CN110848039A - 发动机熄火缓解 - Google Patents
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Abstract
公开了一种发动机熄火缓解系统。该发动机熄火缓解系统可以包括传感器系统;向发动机提供燃料的燃料系统;以及发动机控制模块,用于:基于来自传感器系统的测量来估计发动机的燃烧室的空气压力,基于燃烧室的空气压力而确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率,基于阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率和燃烧室的空气压力来确定要调节燃料喷射压力,并使燃料系统降低燃料喷射压力。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种内燃机,更具体地涉及发动机熄火缓解。
背景技术
内燃机(在本文中可单独称为“发动机”或统称为“各种发动机”)可用于将储存在燃料供应中的化学能转化为机械能(例如,经由发动机的驱动轴)。燃料-氧化剂混合物容纳在发动机燃烧室的可变容积中,该可变容积由在发动机气缸内平移的活塞限定。在操作中,燃烧产物在可变容积内的膨胀导致活塞移动,该移动继而传递到发动机的输出轴。
发动机熄火可以在某些运行条件下(或由于特定运行条件)发生并且可以涉及发动机跳过燃烧循环的一个或多个过程。发动机熄火通常会导致发动机运行粗略、急动或猛然振荡。此外,发动机熄火还可能导致发动机低效运行。有几种类型的发动机熄火。发动机熄火的一些常见发生包括稀薄熄火和点火熄火。稀薄熄火是指发动机因为空燃比没有适当地平衡而熄火。当火花塞、电线、分配器或点火线圈失效时发生点火熄火。发动机熄火的副产品可以是发动机排气中的白烟。排气中的白烟由包括在排气中的未燃烧的碳氢化合物引起。因此,缓解白烟可以减少发动机熄火的情况发生。
缓解白烟的一种尝试发明在日本专利号为JP2001041082A(‘082专利)的文本中公开。根据‘082专利,可基于运行条件确定目标喷射量(例如,燃料),并设定对应于目标喷射量的喷射器通电时间。在‘082专利中,以等于目标喷射量的量执行燃料喷射。此外,在‘082专利中,根据发动机的运行状态对共轨压力朝向预定目标值进行反馈控制。
尽管‘082专利的燃料喷射进程可利用目标喷射量并控制共轨压力,但发动机的燃烧室的轨压被控制为轨压的最小量,这仍可导致白烟和/或发动机熄火。
本发明的发动机熄火缓解系统解决了上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其他问题。
发明内容
根据一些实现方案,一种方法可以包括识别发动机的运行条件;基于运行条件确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率,其中阈值量的碳氢化合物对应于发动机可能熄火的可能性;基于阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率确定燃料喷射压力量;和/或使燃料加压至燃料喷射压力量以基本上防止发动机熄火,其中燃料处于向发动机提供燃料的燃料系统中。
根据一些实现方案,一种系统可以包括传感器系统;向发动机提供燃料的燃料系统;和/或发动机控制模块,用于:基于来自传感器系统的测量来估计发动机的燃烧室的空气压力,基于燃烧室的空气压力而确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率,基于阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率和燃烧室的空气压力而确定要调节燃料喷射压力,和/或使燃料系统降低燃料喷射压力。
根据一些实现方案,设备可以包括存储器;以及一个或多个处理器,用于:基于与发动机相关联的环境温度和发动机的进气压力而确定发动机的运行条件;基于运行条件确定在发动机的排气系统中存在阈值量的碳氢化合物,其中阈值量的碳氢化合物指示发动机有熄火的风险;基于确定排气系统中存在阈值量的碳氢化合物而确定要降低燃料喷射压力;以及使燃料喷射压力减小到基于发动机的燃烧室的空气压力。
附图说明
图1是本文描述的示例性电力系统的图。
图2是本文描述的示例性发动机熄火缓解系统的图。
图3是与发动机熄火缓解相关联的示例性过程的流程图。
具体实施方式
本发明涉及使用发动机控制模块(ECM)的发动机熄火缓解系统的发动机熄火缓解。发动机熄火缓解系统具有对使用这种发动机熄火缓解系统的任何机器的普遍适用性。术语“机器”可以指执行与工业相关的操作的任何机器,例如采矿、建筑、耕作、运输、或使用具有内燃机的机器的任何其它工业(例如基于汽油的发动机、基于柴油的发动机和/或类似物)。作为一些示例,该机器可以是车辆、反铲装载机、冷刨床、轮式装载机、压实机、伐木归堆机、林业机械、传送器、收割机、挖掘机、工业装载机、钳式装载机、材料处理机、自动平地机、铺管机、道路回收装置、滑移装载机、集材机、伸缩臂叉车、拖拉机、推土机、拖拉机式铲运机或其他铺路或地下开采装备。此外,一个或多个机具可以连接到该机器上并且由发动机熄火缓解系统驱动,如本文所描述的。
图1是本文描述的示例性动力系统10的图。动力系统10在本文中可描述为压燃式内燃机。然而,动力系统10可包括任何其它类型的内燃机,例如火花、激光或等离子点火发动机。动力系统10可以由馏出物柴油燃料、生物柴油、二甲醚、气体燃料来提供燃料,例如氢、天然气、丙烷、醇、乙醇和/或其任意组合。
图1的动力系统10包括具有多个气缸14的发动机12(图1的发动机12示出为具有六个气缸14,但可包括更多或更少气缸16)。活塞组件可以包括在每个气缸14内,在每个气缸14内形成燃烧室。动力系统10可以包括任何数量的燃烧室,并且燃烧室可以设置成顺序连接的构造、“V”形构造或任何其它合适的构造。
动力系统10可包括多个系统。例如,如图1的示例所示,动力系统10可包括吸气或进气系统16、排气系统18和排气再循环(EGR)系统20。进气系统16可以被配置成将空气或空气和燃料混合物(例如,空气和另一种气体的混合物,诸如燃料和/或排气的气体形式)引导到动力系统10中以用于随后的燃烧。排气系统18可以将燃烧的副产物排放或释放到动力系统10外部的大气中。排气再循环系统20的再循环回路可以被配置成将排气的一部分从排气系统18引导回到进气系统16中以用于随后的燃烧。
进气系统16可包括协作以调节压缩空气并将压缩空气引入气缸14的多个部件。例如,进气系统16可包括位于一个或多个压缩机24下游的混合器22或进气歧管。进气系统16供给与每个气缸14相关联的可变阀致动器26。在一些实现方案中,进气系统16可以包括节流阀、空气冷却器、过滤部件、压缩机旁路部件和/或类似物。如本文所述,进气系统16的特性可用于确定供给到气缸14的燃烧室中的空气的压力量。例如,由进气系统16接收的空气的环境温度(例如,其可以对应于使用动力系统10的机器周围的空气的环境温度)、混合器22中的空气的温度、混合器22的温度(或进气系统16的任何其他部件)、增压压力(进气压力)和/或类似物可用于确定或估计气缸14的燃烧室中的空气压力。
排气系统18可以包括多个部件,这些部件协作以调节来自气缸14的排气和引导来自气缸14的排气至大气。例如,排气系统18可以包括排气通道28、由流经排气通道28的排气驱动的一个或多个涡轮机30、微粒收集设备32(例如位于涡轮机30下游的柴油特定过滤器(DPF))、以及流体连接在微粒收集设备32下游的排气后处理设备34。在一些实现方案中,排气系统18可以包括一个或多个旁路部件、排气压缩或限制制动器、衰减设备、附加排气处理设备和/或类似物。
根据一些实现方案,可以估计和/或监测可能存在于排气系统18中和/或来自排气系统18的排气中的碳氢化合物的量。这些碳氢化合物可能导致白烟从排气系统18释放到大气中。例如,如本文所述,动力系统10的某些参数可用于确定排气中存在碳氢化合物的可能性。根据一些实现方案,当排气系统18中存在碳氢化合物时,可以控制动力系统10以调节喷射到发动机12中的燃料的轨压。
涡轮机30可以定位成接收离开动力系统10的排气,并且可以通过共用轴36连接到进气系统16的一个或多个压缩机24以形成涡轮增压器。当离开动力系统10的排气流过涡轮机30并抵靠其叶片膨胀时,涡轮机30可旋转并驱动一个或多个压缩机24以对进气加压。
微粒收集设备32可以是位于涡轮机30下游的柴油特定过滤器,从动力系统10的排气流中去除微粒物质。在一些实施方案中,微粒收集设备32可包括导电或非导电粗网金属或多孔陶瓷蜂窝介质。当排气流过介质时,微粒可能被介质阻挡并被捕获在介质中。随着时间推移,微粒可能在介质内积聚,并且如果不予以考虑的话,其可能通过增加排气背压而影响发动机的性能。为了最小化背压对发动机性能的影响,可以通过再生过程被动地和/或主动地移除收集的微粒。当被动再生时,沉积在过滤介质上的微粒可与催化剂发生化学反应(例如涂覆在微粒收集设备32上或以其它方式包括在微粒收集设备32内的贱金属氧化物、熔盐和/或贵金属)以降低微粒的点火温度。因为微粒收集设备32可以紧密地位于发动机12的下游(例如,在一个示例中,紧邻涡轮机30的下游),所以进入微粒收集设备32的排气流的温度结合催化剂可以被控制成足够高,以烧掉所捕获的微粒。当主动再生时,向沉积在过滤介质上的微粒施加热量以将其温度升高到点火阈值。根据本文描述的其他实现方案,主动再生设备(未示出),例如燃料燃烧式燃烧器或电加热器,可以位于微粒收集设备32附近(例如,上游),帮助控制微粒收集设备32的再生。如果需要,可以使用被动和主动再生的结合。
排气后处理设备34可以接收来自涡轮机30的排气并且捕获气流中的特定成分或将其转化。在一个示例中,排气后处理设备34可以实施为具有位于还原剂喷射器下游的催化剂基底的选择性催化还原(SCR)设备。气态或液态还原剂,最常见的是尿素或水/尿素混合物可以通过还原剂喷射器喷射到或以其它方式推进到催化剂基底上游的排气中。
排气再循环系统20可以将来自排气系统18的气体重新引导回到进气系统16中以便随后经由排气再循环管道38的燃烧。排气再循环是使来自发动机的排气再循环回到进气系统16中以便随后的燃烧的过程。再循环排气可降低燃烧室内的氧浓度,同时降低燃烧室内的最大燃烧温度。降低的含氧量可以为与存在的氮的化学反应提供更少的机会,并且较低的温度可以减慢导致形成一氧化二氮(NOx)的化学过程。如上所述,可以包括冷却器以在排气燃烧之前冷却排气。
图1的动力系统10包括燃料系统40。燃料系统40可以包括能够向发动机12的气缸14的燃烧室提供或喷射燃料的任何类型的燃料系统。例如,燃料系统40可包括燃料泵,该燃料泵配置成将燃料从与动力系统10相关联的机器或车辆的燃料箱传递到发动机12。在一些实现方案中,燃料泵可以由从发动机12接收动力的电动机(例如,液压电动机、电动机和/或类似物)提供动力。如本文所述,电子控制模块(ECM)42可配置成控制燃料通过燃料系统40的传递。例如,电子控制模块42可控制燃料系统40的打开和关闭阀或致动器的定时、提供给燃料系统40的燃料泵的功率量(其可影响燃料泵的电动机的速度和/或燃料传送到燃料系统40中和/或传送通过燃料系统40的速度)等。在一些实施方案中,燃料系统40可用于将燃料加压至特定的压力量。例如,燃料系统40可以在轨道(或共轨)中接收燃料,该轨道(或共轨)经由一个或多个阀和/或致动器将燃料供给到气缸14的燃烧室中。燃料系统40可配置成基于被压缩到轨道中的燃料量对轨道中的燃料加压。因此,轨道中燃料的压力量可以称为轨压。
燃料系统40可配置成将燃料喷射到发动机12的气缸14中。在一些实现方案中,电子控制模块42可以将燃料系统40配置成以特定压力和/或根据特定定时喷射燃料。如本文所述,燃料系统40可以被配置成当估计或确定阈值量的碳氢化合物(例如,引起白烟的碳氢化合物的量)处于排气系统18的排气中(例如,在发动机12的启动过程中、当发动机12正在暖机时、等等)时,以第一方式(例如,以第一正时和/或以第一燃料喷射压力)将燃料喷射到气缸14中。另外地或可替代地,电子控制模块42可以将燃料系统40配置成当阈值量的碳氢化合物未被估计或确定为处于排气系统18的排气中时(例如,在启动之后、在发动机12暖机之后等),以第二方式(例如,以第二正时和/或以第二燃料喷射压力)将燃料喷射到气缸14中。
如本文所述,电子控制模块42基于由传感器系统44指示的发动机运行条件和/或动力系统10的特性来提供对动力系统10的控制以便缓解发动机12的熄火。电子控制模块42实施为处理器,例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或另一类型的处理部件。处理器实施为硬件、固件或硬件和软件的组合。在一些实现方案中,电子控制模块42包括能够被编程以执行功能的一个或多个处理器。在一些实现方案中,包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或另一类型的动态或静态存储设备(例如,闪存、磁存储器和/或光存储器)的一个或多个存储器可以存储供电子控制模块42使用的信息和/或指令。在一些实现方案中,电子控制模块42可以包括能够存储指令的存储器(例如,非暂时性计算机可读介质),这些指令在被执行时使处理器执行在此描述的一个或多个过程和/或方法。计算机可读介质在此被定义为非暂时性存储器设备。存储器设备包括单个物理存储设备内的存储器空间或分布在多个物理存储设备上的存储器空间。
电子控制模块42可执行指令以执行各种控制功能和过程来控制动力系统10并自动控制燃料系统40(例如,喷射正时、燃料喷射压力量等)。电子控制模块42可包括任何适当类型的发动机控制系统,该发动机控制系统配置成执行发动机控制功能,使得动力系统10可适当地操作。此外,电子控制模块42还可以控制车辆或机器的其他系统,例如传动系统、液压系统和/或类似系统。
传感器系统44可以提供测量值,该测量值与电子控制模块42用于控制动力系统10和/或缓解发动机12中的发动机熄火的各种参数相关联,如本文所述。传感器系统44可以包括物理传感器和/或基于计算模型和/或多个测量参数生成感测参数值的任何适当类型的控制系统。如在此所使用的,感测参数可以是指由一个或多个传感器(例如,物理传感器、虚拟传感器和/或类似物)直接测量和/或估计的那些测量参数。示例性传感器可包括温度传感器、速度传感器、化学成分传感器(例如,NOx排放传感器)、压力传感器等。感测参数还可以包括可以由物理传感器间接测量和/或基于物理传感器的读数计算的任何输出参数。如在此使用的,来自感测参数的测量值可以指与感测参数相关并且指示动力系统10的状态的任何值。例如,测量值可以包括机器和环境参数,例如压缩比、涡轮增压器效率、后冷却器特性、温度值、压力值、环境条件、燃料比、发动机速度等。测量值可以包括在要提供给一个或多个虚拟传感器的输入中。
传感器系统44可以被配置成与电子控制模块42重合、可以被配置成单独的控制系统、和/或可以被配置成其他控制系统的一部分。此外,电子控制模块42可通过使用计算机软件、硬件或软件和硬件的组合来实现传感器系统44。例如,电子控制模块42可以执行指令以使得传感器系统44的传感器基于计算模型和其他参数来感测和/或生成感测参数值。
在操作中,计算机软件指令可以存储在电子控制模块42中或加载到电子控制模块42。电子控制模块42可执行计算机软件指令以执行各种控制功能和过程来控制动力系统10并自动调节发动机运行参数,例如燃料喷射正时和燃料喷射压力、一个或多个运行温度等。另外地或可替代地,电子控制模块42可以执行计算机软件指令以生成和/或操作传感器系统44来提供发动机温度值、发动机压力值、发动机排放值、发动机速度值、致动器或阀门位置值、和/或用于监测和/或控制动力系统10的其他参数值。
电子控制模块42还可以识别、获得和/或确定与对应于动力系统10的运行条件(例如,由传感器系统44感测)或设置相关联的参数,例如发动机速度、燃料比或燃料量、喷射正时、进气歧管温度(IMAT)、进气歧管压力(IMAP)、进气门致动(IVA)电流结束、进气门致动正时、进气节流阀位置、空气喷射压力、燃料喷射压力、由发动机传递的扭矩、总燃料喷射量、排气压力、点火的气缸14的数量、氧/燃料摩尔比、环境温度、环境压力(例如,大气压力)、通过微粒收集设备32的质量流、排气背压阀位置、发射模式、冷却剂温度、多发射模式中的总引入质量流、多发射模式中的间歇(例如,发射之间的时间长度)等。某些参数可以由某些物理传感器测量(例如高精度实验室级物理传感器),或者其由其它控制系统产生。
如上所述,提供图1作为示例。其他示例也是可能的,并且可以不同于结合图1描述的示例。
图2是其中可以实现在此描述的系统和/或方法的示例性发动机熄火缓解系统200(在此称为“系统200”)的图。如图2所示,系统200可包括一个或多个传感器210(单独称为“传感器210”、统称为“各个传感器210”)、燃料系统40和电子控制模块42。如图2进一步所示,电子控制模块42可以包括熄火缓解模块220和碳氢化合物映射模块230。系统200的设备可以经由有线连接、无线连接、或有线和无线连接的组合来互连。
传感器210可以包括被配置成测量动力系统10的运行条件的任何类型的传感器。传感器210可以是传感器系统44的各个传感器,如本文所述。例如,传感器210可以包括温度传感器(例如,用于检测空气、排气、部件、冷却剂等的温度)、位置传感器(例如,用于检测阀、致动器、发动机部件(例如活塞)等的位置)、速度传感器(例如,检测发动机速度、机器速度等)、压力传感器(例如,检测动力系统10中的空气或燃料的压缩的测量)、排放传感器(例如,检测动力系统10的排放水平)等。
传感器210可以与感测参数相关联,该感测参数可以用于确定碳氢化合物存在于排气系统18的排气内的概率,如本文所述。例如,传感器210的感测参数值可以表示或指示传感器210的测量值,例如温度传感器的测量温度(例如,环境温度)、通过位置传感器测量的阀打开和/或关闭的正时、由速度传感器测量的发动机速度、由位置传感器测量的致动器位置、由排放物传感器(例如,用于检测排气系统18的排气中的碳氢化合物)测量的排放物、压力传感器测量的压力等。
如本文所述,熄火缓解模块220可以包括被配置成执行发动机熄火缓解的一个或多个设备。如图所示,熄火缓解模块220可以包括在电子控制模块42内和/或由电子控制模块42实施。熄火缓解模块220可以被配置成经由用户界面和/或默认设置而识别发动机12熄火的可能性并且控制燃料系统40来缓解发动机12熄火的可能性。例如,熄火缓解模块220可以确定排气系统18中的碳氢化合物的可能性并调节燃料喷射压力和/或燃料喷射的正时以防止(或缓解)发动机12中的熄火。
根据在此描述的一些实现方案,熄火缓解模块220被配置成识别发动机12的运行条件。例如,运行条件可以包括发动机12的发动机速度、动力系统10的环境温度、进气系统16中的进气压力、燃料系统40的燃料喷射压力等。熄火缓解模块220可以从传感器210接收和/或获得测量值以确定和/或估计发动机12的运行条件。
在一些实现方案中,熄火缓解模块220这些运行条件可以包括发动机12的燃烧室中的空气压力。在这种情况下,燃烧室中的空气压力可以经由一个或多个传感器210来测量,可以使用来自传感器的测量值来计算,和/或从来自传感器的测量值到燃烧室中的空气压力的映射来估计。因此,熄火缓解模块220可以计算发动机12的燃烧室中的空气压力。
根据一些实现方案,熄火缓解模块220可以被配置成确定碳氢化合物的量和/或碳氢化合物的量在排气系统18的排气中的概率。碳氢化合物可有助于从排气系统18排放到大气中的白烟或与该白烟相关联。碳氢化合物可以是来自发动机12的气缸14中的燃烧的未燃烧碳氢化合物。因此,碳氢化合物的存在可以指示在发动机12的气缸14中发生熄火。
根据一些实现方案,熄火缓解模块220可以确定估计在排气系统18中的碳氢化合物的量是否满足阈值(例如,大于或等于阈值量)。在这种情况下,如果碳氢化合物的量满足阈值,则熄火缓解模块220可以确定发动机12中可能发生熄火。因此,碳氢化合物的特定阈值量可以对应于或指示发动机12可能熄火的可能性。
在一些实现方案中,熄火缓解模块220可以基于运行条件而确定碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率。例如,某些运行条件(例如,相对冷的环境温度、相对低的进气压力、相对高的燃料喷射压力、和/或类似物)可以指示发动机12中可能发生熄火。这些信息可以被映射、维护(例如,使用碳氢化合物映射模块230)和/或计算(例如,基于一个或多个测量值或参数值)。在这种情况下,熄火缓解模块220可以参考发动机12的当前运行条件与碳氢化合物存在于排气系统18中的概率的映射。基于该映射,熄火缓解模块220可以确定是否发生熄火和/或是否要控制或调节燃料系统40以防止和/或缓解熄火。
如上所述,可以在排气系统18中的碳氢化合物的阈值量可以对应于在发动机12的发动机速度下导致发动机熄火的碳氢化合物的量。因此,阈值量可以是取决于一个或多个其他运行条件(例如,环境温度、发动机速度等)的变量。因此,碳氢化合物的阈值量可以由碳氢化合物映射模块230计算、存储和/或维护。在一些实现方案中,熄火缓解模块220可以确定发动机12的发动机速度,基于发动机速度估计排气系统中存在的碳氢化合物的量,并且确定排气系统18中存在的碳氢化合物的量是否大于指示该发动机速度下的熄火发动机12的碳氢化合物的阈值量。
因此,熄火缓解模块220可以基于运行条件(例如,燃烧室的空气压力、环境温度、进气压力、燃料喷射压力、发动机速度和/或类似物)与排气系统18中存在阈值量的碳氢化合物的概率的映射而确定排气系统中存在一定量(例如,阈值量)的碳氢化合物的概率。
根据一些实现方案,熄火缓解模块220可以被配置成基于碳氢化合物(或特定量的碳氢化合物)存在于排气系统18中的概率而确定燃料喷射压力量。例如,熄火缓解模块220可以使用排气系统18中存在碳氢化合物的概率与用于相应概率的燃料喷射压力的映射(例如,由碳氢化合物映射模块230维护的映射)。在一些实现方案中,这些映射可以基于发动机12的特定运行条件(例如,发动机速度、环境温度和/或类似物)。
在一些实现方案中,熄火缓解模块220可以基于碳氢化合物存在于发动机12的排气系统18中的概率和/或发动机12的燃烧室的空气压力而确定要调节燃料喷射压力。例如,熄火缓解模块220可以基于发动机12的运行条件而确定要降低当前燃料喷射压力。在这种情况下,在特定的发动机速度下和/或当燃料系统40以特定的燃料喷射压力喷射燃料时,熄火缓解模块220可以确定要降低燃料喷射压力。熄火缓解模块220然后可以确定当前燃料喷射压力大于在对应的运行条件下应当使用的燃料喷射压力(例如,如映射所指示的)。因此,熄火缓解模块220可以确定要降低燃料喷射压力以缓解发动机熄火。
在一些实现方案中,熄火缓解模块220可以确定要降低燃料喷射压力以匹配和/或类似于发动机21的燃烧室中的空气压力。例如,运行条件指示发动机的燃烧室中的空气压力小于或等于当前燃料喷射压力。照此,熄火缓解模块220可以确定燃烧室的空气压力小于对应于当前燃料喷射压力的阈值量,并且基于燃烧室的空气压力降低燃料喷射压力。
根据一些实现方案,熄火缓解模块220可以被配置成使燃料系统40中的燃料被加压至特定的燃料喷射压力以基本上防止发动机熄火。例如,熄火缓解模块220可以通过控制燃料系统的燃料泵而指令燃料系统40降低燃料系统40内的燃料喷射压力,以在燃料被释放到发动机12的燃烧室中之前降低燃料系统40内的燃料压力。在一些实现方案中,熄火缓解模块220可以被配置成小于或等于发动机12的气缸14的燃烧室的空气压力。在一些实现方案中,燃烧室的空气压力可以用作确定燃料的最大燃料喷射压力的参数。另外地或替代地,熄火缓解模块220可以被配置成提前将燃料喷射到发动机12的燃烧室中的正时。
在一些实现方案中,可以基本上防止熄火,使得100%的时间内防止熄火,并且在这种情况下,可以与术语防止和/或缓解互换地使用。在一些实现方案中,基本上防止可以是指根据发动机熄火缓解系统200的配置和/或规格而防止95%或更多次、90%或更多次、和/或类似情况的熄火。
在一些实现方案中,在熄火缓解模块220使燃料喷射压力减小后(例如,使用发动机12的燃烧室中的空气压力作为参数而确定燃料喷射压力(例如,根据映射)),熄火缓解模块220可以确定排气系统18中不再存在碳氢化合物。例如,运行条件(例如,发动机速度、进气温度、进气压力等)可以指示发动机12被预热和/或不再有碳氢化合物存在于排气系统18中的可能性。在这种情况下,熄火缓解模块220可以确定燃料喷射压力将增加并且使得燃料喷射压力增加到大于发动机的燃烧室的空气压力。例如,熄火缓解模块220可以指令燃料系统40增加发动机12的喷射燃料压力。
碳氢化合物映射模块230可以是可以存储与传感器210相关联的参数值的任何合适的数据结构(例如,数据库、表格、索引、图表等),所述参数值被映射到排气系统18中的碳氢化合物的概率和/或排气系统18中的碳氢化合物的量。碳氢化合物映射模块230可以用经验数据更新和/或填充,该经验数据与在发动机12的特定运行条件下测量排气系统18中的碳氢化合物的量相关联地找到。例如,映射可以指示当发动机12以特定速度运行、以特定的定时喷射燃料、和/或以特定燃料压力喷射燃料时,存在碳氢化合物和/或碳氢化合物的量的可能性。在一些实现方案中,熄火缓解模块220可以获得和/或使用由碳氢化合物映射模块230维持的映射来执行发动机熄火缓解,如在此描述的。例如,碳氢化合物映射模块230中的映射可以用作输入值以确定发动机12是否可能经历熄火和/或发动机12是否在排气系统18中存在碳氢化合物以基于映射确定是否应当调节(例如减小或增大)燃料喷射压力。
因此,碳氢化合物映射模块230可以维护和/或包括对应于与传感器210相关联的各种测量和/或与动力系统10和/或燃料系统40相关联的设置的多个表、映射等。因此,取决于动力系统10的环境特性,可以使用不同的映射来执行发动机熄火缓解。
提供图2所示的设备的数量和布置作为示例。实际上,可以存在比图2所示的设备更多的设备、更少的设备、不同的设备或布置不同的设备。此外,可以在单个设备内实现图2所示的两个或多个设备,或者可以将图2所示的单个设备实现为多个分布式设备。附加地或可选地,系统200的成组设备(例如,一个或多个设备)可以执行描述为由系统200的另一组设备执行的一个或多个功能。
图3是与发动机熄火缓解相关联的示例性过程300的流程图。在一些实现方案中,图3的一个或多个过程框可以由发动机控制模块(例如,电子控制模块42使用熄火缓解模块220和/或碳氢化合物映射模块230)来执行。在一些实现方案中,图3的一个或多个过程框可以由与发动机控制模块分开或包括发动机控制模块的另一个设备或成组设备来执行,诸如燃料系统(例如,燃料系统40)、传感器(例如,传感器210)和/或类似物。
如图3所示,过程300可以包括识别发动机的运行条件(框310)。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以识别发动机的运行条件,如上所述。
如图3进一步所示,过程300可以包括基于运行条件确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率,其中该阈值量的碳氢化合物对应于发动机可能熄火的可能性(框320)。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以基于运行条件确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率,如上所述。在一些实现方案中,碳氢化合物的阈值量对应于发动机可能熄火的可能性。
如图3进一步所示,过程300可以包括基于阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率而确定燃料喷射压力量(框330)。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220和碳氢化合物映射模块230)可以基于排气系统中存在碳氢化合物的阈值量的概率而确定燃料喷射压力量,如上所述。
如图3进一步所示,过程300可以包括使燃料被加压至燃料喷射压力量以基本上防止发动机熄火,其中燃料处于向发动机提供燃料的燃料系统中(框340)。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以使燃料被加压至燃料喷射压力量以基本上防止发动机熄火,如上所述。在一些实现方案中,燃料处于向发动机提供燃料的燃料系统中。
过程300可包括另外的实现方案,诸如以下描述的任何单个实现方案或实现方案的任何组合和/或结合本文其他处描述的一个或多个其它过程。
在一些实现方案中,运行条件包括发动机的燃烧室中的空气压力。在一些实现方案中,运行条件包括环境温度、当前燃料喷射压力或进气压力中的至少一个。
在一些实现方案中,发动机控制模块可以基于运行条件来计算发动机的燃烧室中的空气压力。在一些实现方案中,燃料喷射压力量基于燃烧室中的空气压力。
在一些实现方案中,当确定阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率时,发动机控制模块可以参考运行条件与阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率的映射,并且基于该映射确定阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率。
在一些实现方案中,在确定燃料喷射压力量时发动机控制模块可以基于运行条件而确定要减小的燃料喷射压力量。在一些实现方案中,运行条件可以基于燃料喷射压力量指示发动机的燃烧室中的空气压力。
在一些实现方案中,当使得燃料被加压至燃料喷射压力量时,发动机控制模块可以控制燃料系统的燃料泵,以在燃料被释放到发动机的燃烧室中之前降低燃料系统内的燃料压力。
附加地或替代地,如本文所述的过程可以包括基于来自传感器系统的测量来估计发动机的燃烧室的空气压力。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以基于来自传感器系统的测量来估计发动机的燃烧室的空气压力,如上所述。
这样的过程可以包括基于燃烧室的空气压力而确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220和碳氢化合物映射模块230)可以基于燃烧室的空气压力而确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率,如上所述。
这样的过程可以包括基于阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率和燃烧室的空气压力而确定要调节燃料喷射压力。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以基于阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中的概率和燃烧室的空气压力而确定要调节燃料喷射压力,如上所述。
这样的过程可以包括使燃料系统降低燃料喷射压力。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以使燃料系统降低燃料喷射压力,如上所述。
这样的过程可以包括另外的实现方案,诸如下面描述的任何单个实现方案或实现方案的任何组合和/或结合本文描述的一个或多个其他过程。
在一些实现方案中,在使燃料系统降低燃料喷射压力时,发动机控制模块可以指令燃料系统将燃料喷射压力降低到小于或等于燃烧室的空气压力。在一些实现方案中,基于由传感器系统测量的环境温度或进气压力中的至少一个来估计空气压力。
在一些实现方案中,在确定要调节燃料喷射压力时,发动机控制模块可以确定燃烧室的空气压力小于阈值量。在一些实现方案中,基于燃烧室的空气压力和/或基于确定燃烧室的空气压力小于阈值量来调节燃料喷射压力。
在一些实现方案中,发动机控制模块可以基于阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率而提前将燃料喷射到发动机的燃烧室中的正时。在一些实现方案中,发动机控制模块可以基于空气压力与阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率的映射而确定阈值量的碳氢化合物存在于排气系统中的概率。在一些实现方案中,碳氢化合物的阈值量对应于导致发动机在发动机的发动机速度下熄火的碳氢化合物的量。
附加地或替代地,如本文所述的过程可以包括基于与发动机相关联的环境温度和发动机的进气压力而确定发动机的运行条件。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以基于与发动机相关联的环境温度和发动机的进气压力而确定发动机的运行条件,如上所述。
这样的过程可以包括基于运行条件而确定在发动机的排气系统中存在阈值量的碳氢化合物,其中阈值量的碳氢化合物指示发动机处于熄火风险中。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以基于运行条件确定阈值量的碳氢化合物存在于发动机的排气系统中,如上所述。在一些实现方案中,碳氢化合物的阈值量指示发动机处于熄火风险中。
这样的过程可以包括基于确定排气系统中存在阈值量的碳氢化合物而确定要降低燃料喷射压力。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以基于确定排气系统中存在阈值量的碳氢化合物而确定要降低燃料喷射压力,如上所述。
这样的过程可以包括使燃料喷射压力降低到基于发动机燃烧室的空气压力。例如,发动机控制模块(例如,使用熄火缓解模块220)可以使燃料喷射压力减小到基于发动机的燃烧室的空气压力,如上所述。
这样的过程可以包括另外的实现方案,诸如下面描述的任何单个实现方案或实现方案的任何组合和/或结合本文描述的一个或多个其他过程。
在一些实现方案中,发动机控制模块可以基于发动机的运行条件而确定燃烧室的空气压力。在一些实现方案中,当确定排气系统中存在阈值量的碳氢化合物时,发动机控制模块可以确定发动机的发动机速度并且基于发动机的速度以及排气系统中的碳氢化合物的量与发动机的特定发动机速度下的环境温度和进气压力的映射来估计排气系统中存在的碳氢化合物的量。
在一些实现方案中,当燃料被喷射到燃烧室中时,发动机控制模块可以通过使燃料系统降低燃料系统中的燃料压力来降低燃料喷射压力。在一些实现方案中,运行条件是通过从测量发动机的运行条件的一个或多个传感器获得测量值而确定的。
在一些实现方案中,在使燃料喷射压力减小到小于或等于空气压力之后,发动机控制模块可以基于运行条件而确定发动机的排气系统中不存在阈值量的碳氢化合物,基于确定排气系统中不存在阈值量的碳氢化合物来确定增大燃料喷射压力,并且使燃料喷射压力增大到大于发动机燃烧室的空气压力。
尽管图3示出了过程300的示例性框,但是在一些实现方案中,过程300可以包括与图3所示的那些框相比更多的框、更少的框、不同的框或布置不同的框。另外地或可选地,可以并行执行过程300的两个或更多个框。
工业实用性
在内燃机(例如,柴油发动机)中,熄火可以在某些条件(例如,相对冷的环境温度)下发生。在这种情况下,发动机可以在发动机的排气中产生白烟(例如,其包括未燃烧的碳氢化合物)。白烟可能对环境有害和/或影响发动机动力系统(例如后处理系统和/或排气系统)的一个或多个部件。虽然调节何时在发动机的燃烧室内喷射燃料的正时可用于缓解白烟,但是在一些实现方案中,发动机熄火仍可发生并且白烟仍可存在于发动机的排气中。
在一些实现方案中,某些运行条件可以使发动机的燃烧室内的空气压力大于当燃料被喷射到燃烧室内时燃料的压力。照此,所喷射的燃料由于具有较低的压力而可被迫到达燃烧室的周边,在燃烧室的周边处燃料在燃烧期间可能不完全燃烧。因此,来自燃料的未燃烧碳氢化合物可能在排气中排放,导致排气中存在白烟。因此,在此描述的一些实现方案使用最大燃料喷射压力来确保大部分或全部所喷射的燃料在燃烧期间在燃烧室中燃烧。最大燃料喷射压力可以基于或对应于燃烧室中的估计或测量的空气压力。
如本文所述,燃烧室中的空气压力可基于发动机的运行条件(例如,环境温度、进气压力等)。照此,如在此描述的一些实现方案基于发动机的运行条件而估计燃烧室内的空气压力。在一些实现方案中,所估计的空气压力可以对应于当要将燃料喷射到燃烧室中时燃料的最大燃料喷射压力。
因此,在此描述的一些实现方案可以通过降低发动机熄火和/或通过发动机的排气释放白烟的可能性来节省与发动机运行相关联的成本。例如,通过确保所喷射的燃料具有与发动机的燃烧室中的空气相同或比其更低的压力,可以通过允许大部分或全部燃料在燃烧室内燃烧来防止发动机熄火。照此,避免发动机熄火可以避免浪费与发动机运行相关联的资源。例如,相对于先前的技术,可以节省燃料资源,因为发动机可以更有效地燃烧燃料;可以节省财政资源,因为发动机运行的成本可以由于改进的效率而降低;硬件资源可以通过减少白烟对发动机部件的有害影响来节省;环境和/或自然资源可以通过减少与白烟相关联的污染来节省;等等。
如本文所用,冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项,并且可以与“一个或多个”互换使用。此外,如本文所用,术语“具有”、“有”、“具备”等旨在是开放式术语。此外,短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。
上述发明提供了说明和描述,但并不旨在穷举或将实现方案限于所公开的精确形式。根据上述发明,修改和变化是可能的或者可以从实现方案的实践中获得。本说明书仅旨在被认为是示例,本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物指示。尽管在权利要求中列举了和/或在说明书中公开了特征的特定组合,但这些组合并不旨在限制可能实现方案的公开。虽然以下列出的每个从属权利要求可以仅直接从属于一个权利要求,但是可能的实现方案的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。
Claims (10)
1.一种发动机控制模块,与包括燃料系统和发动机的系统相关联,所述发动机控制模块包括:
用于识别发动机的运行条件的装置;
用于基于所述运行条件确定阈值量的碳氢化合物存在于所述发动机的排气系统中的概率的装置,
其中所述阈值量的碳氢化合物对应于所述发动机可能熄火的可能性;
用于基于所述阈值量的碳氢化合物存在于所述排气系统中的概率而确定喷射燃料压力量的装置;以及
用于使燃料被加压至所述喷射燃料压力量以基本上防止所述发动机熄火的装置,
其中所述燃料处于向所述发动机提供燃料的燃料系统中。
2.如权利要求1所述的发动机控制模块,其中,所述运行条件包括所述发动机的燃烧室中的空气压力。
3.如权利要求1或2中任一项所述的发动机控制模块,其中,所述运行条件包括环境温度、当前喷射燃料压力或进气压力中的至少一个。
4.如权利要求1-3中任一项所述的发动机控制模块,进一步包括:
用于基于所述运行条件计算所述发动机的燃烧室中的空气压力量的装置,
其中所述喷射燃料压力量小于或等于所述燃烧室中的空气压力量。
5.如权利要求1-4中任一项所述的发动机控制模块,其中用于确定所述阈值量的碳氢化合物存在于所述排气系统中的所述概率的所述装置包括:
用于将所述运行条件与所述阈值量的碳氢化合物存在于所述排气系统中的概率的映射进行参考的装置;以及
用于基于所述映射确定所述阈值量的碳氢化合物存在于所述排气系统中的概率的装置。
6.如权利要求1-5中任一项所述的发动机控制模块,其中,所述用于确定所述喷射燃料压力量的装置包括:
用于基于所述运行条件确定要降低所述喷射燃料压力量的装置,
其中所述运行条件指示所述发动机的燃烧室中的空气压力量小于或等于所述喷射燃料压力量。
7.如权利要求1-6中任一项所述的发动机控制模块,其中,用于使所述燃料被加压至所述喷射燃料压力量的所述装置包括:
用于控制所述燃料系统的燃料泵以在所述燃料被释放到所述发动机的燃烧室中之前降低所述燃料系统内的所述燃料的压力的装置。
8.如权利要求1-7中任一项所述的发动机控制模块,进一步包括:
用于基于所述排气系统中存在所述阈值量的碳氢化合物的所述概率提前将所述燃料喷射到所述发动机的所述燃烧室中的正时的装置。
9.如权利要求1-8中任一项所述的系统,其中所述系统包括:
所述发动机;
所述燃料系统;以及
所述发动机控制模块。
10.一种方法,包括:
基于与发动机相关联的环境温度和所述发动机的进气压力而确定发动机的运行条件;
基于所述运行条件而确定所述发动机的排气系统中存在阈值量的碳氢化合物,
其中所述阈值量的碳氢化合物指示所述发动机有熄火的风险;
基于确定所述排气系统中存在所述阈值量的碳氢化合物而确定要降低喷射燃料压力;以及
使所述喷射燃料压力降低到小于或等于所述发动机的燃烧室的空气压力。
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