CN109763910A - 用于操作发动机的系统和方法 - Google Patents

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布莱恩·劳埃德·富尔顿
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Abstract

本公开提供了“用于操作发动机的系统和方法”。描述了用于用具有不同十六烷水平的不同燃料来操作发动机的方法和系统。在一个示例中,可以响应于在发动机转动起动期间的发动机减速或燃烧相位而调整发动机气缸的燃料喷射开始正时。对于较高十六烷的燃料,可以延迟所述燃料喷射开始正时,对于较低十六烷的燃料,可以提前所述燃料喷射开始正时。

Description

用于操作发动机的系统和方法
技术领域
本公开涉及一种用于操作发动机的系统和方法,并且具体地是涉及一种用于通过调整燃料喷射开始正时来操作发动机的系统和方法。
背景技术/发明内容
当发动机处于操作温度时,当发动机接近环境温度时,或当发动机处于环境温度与操作温度之间时,柴油发动机可以起动。如果柴油发动机在从环境温度至发动机操作温度的范围内的某个温度下起动,那么可以激活电热塞以帮助引发发动机内的燃烧并促进发动机燃烧稳定性。激活电热塞可以改善发动机起动,但是由于被喷射到发动机的燃料的性质,可能仍然难以起动发动机。可根据燃料来源、条例和法规、位置和一年中的时间而变化的一种燃料性质是燃料的十六烷值。较高十六烷的燃料在被喷射之后可倾向于比较低十六烷的燃料更早地或更快地点燃,并且这种属性可能使较高十六烷的燃料在一些工况期间更理想。然而,较高十六烷的燃料可能使被校准到市场上可用的燃料十六烷的整个范围的发动机在低环境温度和发动机温度下更难以进行发动机起动。然而,车辆驾驶员可能没有使用具有理想地匹配发动机工况的十六烷值的燃料的选择。因此,可能期望提供一种操作发动机的方式,使得发动机可以根据需要执行,无论喷射到发动机的燃料是高十六烷的燃料还是低十六烷的燃料。
本发明人在本文中已认识到上述缺点并且已开发了一种发动机操作方法,所述发动机操作方法包括:将传感器数据接收到控制器;以及响应于在随后的发动机起动之前经由所述接收到的传感器数据产生的对反向发动机旋转的指示而调整所述随后的发动机起动的气缸循环的燃料喷射开始正时。
通过响应于反向发动机旋转、在发动机转动起动期间的发动机减速或缓慢转速增加速度而调整燃料喷射开始正时,可以在冷发动机起动水平状况期间使用具有不同的十六烷值或的不同燃料来操作发动机。此外,通过平衡引燃燃料喷射的实际总数和/或在引燃燃料喷射和主燃料喷射期间喷射的燃料的转移量,可以在发动机冷起动期间改善具有较高或较低的十六烷值的燃料的发动机的操作。具体地,在发动机转速增加期间的小于阈值发动机加速率的反向发动机旋转或发动机加速度可以指示在转动起动期间将较高十六烷的燃料喷射到发动机中。在发动机起动机已经脱离并且发动机未能加速到怠速之后,发动机可以在反向方向上旋转,因为较高十六烷的燃料可能在发动机的气缸达到上止点压缩之前开始在发动机中燃烧。燃烧的早发可以减慢发动机转速加速,或在气缸的活塞接近上止点压缩冲程时,它可以经由发动机气缸中的燃烧相关的压力上升来使发动机减速。气缸压力可以抵抗经由发动机的起动机提供的扭矩来操作以使发动机减慢。发动机的反向旋转可能是高十六烷的燃料的指示,因为较高十六烷的燃料可能提早点燃。可以响应于反向发动机旋转而延迟燃料喷射开始正时,使得可以在发动机中延迟燃烧,从而允许燃烧气体在正向旋转方向上使发动机加速。因此,通过延迟燃料喷射开始正时,可以增加在发动机转动起动期间使发动机加速的发动机扭矩以改善发动机起动。
本说明书可以提供若干优点。具体地,该方法可以改善发动机起动。另外,该方法可以经由更有效地操作发动机来减少发动机起动期间的燃料消耗。另外,该方法可以减少发动机排放。
当单独地进行或结合附图进行时,本说明书的以上优点和其它优点以及特征将从以下具体实施方式中显而易见。
应理解,以上发明内容提供用于以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念的选择。这不意在标识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仅由在具体实施方式之后的权利要求书限定。此外,要求保护的主题并不限于解决以上或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了示例性发动机的示意图;
图2和图3示出了预示性发动机转动起动示例;以及
图4至图6示出了用于操作图1中所示的类型的发动机的示例性方法。
具体实施方式
本说明书涉及操作可能不时地冷起动的柴油发动机。图1示出了增压的柴油发动机的一个示例。图2示出了根据图4至图6的方法的示例性发动机的发动机转动起动序列。图3示出了根据图4至图6的方法的示例性发动机的替代转动起动序列。
参考图1,内燃发动机10(包括多个气缸,其中一个气缸在图1中示出)由电子发动机控制器12控制。因此,控制器12接收来自图1的各种传感器的信号,并且采用图1的各种致动器来基于接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令而调整发动机操作。
发动机10包括燃烧室30和气缸壁32,活塞36定位在其中并连接到曲轴40。气缸盖13紧固到发动机缸体14。燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。不过,在其它示例中,发动机可以经由单个凸轮轴或推杆操作气门。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
燃料喷射器68被示出为定位在气缸盖13中以将燃料直接地喷射到燃烧室30中,这是本领域的技术人员已知的直接喷射。燃料由包括燃料箱26、燃料泵21、燃料泵控制阀25和燃料轨(未示出)的燃料系统来输送到燃料喷射器68。可以通过改变调节到燃料泵(未示出)的流量的位置阀来调整由燃料系统输送的燃料压力。另外,计量阀可以位于燃料轨中或附近,以用于闭环燃料控制。泵计量阀还可以调节到燃料泵的燃料流量,从而减少泵送到高压燃料泵的燃料。
进气歧管44被示出为与任选的电子节气门62连通,电子燃料泵62调整节流板64的位置以控制来自进气增压室46的气流。压缩机162从进气口42吸入空气以供应给增压室46。排气旋转涡轮164经由轴161联接到压缩机162。在一些示例中,可以提供增压空气冷却器。可以通过调整可变叶片控件78或压缩机旁通阀158的位置来调整压缩机转速。在替代示例中,除了可变叶片控件78之外,废气门79可以替换或进行使用。可变叶片控件78调整可变几何涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时,排气可以通过涡轮164,以供应很少能量来使涡轮164旋转。当叶片处于关闭位置时,排气可以通过涡轮164并在涡轮164上施加增大的力。或者,废气门79或旁通阀允许排气围绕涡轮164流动,以便减少供应到涡轮的能量的量。压缩机旁通阀158允许压缩机162的出口处的压缩空气返回到压缩机162的输入端。以此方式,可以降低压缩机162的效率,以便影响压缩机162的流量并降低压缩机喘振的可能性。
飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如,低压(以小于30伏操作的)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地使小齿轮95前进以接合环形齿轮99,使得起动机96可在发动机转动起动期间旋转曲轴40。起动机96可以直接地安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中,起动机96可以经由带或链来选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中,起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。可以经由人/机接口(例如,钥匙开关、按钮、远程射频发射装置等)69或响应于车辆工况(例如,制动踏板位置、加速踏板位置、电池SOC等)而请求发动机起动。电池8可以向起动机96供电,并且控制器12可以监视电池荷电状态。
当活塞36接近上止点压缩冲程时,在燃料在燃烧室温度达到燃料的自燃温度时自动点燃的情况下,在燃烧室30中引发燃烧。在一些示例中,通用排气氧(UEGO)传感器126可以联接到在排放装置71上游的排气歧管48。在其它示例中,UEGO传感器可以位于一个或多个排气后处理装置的下游。另外,在一些示例中,UEGO传感器可以由具有NOx和氧感测元件两者的NOx传感器替换。
在较低的发动机温度下,电热塞66可以将电能转换为热能,以便在燃烧室30中的喷射器的燃料喷射锥中的一个旁边产生热点。通过在燃料喷雾器旁边的燃烧室30中产生热点,可以更容易地点燃气缸中的燃料喷雾羽流,以释放在整个气缸中传播的热量,升高燃烧室中的温度,并且改善燃烧。气缸压力可以经由压力传感器67测量。
在一个示例中,排放装置71可以包括氧化催化剂,并且其之后可以是SCR 72和柴油微粒过滤器(DPF)73。在另一个示例中,DPF 73可以定位在SCR 72的上游。温度传感器70提供对SCR温度的指示。
可以经由高压EGR系统83向发动机提供排气再循环(EGR)。高压EGR系统83包括阀80、EGR通道81和EGR冷却器85。EGR阀80是关闭或允许排气从排放装置71的上游流动到在压缩机162的下游的发动机进气系统中的位置的阀。EGR可以绕过EGR冷却器85,或可选地,EGR可以经由通过EGR冷却器85冷却。还可以经由低压EGR系统75提供EGR。低压EGR系统75包括EGR通道77和EGR阀76。低压EGR可以从排放装置71的下游流动到在压缩机162的上游的位置。增压空气冷却器163可以设于压缩机162的下游。
控制器12在图1中被示出为常规的微计算机,常规的微计算机包括微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如,非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示出为从联接到发动机10的传感器接收各种信号,除了先前讨论的那些信号之外还会包括:来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);联接到加速踏板130以感测由人脚132调整的加速器位置的位置传感器134;来自联接到进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值;来自压力传感器122的增压压力;来自氧传感器126的排气氧浓度;来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置;来自传感器120(例如,热线(hot wire)空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值;以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可以感测大气压力(传感器未示出)以供控制器12处理。在本说明书的一个优选方面,发动机位置传感器118在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间隔脉冲,从中可以确定发动机转速(RPM)。
在操作期间,发动机10内的每个气缸典型地经历四冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间,一般,排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30中,并且活塞36移动到气缸的底部,以便增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸的底部并在其冲程结束时(例如,当燃烧室30处于其最大容积时)的位置典型地被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间,进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动,以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束并最靠近气缸盖时(例如,当燃烧室30处于其最小容积时)所处的点典型地被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中,燃料被引入燃烧室中。在一些示例中,燃料可以在单个气缸循环期间多次被喷射到气缸。
在下文被称为点火的过程中,喷射的燃料通过压缩点火而点燃,以造成燃烧。在膨胀冲程期间,膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后,在排气冲程期间,排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48,并且活塞返回到TDC。注意,以上仅作为示例进行描述,并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化,诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其它示例。另外,在一些示例中,可以使用二冲程循环而不是四冲程循环。
因此,图1的系统可以提供一种发动机系统,所述发动机系统包括:柴油发动机,所述柴油发动机包括气缸、向所述气缸供应燃料的燃料喷射器,以及发动机位置传感器;起动机,所述起动机联接到所述柴油发动机;以及控制器,所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以响应于在所述柴油发动机经由所述起动机的转动起动期间的发动机减速而调整所述燃料喷射器在所述气缸的循环(例如,对于四冲程发动机,发动机转数为二)期间的燃料喷射开始。所述发动机系统包括:其中所述发动机减速在预定的发动机曲轴角度范围内,并且其还包括:用于进行以下操作的附加的指令:进一步响应于在发动机转速增加期间的发动机加速度小于阈值加速度水平而调整所述燃料喷射器在所述气缸循环期间的燃料喷射开始。所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加的指令:响应于在所述柴油发动机的所述转动起动期间的所述发动机减速而调整在所述气缸循环期间经由所述燃料喷射器喷射到所述气缸的引燃燃料的量。
在一些示例中,所述发动机系统还包括:其中所述发动机减速在预定的发动机曲轴角度范围内。所述发动机系统包括:其中所述预定的发动机曲轴角度范围开始于某一曲轴角度,在所述曲轴角度下,所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始在所述气缸的上止点压缩冲程之前开始和结束。所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加的指令:响应于电池荷电状态而调整所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始。所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加的指令:响应于在所述发动机的经由所述起动机的转动起动期间发动机减速小于阈值量而在所述气缸的后续循环期间保持所述燃料喷射器的燃料喷射开始正时。所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加的指令:响应于在所述发动机起动之前的发动机反向旋转而调整所述燃料喷射器在后续发动机起动的气缸循环期间的燃料喷射的开始。
现在参考图2,示出了根据图4至图6的方法的发动机转动起动序列。图2的序列可以经由图1的系统与图4至图6的方法配合地提供。图2的曲线图是时间对齐且同时发生的。时间t0至t8处的垂直线表示在序列期间的感兴趣的时间。沿着水平轴线中的每一个的双S标记表示可以长或短的时间间隔。本文所述的发动机系统可以操作,并且包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以在包括在图2和图3的描述中的所有状况下操作。
从图2的顶部起的第一个曲线图表示发动机转动起动状态与时间。迹线202表示发动机转动起动状态。垂直轴线表示发动机转动起动状态,并且发动机转动起动在迹线202处于在垂直轴线箭头附近的较高水平时发生。当迹线202处于在水平轴线附近的较低水平时,发动机不转动起动。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图2的顶部起的第二个曲线图表示一个或多个发动机气缸的燃烧相位与时间。迹线204表示燃烧相位。垂直轴线表示燃烧相位,并且燃烧相位在垂直轴线箭头方向上提前。燃烧相位指示发动机气缸中的点火时间的开始(例如,在气缸循环期间的燃烧发起或开始)。因此,提前燃烧相位使发动机气缸内的点火提前。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。水平线250表示阈值燃烧相位。高于阈值250的燃烧相位水平可以指示具有较高十六烷值的燃料。
从图2的顶部起的第三个曲线图表示在一个或多个发动机气缸的气缸循环期间的燃料喷射开始正时(例如,在气缸循环期间燃料首先开始被喷射到气缸时的曲轴角度)与时间。迹线206表示在气缸循环期间的燃料喷射开始时间。垂直轴线表示在气缸循环期间的燃料喷射开始时间,并且燃料喷射的开始在垂直轴线箭头方向上提前。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图2的顶部起的第四个曲线图表示电池荷电状态(SOC)与时间。迹线208表示电池荷电状态。垂直轴线表示电池荷电状态,并且电池荷电状态在垂直轴线箭头方向上增加。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。水平线252表示阈值电池荷电状态。电池荷电状态低于阈值252可以指示低电池荷电状态。
从图2的顶部起的第五个曲线图表示发动机旋转方向与时间。迹线210表示发动机旋转方向。垂直轴线表示发动机旋转方向,并且当迹线210处于在指定为“正向”的垂直轴线箭头附近的水平时,发动机在正向方向上(例如,顺时针看向发动机前部)旋转。当迹线210处于在指定为“反向”的垂直轴线箭头附近的水平时,发动机在反向方向上(例如,逆时针看向发动机前部)旋转。当迹线210处于水平轴线的水平时,发动机停止。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图2的顶部起的第六个曲线图示出了在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中的燃料的量。垂直轴线表示在气缸循环期间供应到发动机的气缸的第一次引燃燃料喷射中的燃料的量。第一次引燃燃料喷射中的燃料的量在垂直轴线箭头方向上增加。当第一次引燃燃料喷射量处于水平轴线的水平时,第一次引燃燃料喷射中的燃料的量为零。应注意,在气缸循环期间可能存在多于仅一次的引燃燃料喷射。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图2的顶部起的第七个曲线图示出了在气缸循环期间的引燃燃料喷射的实际总数。垂直轴线表示在气缸循环期间的引燃燃料喷射的实际总数。引燃燃料喷射的实际总数在垂直轴线箭头方向上增加。在气缸循环期间的引燃燃料喷射的在水平轴线的水平处的实际总数为零。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
在时间t0,发动机停止(未示出)并且它没有被转动起动(例如,在经由电机或起动机提供的动力下旋转)。未示出燃烧相位,因为发动机不在燃烧空气和燃料。喷射燃料开始正时被计划为中间值曲轴角度正时,但是燃料不喷射。电池SOC处于较高水平,并且发动机旋转方向指示发动机停止。计划用于在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射的燃料的量是较大量的燃料,并且计划用于在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数是较大数量的引燃燃料喷射。
在时间t1,发动机转动起动开始,并且发动机经由起动机旋转,如迹线202转变到更高水平所指示。响应于人类驾驶员或自主驾驶员经由钥匙开关、按钮或其它输入来请求发动机起动,发动机可以转动起动。当发动机首先开始旋转时未示出燃烧相位,因为燃烧在发动机气缸中的一个接近上止点压缩冲程时发起。燃料喷射开始时间是中间时间,并且电池荷电状态保持为高。发动机开始在正向方向上旋转,如迹线210所指示。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。
在时间t2,自发动机转动起动开始以来第一次确定燃烧相位,并且燃烧相位的提前小于阈值250,使得喷射到发动机的燃料可以被解释为具有低或中间十六烷值的燃料。燃料喷射开始时间保持在中间水平并且电池荷电状态保持为高。发动机在正向方向上旋转。在时间t2与时间t3之间,发动机继续经由起动机转动起动,并且燃烧相位和燃料喷射开始正时保持在它们相应的先前值。电池SOC保持为高,并且发动机继续在正向方向上旋转。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。
在时间t3,发动机转动起动中止,并且发动机在从发动机气缸中的燃烧产生的其自身的动力下继续在正向方向上旋转。燃料喷射开始正时保持在其先前正时,并且燃烧相位(combustion phasing)也保持在其先前的值。电池SOC保持为高。当喷射到发动机气缸的燃料具有低至中等十六烷值时,可以以此方式起动发动机。在由沿着轴线的SS标记指示的中断时间之后立即停止发动机。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。
在时间t4,发动机停止,并且它没有经由起动机转动起动。没有报告发动机燃烧相位,并且燃料喷射开始正时被计划为在中间水平时间上。由于迹线208低于阈值252,因此电池荷电状态处于低水平。发动机不在旋转。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中的燃料量是更大量的燃料,并且在气缸循环期间引燃燃料喷射的总数是更多的引燃燃料喷射。
在时间t5,发动机转动起动响应于车辆驾驶员请求或其它车辆工况而开始。发动机响应于发动机转动起动而开始在正向方向上旋转。由于燃料喷射在发动机旋转开始之后开始,因此不报告燃烧相位。燃料喷射的开始在中间正时,并且电池SOC保持为低。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。
在时间t6,报告燃烧相位,并且其提前到早于阈值250的正时。响应于提前燃烧相位正时,在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量减少,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数减少。电池SOC保持为低,并且发动机继续在正向方向上转动起动。
在时间t6与时间t7之间,每次在响应于低电池SOC和燃烧相位比阈值250提前而将燃料喷射到发动机时,燃料喷射开始正时递增地延迟。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。延迟燃料喷射开始正时导致燃烧相位延迟。燃料喷射开始正时被延迟,直到燃烧相位被延迟到晚于阈值250的正时时的时间t7。发动机继续在正向方向上旋转,并且电池SOC保持为低。在时间t7之后,燃烧相位保持从阈值250延迟。从时间t7至时间t8,发动机继续转动起动。在时间t8之后发动机在正向方向上旋转指示其中燃料喷射正时从在时间t5处示出的初始燃料喷射正时延迟的发动机起动。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。
以此方式,可以响应于燃烧相位提前大于阈值时间量或曲轴角度而延迟燃料喷射开始正时。只要延迟燃料喷射正时延迟燃烧相位并且只要燃烧相位比阈值250提前,就可以延迟燃料喷射开始正时。
现在参考图3,示出了根据图4至图6的方法的可选的发动机转动起动序列。图3的序列可以经由图1的系统与图4至图6的方法配合地提供。图3的曲线图是时间对齐且同时发生的。时间t10至t14处的垂直线表示在序列期间的感兴趣的时间。沿着水平轴线中的每一个的双S标记表示持续时间可以长或短的时间间隔。
从图3的顶部起的第一个曲线图表示发动机转动起动状态与时间。迹线302表示发动机转动起动状态。垂直轴线表示发动机转动起动状态,并且发动机转动起动在迹线302处于在垂直轴线箭头附近的较高水平时发生。当迹线302处于在水平轴线附近的较低水平时,发动机不转动起动。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图3的顶部起的第二个曲线图表示在一个或多个发动机气缸的气缸循环期间的燃料喷射开始正时(例如,在气缸的循环期间燃料开始被喷射到气缸时的曲轴角度)与时间。迹线306表示在气缸循环期间的燃料喷射开始时间。垂直轴线表示在气缸循环期间的燃料喷射开始时间,并且燃料喷射的开始在垂直轴线箭头方向上提前。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图3的顶部起的第三个曲线图表示电池荷电状态(SOC)与时间。迹线308表示电池荷电状态。垂直轴线表示电池荷电状态,并且电池荷电状态在垂直轴线箭头方向上增加。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。水平线352表示阈值电池荷电状态。电池荷电状态低于352可以指示低电池荷电状态。
从图3的顶部起的第四个曲线图表示发动机旋转方向与时间。迹线310表示发动机旋转方向。垂直轴线表示发动机旋转方向,并且当迹线310处于在指定为“正向”的垂直轴线箭头附近的水平时,发动机在正向方向上(例如,顺时针看向发动机前部)旋转。当迹线310处于在指定为“反向”的垂直轴线箭头附近的水平时,发动机在反向方向上(例如,逆时针看向发动机前部)旋转。当迹线310处于水平轴线的水平时,发动机停止。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图3的顶部起的第五个曲线图示出了在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量。垂直轴线表示在气缸循环期间供应到发动机的气缸的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料量。第一次引燃燃料喷射中的燃料的量在垂直轴线箭头方向上增加。当引燃燃料喷射量处于水平轴线的水平时,引燃燃料喷射中的燃料的量为零。应注意,在气缸循环期间可能存在多于仅一次的引燃燃料喷射。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
从图3的顶部起的第六个曲线图示出了在气缸循环期间的引燃燃料喷射的实际总数。垂直轴线表示在气缸循环期间的引燃燃料喷射的实际总数。引燃燃料喷射的实际总数在垂直轴线箭头方向上增加。在气缸循环期间的引燃燃料喷射的在水平轴线的水平处的实际总数为零。水平轴线表示时间,并且时间从附图的左侧到右侧增加。
在时间t10,发动机停止(未示出)并且它没有被转动起动(例如,在经由电机或起动机提供的动力下旋转)。燃料喷射开始正时被计划为中间曲轴角度正时,但是燃料不喷射。电池SOC处于较高水平,并且发动机旋转方向指示发动机停止。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中的燃料量是更大量的燃料,并且在气缸循环期间引燃燃料喷射的总数是更多的引燃燃料喷射。
在时间t11,发动机转动起动开始并且发动机经由起动机旋转,如迹线302转变到更高水平所指示。响应于人类驾驶员或自主驾驶员经由钥匙开关、按钮或其它输入来请求发动机起动,发动机可以转动起动。燃料喷射开始时间是中间时间,并且电池荷电状态保持为高。发动机开始在正向方向上旋转,如迹线310所指示。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。
在时间t11与时间t12之间,发动机转动起动继续,并且燃料喷射开始时间保持中间提前水平。电池SOC保持为高,发动机在正向方向上旋转。发动机不起动,并且它经由发动机起动机(未示出)保持旋转。在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中的燃料的量保持恒定,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数保持恒定。
在时间t12,发动机转动起动响应于车辆驾驶员发出发动机起动请求、发动机转动起动的时间量到期或其它状况(未示出)而中止。发动机的动量使发动机在时间t12之后继续旋转达一小段时间,并且然后,发动机响应于因发动机气缸中的提前燃烧正时而在气缸内形成的压力来在反向方向上旋转。反向发动机旋转可以指示高十六烷的燃料被喷射到发动机气缸,因为喷射的高十六烷的燃料可以在喷射之后不久就点燃。在气缸中的活塞达到上止点压缩冲程之前,燃料点燃可能导致气缸内的压力显著上升。较早出现的高气缸压力可能导致活塞在其达到上止点压缩冲程之前不会改变方向,从而使发动机旋转反向。由于燃料喷射中止并且起动机未接合,因此发动机在短时段的发动机旋转之后停止旋转。在发动机转动起动中止之后(例如,在对起动机的动力输送中止之后),响应于发动机在反向方向上旋转而将燃料喷射开始正时计划为为更延迟的正时。燃料喷射开始正时针对下一次发动机转动起动计划。电池SOC保持为高。
在检测到反向发动机旋转之后不久,响应于对反向发动机旋转的指示,在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量减少并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数减少。在时间t12与时间t13之间出现时间中断。
在时间t13,发动机转动起动响应于车辆驾驶员请求或其它车辆工况而开始,并且与在时间t11的燃料喷射开始正时相比,延迟燃料喷射开始正时。响应于在时间t12之后不久检测到的反向发动机旋转而延迟燃料喷射开始正时。另外,在气缸循环期间的第一次引燃燃料喷射中的燃料的量是较低的量,并且在气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数是响应于反向发动机旋转的较低的量。电池SOC保持为高,发动机开始在正向方向上旋转。
在时间t14,发动机转动起动中止,并且发动机继续在正向方向上旋转,这指示发动机在其自己的动力下起动和旋转。燃油喷射开始正时保持在其先前水平,并且电池SOC保持较高水平。另外,在气缸循环的第一次引燃燃料喷射中的燃料的量保持先前的值,并且燃料喷射的实际总数保持先前的值。
以此方式,可以响应于发动机转动起动之后的反向发动机旋转而延迟燃料喷射开始正时。燃料喷射开始正时调整可以在紧接之后的发动机重新起动或转动起动开始之前产生。通过在准备下一个后续发动机转动起动时段时并且在下一个后续发动机转动起动时段期间延迟燃料喷射开始正时,可以调整燃料喷射正时,使得发动机可以在发动机起动期间具有提高的加速度。提高的发动机加速度可以允许发动机达到发动机怠速。
现在参考图4至图6,示出了用于操作发动机的方法。具体地,示出了用于操作内燃发动机的方法的流程图。可以将图4至图6的可执行指令存储在诸如图1中所示的系统中的非暂时性存储器中。图4至图6的方法可以结合到图1的系统中,并且可以与图1的系统配合。另外,图4至图6的方法的至少部分可以结合作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令,而该方法的其它部分可以经由变换物理世界中的装置和致动器的操作状态的控制器来执行。根据下述方法,控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。另外,方法400可以从传感器输入确定选定控制参数。在执行方法400的时间上或期间,发动机可能处于转动起动或操作的过程中。另外,可以根据控制器指令来操作发动机,控制器指令允许发动机在发动机转动起动之后使发动机反向旋转或在发动机正在转动起动时使发动机转速在压缩冲程期间减慢。另外,发动机可以在控制器12处操作,并且控制器12可以包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以在本文所述的所有发动机工况下操作发动机。
在402处,方法400确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于发动机温度、加速踏板位置、微粒过滤器烟尘负载、环境温度、环境压力、驾驶员需求扭矩、发动机旋转方向和发动机转速。车辆工况可以经由图1中所述的车辆传感器和发动机控制器来确定。
另外,如果基于燃料箱水平而确定燃料已添加到燃料箱,那么方法400可以在已经估计燃料箱中的混合燃料的十六烷值之后调整每个气缸循环的燃料喷射开始正时。对燃料箱中的十六烷水平的估计可以是基于在加油站处提供的燃料数据和燃料箱中的燃料的已知性质。例如,如果添加到燃料箱的燃料的十六烷值为50,并且添加到燃料箱的燃料的十六烷值为60,那么根据相应的燃料的量,混合燃料的十六烷值在50与60之间。方法400进行到404。
在404处,方法400判断发动机是否经由发动机起动机转动起动(例如,当来自发动机中的燃烧的扭矩不足以将发动机加速到大于发动机转动起动转速的预定转速时,经由发动机起动机旋转)。在一个示例中,如果向起动机施加电力(例如,经由控制器命令起动机),并且如果经由发动机位置传感器检测到在正向方向上的发动机旋转,那么方法400可以判断发动机正在转动起动。如果方法400判断发动机正在转动起动,那么答案为是,并且方法400进行到406。否则,答案为否,并且方法400进行到430。
在406处,方法400判断发动机气缸压力传感器在包括发动机的当前车辆中是否可用。在一个示例中,如果存储在存储器中的变量指示当前车辆配置包括气缸压力传感器,那么方法400可以判断发动机包括气缸压力传感器。如果存储器中的变量指示压力传感器可用,那么答案为是,并且方法400进行到450。如果存储在存储器中的变量不指示当前车辆配置包括压力传感器,那么答案为否,并且方法400进行到408。
在408处,方法400监视发动机转速并确定在发动机转动起动期间的发动机减速率。在一个示例中,方法400通过测量发动机在两个位置之间行进(例如,在0.1秒内360度)花费的时间量并将每秒度数转换为每分钟转数来确定发动机转速。然后,可以经由采取发动机转速测量的一阶导数来提供发动机加速或减速率。一阶导数可以通过从第二发动机转速测量值中减去第一发动机转速测量值并将结果除以第一发动机转速测量值与第二发动机转速测量值之间的时间量来估计。可以经由正发动机加速度值指示发动机加速度,并且可以经由负发动机加速度值指示发动机减速。另外,方法400可以在预定曲轴角度范围期间确定发动机加速度/减速,以确定燃料喷射开始正时是否导致发动机减速超过所期望的。在一个示例中,用于确定发动机加速度/减速的发动机曲轴角度在其中燃料喷射的开始在接收燃料的气缸的上止点压缩冲程时或之前开始和结束的曲轴角度处开始。例如,对于1号气缸,燃料喷射的开始可以是在1号气缸的上止点压缩冲程之前的30曲轴度。可以确定从1号气缸的上止点压缩冲程之前的30曲轴度到1号气缸的上止点压缩冲程的1号气缸的发动机加速度/减速,其中在上止点压缩冲程之前的30曲轴度和上止点压缩冲程在相同的气缸循环期间发生。
应注意,由于缩小的气缸容积和在发动机气缸中的捕集的气体,发动机在压缩冲程期间减速。此外,由于与气缸中的燃烧相关或由其导致的气缸中的压力增加,发动机可以在压缩冲程期间减速。由于气缸中的压力提供力以使活塞移位远离气缸盖,因此发动机可以在通过上止点压缩冲程之后加速。在确定发动机加速/减速率之后,方法400进行到410。
在410处,方法400判断在预定曲轴角度范围期间的发动机减速是否具有大于阈值的幅度。更大的幅度的发动机减速可以指示将高十六烷的燃料喷射到发动机气缸并比所期望的更早地燃烧发动机气缸中的高十六烷的燃料。相反地,如果喷射较低十六烷的燃料,那么在气缸循环期间从喷射开始到燃烧引发的延迟可能长至足以使得燃烧较低十六烷的燃料所导致的气缸中的压力升高被延迟,直到气缸进入其动力冲程。如果方法400判断发动机减速大于阈值,那么答案为是,并且方法400进行到412。否则,答案为否,并且方法400进行到420。
在420处,方法400保持在发动机循环期间的燃料喷射开始正时处于它们当前正时。方法400进行到退出。
在412处,方法400判断电池荷电状态(SOC)是否大于(G.T.)阈值电池荷电状态。在一个示例中,方法400可以经由测量电池电压和库仑计数来估计电池SOC,如已知的那样。如果方法400判断电池SOC大于阈值SOC,那么答案为是,并且方法400进行到424。否则,答案为否,并且方法400进行到414。
在424处,方法400响应于在408处描述的预定曲轴间隔期间的发动机减速率而调整一个或多个发动机气缸的燃料喷射开始正时。例如,如果确定从在1号气缸的上止点压缩冲程(例如,1号气缸的燃料喷射开始时间)之前的30曲轴度到在相同的气缸循环期间的1号气缸的上止点压缩冲程的1号气缸的发动机加速度/减速,那么在1号气缸的下一个循环期间的将燃料喷射到1号气缸的燃料喷射开始正时可以延迟5曲轴度。同样,如果确定从在2号气缸的上止点压缩冲程(例如,2号气缸的燃料喷射开始时间)之前的30曲轴度到在相同的气缸循环期间的2号气缸的上止点压缩冲程的2号气缸的发动机加速度/减速,那么在2号气缸的下一个循环期间的将燃料喷射到2号气缸的燃料喷射开始正时可以延迟5曲轴度。在一个示例中,以经验确定的燃料喷射开始正时调整的表或函数由发动机减速的幅度参考,并且表或函数输出调整值,该调整值被添加到发动机气缸的燃料喷射开始正时。另外,可以响应于发动机温度而调整在发动机循环期间的燃料喷射开始正时。例如,随着发动机温度降低,燃料喷射开始正时可以更显著地延迟。在发动机转动起动期间的每个气缸循环期间调整燃料喷射开始正时之后,方法400进行到退出。
以此方式,可以调整燃料喷射开始正时以快速地补偿具有较高十六烷水平的燃料,同时允许高荷电的电池继续供应功率以使发动机旋转,即使可能需要高转动起动扭矩来旋转发动机。
在气缸循环期间的燃料喷射开始正时可以以引燃燃料喷射开始。在气缸循环期间的最早燃料喷射正时可以是引燃燃料喷射的燃料喷射开始正时,或其可以是主燃料喷射的燃料喷射开始正时。引燃喷射是持续时间短的燃料喷射,其可以为气缸提供少于4毫克的燃料。引燃燃料喷射在它们被喷射的气缸循环中在上止点压缩冲程之前开始和结束。引燃燃料喷射可以降低发动机燃烧噪声、控制峰值气缸压力,并且调整气缸内的放热。主燃料喷射是在气缸循环期间的最大量的燃料喷射。主燃料喷射可以输送范围为每一气缸循环3毫克至100毫克的燃料质量。在气缸循环中,引燃燃料喷射先于主燃料喷射。早期后燃料喷射可以在上止点压缩冲程之后且在主燃料喷射之后的10曲轴度发生。早期后燃料喷射可以提供范围为1毫克至10毫克的燃料质量。后期后喷射是在气缸循环期间在主燃料喷射脉冲的燃烧完成之后且接收燃料的气缸的排气门关闭之前执行的燃料喷射。早期后喷射和晚期后喷射可有用于使发动机的排气系统中的排放控制装置再生。
在气缸循环的引燃燃料喷射期间供应的燃料的量可以减少,并且在气缸循环期间的主燃料喷射中的燃料的量可以增加从一次或多次引燃燃料喷射中去除的燃料的量。引燃燃料喷射量可以减少,并且主燃料喷射量可以响应于发动机减速大于阈值减速而增加。例如,可以从一次或多次引燃燃料喷射中去除1毫克的燃料,并且在已经确定发动机减速幅度大于阈值幅度之后将其添加到在气缸循环期间的主燃料喷射。
在另一个示例中,可以从气缸循环的第一次引燃燃料喷射中去除1毫克的燃料,并且在已经确定发动机减速幅度大于阈值幅度之后将其添加到在气缸循环期间的后续引燃燃料喷射。换句话说,如果发动机包括基本燃料喷射量(包括在发动机转动起动期间的两次3毫克的引燃燃料喷射和一次6毫克的主燃料喷射),并且已经确定发动机在气缸循环期间的减速幅度大于阈值,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,第一次引燃燃料喷射中包括的燃料的量可以减少到2毫克,第二次引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克,并且在主喷射期间喷射的燃料的量可以增加到7毫克。
另外,可以响应于发动机减速大于阈值减速而减少引燃燃料喷射的实际总数。例如,如果发动机的基本燃料喷射量包括在发动机转动起动期间的两次3毫克引燃燃料喷射和一次主燃料6毫克的喷射,并且已经确定发动机在气缸循环期间的减速幅度大于阈值,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,引燃燃料喷射的实际总数可以减少到1次,并且唯一引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克。一次引燃燃料喷射的燃料喷射开始时间可以从先前气缸循环中的原始引燃燃料喷射的喷射开始正时延迟。在主燃料喷射期间喷射的燃料的量可以增加到10毫克。因此,不仅可以响应于发动机减速而调整燃料喷射开始正时,而且可以响应于发动机减速而调整在气缸循环期间的引燃燃料喷射的实际总数和引燃燃料喷射中的燃料的量。
在414处,方法400延迟燃料喷射开始正时。另外,方法400然后连续地递增地延迟燃料喷射的开始,只要在408处描述的预定曲轴间隔期间的发动机减速率幅度响应于延迟发动机气缸的燃料喷射开始正时而减小即可。否则,方法400停止延迟发动机气缸的燃料喷射开始正时。例如,如果所有发动机气缸的燃料喷射开始正时是在接收燃料的气缸的上止点之前的30曲轴度,并且在预定曲轴间隔期间的发动机减速超过X RPM/秒2,那么所有发动机气缸的燃料喷射的开始可以延迟到在上止点压缩冲程之前的29曲轴度。如果在后续气缸循环期间,燃油喷射的开始已经延迟到29曲轴度,并且在预定曲轴间隔期间的发动机减速超过X RPM/秒2,那么所有发动机气缸的燃料喷射的开始可以延迟到在上止点压缩冲程之前的28曲轴度。如果在后续气缸循环期间,燃油喷射的开始已经延迟到28曲轴度,并且在预定曲轴间隔期间的发动机减速不超过X RPM/秒2,那么所有发动机气缸的燃料喷射的开始可以保持在上止点压缩冲程之前的28曲轴度处。以此方式,可以调整每个发动机气缸的燃料喷射开始正时,以减小在发动机转动起动期间的发动机减速的幅度。通过以此方式延迟燃料喷射开始正时,可以通过减少起动机必须执行以旋转发动机的工作,同时在转动起动期间和之后增加发动机加速度来节省电池电荷。另外,可以响应于发动机温度而调整在发动机循环期间的燃料喷射的开始。例如,随着发动机温度降低,燃料喷射开始正时可以更显著地延迟。
另外,方法400可以调整在气缸循环的引燃燃料喷射期间供应的燃料的量。具体地,引燃燃料喷射中的燃料的量可以减少,并且在气缸循环期间的主燃料喷射中的燃料的量可以响应于发动机减速大于阈值减速而增加从一次或多次引燃燃料喷射中去除的燃料的量。例如,可以从一次或多次引燃燃料喷射中去除1毫克的燃料,并且在已经确定发动机减速幅度大于阈值幅度之后将其添加到在气缸循环期间的主燃料喷射。
在另一个示例中,可以从气缸循环的第一次引燃燃料喷射中去除1毫克的燃料,并且在已经确定发动机减速幅度大于阈值幅度之后将其添加到在气缸循环期间的后续引燃燃料喷射。换句话说,如果向发动机气缸的燃料喷射包括在发动机转动起动时在气缸循环期间的两次3毫克的引燃燃料喷射和一次6毫克的主燃料喷射,并且已经确定发动机在气缸循环期间的减速幅度大于阈值幅度,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,第一次引燃燃料喷射中的燃料的量可以减少到2毫克,第二次引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克,并且在主喷射期间喷射的燃料的量可以增加到7毫克。
另外,可以响应于发动机减速大于阈值减速而减少引燃燃料喷射的实际总数。例如,如果发动机包括在发动机转动起动时在气缸循环期间的各自3毫克的两次引燃燃料喷射和一次6毫克的主燃料喷射,并且如果已经确定发动机在气缸循环期间的减速幅度大于阈值,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,可以将引燃燃料喷射的实际总数调整为一次引燃燃料喷射。在后续气缸循环期间的第一次且唯一一次的引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克。另外,在主喷射期间喷射的燃料的量可以增加到10毫克。因此,不仅可以响应于发动机减速而调整燃料喷射开始正时,而且可以响应于发动机减速而调整引燃燃料喷射的实际总数和引燃燃料喷射中的燃料的量。
在430处,方法400判断自发动机转动起动的最近一次时间以来是否发生反向发动机旋转。在一个示例中,可以经由发动机位置传感器指示反向发动机旋转。如果方法400判断自发动机转动起动的最近一次时间以来发生反向发动机旋转,那么答案为是,并且方法400进行到431。否则,答案为否,并且方法400进行到440。
在440处,如果发动机在发动机转动起动之后起动,那么方法400保持发动机当前气缸的燃料喷射开始正时。然而,可以响应于在发动机运转时的发动机转速和扭矩输出而调整在发动机转速增加到发动机怠速之后的燃料喷射开始正时。如果发动机停止且不旋转,那么燃料喷射开始正时可以返回到具有标称十六烷值(例如,在40与55之间的十六烷值)的燃料的基本燃料喷射开始正时。基本燃料喷射开始正时可以是比具有更高十六烷值(例如,>55的十六烷值)的燃料所期望的更早地引发点火正时的燃料喷射正时。在下次重新起动发动机时,在基本燃料喷射开始正时上喷射燃料。通过返回到基本燃料喷射开始正时,在发动机转动起动期间的燃料喷射开始正时可以从当具有较高十六烷值的燃料在发动机转动起动期间被喷射到发动机时的燃料喷射开始正时提前。
另外,如果在发动机从转动起动转速转速增加(例如,加速)到怠速时(例如,紧接转动起动之后且达到发动机怠速之前),发动机的加速率小于阈值发动机加速率,那么燃料喷射开始正时可以响应于在发动机转动起动期间的发动机加速率而延迟。可以以经验确定在气缸循环期间的燃料喷射开始正时延迟的量并将其存储到控制器存储器中。例如,当发动机在标称燃料喷射开始正时(例如,标称十六烷的燃料的燃料喷射开始正时)上用不同十六烷的燃料操作时,可以用若干不同十六烷的燃料冷起动发动机以确定预期发动机加速率。可以延迟喷射开始正时,并且可以再次重新起动发动机以确定在用不同十六烷的燃料操作发动机时发动机是否以所期望的速率加速。该过程可以重复,直到以针对不同十六烷的燃料中的每一种的燃料喷射开始正时提供所期望的发动机加速率。方法400进行到退出。
在431处,方法中止燃料流动到发动机以中止发动机旋转。方法400进行到432。
在432处,方法400响应于当发动机在反向方向上旋转时在预定曲轴间隔期间的发动机加速/减速率而调整一个或多个发动机气缸的燃料喷射开始正时。当发动机在反向方向上旋转时在预定曲轴角度间隔期间的发动机加速率可以指示喷射的燃料的十六烷值。具有较高十六烷值的燃料可以在反向发动机方向上提供较高发动机加速率,因为较高十六烷的燃料可以比较低十六烷的燃料更早地点燃,使得燃料可以在更大的气缸容积中点燃,从而与具有略低十六烷值的燃料被喷射到发动机的气缸的情况相比而减小反向发动机加速度。在一个示例中,可以响应于在反向发动机旋转方向上的较低发动机加速率而使燃料喷射开始正时延迟了更大的量。可以响应于在反向发动机旋转方向上的较高发动机加速率而使燃料喷射开始正时延迟了较小的量。例如,如果在反向发动机旋转方向上的发动机加速度是5曲轴度/秒2,那么燃料喷射开始正时可以延迟5曲轴度。如果在反向发动机旋转方向上的发动机加速度是15曲轴度/秒2,那么燃料喷射开始正时可以延迟2曲轴度。燃料喷射开始正时在下次经由起动机转动起动发动机时调整。用于确定在反向发动机旋转期间的发动机加速度的预定曲轴间隔可以是从上止点压缩冲程到下止点压缩冲程。
另外,方法400可以调整在发动机反向旋转之后的后续气缸循环的引燃燃料喷射期间供应的燃料的量。具体地,引燃燃料喷射中的燃料的量可以减少,并且在气缸循环期间的主燃料喷射中的燃料的量可以响应于发动机减速大于阈值减速而增加从一次或多次引燃燃料喷射中去除的燃料的量。例如,可以从一次或多次引燃燃料喷射中去除1毫克的燃料,并且在已经发生反向发动机旋转其之后将添加到在气缸循环期间的主燃料喷射。
在另一个示例中,可以在发动机反向旋转之后从后续气缸循环的第一次引燃燃料喷射中去除1毫克的燃料,并且在反向发动机旋转之后将其添加到在后续气缸循环期间的晚期引燃燃料喷射。换句话说,如果向发动机气缸的燃料喷射包括在发动机转动起动时在气缸循环期间的两次3毫克的引燃燃料喷射和一次6毫克的主燃料喷射,并且已经确定发动机在发动机转动起动之后反向旋转,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,第一次引燃燃料喷射中的燃料的量可以减少到2毫克,第二次引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克,并且在主喷射期间喷射的燃料的量可以增加到7毫克。
另外,可以响应于反向发动机旋转而减少引燃燃料喷射的实际总数。例如,如果发动机包括在发动机反向旋转之前的气缸循环期间的各自3毫克的两次引燃燃料喷射和一次6毫克的主燃料喷射,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,可以将引燃燃料喷射的实际总数调整为提供仅一次引燃燃料喷射。在后续气缸循环期间的第一次且唯一一次的引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克。一次引燃燃料喷射的燃料喷射开始时间可以从先前气缸循环中的原始引燃燃料喷射的喷射开始正时延迟。另外,在主喷射期间喷射的燃料的量可以增加到10毫克。因此,不仅可以响应于反向发动机旋转而调整燃料喷射开始正时,而且可以响应于反向发动机旋转而调整引燃燃料喷射的实际总数和引燃燃料喷射中的燃料的量。方法400进行到434。
在434处,方法400在下一个转动起动时段期间以432处确定的燃料喷射开始正时向发动机气缸供应燃料。因此,如果发动机转动起动并且然后在反向方向上旋转而不起动,那么在下一个发动机转动起动时段期间以在418处确定的燃料喷射开始正时供应燃料。对喷射开始正时的调整可有助于当发动机在下一次发动机转动起动时在正向方向上旋转时增加发动机加速度。响应于人类驾驶员或自主驾驶员发动机起动请求,在发动机停止之后的下一次时在正向方向上转动起动发动机。方法400进行到退出。
在450处,方法400监视发动机气缸中的压力并确定发动机气缸中的燃烧相位。在一个示例中,经由在预定曲轴角度间隔期间确定曲轴角度来确定燃烧相位,其中气缸压力增加速率变化超过阈值量。例如,可以在气缸循环期间监视在气缸中从开始到气缸的燃料喷射的某个时间或曲轴角度到在气缸的上止点压缩冲程之后的预定数量的曲轴度的气缸压力。气缸的燃烧相位或点火时间可以被确定为其中气缸中的压力增加超过阈值量的曲轴角度。方法400进行到452。
在452处,方法400判断燃烧相位是否早于预定阈值发动机曲轴角度。例如,如果燃烧相位被确定为在接收燃料的气缸的上止点压缩冲程之前的10曲轴度,并且阈值曲轴角度是在上止点压缩冲程之前的5曲轴度,那么答案为是。并且方法400进行到454。如果燃烧相位不早于预定阈值发动机曲轴角度,那么答案为否,并且方法400进行到456。
在456处,方法400保持发动机气缸的当前燃料喷射开始正时。燃料喷射开始正时不进一步延迟,使得发动机可以以所期望的速率加速。在一些示例中,如果燃烧相位从在452处描述的阈值发动机曲轴角度延迟了超过阈值量,那么可以提前发动机气缸的燃料喷射开始正时,使得可以提供在发动机转速增加期间的所期望的发动机加速率。方法400进行到退出。
在454处,方法400响应于在450处确定的燃烧相位而调整一个或多个发动机气缸的燃料喷射开始正时。例如,如果确定1号气缸的发动机燃烧相位是在1号气缸的上止点压缩冲程之前的30曲轴度,那么在1号气缸的下一个循环期间将燃料喷射到1号气缸的燃料喷射开始正时可以从当前燃料喷射开始正时延迟了5曲轴度。在一个示例中,以经验确定的燃料喷射开始正时调整的表或函数由气缸的燃烧相位值参考,并且表或函数输出调整值,该调整值被添加到发动机气缸的燃料喷射开始正时。在发动机转动起动期间的每个气缸循环期间调整燃料喷射开始正时之后,方法400进行到退出。
另外,方法400可以在已经确定燃烧相位早于阈值正时之后调整在后续气缸循环的引燃燃料喷射期间供应的燃料的量。具体地,引燃燃料喷射中的燃料的量可以减少,并且在后续气缸循环期间的主燃料喷射中的燃料的量可以响应于气缸燃烧相位或正时早于阈值正时而增加从一次或多次引燃燃料喷射中去除的燃料的量。例如,可以从一次或多次引燃燃料喷射中去除1毫克的燃料,并且在已经发生提前燃烧相位正时之后将其添加到在气缸循环期间的主燃料喷射。
在另一个示例中,可以在已经检测到提前燃烧相位或正时之后从后续气缸循环的第一次引燃燃料喷射中移除1毫克的燃料,并且在检测到提前燃烧相位之后将其添加到在后续气缸循环期间的后续燃料喷射。换句话说,如果向发动机气缸的燃料喷射包括在发动机转动起动时在气缸循环期间的两次3毫克的引燃燃料喷射和一次6毫克的主燃料喷射,并且已经确定存在提前燃料相位,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,第一次引燃燃料喷射中的燃料的量可以减少到2毫克,第二次引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克,并且在主喷射期间喷射的燃料的量可以增加到7毫克。
另外,可以响应于从阈值正时提前的燃烧相位而减少引燃燃料喷射的实际总数。例如,如果发动机包括在检测到提前燃烧相位之前的气缸循环期间的各自3毫克的两次引燃燃料喷射和一次6毫克的主燃料喷射,那么在具有相同的转动起动状况的后续发动机循环期间,可以将引燃燃料喷射的实际总数调整为提供一次引燃燃料喷射。在后续气缸循环期间的第一次且唯一一次的引燃燃料喷射中的燃料的量可以增加到4毫克。一次引燃燃料喷射的燃料喷射开始时间可以从先前气缸循环中的原始引燃燃料喷射的喷射开始正时延迟。另外,在主喷射期间喷射的燃料的量可以增加到10毫克。因此,不仅可以响应于发动机燃烧相位大于阈值正时而调整燃料喷射开始正时,也可以响应于发动机燃烧相位正时大于阈值正时而调整引燃燃料喷射的实际总数和引燃燃料喷射中的燃料的量。
以此方式,可以调整燃料喷射开始正时以快速地补偿具有更高十六烷水平的燃料。气缸压力信号可以提供对喷射到发动机的燃料的十六烷水平的有用见解。
因此,图4至图6的方法提供一种发动机操作方法,所述发动机操作方法包括:将传感器数据接收到控制器;以及响应于在随后的发动机起动之前经由所述接收到的传感器数据产生的对反向发动机旋转的指示而调整所述随后的发动机起动的气缸循环的燃料喷射开始正时。后续发动机起动可以是在发动机未起动的情况下的发动机起动尝试之后的发动机起动尝试。或者,后续发动机起动可以接在发动机起动的情况下的发动机起动之后,但是具有低发动机加速率或延长的发动机起动时间。所述发动机方法包括:其中调整燃料喷射开始正时包括延迟燃料喷射正时,并还包括:响应于所述对反向发动机旋转的指示而调整在所述气缸循环期间喷射到气缸的引燃燃料的量;以及响应于所述对反向发动机旋转的指示而调整在所述气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数。
在一些示例中,所述发动机方法包括:其中调整燃料喷射开始正时包括响应于发动机加速度的变化率而延迟燃料喷射正时。所述发动机方法包括:其中所述传感器数据是发动机位置传感器数据。所述发动机方法包括调整燃料喷射开始正时包括响应于发动机气缸中的燃烧相位而延迟燃料喷射正时。所述发动机方法包括:其中所述对反向发动机旋转的指示是在发动机转动起动之后且在起动发动机之前。所述发动机方法还包括括在所述对反向发动机旋转的指示之后的第一发动机起动期间按照所述调整过的燃料喷射开始正时将燃料喷射到发动机。所述发动机方法包括:其中响应于经由喷射具有大于阈值数的十六烷值的燃料起始的压缩点火而经由所述接收到的传感器数据来提供所述对反向发动机旋转的指示。
所述方法还提供了一种发动机操作方法,所述发动机操作方法包括:转动起动发动机并且经由控制器在转动起动所述发动机时将燃料喷射到所述发动机;以及响应于在转动起动所述发动机时气缸中的燃烧相位而调整在所述气缸的循环期间的燃料喷射开始正时。所述发动机方法包括:其中经由电机旋转所述发动机,并且所述燃烧相位是在所述气缸中的燃烧发起正时。所述发动机方法包括:其中所述燃烧相位是基于所述气缸中的压力,并还包括:响应于在转动起动所述发动机时在气缸中的所述燃烧相位而调整在所述气缸循环期间喷射到所述气缸的引燃燃料的量;以及响应于在转动起动所述发动机时在所述气缸中的所述燃烧相位而调整在所述气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数。
在一些示例中,所述发动机方法包括:其中所述燃烧相位还基于所述气缸中的压力增加率的变化。所述发动机方法包括:其中调整燃料喷射开始正时包括延迟燃料喷射开始正时。所述发动机方法还包括在每个气缸循环期间递增地延迟四平市及燃料喷射开始正时,所述气缸的所述燃烧相位比阈值正时更提前。
要注意,本文包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以通过包括与各种传感器、致动器和其它发动机硬件结合的控制器的控制系统执行。另外,方法的部分可以是在现实世界中采取以改变装置的状态的物理动作。本文所述的特定例程可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一个或多个。因此,所说明的各种动作、操作和/或功能可以以所说明的序列执行、并行地执行,或在一些情况下被省略。同样地,处理顺序不一定是实现本文所述的示例性实例的特征和优点所必需的,而是为了易于说明和描述而提供的。可以根据所使用的特定策略来重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外,所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码,其中所描述的动作是通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行的。如果需要,可以省略本文所述的方法步骤中的一个或多个。
将了解,本文公开的配置和例程本质上是示例性的,并且这些特定的实例不应被视为具有限制性意义,因为许多变型是可能的。例如,以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖且非明显的组合和子组合。
以下权利要求特别指出被视为新颖且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可以提到“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合,既不需要也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其它组合和子组合可以通过本发明的权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求,无论在范围上相较原始权利要求来说更宽、更窄、相同还是不同,都被视为包括在本公开的主题内。
根据本发明,提供了一种发动机操作方法,所述发动机操作方法包括:将传感器数据接收到控制器;以及响应于在随后的发动机起动之前经由所述接收到的传感器数据产生的对反向发动机旋转的指示而调整所述随后的发动机起动的气缸循环的燃料喷射开始正时。
根据一个实施例,调整燃料喷射开始正时包括延迟燃料喷射正时,并还包括:响应于所述对反向发动机旋转的指示而调整在所述气缸循环期间喷射到气缸的引燃燃料的量;以及响应于所述对反向发动机旋转的指示而调整在所述气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数。
根据一个实施例,调整燃料喷射开始正时包括响应于发动机加速度的变化率而延迟燃料喷射正时。
根据一个实施例,所述传感器数据是发动机位置传感器数据。
根据一个实施例,调整燃料喷射开始正时包括响应于发动机气缸中的燃烧相位而延迟燃料喷射正时。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于,所述对反向发动机旋转的指示是在发动机转动起动之后且在起动发动机之前。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于,在所述对反向发动机旋转的指示之后的第一发动机起动期间按照所述调整过的燃料喷射开始正时将燃料喷射到发动机。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于,响应于经由喷射具有大于阈值数的十六烷值的燃料起始的压缩点火而经由所述接收到的传感器数据来提供所述对反向发动机旋转的指示。
根据本发明,提供了一种发动机操作方法,所述发动机操作方法具有:转动起动发动机并且经由控制器在转动起动所述发动机时将燃料喷射到所述发动机;以及响应于在转动起动所述发动机时气缸中的燃烧相位而调整在所述气缸的循环期间的燃料喷射开始正时。
根据一个实施例,转动起动所述发动机包括经由电机旋转所述发动机,并且所述燃烧相位是在所述气缸中的燃烧发起正时。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于,所述燃烧相位是基于所述气缸中的压力,并还包括:响应于在转动起动所述发动机时在气缸中的所述燃烧相位而调整在所述气缸循环期间喷射到所述气缸的引燃燃料的量;以及响应于在转动起动所述发动机时在所述气缸中的所述燃烧相位而调整在所述气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数。
根据一个实施例,所述燃烧相位还基于所述气缸中的压力增加率的变化。
根据一个实施例,调整燃料喷射开始正时包括延迟燃料喷射开始正时。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于,在每个气缸循环期间递增地延迟四平市及燃料喷射开始正时,所述气缸的所述燃烧相位比阈值正时更提前。
根据本发明,提供了一种发动机系统,所述发动机系统具有:柴油发动机,所述柴油发动机包括气缸、向所述气缸供应燃料的燃料喷射器,以及发动机位置传感器;起动机,所述起动机联接到所述柴油发动机;以及控制器,所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以响应于在所述柴油发动机经由所述起动机的转动起动期间的发动机减速而调整所述燃料喷射器在所述气缸的循环期间的燃料喷射开始。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于,所述发动机减速在预定的发动机曲轴角度范围内,并还包括:用于进行以下操作的附加的指令:进一步响应于在发动机转速增加期间的发动机加速度小于阈值加速度水平而调整所述燃料喷射器在所述气缸循环期间的燃料喷射开始;以及用于进行以下操作的附加的指令:响应于在所述柴油发动机的所述转动起动期间的所述发动机减速而调整在所述气缸循环期间经由所述燃料喷射器喷射到所述气缸的引燃燃料的量。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于,所述预定的发动机曲轴角度范围开始于某一曲轴角度,在所述曲轴角度下,所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始在所述气缸的上止点压缩冲程之前开始和结束。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于用于进行以下操作的附加的指令:响应于电池荷电状态和在将燃料添加到燃料箱之后的燃料十六烷的估计而调整所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于用于进行以下操作的附加的指令:响应于在所述发动机的转速增加期间发动机加速度小于阈值量而在所述气缸循环之后的随后的气缸循环期间延迟所述燃料喷射器的燃料喷射开始。
根据一个实施例,以上发明的特征还在于用于进行以下操作的附加的指令:响应于环境温度而调整所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始。

Claims (14)

1.一种发动机操作方法,所述发动机操作方法包括:
将传感器数据接收到控制器;以及
响应于在随后的发动机起动之前经由所述接收到的传感器数据产生的对反向发动机旋转的指示而调整所述随后的发动机起动的气缸循环的燃料喷射开始正时。
2.如权利要求1所述的发动机方法,其中调整燃料喷射开始正时包括延迟燃料喷射正时,并还包括:
响应于所述对反向发动机旋转的指示而调整在所述气缸循环期间喷射到气缸的引燃燃料的量;以及
响应于所述对反向发动机旋转的指示而调整在所述气缸循环期间的引燃燃料喷射的总数。
3.如权利要求2所述的发动机方法,其中调整燃料喷射开始正时包括响应于发动机加速度的变化率而延迟燃料喷射正时。
4.如权利要求1所述的发动机方法,其中所述传感器数据是发动机位置传感器数据。
5.如权利要求1所述的发动机方法,其中调整燃料喷射开始正时包括响应于发动机气缸中的燃烧相位而延迟燃料喷射正时。
6.如权利要求1所述的发动机方法,其中所述对反向发动机旋转的指示是在发动机转动起动之后且在起动发动机之前。
7.如权利要求1所述的发动机方法,所述发动机方法还包括在所述对反向发动机旋转的指示之后的第一发动机起动期间按照所述调整过的燃料喷射开始正时将燃料喷射到发动机。
8.如权利要求1所述的发动机方法,其中响应于经由喷射具有大于阈值数的十六烷值的燃料起始的压缩点火而经由所述接收到的传感器数据来提供所述对反向发动机旋转的指示。
9.一种发动机系统,所述发动机系统包括:
柴油发动机,所述柴油发动机包括气缸、向所述气缸供应燃料的燃料喷射器以及发动机位置传感器;
起动机,所述起动机联接到所述柴油发动机;以及
控制器,所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以响应于在所述柴油发动机经由所述起动机的转动起动期间的发动机减速而调整所述燃料喷射器在所述气缸的循环期间的燃料喷射开始。
10.如权利要求9所述的发动机系统,其中所述发动机减速在预定的发动机曲轴角度范围内,并还包括:
用于进行以下操作的附加的指令:进一步响应于在发动机转速增加期间的发动机加速度小于阈值加速度水平而调整所述燃料喷射器在所述气缸循环期间的燃料喷射开始;以及用于进行以下操作的附加的指令:响应于在所述柴油发动机的所述转动起动期间的所述发动机减速而调整在所述气缸循环期间经由所述燃料喷射器喷射到所述气缸的引燃燃料的量。
11.如权利要求10所述的发动机系统,其中所述预定的发动机曲轴角度范围开始于某一曲轴角度,在所述曲轴角度下,所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始在所述气缸的上止点压缩冲程之前开始和结束。
12.如权利要求9所述的发动机系统,所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加的指令:响应于电池荷电状态和在将燃料添加到燃料箱之后的燃料十六烷的估计而调整所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始。
13.如权利要求9所述的发动机系统,所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加的指令:响应于在所述发动机的转速增加期间发动机加速度小于阈值量而在所述气缸循环之后的随后的气缸循环期间延迟所述燃料喷射器的燃料喷射开始。
14.如权利要求9所述的发动机系统,所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加的指令:响应于环境温度而调整所述燃料喷射器的所述燃料喷射开始。
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