达到阈值事件数量。

这样，发动机的起动是大量的瞬态事件并且具有能力来管理每个事件实现更稳健的发动机性能以及更低的气体和微粒排放。此外，由于发动机燃烧室能力的变化，程序管理每个事件的能力实现对不同类型的发动机和不同类型的燃料足够柔性运转的策略。

在发动机起动期间，当发动机转速在150至200rpm附近时第一事件是添加燃料。此后的每个事件是在不同的发动机转速时添加燃料。对于较低排放的发动机和动力系，由于最佳排放/性能的喷射类型和正时对每个事件可能不同，所以在发动机起动期间燃料添加的柔性很重要。例如，出于不同的原因极端的冷起动对进气道和直接喷射系统都是具有挑战性的。进气道喷射系统失去很多燃料进入曲轴箱。这稀释了机油同时发动机难于获得足够的燃料在汽缸中汽化以起动。在极端低温时，较高的直接喷射燃料压力可很好地产生足够的汽化燃料来燃烧，但是容积类型的高压燃料泵系统难以保持较低转动起动转速时冷起动高压燃料要求的燃料压力。从而，极端冷起动时，当（配置用于进气道喷射的）第一燃料和（配置用于直接喷射的）第二燃料之间的醇含量差异较低时，第一燃烧循环可能需要进气道喷射系统补充更多燃料使得直接喷射系统可以输送适当规模（size）的压缩喷射用于极端低温时的稳健起动。相比而言，极端冷起动时，当（配置用于进气道喷射的）第一燃料和（配置用于直接喷射的）第二燃料之间醇含量差异较高时，第一燃烧事件可能需要进气道喷射系统少补充些燃料使得直接喷射系统可以输送适当规模的压缩喷射用于极端低温时的稳健起动。一个循环之后，发动机转速可能足以用于直接喷射高压燃料泵来保持燃料汽化和高效燃烧的希望压力。此时，可以基于扭矩需求减小进气道燃料喷射直到发动机暖机。

还可以基于燃料的挥发度优化发动机起动。如果探测到较低的燃料挥发度慢于希望的发动机起动模型，可以减小进气道喷射的燃料量并可以增加直接喷射的燃料量。此外，可以增加压缩行程喷射中的直接喷射量以改善汽缸充气分层并从而改善燃料的可燃性。该起动性能改善需要与由于压缩行程直接喷射的燃料质量增加而导致可能的烟粒负荷增加相权衡。

在另一个示例中，以工作温度（热机起动）再起发动机时可以执行不同的燃料喷射调节。此时，为了最快起动，对于第一转可以使用直接喷射较高醇含量的燃料。随后，可以添加进气道喷射的较低醇含量燃料。结果是发动机起动更快且PM排放更低。在又一个示例中，极端的热机起动温度时，低压进气道喷射燃料导轨中的燃料成为气体而直接喷射高压使燃料保持液体。从而，在极端的热机运转温度时，当（配置用于进气道喷射的）第一燃料和（配置用于直接喷射的）第二燃料之间的醇含量差异较低时，第一循环可以具有较低的第一比率使得主要使用直接喷射来起动发动机。随后，可增加第一比率以从进气道喷射系统去除气体并且随着更冷的燃料进入导轨使进气道燃料导轨冷却。相比而言，在极端的热机运转温度时，当（配置用于进气道喷射的）第一燃料和（配置用于直接喷射的）第二燃料之间的醇含量差异较高时，第一循环可以具有25%的第一比率使得主要使用直接喷射来起动发动机。较小的进气道喷射量用于通过带进新鲜燃料并冷却进气道燃料导轨来清除进气道燃料导轨的燃料蒸汽。已经喷射了特定量的进气道燃料一段时间并且已经清除燃料蒸汽之后，可以根据具体的发动机工况增加第一比率。

在218处，可以确定发动机转速是否高于阈值转速。特别地，可以确定转动起动是否已经完成并已经达到发动机怠速。虽然描述的示例基于发动机转速确定是否完成转动起动，但是在替代示例中，可以基于从发动机起动起的汽缸事件数量（例如，基于确定的自发动机起动起已经经过阈值数量的汽缸事件）确定是否完成转动起动。如果已经完成转动起动，那么在220处在已经完成转动起动之后程序包括将燃料喷射转变为实现怠速控制的第二喷射模型。例如，这可以包括转变为仅进气道喷射燃料或仅直接喷射燃料中的一者。在一个示例中，对于发动机高于温度阈值（例如第一阈值）并低于另一阈值（例如高于第一阈值的第二阈值）的发动机起动，喷射模型可以转变为仅进气道喷射的喷射模型。在另一个示例中，对于低于温度阈值（例如第一阈值）并高于另一个阈值（例如低于第一阈值的第三阈值）的发动机起动，喷射模型可以转变为仅直接喷射的喷射模型。在替代示例中，该转变包括在转动起动之后，将燃料喷射转变为在进气门打开之前进气道喷射第一燃料并在进气行程或者压缩行程期间直接喷射第二燃料。在这里，与转动起动之前/期间的比率相比,在转动起动之后可以将进气道燃料喷射量与直接燃料喷射量的第一比率调节得更高。在一些实施例中，也可以基于燃料质量改变燃料直接喷射和燃料进气道喷射的喷射比率。这样，在218处如果还没有达到阈值发动机转速，可以保持转动起动时使用的喷射模型。

应理解，虽然图2中的程序显示对所有的发动机冷起动使用第一喷射模型，但是在替代实施例中，在发动机冷起动期间第一喷射模型可以基于冷起动时的发动机温度而改变。特别地，第一喷射模型的第一和第二喷射比率可以基于冷起动时的发动机温度（例如基于冷起动是常规冷起动还是温度非常低的冷起动）而改变。例如，对于常规的发动机冷起动，第一喷射模型可以具有相对相等偏置的第一和第二喷射比率；而对于温度非常低的冷起动，第一喷射模型可以具有相对向直接喷射更为偏置的第一和第二喷射比率。

返回206，响应于发动机热机起动状况，在214处程序包括以替代的喷射模型运转发动机以改善极端热机起动的稳健度。以替代的喷射模型运转包括自发动机起动起的第一燃烧事件期间在进气门关闭事件期间进气道喷射（较大）部分的燃料，而通过多个喷射直接喷射（较小）剩余部分的燃料。如果第一和第二燃料的醇含量改变，可能需要稍微修改进气道喷射部分与直接喷射部分以优化燃烧和排放。通过多个喷射来喷射剩余部分的燃料可以包括至少通过进气行程喷射和/或压缩行程喷射来直接喷射剩余部分。例如，如参考图3详细说明的，可以通过第一进气行程喷射和第二压缩行程喷射来输送直接喷射的燃料部分。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量和第二压缩行程喷射量相互之间相差15%内。在一个示例中，在进气门关闭事件期间（例如排气行程期间）可以通过进气道喷射来输送35%的燃料喷射，可以通过进气行程直接喷射来输送35%的燃料喷射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃料喷射。在另一个示例中，在进气门关闭事件期间可以通过进气道喷射来输送50%的燃料喷射，可以通过进气行程直接喷射来输送另外的50%燃料喷射，并且没有压缩行程直接喷射输送燃料喷射。在又一个示例中，在进气门关闭事件期间可以通过进气道喷射来输送70%的燃料喷射，没有进气行程直接喷射输送燃料喷射，并且通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃料喷射。在进一步的示例中，在进气门关闭事件期间没有通过进气道喷射来输送燃料，而通过进气行程直接喷射来输送70%的燃料喷射，并且通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃料喷射。

可以基于至少第二燃料的醇含量来调节进道喷射量相对于直接喷射总量的第一比率。例如，随着第二燃料醇含量的增加，可以减小第一比率。在热机起动期间可以基于测量或推断的发动机冷却剂或汽缸盖温度进一步调节第一比率。例如，随着温度的增加，可以使用较高的进气道喷射比率。第一比率可以进一步基于汽缸燃烧事件数量。

基于第二燃料的醇含量还可以调节第一进气行程喷射量相对于第二压缩行程喷射量的第二比率。例如，随着第一燃料和第二燃料之间醇含量的差异增加，可以减小第二比率。还可以基于第二燃料的挥发度调节第二比率。例如，随着第一和第二燃料之间挥发度的差异增加，可以增加第二比率。可以基于测量或推断的发动机冷却剂或汽缸盖温度和发动机的烟粒负荷进一步调节第二比率。第二比率可以进一步基于汽缸燃烧事件数量。在本发明中，相对较高的直接喷射量可以有利地用于迅速起动发动机，从而改善发动机热机起动状况下的发动机性能和燃料经济性。

相比而言，如果发动机和/或催化剂温度已经增加并且在阈值温度的阈值区间内，那么在212处控制器可以开始将发动机汽缸的燃料喷射从相对较高的进气道燃料喷射量转变为相对较高的直接燃料喷射量。可以基于发动机和/或催化剂温度与阈值温度的差距来调节该转变。例如，一旦温度在阈值温度的阈值区间内，可以随着与阈值温度差距的增加而增加转变速率。这可以包括随着温度接近阈值温度而逐渐停用进气道喷射器同时逐渐启用直接喷射器。从而，到发动机和/或催化剂温度处于或超过阈值温度时，燃料喷射可能已经转变为较高的直接燃料喷射量和较小的进气道燃料喷射量。在本发明中，随着发动机负荷的增加（并且从而发动机温度增加）通过使用较高的直接喷射比率，有助于直接喷射燃料的充气冷却和改善的燃料经济性益处。

在另一个示例中，如果发动机和/或催化剂温度高于阈值温度的阈值区间或在阈值区间内，控制器可以确定发动机热机起动并且相应地开始将发动机汽缸的燃料喷射从相对较高的进气道喷射（第一）燃料量转变为相对较高的直接喷射（第二）燃料量。可以基于发动机和/或催化剂温度与阈值温度的差距来调节该转变。例如，一旦温度在阈值温度的阈值区间内，可以随着与阈值温度差距的增加而增加转变速率。这可以包括随着温度接近阈值温度逐渐停用进气道喷射器同时逐渐启用直接喷射器。从而，到发动机和/或催化剂温度处于或超过阈值温度时，燃料喷射可能已经转变为较高的直接喷射第二燃料量以及较小的进气道喷射第一燃料量。在本发明中，随着发动机温度的增加通过使用较高醇含量燃料的较高直接喷射比率，平衡了直接喷射燃料和醇燃料的充气冷却和改善的燃料经济性益处。

虽然图2中的程序没有显示以（热机起动时使用的）替代喷射模型运转时执行任何的火花正时调节，但在在替代实施例中，除调节替代喷射模型之外，还可以基于发动机热机起动时的燃料醇含量、发动机转速和事件数量中的一者或多者调节火花正时（比如延迟）。在一个示例中，随着第二燃料相对于第一燃料的醇含量增加，可以从MBT延迟火花正时。在另一个示例中，如果每个事件的发动机转速迅速增加，可以进一步从MBT延迟火花正时。应用的火花延迟量可以进一步基于第一和第二比率中的每者。例如，随着第一或第二比率的增加，火花正时可以根据第一比率增加而提前而取决于第二比率增加而延迟。

在一个示例中，可以基于燃料喷射模型选择性地执行火花正时调节以补偿瞬时扭矩。例如，响应于减小进气道燃料喷射量并增加直接燃料喷射量，火花点火正时可以延迟一定量。在替代实施例中，额外地或可选地，可以对增加、排气再循环管（EGR）、变凸轮轴正时（VCT）中的一者或多者作出调节以补偿瞬时扭矩。

在216处，程序包括在转动起动期间继续进气道喷射和通过多个燃料喷射的直接喷射。特别地，对自第一燃烧事件起的多个燃烧事件执行该延续，燃烧事件的数量基于第一和第二燃料的相对醇含量（和/或相对挥发度）。此外，该数量可以基于汽缸事件数量。如上文详细说明的，在发动机起动期间，当发动机转速在150至200rpm附近时第一事件是添加燃料，此后的每个事件是不同的发动机转速时添加燃料。极端的冷起动时，第一燃烧循环可以使用进气道喷射来补充燃料使得直接喷射系统可以输送适当规模的压缩喷射用于极端低温时的稳健起动。一个循环之后，发动机转速可能足以用于直接喷射高压泵来保持用于燃料汽化和高效燃烧的希望压力。此时，可以中止进气道燃料喷射直至发动机暖机。

在一个示例，在发动机转动起动期间，可以基于发动机工况以及连接至进气道和直接喷射器的燃料系统中可用燃料的醇含量和/或燃料挥发度来调节燃料喷射模型。在一个示例中，在转动起动期间随着发动机转速、发动机负荷和/或希望的扭矩的增加，可以增加通过直接喷射器喷射的燃料量同时可以减小通过进气道喷射器喷射的燃料量，并且还基于可用燃料的相对醇含量（和/或相对挥发度）调节进气道喷射与直接喷射的比率。本发明中，直接喷射醇含量较高的燃料可以提供较高的燃料效率和较高的功率输出，同时直接喷射醇还可以用于利用醇燃料的充气冷却特性。

在218处，转动起动之后，程序包括确定发动机转速是否高于阈值转速（比如高于发动机怠速转速）。如果是，程序包括在220处将燃料喷射转变为上文详细说明的实现怠速转速控制的第二喷射模型。否则，在219处，可以保持并继续转动起动时使用的第一喷射模型直到达到发动机怠速。转动起动喷射量模型取决于发动机温度和燃料的醇含量（和/或挥发度）。燃料醇含量的增加允许增加转动起动喷射模型的运转时间。

图3显示了当通过不同燃料组合运转时给定发动机汽缸的气门正时、活塞位置以及燃料喷射模型的示例图谱300和350。特别地，图谱300描述了将汽油作为第一燃料（可用于进气道喷射）而将E85作为第二燃料（可用于直接喷射）运转时自发动机起动起的第一燃烧事件期间燃料喷射的燃料喷射模型。相比而言，图谱350描述了将E10作为第一燃料（可用于进气道喷射）而将E85作为第二燃料（可用于直接喷射）运转时自发动机起动起的第一燃烧事件期间燃料喷射的燃料喷射模型。在发动机起动期间，当发动机转动起动时，发动机控制器可以配置用于基于可用的燃料来调节输送至汽缸的燃料的燃料喷射模型。图谱300和350中不同的燃料喷射模型可以包括通过进气道喷射输送第一燃料的量至汽缸而通过直接喷射输送第二燃料的量至汽缸。此外，可以通过单个进气行程喷射、单个压缩行程喷射或它们的组合来输送直接喷射的燃料部分。

图谱300和350分别说明随X轴曲轴转角度数（CAD）的发动机位置。曲线308描述了活塞（沿Y轴的）位置，从上止点（TDC）和/或下止点（BDC）参考它们的位置，并在发动机循环的四个行程内（进气、压缩、做功和排气）进一步参考它们的位置。如正统曲线308指示的，活塞从TDC逐渐向下移动，在做功行程的末尾最低点BDC处触底反弹（bottoming out）。然后活塞在排气行程的末尾返回到顶部TDC处。然后在进气行程期间活塞再次移回BDC，在压缩行程的末尾返回到初始的顶部位置TDC处。

曲线302和304描述了正常的发动机运转期间排气门（虚线曲线302）和进气门（实线曲线304）的气门正时。如说明的，可以刚好在做功行程的末尾处活塞下触底反弹时打开排气门。然后排气门可以在活塞完成排气行程时关闭、保持打开至少直到已经开始随后的进气行程。类似地，可以在开始进气行程时或之前打开进气门，并且可以保持打开至少直到已经开始随后的压缩行程。

由于排气门关闭和进气门打开之间的正时差异，对于排气行程结束之前和进气行程开始之后的一小段时间，进气门和排气门可以都是打开的。气门可以都打开的这个时间段称为正进气门排气门重叠306（或简称为正气门重叠），通过曲线302和304相交处的阴影部分表示。在一个示例中，正进气门排气门重叠306可以是发动机冷起动期间发动机当前的默认凸轮位置。

在309处，图谱300描述了可以在发动机起动时发动机转动起动期间使用以减少发动机起动排气PM排放量并且不劣化发动机燃烧稳定性的示例燃料喷射模型。本发明中，将汽油作为第一燃料（可用于进气道喷射）而将E85作为第二燃料（可用于直接喷射）运转时使用该喷射模型。特别地，图谱300描述了自发动机起动起的第一燃烧事件期间使用的示例燃料喷射模型。此处，发动机起动是发动机冷起动。发动机控制器配置用于以312处描述的第一进气道喷射量（网格线框，P1）向汽缸输送第一燃料，而以314处描述的第二进气行程直接喷射量（斜线条纹框，D2）以及316处描述的第三压缩行程直接喷射量（斜线条纹框，D3）输送第二燃料。第一进气道喷射量（P1）在第一正时CAD1处进气道喷射。特别地，在进气门关闭事件期间（即在排气行程期间）进气道喷射第一部分的第一燃料。然后，通过多个喷射来直接喷射第二量的第二燃料，包括CAD2处的第一进气行程喷射和CAD3处的第二压缩行程喷射。

除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和多个直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在仅进气道喷射期间可以向MBT提前火花正时（未显示），比如极端低温起动发动机时。在替代示例中，通过增加（addition）压缩行程直接喷射可以延迟点火正时（如318所示）。通过延迟其它汽缸的火花正时同时对给定汽缸进行进气道喷射，优化了催化剂加热和排放。

这样，318处描述的对火花正时的调节代表对给定汽缸（已经描述了该汽缸的气门正时和燃料喷射模型）添加燃料期间正在燃烧的（其它）汽缸中执行的火花正时调节。320处的矩形实心条显示了给定汽缸的火花正时并且可以调节成接近或处于压缩行程TDC。

在描述的示例中，燃料喷射模型包括将将进气道喷射的第一燃料：进气行程直接喷射的第二燃料：压缩行程直接喷射的第二燃料的比率设置成30：35：35。本发明中，通过进气道喷射具有较低醇含量的第一燃料并直接喷射具有较高醇含量的第二燃料，排气催化剂温度可以迅速增加至起燃温度，改善了发动机冷起动时的发动机性能。此外，将直接喷射分流成至少第一进气行程喷射和至少第二压缩行程喷射，能达到催化剂起燃温度并且不增加排气微粒物质（PM）排放和劣化发动机燃烧稳定性。这改善了发动机起动排放同时还改善了燃料经济性。

在359处，图谱350描述了发动机起动时发动机转动起动期间可以使用以减少发动机起动排气PM排放量并且不劣化发动机燃烧稳定性的示例燃料喷射模型。本发明中，将E10作为第一燃料（可用于进气道喷射）而将E85作为第二燃料（可用于直接喷射）运转时使用该喷射模型。特别地，图谱350描述自发动机起动起的第一燃烧事件期间使用的示例燃料喷射模型。此处，发动机起动是发动机冷起动。发动机控制器配置用于以352处描述的第一进气道喷射量（网格线框，P11）向汽缸输送第一燃料，而以354处描述的第二进气行程直接喷射量（斜线条纹框，D12）以及356处描述的第三压缩行程直接喷射量（斜线条纹框，D13）输送第二燃料。在第一正时CAD11处进气道喷射第一进气道喷射量（P11）。特别地，在进气门关闭事件期间（即排气行程期间）进气道喷射第一部分的第一燃料。随后，通过包括CAD12时的第一进进气行程喷射和CAD13时的第二压缩行程喷射的多个喷射来直接喷射第二量的第二燃料。

此时，由于第一燃料和第二燃料的醇含量之间的差异较低，增加进气道喷射的第一燃料量，也增加在进气行程中直接喷射的第二燃料量，相应地减少在压缩行程中直接喷射的第二燃料量。

除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和多个直接喷射之外，还可以调节火花点火正时。例如，在仅进气道喷射期间（未显示，比如在极端低温时起动发动机时）可以朝MBT提前火花正时。在替代示例中，通过增加压缩行程直接喷射部分（如358处显示的）可延迟火花，与（图谱300示例中）燃料之间的醇含量差异较高时相比应用的火花延迟量更小。

这样，358处描述的对火花正时的调节代表对给定汽缸（已经描述了该汽缸的气门正时和燃料喷射模型）添加燃料期间正在燃烧的（其它）汽缸中执行的火花正时调节。370处的矩形实心条显示了给定汽缸的火花正时并且可以调节成处于压缩行程TDC或者更提前。例如，当第一燃料和第二燃料的醇含量的差异较低时，接收燃料的汽缸的火花正时可以设置为TDC前10度。将火花正时设置为更早，可以允许更多时间来汽化并混合压缩行程直接喷射的燃料并改善起动性能。由于压缩行程喷射的燃料量已经增加，所以这是有必要的。

在描述的示例中，燃料喷射模型包括将进气道喷射的第一燃料：进气行程直接喷射的第二燃料：压缩行程直接喷射的第二燃料的比率设置为35：35：30。本发明中，通过进气道喷射具有较低醇含量的第一燃料并直接喷射具有较高醇含量的第二燃料，排气催化剂温度能迅速增加至起燃温度，改善了发动机冷起动时的发动机性能。此外，将直接喷射分流为至少第一进气行程喷射和至少第二压缩行程喷射，可以达到催化剂起燃温度并且不增加排气微粒物质（PM）排放和劣化发动机燃烧稳定性。这改善了发动机起动排放同时还改善了燃料经济性。

现在转向图4，图谱400显示燃料喷射模型从发动机起动和转动起动期间应用的第一燃料喷射模型转变为发动机怠速控制期间应用的第二燃料喷射模型的示例。基于第一燃料（可用于进气道喷射）的醇含量相对于第二燃料（可用于直接喷射）的醇含量来改变在其间继续第一燃料喷射模型的并且在其之后发起第二燃料喷射模型的汽缸燃烧事件的数量。特别地，401处描述的第一转变用于配置有将汽油作为进气道喷射的第一燃料而将E85作为直接喷射的第二燃料的多燃料发动机系统。402处描述的第二转变用于配置有将E10作为进气道喷射的第一燃料而将E85作为直接喷射的第二燃料的多燃料发动机系统。所有喷射模型都是随时间描述的，燃烧事件数量沿X轴增加。

转到图谱401，通过柱状图描述了汽油作为第一燃料而E85作为第二燃料时使用的第一燃料喷射模型，其中进气道喷射的第一燃料通过交叉斜线框表示、进气行程直接喷射的第二燃料通过斜线条纹框表示而压缩行程直接喷射的第二燃料通过竖直条纹框表示。在描述的示例中，起动时第一燃烧事件（事件1）使用的燃料喷射模型包括将进气道喷射的第一燃料：进气行程直接喷射的第二燃料：压缩行程直接喷射的第二燃料比率设置为30：35：35。针对从第一燃烧事件（1）起的多个燃烧事件继续第一喷射模型，燃烧事件的数量基于第二燃料的醇含量相对于第一燃料的醇含量。其中，响应于第一和第二燃料的醇含量之间较大的差异，针对较大数量（此处燃烧事件数量高达21）的燃烧事件继续第一喷射模型。达到阈值数量（此处为21）的汽缸燃烧事件之后，燃料喷射模型转变为具有仅在压缩行程直接喷射的较大比例的第二燃料并且相应地进气道喷射较少部分的第一燃料的第二燃料喷射模型。特别地，达到阈值数量的燃烧事件之后转变的燃料喷射模型包括将进气道喷射的第一燃料：进气行程直接喷射的第二燃料：压缩行程直接喷射的第二燃料的比率设置为35：0：65。

转向图谱402，通过柱状图描述了当E10作为第一燃料而E85作为第二燃料时使用的第一燃料喷射模型，其中进气道喷射的第一燃料通过交叉斜线框表示、进气行程直接喷射的第二燃料通过斜线条纹框表示而压缩行程直接喷射的第二燃料通过竖直条纹框表示。在描述的示例中，第一燃烧事件（事件1）使用的燃料喷射模型包括将进气道喷射的第一燃料：进气行程直接喷射的第二燃料：压缩行程直接喷射的第二燃料的比率设置为30：0：70。随后针对从第一燃烧事件（1）起的多个燃烧事件继续第一喷射模型，燃烧事件的数量基于第二燃料的醇含量相对于第一燃料的醇含量。此处，响应于第一和第二燃料的醇含量之间的较小差异，针对较大数量的燃烧事件（此处，高达24个事件）继续第一喷射模型。达到阈值数量（此处为24）的汽缸燃烧事件之后，燃料喷射模型转变为具有仅在压缩行程直接喷射更大部分的第二燃料并相应地进气道喷射更小部分第一燃料的第二燃料喷射模型。特别地，阈值数量的燃烧事件之后转变的燃料喷射模型包括将进气道喷射的第一燃料：进气行程直接喷射的第二燃料：压缩行程直接喷射的第二燃料的比率设置为30：20：50。

这样，基于燃料的相对醇含量通过改变继续发动机起动燃料喷射模型（包括进气道喷射醇含量较低的第一燃料并分流直接喷射醇含量较高的第二燃料）的燃烧事件数量，可以优化排放、燃烧稳定性和微粒物质。随着每种燃料的醇含量增加，可能需要更严格的校准控制来保持发动机起动性能，但是烟粒负荷将受到更少限制。

现在转向图5，图谱500和550显示了分别可以在发动机起动期间、转动起动期间以及发动机怠速控制期间使用的示例燃料喷射模型501-504以及551-554。如本说明书详细说明的，可以基于自发动机起动起的燃烧事件数量并基于可用的第一和第二燃料的相对醇含量来调节喷射模型。喷射模型还可以基于发动机起动是冷起动还是热机起动。从而，每个喷射模型500、550描述了相对于汽缸活塞位置的喷射正时。基于发动机循环中汽缸活塞在任何时候的位置，可以在进气行程（I）、压缩行程（C）、做功行程（P）或排气行程（E）向汽缸喷射燃料。喷射模型进一步描述是通过进气道喷射（交叉线框）、单个或多个喷射（斜线框）或两者来喷射燃料。此外，喷射模型描述是否同时执行任何火花正时调节（例如使用火花延迟）。图谱500描述当多燃料发动机系统将进气道喷射的汽油作为第一燃料而将直接喷射的E85作为第二燃料运转时发动机起动和转动起动期间和之后使用的示例喷射模型，而图谱550描述当多燃料发动机系统将进气道喷射的E10作为第一燃料而将直接喷射的E85作为第二燃料运转时使用的对应喷射模型。

现在转向示例喷射模型的图谱500，在501处显示了可以在发动机冷起动期间使用的示例喷射模型。特别地，喷射模型501描述在第一汽缸燃烧事件（事件1）期间向汽缸喷射燃料。在发动机冷起动期间，在进气门关闭事件（即上一个汽缸燃烧事件的排气行程期间）期间通过第一进气道喷射（交叉线框）将第一燃料（此处为汽油）量输送进汽缸。通过第一进气行程直接喷射和第二压缩行程直接喷射（斜线条纹框）中的每者向汽缸输送第二量的第二燃料（此处为E85）。调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量和第二压缩行程喷射量彼此相差15%以内。在描述的示例中，向汽缸喷射35%的总燃料包括在进气门关闭事件期间（例如在排气行程期间）通过进气道喷射输送的第一燃料、另外35%的总燃料包括通过进气行程直接喷射输送的第二燃料、而剩余30%的总燃料喷射包括通过压缩行程直接喷射输送的第二燃料。

除将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和多个直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在501处在进气道喷射期间火花正时（实线矩形条）可以设置成TDC前12度。

喷射模型502描述了热机起动时第一汽缸燃烧事件（事件1’）期间向汽缸喷射燃料。例如，热机起动可以包括从怠速停止再起动发动机。可替代地，热机起动可以包括从发动机没有停机很长时间（并且因此没有冷却至环境温度）的停机再起动发动机。在发动机热机起动期间，没有通过第一进气道喷射向汽缸喷射第一燃料，而通过直接压缩喷射（条纹框）仅喷射第二燃料。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量和第二压缩行程喷射量可以是0%至100%。相比而言，正常环境温度时的起动期间可以通过（第一燃料的）进气道喷射来输送40%的总燃料喷射，可以通过进气行程直接喷射来输送35%的燃料喷射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余25%的燃料喷射。

除发动机热机起动期间的单个进气道喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，与正常环境温度的TDC前12度相比，在502处火花正时（实心矩形条）可以设置为在TDC处。

喷射模型503描述发动机转动起动期间以及发动机起动（热起动或冷起动）之后特别是针对自第一汽缸燃烧事件起的多个汽缸燃烧事件（事件2到n）向汽缸喷射燃料。在发动机转动起动期间，在热机再起动期间燃料喷射转变为将较大部分的第一燃料进气道喷射进汽缸而通过进气/压缩行程喷射来直接喷射较少部分第二燃料的模型。可以调节喷射量使得进气道喷射量和直接喷射量彼此相差0%至100%。在一个示例中，在转动起动期间可以通过进气道喷射来输送70%的所有燃料喷射，而可以通过压缩行程直接喷射来输送另外30%的所有燃料喷射。

除了将喷射的燃料量分为单个进气道喷射和单个直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在503处火花正时（实心矩形条）可以调节为TDC前8度。

喷射模型504描述发动机起动和转动起动之后并且已经达到发动机怠速之后特别是针对自完成转动起动起的多个汽缸燃烧事件（事件n到m）可以使用的至汽缸的燃料喷射。当发动机正在暖机时在发动机怠速控制期间，燃料喷射转变为进气道喷进汽缸的第一燃料的量基本近似于通过进气行程喷射来直接喷射的第二燃料的量的模型。此外，在压缩行程期间没有直接喷射燃料。可以调节喷射量使得进气道喷射量和直接喷射量彼此相差0%至100%。除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和单个直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在504处在进气道喷射期间火花正时（实心矩形条）可以从MBT延迟40度。

现在转向示例喷射模型的图谱550，551处显示了在发动机冷起动期间可以使用的示例喷射模型。特别地，喷射模型551描述了在第一汽缸燃烧事件（事件1）期间向汽缸喷射燃料。在发动机冷起动期间，在进气门关闭事件期间（即在上个汽缸燃烧事件的排气期间）通过第一进气道喷射（网格线框）将第一量的第一燃料（此处是汽油）输送进汽缸。通过第一进气行程直接喷射和第二压缩行程直接喷射（斜线条纹框）中的每者向汽缸输送第二量的第二燃料（此处为E85）。调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量和第二压缩行程喷射量彼此相差15%以内。在描述的示例中向汽缸喷射的25%的总燃料包括在进气门关闭事件期间（例如排气行程期间）通过进气道喷射来输送的第一燃料，另外35%的总燃料喷射包括通过进气行程直接喷射输送的第二燃料，而剩余40%的总燃料喷射包括通过压缩行程直接喷射输送的第二燃料。

除将喷射的燃料量分为流单个进气道喷射和多个直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在551处在进气道喷射期间火花正时（实线矩形条）可以设置为TDC前12度。

喷射模型552描述热机起动时第一汽缸燃烧事件（事件1’）期间向汽缸喷射燃料。例如，热机起动可以包括从怠速停止再起动发动机。可替代地，热机起动可以包括从发动机没有停机很长时间（并且因此没有冷却至环境温度）的停机再起动发动机。在发动机热机起动期间，没有通过第一进气道喷射向汽缸喷射第一燃料，而仅通过压缩行程直接喷射（条纹框）喷射第二燃料。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量和第二压缩行程喷射量可以是0%至100%。相比而言，正常环境温度时的起动期间可以通过进气道喷射（第一燃料）来输送20%的总燃料喷射，可以通过进气行程直接喷射来输送30%的燃料喷射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余50%的燃料喷射。

除发动机热机起动期间的单个进气道喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，与正常环境温度的TDC前12度相比，在552处火花正时（实线矩形条）可以设置为在TDC处。

喷射模型553描述显示了在发动机转动起动期间以及发动机起动（热机起动或冷起动）之后特别是针对自第一汽缸燃烧事件起的多个汽缸燃烧事件（事件2到n）向汽缸喷射燃料。在发动机转动起动期间，在热机再起动期间燃料喷射转变为将较大部分的第一燃料进气道喷射进汽缸而通过进气/压缩行程喷射来直接喷射较少部分第二燃料的模型。可以调节喷射量使得进气道喷射量和直接喷射量彼此相差0%至100%。在一个示例中，在转动起动期间可以通过进气道喷射来输送60%的总燃料喷射，而通过压缩行程直接喷射另外40%的总燃料喷射。

除了将喷射的燃料量分为单个进气道喷射和单个直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在553处火花正时（实心矩形条）可以调节为TDC前12度。

喷射模型554描述发动机起动和转动起动之后并且已经达到发动机怠速之后特别是针对自完成转动起动起的多个汽缸燃烧事件（事件n到m）可以使用的示例喷射模型。当发动机正在暖机时在发动机怠速控制期间，燃料喷射转变为进气道喷进汽缸的第一量的第一燃料基本近似于通过进气行程喷射来直接喷射的第二量的第二燃料的模型。此外，在压缩行程期间没有直接喷射燃料。可以调节喷射量使进气道喷射量和直接喷射量彼此之间相差0%至100%。除了将喷射的燃料量分为单个进气道喷射和直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在554处在进气道喷射期间火花正时（实心矩形条）可以从MBT延迟40度。

通过比较喷射模型图谱500和喷射模型图谱550可以看出，随着第一燃料和第二燃料的醇含量之间的差异增加可以增加进气道燃料喷射百分比。

应理解，虽然图3-5中的示例针对不同醇含量的燃料描述燃料喷射模型，但是相同的趋势也可以应用于针对不同挥发度的燃料的燃料喷射模型，其中随着第二燃料（相对于第一燃料）的相对挥发度的增加进气燃料喷射第一燃料与直接喷射第二燃料的第一比率减小，而随着第二燃料醇含量的增加进气行程直接喷射的燃料与压缩行程直接喷射的燃料的第二比率减小。

这样，基于可用燃料的特性来调节直接喷射器和进气道喷射器之间的发动机燃料喷射量，可以更好地平衡燃料。还基于汽缸燃烧事件数量和催化剂温度来调节喷射，可以利用直接喷射（较高醇含量燃料）的燃料效率和功率输出的优点以及进气道喷射（更低醇含量燃料）的更快加热催化剂的优点，这些都不劣化排气排放。同时使用进气道和直接喷射燃料系统的组合提升了极端较冷和较热状况时发动机起动性能的稳健度。此外，正常环境温度时，同时使用进气道和直接喷射的具有变化醇含量多燃料的燃料系统的组合能优化排放（特别是微粒排放物）。这样，使用涡轮增压和直接喷射的高效发动机能增加微粒排放物。从而，在发动机起动期间通过同时使用进气道和直接喷射燃料系统，可以实现催化剂加热和发动机暖机同时实现发动机和动力系（包括涡轮增压发动机配置）较低的PM排放。

注意各种发动机和/或车辆系统配置可以使用本说明书中的示例控制和估算程序。本说明书中描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略（比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等）中的一个或多个。这样，所说明的多个步骤、操作或者功能可以按说明的序列、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，处理的顺序不是实现本说明书中描述的示例实施例的特征和优点所必须的，而是为了便于说明和描述。取决于使用的特定策略，可以重复执行说明的一个或多个步骤或功能。此外，描述的步骤可以形象地代表编入发动机控制系统中计算机可读的存储媒介的代码。

应进一步理解，本说明书中的配置和程序在本质上是示例，并且这些具体实施例不应当认为是限制，因为还可以有多种变型。例如，上述技术可以应用到V6、I4、I6、V12、对置4缸和其它类型的发动机上。本发明的主题包括各种系统和配置（以及本发明公开的其它特征、功能和/或特性）的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

权利要求特别指出了某些认为是新颖的非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可提及“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这样的权利要求应该理解为包括一个或多个这样的要素的合并，既不要求也不排除两个或更多这样的要素。公开的特征、功能、要素和/或属性的其它组合和子组合可通过修改当前的权利要求或在本申请或相关申请里通过正式提交的新权利要求来要求保护。这样的权利要求，不管在保护范围上和原始权利要求相比是宽、窄、同样的或不同的，也认为包括在本发明所公开的主题中。

Claims (10)

1.一种运转发动机的方法，包含：

针对自发动机起动起的第一燃烧事件，执行以下操作中的每个：

在进气门关闭事件期间进气道喷射第一量的第一燃料；以及

通过所述第一燃烧事件的多个喷射来直接喷射第二量的第二燃料，所述第一燃料的醇含量低于所述第二燃料的醇含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一燃料是汽油而所述第二燃料是汽油-乙醇混合物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一进气道喷射量与所述第二直接喷射量的第一比率基于所述第一燃料和所述第二燃料中每者的醇含量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，随着所述第二燃料的醇含量相对于所述第一燃料的醇含量增加，所述第一比率减小。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一比率进一步基于所述发动机的烟粒负荷、排气催化剂温度和发动机温度中的一者或多者。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过多个喷射来直接喷射所述第二量的第二燃料包括至少通过进气行程喷射和压缩行程喷射来喷射所述第二量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一进气道喷射量、所述进气行程喷射量和所述压缩行程喷射量彼此相差0％至100％。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述第二燃料的醇含量以及排气催化剂温度、发动机温度和所述发动机的烟粒负荷中的一者或多者调节所述进气行程喷射量相对于压缩行程喷射量的第二比率，所述第二比率随着所述第二燃料的醇含量增加而减小。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第一和第二比率中的每者进一步基于自发动机起动起的燃烧事件数量。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包含，基于发动机起动时排气催化剂温度和发动机温度来延迟火花正时。