CN110131059A - 在排气系统中产生放热曲线的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“在排气系统中产生放热曲线的系统和方法”。描述了用于操作发动机以提供少量能量来加热后处理装置的方法和系统。在一个示例中，对少于实际总数的发动机气缸供应迟后燃料喷射(LPI)来加热后处理装置而不会将所述后处理装置加热超过所期望的。发动机的燃料喷射器可以最小燃料脉冲宽度操作，以减少燃料消耗。

Description

在排气系统中产生放热曲线的系统和方法

技术领域

本公开涉及车辆发动机领域，并且更具体地涉及排气系统中的后处理装置。

背景技术

柴油发动机可包括联接到柴油发动机的排气系统中的一个或多个后处理装置。当后处理装置在高于阈值温度(例如，后处理装置效率大于阈值效率(诸如50％)的起燃温度)的温度操作时，后处理装置可更有效地操作。升高后处理装置温度的一种方式是使发动机节流(例如，部分地关闭发动机进气节气门)并且修改燃料喷射正时的开始以调整燃烧定相。然而，发动机噪声、发动机振动和发动机效率度量可能限制发动机排出的排气温度可升高以改善后处理装置效率的程度。

经由将迟后燃料喷射(下文称为LPI)提供到发动机气缸中，也可升高后处理装置的温度。在气缸中的主燃料喷射脉冲完全燃烧之后并且在气缸循环期间接收主燃料喷射脉冲的气缸的排气门关闭之前喷射LPI。LPI可在气缸中或在排气系统中燃烧(例如，在氧化催化剂内)以升高被引导到后处理装置的排气的温度，从而升高后处理装置的温度。然而，喷射LPI中的甚至少量燃料也可能使后处理温度升高超过所需的温度。因此，期望提供一种升高后处理装置温度而不会使后处理装置温度升高超过期望温度的方式。

发明内容

发明人在此已经认识到上述缺点并且已经开发了一种发动机操作方法，其包括：向可用的发动机气缸总数中的所有气缸或少于所有气缸提供LPI。该方法经由控制器响应于反馈来执行，所述反馈为：向包括在发动机气缸总数中的每个气缸提供LPI中的阈值燃料量提供超过使后处理装置的温度升高指定量所需要的燃料。

通过仅将LPI提供给发动机气缸总数的一部分，可升高后处理装置的温度而不会使温度升高超过期望温度。此外，可减少燃料使用，因为不会提供过量燃料来使后处理装置温度升高超过期望温度。在一个示例中，由燃料喷射器供应的燃料可以最小燃料脉冲宽度供应，以确保控制后处理装置温度以及可重复输送小量燃料。

本说明书可提供若干优点。具体来说，所述方法可允许在低发动机负荷下进行后处理温度控制。此外，所述方法可减少用于加热后处理装置的燃料消耗。此外，所述方法可降低产生比后处理装置中所期望的更多的热量的可能性。

当单独或结合附图考虑以下详细描述时，本说明书的上述优点、其他优点和特征将变得显而易见。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，所述要求保护的主题的范围由具体实施方式后面的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或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示出了示例性发动机的示意图；

图2示出了燃料到发动机的迟后燃料喷射的框图；

图3示出了根据图4和图5的方法的示例性发动机操作序列。

图4和图5示出了用于操作图1所示的类型的发动机的示例性方法；

图6示出了包括多个气缸的示例性发动机；以及

图7示出了燃料喷射器的示例性操作范围。

具体实施方式

本说明书涉及操作可包括排气后处理装置的柴油发动机。图1示出了包括一个或多个排气后处理装置的增压柴油发动机的一个示例。图2示出了用于控制到发动机的LPI的简化框图。图3中示出了根据图4和图5的方法的用于图1的柴油发动机的示例性发动机操作序列。图4和图5中示出了用于操作发动机并向发动机提供燃料的LPI的方法。如图6所示，发动机可包括多个气缸。发动机可包括如图7所示操作的燃料喷射器。

参考图1，内燃发动机10(其包括多个气缸，其中一个气缸在图1中示出)由电子发动机控制器12控制。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，以基于存储在控制器存储器中的所接收信号和指令来调整发动机操作。

发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，其中活塞36位于燃烧室中并连接到曲轴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由进气凸轮51和排气凸轮53来操作。但是在其他示例中，发动机可经由单个凸轮轴或推杆操作气门。进气凸轮51的位置可通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可通过排气凸轮传感器57确定。

燃料喷射器68被示出为定位在气缸盖13中以将燃料直接喷射到燃烧室30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料通过包括燃料箱26、燃料泵21、燃料泵控制阀25和燃料轨(未示出)的燃料系统输送到燃料喷射器68。可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，计量阀可位于燃料轨中或附近用于闭环燃料控制。泵计量阀也可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被示出为与可选的电子节气门62连通，电子节气门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抽吸空气以供应增压室46。排气使涡轮164旋转，涡轮164经由轴161联接到压缩机162。可经由调整可变叶片控件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，废气门79可替代可变叶片控件78，或除了可变叶片控件78之外，还可使用废气门79。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，通过涡轮164的排气提供很少的能量来使涡轮164旋转。当叶片处于关闭位置时，通过涡轮164的废气在涡轮164上施加增大的力。替代地，废气门79或旁通阀允许排气围绕涡轮164流动，以减少供应给涡轮的能量。压缩机旁通阀158允许压缩机162出口处的压缩空气返回到压缩机162的入口。这样，压缩机162的效率将影响压缩机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，低电压(以小于30伏的电压操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地使小齿轮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使曲轴40旋转。起动机96可直接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可经由皮带或链条选择性地向曲轴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)请求发动机起动。电池8可向起动机96供电，并且控制器12可监测电池的荷电状态。

当活塞36接近压缩冲程的上止点时，燃烧室温度达到燃料的自动点火温度，燃料自动点燃，燃烧在燃烧室30中开始。在一些示例中，通用排气氧(UEGO)传感器126可在排放装置71上游联接到排气歧管48。在其他示例中，UEGO传感器可位于一个或多个排气后处理装置的下游。此外，在一些示例中，具有NOx和氧感测元件两者的NOx传感器可代替UEGO传感器。

在较低的发动机温度下，电热塞66可将电能转换成热能，以在燃烧室30中的喷射器的一个燃料喷雾锥旁边产生热点。通过在燃料喷雾30旁边的燃烧室中产生热点，可以更容易点燃气缸中的燃料喷雾羽流，释放在整个气缸中传播的热量，升高燃烧室中的温度，并改善燃烧。可经由压力传感器67测量气缸压力。

在一个示例中，排放系统89包括排放后处理装置71，排放后处理装置71可包括氧化催化剂，并且其后可为选择性催化还原(SCR)催化剂72和柴油微粒过滤器(DPF)73。在另一个示例中，DPF 73可定位在SCR 72的上游。温度传感器70提供SCR温度的指示。

可经由高压排气再循环(EGR)系统83向发动机提供排气再循环。高压EGR系统83包括阀80、EGR通道81和EGR冷却器85。EGR阀80是阻止或允许排气从排放装置71的上游流向压缩机162下游的发动机进气系统中的位置的阀。EGR可绕过EGR冷却器85，或者替代地，EGR可经由通过EGR冷却器85而冷却。还可经由低压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可从排放装置71的下游流到压缩机162上游的位置。在一些示例中，低压EGR系统75还可包括低压EGR冷却器。增压空气冷却器163可设置在压缩机162的下游，以冷却进入发动机10的空气。

控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器(例如，非暂时性存储器)106、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被示出为除了接收先前讨论的那些信号之外，还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒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的用于感测由人脚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的发动机歧管绝对压力(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的位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线空气流量计)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。还可感测(未示出的传感器)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲，从中可确定发动机转速(RPM)。

在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：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，一般来讲，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，并且活塞36移动到气缸的底部，以增大燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸底部且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域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处于其冲程末端并且最靠近气缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室。在一些示例中，燃料可在单个气缸循环期间多次喷射到气缸。

在下文称为点火的过程中，通过压缩点火点燃喷射的燃料，从而导致燃烧。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。应注意，上面仅作为示例描述，并且进气门和排气门打开和/或关闭定时可发生变化，诸如以便提供正的或负的气门重叠、进气门迟闭或各种其他示例。此外，在一些示例中，可使用二冲程循环而不是四冲程循环。

因此，图1的系统可提供用于发动机系统，所述发动机系统包括：柴油发动机，其包括多个气缸和向气缸供应燃料的燃料喷射器；以及控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，以向少于发动机中包括的实际总数的气缸供应LPI。发动机系统还包括附加指令，用于响应于向多个气缸中的每一个提供LPI中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由控制器向少于实际总数的发动机气缸提供LPI。发动机系统还包括附加指令，用于基于从燃料喷射器提供LPI的过去历史选择多个气缸中的一个或多个以从燃料喷射器接收LPI，所述燃料喷射器以处于燃料喷射器的线性操作区域中的最短持续时间燃料脉冲宽度操作。另外，发动机系统包含附加指令，用于调整柴油发动机的操作以升高经由柴油发动机产生的排气温度。此外，发动机系统可响应于与柴油发动机流体连通的后处理装置的温度来供应LPI。发动机系统还包括附加指令，用于确定接收LPI的多个气缸的实际总数。

现在参考图2，示出了用于向柴油发动机提供LPI的示例性框图。所述框图可经由存储在控制器存储器、控制器硬件和图1所示的车辆部件中的可执行指令来实施。

在框202处，框图200确定所请求的LPI量。在一个示例中，从保存以经验确定的LPI量的函数或表中检索所请求的LPI量。可响应于期望的放热曲线(例如，后处理装置的温度从该后处理装置的当前温度的升高)来参考或索引所述表或函数。LPI量可以克/发动机循环或其他适当的单位表示。因此，如果希望将排气后处理装置的温度升高5℃，则表或函数可参考5℃的值。所述表输出对应于5℃放热曲线的LPI量，并将所述值提供给框210。如果将大于所请求的LPI量的燃料量作为LPI提供给发动机气缸，则后处理装置温度可升高超过期望温度，从而增加燃料消耗但没有从高于期望温度获得更多益处。

在框204处，框图200确定可用于接收LPI以升高后处理装置温度的气缸。可用于接收LPI的气缸可取决于发动机工况，所述发动机工况包括但不限于驾驶员需求扭矩、活动的/停用的气缸操作模式、与期望温度升高的后处理装置相关联的气缸组以及用于供应LPI的最小发动机温度。

例如，在驾驶员需求大于第一阈值但小于第二阈值的部分发动机负荷条件期间时，可停用一些发动机气缸。停用的气缸的进气门和排气门可保持关闭超过一个发动机循环(例如，发动机气缸的四冲程)。因此，可能不允许LPI到达停用的气缸，因为喷射的燃料不会及时地被引导到后处理装置。因此，停用的气缸不可用于LPI。

在另一个示例中，可能期望升高与包括在第一组发动机气缸中的气缸但不与包括在第二组中的气缸流体连通的后处理装置的温度。包括在第二组发动机气缸中的气缸不可用于LPI来升高与第一组发动机气缸但不与第二组发动机气缸流体连通的后处理装置的温度，因为LPI到第二组发动机气缸中的气缸对升高与包括在第一组发动机气缸中的气缸唯一流体连通的后处理装置的温度不会产生影响。

在又一个示例中，当发动机温度低于阈值温度时，没有发动机气缸可用于LPI。在发动机起动之后立即在非常低的发动机温度下向发动机气缸提供LPI可能不如增加后处理装置的温度所期望的那样有益。因此，发动机气缸可能不可用于LPI。

框204基于车辆工况评估哪些发动机气缸可用于接收LPI，并向框210输出可用于LPI以将温度低于期望温度的后处理装置的温度升高的气缸的标识符。

框206提供可提供给发动机气缸的最小LPI量。最小LPI量可基于最小燃料喷射器脉冲宽度。最小燃料喷射器脉冲宽度可为提供来自燃料喷射器的燃料的可重复量的最低燃料喷射器脉冲宽度，并且所述可重复量与所述脉冲宽度成比例。例如，燃料喷射器最小脉冲宽度可为100微秒以提供X克燃料。如果通过小于100微秒的脉冲宽度命令燃料喷射器，则燃料喷射器可提供与脉冲宽度不成比例的燃料量。因此，燃料喷射器的输出对于大于100微秒的脉冲宽度可为线性的，并且对于小于100微秒的脉冲宽度，可为非线性的。最小LPI量可等于燃料喷射器以燃料喷射器的最小脉冲宽度提供的燃料量。因此，可不命令LPI提供比对应于喷射器的最小脉冲宽度的燃料量少的燃料量。框206向框210提供最小LPI量。

框208保留在请求LPI时在最近的发动机循环期间已经接收到LPI的发动机气缸的记录。在一个示例中，框208包含在请求LPI时在过去的若干发动机循环中在预定数量的发动机循环(例如，50个)已经接收到LPI的发动机气缸的记录。所述记录可为包括在预定数量的发动机循环的每个发动机循环期间被提供LPI的气缸的向量或数组。例如，当2号和3号气缸不接收LPI时，所述数组或向量可保存在第一发动机循环期间接收LPI的1号和4号气缸的记录。例如，当1号和4号气缸不接收LPI时，所述数组或向量也可保存在第二发动机循环期间接收LPI的2号和3号气缸的记录。框208提供在请求LPI时在预定数量的发动机循环期间已经接收到LPI的发动机气缸的记录。

框210安排发动机气缸的LPI。具体地，框210根据发动机的特定位置和查询时间将当前或下一个发动机循环内接收LPI的实际气缸总数输出到框212。框210还将在每个发动机循环期间为接收LPI的每个气缸所请求的LPI量输出到框214。在一个示例中，框210将所请求的LPI量除以可用于接收LPI的实际气缸总数。如果除法的结果小于为最小LPI喷射的燃料量，则可用于接收LPI的实际气缸总数减少1并且再次执行除法。重复该过程，直到每个发动机循环为接收LPI的每个气缸所请求的LPI量大于最小LPI量。最近除法的结果是每个发动机循环为接收LPI的每个气缸所请求的LPI量。接收LPI的实际气缸总数是可用于接收LPI的最小实际气缸总数。

例如，如果发动机具有四个气缸并且所有四个气缸可用于LPI，则所请求的LPI量为0.1克/发动机循环，并且最小LPI量为0.03克/发动机循环，然后框210将0.1克/发动机循环除以值4以产生0.025的结果，其小于0.03。因此，将可用于接收LPI的实际气缸总数减少到3，并且然后将0.1克/发动机循环的所请求的LPI量除以3，以得到0.0333的结果，其大于0.03。因此，在发动机循环期间接收LPI的实际气缸总数是3(可用于接收LPI的实际气缸总数已经减少到的数量)并且每个发动机循环为接收LPI的每个气缸所请求的LPI量是0.0333克/发动机循环。

框212输出在发动机循环期间选择用于接收燃料的气缸。在一个示例中，框212根据已经请求LPI达预定次数的LPI记录选择已经被提供了最少数量的LPI的发动机气缸。此外，从气缸中选择的已经被提供最少数量的LPI的实际气缸总数等于从框210接收的接收LPI的实际气缸总数。

例如，如果发动机是四缸发动机，其中所有四个气缸都可用于接收LPI，则接收LPI的实际气缸总数是2，并且过去由发动机气缸提供的LPI是：气缸1：12次喷射；气缸2：14次喷射；气缸3：13次喷射；以及气缸4：11次喷射，然后，框212选择气缸1和4来接收用于当前或下一个发动机循环的燃料，因为这些气缸已经接收到的LPI比气缸2和3少。以这种方式，提供给每个发动机气缸的LPI的实际总数可保持基本相等(例如，在10次喷射内)，使得燃料喷射器磨损在整个发动机中可均衡。另外，框212可基于发动机点火顺序选择气缸，使得LPI以相等的曲轴度间隔提供，使得在发动机循环期间到排气系统的燃料流均匀地分布在曲轴度中。框212将已经被选择来接收LPI的气缸输出到框214。

框214将燃料喷射到由框212选择的气缸以接收LPI。被选择来接收LPI的每个气缸接收相同量的LPI。

现在参考图3，示出了根据图4和图5的方法的预示性车辆操作序列。可经由图1的系统与图4和图5的方法协作提供图3的序列。图3的曲线表是时间对齐的并且同时发生。本文描述的发动机系统可以操作并且包括非暂时性指令以在包括图3的描述中的所有条件下操作发动机。图3的序列适用于在每个发动机循环(例如，720曲轴度)中每个气缸具有四个冲程的四缸发动机。在该示例中，为简单起见，发动机转速保持恒定。

从图3顶部开始的第一曲线图表示后处理装置温度与发动机循环次数的关系(例如，每个发动机循环为720度并且包括每个发动机气缸的四个冲程)。迹线302表示后处理装置温度。纵轴表示后处理装置温度，并且沿纵轴箭头方向增加。横轴表示发动机循环，并且时间从图的左侧到右侧增加。水平线350表示阈值后处理装置温度。当后处理装置的温度低于由线350所表示的温度时，后处理装置的操作效率低于期望的效率。在一个示例中，水平线350表示后处理装置的起燃温度。因此，可能希望在高于线350的温度的温度操作后处理装置。

从图3的顶部开始的第二曲线图指示在每个所示发动机循环期间哪些气缸正在接收LPI。纵轴表示在发动机循环期间接收LPI的气缸。沿纵轴指示发动机气缸编号。在气缸循环期间接收LPI的发动机气缸用*表示。横轴表示发动机循环，并且从图的左侧到右侧增加。

从图3顶部开始的第三曲线图表示为每个发动机循环所请求的LPI量。轨迹308表示为每个发动机循环所请求的LPI量。纵轴表示为每个发动机循环所请求的LPI量，并且沿纵轴箭头的方向增加。横轴表示发动机循环，并且时间从图的左侧到右侧增加。如果LPI仅被输送到发动机的单个气缸，则水平线360表示最小LPI量。如果LPI仅被输送到发动机的两个气缸，则水平线362表示最小LPI量。如果LPI仅被输送到发动机的三个气缸，则水平线364表示最小LPI量。如果LPI被输送到发动机的所有四个气缸，则水平线366表示最小LPI量。

从图3顶部开始的第四曲线图表示发动机负荷与发动机循环。迹线310表示发动机负荷。纵轴表示发动机负荷，并且沿纵轴箭头方向增加。横轴表示发动机循环次数，并且时间从图的左侧到右侧增加。

在发动机循环次数1(由沿每个曲线图的横轴的数字1指示)处，后处理装置温度高于阈值350并且没有发动机气缸正在接收LPI。LPI量为零，因为目前不需要LPI来加热后处理装置并且发动机负荷处于中间水平。

在发动机循环次数2附近，经由驾驶员释放加速踏板(未示出)减小发动机负荷。在发动机负荷减小后，后处理装置温度开始下降。在发动机循环次数4处，后处理装置温度下降到阈值350以下，但由于后处理装置温度仍接近阈值350，因此LPI的量恰好高于阈值360。1号气缸是在发动机循环次数4期间被选择用于接收LPI的唯一气缸，如从图3顶部开始的第二曲线图中发动机循环次数4处的单个*所示。

在发动机循环次数5处时，后处理装置温度由于发动机负荷降低而继续下降。因此，LPI量增加到大于阈值362但小于阈值364的水平。因此，通过在发动机循环次数5期间允许两个发动机气缸中的LPI来增加LPI的量。LPI在发动机循环次数5中被喷射到2号和3号气缸，使得提供给1号气缸的LPI的数量不增加。在发动机循环次数6处，后处理装置温度继续降低，因此LPI量增加，使得LPI被喷射到三个气缸以满足从图3顶部开始的第三曲线图中所请求的LPI量。发动机负荷保持在较低水平。

在发动机循环次数7处，LPI的量增加以允许所有四个发动机气缸接收LPI。通过向所有发动机气缸供应LPI，由于迟后喷射的喷射的时间间隔与由仅一个或两个气缸供应LPI时相比更紧密，所以可使由LPI加热的排气的温度更均匀。LPI在发动机循环7-20期间以所请求的量提供给所有四个发动机气缸，如图3顶部开始的第三曲线图所示。

在发动机循环21-25期间，后处理装置温度在每个发动机循环开始接近阈值350。因此，LPI量减少并且接收LPI的实际气缸总数减少。此外，旋转或改变接收LPI的气缸，使得提供给每个气缸的LPI的总数在所有发动机气缸之间均衡。因此，在发动机循环次数21处，1号、2号和4号气缸接收LPI。然后，在发动机循环次数22处，2-4号气缸接收LPI。依此类推，如从图3的顶部开始的第二曲线图中所述。

以这种方式，可将少量燃料作为LPI供应到发动机气缸，使得后处理装置可保持在阈值温度以上而不会喷射过量燃料，喷射过量燃料可能使后处理装置温度升高超过期望温度。此外，可交替接收LPI的气缸，使得供应燃料的燃料喷射器可在发动机气缸之间以更一致的速率降级。这样，可延长每个燃料喷射器的寿命周期。在一些示例中，还可调整发动机操作以增加发动机内产生的排气温度，以在后处理装置温度低于阈值350时升高后处理装置温度。

现在参考图4和图5，示出了一种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。图4和图5的方法可以作为可执行指令存储在诸如图1所示的系统中的非暂时性存储器中。图4和图5的方法可以并入在图1的系统中并且可以与其协作。此外，图4和图5的方法的至少部分可作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令而并入，而所述方法的其他部分可经由控制器来执行，所述控制器转换物理世界中的装置和致动器的操作状态。根据下文描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。此外，方法400可从传感器输入确定所选择的控制参数。此外，可提供控制器指令以在本文描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。车辆工况可包括但不限于发动机温度、加速踏板位置、后处理装置温度、环境温度、环境大气压力、驾驶员需求扭矩、发动机转速和发动机负荷。车辆工况可经由车辆传感器和图1中描述的发动机控制器来确定。

在404处，方法400判断后处理装置温度是否低于阈值温度(例如，预定的后处理装置起燃温度)。方法400可判断与不同发动机气缸组流体连通的一个或多个后处理装置是否在低于阈值温度的温度操作。例如，方法400可判断与第一气缸组且不与第二气缸组流体连通的第一后处理装置是否在低于阈值温度操作。此外，方法400可判断与第二气缸组而不是与第一气缸组流体连通的第二后处理装置是否在低于阈值温度操作。如果方法400判断一个或多个后处理装置在低于阈值温度操作，则答案为是并且方法400前进到406。否则，答案为否，并且方法400前进到450。

在450处，方法400停止LPI到发动机气缸并取消可有助于增加发动机排出的排气温度的发动机操作调整。方法400停止LPI并取消升高发动机排出的排气温度的发动机动作以节省燃料并改善发动机噪声和振动。方法400前进到退出。

在406处，方法400可调整发动机操作以升高离开发动机的排气的温度。方法400可经由使发动机增量节流来增量地升高发动机排出的排气温度。此外，方法400还可通过增量地延迟燃料喷射正时的开始来增量地升高发动机排出的排气温度。在一个示例中，方法400可基于后处理装置的期望温度升高来调整气缸循环期间发动机节流和燃料喷射正时的开始。方法400前进到408。

在408处，方法400判断至少一个后处理装置的温度是否低于阈值温度，以及升高发动机排出的排气温度的调整是否在预定极限下。例如，如果燃料喷射正时的开始被延迟预定量(例如，10个曲轴度)并且发动机节气门已经关闭到预定位置，则所述方法可判断升高发动机排出的排气温度的调整是否处于其极限。可提供这样的极限来满足发动机噪声、振动和性能度量。如果方法400判断后处理装置的温度低于阈值温度并且用于升高发动机排出的排气温度的调整处于预定极限，则答案为是并且方法400前进到412。否则，答案为否，并且方法400前进到410。

在410处，方法400进一步调整发动机操作以升高发动机排出的排气温度，以便加热一个或多个后处理装置。方法400可为发动机提供额外的节流和/或延迟燃料喷射正时和燃烧定相的开始，使得发动机排出的排气温度可升高到更高的温度。方法400返回到408。

在412处，方法400确定期望的或所请求的LPI量。在一个示例中，方法400从保存以经验确定的LPI量的函数或表中检索所请求的LPI量。可响应于期望的放热曲线(例如，后处理装置的温度该后处理装置的当前温度的升高)来参考或索引所述表或函数。LPI量可以克/发动机循环或其他适当的单位表示。因此，如果希望将排气后处理装置的温度升高5℃，则表或函数可参考5℃的值。所述表输出对应于5℃放热曲线的LPI量。在确定所请求的LPI量之后，方法400前进到414。

在414处，方法400确定可用于LPI的发动机气缸的实际总数。在一个示例中，方法400根据发动机工况确定可用于接收LPI以升高后处理装置温度的气缸，所述发动机工况包括但不限于驾驶员需求扭矩、活动的/停用的气缸操作模式、与期望温度升高的后处理装置相关联的气缸组以及用于供应LPI的最小发动机温度。

具体地，在驾驶员需求大于第一阈值但小于第二阈值驾驶员需求的部分发动机负荷条件期间时，可停用一些发动机气缸。停用的气缸的进气门和排气门可保持关闭超过一个发动机循环(例如，发动机气缸的四冲程)。因此，可能不允许LPI到达停用的气缸，因为喷射的燃料不会及时地被引导到后处理装置。因此，停用的气缸可能不可用于LPI，而激活的气缸可用于接收LPI。

此外，可能希望升高与包括在第一组发动机气缸中的气缸但不与包括在第二组发动机气缸中的气缸流体连通的后处理装置的温度。包括在第二组发动机气缸中的气缸不可用于LPI来升高与第一组发动机气缸但不与第二组发动机气缸流体连通的后处理装置的温度，因为LPI到第二组发动机气缸中的气缸对升高与包括在第一组发动机气缸中的气缸唯一流体连通的后处理装置的温度不会产生影响。然而，第一组气缸中的气缸可用于接收LPI。同样地，可能希望升高与包括在第二组发动机气缸中的气缸但不与包括在第一组发动机气缸中的气缸流体连通的后处理装置的温度。包括在第一组发动机气缸中的气缸不可用于LPI来升高与第二组发动机气缸但不与第一组发动机气缸流体连通的后处理装置的温度，因为LPI到第一组发动机气缸中的气缸对升高与包括在第二组发动机气缸中的气缸唯一流体连通的后处理装置的温度不会产生影响。然而，第二组气缸中的气缸可用于接收LPI。

在又一个示例中，当发动机温度低于阈值温度时，没有发动机气缸可用于LPI。在发动机起动之后立即在非常低的发动机温度下向发动机气缸提供LPI可能不如升高后处理装置的温度所期望的那样有益。因此，发动机气缸可能不可用于LPI。

可用于LPI的气缸由发动机和车辆工况确定，并且它们可存储在控制器存储器中的向量或数组中。可用于LPI以升高特定排气后处理装置的温度的气缸的数量通过将可用于LPI的各个气缸的数量加总来确定。方法400前进到416。

在416处，方法400确定将接收LPI的发动机气缸的最小LPI量。LPI量可基于最小燃料喷射器脉冲宽度。最小燃料喷射器脉冲宽度可为提供来自燃料喷射器的燃料的可重复量的最低燃料喷射器脉冲宽度，并且所述可重复量与所述脉冲宽度成比例。例如，燃料喷射器最小脉冲宽度可为100微秒以提供X克燃料。如果通过小于100微秒的脉冲宽度命令燃料喷射器，则燃料喷射器可提供与脉冲宽度不成比例的燃料量。因此，燃料喷射器的输出对于大于100微秒的脉冲宽度可为线性的，并且对于小于100微秒的脉冲宽度，可为非线性的。最小LPI量可等于燃料喷射器以燃料喷射器的最小脉冲宽度提供的燃料量。因此，可不命令LPI提供比当燃料喷射器被命令为燃料喷射器的最小脉冲宽度时提供的燃料量小的燃料量。在一个示例中，当由最小脉冲宽度命令时由喷射器喷射的最小脉冲宽度和燃料量存储在控制器存储器中并且在416处从存储器中检索。方法400前进到418。

在418处，方法400判断在412处确定的LPI量除以可用于LPI的实际气缸总数是否小于在416处确定的最小LPI量。例如，如果发动机具有四个气缸并且所有四个气缸可用于LPI，则所请求的LPI量为0.1克/发动机循环，并且最小LPI量为0.03克/发动机循环，然后方法400将0.1克/发动机循环除以值4以产生0.025的结果，其小于0.03。因此，答案为是，并且方法400前进到图5的422。然而，如果所请求的LPI 1量是0.1克/发动机循环，并且最小LPI量是0.02克/发动机循环，则方法400将0.1克/发动机循环除以值4以产生0.025的结果，其大于0.02。因此，答案为否，并且方法400前进到420。如果方法400判断在412处确定的LPI量除以可用于LPI的实际气缸总数小于在416处确定的最小LPI量，则答案为是并且方法400前进到422。否则，答案为否，并且方法400前进到420。

因此，在418处，提供指示(例如，答案为是)：向包括在发动机气缸实例总数中的每个气缸提供LPI中的阈值燃料量(例如，最小燃料脉冲宽度喷射中的燃料量)提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度。

在420处，方法400向可用于LPI的所有发动机气缸输送等于将在412处确定的LPI量除以在414处确定的可用于接收LPI的实际气缸总数的结果的燃料量。例如，对于前面提到的四个气缸可用于LPI的四缸发动机，如果所请求的LPI量是0.1克/发动机循环，并且LPI的最小量是0.02克/发动机循环，则方法400向可用于接收迟后喷射LPI的每个气缸喷射0.025克/发动机循环(0.1克/发动机循环÷4)的燃料。方法400在提供LPI之后前进到退出。

在422处，方法400确定执行LPI的发动机气缸的实际总数。此外，方法400确定经由LPI喷射到发动机气缸的燃料量。在一个示例中，方法400将在412处确定的所请求的迟后燃料喷射量除以在416处确定的可用于接收LPI的实际气缸总数。如果除法的结果小于为最小LPI喷射的燃料量，则可用于接收LPI的实际气缸总数减少1并且再次执行除法。可重复该过程，直到每个发动机循环期间为接收LPI的每个气缸所请求的LPI量大于最小LPI量。最近除法的结果是每个发动机循环为接收LPI的每个气缸所请求的LPI量。接收LPI燃料的实际气缸总数是可用于接收LPI的气缸的最小实际总数。如果可用于接收LPI的实际气缸总数减少到零，则可在发动机循环期间执行单个LPI以增加后处理装置温度。

例如，如果发动机具有四个气缸并且所有四个气缸可用于LPI，则所请求的LPI量为0.1克/发动机循环，并且最小LPI量为0.03克/发动机循环，然后方法400将0.1克/发动机循环除以值4以产生0.025的结果，其小于0.03。因此，将可用于接收LPI的实际气缸总数减少到3，并且然后将0.1克/发动机循环的所请求的LPI量除以3，以得到0.0333的结果，其大于0.03。因此，在发动机循环期间接收LPI的实际气缸总数是3(可用于接收LPI的实际气缸总数已经减少到的数量)并且每个发动机循环为接收LPI的每个气缸所请求的LPI量是0.0333克/发动机循环。方法400前进到424。

在424处，方法400选择气缸以在发动机循环期间接收燃料。在一个示例中，方法400根据已经请求LPI达预定次数的发动机循环的LPI记录选择已经被提供了最少数量的LPI的发动机气缸。此外，从气缸中选择的已经被提供最少数量的LPI的实际气缸总数等于在框422处确定的接收LPI的实际气缸总数。

例如，如果发动机是四缸发动机，其中所有四个气缸都可用于接收LPI，则接收LPI的实际气缸总数是2，并且过去由发动机气缸提供的LPI是：气缸1：12次喷射；气缸2：14次喷射；气缸3：13次喷射；以及气缸4：11次喷射，然后，对于当前或下一个发动机循环，框212可选择气缸1和4来接收燃料，因为这些气缸已经接收到的LPI比气缸2和3少。以这种方式，提供给每个发动机气缸的LPI的实际总数可保持基本相等(例如，在10次喷射内)，使得燃料喷射器磨损在整个发动机中可均衡。

另外，方法400可基于发动机点火顺序选择气缸来接收LPI，使得LPI以相等的曲轴度间隔提供，使得在发动机循环期间到排气系统的燃料流均匀地分布在曲轴度中。例如，如果发动机是四缸发动机，其中所有四个气缸都可用于接收LPI，则接收LPI的实际气缸总数是2，则方法400可在第一发动机循环期间经由气缸1和4提供LPI，其中发动机点火顺序为1-3-4-2。在紧接在向气缸1和4提供LPI的发动机循环之后的发动机循环中，可以向气缸3和2提供LPI，使得在每个发动机循环期间，LPI之间的分离是均匀的180曲轴度。这可提供排气后处理装置的更均匀加热。

以这种方式，方法400可提供少量的LPI，使得不供应过量燃料来将后处理装置加热到高于期望的温度，以提供期望水平的后处理装置效率。此外，少量的LPI可以提供更均匀的后处理装置加热和更均匀的燃料喷射器随时间的降级的方式分布在发动机气缸之间。此外，方法400基于从一个或多个燃料喷射器提供LPI的过去历史，选择一个或多个气缸来从一个或多个燃料喷射器接收LPI，所述燃料喷射器以处于一个或多个燃料喷射器的线性操作区域中的最短持续时间燃料脉冲宽度操作。

因此，图4和图5的方法提供了一种发动机操作方法，其包括：提供输送到每个发动机气缸的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，从而响应于向包括在实际总数的发动机气缸中的每个气缸提供LPI中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由控制器向少于实际总数的发动机气缸提供LPI。发动机方法包括：其中阈值燃料量是当向燃料喷射器提供最小持续时间脉冲宽度时经由燃料喷射器提供的燃料量。发动机方法包括：其中最小持续时间脉冲宽度是经由燃料喷射器输送的燃料与提供给燃料喷射器的脉冲宽度成比例时的最短持续时间脉冲宽度。发动机方法包括：其中在主燃料喷射燃烧之后的气缸循环期间提供每个LPI。发动机方法包括：其中调整燃料喷射正时的开始包括响应于发动机气缸中的燃烧定相而延迟燃料喷射正时。所述发动机方法还包括响应于在较早时间接收到LPI的气缸的记录，选择气缸来接收LPI。所述发动机方法还包括响应于可用于接收LPI的气缸，选择气缸来接收LPI。所述发动机方法包括：其中可用于接收LPI的气缸不包括停用气缸。

图4和图5的方法还提供了一种发动机操作方法，其包括：经由控制器，基于或响应于从一个或多个燃料喷射器提供LPI的过去历史，选择一个或多个气缸来从一个或多个燃料喷射器接收LPI，所述燃料喷射器以处于一个或多个燃料喷射器的线性操作区域中的最短持续时间燃料脉冲宽度操作；以及经由控制器将LPI供应给一个或多个选定的气缸。发动机方法还包括：响应于向包括在实际总数的发动机气缸中的每个气缸提供LPI中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由控制器向少于实际总数的发动机气缸提供LPI。发动机方法包括：其中进一步基于可用于接收LPI的实际气缸总数来选择一个或多个气缸。发动机方法包括：其中进一步基于所请求的LPI量选择一个或多个气缸。发动机方法还包括：其中所请求的LPI量是基于后处理装置的期望温度变化。发动机方法包括：其中选择一个或多个气缸是响应于后处理装置的温度。

现在参考图6，示出了具有多个气缸30的示例性发动机10。气缸编号为1-8，并且气缸布置在第一组602和第二组604中。每个发动机气缸可从燃料喷射器接收燃料，如图1所示。

现在参考图7，示出了燃料喷射器的操作区域的示例性曲线图。纵轴表示由燃料喷射器喷射的燃料量，并且横轴表示燃料喷射器的燃料脉冲宽度(例如，持续时间)。喷射的燃料量沿纵轴箭头的方向增加。燃料脉冲宽度持续时间沿横轴箭头的方向增加。

由区域A指示的长度的燃料脉冲宽度是最小燃料脉冲宽度，其中由燃料喷射器喷射的燃料量与经由控制器提供给燃料喷射器的燃料脉冲宽度和电压命令脉冲宽度成比例。对应于小于区域A的持续时间的燃料喷射器电压命令的燃料脉冲宽度提供相对于电压命令脉冲宽度不一致且非线性的燃料量。由区域B指示的燃料脉冲宽度的持续时间大于或长于最小燃料脉冲宽度A，并且由燃料喷射器喷射的燃料量与经由控制器提供给燃料喷射器的燃料脉冲宽度和电压命令脉冲宽度成比例。对应于区域B中的燃料喷射器电压命令的燃料脉冲宽度提供相对于电压命令脉冲宽度一致且线性的燃料量。

应注意，本文包括的示例性控制和估计例程可与各种发动机和/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，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。此外，所述方法的各部分可为在现实世界中采取的用于改变装置的状态的物理动作。本文所述的具体例程可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、多线程的处理策略等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行执行、或者在一些情况下省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文所描述的示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。一个或多个所示的动作、操作和/或功能可根据所使用的特定策略而重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而执行。如果需要，可省略本文所描述的方法步骤中的一个或多个。

应当了解，本文公开的配置和例程在性质上是示例性的，并且这些特定实例不应被视为具有限制性含义，因为多种变化形式是可能的。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合，以及本文公开的其他特征、功能和/或性质。

以下权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”要素或“第一”要素或其等效形式。这些权利要求应当理解成包括一个或多个这样的要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。可通过本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所公开的特征、功能、要素和/或性质的其他组合和子组合。这些权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同均被认为包括在本公开的主题内。

根据本发明，一种发动机操作方法包括：响应于向包括在实际总数的发动机气缸中的每个气缸提供迟后喷射(LPI)中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由控制器向少于实际总数的发动机气缸提供LPI。

根据一个实施例，阈值燃料量是当向燃料喷射器提供最小持续时间脉冲宽度时经由燃料喷射器提供的燃料量。

根据一个实施例，最小持续时间脉冲宽度是经由燃料喷射器输送的燃料与提供给燃料喷射器的脉冲宽度成比例时的最短持续时间脉冲宽度。

根据一个实施例，在主燃料喷射燃烧之后的气缸循环期间提供每个LPI。

根据一个实施例，调整燃料喷射正时的开始包括：响应于发动机气缸中的燃烧定相，延迟燃料喷射正时。

根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于在较早时间接收LPI的气缸的记录，选择气缸来接收LPI。

根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于可用于接收迟后燃料喷射的气缸，选择气缸来接收LPI。

根据一个实施例，可用于接收LPI的气缸不包括停用气缸。

根据本发明，一种发动机操作方法包括：经由控制器，基于从一个或多个燃料喷射器提供LPI的过去历史，选择一个或多个气缸来从一个或多个燃料喷射器接收迟后喷射(LPI)，所述燃料喷射器以处于一个或多个燃料喷射器的线性操作区域中的最短持续时间燃料脉冲宽度操作；以及经由控制器将LPI供应给一个或多个选定的气缸。

根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于向包括在实际总数的发动机气缸中的每个气缸提供LPI中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由控制器向少于实际总数的发动机气缸提供LPI。

根据一个实施例，进一步基于可用于接收LPI的实际气缸总数来选择一个或多个气缸。

根据一个实施例，进一步基于所请求的LPI量来选择一个或多个气缸。

根据一个实施例，所请求的LPI量是基于后处理装置的期望温度变化。

根据一个实施例，选择一个或多个气缸是响应于后处理装置的温度。

根据本发明，提供了一种发动机系统，其具有：柴油发动机，其包括多个气缸和向气缸供应燃料的燃料喷射器；以及控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，以将迟后喷射(LPI)供应给少于发动机中包括的实际总数的气缸。

根据一个实施例，本发明的特征还在于附加指令，用于响应于向多个气缸中的每一个提供LPI中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由控制器向少于实际总数的发动机气缸提供LPI。

根据一个实施例，本发明的特征还在于附加指令，用于基于从燃料喷射器提供LPI，选择多个气缸中的一个或多个来从燃料喷射器接收LPI，所述燃料喷射器以处于燃料喷射器的线性操作区域中的最短持续时间燃料脉冲宽度操作。

根据一个实施例，本发明的特征还在于附加指令，用于调整柴油发动机的操作以升高经由柴油发动机产生的排气的温度。

根据一个实施例，供应LPI是响应于与柴油发动机流体连通的后处理装置的温度。

根据一个实施例，本发明的特征还在于附加指令，用于确定接收LPI的多个气缸的实际总数。

Claims (14)

1.一种发动机操作方法，其包括：

响应于向包括在实际总数的发动机气缸中的每个气缸提供迟后喷射(LPI)中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由控制器向少于所述实际总数的发动机气缸提供LPI。

2.如权利要求1所述的发动机方法，其中所述阈值燃料量是当向燃料喷射器提供最小持续时间脉冲宽度时经由所述燃料喷射器提供的燃料量。

3.如权利要求2所述的发动机方法，其中所述最小持续时间脉冲宽度是其中经由所述燃料喷射器输送的燃料与提供给所述燃料喷射器的脉冲宽度成比例的最短持续时间脉冲宽度。

4.如权利要求1所述的发动机方法，其中在主燃料喷射燃烧之后的气缸循环期间提供所述LPI中的每一个。

5.如权利要求1所述的发动机方法，其中调整燃料喷射正时的开始包括响应于发动机气缸中的燃烧定相而延迟燃料喷射正时。

6.如权利要求1所述的发动机方法，其还包括响应于在较早时间接收到LPI的气缸的记录而选择气缸来接收所述LPI。

7.如权利要求1所述的发动机方法，其还包括响应于可用于接收迟后燃料喷射的气缸而选择气缸来接收所述LPI。

8.如权利要求7所述的发动机方法，其中所述可用于接收LPI的气缸不包括停用的气缸。

9.一种发动机系统，其包括：

柴油发动机，所述柴油发动机包括多个气缸和向所述气缸供应燃料的燃料喷射器；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，以将迟后喷射(LPI)供应给少于所述发动机中包括的实际总数的气缸。

10.如权利要求9所述的发动机系统，其还包括：

附加指令，所述附加指令用于响应于向所述多个气缸中的每一个提供LPI中的阈值燃料量提供超过所请求的燃料量来升高后处理装置的温度的指示，经由所述控制器向少于所述实际总数的发动机气缸提供所述LPI。

11.根据权利要求10所述的发动机系统，其还包括以下附加指令：用于基于从所述燃料喷射器提供LPI，选择所述多个气缸中的一个或多个来从所述燃料喷射器接收LPI，所述燃料喷射器以处于所述燃料喷射器的线性操作区域中的最短持续时间燃料脉冲宽度操作。

12.如权利要求9所述的发动机系统，其还包括以下附加指令：用于调整所述柴油发动机的操作以升高经由所述柴油发动机产生的排气的温度。

13.如权利要求9所述的发动机系统，其中供应所述LPI是响应于与所述柴油发动机流体连通的后处理装置的温度。

14.如权利要求9所述的发动机系统，其还包括以下附加指令：用于确定接收所述LPI的所述多个气缸的实际总数。