CN106939844A - 燃料喷射控制的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及燃料喷射控制的方法。提供用于以减少的燃烧相位在高负荷状况下改进发动机性能同时维持汽缸内峰值压力在限制内的方法和系统。在引燃燃料喷射之后，主燃料喷射被分成多次较小的喷射，较小的喷射围绕主燃料喷射的正时分布，使得用于每次喷射的峰值汽缸压力在汽缸压力限制内。以此方式，产生更多的焓用于加快排气催化剂的升温。

Description

燃料喷射控制的方法
技术领域
本申请总体涉及每个燃烧循环每个汽缸具有多次喷射的内燃机。
背景技术
在选择的发动机工况下，燃烧相位可以被延迟以减小峰值汽缸内压力。因此，峰值汽缸压力可以被减小以维持汽缸内压力在一限制内，高于该限制，汽缸完整性能够被影响。延迟的燃烧相位可以包括火花点火发动机中的延迟的点火正时(至次优正时)或压缩点火发动机中的延迟的燃料喷射正时。当排气排放控制装置(例如，耦接到柴油发动机的后处理系统)未完全地发挥功能时，延迟的燃烧相位也可以在发动机校准期间被使用。延迟的燃烧相位在发动机中被使用，以增加排气温度并且减少NOX。
发明内容
发明人在此已经认识到延迟燃烧相位以限制峰值汽缸压力能够使发动机性能退化，特别是使全负荷性能退化。与使用更提前的燃烧相位的可能相比，延迟的燃烧相位也导致较高的燃料消耗和较高的排气温度，从而导致发动机的扭矩和功率输出受限制。当发动机使用低能量密度的燃料(诸如生物柴油或其它含氧燃料)操作时，这种问题可能被加剧。
同样地，当延迟的燃烧相位被用于加快催化剂加热时，碳氢化合物(HC)排放可以增加。如果燃烧相位延迟被限制以控制HC排放，则可以有能够通过燃烧相位(换句话说，低于期望的加热量)提供的排气温度或焓的水平的所得到的限制。其它校准参数(诸如EGR流)能够经调整以使用排气温度提供权衡(trade-off)。然而，校准可能不如在具有多个排气催化剂的发动机系统中有效率。例如，如果上游氧化催化剂在下游还原催化剂之前变得部分或完全活跃，则发动机可以继续被校准用于还原的HC排放，从而在较高的NOX水平下限制排气温度。总之，发动机性能退化并且发动机可以呈现为不达标的排放。
在一些发动机系统中，代替延迟燃烧相位，峰值点火压力和排气温度可以通过增加燃料喷射器喷嘴尺寸来升高。在其中，较大的喷嘴尺寸允许较高的燃料流穿过喷射器，从而导致每次喷射较大的燃料量被输送到汽缸中。然而，发明人已经认识到附加硬件能够增加发动机成本。此外，增加的喷嘴尺寸也能够导致退化的燃料经济性和发动机性能。
在一个示例中，上述问题中的一些可以至少部分地由用于发动机的方法解决，该方法包含：响应于用于比阈值正时稍晚发生的到汽缸中的计划的主燃料喷射的预测的峰值汽缸内压力，将计划的主燃料喷射分成至少第一喷射和第二喷射，其中第一喷射相对于计划的主燃料喷射的正时被提前。以此方式，排气温度可以被控制同时将汽缸压力维持在限制内，从而改进发动机效率。
作为一个示例，主燃料喷射可以被分成两次或更多次喷射，以提供汽缸压力分布(profile)，其中汽缸峰值压力处于目标压力。特别地，如果原来计划的主燃料喷射具有高于目标汽缸压力(即，用于给定的发动机工况的限定的峰值汽缸压力目标)的峰值汽缸压力，则主燃料喷射正时可以被延迟以限制汽缸压力。为了补偿由燃烧相位延迟导致的性能损失和焓损失中的至少一些，主燃料喷射可以被分成至少两次喷射，其中第一喷射在比原来计划的主燃料喷射的正时更早/从原来计划的主燃料喷射的正时提前的正时处发生，并且第二喷射在相当于或迟于原来计划的主燃料喷射的正时的正时处发生。分开式喷射(split injection)的正时可以基于发动机参数(诸如发动机转速、负荷、边界条件和发动机架构)调整。当提前第一喷射的正时时，在第一喷射中提供的总燃料的比例增加，使得由第一喷射导致的峰值汽缸压力处于一压力，该压力处于或正好低于峰值汽缸压力目标(或限制)。同时，在第二喷射中提供的燃料量对应地减小，以维持原来计划的喷射的总燃料喷射数量(或者其中喷射数量经调整以满足使用者命令的发动机扭矩)。第二喷射的正时被延迟，使得由第二喷射导致的峰值汽缸压力尽可能接近第一喷射的峰值汽缸压力发生，同时将汽缸压力维持在汽缸压力限制内。在一个示例中，分开式燃料喷射可以用于每个汽缸中的主燃料喷射，直到排气温度足够地高以加热一个或多个排气催化剂，诸如上游氧化催化剂和下游还原催化剂。另外地或替代地，分开式燃料喷射可以被维持，直到排气温度足够高以升高涡轮入口温度高于目标温度。
当达到或超过峰值汽缸压力限制时，通过使用分开式燃料喷射，发动机效率被改进，并且最大扭矩被实现同时保持排气温度低于最大排气温度限制。在这种情况下，分开主喷射允许喷射更多的燃料，从而产生更多的扭矩而不增加排气温度。通过使用分开式喷射来加快催化剂起燃(light-off)，分开式喷射的喷射正时可以被转移，以在排气温度低于最大排气温度限制的情况下增加排气温度。在这种情况下，分开式喷射也能够用于提供主喷射-后喷射策略。
以此方式，主燃料喷射可以被分成尽可能提前的第一喷射和尽可能接近第一喷射的结束的第二喷射。分开式喷射的使用减少将峰值汽缸压力维持在压力限制内所需要的燃烧相位延迟量。因此，这改进燃料经济性和发动机性能，特别是在高负荷下。另外，第一喷射和第二喷射的峰值汽缸压力可以被提供为充分地接近彼此，使得排气温度快速地升高，从而改进排放性能并且减少涡轮滞后。因此，这允许有增加的发动机功率，甚至当发动机使用低能量密度的燃料操作时。此外，增加的发动机性能能够被实现，而无需硬件的昂贵变化，诸如当使用低流量喷射器喷嘴时。
应当理解，提供以上本发明内容是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出发动机的示意图。
图2根据本公开描绘用于调整主喷射和在先引燃喷射的分布的示例方法的流程图。
图3描绘图示说明用于基于排气温度和汽缸压力限制确定是否分开主燃料喷射的示例方法的流程图。
图4描绘图示说明用于校准分开式主燃料喷射的每次喷射的示例方法的流程图。
图5图示说明用于汽缸压力和/或排气温度控制的分开式主燃料喷射的示例使用。
图6示出图示说明用于基于排气催化剂条件确定是否分开主燃料喷射的示例方法的流程图。
具体实施方式
下列描述涉及用于控制和调整发动机系统(诸如图1的所述发动机系统)中的主燃料喷射和可选的在先引燃(pilot)燃料喷射的分布(包括每个循环喷射的正时、量和次数)的方法。发动机控制器可以执行控制例程(诸如图2至图4和图6的示例例程)，以基于发动机工况至少分开到汽缸中的主燃料喷射，以便增加发动机扭矩和功率同时将汽缸峰值压力维持在预定限制内。特别地，如图5所示，发动机可以每个燃烧循环使用多次喷射来操作，喷射基于排气温度和汽缸压力约束来校准。
现在参照图1，其示出具有可以包括在车辆的推进系统中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统并且由经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30(也称为汽缸30)可以包括具有活塞36定位在其中的燃烧室壁32。活塞36可以耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)耦接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮(未示出)耦接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气歧管48排放燃烧气体至排气通道68。进气歧管44和排气歧管48可以选择性地分别经由进气门52和排气门54与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在图1描绘的示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53可以均包括一个或多个凸轮，并且可以利用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门致动控制。例如，汽缸30可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或多个燃料喷射器，用于向其提供燃料。作为非限制性示例，汽缸30被示为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出耦接到汽缸30，用于与经由电子驱动器69从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射在其中。以此方式，燃料喷射器66提供所谓的燃料到燃烧室30中的直接喷射。在其它示例中，例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的一侧或者安装在燃烧室的顶部。在其它示例中，燃料喷射器66可以耦接到进气道以提供所谓的进气道燃料喷射。此外，汽缸30可以经配置以从多个直接燃料喷射器中的每一个、多个进气道燃料喷射器或进气道燃料喷射器和直接燃料喷射器中的每一个接收燃料。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。
燃料可以在燃烧循环期间由燃料喷射器66通过多次喷射输送至汽缸30。多次喷射可以包括在压缩冲程期间的多次喷射、在进气冲程期间的多次喷射或在压缩冲程期间的一些直接喷射和在进气冲程期间的一些直接喷射的组合。如参照图2至图4在本文详细阐述的，在选择的状况下，排气温度可以通过将主燃料喷射(即，在引燃喷射之后且在后喷射之前的喷射)分成两次或更多次喷射而升高。两次或更多次分开式喷射可以在压缩冲程中被执行用于压缩点火发动机，喷射的正时和持续时间经调整使得由分开式喷射中的每一个引起的峰值汽缸压力处于目标压力(例如，处于或正好低于汽缸压力限制，但不高于汽缸压力限制)并且是连续的(例如，在彼此的阈值距离/时间内)。另外，基于NVH考虑，引燃喷射也可以被分成两次或更多次喷射。
同样地，当有多个燃料喷射器耦接到汽缸时，每个喷射器可以输送在汽缸30中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外，从每个喷射器输送的燃料的分布和/或相对量可以随工况(诸如发动机负荷、发动机温度、爆震等)改变。注意，这些仅是不同喷射比和分开比的示例，并且可以使用各种其它喷射比和分开比。此外，应该认识到，进气道喷射的燃料可以在打开的进气门事件期间、在关闭的进气门事件(例如，基本上在进气冲程之前，诸如在排气冲程期间)期间以及在打开的进气门操作和关闭的进气门操作期间输送。
在一个示例中，发动机10可以是通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其它非限制性实施例中，发动机10可以通过压缩点火和/或火花点火燃烧包括汽油、生物柴油或含有混合燃料(例如，汽油和乙醇或汽油和甲醇)的酒精的不同燃料。因此，本文所述的实施例可以在任何合适的发动机中使用，包括但不限于柴油和汽油压缩点火发动机、火花点火发动机、直接或进气道喷射发动机等。在其中发动机是压缩点火发动机的示例中，燃烧相位的正时可以通过调整(例如，延迟)燃料喷射正时来改变。在其中发动机是火花点火发动机的示例中，燃烧相位的正时可以通过调整(例如，延迟)火花正时或燃料喷射正时或者通过改变火花能量来改变(例如，延迟)。
进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的位置可以由控制器12经由提供给包括在节气门62内的电动马达或致动器-通常称为电子节气门控制(ETC)的配置的信号改变。以此方式，节气门62可以经操作以改变提供给燃烧室30等其它发动机汽缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于提供相应的信号MAF和MAP给控制器12。
此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140将期望部分的排气从排气通道68引导至进气歧管44。所提供的EGR量可以由控制器12经由EGR阀142改变。通过将排气引入发动机10，可用于燃烧的氧量减少，从而降低燃烧火焰温度并且减少例如NOX的形成。如图所示，EGR系统还包括EGR传感器144，其可以布置在EGR通道140内并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。在一些状况下，EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，从而提供在一些燃烧模式下控制点火正时的方法。此外，在一些状况下，一部分燃烧气体可以通过控制排气门正时(诸如通过控制可变气门正时机构)保留或捕获在燃烧室中。
排气系统128包括在排放控制系统70的上游耦接到排气歧管48的排气传感器126。排气传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOX、HC或CO传感器。
排放控制系统70被示出沿排气通道68布置在排气传感器126的下游。排放控制系统70可以是选择性催化还原(SCR)系统、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。例如，排放控制系统70可以包括SCR催化剂71和柴油微粒过滤器(DPF)72。在一些实施例中，DPF 72可以位于SCR催化剂71的下游(如图1所示)，而在其它实施例中，DPF 72可以被定位在SCR催化剂71的上游(未在图1中示出)。排放控制系统70还可以包括排气传感器162。传感器162可以是用于提供排气成分(诸如NOX、NH3等)的浓度的指示的任何合适的传感器并且可以是例如EGO或颗粒物质(PM)传感器。在一些实施例中，传感器162可以位于DPF 72的下游(如图1所示)，而在其它实施例中，传感器162可以被定位在DPF 72的上游(未在图1中示出)。此外，应当认识到，一个以上的传感器162可以被设置在任何合适的位置。
此外，在一些实施例中，在发动机10的操作期间，排放控制系统70可以通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个汽缸被周期性地重置。
控制器12在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质-在该特定示例中被示为只读存储器芯片106、随机存取存储器108、不失效存储器110和数据总线。控制器12可以与耦接到发动机10的传感器连通，并且因而从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，除了前面讨论的那些信号以外，还包括：从质量空气流量传感器120引入的质量空气流量(MAF)的测量；来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到所述曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP；以及来自排气传感器126和162的排气成分浓度。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。注意，可以使用上述传感器的各种组合，如无MAP传感器而有MAF传感器，反之亦然。在化学计量操作期间，该传感器可以给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器连同发动机转速能够提供引入汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也被用作发动机转速传感器的传感器118对曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。
除了上述传感器，燃烧传感器(未示出)可以基于每个汽缸耦接到单独的汽缸。燃烧传感器可以是如本领域中已知的适当传感器，例如，爆震传感器、振动传感器、温度传感器、压力传感器等或者它们的任何组合。燃烧传感器可以感测燃烧相关参数，例如，诸如峰值压力值、峰值压力的方位、峰值压力的正时或它们的任何组合。例如，每个汽缸可以包括用于估计在汽缸中的燃烧事件期间汽缸压力变化的汽缸内压力传感器。峰值汽缸压力(例如，峰值压力值和正时)可以基于汽缸内压力传感器的输出来确定。
控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器以基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。例如，基于来自汽缸内压力传感器的输入，控制器可以调整汽缸燃料直接喷射器的打开的正时和持续时间。作为另一示例，基于来自汽缸内压力传感器的输入，控制器可以调整火花点火正时。存储介质只读存储器106能够编程有表示由处理器102可执行的指令的非临时性计算机可读数据，用于执行下面描述的例程以及被预期但未具体列出的其它变体。示例例程通过参照图2至图5和图6在本文描述。
如上所述，图1示出多缸发动机的仅一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器等。
现在转向图2，示例方法200被示出用于燃烧相位控制。特别地，燃烧相位可以通过调整引燃燃料喷射和主燃料喷射的分布以提供期望的焓同时实现获得目标汽缸峰值压力来调整。方法200可以由此构成用于燃烧相位控制的主控制回路。用于执行方法200和本文包括的方法的剩余部分的指令可以基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(如参照图1在上面描述的传感器)接收的信号由控制器执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器，以根据下面描述的方法调整发动机操作。
在202处，该方法包括估计和/或测量发动机工况。这些包括例如发动机转速、指示的扭矩需求、指示的平均有效压力(IMEP)、歧管压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、环境状况(例如，环境温度、压力和湿度)、发动机燃料消耗(相对于目标燃料消耗速率)等。可以考虑的其它参数可以包括发动机几何形状(孔径尺寸、发动机位移、有效压缩比等)和进气边界条件(压力、温度、质量流量等)。此外，可以确定喷射到发动机中的(或在燃料箱中可用的)燃料的类型。在一个示例中，这包括确定可用燃料的辛烷值和/或可用燃料的能量密度。
在204处，基于估计的发动机工况，可以确定引燃燃料喷射分布。因此，引燃喷射可以包括用作用于随后的主燃烧的点火源(代替火花)的喷射。应当认识到，本文中在主喷射之前输送的所有燃料喷射被称为引燃喷射。作为一个示例，引燃喷射数量可以是在给定轨压力下取决于所需求的总燃料数量和喷射器最小输送数量的总喷射燃料的1％至20％。
确定引燃燃料喷射分布包括确定喷射的正时、在喷射中输送的总燃料的量和喷射的持续时间。作为一个示例，引燃喷射可以在TDC之前在40CAD处启用并且在TDC之前继续直到32CAD。例如，在怠速状况下操作的6.7L发动机中，输送的总燃料量可以是10mg/冲程。在此，怠速引燃数量的范围可以从7％(或0.7mg/冲程作为最小输送)至20％(或2mg/冲程)。在以约7mg/冲程操作的3.2L发动机的示例中，引燃喷射数量可以是约2mg/冲程或更高。
在206处，基于估计的发动机工况，可以确定主燃料喷射分布。因此，主喷射可以包括用于汽缸中的主燃烧事件的喷射。应当认识到，本文中在引燃喷射之后且在后喷射之前输送的所有燃料喷射被称为主喷射。作为一个示例，主喷射可以提供在给定轨压力下取决于所需求的总燃料数量和喷射器最小输送数量的总燃料的55％至98％。
确定主燃料喷射分布包括确定喷射的正时、在喷射中输送的总燃料量和喷射的持续时间。另外，如参照图3详细阐述的，确定主燃料喷射分布也可以包括确定是否将主燃料喷射作为单次喷射或者分成一组多次较小的喷射输送。因此，在全负荷下的发动机操作期间，计划的主燃料喷射的正时可以被延迟(在本文中也称为延迟的燃烧相位)，以便降低峰值汽缸压力低于汽缸压力限制。峰值压力受限制，以减轻汽缸退化。然而，延迟的燃烧相位导致引起比期望的发动机燃料消耗速率更高的发动机燃料消耗速率的次优燃烧正时。另外，排气温度可以高于期望的排气温度。由于发动机扭矩和功率的限制，这不仅影响发动机燃料经济性，而且还影响发动机性能。在一些示例中，也可以导致排气催化剂的非均匀加热和激活/活化(诸如由于上游催化剂在下游催化剂保持不活跃时被激活)。如本文详细阐述的，响应于用于比阈值正时稍晚发生的到汽缸中的计划的主燃料喷射的预测的峰值汽缸内压力，其中阈值正时是基于最大发动机输出扭矩的最优正时(即，在延迟的燃烧相位的状况下)，发动机控制器可以将计划的主燃料喷射分成至少第一喷射和第二喷射。此外，第一喷射可以相对于计划的主燃料喷射的正时被提前输送，而第二喷射相对于计划的主燃料喷射的正时被延迟输送。将主喷射分成多次较小的喷射的技术效果是在使用较小的燃烧相位延迟的情况下较大的焓量可以从燃烧事件提取，并且同时维持汽缸压力更接近目标压力(且在汽缸的压力限制内)。这允许改进的燃料经济性和发动机性能。
因此，主喷射分布可以经调整以影响(多次)主燃料喷射，该主燃料喷射显著地影响发动机的功率输出。通常，引燃喷射不显著地直接增加发动机的功率或扭矩输出。因此，喷射分布可以使引燃喷射分布不改变。然而，分开式主喷射策略可以使用引燃喷射(即，由发动机控制器标记为“引燃”喷射的喷射)，但是喷射的数量将更高(＞10％)并且将被定时使得其通过发动机显著地产生正功(positive work)。在其中，引燃喷射可以被用作附加主喷射事件并且不再如其原来被作为(或标记为)传统的引燃喷射。换句话说并且在下面详细阐述的，“引燃”喷射可以变成主喷射，不管其标记。
在208处，可以确认是否已经启用分开式主喷射。如参照图3的方法在下面详细阐述的，在一个示例中，分开式主喷射可以响应于比阈值正时更延迟的计划的主燃料喷射而被启用。替代地，分开式主喷射可以响应于用于比阈值正时稍晚发生的计划的主燃料喷射的峰值汽缸压力而被启用。如果分开式主喷射被启用，则在209处，该方法包括确定用于分开式燃料喷射的初始分布。例如，可以确定分开式喷射的喷射次数。因此，主喷射可以被分成至少第一喷射和第二喷射。除了分开式喷射的喷射次数之外，初始分开式喷射分布还可以包括每次喷射的初始正时(诸如喷射正时的开始、喷射正时的结束和平均喷射正时)、每次喷射的持续时间和每次喷射中的燃料量。
喷射的绝对最大次数可以由发动机控制器基于发动机状况并且进一步基于喷射器能力限制。喷射次数可以由燃料喷射器基于工况和喷射之间的最小停留时间确定。在一个示例中，燃料喷射的次数可以被调整为足以在压缩冲程中尽可能早地在最大汽缸压力水平下产生恒定/固定的(flat)汽缸压力同时尽可能地提前燃烧正时的结束。较多次数的燃料喷射实现更好地控制来自燃烧的热释放的速率，同时最小化汽缸压力轨迹中的峰值。还增加喷射之间的附加停留时间，附加的停留时间延迟最后燃料喷射的喷射的结束并且因而延迟燃烧正时的结束。
在210处，该方法还包括校准分开式喷射。如参照图4详细阐述的，校准主燃料喷射包括基于汽缸的峰值压力调整分开式燃料喷射的每次喷射的量、正时和持续时间，以优化主喷射正时提前并在目标汽缸压力下(诸如在最大汽缸压力下)提供两个或更多个峰值。喷射可以经校准以提高发动机的燃料经济性(诸如通过减少制动燃料消耗率BSFC)，并且从燃烧事件提取最多的焓/热。在校准分开式喷射时，该方法移动到218，其中发动机校准设置被更新，并且在220处，发动机使用根据确定的燃料喷射分布和校准的设置输送的燃料操作。
如果分开式主喷射未被启用，则在212处，该方法包括确定排气温度是否低于阈值温度。在一个示例中，阈值温度基于排气催化剂(诸如上游氧化催化剂和下游还原催化剂中的一个或多个)的起燃或激活温度。如果排气温度不低于阈值，即如果排气足够热，则在214处，该方法包括减少(单次)主喷射中的燃料的数量以降低排气温度。主喷射中的燃料的数量可以通过减少喷射的脉冲宽度或提前喷射的结束(EOI)的正时来减少。此后，该方法移动到218，其中发动机校准设置被更新并且发动机使用根据确定的燃料喷射分布输送的燃料操作。
如果排气温度低于阈值，即如果排气不足够热，则在216处，该方法包括增加(单次)主喷射中的燃料的数量以满足扭矩需求，同时还升高排气温度。主喷射中的燃料的数量可以通过增加喷射的脉冲宽度或延迟喷射的结束(EOI)的正时来增加。此后，该方法移动到218，其中发动机校准设置被更新，并且在220处，发动机使用根据确定的燃料喷射分布和校准设置输送的燃料操作。
现在转向图3，示例方法300经提供用于确定主喷射分布。特别地，方法300启用控制器，以决定是否将计划的主喷射分成多次较小的喷射。换句话说，方法300可以构成方法200的主控制回路的分开式喷射启用决定子例程。在一个示例中，诸如在206处，方法300可以作为方法200的一部分执行。
在301处，该方法包括检索与估计的发动机工况(诸如在图2的202处估计和/或测量的那些工况)相关的数据。另外，可以检索关于计划的主燃料喷射的细节。例如，控制器可以基于估计的工况确定初始计划的主燃料喷射分布，并且然后进一步确定是否基于下面讨论的具体考虑分开主燃料喷射。
在302处，该方法包括确定峰值汽缸压力(Peak_pr)、排气温度(T_exh)、操作者扭矩需求(Tq_dmd)和计划的主燃料喷射数量(Main_inj_qty)中的一个或多个是否高于对应限制。在一个示例中，峰值汽缸压力目标可以限定用于给定的发动机工况，并且可以确定汽缸压力是否处于或高于峰值汽缸压力目标。如果到汽缸中的计划的主燃料喷射比阈值正时稍晚(诸如基于最大发动机输出扭矩的最优正时)发生，则峰值汽缸压力可以高于目标压力。如果对应限制/目标尚未被超过，则在304处，该方法包括确定当前发动机转速和指示的扭矩是否保证分开式主喷射。例如，控制器可以参考指示喷射分布(例如，单次或分开式喷射)作为发动机转速和负荷的函数的预定校准表。如果发动机转速和扭矩不保证分开式主喷射，则在314处，该方法包括维持主燃料喷射作为单次喷射并且不启用分开式主喷射。在本文中，该方法可以采取向发动机提供燃料用于使主燃料喷射作为单次喷射，其中正时和量(根据计划的主喷射燃料分布)被计划。
在一些示例中，附加地或可选地，可以确定车辆操作者是否想要启用分开式燃料喷射。如果未接收关于请求分开式燃料喷射的使用者输入，则该方法可以维持单次主燃料喷射。
如果在302处评估的参数中的任何一个参数已经超过其对应目标/限制，则该方法移动到306，以估计或测量最大机动汽缸压力。如本文所用的，当发动机正在旋转而无任何燃料喷射和燃烧时，最大机动汽缸压力对应于由发动机的机械压缩产生的最大汽缸压力。最大机动汽缸压力可以使用汽缸内压力和/或温度测量、校准表和监视发动机边界条件的发动机传感器中的一个或多个计算或估计。作为一个示例，估计可以基于作为发动机转速/负荷条件的函数存储在控制器的存储器中的校准映射图。作为另一示例，估计可以基于考虑发动机的位移、汽缸几何形状、有效压缩比、进气压力、排气压力、进气温度和空气流量等其它因素的相关函数。估计可以进一步基于燃料箱中的可用燃料的能量密度。
在308处，该方法包括基于当前发动机工况确定用于汽缸的最大汽缸压力(或汽缸峰值压力限制)。例如，汽缸峰值压力限制可以至少基于发动机转速和扭矩需求并进一步基于包括涡轮入口温度的温度被确定用于汽缸。作为一个示例，发动机控制器可以基于作为发动机转速对需求的指示的扭矩的函数映射的校准表确定最大汽缸压力以及确定涡轮入口温度(其中如果涡轮入口温度达到最大阈值温度，则可以减小限制)。作为另一示例，最大汽缸压力可以基于发动机转速和需求的指示扭矩之间的相关函数。
在310处，该方法包括比较最大机动汽缸压力与最大汽缸压力，以及基于最大机动汽缸压力和最大汽缸压力之间的差估计峰值压力余量。特别地，控制器可以从估计的最大机动汽缸压力减去最大汽缸压力(或汽缸压力限制)，以产生估计的峰值压力余量。
在312处，该方法包括确定峰值压力余量是否高于用于分开式主喷射的最小阈值(threshold_min)。换句话说，确定汽缸是否将使用单次主燃料喷射在汽缸峰值压力目标下或超过汽缸峰值压力目标操作。因此，如果汽缸使用单次主燃料喷射在汽缸峰值压力目标下或超过汽缸峰值压力目标操作，则燃烧相位可能需要延迟，从而导致燃料和焓害处。在这种状况下，分开式主燃料喷射可以有利地用于提前燃烧相位(或减少需要的燃烧相位延迟量)，同时维持汽缸压力在限制内。
具体地，如果峰值压力余量高于阈值，则在316处，该方法包括启用分开式主燃料喷射。例如，启用的分开式燃料喷射命令可以从控制器发送至燃料喷射器。在318处，该方法还包括确定初始分开式燃料喷射分布。这可以是在进一步校准之前基于工况和原来计划的主燃料喷射确定的分开式燃料喷射分布。例如，可以确定分开式喷射的喷射次数。因此，主喷射可以被分成至少第一喷射和第二喷射。除了分开式喷射的喷射次数之外，初始分开式喷射分布可以包括每次喷射的初始正时(诸如喷射正时的开始、喷射正时的结束和平均喷射正时)、每次喷射的持续时间和每次喷射中的燃料量。
因此，调整燃料喷射分布的目的是最大化制动燃料消耗率(BSFC)和尽可能地提前燃烧的结束，同时满足来自使用者的命令负荷。当燃烧在汽缸中发生时，分布经调整以产生平坦的压力轨迹或者在最大汽缸压力下至少尽可能地平坦。这确保热力学功(即，由于体积变化倍增的压力)的最大量正在产生。
作为一个示例，计划的主喷射可以被分成两次或更多次较小的喷射。用于较小的喷射的第一喷射的喷射正时的开始可以提前(相对于计划的主喷射的正式的开始)，并且设置在第一喷射中的燃料量可以增加，直到第一峰值压力在目标压力下发生。特别地，提前第一喷射的相位同时调整数量来实现目标压力，直到实现(诸如由热效率、平均有效压力、燃烧稳定性等估计的)最大效率。例如，第一喷射的正时可以相对于计划的主燃料喷射的正时被提前，以维持第一喷射的峰值汽缸内压力处于或低于峰值压力限制。当第一喷射的峰值汽缸内压力达到峰值压力限制时，可以结束第一喷射的持续时间。
在另一示例中，在第一喷射中输送的燃料的正时、持续时间和量可以基于操作者扭矩需求(或发动机负荷)确定。
当调整第一喷射的数量时，第二(和一个或多个随后的)喷射的数量被对应地减少，以维持总燃料数量(作为计划的主喷射)。然后，移动第二(和一个或多个随后的)分开式喷射的相位以尽可能地接近在先喷射的结束，而不超过汽缸压力目标。如果汽缸压力响应于燃料数量，则最大化喷射数量直到汽缸压力达到峰值压力。例如，发动机控制器可以相对于计划的主燃料喷射的正时延迟第二喷射的正时，以维持第二喷射的峰值汽缸内压力处于或低于峰值压力限制。第二喷射的峰值汽缸内压力和第一喷射的峰值汽缸内压力之间的间距由喷射器限制，间距基于第一喷射的结束和第二喷射的开始之间的物理最小硬件延迟确定。
附加地或替代地，如果汽缸压力不响应于燃料数量，则喷射数量可以被最大化，直到涡轮入口温度达到目标温度。例如，如果涡轮入口温度不充分地升高，则第二(或随后的)喷射的持续时间可以被延长或者喷射正时的结束可以被延迟。例如，发动机可以是包括由排气涡轮驱动的进气压缩机的增压发动机，其中第二喷射的持续时间基于涡轮的入口温度调整，随着涡轮入口温度增加高于阈值温度，持续时间减小。通过基于汽缸压力优化，发动机性能被改进。通过基于涡轮入口温度优化，可以减少涡轮滞后。应当认识到，第一喷射和第二喷射中的每一个的正时和持续时间可以基于发动机的估计的BSFC被进一步调整，以改进发动机燃料经济性同时提供延迟的燃烧相位。因此，当分开计划的主燃料喷射时，可以维持引燃燃料喷射的正时和持续时间。
在320处，该方法包括校准分开式燃料喷射，如参照图4详细阐述的。在322处，该方法包括在一个或多个汽缸燃烧事件期间维持分开式喷射事件的使用，直到汽缸压力和涡轮入口温度两者处于其目标值。即，用于多个连续汽缸燃烧事件的主喷射可以被分成多次较小的喷射，直到实现目标排气压力和/或温度分布。
如果峰值压力余量低于阈值，则在314处，该方法包括维持单次主燃料喷射并且不启用分开式主燃料喷射。例如，停用的分开式燃料喷射命令可以从控制器被发送至燃料喷射器。
现在转向图4，示例方法400经示出用于在做出启用主燃料喷射的分开的决定之后校准分开式主燃料喷射。校准包括基于汽缸的峰值压力目标或限制以及基于发动机燃料消耗考虑调整分开式燃料喷射的每次喷射的正时和持续时间。例如，调整可以基于相对于汽缸的限定的峰值压力目标的汽缸内压力传感器的输出。方法400可以构成方法200的主控制回路的分开式喷射优化子例程。在一个示例中，方法400可以作为方法200的一部分(诸如在210处)被执行和/或作为方法300的一部分(诸如在320处)被执行。
方法400包括在402处确认启用分开式喷射。即，可以确认：已经确认分开主喷射的决定并且用于分开主燃料喷射的信号已经由发动机控制器命令。因此，分开式喷射可以包括至少第一喷射和第二喷射。主燃料喷射可以被分成更多次喷射。如果分开式喷射未被确认，则在404处，该方法包括维持单次主燃料喷射。
在406处，在确认启用分开式喷射后，该方法包括估计用于分开式燃料喷射中的每次喷射的峰值汽缸压力。例如，可以估计用于分开式主喷射的第一喷射的峰值汽缸压力(main_inj_1)和用于分开式主喷射的第二喷射的峰值汽缸压力(main_inj_2)。用于每次喷射的峰值汽缸压力可以使用汽缸内压力和/或温度测量、校准表和监视发动机边界条件的发动机传感器中的一个或多个来计算或估计。作为一个示例，估计可以基于作为发动机转速/负荷条件的函数映射并存储在控制器的存储器中的校准映射图。作为另一示例，估计可以基于考虑发动机的位移、汽缸几何形状、有效压缩比、进气压力、排气压力、进气温度和空气流量等其它因素的相关函数。
控制器然后前进，以校准第一喷射和第二喷射。在当前示例中，第一喷射和第二喷射被示为连续地校准。然而，应当认识到，在替代示例中，第一喷射和第二喷射可以被同时校准。
特别地，在408处，可以确定用于第一喷射的估计的峰值汽缸压力(Peak_cyl_pr_1)是否高于阈值。如较早在图3中讨论的，阈值可以是基于发动机工况(诸如基于发动机转速和扭矩需求)确定的用于汽缸的最大汽缸压力(或汽缸峰值压力限制)。如果用于第一喷射的峰值汽缸压力高于阈值，则在410处，该方法包括减小第一喷射中的燃料的数量。作为一个示例，分开式喷射的第一喷射中的燃料的数量可以使用基于(诸如由汽缸内压力传感器测量的)峰值汽缸压力的闭合反馈控制回路来减小。在另一示例中，第一喷射中的燃料的数量可以使用燃料数量、喷射正时的开始和用于第一喷射的峰值汽缸压力之间的前馈相关减少。另外，如果用于第一喷射的峰值汽缸压力低于阈值，则在412处，该方法包括增加第一喷射中的燃料的数量。作为一个示例，分开式喷射的第一喷射中的燃料的数量可以使用基于(诸如由汽缸内压力传感器测量的)峰值汽缸压力的闭合反馈控制回路增加。在另一示例中，第一喷射中的燃料的数量可以使用燃料数量、喷射正时的开始和用于第一喷射的峰值汽缸压力之间的前馈相关增加。
从410和412中的每一个，该方法前进到414，其中确定发动机的燃料消耗速率是否处于最小目标速率。例如，可以确定发动机的燃料消耗速率是否处于较低的BSFC限制。如果是，则在416处，该方法包括维持第一喷射的正时。另外，如果发动机的燃料消耗速率未处于最小目标速率(即，燃料消耗高于期望的燃料消耗)，则在418处，该方法包括调整第一喷射的正时。在本文中，第一喷射的正时可以从计划的单次主燃料喷射的正时提前或延迟。在一个示例中，正时可以使用燃料消耗、喷射正时的开始和在第一喷射中输送的燃料的数量之间的前馈相关调整。
在校准第一喷射之后，该方法前进以校准第二喷射。具体地，从416和418中的每一个，该方法前进到420，其中可以确定用于第二喷射的估计的峰值汽缸压力(Peak_cyl_pr_2)是否高于阈值。如较早在图3中讨论的，阈值可以是基于发动机工况(诸如基于发动机转速和扭矩需求)确定的用于汽缸的最大汽缸压力(或汽缸峰值压力限制)。在当前示例中，第一喷射的峰值压力和第二喷射的峰值压力与共同阈值相比较。然而，应当认识到，在替代示例中，第二喷射的峰值压力可以与不同于(例如，高于或低于)与第一喷射的峰值压力相比较的阈值比较。
如果用于第二喷射的峰值汽缸压力高于阈值，则在422处，该方法包括延迟第二喷射的正时。在本文中，第二喷射的正时相对于计划的单次主燃料喷射的正时被延迟。作为一个示例，第二喷射的正时可以使用基于(诸如由汽缸内压力传感器测量的)峰值汽缸压力的闭合反馈控制回路延迟。在另一示例中，第二喷射的正时可以使用喷射正时的开始和用于第二喷射的峰值汽缸压力之间的前馈相关延迟。
如果用于第二喷射的峰值汽缸压力低于阈值，则在424处，该方法包括提前第二喷射的正时。在本文中，第二喷射的正时相对于计划的单次主燃料喷射的正时提前。作为一个示例，第二喷射的正时可以使用基于(诸如由汽缸内压力传感器测量的)峰值汽缸压力的闭合反馈控制回路提前。在另一示例中，第二喷射的正时可以使用喷射正时的开始和用于第二喷射的峰值汽缸压力之间的前馈相关提前。
从422和424中的每一个，该方法前进到426，其中确定排气温度(T_exh)是否高于阈值温度。例如，可以确定排气温度是否高于温度限制，超过该温度限制，可以发生发动机组件退化。替代地，可以确定排气温度是否高于催化剂起燃/激活温度。
如果排气温度高于阈值温度，则在428处，该方法包括减少第二喷射中的燃料的数量。在一个示例中，分开式喷射的第二喷射中的燃料的数量可以使用基于排气温度(诸如由排气歧管温度传感器测量)的闭合反馈控制回路减少。在另一示例中，第二喷射中的燃料的数量可以使用燃烧正时的结束(或用于第二喷射的喷射正时的结束)和排气温度之间的前馈相关减少。因此，第二喷射的正时可以经调整使得第二喷射从第一喷射延迟。
另外，如果排气温度低于阈值温度，则在430处，该方法包括增加第二喷射中的燃料的数量。作为一个示例，分开式喷射的第二喷射中的燃料的数量可以使用基于指示的扭矩的闭合反馈控制回路增加。在另一示例中，第二喷射中的燃料的数量可以使用燃料数量和用于第二喷射的指示的扭矩之间的前馈相关增加。
在一些示例中，第一喷射和第二喷射的调整同时执行。例如，第一喷射的燃料喷射数量经调整以满足使用者扭矩需求，第一燃料喷射数量基于将主喷射数量与指示的扭矩相关联的实验数据使用相关或校准映射图确定。这被完成，因为实际指示的或制动扭矩未物理地在发动机上测量。然后，分开式喷射的最后喷射可以用于满足使用者扭矩需求，其中喷射量增加直到达到使用者命令的扭矩并且排气温度低于最大可允许的排气温度。否则，发动机可以自己降低速率(de-rate)并且停止增加燃料数量至最后的分开式主喷射。
在其中分开式喷射包括附加喷射的示例中，发动机控制器可以以与上面讨论的相同方式校准附加喷射。在校准第一喷射和第二喷射(和附加喷射)中的每一个之后，校准的设置可以在发动机控制器的存储器中更新，并且该例程可以结束。此后，发动机可以使用校准的燃料喷射设置恢复燃料输送。
在一个示例中，上面讨论的校准方法可以作为固定校准策略在发动机控制器内实施。替代地，校准方法可以与燃烧反馈传感器(诸如汽缸内压力传感器)耦合，并且校准可以按要求被激活。
此外，校准可以基于关于可用于喷射的燃料的类型的信息被进一步更新。例如，使用IMEP测量，或者基于来自于排气氧传感器的输出，控制器可以确定燃料是否具有较高或较低的能力密度并且相应地调整主喷射的校准(包括分开式喷射的次数、分开式喷射的正时和持续时间等)，从而补偿燃料差。在一个示例中，当燃料的能量密度较低时(例如，当燃料是生物柴油或含氧燃料时)，校准可以包括分开式喷射中的较大次数的喷射。相比之下，当燃料的能量密度较高时(例如，当燃料是柴油时)，校准可以包括分开式喷射中的较小次数的喷射。因此，能量密度直接地影响喷射持续时间。较高的能量密度将需要较短的喷射，并且在许多情况下，将需要较少的喷射来实现相同的负荷和发动机效率。此外，控制器可以基于来自具体的汽缸燃烧反馈系统(诸如汽缸内压力传感器)的信息对每个单独汽缸中的分开式喷射做出调整，从而考虑汽缸至汽缸中可能的压缩比或气流的差。
此外，第二喷射的持续时间可以基于涡轮入口温度、排气NOX水平、排气尾管碳氢化合物水平和排气CO排放中的一个或多个调整。上述值可以被建模或测量。此外，控制器可以在被具体地调整以使每个后处理催化剂单独地升温的校准之间转移。
作为一个示例，计划的主喷射分布可以包括在TDC之前在2CAD处开始并在TDC之后在10CAD处结束的单次延迟的喷射，其中峰值汽缸压力出现在TDC之后的16CAD周围。响应于延迟的燃烧相位，主喷射可以被分成两次喷射，两次喷射包括在TDC之前在10CAD处开始并在TDC之前继续到6CAD的第一喷射和在TDC之前在6CAD处开始并在TDC之后继续到12CAD的第二喷射。
在另一示例中，分开式喷射的第一喷射(包括正时、持续时间和燃料量)可以基于使用者扭矩需求调整。然后，第二喷射(包括正时、持续时间和燃料量)可以经校准产生排气温度和焓。这是因为由于其进一步远离TDC燃烧，第二喷射产生比第一喷射更少的扭矩。
应当认识到，当上面公开的方法讨论分开主喷射并校准分开式喷射的每次喷射以增加汽缸压力和排气温度至在预定限制内的目标温度时，在替代示例中，分开式喷射可以经校准以减小汽缸压力和排气温度至目标温度。例如，校准可以用于在目标扭矩和功率水平下减小汽缸峰值压力，从而提高发动机耐久性。
根据本公开的示例分开式主燃料喷射分布的实施例在图5的映射图500中呈现。映射图500图示说明以曲柄角度(CAD)沿x轴线的发动机位置。现在参照每个映射图中的顶部曲线图，曲线502通过参照其从上止点(TDC)和/或下止点(BDC)的方位，并且进一步参照其在发动机循环的四个冲程(进气、压缩、做功和排气)内的方位描绘活塞位置(沿y轴线)。映射图500具体地描绘压缩冲程和做功冲程，以呈现在压缩冲程和做功冲程之间的TDC活塞位置处或周围发生的燃料喷射。如由正弦曲线502指示的，活塞通过压缩冲程的结束从BDC(在完成进气冲程之后)逐渐地向上移动到TDC。活塞然后通过做功冲程的结束返回到BDC。
映射图500的中间曲线图描绘用于经历燃烧的汽缸的汽缸压力分布。由虚曲线508所示的用于汽缸中的计划的单次主燃料喷射的汽缸压力分布与由实曲线506所示的用于汽缸中的分开式主燃料喷射的汽缸压力分布相比较。
底部曲线图510描绘用于经历燃烧的汽缸的示例燃料喷射分布。由虚线(M1)所示的用于汽缸中的计划的单次主燃料喷射的燃料压力分布(包括正时、持续时间等)与由实线(M1’和M2’)所示的用于汽缸中的分开式主燃料喷射的燃料喷射分布相比较。在当前示例中，维持在主燃料喷射之前的引燃喷射(P1)的分布。
在该示例中，发动机可以是压缩点火发动机，其作为非限制性示例可以通过诸如柴油或生物柴油等燃料燃烧。
发动机控制器可以确定用于输送总燃料量的初始燃料喷射分布。在初始分布中，发动机控制器可以以作为包括第一单次引燃喷射P1(也称为“平”引燃喷射)和第二单次主喷射M1的两次喷射将总燃料量提供至汽缸。第一引燃喷射P1可以经安排以在持续时间d1内在CAD1处在压缩冲程期间较早设置，而第二主喷射可以经安排以在持续时间d2内在CAD2处在做功冲程期间较晚设置。例如，包括总喷射燃料的1％至20％的第一引燃喷射P1可以经安排以在32CAD BTDC处被输送。然后，总燃料的剩余部分可以在2CAD ATDC处被输送。由于这种燃料喷射分布，峰值汽缸压力可以在16CAD ATDC周围出现，如由虚曲线508指示的。在本文中，为了使峰值汽缸压力不超过峰值汽缸压力限制504(例如，在150巴处或在150巴周围)，燃烧相位延迟，使得峰值汽缸压力较晚在做功冲程中出现。
为了增强燃烧性能，并且提高排气温度和汽缸压力控制，计划的单次主燃料喷射M1可以被分成多次较小的喷射。在当前示例中，单次主喷射分成第一主喷射M1’和第二主喷射M2’。第一主喷射M1’在持续时间d3内在CAD3处被提供，而第二主喷射M2’在持续时间d4内在CAD4处被提供。特别地，第一主喷射相对于单次主喷射被提前(CAD3相对于CAD2被提前)，而第二主喷射相对于单次主喷射被延迟(CAD3相对于CAD2被延迟)。作为一个示例，第一主喷射可以在10ATDC处被提供，而第二主喷射在6ATDC处被提供。
除了提前第一喷射，第一喷射的持续时间(和由此在第一喷射中的燃料的数量)还增加，直到由第一喷射引起的峰值汽缸压力(由曲线图506的第一驼峰(hump)507a所示)在目标压力处发生，即处于或正好低于压力限制504。然后，燃料的剩余部分被提供在第二喷射中。例如，当第一喷射中的燃料的数量增加时，第二喷射中的燃料的数量对应地减少，以维持与单次主喷射(M1)相同的经由分开式喷射输送的总燃料(即，fuel_M1’+fuel_M2’＝fuel_M1)。在当前示例中，主喷射的总燃料的较小部分被提供在第一喷射中，而剩余的较大部分被提供在第二喷射中。
第二喷射的正时基于第一喷射被调整，使得由第二喷射引起的峰值汽缸压力(由曲线图506的第二驼峰507b所示)也在目标压力处发生，并且此外尽可能地接近第一喷射的峰值压力的结束发生。即，第二喷射尽可能地提前以尽可能地接近第一喷射的喷射正时的结束，同时将峰值汽缸压力维持在限制内。另外，第二喷射的持续时间可以基于涡轮入口温度被调整，以提供足够的排气热。换句话说，第一喷射和第二喷射的正时经调整使得来自两次喷射的峰值压力(即，驼峰507a和507b)尽可能地接近彼此(例如，在彼此之后立即)发生，同时保持处于或低于压力限制504。
这样做，汽缸压力和涡轮入口温度能够通过较小的燃烧相位延迟(在一个示例中，无燃烧相位延迟)的使用被升高至其目标值。
通过基于汽缸峰值压力校准主喷射，实现各种优点。例如，改进燃料经济性和排气排放。此外，当与具有低流量喷嘴的发动机系统一起使用时，燃料燃烧效率和排气排放改进被增强。
现在转向图6，示例方法600被示出用于响应于排气催化剂状况调整燃烧相位和喷射校准。该方法启用上游氧化催化剂(诸如DOC)和下游还原催化剂(诸如SCR)的改进起燃，而不使排气排放和燃料经济性退化。
在602处，该方法包括估计和/或测量排气状况。这些包括例如排气温度、排气压力和一个或多个排气催化剂的温度和激活状态。排放控制装置的一个或多个排气催化剂可以包括例如上游氧化催化剂(诸如DOC)和下游还原催化剂(诸如SCR)。除了排气状况，也可以评估环境状况。
在604处，可以确定上游排气催化剂和排气催化剂两者是否是不活跃的。例如，如果排气温度低于阈值温度，则两个催化剂可以被确定为不活跃的。在另一示例中，两个催化剂可以被确定为在冷环境状况期间是不活跃。
如果两个催化剂是不活跃的，则在606处，该方法包括使用较低的EGR速率操作发动机。另外，在610处，可以维持燃烧正时在目标正时处(诸如在MBT处)。通过响应于不活跃催化剂状况降低EGR速率，减小当催化剂活跃时产生的碳氢化合物排放。另外，增加排气质量流量速率。
返回到604，如果两个催化剂不是不活跃的，则在610处，可以确定是否仅上游排气催化剂是活跃的。例如，如果排气温度高于第一催化剂的起燃温度，但低于第二催化剂的起燃温度，则仅第一催化剂可以被确定为活跃的。在另一示例中，如果排气温度已经在较短的持续时间内高于阈值温度，则仅第一上游催化剂可以被确定为活跃的。
如果仅第一上游催化剂是活跃的，则在612处，该方法包括使用较高的EGR速率操作发动机。另外，在614处，燃烧正时可以被延迟以升高峰值汽缸压力并且进一步增加排气温度。燃烧正时可以通过将主喷射分成两次或更多次较小的喷射并且延迟喷射正时的平均开始而延迟。可选地，在主喷射之前的引燃喷射也可以被分成两次或更多次较小的喷射。此外，可以增加经由进气道喷射输送到汽缸的燃料量。由于EGR和燃烧相位延迟的增加，排气温度可以增加并且排气NOX水平可以以消耗碳氢化合物排放为代价而减小，该碳氢化合物将在穿过第一氧化催化剂氧化时进一步增加排气温度。
在本文中，较高的EGR速率和较低的EGR速率中的每一个可以基于上游催化剂和下游催化剂的寿命中的每一个以及排气温度。
燃烧相位延迟的水平和应用的EGR速率的增加可以在与第一氧化催化剂相关联的一个或多个参数上调整，一个或多个参数包括催化剂体温、催化剂出口温度、总碳氢化合物(THC)排放和转换效率。另外，相位延迟和EGR速率可以基于催化剂寿命和发动机温度增加。此外，分开式喷射和EGR使用的校准可以响应于排气质量流量、排气温度、催化剂温度、估计的排气热传递系数、估计的排气雷诺数和排气系统热传递中的一个或多个来调整。这些参数可以基于由传感器估计的数据、基于建模数据或者基于用于一个或多个可替代的校准的预期值计算。
返回到610，如果上游催化剂不是仅活跃的催化剂，则在616处，可以确认上游催化剂和下游催化剂两者是活跃的。例如，如果排气温度高于第一催化剂和第二催化剂中的每一个的起燃温度，则两个催化剂可以被确定为活跃的。在另一示例中，如果排气温度已经在较长持续时间内高于阈值温度，则两个催化剂可以被确定为活跃的。
如果上游催化剂和下游催化剂两者是活跃的，则在618处，该方法包括使用较高的EGR速率操作发动机。另外，在620处，可以维持燃烧正时在目标正时处(诸如在MBT处)。一旦两个催化剂是活跃的，通过升高EGR速率，改进燃料经济性并且减少NOX排放。
在一个示例中，当两个催化剂不活跃时施加的喷射和EGR校准可以是具有最适度的排气温度的高焓校准(例如，低EGR速率、低内部EGR速率、冷却EGR、低压EGR、高增压压力)，而当仅上游催化剂活跃时应用的校准可以是具有较少的排气焓的高排气温度校准(例如，高压力未冷却的EGR和/或内部EGR、低增压压力)。发动机控制器可以选择校准，以基于预期的热传递应用于(多个)催化剂。最小的THC校准和最小的NOX校准的差以及低排气焓校准和高排气焓校准之间的差可以被设置为与调整单个校准参数(诸如EGR速率)一样简单。替代地，变化可以涉及多个校准致动器，诸如发动机转速、负荷、EGR冷却器旁路、内部EGR量、增压压力等中的一个或多个。
在另一示例中，控制器可以将主燃料喷射分成至少第一喷射和第二喷射。第一喷射可以从计划的主燃料喷射的燃烧正时提前或延迟，第一喷射中的燃料的正时、持续时间和量基于发动机负荷或使用者扭矩需求而被调整。然后，第二喷射可以基于催化剂温度而被调整。例如，第二喷射正时可以从第一喷射延迟，并且当第一上游催化剂尚未实现起燃时，第二喷射中的燃料量可以受限制(低于期望的量)，第二喷射中的燃料量在第一催化剂已经实现起燃之后增加，燃料量被增加以使第二催化剂实现起燃。因此，第二喷射中的燃料的数量而不是第一喷射中的燃料的数量直接影响催化剂的温度。然而，第二喷射的燃料的数量由HC排放限制。因此，第二喷射中的燃料的数量受限制，直到上游催化剂(例如，负责尾管THC排放的DOC)是活跃的并且已经实现起燃。一旦上游催化剂是活跃的，第二喷射中的燃料的数量可以增加，以便增加排气温度并且加快第二下游催化剂的起燃。这是因为第一上游催化剂一旦活跃就减轻HC排放，所以更多的燃料能够被添加到第二喷射，而不显著地增加尾管排放。在替代示例中，第一喷射的持续时间基于第一上游催化剂的温度，而第二喷射的持续时间基于第二下游催化剂的温度而被调整。
以此方式，发动机校准能够沿NOX-THC权衡曲线转移。此外，校准可以基于后处理催化剂的功能状态连续地优化排气状况。总之，可以减少起燃的时间同时仍然控制尾管排放，从而增加排放达标。
用于发动机的示例方法包含：响应于比阈值时间稍晚发生的用于到汽缸中的计划的主燃料喷射的预测的峰值汽缸内压力，将计划的主燃料喷射分成至少第一喷射和第二喷射，其中第一喷射相对于计划的主燃料喷射的正时被提前。在先前的示例中，该方法可以附加地或可选地进一步包含基于汽缸的峰值压力目标调整第一喷射和第二喷射中的每一个的正时和持续时间。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，基于汽缸的峰值压力限制的调整包括相对于峰值压力目标基于汽缸内压力传感器的输出调整。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，调整包括相对于计划的主燃料喷射的正时提前第一喷射的正时，以维持第一喷射的峰值汽缸内压力处于或低于峰值压力目标。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，该方法还包括当第一喷射的峰值汽缸内压力达到峰值压力目标时，结束第一喷射的持续时间。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，调整还包括相对于第一喷射的正时延迟第二喷射的正时，以维持第二喷射的峰值汽缸内压力处于或低于峰值压力目标。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，发动机是包括由排气涡轮驱动的进气压缩机的增压发动机，其中第二喷射的持续时间基于涡轮的入口温度被进一步调整，随着涡轮入口温度增加高于阈值温度，持续时间减小。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，第一喷射和第二喷射中的每一个的正时和持续时间基于发动机的估计的BSFC被进一步调整。在先前示例中的任一或全部示例中，计划的主燃料喷射是在引燃燃料喷射之后的主喷射，并且其中汽缸压力具有仅两个峰值，两个峰值中的每一个对应于两次喷射中的一次喷射，并且其中两个峰值在包括在彼此的10％内的彼此的阈值内，但均低于基于发动机工况确定的最大可允许的汽缸压力。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，计划的主燃料喷射是在引燃燃料喷射之后的主喷射。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，当分开计划的主燃料喷射时，维持引燃燃料喷射的正时和持续时间。
用于发动机的另一示例方法包含：使用处于目标正时的燃烧正时和较低的EGR速率操作发动机，直到第一上游排气催化剂高于阈值温度；以及然后使用从目标正时延迟的燃烧正时和较高的EGR速率操作发动机，以加快第二下游排气催化剂的加热，延迟的燃烧正时包括分开式燃料喷射。附加地或可选地，在先前示例中，使用从目标正时延迟的燃烧正时操作发动机包括将计划的主燃料喷射分成至少第一喷射和第二喷射，其中第一喷射的正时基于操作者扭矩需求而被校准并且其中第二喷射的正时相对于第一喷射的正时被延迟，并且其中第二喷射的喷射量基于排气温度。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，较低的EGR速率和较高的EGR速率中的每一个基于第一催化剂和第二催化剂的寿命、发动机温度和排气温度中的每一个而被调整。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，在第一喷射的结束和第二喷射的开始之间的持续时间基于第二催化剂的温度而被调整。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，发动机是涡轮增压发动机，并且第二喷射的持续时间基于涡轮入口温度、排气NOX水平、排气尾管碳氢化合物水平和排气CO水平中的一个或多个而被调整。
用于增压发动机的另一示例方法包含：在第一状况下，分开燃料喷射并且基于峰值汽缸压力和涡轮入口温度提前分开式燃料喷射的平均燃烧正时；以及在第二状况下，分开燃料喷射并且基于催化剂温度延迟分开式燃料喷射的平均燃烧正时。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，分开燃料喷射包括分开在燃烧循环的引燃喷射之后计划的主燃料喷射，其中在第一状况下，分开式燃料喷射的平均燃烧正时相对于计划的主燃料喷射的燃烧正时被提前，并且其中在第二状况下，分开式燃料喷射的平均燃烧正时相对于计划的主燃料喷射的燃烧正时被延迟。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，在第一状况下，分开包括将燃料喷射分成从计划的主燃料喷射的燃烧正时提前的至少第一喷射和从计划的主燃料喷射的燃烧正时延迟的至少第二喷射，第一喷射的持续时间以及第一喷射和第二喷射之间的持续时间相对于汽缸压力限制基于估计的峰值汽缸压力而被调整，第二喷射的持续时间基于涡轮入口温度而被调整。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，在第二状况下，分开包括将燃料喷射分成从计划的主燃料喷射的燃烧正时提前或延迟的至少第一喷射和从第一喷射的燃烧正时延迟的至少第二喷射，第一喷射基于发动机负荷，第二喷射基于催化剂温度。附加地或可选地，在先前示例中的任一或全部示例中，发动机包括耦接到发动机排气歧管的第一上游排气催化剂和第二下游排气催化剂中的每一个，并且其中在第一状况下，第一排气催化剂和第二排气催化剂中的每一个已经实现起燃，并且其中在第二状况下，当第一排气催化剂尚未实现起燃时，第二喷射中的燃料量受限制，并且其中第二喷射中的燃料量在第一排气催化剂已经实现起燃之后增加，燃料量增加以使第二排气催化剂起燃。
将主喷射分成多次较小的喷射的技术效果是发动机的功率、扭矩和燃料消耗可以甚至在其中喷射正时经延迟以保持汽缸压力在峰值压力限制内的状况下被改进。通过校准喷射，来自燃料喷射的功率和扭矩输出能够增加，而不要求对发动机硬件的昂贵和复杂变化，诸如将以其它方式要求来增加峰值点火压力或排气温度的变化。另外，功率和扭矩输出能够增加，而不增加喷射器喷嘴尺寸，这可以以其它方式使排气排放和燃料经济性退化。此外，该方法与低流量喷嘴的使用是相容的。通过使用低流量喷嘴，限制每次喷射的喷射数量的喷射器限制可以被克服。此外，目标发动机功率和扭矩可以甚至在使用低能量密度燃料时被实现。最后，可以减少催化剂起燃的时间同时仍然控制尾管排放，从而改进发动机排放达标。
注意，包括在本文中的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以存储为非临时性存储器中的可执行指令，并且可以由包括控制器与各种传感器、致动器和其它发动机硬件的控制系统执行。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种行为、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文面描述的实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述提供。根据使用的特定策略，所示的行为、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复地执行。此外，所述的行为、操作和/或功能可以图形化地被程序化到发动机控制系统的计算机可读存储介质的非临时性存储器之内的代码，其中所述的行为通过执行包括各种发动机硬件组件与电子控制器的系统中的指令而被执行。
应当认识到，本文所公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述技术可以使用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置和其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附的权利要求具体指出被认为新颖的和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这样的元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过修改本申请的权利要求或通过在本申请或相关的申请中提出新权利要求被要求保护。这样的权利要求，无论比原权利要求范围更宽、更窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，其包含：
响应于用于比阈值正时更迟发生的到汽缸中的计划的主燃料喷射的预测的峰值汽缸内压力，将所述计划的主燃料喷射分成至少第一喷射和第二喷射，其中所述第一喷射相对于所述计划的主燃料喷射的正时被提前。
2.根据权利要求1所述的方法，还包含基于所述汽缸的峰值压力目标调整所述第一喷射和所述第二喷射中的每一个的正时和持续时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中基于所述汽缸的峰值压力限制的所述调整包括基于相对于所述峰值压力目标的汽缸内压力传感器的输出调整。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述调整包括相对于所述计划的主燃料喷射的正时提前所述第一喷射的正时，以维持所述第一喷射的峰值汽缸内压力处于或低于所述峰值压力目标。
5.根据权利要求4所述的方法，当所述第一喷射的所述峰值汽缸内压力达到所述峰值压力目标时，结束所述第一喷射的持续时间。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述调整还包括相对于所述第一喷射的正时延迟所述第二喷射的正时，以维持所述第二喷射的峰值汽缸内压力处于或低于所述峰值压力目标。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述发动机是包括由排气涡轮驱动的进气压缩机的增压发动机，并且其中所述第二喷射的持续时间进一步基于所述涡轮的入口温度被调整，随着所述涡轮入口温度增加高于阈值温度，所述持续时间减小。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一喷射和所述第二喷射中的每一个的正时和持续时间进一步基于所述发动机的估计的BSFC被调整。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述计划的主燃料喷射是在引燃燃料喷射之后的主喷射，并且其中所述汽缸压力仅具有两个峰值，每个峰值对应于两次主喷射中的一次喷射，并且其中所述两个峰值是在包括在彼此的10％内的彼此的阈值内，但是都低于基于发动机工况确定的最大可允许的汽缸压力。
10.根据权利要求9所述的方法，其中当分开所述计划的主燃料喷射时，维持所述引燃燃料喷射的正时和持续时间。
11.一种用于发动机的方法，其包含：
使用处于目标正时的燃烧正时和较低的EGR速率操作发动机，直到第一上游排气催化剂高于阈值温度；以及
然后使用从所述目标正时延迟的燃烧正时和较高的EGR速率操作所述发动机，以加快第二下游排气催化剂的加热，所述延迟的燃烧正时包括分开式燃料喷射。
12.根据权利要求11所述的方法，其中使用从所述目标正时延迟的燃烧正时操作所述发动机包括将计划的主燃料喷射分成至少第一喷射和第二喷射，其中所述第一喷射的正时基于操作者扭矩需求被校准并且其中所述第二喷射的正时相对于所述第一喷射的正时被延迟，并且其中所述第二喷射的喷射量基于排气温度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述较低的EGR速率和所述较高的EGR速率中的每一个基于所述第一催化剂和所述第二催化剂的寿命、发动机温度和排气温度中的每一个被调整。
14.根据权利要求12所述的方法，其中在所述第一喷射的结束和所述第二喷射的开始之间的持续时间基于所述第二催化剂的温度被调整。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述发动机是涡轮增压发动机，并且其中所述第二喷射的持续时间基于涡轮入口温度、排气NOX水平、排气尾管碳氢化合物水平和排气CO水平中的一个或多个被调整。
16.一种用于增压发动机的方法，其包含：
在第一状况下，分开燃料喷射并且基于峰值汽缸压力和涡轮入口温度提前所述分开式燃料喷射的平均燃烧正时；以及
在第二状况下，分开所述燃料喷射并且基于催化剂温度延迟所述分开式燃料喷射的所述平均燃烧正时。
17.根据权利要求16所述的方法，其中分开所述燃料喷射包括分开在燃烧循环的引燃喷射之后的计划的主燃料喷射，其中在所述第一状况下，所述分开式燃料喷射的所述平均燃烧正时相对于所述计划的主燃料喷射的燃烧正时被提前，并且其中在所述第二状况下，所述分开式燃料喷射的所述平均燃烧正时相对于所述计划的主燃料喷射的所述燃烧正时被延迟。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述第一状况下，所述分开包括将所述燃料喷射分成从所述计划的主燃料喷射的所述燃烧正时提前的至少第一喷射和从所述计划的主燃料喷射的所述燃烧正时延迟的至少第二喷射，所述第一喷射的持续时间以及在所述第一喷射和所述第二喷射之间的持续时间基于相对于汽缸压力限制估计的峰值汽缸压力被调整，所述第二喷射的持续时间基于所述涡轮入口温度被调整。
19.根据权利要求17所述的方法，其中在所述第二状况下，所述分开包括将所述燃料喷射分成从所述计划的主燃料喷射的所述燃烧正时提前或延迟的至少第一喷射和从所述第一喷射的所述燃烧正时延迟的至少第二喷射，所述第一喷射基于发动机负荷，所述第二喷射基于所述催化剂温度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述发动机包括耦接到发动机排气歧管的第一上游排气催化剂和第二下游排气催化剂中的每一个，并且其中在所述第一状况下，所述第一排气催化剂和所述第二排气催化剂中的每一个已经实现起燃，并且其中在所述第二状况下，当所述第一排气催化剂尚未实现起燃时，限制所述第二喷射中的燃料量，并且其中在所述第一排气催化剂已经实现起燃之后，增加所述第二喷射中的燃料量，所述燃料量增加以使所述第二排气催化剂起燃。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112219017A (zh) * 2018-05-29 2021-01-12 雷诺股份公司 用于管理污染控制催化剂起燃的方法
CN113464299A (zh) * 2020-03-31 2021-10-01 本田技研工业株式会社 内燃机的控制装置
CN114320625A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 中国第一汽车股份有限公司 发动机的氢气喷射的控制方法、系统、处理器及电子装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170051686A1 (en) * 2015-08-17 2017-02-23 Cummins Inc. Modulated Valve Timing to Achieve Optimum Cylinder Pressure Target
GB2547879B (en) * 2015-12-23 2021-02-10 Cummins Inc Methods and apparatuses for combustion diagnosis and control of internal combustion engines using accelerometers
US10273888B2 (en) * 2016-02-15 2019-04-30 Delphi Technologies Ip Limited GDCI transient EGR error compensation
US10082098B2 (en) * 2016-10-21 2018-09-25 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for controlling fluid injections
US10393050B2 (en) * 2017-10-30 2019-08-27 Ai Alpine Us Bidco Inc. Estimation of cylinder conditions using a knock sensor
FR3078996B1 (fr) * 2018-03-13 2020-02-14 Psa Automobiles Sa Procede d’obtention d’une temperature de fonctionnement minimale d’un element de depollution dans une ligne d’echappement de vehicule automobile
JP6915577B2 (ja) * 2018-04-03 2021-08-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6975890B2 (ja) * 2018-04-09 2021-12-01 株式会社豊田自動織機 内燃機関の制御装置
JP7298282B2 (ja) * 2019-05-08 2023-06-27 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
FR3106858B1 (fr) * 2020-02-05 2022-06-17 Vitesco Technologies Procédé de découpage d’une injection de carburant
RU2756704C1 (ru) * 2020-07-31 2021-10-04 Чунцин Чаньгань Аутомобайл Ко., Лтд Способ впрыска топлива
US11536216B2 (en) 2020-10-13 2022-12-27 Transportation Ip Holdings, Llc Systems and methods for an engine
CN113123891B (zh) * 2021-06-17 2021-08-31 潍柴动力股份有限公司 燃烧系统的控制方法、燃烧系统及内燃机
CN117449971B (zh) * 2023-12-20 2024-04-16 潍柴动力股份有限公司 一种发动机爆发压力的控制方法及相关装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110172897A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-14 Honda Motor Co., Ltd. Plant control apparatus
WO2013052912A2 (en) * 2011-10-05 2013-04-11 Engineered Propulsion Systems, Inc. Aero compression combustion drive assembly control system
JP2015102059A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 マツダ株式会社 直噴ガソリンエンジン
CN104975973A (zh) * 2014-04-09 2015-10-14 现代自动车株式会社 用于补偿后喷射正时的方法
CN105089893A (zh) * 2014-05-09 2015-11-25 马涅蒂-马瑞利公司 确定直喷内燃机汽缸燃烧循环压缩行程中喷射模式的方法
WO2015181880A1 (ja) * 2014-05-27 2015-12-03 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの制御装置および制御方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6877313B1 (en) 1998-12-05 2005-04-12 Johnson Matthey Public Limited Company Particulate control
JP2000320386A (ja) * 1999-03-10 2000-11-21 Mazda Motor Corp ディーゼルエンジンの燃料噴射装置
JP3988383B2 (ja) 2000-12-19 2007-10-10 日産自動車株式会社 自己着火式エンジン及びその制御装置
DE10112938A1 (de) 2001-03-12 2002-10-02 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung eines Warmlaufs eines Katalysatorsystems
US6910449B2 (en) 2002-12-30 2005-06-28 Ford Global Technologies, Llc Method for auto-ignition operation and computer readable storage device for use with an internal combustion engine
US6804952B2 (en) 2003-02-21 2004-10-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst warm up control for diesel engine
JP4103774B2 (ja) 2003-10-31 2008-06-18 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
US6994072B2 (en) 2004-07-12 2006-02-07 General Motors Corporation Method for mid load operation of auto-ignition combustion
JP4483684B2 (ja) 2005-04-28 2010-06-16 株式会社デンソー 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
US7739999B2 (en) 2005-11-23 2010-06-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus to control combustion in a multi-cylinder homogeneous charge compression-ignition engine
US7255090B2 (en) 2005-12-15 2007-08-14 Ford Global Technologies, Llc Compression ignition engine with pressure-based combustion control
US8442744B2 (en) 2010-07-20 2013-05-14 Ford Global Technologies, Llc Compensation for oxygenated fuel use in a diesel engine
US8826884B2 (en) 2010-10-29 2014-09-09 GM Global Technology Operations LLC Combustion balancing control strategy using normalized instantaneous heat release in HCCI engines
US8301358B2 (en) 2011-06-21 2012-10-30 Ford Global Technologies, Llc Method of engine starting
US8997456B2 (en) 2012-06-12 2015-04-07 Caterpillar Inc. Compression ignition engine with low load rapid warm up strategy
US9175616B2 (en) * 2012-10-10 2015-11-03 Ford Global Technologies, Llc Approach for controlling exhaust gas recirculation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110172897A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-14 Honda Motor Co., Ltd. Plant control apparatus
WO2013052912A2 (en) * 2011-10-05 2013-04-11 Engineered Propulsion Systems, Inc. Aero compression combustion drive assembly control system
JP2015102059A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 マツダ株式会社 直噴ガソリンエンジン
CN104975973A (zh) * 2014-04-09 2015-10-14 现代自动车株式会社 用于补偿后喷射正时的方法
CN105089893A (zh) * 2014-05-09 2015-11-25 马涅蒂-马瑞利公司 确定直喷内燃机汽缸燃烧循环压缩行程中喷射模式的方法
WO2015181880A1 (ja) * 2014-05-27 2015-12-03 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの制御装置および制御方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112219017A (zh) * 2018-05-29 2021-01-12 雷诺股份公司 用于管理污染控制催化剂起燃的方法
CN112219017B (zh) * 2018-05-29 2022-09-13 雷诺股份公司 用于管理污染控制催化剂起燃的方法
CN113464299A (zh) * 2020-03-31 2021-10-01 本田技研工业株式会社 内燃机的控制装置
CN114320625A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 中国第一汽车股份有限公司 发动机的氢气喷射的控制方法、系统、处理器及电子装置

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Publication number Publication date
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