CN114352427B - 用于发动机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

所提供的是用于调整内燃机的运行参数的各种系统和方法。在一个示例中，一种系统可以包括响应于发动机输出需求来调整与上止点(TDC)相对的内燃机的多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量，其中随着发动机输出需求增大，所述提前量先减小后增大。如此一来，在减小燃料消耗量的同时可以减少车辆排放量。

Description

用于发动机的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年10月13日提交的、名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR ALOCOMOTIVE ENGINE”、申请号为63/091,212的美国临时申请的优先权。上面所列申请的所有内容由此作为参考而被引入，以便用于所有目的。

技术领域

本文公开的主题的实施例涉及内燃机。

背景技术

使用燃烧动力源(例如内燃机)的车辆会限制车辆排放量(例如，气体和颗粒物的排放)并提高车辆燃料效率。对于一些现有的发动机来说，运行发动机以限制排放并提高燃料效率可能会导致发动机在发动机硬件限制之外运行。例如，发动机会受到汽缸压力约束的限制。另举一例，发动机可能会受发动机涡轮增压器的压缩机级的映射(map)宽度的限制。举例来说，基于发动机涡轮增压器的压缩机级的映射宽度，涡轮增压器可以在发动机运行期间提供有限量的增压空气。由于限制车辆排放并提高燃料效率可能需要发动机在发动机硬件限制之外运行，因此，部件劣化的发生率有可能增大，并且发动机的寿命有可能缩短。更进一步，低燃料效率可能会增加发动机的总的燃料成本，由此可能会降低客户满意度。因此，提供一种与当前可用系统不同的、用于限制排放并提高发动机燃料效率的系统，将会是非常理想的。上述问题在现有技术中并未得到承认。

发明内容

在一个实施例中，一种系统可以包括响应于发动机输出需求，调整与上止点(TDC)相对的内燃机的多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量，其中，随着发动机输出需求的提升，该提前量先减小后增大。

附图说明

图1显示了根据本公开的一个实施例的具有发动机的车辆的示意图。

图2显示了用于发动机的发动机挡位(notches)与发动机每分钟转数(RPM)之间的关系的例图。

图3显示了用于发动机的发动机挡位与燃料喷射正时之间的关系的例图。

图4显示了用于发动机的燃料喷射系统的发动机挡位与轨道压力之间的关系的例图。

图5显示了用于发动机的发动机RPM与轨道压力限制之间的关系的例图。

图6显示了用于发动机的发动机挡位与燃料喷射正时限制之间的关系的例图。

图7A显示了用于发动机的气压、发动机速度和燃料喷射正时之间的关系的例图。

图7B显示了用于发动机的涡轮增压器入口温度、速度和燃料喷射正时之间的关系的例图。

图7C显示了发动机海拔高度与发动机冷却系统性能之间的关系的例图。

图8显示了基于发动机挡位设置来调整发动机设置的例示方法。

图9显示了用于运行发动机的例示方法。

图10显示了用于调整包括瞬态设置在内的发动机的挡位设置的例示时间线。

具体实施方式

以下描述涉及用于具有被配置成限制车辆排放并提高燃料效率的内燃机的车辆的系统/方法的实施例。在一个示例中，诸如图1所示的车辆系统(例如轨道车辆系统)可以包括用于燃烧空气燃料混合物的发动机，并且可以包括用于向不同发动机组件提供发动机油的润滑系统。为了提高发动机效率并减少燃料使用，发动机可以包括共轨燃料系统，具有增大的压缩机映射宽度的涡轮增压器，以及提前的进气阀关闭(IVC)正时。图2-图7C显示了用于运行图1所示的发动机以提高发动机效率的校准。更进一步，图8显示了用于运行发动机的方法，而图9显示了在发动机输出需求转变期间响应于瞬态状况来调整发动机运行的方法。更进一步，图10显示了用于在瞬态状况期间调整发动机运行状况的例示时间线。

本文描述的方法可以用于多种发动机类型以及多种发动机驱动系统。为了说明清楚，可以提供轨道车辆(例如机车)作为支持引入了本公开的实施例的系统的移动平台的示例。作为示例，该移动平台可以是如在下文中详细说明的带有发动机的调车机车。

图1显示了关于车辆系统的一个实施例。特别地，图1显示了关于车辆系统100的一个实施例的框图，在这里将该车辆系统100描述成是被配置成借助多个车轮112而在轨道102上运行的机车车辆106。如所述，该机车包括发动机104。该发动机包括多个汽缸101(在图1中只显示了一个代表性的汽缸)，每一个汽缸包括至少一个进气阀103、至少一个排气阀105以及至少一个燃料喷射器107。每一个燃料喷射器可以包括可以借助来自发动机的控制器110的信号而被致动的致动器。在一些示例中，进气阀和排气阀可以由凸轮轴来控制，该凸轮轴被配置成在预定的时间开启和关闭这些气阀。例如，凸轮轴的旋转可以与发动机速度联系在一起，并且凸轮轴可以包括具有凸角的多个凸轮，以使凸轮在预定的发动机位置开启和关闭进气阀和排气阀。作为示例，为了在压缩冲程期间减少进入汽缸的气流以及减小温度的升高，进气阀关闭时间可以被配置成相对于上止点(TDC)是提前的，例如通过调整进气阀凸轮的位置和/或调整进气阀凸轮的形状。在其他示例中，每一个进气阀和每一个排气阀可以包括可借助来自控制器的信号而被致动的致动器。在其他非限制性实施例中，发动机可以是固定式发动机(例如在电厂应用中)，或者是如上所述的船舶中的发动机或非公路车辆推进系统中的发动机。

发动机从进气通道114接收用于燃烧的进气。进气通道包括对来自机车外部的空气进行过滤的空气过滤器160。发动机中的燃烧所产生的排气被供应到排气通道116。作为示例，排气通道可以包括排气传感器162，该传感器可以监视排气的温度和/或燃烧产物。排气流经机车的排气通道和排气系统170。例如，排气通道可以耦合到火花消除器，以便减少排气中的火花和/或碳沉积物，并且可以耦合到消音器，以便减少不需要的排气噪音。

车辆系统可以进一步包括耦合在排气通道中的后处理系统。在一个实施例中，后处理系统可以包括一个或多个排放控制设备。这种排放控制设备可以包括选择性催化还原(SCR)催化剂、三元催化剂、NOx捕集器或是其他各种设备或排气后处理系统。在另一个实施例中，作为补充或替换，后处理系统可以包括氧化催化剂，例如柴油氧化催化剂(DOC)，以及微粒过滤器(PF)。

更进一步，在一个或多个汽缸中进行的燃烧会驱动曲轴(未显示)旋转。在一个示例中，发动机是通过压缩点火来燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在另一个示例中，该发动机是可以在气态燃料混合物的压缩过程中在喷射柴油燃料时燃烧气体燃料和空气的混合物的双燃料或多燃料发动机。在其他非限制性实施例中，作为补充或替换，发动机可以通过压缩点火(和/或火花点火)来燃烧燃料，这其中包括汽油、氢气、氨、醇(例如乙醇(EtOH)和/或甲醇)、煤油、天然气、生物柴油或具有相似密度的其他石油馏出物。该燃料可以是液体、气体和/或其组合。

如图1所示，发动机耦合到包含了交流发电机/发电机122的发电系统。作为示例，该发动机是产生传送到交流发电机/发电机的扭矩输出的柴油和/或天然气发动机，所述交流发电机/发电机以机械方式耦合到曲轴以及多个车轮112中的至少一个，以便提供驱动机车的动力。交流发电机/发电机产生的电力可被存储(例如存储在电池中)和/或施加，以便随后传播到不同的下游电气组件。在一个示例中，交流发电机/发电机可以耦合到电气系统126。该电气系统可以包括被配置成依靠交流发电机/发电机产生的电力运行的一个或多个电气负载(例如车辆前灯、客舱通风系统以及娱乐系统)，并且可以进一步包括被配置成由交流发电机/发电机产生的电力充电的能量存储设备(例如电池)。在一些示例中，车辆可以是柴油电动车辆，并且交流发电机/发电机可以向一个或多个电动机提供电力以驱动车轮112。

如图1所示，车辆系统可以进一步包括冷却系统150(例如发动机冷却系统)。该冷却系统使得冷却剂循环通过发动机，以便吸收发动机废热以及将加热的冷却剂分配到热交换器，例如散热器152(例如散热器热交换器)。在一个示例中，冷却剂可以是水、防冻剂或是两者的混合物。在另一个示例中，冷却剂可以是油。风扇154可以耦合到散热器，以便在发动机运行的同时，当车辆缓慢移动或停止时保持流经散热器的气流。在一些示例中，风扇速度可以由控制器控制。被散热器冷却的冷却剂可以进入箱体(未显示)。然后冷却剂可由泵156泵送回到发动机或是车辆系统的别的组件。

控制器可以被配置成控制与机车车辆系统相关的不同组件。例如，车辆系统的不同组件可以经由通信信道或数据总线耦合到控制器。在一个示例中，控制器包括计算机控制系统。作为替换或补充，控制器可以包括保持了非暂时性计算机可读存储介质(未显示)的存储器，所述非暂时性计算机可读存储介质包括能够实现机车运行的机载监视和控制的代码。在一些示例中，控制器可以包括彼此通信的一个以上的控制器，例如控制发动机的第一控制器以及控制车辆的其他运行参数(例如发动机负载、发动机速度、制动扭矩等等)的第二控制器。第一控制器可以被配置成基于从第二控制器接收的输出来控制不同致动器，和/或第二控制器可以被配置成基于从第一控制器接收的输出来控制不同致动器。

控制器可以接收来自多个传感器的信息，并且可以向多个致动器发送控制信号。在监督发动机和/或车辆的控制和管理的同时，如这里更进一步详述的那样，控制器可以被配置成接收来自不同发动机传感器的信号，以便确定运行参数和运行状况，并且相应地调整各种发动机致动器，以便控制发动机和/或车辆的运行。举例来说，控制器可以接收来自不同发动机传感器的信号，这其中包括但不局限于发动机速度、发动机负载、进气歧管空气压力、增压压力、排气压力、环境压力、环境温度、排气温度、微粒过滤器温度、微粒过滤器入口压力或微粒过滤器压降、或发动机冷却剂压力等等。在冷却系统中可以安置附加传感器(例如冷却剂温度传感器)。相应地，控制器可以通过向不同组件(例如一个或多个电动机124、交流发电机/发电机、燃料喷射器、阀门、或冷却剂泵等等)发送命令来控制发动机和/或车辆。例如，控制器可以控制发动机冷却系统中的限制性部件(例如阀门)的运行。其他致动器可以被耦合到车辆中的不同位置。

更进一步，控制器可以监视发动机调速器(governor)的发动机输出需求。在一个例示性实施例中，发动机输出需求可以包括挡位设置或节流阀设置。例如，发动机调速器可以对发动机挡位设置做出反应，以便调整发动机运行。作为示例，车辆的操作者可以从多个发动机挡位设置调整输入设备。基于所选择的发动机挡位设置，控制器可以调整发动机运行，以便提供期望的发动机性能(例如期望的车辆速度)。作为示例，多个发动机挡位设置可包括挡位0、挡位1、挡位2、挡位3、挡位4、挡位5、挡位6、挡位7以及挡位8。挡位数值的增大可以对应于车辆速度和/或发动机功率输出的增大，以及针对燃料喷射正时和轨道压力的调整。举例来说，挡位0可以对应于不移动机车，挡位4可以提供中等速度，以及挡位8可以是最大速度设置。作为示例，控制器可以调整发动机每分钟转数(RPM)、传动装置、阀门正时以及其他参数，以便以与所选择的发动机挡位相对应的速度移动车辆。例如，通过调整发动机，可以产生更大的动力，以便提高车辆速度或者适应重负载(例如因为货物和/或坡度)。

更进一步，车辆可以限制排放量以及提高燃料效率。举例来说，现有的柴油机车发动机可以包括能将喷射压力与发动机速度和凸轮正时联系在一起的单体泵喷射器。更进一步，此类发动机系统可以包括容积效率优化的进气和排气凸轮轮廓，其可以集中于允许在汽缸中捕获尽可能多的空气以用于压缩冲程。更进一步，现有柴油机车发动机中包含的涡轮增压器可能具有有限的映射宽度。通过运行此类系统(例如包含了单体泵喷射器、容积效率以及有限映射宽度的柴油机车发动机)来限制排放量和提高燃料效率，有可能会导致在发动机组件机械限制之外运行，并且还有可能导致在机械限制以内运行时的效率相对较低。作为示例，如果在发动机组件的硬件限制之外运行发动机，那么有可能会增大组件劣化的发生率并提高维护成本。

为了在不超过发动机机械限制的情况下限制排放并提高燃料效率，本发明人在这里实现了若干特征，这些特征可以协同组合以减少车辆排放并提高车辆效率。首先，发动机包含的可以不是单体泵喷射器，而是共轨燃料系统，即具有共轨燃料管线和馈送给电子控制的喷射器的适当尺寸的轨道容积的高压燃料泵。通过包含共轨燃料系统，可以改善喷射期间燃料的喷雾雾化，并且可以减少微粒物质(PM)的形成。更进一步，通过包含共轨燃料系统，使得喷射压力和正时与发动机速度和/或凸轮轴正时分离，由此允许在保持处于发动机的机械限制范围以内的同时优化(燃烧产物)氮氧化物(NOx)、微粒物质(PM)以及燃料消耗率(SFC)之间的权衡。其次，相对于下止点(BDC)(即早期米勒循环)，进气阀正时可被提前，以便减少进入汽缸的气流，同时减小压缩冲程期间的温度上升。例如，进气阀关闭(IVC)可能更早。如所述，通过调整进气阀正时，可以减少燃烧期间的NOx形成。特别地，相对于BDC，进气阀正时可被提前(例如相对于BDC移动，以便降低有效压缩比)。第三，涡轮增压器可以包括优化的压缩机叶轮、扩散器以及喷嘴环，以便提高涡轮增压器效率。总之，针对涡轮增压器的这些调整可以增大压缩机映射宽度。例如，通过增大涡轮增压器压缩机映射宽度，可以提升涡轮增压器的喘振裕度。更进一步，PM的形成可以减少，而涡轮增压器的机械限制可被增大，由此增大发动机运行范围。

上文详述的这三个特征(例如包含共轨燃料系统、将进气阀正时提前以及具有增大的映射宽度的涡轮增压器)可以有利地组合，以便在提升车辆燃料效率的同时减少车辆排放。更进一步，通过组合这三个特征，可以提供与每一个特征单独提供的益处相比更大的益处。例如，NOx的减少可以主要借助于控制气流的容积效率来实现，并且发动机汽缸的有效压缩比的减小可以借助提前的进气阀正时来实现。然而，空气流量的这种变化可能会增大涡轮增压器需要的增压量。举例来说，在不包含具有如上所述增大的映射宽度的涡轮增压器的情况下，将进气阀正时提前有可能会导致组件劣化，并且有可能劣化发动机的整体运行。为了减小这种组件劣化的发生率，可以有利地运行涡轮增压器(例如借助具有增大的映射宽度的涡轮增压器)以协同减少车辆排放。更进一步，容积效率的降低(例如由于提前的进气阀正时)可能减小用于所有发动机挡位的指定增压等级的气流。举个例子，在带有单体泵喷射系统的系统中，中间挡位的气流减少会降低燃烧质量。如此一来，在不包含共轨燃料系统的情况下，发动机性能降低的弊端可能会大于发动机效率和排放的益处。因此，通过包含共轨燃料系统，可以协同地解决燃烧质量问题，由此可以保留来自提前的IVC的容积效率降低的益处(例如减少车辆排放)，避免因燃烧效率降低或燃烧质量降低而导致微粒物质排放增大的情况。举例来说，针对每一个发动机挡位，可以校准燃料喷射压力和燃料喷射正时中的每一个，以便有利地减少车辆排放并提高车辆效率。总的来说，以上详述的针对柴油发动机系统的三个调整可以协同作用，以使这三个调整的组合提供与这三个调整中的每一个调整单独提供的益处相比更大的益处，从而提高发动机效率，减少排放，降低燃料消耗，以及保持发动机性能。

为了应任何发动机输出需求来提供这些益处，可以应每一个发动机输出需求来校准不同的发动机运行状况，以便保持低车辆排放和高燃料效率。在一个例示实施例中，在每一个挡位设置都可以校准发动机运行状况。特别地，图2-图7B显示了在包含共轨燃料系统、提前的IVC和具有增大的映射宽度的涡轮增压器的系统中，在发动机运行状况范围以内进行的发动机校准。

现在转到图2，图表200显示了发动机挡位与发动机RPM之间的例示关系。例如，图表200的例示关系可以与基于所选择的发动机挡位的发动机RPM的挡位调度相对应。每一个发动机挡位的目标发动机RPM都是通过十字标记202显示的。针对上述情况，垂直轴显示了相对发动机RPM，其中目标发动机RPM沿着垂直轴从底部到顶部增加。水平轴显示了发动机挡位，其中发动机挡位是沿着水平轴从左到右增大的。如所示，目标发动机RPM(十字标记202)会随着发动机挡位而增大，以使目标发动机RPM以与发动机挡位设置成比例的方式连续增大。换言之，目标发动机RPM和发动机挡位设置之间的关系可以通过单调函数来描述。例如，该校准包括用于更高挡位的更高目标RPM，以便增大通过发动机的气流量以及避免涡轮增压器在喘振裕度限制之外运行，增大轴承油膜厚度，以及增大缸内峰值点火压力。更进一步，由于辅助交流发电机的电频率可能会与发动机RPM联系在一起，因此，较高挡位处的较高目标RPM会增大发动机中的通风。增大的气流还可以允许喷射更多的燃料以及提供更高的扭矩/功率。增大的发动机通风可以降低较高挡位处的发动机温度，由此可以降低组件劣化的发生率。

接下来，在图3中，图表300显示了发动机挡位与燃料喷射正时之间的例示关系。作为示例，图表300显示的是为了在提高燃料效率的同时减少车辆排放而在每一个发动机挡位处对燃料喷射正时进行的校准。每一个发动机挡位的目标燃料喷射正时由十字标记302显示。针对上述情况，垂直轴显示的是相对燃料喷射正时，其中目标燃料喷射正时沿着垂直轴从底部到顶部增大。水平轴显示的是发动机挡位，其中发动机挡位沿着水平轴从左到右增大。如所示，低挡位(例如挡位2及以下)可以包括不太提前的目标燃料喷射正时，因为在该区域中的燃料消耗可能会发生很大变化，由此可能对排放和燃料消耗的影响最小。在挡位3和挡位4，目标燃料喷射正时的提前甚至有可能会更小，提前更小的正时会降低峰值燃烧温度，由此导致较低的NOx排放。更进一步，随着功率的增大(例如挡位5及以上)，可以借助提前的正时来减小燃料消耗，以便最大限度地减小燃料消耗。例如，在挡位1与挡位4之间，提前量会连续减小，以及在挡位4与挡位8之间，提前量会连续增大。作为示例，提前量与发动机挡位设置之间的关系是非单调的。更进一步，在一些示例中，更高的RPM和低功率运行状况可以包括提前更多的目标燃料喷射正时，以便在保持燃烧稳定性的同时减少碳氢化合物排放。

接下来，在图4中，图表400显示了发动机挡位与轨道压力(例如用于燃料喷射的轨道压力)之间的例示关系。每一个发动机挡位的目标轨道压力由十字标记402显示。针对上述情况，垂直轴显示的是相对轨道压力，其中目标轨道压力沿着垂直轴从底部到顶部增大。水平轴显示的是沿着该水平轴从左到右增大的发动机挡位。如所示，低挡位(例如小于挡位3)可以包括较低的目标轨道压力，因为该区域中的燃料消耗发生变化。举例来说，较低的挡位可以对应于低功率运行。更进一步，对于挡位3和挡位4来说，目标轨道压力会增加，以便限制/减小PM。例如，在挡位3和挡位4，可以通过发动机运行来施加/实现增压，同时需要相对低的空燃比(AFR)。总的来说，轨道压力可以响应于发动机挡位设置的增大而持续增大(例如单调增大)。为了提供低AFR，可能需要中等范围的轨道压力，并且较高的喷射压力可以控制PM且有益于热力学效率。

接下来，在图5中，图表500显示了发动机RPM与轨道压力限制之间的例示关系。作为示例，虽然在图4中是基于所选择的发动机挡位来给出目标轨道压力校准的，但是其他发动机运行状况(例如发动机RPM)也会使得控制器调整轨道压力以维持发动机运行。轨道压力限制是由虚线502显示的。针对上述情况，垂直轴显示的是轨道压力限制，其中轨道压力限制沿着垂直轴从底部到顶部增大。水平轴显示的是沿着该水平轴从左到右增大的发动机RPM。如所示，在580RPM，由于高压燃料泵的机械限制，轨道压力被限制在1000bar。作为示例，在580RPM，轨道压力不能超过1000bar。更进一步，在580RPM以上，由于高压燃料泵和燃料喷射器的机械限制，系统被限制在1600bar。例如，在580RPM以上，轨道压力可能高达1600bar。

接下来，在图6中，图表600显示了发动机挡位与燃料喷射正时限制之间的例示关系。作为示例，虽然在图3中显示了目标燃料喷射正时，但是燃料喷射正时可以基于各种发动机运行状况(例如发动机温度和发动机功率)而从目标燃料喷射正时进行调整。图表600中显示的关系演示了跨越发动机挡位的燃料喷射正时的最大和最小限制。燃料喷射正时上限是由虚线602显示的，并且燃料喷射正时下限是由虚线604显示的。针对上述情况，垂直轴显示的是相对燃料喷射正时，其中相对燃料喷射限制沿着垂直轴从底部到顶部增大。水平轴显示的是沿着该水平轴从左到右增大的发动机挡位。最小燃料喷射正时可以随着挡位而增大(例如更加提前)，以使最小燃料喷射正时在高挡位更高以及在低挡位更低。举例来说，较低挡位上的物理发动机限制较小，而较高挡位上的物理发动机限制较大(例如涡轮增压器速度，峰值汽缸压力以及燃料喷射持续时间)。

图7A显示了气压与发动机运行状况(包括发动机速度和燃料喷射正时)之间的关系的例示图表700。挡位5处的发动机速度由曲线702显示，挡位3处的发动机速度由曲线704显示，以及挡位1处的发动机速度由曲线706显示。更进一步，挡位3处的燃料喷射正时由曲线712显示，挡位4处的燃料喷射正时由曲线710显示，挡位5处的燃料喷射正时由曲线708显示，挡位6处的燃料喷射正时由曲线718显示，挡位7处的燃料喷射正时由曲线716显示，以及挡位8处的燃料喷射正时由曲线714显示。对于以上所有情况，水平轴显示的是沿着该水平轴从左到右增大的气压。垂直轴代表的时候每一个被标记的参数。对于曲线702、704、706、708、710、712、714、716和718中的每一条曲线来说，参数的大小在垂直轴上向上递增。特别地，对于曲线708、710、712、714、716和718中的每一条曲线来说，燃料喷射正时在垂直轴上更为提前。例如，车辆可以在各种大气条件下运行，由此气压会发生变化。气压的变化可能会影响发动机运行状况，尤其会影响进气质量(例如因为压力/密度的变化而影响发动机气流)。更高的气压可能会增大密度，由此可能会导致更大质量的流流向发动机。如此一来，发动机参数(例如发动机速度和燃料喷射正时)可以基于气压而被调整。

如图7A所示，挡位5处的发动机速度(曲线702)、挡位3处的发动机速度(曲线704)以及挡位1处的发动机速度(曲线706)中的每一个都随着气压增大而降低。例如，挡位5、挡位3和挡位1中的每一个挡位处的发动机速度在低气压下较高，由此会增大发动机汽缸中的氧气燃料比并促进混合。应该注意的是，对于未显示的挡位2和挡位4来说，曲线702、704和706显示的趋势可以是相似的。这样可以抵消低气压下进气中的氧气含量降低所导致的积灰。更进一步，如图7A所示，挡位3处的燃料喷射正时、挡位4处的燃料喷射正时和挡位5处的燃料喷射正时中的每一个都可以随着气压的增加而提前较少，并且可以随着气压的降低而提前较多。例如，中挡发动机挡位设置(例如挡位3、挡位4和挡位5)可以随着气压的增加而提前较小。例如，挡位3、挡位4和挡位5的燃料喷射正时可以在气压较低时提前更多，由此可以提高排气的不透明度并减少排气中的PM排放。更进一步，如图7A所示，挡位6、挡位7和挡位8(例如高发动机挡位设置)的燃料喷射正时可以随着气压增大而提前更多，并且可以随着气压降低而提前较少。例如，低气压下的提前较少的燃料喷射正时可以减少NOx排放。

图7B显示了涡轮增压器入口温度(即与环境温度相关的压缩机入口温度)与发动机运行状况(包括速度和燃料喷射正时)之间的关系的例图750。挡位5处的发动机速度由曲线720显示，挡位3处的发动机速度由曲线722显示，挡位1处的发动机速度由曲线724显示。应该注意的是，对于未显示的挡位4和挡位2来说，发动机速度趋势可以是相似的。更进一步，挡位6处的燃料喷射正时由曲线726显示，挡位5处的燃料喷射正时由曲线728显示，以及挡位4处的燃料喷射正时由曲线730显示。针对以上所有情况，水平轴显示的是涡轮增压器入口温度沿着该水平轴从左到右增大。垂直轴代表了每一个被标记的参数。对于曲线720、722、724、726、728和730中的每一个来说，参数的大小在垂直轴上向上递增。例如，涡轮增压器入口温度也有可能会影响发动机运行状况，例如通过改变发动机中的空气温度。如所示，在涡轮进口温度低于100℉时，发动机速度在所显示的每一个挡位都可以是恒定的。特别地，挡位1处的速度(曲线724)在100℉以下是恒定的，挡位3处的速度(曲线722)在100℉以下是恒定的，以及挡位5处的速度(曲线720)在100℉以下是恒定的。在涡轮入口温度超过100℉之后，挡位1处的速度(曲线724)、挡位3处的速度(曲线722)和挡位5处的速度(曲线720)中的每一个都会增大。更进一步，在这里显示了燃料喷射正时与涡轮入口温度之间的关系。如所示，随着涡轮入口温度升高，燃料喷射正时可被调整到提前较小的正时。例如，燃料喷射正时与涡轮入口温度之间的关系可以是大致成反比的。

接下来，图7C显示了发动机海拔高度与发动机冷却系统性能(例如冷却系统性能)之间的例示关系的曲线图775。冷却系统性能由曲线732显示。作为示例，冷却系统性能可以代表冷却系统的净效应。冷却系统性能可以借助于调整冷却流体的温度、冷却流体的压力以及散热器速度等等来调整。对于上述情况，水平轴显示了沿着该水平轴从左到右增大的海拔高度。垂直轴代表的是被标记的参数。对于曲线732来说，参数的大小沿着垂直轴向上递增。作为示例，海拔高度也有可能影响发动机运行状况。特别地，发动机的冷却系统的性能(例如冷却系统性能)可能会受海拔高度或是环境气压和环境温度影响。如所示，冷却系统性能732以与海拔高度成比例的方式降低。较低的大气压(较高的海拔高度)可能会降低冷却系统的性能，因为在散热器的对流冷却中使用的空气密度会降低。随着海拔高度和环境温度的升高，散热器风扇速度和发动机速度有可能会提高，以便尝试保持发动机水温。发动机水可以用于冷却发动机油和歧管空气温度。在高温环境状况下，当风扇和发动机可能处于最大速度时，发动机功率有可能会降低，以便满足所需的油温。

接下来，图8提供了用于运行发动机(例如对照图1描述的发动机)的方法800。作为示例，发动机系统可以包括共轨燃料系统、提前的进气阀关闭(IVC)正时以及具有大的映射宽度的涡轮增压器(例如具有改进的压缩机映射宽度的涡轮增压器)。特别地，这些部件可以被有利地组合，以便提高发动机的燃料效率。方法800是对照图1所示的机车车辆106以及结合图2-图7C所示的校准来描述的，但是方法800也可应用于其他系统。用于执行方法800和这里包含的方法剩余部分的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令以及结合从车辆系统的传感器(例如参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。该控制器可以依照以下描述的方法通过使用车辆系统的致动器来调整发动机运行。

在802，方法800包括借助增压机构(例如涡轮增压器)对进气进行增压，该涡轮增压器具有减少车辆排放和提高车辆效率的映射宽度。例如，借助进气歧管，可以将空气引入发动机系统。然而，为了增大压力，可以借助涡轮增压器来将空气增压。例如，涡轮增压器的压缩机部分可以提供压缩空气。

在804，方法800包括将空气引入发动机的汽缸。例如，在802被涡轮增压器增压后的进气可被引入发动机的汽缸。作为示例，发动机的每一个汽缸可以包括至少一个进气阀。致动器可以调整进气阀的位置，以使空气可以流入汽缸。作为示例，进气阀开启时间可以基于发动机运行状况来调整。

在806，方法800包括借助于调整进气阀关闭(IVC)时间来调整汽缸的有效压缩比。例如，通过将IVC时间提前，可以降低汽缸的有效压缩比。由此可以控制发动机的容积效率。

在808，方法800包括借助共轨燃料系统来将燃料喷射到发动机的汽缸中。例如，共轨燃料系统可以以相同的压力将燃料喷射到每一个汽缸中，并且可以在与发动机速度无关的情况下被控制，由此可以在不调整发动机RPM的情况下调整燃料喷射正时。例如，燃料喷射时间可以基于发动机挡位以及其他发动机运行状况而被提前或延迟。作为示例，控制器可以调整针对一个或多个燃料喷射器的信号，以便调整燃料喷射时间。

在810，方法800包括在汽缸中燃烧空气-燃料混合物。作为示例，每一个汽缸中的空气和燃料可以燃烧，以便产生动力。更进一步，燃烧会产生热排气，所述热排气可以经由排气阀流出汽缸。

在812，方法800包括从燃烧排气中提取能量，以便为增压机构(喷嘴环)提供动力。例如，涡轮增压器包括处于涡轮增压器的涡轮上的喷嘴环。该喷嘴环引导排气而将排气转化为动能；由此通过涡轮来提取能量。特别地，涡轮从排气中提取的能量可以用于为涡轮增压器的压缩机提供动力。例如，涡轮提取的能量可以驱动涡轮增压器的压缩机轴旋转。由此，借助燃烧产生的热排气又可以用于对进入汽缸的进气进行增压。另举一例，喷嘴环(在涡轮增压器的涡轮上)可以引导排气流进入涡轮叶轮；涡轮提取能量；以及喷嘴环还可以控制进入涡轮的排气速度和入口压力。

在814，方法800可选地包括调整燃料喷射正时、轨道压力以及进气阀关闭时间中的至少一个。例如，基于发动机运行状况(这其中包括发动机挡位、发动机RPM、涡轮入口温度、气压以及其他条件)，可以调整燃料喷射正时、轨道压力和IVC时间中的一个或多个，以便提高发动机效率以及降低油耗。特别地，为了减少排放和提高效率，可以根据图2-图7B中显示的校准来调整燃料喷射正时、轨道压力以及IVC时间中的至少一个。

这样一来，发动机系统可以为车辆提供动力，同时提高效率、降低燃料消耗以及减少车辆排放。总体而言，客户满意度可以提升。例如，通过有利地将具有增大的映射宽度的增压机构与提前的IVC以及共轨燃料系统相结合，可以提升发动机性能，同时减少燃料使用以及车辆排放。

除了图2-图7C中详细说明的针对每一个发动机挡位的校准，发动机还可以包括用于瞬态运行的校准，例如当发动机在发动机输出需求之间转换的时候。作为示例，当发动机在发动机挡位之间转换时，发动机可以进入瞬态状态直至转换完成。特别地，当该转换在节流阀调用中是向上时(例如，该转换是从较低的发动机挡位到较高的发动机挡位)，瞬态状况可以包括用于提升发动机负载响应的校准。

由此，图9提供一种用于运行发动机以从第一发动机输出需求转换到第二发动机输出需求的方法900。在一个例示实施例中，该方法可以运行发动机以在挡位设置或节流阀设置之间转换。例如，当在第一发动机挡位与第二发动机挡位之间转换时，发动机可以进入瞬态状况，第二发动机挡位高于第一发动机挡位。因此，当发动机在节流阀调用中向上转换时，发动机会进入瞬态状况，该状况包含了对于发动机运行状况(例如燃料喷射正时、轨道压力以及发动机速度参考)的瞬态校准。作为示例，发动机速度参考是目标发动机速度。特别地，为了提升发动机的负载响应，轨道压力可被增大，燃料喷射正时可被提前，并且发动机速度参考可以相对于稳态运行(例如第一发动机挡位和第二发动机挡位中的每一个中的稳态运行)而被增大。方法900可以对照图1中显示的机车车辆106来描述，然而方法900也可应用于其他系统。用于执行方法900的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令以及结合从车辆系统的传感器(例如参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以使用车辆系统的致动器并根据以下描述的方法来调整发动机运行。

在902，方法900包括估计和/或测量运行状况。作为示例，该运行状况可以包括车辆速度、发动机速度、发动机负载、发动机挡位、发动机温度、涡轮入口温度以及气压等等。例如，控制器可以基于节流阀的位置来确定发动机挡位。作为另一个示例，涡轮入口温度可以由位于涡轮增压器入口附近的温度传感器来测量。作为另一个示例，气压可以基于发动机外部的压力传感器来确定。作为另一个示例，发动机速度可以基于曲轴位置传感器来确定。

在904，方法900包括确定是否要求改变挡位。例如，控制器可以确定用户是否调整了发动机挡位(例如通过调整节流阀的位置)。作为示例，控制器可以借助节流阀位置传感器来监视节流阀的位置。特别地，控制器可以基于节流阀的位置来确定发动机挡位。

在904，如果方法900确定未要求改变挡位，那么方法900继续至如在下文中详述的908。作为示例，如果控制器确定节流阀位置未被调整到不同的发动机挡位，那么方法900继续至908。

在904，如果方法900确定要求改变挡位，那么方法900继续至906，并且包括针对瞬态运行来调整发动机设置。举例来说，如果控制器确定挡位变化是从第一发动机挡位转换到第二发动机挡位，并且第二挡位相对于第一挡位是更高的挡位，那么可以增大轨道压力，将燃料喷射正时提前，并且可以增大发动机速度参考。换句话说，在要求改变挡位并且挡位改变到更高挡位时(例如发动机在节流阀调用中向上转换)，方法904包括通过提升发动机负载响应来调整用于瞬态运行的发动机设置。为了提升发动机负载响应，相对于第一挡位和第二挡位中的每一个挡位处的轨道压力而增大轨道压力，相对于第一挡位和第二挡位中的每一个挡位而增大燃料喷射正时，相对于第一挡位增大燃料喷射持续时间，以及相对于第一挡位和第二挡位中的每一个挡位而增大发动机速度参考。如果第二发动机挡位与第一发动机挡位相比相对较低，那么瞬态校准可以不包括增加轨道压力，将燃料喷射正时提前以及增大发动机速度参考。作为示例，瞬态校准可以包括不调整发动机设置以提升发动机负载响应。

在908，方法900包括确定针对期望的挡位设置的校准。作为示例，针对期望的挡位设置的校准可以基于一组校准表(如图2-图7C所示)来确定。举例来说，基于发动机挡位，可以选择目标轨道压力、目标燃料喷射正时、目标发动机RPM、轨道压力限制以及燃料喷射正时限制。更进一步，基于环境条件(例如气压)，可以进一步调整发动机设置。

在910，方法900包括将发动机运行调整到针对期望挡位的期望设置。例如，控制器可以通过调整发动机的致动器来调整轨道压力、燃料喷射正时以及发动机RPM等等中的一个或多个。举例来说，在910，发动机在期望的挡位运行。然后，方法900可以结束。

接下来，在图10中显示了用于运行发动机的预测性例示时间线1000。作为示例，如对照图9的方法900详细说明的那样，当发动机在发动机输出需求之间转换时，发动机会进入瞬态状况(例如在挡位之间)。更进一步，由于第二发动机挡位高于第一发动机挡位，所以瞬态状况包括增大发动机速度参考、增大燃料轨道压力以及将燃料喷射正时提前，以便提升发动机的负载响应。发动机挡位设置是由曲线1002显示的，燃料喷射系统的轨道压力是由曲线1004显示的，燃料喷射正时是由曲线1006显示的，以及发动机速度参考是由曲线1008显示的。针对以上所有情况，水平轴代表时间，其中时间沿着水平轴从左向右递增。垂直轴代表了每一个被标记的参数。对于曲线1004、1006和1008中的每一个来说，参数的大小在垂直轴上向上递增。对于曲线1002来说，垂直轴显示了发动机是在挡位4(“4”)、挡位5(“5”)运行，还是处于挡位4与挡位5之间的瞬态(“t”)。

在时间t0与时间t1之间，发动机被设置到挡位4(曲线1002)。因此，轨道压力(曲线1004)、燃料喷射正时(曲线1006)和发动机速度参考(曲线1008)中的每一个可以基于针对挡位4的预定校准表来设置。作为示例，如所示，在挡位4，轨道压力、燃料喷射正时和发动机速度参考中的每一个都相对较低。

在时间t1，挡位设置进入瞬态状况。特别地，瞬态状况是在发动机在两个发动机挡位之间转换时发生的。更进一步，发动机有可能正在转换到更高的挡位，以使发动机在节流阀调用中向上转换。为了提升发动机的负载响应，轨道压力(曲线1004)、燃料喷射正时(曲线1006)和发动机速度参考(曲线1008)中的每一个都被调整。如所示，轨道压力(曲线1004)相对于时间t1之前的轨道压力是增大的，燃料喷射正时(曲线1006)相对于时间t1之前的燃料喷射正时是增大的，以及发动机速度参考(曲线1008)相对于时间t1之前的发动机速度参考是增大的。在时间t1与时间t2之间，当发动机处于挡位之间的转换状态时，轨道压力、燃料喷射正时和发动机速度参考中的每一个都保持恒定。

在时间t2，发动机脱离瞬态状况并转换成在挡位5运行。作为示例，挡位5的功率设置高于挡位4，由此与在挡位4运行相比，轨道压力(曲线1004)、燃料喷射正时(曲线1006)以及发动机速度参考(曲线1008)都是增大的。然而，与在瞬态状况中(例如在时间t1与时间t2之间)运行相比，在挡位5，轨道压力(曲线1004)、燃料喷射正时(曲线1006)和发动机速度参考(曲线1008)中的每一个相对较低。

在时间t2与时间t3之间，发动机保持处于挡位5，并且轨道压力(曲线1004)、燃料喷射正时(曲线1006)和发动机速度参考(曲线1008)中的每一个都保持恒定，其处于比在挡位4运行时(例如在时间t0与时间t1之间)更高的等级，以及比在瞬态状况中运行时(例如在时间t1与时间t2之间)更低的等级。

因此，如图10所示，当发动机从第一挡位设置(例如挡位4)转换到更高的第二挡位设置(例如挡位5)时，发动机进入瞬态状况，与第一挡位设置和更高的第二挡位设置中的任何一个相比，在瞬态状况中，轨道压力、燃料喷射正时和发动机速度参考中的每一个都相对更高。通过增大轨道压力、燃料喷射正时和发动机速度参考，可以提升发动机的负载响应，由此可以提高车辆燃料效率。

这样一来，通过运行车辆的内燃机车发动机系统，可以在提高燃料效率的同时减少车辆排放。特别地，发动机可以使用具有增大的映射宽度的涡轮增压器、共轨燃料系统以及提前的进气阀关闭来运行，以便减少进入发动机汽缸的气流。这三个特征可以协同组合，以便减少车辆排放(例如NOx和PM)，同时提升发动机的整个运行范围内的燃料效率。举例来说，在具有这些特征的发动机系统中，可以针对每一个发动机挡位来校准发动机RPM、轨道压力、燃料喷射正时、轨道压力限制、燃料喷射正时限制以及其他发动机参数。这些发动机参数可以基于环境条件而被进一步校准，例如大气压力、涡轮入口温度和海拔高度。总体而言，车辆排放可以减少，同时可以提高燃料效率。作为示例，车辆排放的减少以及燃料效率的提高可以允许内燃机车系统满足环境法规，而无需在发动机的机械限制之外运行发动机。如此一来，组件劣化的发生率可能会降低。更进一步，通过提高车辆燃料效率，可以降低运行车辆的成本。例如，当车辆以更高的燃料效率运行时，行驶相同距离所需要的燃料更少，从而总燃料成本整体降低了。

在机车系统的发动机系统中包含共轨燃料系统、涡轮增压器以及提前的IVC的技术效果在于降低了汽缸的容积效率，同时减少了排放并提高了燃料效率。

本公开还为一种方法提供了支持，所述方法包括：响应于发动机挡位，调整与上止点(TDC)相对的柴油内燃机的多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量，其中，随着所述发动机挡位的增大，所述提前量先减小后增大。在所述方法的第一示例中，所述方法进一步包括：响应于所述发动机挡位，调整用于提升与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量的上限，其中，随着发动机挡位的增大，用于提升与TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述提前量的上限减小，以及响应于发动机挡位，调整用于减小与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量的下限，其中随着发动机挡位的增大，用于减小与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量的下限增大。在可选地包含了第一示例的所述方法的第二示例中，所述方法进一步包括：响应于所述发动机挡位，调整发动机每分钟转数(RPM)的数值，其中随着所述发动机挡位的增大，所述发动机RPM的数值增大。在可选地包含了第一示例和第二示例之一或所有两个示例的所述方法的第三示例中，所述方法进一步包括：响应于所述发动机挡位，调整所述柴油内燃机的共轨燃料喷射系统的轨道压力，其中随着所述发动机挡位的增大，所述共轨燃料喷射系统的轨道压力增大。在可选地包含了第一到第三示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述方法的第四示例中，所述方法进一步包括：响应于从第一发动机挡位转换到第二发动机挡位，增大共轨燃料喷射系统的轨道压力和发动机速度参考两者，所述第二发动机挡位高于所述第一发动机挡位。在可选地包含了第一到第四示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述方法的第五示例中，所述方法进一步包括：响应于所述柴油内燃机的涡轮增压器的涡轮增压器入口温度高于100℉，增加发动机速度，以及，随着所述涡轮增压器入口温度升高，减小与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量。在可选地包含了第一到第五示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述方法的第六示例中，所述发动机挡位是基于用于为所述柴油内燃机的发动机调速器选择期望的发动机挡位的用户输入的状态确定的。

本公开还为发动机系统提供了支持，所述发动机系统包括：多个汽缸；具有多个发动机挡位设置的发动机调速器；共轨燃料喷射系统，所述共轨燃料喷射系统包括与所述多个汽缸耦合的多个燃料喷射器；涡轮增压器，所述涡轮增压器包括处于所述涡轮增压器的涡轮上的喷嘴环；为提前的进气阀关闭时间配置的凸轮轴；包含了存储在非暂时性存储器中的可执行指令的控制器，其中在被运行时，所述可执行指令促使所述控制器：响应于发动机挡位设置从第一等级提升到高于第一等级的第二等级，减小与上止点(TDC)相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量，以及响应于所述发动机挡位设置从所述第二等级进一步增大到高于第二等级的第三等级，增大与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量。在所述系统的第一示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，其中在被运行时，所述可执行指令促使所述控制器：当所述发动机挡位设置从所述第一等级提升到所述第二等级时，降低用于增大与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量的上限，以及当所述发动机挡位设置从所述第一等级提升到所述第二等级时，增大用于减小与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量的下限。在可选地包含了第一示例的所述系统的第二示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，其中在运执行时，所述可执行指令促使所述控制器：响应于所述发动机挡位设置从所述第一等级提升到所述第二等级，增大发动机每分钟转数(RPM)的数值。在可选地包含了第一示例和第二示例中的一个或所有两个示例的所述系统的第三示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，其中在被运行时，所述可执行指令促使所述控制器：响应于所述发动机挡位设置从所述第一等级提升到所述第二等级，增大所述共轨燃料喷射系统的轨道压力。在可选地包含了第一到第三示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述系统的第四示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，其中在被运行时，所述可执行指令促使所述控制器：响应于发动机RPM等于或低于580RPM，将所述共轨燃料喷射系统的轨道压力限制成等于或低于1000bar，以及响应于所述发动机RPM高于580RPM，将所述共轨燃料喷射系统的轨道压力限制成等于或低于1600bar。在可选地包含了第一到第四示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述系统的第五示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，其中在被运行时，所述可执行指令促使所述控制器：响应于从第一发动机挡位设置转换到第二发动机挡位设置期间的瞬态状况，增大所述共轨燃料喷射系统的轨道压力以及所述发动机速度参考两者，所述第二发动机挡位设置高于所述第一发动机挡位设置。在可选地包含了第一到第五示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述系统的第六示例中，所述控制器进一步包括存储在非暂时性存储器中的指令，其中在被运行时，所述指令促使所述控制器：响应于气压增大，降低所述发动机系统的发动机速度，响应于气压增大以及处于中挡发动机挡位设置的发动机挡位设置，减小与TDC相对的所述燃料喷射正时的提前量，以及响应于气压增大以及处于高发动机挡位设置的发动机挡位设置，将与TDC相对的燃料喷射正时提前。在可选地包含了第一到第六示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述系统的第七示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，其中在被运行时，所述指令促使所述控制器：响应于所述涡轮增压器入口温度高于100℉，提高发动机速度，以及随着涡轮增压器入口温度的升高，减小与TDC相对的所述燃料喷射正时的提前量。

本公开还为系统提供了支持，所述系统包括：包含了多个汽缸的柴油发动机；具有多个发动机挡位设置的发动机调速器；共轨燃料喷射系统，所述共轨燃料喷射系统包含了与所述多个汽缸耦合的多个燃料喷射器；包含了喷嘴环的涡轮增压器；为提前的进气阀关闭时间配置的凸轮轴；包含了存储在非暂时性存储器中的可执行指令的控制器，其中在被运行时，所述可执行指令促使所述控制器：响应于发动机挡位设置，基于所述发动机挡位设置与燃料喷射正时之间的第一非单调关系来调整与上止点(TDC)相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量。在所述系统的第一示例中，为了基于所述发动机挡位设置与所述燃料喷射正时之间的非单调关系来调整与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量，所述控制器进一步包括存储在非暂时性存储器中的指令，其中在被运行时，所述指令促使所述控制器：响应于所述发动机挡位设置从第一等级提升到高于第一等级的第二等级，减小与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量，以及响应于所述发动机挡位设置从所述第二等级进一步提升到高于所述第二等级的第三等级，增大与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量。在可选地包含了第一示例的所述系统的第二示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，其中在被运行时，所述指令促使所述控制器：随着发动机挡位设置的提升，减小用于增大与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量的上限，以及随着发动机挡位设置的降低，增大用于减小与TDC相对的所述燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量的下限。在可选地包含了第一示例和第二示例中的一个示例或所有两个示例的所述系统的第三示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，其中在被运行时，所述指令促使所述控制器：响应于所述发动机挡位设置，基于所述发动机挡位设置与发动机每分钟转数(RPM)的数值之间的单调关系来调整发动机RPM的数值。在可选地包含了第一到第三示例中的一个或多个示例或每一个示例的所述系统的第四示例中，所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，其中在被运行时，所述指令促使所述控制器：响应于气压，基于所述发动机挡位设置与所述燃料喷射正时之间的第二非单调关系，调整与TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量。

这里使用的以单数形式叙述并以单词“一”或“一个”为开头的元素或步骤应该被理解成不排除多个所述元素或步骤，除非明确指出了这种排除。此外，对于本发明的“一个实施例”的引用并不排除存在同样引入了所叙述的特征的附加实施例。此外，除非有相反的显性陈述，否则“包括”、“包含”或“具有”具备特定特性的一个或多个元素的实施例可以包括不具有该特性的附加的此类元素。术语“包括”以及“其中”是作为与相应术语“包含”和“其中”的简明语言等效形式使用的。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等等仅仅是作为标签使用的，其目的并不是对其对象施加数值要求或特定的位置顺序。

这里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，并且可以由包含了与各种传感器、致动器以及其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统来执行。这里描述的特定例程可以代表任何数量的处理策略中的一种或多种处理策略，例如事件驱动，中断驱动，多任务，以及多线程等等。如此一来，所示出的各种行动，操作和/或功能既可以以所示出的顺序执行，也可以并行执行，或者可以在某些情况下被省略。同样，处理顺序并不是实现这里描述的例示实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于例证和描述提供的。所示出的行动、操作和/或功能中的一个或多个可以依照所使用的特定策略而被重复执行。更进一步，所描述的行动、操作和/或功能可以以图形方式表示要被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，其中所描述的行动是通过在包含与电子控制器相结合的各种发动机硬件组件的系统中执行指令而被执行的。

本书面描述使用了示例来公开本发明，这其中包含了最佳模式，并且能使相关领域的普通技术人员实现本发明，这其中包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何被引入的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域普通技术人员所想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则意味着此类其他示例包含在权利要求的范围以内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，包括：

响应于与发动机挡位成比例的发动机输出需求，调整与上止点TDC相对的内燃机的多个燃料喷射器的燃料喷射正时，其中随着所述发动机输出需求的增大，所述燃料喷射正时的提前量在第一发动机挡位范围期间减小，然后所述提前量在大于所述第一发动机挡位范围的第二发动机挡位范围期间增大。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

响应于所述发动机输出需求，调整用于提升与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量的上限，其中随着所述发动机输出需求的增大，用于提升与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述提前量的所述上限减小；以及

响应于所述发动机输出需求，调整用于减小与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量的下限，其中随着所述发动机输出需求的增大，用于减小与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量的所述下限增大。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

响应于所述发动机输出需求，调整发动机每分钟转数RPM的数值，其中随着所述发动机输出需求的增大，所述发动机RPM的数值增大，其中所述发动机燃烧柴油燃料。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

响应于所述发动机输出需求，调整所述内燃机的共轨燃料喷射系统的轨道压力，其中随着所述发动机输出需求的增大，所述共轨燃料喷射系统的所述轨道压力增大。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

响应于从第一发动机输出需求转换到第二发动机输出需求，增大共轨燃料喷射系统的轨道压力和发动机速度参考两者，所述第二发动机输出需求高于所述第一发动机输出需求。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

响应于所述内燃机的涡轮增压器的涡轮增压器入口温度高于100°F，增大发动机速度；以及

随着所述涡轮增压器入口温度的升高，减小与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机输出需求是基于用于为所述内燃机的发动机调速器选择期望的发动机输出需求的用户输入的状态确定的。

8.一种发动机系统，包括：

多个汽缸；

具有多个发动机输出需求的发动机调速器；

共轨燃料喷射系统，所述共轨燃料喷射系统包括与所述多个汽缸耦合的多个燃料喷射器；

涡轮增压器，所述涡轮增压器包括处于所述涡轮增压器的涡轮上的喷嘴环；

为提前的进气阀关闭时间配置的凸轮轴；

包含了存储在非暂时性存储器中的可执行指令的控制器，所述可执行指令在被运行时促使所述控制器：

响应于贯穿第一发动机挡位范围发动机输出需求从第一等级提升到高于所述第一等级的第二等级，减小与上止点TDC相对的所述多个燃料喷射器的燃料喷射正时的提前量；以及

响应于贯穿第二发动机挡位范围所述发动机输出需求从所述第二等级进一步提升到高于所述第二等级的第三等级，增大与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量，所述第二发动机挡位范围包括比所述第一发动机挡位范围更高的发动机挡位。

9.如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令在被运行时促使所述控制器：

当所述发动机输出需求从所述第二等级提升到所述第三等级时，降低用于增大与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量的上限；以及

当所述发动机输出需求从所述第二等级提升到所述第三等级时，增大用于减小与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量的下限。

10.如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令在被运行时促使所述控制器：

响应于所述发动机输出需求从所述第一等级提升到所述第二等级，增大发动机每分钟转数RPM的数值。

11.如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令在被运行时促使所述控制器：

响应于所述发动机输出需求从所述第一等级提升到所述第二等级，增大所述共轨燃料喷射系统的轨道压力。

12.如权利要求11所述的发动机系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令在被运行时促使所述控制器：

响应于发动机RPM等于或低于580RPM，将所述共轨燃料喷射系统的所述轨道压力限制成等于或低于1000bar；以及

响应所述发动机RPM高于580RPM，将所述共轨燃料喷射系统的所述轨道压力限制成等于或低于1600bar。

13.如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令在被运行时促使所述控制器：

响应于从第一发动机输出需求转换到第二发动机输出需求期间的瞬态状况，增大所述共轨燃料喷射系统的轨道压力以及发动机速度参考两者，所述第二发动机输出需求高于所述第一发动机输出需求。

14.如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器进一步包括存储在非暂时性存储器中的指令，所述指令在被运行时促使所述控制器：

响应于气压增大，降低所述发动机系统的发动机速度；

响应于气压增大以及处于中挡发动机输出需求的发动机输出需求，减小与所述TDC相对的所述燃料喷射正时的所述提前量；以及

响应于气压增大以及处于高发动机输出需求的发动机输出需求，将与TDC相对的所述燃料喷射正时提前。

15.如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，所述指令在被运行时促使所述控制器：

响应于涡轮增压器入口温度高于100°F，提高发动机速度；以及

随着所述涡轮增压器入口温度的升高，减小与所述TDC相对的所述燃料喷射正时的所述提前量。

16.一种发动机系统，包括：

包含了多个汽缸的发动机；

具有多个发动机输出需求的发动机调速器；

共轨燃料喷射系统，所述共轨燃料喷射系统包括与所述多个汽缸耦合的多个燃料喷射器；

包括喷嘴环的涡轮增压器；

为提前的进气阀关闭时间配置的凸轮轴；

包含了存储在非暂时性存储器中的可执行指令的控制器，所述可执行指令在被运行时促使所述控制器：

响应于与发动机挡位成比例的发动机输出需求，基于所述发动机输出需求与燃料喷射正时之间的第一非单调关系来调整与上止点TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时，其中，在所述发动机输出需求在贯穿第一发动机挡位范围内增大时，所述燃料喷射正时被延迟，并且其中，在所述发动机输出需求在贯穿第二发动机挡位范围内增大时，所述燃料喷射正时被提前，所述第二发动机挡位范围包括比所述第一发动机挡位范围更高的发动机挡位。

17.如权利要求16所述的系统，其中为了基于所述发动机输出需求与所述燃料喷射正时之间的非单调关系来调整与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的提前量，所述控制器进一步包括存储在非暂时性存储器中的指令，所述指令在被运行时促使所述控制器：

响应于贯穿所述第一发动机挡位范围所述发动机输出需求从第一等级提升到高于所述第一等级的第二等级，减小与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量；以及

响应于贯穿所述第二发动机挡位范围所述发动机输出需求从所述第二等级进一步提升到高于所述第二等级的第三等级，增大与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的所述提前量，其中，所述第二发动机挡位范围的燃料喷射正时的最少的提前比所述第一发动机挡位范围的燃料喷射正时的最多的提前要更加提前。

18.如权利要求16所述的系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，所述指令在被运行时促使所述控制器：

随着所述发动机输出需求的增大，减小用于增大与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的提前量的上限；以及

随着所述发动机输出需求的降低，增大用于减小与所述TDC相对的所述燃料喷射器的所述燃料喷射正时的提前量的下限。

19.如权利要求16所述的系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，所述指令在被运行时促使所述控制器：

响应于所述发动机输出需求，基于所述发动机输出需求与发动机每分钟转数RPM的数值之间的单调关系来调整所述发动机RPM的数值。

20.如权利要求16所述的系统，其中所述控制器进一步包括存储在所述非暂时性存储器中的指令，所述指令在被运行时促使所述控制器：

响应于气压，基于所述发动机输出需求与所述燃料喷射正时之间的第二非单调关系，调整与所述TDC相对的所述多个燃料喷射器的所述燃料喷射正时的提前量。