CN107013350B - 一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法及系统，其中，缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法包括：在冷机启动时获取油轨压力模式；如果油轨压力模式为低压模式，按第一喷油量喷油；否则，按第二喷油量喷油；第一喷油量大于第二喷油量。本发明能够在油轨压力处于低压模式时，气缸内产生足够量的燃油雾化量，以便形成可点燃的混合气，便于启动。当油轨压力处于正常模式时，能够减弱过浓混合气体的形成，从而减少尾气颗粒物的排放。

Description

一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法及系统。

背景技术

近年来，随着能源与环境问题日益严峻，各国在汽车节能减排方面制定了严格的限制性法律法规，给各大车企带来了强大的压力。

缸内直喷汽油机(GDI)以其高动力、低油耗、低排放的显著优势在世界范围内得到了普遍认可及普及，大众公司几乎全系列车型都搭载了TSI直喷发动机，同样其它合资车企在售车型中，也在逐渐推广GDI发动机的应用。基于我国乘用车发展的特点，采用GDI技术的汽油机车型在市场上的占有率也越来越高。根据GDI发动机的燃烧特点，由于GDI发动机的燃油直接喷入气缸内，与传统歧管喷射式(PFI)发动机相比，GDI汽油机的燃油与空气的混合时间明显缩短，这样便极易出现燃油湿壁及局部存在过浓混合气的现象，燃油无法充分燃烧，使GDI汽油机尾气颗粒物排放明显增加。相关研究表明，GDI汽油机的尾气颗粒物平均排放量约为10mg/km，而传统歧管喷射发动机的颗粒物排放量小于1mg/km，所以，GDI汽油机尾气颗粒物排放已引起国内外学者的广泛关注及研究。大气中PM2.5的主要排放源是机动车颗粒物尾气排放，而且相对于PM10排放比重更高，这些纳米级的颗粒可以进入人的呼吸系统并深入人体肺泡内部，对人类健康产生严重危害，因此研究降低GDI汽油机的尾气颗粒物排放便显得尤为重要。GDI汽油机尾气颗粒物排放产生的主要原因是由于燃油湿壁现象及混合气混合不均匀所导致。而当发动机处于冷机阶段时，燃油湿壁及混合气混合不均匀的现象将更加严重，研究表明，GDI汽油机的尾气颗粒物排放大部分产生于发动机冷机启动过程及冷机运转阶段。

现有技术中，请参照图1，图1为现有技术公开的缸内直喷汽油机冷机燃油控制逻辑图；在冷机启动过程中，发动机电子控制单元ECU根据发动机转速、发动机冷机启动时的冷却水温来控制冷机启动过程中的喷油量，由于冷机启动时的燃油雾化较差，因此，与热机启动相比，冷机启动过程需要喷入更多的燃油才能保证发动机冷机启动成功。冷机启动成功后，发动机进入冷机运转阶段，在该阶段，ECU控制燃油喷射系统执行进气行程喷射策略，即所有燃油均在发动机进气行程喷射。

现有技术中存在以下缺陷：

(1)对于冷机启动过程，现有技术仅根据当前发动机转速及发动机水温进行燃油喷射量的控制，即系统仅根据发动机转速及冷却水温来控制冷机启动过程的喷油量，当油轨压力较低时，燃油雾化变差，此时为了保证发动机冷机启动成功，必须要喷入更多的燃油，这样才能形成可点燃的混合气，但是燃油喷射量越多，气缸内越容易出现局部混合气过浓的现象，如前文所述，局部过浓混合气在冷机燃烧过程中会产生大量的颗粒物，导致颗粒物排放恶化。

(2)对于冷机运转阶段，现有技术采用所有燃油均在进气行程喷射的控制策略，由于燃油在进气行程喷射时，活塞处于下行过程，喷入的燃油极易在冷的气缸壁上形成燃油液滴，湿壁现象明显，汽缸壁上的燃油液滴在燃烧过程中燃烧不完全，同样会出现大量颗粒物的产生，不利于颗粒物排放控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法及系统，以解决现有技术中的不足，它能够减少冷机启动时颗粒物的排放。

本发明提出了一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其中，在冷机启动时获取油轨压力模式；如果油轨压力模式为低压模式，按第一喷油量喷油；否则，按第二喷油量喷油；第一喷油量大于第二喷油量。

如上所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其中，优选的是，在冷机启动时获取油轨压力模式具体包括：当油轨压力小于设定的第一阈值时，油轨压力模式为低压模式；当油轨压力大于或等于设定的第一阈值时，油轨压力模式为正常模式。

如上所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其中，优选的是，冷机启动完成后，所述方法还包括：获取喷油信号；根据喷油信号按第一喷油模式或第二喷油模式喷油；所述喷油信号包括发动机运转时间、发动机冷机启动水温和发动机转速；第一喷油模式为在气缸的进气行程及压缩行程各喷油一次；第二喷油模式为在气缸的进气行程进行喷油。

如上所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其中，优选的是，在冷机启动完成时，如果发动机运转时间小于设定的时间阈值、发动机冷机启动水温小于设定的温度阈值且发动机转速低于设定的转速阈值，按第一喷油模式喷油；否则，按第二喷油模式喷油。

如上所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其中，优选的是，所述时间阈值、所述温度阈值和所述发动机转速阈值均由标定获得。

本发明还提出了一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统，其中，包括压力传感器、控制器和喷油器；所述压力传感器用于检测油轨压力值；所述控制器与所述压力传感器电连接，用于根据所述压力传感器的检测结果控制喷油器的喷油量。

如上所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统，其中，优选的是，还包括计时器、转速传感器和温度传感器；所述计时器用于记录发动机冷机运转时间；所述转速传感器用于检测发动机转速；所述温度传感器用于检测发动机冷机启动水温；

所述控制器与所述计时器、所述转速传感器和所述温度传感器电连接；所述控制器还用于根据发动机运转时间、发动机冷机启动水温和发动机转速，控制喷油器按第一喷油模式或第二喷油模式喷油。

如上所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统，其中，优选的是，所述控制器还用于当所述发动机冷机运转时间小于设定的时间阈值，且所述发动机转速小于设定的转速阈值，且所述发动机冷机启动水温小于设定的温度阈值时，控制所述喷油器按第一喷油模式喷油。

与现有技术相比，本发明在发动机冷机启动时获取油轨压力模式，增加了根据油轨压力模式选择喷油量的控制策略。在油轨压力处于低压模式时，能够产生足够量的燃油雾化量，以便形成可点燃的混合气，便于启动。当油轨压力处于正常模式时，能够减弱过浓混合气体的形成，从而减少尾气颗粒物的排放。

附图说明

图1为现有技术中公开的GDI冷机启动控制逻辑图；

图2为本发明具体实施方式提出的发动机冷机启动控制逻辑图；

图3为本发明具体实施方式提出的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图2为本发明具体实施方式提出的发动机冷机启动控制逻辑图。

请参照图2，本发明具体实施方式提出了一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其中，在冷机启动时获取油轨压力模式；如果油轨压力模式为低压模式，按第一喷油量喷油；否则，按第二喷油量喷油。所述第一喷油量大于所述第二喷油量。

具体实施时，由于在冷机启动时获取油轨压力模式，根据油轨压力模式来控制喷油量，当油轨压力模式处于低压模式时，燃油雾化效果变差，通过喷射较多的燃油来保证冷机启动的到成功进行。当油轨压力处于非低压模式时，即处于正常模式时，以第二喷油量喷射较少的油量就能够成功启动。如此，能够防止由于在油轨压力处于低压模式下喷射过少的油量而导致的冷机难以启动的现象，同时防止了由于在油轨压力处于高压模式下喷射过多的油量而导致的气缸内局部混合气过浓，从而导致冷机启动时产生大量的颗粒物。因此，本发明所提出的能够保证在冷机启动的过程中减少燃油消耗，同时降低颗粒物的排放。

具体实施时，第一喷油量和第二喷油量是固定的两个数值，也可以是两组值。具体地，在冷机启动的过程中，实时获取发动机转速及发动机冷却水温度，在油轨压力为低压模式下时，不同的发动机转速及发动机冷却水温度对应不同的第一喷油量；在油轨压力为正常模式下时，不同的发动机转速及发动机冷却水温度对应不同的第二喷油量。通过将第一喷油量设置为多个值，将第二喷油量设置为多个值，能够便于对第一喷油量和第二喷油量的精细控制。当第一喷油量和第二喷油量均为多个值时，除滑轴压力以外的其他条件相同的情况下，第一喷油量大于第二喷油量。

作为一种优选方式，进一步地，在冷机启动时，获取油轨压力，当油轨压力小于设定的第一阈值时，油轨压力模式为低压模式，当油轨压力大于或等于设定的第一阈值时，油轨压力模式为正常模式。

作为一种优选方式，在冷机启动完成后，获取喷油信号，根据喷油信号按第一喷油模式或第二喷油模式进行喷油。此处所说的冷机启动完成是指发动机冷机启动成功，开始进入发动机冷机运转阶段。在发动机运转时间小于设定的时间阈值、发动机冷机启动水温小于设定的温度阈值且发动机转速低于设定的转速阈值时，按第一喷油模式喷油；否则，按第二喷油模式喷油。其中，喷油信号包括发动机运转时间、发动机冷机启动水温和发动机转速；第一喷油模式为：在气缸的进气行程及压缩行程各喷油一次；第二喷油模式为：在气缸的进气行程进行喷油。由于在冷机运转阶段，燃油雾化效果较差，在进气行程一次性喷油会产生湿壁现象，通过将冷机运转阶段的一次喷油改为进气行程和压缩行程各喷一次，如此，通过两次少量的喷油，既能够达到喷油量的要求，又能够减轻冷机运转阶段的湿壁现象，从而有效抑制了冷机运转阶段颗粒物的生产。更进一步地，所述时间阈值、所述温度阈值和所述发动机转速阈值均由标定获得。具体地，所述时间阈值由标定获得，标定依据为当发动机冷机运转一段时间后，若颗粒物排放明显降低至比较稳定的水平，则把该段时间累计作为时间阈值进行设定。所述温度阈值也由标定获得，标定依据为当发动机冷机启动水温大于某个温度点时，若颗粒物排放明显降低，则把该温度点作为温度阈值进行设定。所述发动机转速阈值也由标定获得，标定依据为：当发动机冷机启动水温与冷机运转时间基本相同的条件下，逐步提高发动机转速并测量颗粒物排放，当发动机转速大于某个转速值时，若颗粒物排放呈明显增加的趋势，则把该转速值作为发动机转速阈值进行设定。

图3为本发明具体实施方式提出的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统的结构示意图。请参照图3，本发明具体实施方式还提出了一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统，其中，包括压力传感器、控制器、喷油器、计时器、转速传感器和温度传感器；所述压力传感器用于检测油轨压力值；所述控制器与所述压力传感器电连接，用于根据压力传感器的检测结果控制喷油器的喷油量。具体地，当压力传感器的检测结果小于第一阈值时，按第一喷油量喷油，当压力传感器的检测结果不小于第一阈值时，按第二喷油量喷油。第一喷油量大于第二喷油量，进一步地，所述计时器用于记录发动机冷机运转时间；所述转速传感器用于检测发动机转速；所述温度传感器用于检测发动机冷机启动水温；所述控制器与所述计时器、所述转速传感器和所述温度传感器电连接；所述控制器还用于根据发动机运转时间、发动机冷机启动水温和发动机转速，控制喷油器按第一喷油模式或第二喷油模式喷油。更进一步地，所述控制器还用于在所述发动机冷机运转时间小于设定的时间阈值，且所述发动机转速小于设定的转速阈值，且所述发动机冷机启动水温小于设定的温度阈值时，控制所述喷油器按第一喷油模式喷油。具体地，所述控制器在所述发动机冷机运转时间小于设定的时间阈值，且所述发动机转速小于设定的转速阈值，且所述发动机冷机启动水温小于设定的温度阈值时，控制所述喷油器在对应的进气行程和压缩行程各喷一次油。如此，能够在冷机启动时获取油轨压力模式，根据油轨压力模式控制控制喷油量，能够保证在冷机启动的过程中减少燃油消耗，同时降低颗粒物的排放。此外，在冷机运转阶段，通过控制喷油模式，使喷油器在所述计时器的记录结果小于设定的时间阈值、所述转速传感器的检测结果小于设定的转速阈值且所述温度传感器的检测结果小于设定的温度阈值时，于进气行程及压缩行程各喷一次油；否则，控制喷油器于进气行程喷油。如此，能够减少在冷机运转阶段产生的湿壁现象，能够有效抑制冷机运转阶段颗粒物排放的产生。

本发明具体实施方式中所述的发动机冷机启动水温是指发动机在冷机启动开始时的发动机冷却水温度，在同一次启动过程中，发动机冷机启动水温为固定值。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其特征在于：

在冷机启动时获取油轨压力模式；

如果油轨压力模式为低压模式，按第一喷油量喷油；

否则，按第二喷油量喷油；

所述第一喷油量大于所述第二喷油量；

冷机启动完成后，所述方法还包括：

获取喷油信号；

根据喷油信号按第一喷油模式或第二喷油模式喷油；

所述喷油信号包括发动机运转时间、发动机冷机启动水温和发动机转速；

第一喷油模式为在气缸的进气行程及压缩行程各喷油一次；

第二喷油模式为在气缸的进气行程进行喷油；

在冷机启动时获取油轨压力模式具体包括：

当油轨压力小于设定的第一阈值时，油轨压力模式为低压模式；当油轨压力大于或等于设定的第一阈值时，油轨压力模式为正常模式。

2.根据权利要求1所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其特征在于：在冷机启动完成时，如果发动机运转时间小于设定的时间阈值、发动机冷机启动水温小于设定的温度阈值且发动机转速低于设定的转速阈值，按第一喷油模式喷油；

否则，按第二喷油模式喷油。

3.根据权利要求2所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制方法，其特征在于：所述时间阈值、所述温度阈值和所述发动机转速阈值均由标定获得。

4.一种缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统，其特征在于：包括压力传感器、控制器和喷油器；

所述压力传感器用于检测油轨压力值；

所述控制器与所述压力传感器电连接，用于在冷启动时根据所述压力传感器的检测结果控制喷油器的喷油量；

还包括计时器、转速传感器和温度传感器；

所述计时器用于记录发动机冷机运转时间；

所述转速传感器用于检测发动机转速；

所述温度传感器用于检测发动机冷机启动水温；

所述控制器与所述计时器、所述转速传感器和所述温度传感器电连接；所述控制器还用于在冷启动完成后根据发动机运转时间、发动机冷机启动水温和发动机转速，控制喷油器按第一喷油模式或第二喷油模式喷油；

第一喷油模式为在气缸的进气行程及压缩行程各喷油一次；

第二喷油模式为在气缸的进气行程进行喷油。

5.根据权利要求4所述的缸内直喷汽油机冷机启动喷油控制系统，其特征在于：所述控制器还用于当所述发动机冷机运转时间小于设定的时间阈值，且所述发动机转速小于设定的转速阈值，且所述发动机冷机启动水温小于设定的温度阈值时，控制所述喷油器按第一喷油模式喷油。

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