Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, ein Motorsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI-Motors).The invention relates to a fuel injection system, an engine system and a method for operating a spark-ignition and direct-injection engine (SIDI engine).
Aus EP 1 485 596 B1 und DE 102 36 856 A1 ist jeweils ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, das umfasst: eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eines Zylinders eines Motors einspritzt, und ein Steuermodul, das über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung während einer ersten Zeitperiode eines Verbrennungszyklus des Zylinders eine erste Kraftstoffeinspritzung in die Verbrennungskammer einleitet und das während einer zweiten Zeitperiode des Verbrennungszyklus eine zweite Kraftstoffeinspritzung in die Verbrennungskammer einleitet, wobei die zweite Zeitperiode mit der ersten Zeitperiode nicht überlappt.Out EP 1 485 596 B1 and DE 102 36 856 A1 A fuel injection system is known, comprising: a fuel injector that injects fuel directly into a combustion chamber of a cylinder of an engine, and a control module that initiates a first fuel injection into the combustion chamber via the fuel injector during a first time period of a combustion cycle of the cylinder a second time period of the combustion cycle initiates a second fuel injection into the combustion chamber, wherein the second time period does not overlap with the first time period.
Aus EP 1 485 596 B1 und DE 102 36 856 A1 ist es zudem bekannt, das Kraftstoffeinspritzsystem in ein Motorsystem mit einem Abgas von einem Motor empfangenden Abgassystem zu integrieren. Aus DE 102 36 856 A1 ist es darüber hinaus bekannt, in dem Motorsystem einen Temperatursensor vorzusehen, der ein Temperatursignal erzeugt, das eine Temperatur eines Abschnitts des Abgassystems angibt, wobei das Steuermodul während sich nicht überlappender Zeitperioden und während eines einzigen Verbrennungszyklus des Zylinders über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung und auf der Grundlage der Temperatur mehrere Kraftstoffeinspritzungen in die Verbrennungskammer einleitet.Out EP 1 485 596 B1 and DE 102 36 856 A1 It is also known to integrate the fuel injection system into an engine system with exhaust gas from an engine-receiving exhaust system. Out DE 102 36 856 A1 It is also known to provide in the engine system a temperature sensor that generates a temperature signal indicative of a temperature of a portion of the exhaust system, the control module during non-overlapping time periods and during a single combustion cycle of the cylinder via the fuel injector and based on the Temperature initiates multiple fuel injections into the combustion chamber.
Aus EP 1 485 596 B1 ist auch bekannt ein Verfahren zum Betreiben eines SIDI-Motors, bei dem ein Kraftstoffeinspritzsystem in einem Mehrfacheinspritzungsverbrennungszyklusmodus betrieben wird, der umfasst: Einleiten einer ersten Kraftstoffeinspritzung in eine Verbrennungskammer während einer ersten Zeitperiode während eines Verbrennungszyklus eines Zylinders des SIDI-Motors und Einleiten einer zweiten Kraftstoffeinspritzung in die Verbrennungskammer während einer sich mit der ersten Zeitperiode nicht überlappenden zweiten Zeitperiode und während des Verbrennungszyklus, sowie bei dem ein Temperatursignal erzeugt wird und eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen während eines Verbrennungszyklus des Zylinders auf der Grundlage des Temperatursignals reduziert wird.Out EP 1 485 596 B1 Also known is a method of operating a SIDI engine in which a fuel injection system is operated in a multiple injection combustion cycle mode, comprising: introducing a first fuel injection into a combustion chamber during a first time period during a combustion cycle of a cylinder of the SIDI engine and initiating a second fuel injection into the combustion chamber during a second time period not overlapping with the first time period and during the combustion cycle, and wherein a temperature signal is generated and a number of fuel injections during a combustion cycle of the cylinder is reduced based on the temperature signal.
Aus der Veröffentlichung der ROBERT BOSCH GmbH ”Ottomotor-Management”, 2. Auflage, Braunschweig/Wiesbaden: Vieweg, 2003, 156f. (ISBN-3-528-13877-7) ist es bekannt, in einem Homogen-Schicht-Betrieb eines Kraftstoffeinspritzsystems bei einer ersten Kraftstoffeinspritzung von zwei Kraftstoffeinspritzungen etwa 75% der Gesamtkraftstoffeinspritzmenge für einen Verbrennungszyklus einzuspritzen.From the publication of ROBERT BOSCH GmbH "Otto Motor Management", 2nd edition, Braunschweig / Wiesbaden: Vieweg, 2003, 156f. (ISBN-3-528-13877-7), it is known to inject about 75% of the total fuel injection quantity for a combustion cycle in a homogeneous-layer operation of a fuel injection system at a first fuel injection of two fuel injections.
Aus der Veröffentlichung von H. EICHLSEDER [et al]: ”Der Arbeitsprozess des Verbrennungsmotors”, 9. Tagung, Graz: Verlag der TU Graz, 2003, S. 87. 2. Absatz (ISBN 3-901351-80-9) ist es bekannt, in einem Homogen-Schicht-Betrieb eines Kraftstoffeinspritzsystems eine erste Kraftstoffeinspritzung in einem Ansaugtakt kurz nach dem Einlassöffnen bzw. etwa 30°KW in Richtung spät verschoben einzuleiten und eine zweite Kraftstoffeinspritzung in einem Kompressionstakt nicht später als 40°KW vor dem oberen Totpunkt einzuleiten.From the publication of H. EICHLSEDER [et al]: "The working process of the internal combustion engine", 9th Conference, Graz: Verlag der TU Graz, 2003, p. 87. 2nd paragraph (ISBN 3-901351-80-9) is It is known to initiate a first fuel injection in a suction stroke shortly after the intake opening or about 30 ° CA in the late-shift direction in a homogeneous-stratified operation of a fuel injection system and a second fuel injection in a compression stroke not later than 40 ° CA before the top dead center initiate.
Aus DE 601 12 031 T2 ist es bekannt, in einem Verbrennungszyklus eines Direkteinspritzungsmotors schnell aufeinanderfolgende Impulse für eine Doppelkraftstoffeinspritzung zu realisieren.Out DE 601 12 031 T2 It is known to realize rapidly successive pulses for dual fuel injection in a combustion cycle of a direct injection engine.
Verbrennungssysteme mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (spark ignition direct injection, SIDI) (und andere Verbrennungssysteme mit Direkteinspritzung) für Verbrennungsmotoren verschaffen gegenüber herkömmlichen Verbrennungssystemen mit Saugrohreinspritzung eine bessere Kraftstoffwirtschaftlichkeit und eine höhere Leistung. Ein SIDI-Motor umfasst ein Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem, das Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer sprüht. Der Kraftstoff wird auf einen spezifischen Bereich in der Verbrennungskammer gelenkt. Als Folge kann eine Homogenladung oder eine Schichtladung in der Verbrennungskammer erzeugt werden, um verbesserte Kraftstoffverbrennungscharakteristiken zu schaffen. Außerdem sind mit einem SIDI-Motor verbundene Drosselungsanforderungen im Allgemeinen weniger restriktiv.Spark ignition direct injection (SIDI) combustion systems (and other direct injection combustion systems) for internal combustion engines provide better fuel economy and higher performance over conventional port injection combustion systems. An SIDI engine includes a high pressure fuel injection system that sprays fuel directly into a combustion chamber. The fuel is directed to a specific area in the combustion chamber. As a result, a homogeneous charge or stratified charge may be generated in the combustion chamber to provide improved fuel combustion characteristics. In addition, throttling requirements associated with a SIDI engine are generally less restrictive.
In 1 umfasst ein beispielhafter SIDI-Motor 10 einen Motorblock 12, der einen oder mehrere Zylinder 14 umfasst. Eine Zündkerze 16 erstreckt sich in eine Verbrennungskammer 18. Die Verbrennungskammer 18 ist durch einen Kolben 20, den Zylinder 14 und einen Zylinderkopf 21 definiert. Der Zylinder 14 weist einen oder mehrer Auslasskanäle 22 und entsprechende Auslassventile 24 auf. Der Zylinder 14 weist außerdem einen oder mehrere Einlasskanäle 26 und entsprechende Einlassventile 28 auf. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 30 erstreckt sich in die Verbrennungskammer 18. Eine oder mehrere der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 30 sind mit einem Verteilerrohr 32 verbunden.In 1 includes an exemplary SIDI engine 10 an engine block 12 , one or more cylinders 14 includes. A spark plug 16 extends into a combustion chamber 18 , The combustion chamber 18 is by a piston 20 , the cylinder 14 and a cylinder head 21 Are defined. The cylinder 14 has one or more outlet channels 22 and corresponding exhaust valves 24 on. The cylinder 14 also has one or more inlet channels 26 and corresponding intake valves 28 on. A fuel injector 30 extends into the combustion chamber 18 , One or more of the fuel injectors 30 are with a manifold 32 connected.
Ein Kraftstoffeinspritzzyklus des SIDI-Motors 10 umfasst die Abgabe von Kraftstoff an die Verbrennungskammer 18 über die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 30 und das Verteilerrohr 32. Der Kraftstoff wird in jeden Zylinder einmal pro Verbrennungszyklus eingespritzt. Die Einspritzung erfolgt typischerweise früh in einem Ansaugtakt des Zylinders. Der Kraftstoff wird in dem Zylinder mit Luft vermischt und während eines Kompressionstakts komprimiert. Am Ende des Kompressionstakts wird das Luft/Krqftstoff-Gemisch gezündet, um einen Arbeitshub zu erzeugen.A fuel injection cycle of the SIDI engine 10 involves the delivery of fuel to the combustion chamber 18 about the fuel injectors 30 and the manifold 32 , The fuel is injected into each cylinder once per combustion cycle. Injection typically occurs early in an intake stroke of the cylinder. The fuel is mixed with air in the cylinder and compressed during a compression stroke. At the end of the compression stroke, the air / fuel mixture is ignited to produce a power stroke.
Obwohl ein SIDI-Motor während des Normalbetriebs im Allgemeinen effizienter als ein Motor mit Saugrohreinspritzung (port-fuel injection, PFI) ist, erzeugt ein SIDI-Motor während des Startens und Anlassens im Allgemeinen mehr Kohlenwasserstoffe. ”Anlassen” bezieht sich auf das anfängliche Drehen oder Durchdrehen eines Motors während des Startens. Da Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eines SIDI-Motors eingespritzt wird, besteht wenig Zeit für das Vermischen des Kraftstoffs mit injizierter Luft als bei einem PFI-Motor. Wenn der Motor kalt ist, verbrennt folglich etwa während des Anlassens eine geringere Menge des eingespritzten Kraftstoffs, weshalb mehr Kohlenwasserstoffe erzeugt werden können. Je kühler der SIDI-Motor ist, desto größer ist der Prozentsatz an nicht verbrennendem Kraftstoff.Although a SIDI engine is generally more efficient during normal operation than a port-fuel injection (PFI) engine, a SIDI engine will generally produce more hydrocarbons during start-up and start-up. "Starting" refers to the initial turning or spinning of a motor during starting. Since fuel is injected directly into a combustion chamber of a SIDI engine, there is little time for blending the fuel with injected air than with a PFI engine. As a result, when the engine is cold, a lower amount of injected fuel burns during cranking, and therefore more hydrocarbons can be produced. The cooler the SIDI engine is, the greater the percentage of non-combusting fuel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem, ein Motorsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines SIDI-Motors bereitzustellen, so dass eine Reduzierung der Emission von Kohlenwasserstoffen während des Anlassens und während der Nachstartphase einer Brennkraftmaschine erreicht wird.It is an object of the present invention to provide a fuel injection system, an engine system, and a method of operating a SIDI engine so as to achieve a reduction in the emission of hydrocarbons during cranking and during the after-start phase of an internal combustion engine.
Dies wird mit einem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, einem Motorsystem gemäß Anspruch 9 bzw. einem Verfahren gemäß Anspruch 14 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.This is achieved with a fuel injection system according to claim 1, an engine system according to claim 9 and a method according to claim 14, respectively. Further developments of the invention are defined in the respective dependent claims.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Kraftstoffeinspritzsystem geschaffen. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eines Zylinders eines Motors einspritzt. Das Steuermodul leitet während eines Verbrennungszyklus des Zylinders über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mehrfache Kraftstoffeinspritzungen in eine Verbrennungskammer ein.In an exemplary embodiment, a fuel injection system is provided. The fuel injection system includes a fuel injector that injects fuel directly into a combustion chamber of a cylinder of an engine. The control module initiates multiple fuel injections into a combustion chamber during a combustion cycle of the cylinder via the fuel injector.
Gemäß weiteren Merkmalen wird ein Motorsystem geschaffen, das ein Abgassystem umfasst, das ein Abgas von einem Motor empfängt. Ein Temperatursensor erzeugt ein Temperatursignal, das eine Temperatur eines Abschnitts des Abgassystems angibt. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eines Zylinders des Motors ein. Ein Steuermodul leitet während eines Verbrennungszyklus des Zylinders über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf der Grundlage der Temperatur mehrfache Kraftstoffeinspritzungen ein.In other features, an engine system is provided that includes an exhaust system that receives exhaust from an engine. A temperature sensor generates a temperature signal indicative of a temperature of a portion of the exhaust system. A fuel injector injects fuel directly into a combustion chamber of a cylinder of the engine. A control module initiates multiple fuel injections during a combustion cycle of the cylinder via the fuel injector based on the temperature.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen wird ein Verfahren des Betreibens eines Motors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI-Motors) geschaffen. Das Verfahren umfasst das Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems in einem Mehrfacheinspritzungsverbrennungszyklusmodus. Der Mehrfacheinspritzungsverbrennungszyklusmodus umfasst mehrfache Kraftstoffeinspritzungen in eine Verbrennungskammer während eines Verbrennungszyklus eines Zylinders des SIDI-Motors. Es wird ein Temperatursignal erzeugt. Die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen während eines Verbrennungszyklus des Zylinders wird auf der Grundlage des Temperatursignals reduziert.In still further features, a method of operating a spark-ignition direct injection (SIDI) engine is provided. The method includes operating a fuel injection system in a multiple injection combustion cycle mode. The multiple injection combustion cycle mode includes multiple fuel injections into a combustion chamber during a combustion cycle of a cylinder of the SIDI engine. A temperature signal is generated. The number of fuel injections during a combustion cycle of the cylinder is reduced based on the temperature signal.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen können wenigstens ein Teil der hier beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm, das von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, ausgeführt sein. Das Computerprogramm kann in einem computerlesbaren Medium wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, einem Speicher, einem nicht flüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten zugreifbaren Speichermedien stehen.In still further features, at least a portion of the systems and methods described herein may be implemented by a computer program executed by one or more processors. The computer program may be in a computer-readable medium such as, but not limited to, a memory, a nonvolatile data storage, and / or other suitable accessible storage media.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden. In den Figuren sind:The invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the figures are:
1 eine Querschnittsansicht eines Zylinders eines Motors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI-Motor) gemäß dem Stand der Technik; 1 a cross-sectional view of a cylinder of a spark-ignition engine and direct injection (SIDI engine) according to the prior art;
2 ein funktionaler Blockschaltplan eines SIDI-Motorsystems, das Mehrfachkraftstoffeinspritzungen pro Zylinder-Verbrennungszyklus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufnimmt; 2 FIG. 4 is a functional block diagram of a SIDI engine system that receives multiple fuel injections per cylinder combustion cycle according to one embodiment of the present disclosure; FIG.
3 ein Kurbeldiagramm eines SIDI-Motorsystems, das Mehrfachkraftstoffeinspritzungen während eines Ansaugtakts und eines Kompressionstakts eines Verbrennungszyklus eines SIDI-Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; 3 12 is a crank diagram of a SIDI engine system illustrating multiple fuel injections during an intake stroke and a compression stroke of a combustion cycle of a SIDI engine according to an embodiment of the present disclosure;
4A eine Querschnittsansicht eines SIDI-Motors, die einen Ansaugtakt eines Mehrfachkraftstoffeinspritzungsprozesses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; 4A 3 is a cross-sectional view of a SIDI engine showing an intake stroke of a multiple fuel injection process according to an embodiment of the present disclosure;
48 eine Querschnittsansicht des SIDI-Motors von 4A, die eine Kurbelwelle am unteren Totpunkt (UT) nach einem Ansaugtakt zeigt; 48 a cross-sectional view of the SIDI engine of 4A showing a crankshaft at bottom dead center (UT) after an intake stroke;
4C eine Querschnittsansicht des SIDI-Motors von 4A, die einen Kompressionstakt zeigt; 4C a cross-sectional view of the SIDI engine of 4A showing a compression stroke;
4D eine Querschnittsansicht des SIDI-Motors von 4A, die eine Kurbelwelle am oberen Totpunkt (OT) nach einem Kompressionstakt zeigt; und 4D a cross-sectional view of the SIDI engine of 4A showing a crankshaft at top dead center (TDC) after a compression stroke; and
5 ein logischer Ablaufplan, der ein Verfahren des Betreibens eines SIDI-Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 5 a logic flowchart illustrating a method of operating a SIDI engine according to an embodiment of the present disclosure.
In den Figuren werden der Klarheit halber dieselben Bezugszeichen zum Kennzeichnen ähnlicher Elemente verwendet. Der Ausdruck ”wenigstens eines von A, B und C” soll als logisches ”A oder B oder C” unter Verwendung eines nicht-exklusiven logischen ODER interpretiert werden. Wohlgemerkt können die Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.In the figures, for the sake of clarity, the same reference numerals are used to identify similar elements. The phrase "at least one of A, B and C" shall be interpreted as a logical "A or B or C" using a non-exclusive logical OR. It should be understood that the steps in a method may be performed in a different order without altering the principles of the present disclosure.
Der Begriff ”Modul”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.As used herein, the term "module" refers to an application specific integrated circuit (ASIC), an electronic circuit, a processor (shared, dedicated, or group) with memory containing one or more software or software Executes firmware programs, a combinational logic circuit and / or other suitable components that provide the functionality described.
Außerdem bezieht sich der Begriff ”Verbrennungszyklus”, wie er hier verwendet wird, auf die wiederkehrenden Stadien eines Motor-Verbrennungsprozesses. Beispielsweise kann sich bei einem 4-Takt-SIDI-Motor ein einzelner Verbrennungszyklus auf einen Ansaugtakt, einen Kompressionstakt, einen Arbeitstakt und einen Auspufftakt beziehen und diese umfassen. Die vier Takte werden während des Betriebs des 4-Takt-SIDI-Motors ständig wiederholt.In addition, as used herein, the term "combustion cycle" refers to the recurrent stages of an engine combustion process. For example, in a 4-stroke SIDI engine, a single combustion cycle may relate to and include an intake stroke, a compression stroke, a power stroke, and an exhaust stroke. The four bars are constantly repeated during operation of the 4-stroke SIDI engine.
In 2 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines SIDI-Motorsystems 50, das Mehrfachkraftstoffeinspritzungen pro Zylinder-Verbrennungszyklus aufnimmt, gezeigt. Das SIDI-Motorsystem 50 befindet sich in einem Fahrzeug 52 und umfasst einen SIDI-Motor 54, ein Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklus-(multi-fuel injection combustion cycle, MFICC)-System 56 und ein Abgassystem 58. Das MFICC-System 56 leitet mehrfache Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus wenigstens eines Zylinders des SIDI-Motors 54 ein. In einer Ausführungsform erfolgen die mehrfachen Einspritzungen pro Verbrennungszyklus während des Anlassens des SIDI-Motors 54. Dies verbessert das Luft/Kraftstoff-Gemisch-Verbrennen in dem (den) interessierenden Zylinder(n) und reduziert folglich die Emissionen. Das MFICC-System 56 arbeitet auf der Grundlage der Charakteristiken des SIDI-Motors 54 und des Abgassystems 58.In 2 is a functional block diagram of a SIDI engine system 50 showing multiple fuel injections per cylinder combustion cycle is shown. The SIDI engine system 50 is in a vehicle 52 and includes a SIDI engine 54 , a multi-fuel injection combustion cycle (MFICC) system 56 and an exhaust system 58 , The MFICC system 56 directs multiple fuel injections per combustion cycle of at least one cylinder of the SIDI engine 54 one. In one embodiment, the multiple injections per combustion cycle occur during cranking of the SIDI engine 54 , This improves the air / fuel mixture combustion in the cylinder (s) of interest and thus reduces the emissions. The MFICC system 56 works on the basis of the characteristics of the SIDI engine 54 and the exhaust system 58 ,
Der SIDI-Motor 54 besitzt Zylinder 60. Jeder Zylinder 60 kann ein oder mehrere Einlassventile und/oder Auslassventile besitzen. Jeder Zylinder 60 enthält außerdem einen Kolben, der an einer Kurbelwelle 62 läuft. Der SIDI-Motor 54 ist mit dem MFICC-System 56, einem Zündsystem 64 mit einer Zündschaltung 65 und dem Abgassystem 58 ausgestaltet. Der SIDI-Motor 54 umfasst einen Ansaugkrümmer bzw. Einlasskrümmer 66. Der SIDI-Motor 54 verbrennt ein Luft- und Kraftstoffgemisch, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Der SIDI-Motor 54 umfasst, wie gezeigt ist, acht Zylinder, die in benachbarten Zylinderreihen in V-Anordnung ausgestaltet sind. Obwohl 2 acht Zylinder (N = 8) zeigt, kann der SIDI-Motor 54 wohlgemerkt weitere oder weniger Zylinder umfassen. Beispielsweise kommen 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylinder in Betracht. Außerdem sei vorweggenommen, dass die Kraftstoffeinspritzungssteuerung der vorliegenden Erfindung in einem Reihentyp oder einem anderen Typ von Zylinderkonfiguration ausgeführt sein kann.The SIDI engine 54 has cylinders 60 , Every cylinder 60 may have one or more intake valves and / or exhaust valves. Every cylinder 60 Also includes a piston attached to a crankshaft 62 running. The SIDI engine 54 is with the MFICC system 56 , an ignition system 64 with an ignition circuit 65 and the exhaust system 58 designed. The SIDI engine 54 includes an intake manifold or intake manifold 66 , The SIDI engine 54 burns an air and fuel mixture to produce a drive torque. The SIDI engine 54 As shown, eight cylinders are arranged in adjacent rows of cylinders in a V-arrangement. Even though 2 shows eight cylinders (N = 8), the SIDI engine can 54 mind you have more or fewer cylinders. For example, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 and 16 cylinders come into consideration. In addition, it is anticipated that the fuel injection control of the present invention may be implemented in a series type or other type of cylinder configuration.
Ein Ausgang des SIDI-Motors 54 ist mit einem Drehmomentwandler 70, einem Getriebe 72, einer Antriebswelle 74 und einem Differential 76 mit angetriebenen Rädern 78 gekoppelt. Das Getriebe 72 kann beispielsweise ein stufenlos verstellbares Getriebe (continuously variable transmission, CVT) oder ein automatisches Stufenschaltgetriebe sein. Das Getriebe 72 wird durch ein Fahrzeugsteuermodul 80 gesteuert.An output of the SIDI engine 54 is with a torque converter 70 , a gearbox 72 , a drive shaft 74 and a differential 76 with driven wheels 78 coupled. The gear 72 may be, for example, a continuously variable transmission (CVT) or an automatic multi-step transmission. The gear 72 is through a vehicle control module 80 controlled.
Das MFICC-System 56 umfasst eine Kraftstoffeinspritzschaltung 82 mit einem Verteilerrohr und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die in den 4A–4C am besten zu erkennen sind, sowie das Steuermodul 80. Jedem der Zylinder 60 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeordnet. Das Verteilerrohr führt jeder der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen nach Empfang von beispielsweise einer Kraftstoffpumpe oder einem Kraftstoffbehälter Kraftstoff zu. Das Steuermodul 80 steuert den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen einschließlich der Anzahl und der Zeitpunkte von Kraftstoffeinspritzungen in jeden der Zylinder 60 pro deren Verbrennungszyklus. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kann auf die Kurbelwellenpositionierung bezogen sein.The MFICC system 56 includes a fuel injection circuit 82 with a manifold and fuel injectors inserted in the 4A - 4C are best seen, as well as the control module 80 , Each of the cylinders 60 is associated with a fuel injector. The manifold supplies fuel to each of the fuel injectors upon receipt of, for example, a fuel pump or fuel tank. The control module 80 controls the operation of the fuel injectors including the number and times of fuel injections into each of the cylinders 60 per their combustion cycle. The fuel injection timing may be related to crankshaft positioning.
Über einen elektronischen Drosselcontroller (electronic throttle controller, ETC) 90 oder eine kabelgesteuerte Drossel, der bzw. die eine Drosselklappe 92, die sich in Nachbarschaft eines Einlasses eines Ansaugkrümmer 66 befindet, einstellt, wird Luft in den Ansaugkrümmer 66 angesaugt. Die Einstellung kann auf einer Stellung eines Fahrpedals 94 und einem Drosselsteueralgorithmus, der durch das Steuermodul 80 ausgeführt wird, basieren. Die Drossel 92 stellt das Ausgangsdrehmoment, das die Räder 78 antreibt, ein. Anhand einer Stellung des Fahrpedals 94 erzeugt ein Fahrpedalsensor 96 ein Pedalstellungssignal, das an das Steuermodul 80 ausgegeben wird. Eine Stellung eines Bremspedals 98 wird von einem Bremspedalsensor oder Bremspedalschalter 100 erfasst, der ein Bremspedalstellungssignal erzeugt, das an das Steuermodul 80 ausgegeben wird.Via an electronic throttle controller (ETC) 90 or a cable-controlled throttle, the or a throttle 92 located in the vicinity of an inlet of an intake manifold 66 Adjust, air is in the intake manifold 66 sucked. The setting can be on a position of an accelerator pedal 94 and a throttle control algorithm implemented by the control module 80 is executed. The throttle 92 represents the output torque that the wheels 78 drives, one. Based on a position of the accelerator pedal 94 generates an accelerator pedal sensor 96 one Pedal position signal sent to the control module 80 is issued. A position of a brake pedal 98 is powered by a brake pedal sensor or brake pedal switch 100 detects that generates a brake pedal position signal to the control module 80 is issued.
Von dem Ansaugkrümmer bzw. Einlasskrümmer 66 wird Luft in die Zylinder 60 angesaugt und darin komprimiert. Durch das MFICC-System 56 wird Kraftstoff in Zylinder 60 eingespritzt, wobei der durch das Zündsystem 64 erzeugte Funken die Luft/Kraftstoff-Gemische in den Zylindern 60 zündet. In manchen Fällen kann das Motorsystem 80 einen Turbolader umfassen, der eine durch Abgas angetriebene Turbine verwendet, um einen Kompressor anzutreiben, der die in den Einlasskrümmer 66 eintretende Luft komprimiert. Die komprimierte Luft kann vor dem Eintreten in den Einlasskrümmer 66 durch einen Luftkühler gehen.From the intake manifold or intake manifold 66 Air gets into the cylinders 60 sucked and compressed in it. Through the MFICC system 56 will fuel in cylinders 60 injected by the ignition system 64 Sparks produced the air / fuel mixtures in the cylinders 60 ignites. In some cases, the engine system 80 a turbocharger that uses an exhaust driven turbine to drive a compressor that is in the intake manifold 66 incoming air compressed. The compressed air may leak before entering the intake manifold 66 go through an air cooler.
Das Zündsystem 64 kann Zündkerzen oder andere Zündvorrichtungen zur Zündung der Luft/Kraftstoff-Gemische in den jeweiligen Zylindern 60 umfassen. Das Zündsystem 64 kann auch das Steuermodul 80 umfassen.The ignition system 64 may spark plugs or other igniters for igniting the air / fuel mixtures in the respective cylinders 60 include. The ignition system 64 can also control the module 80 include.
Das Steuermodul 80 kann beispielsweise den Zündzeitpunkt relativ zur Kurbelwellenposition steuern.The control module 80 For example, it can control the ignition timing relative to the crankshaft position.
Das Abgassystem 58 kann Abgaskrümmer und/oder Abgasleitungen wie etwa die Leitung 110 sowie ein Filtersystem 112 umfassen. Die Abgaskrümmer und Abgasleitungen leiten das Abgas, das die Zylinder 60 verlässt in das Filtersystem 112. Optional führt ein AGR-Ventil einen Teil des Abgases in den Einlasskrümmer 66 zurück. Ein Teil des Abgases kann in einen Turbolader geleitet werden, um eine Turbine anzutreiben. Die Turbine unterstützt die Kompression der von dem Einlasskrümmer 66 empfangenen Frischluft. Von dem Turbolader strömt ein kombinierter Abgasstrom durch das Filtersystem 112.The exhaust system 58 may exhaust manifold and / or exhaust pipes such as the pipe 110 as well as a filter system 112 include. The exhaust manifolds and exhaust pipes conduct the exhaust gas that is the cylinders 60 leaves in the filter system 112 , Optionally, an EGR valve introduces a portion of the exhaust gas into the intake manifold 66 back. A portion of the exhaust gas may be directed into a turbocharger to drive a turbine. The turbine supports the compression of the intake manifold 66 received fresh air. From the turbocharger, a combined exhaust stream flows through the filter system 112 ,
Das Filtersystem 112 kann einen Abgaskatalysator oder einen Oxidationskatalysator (oxidation catalyst, OC) 114 und ein Heizelement 116 sowie ein Partikelfilter, ein Flüssigkeitsreduktionssystem und/oder andere Abgasfiltrationssystemvorrichtungen umfassen. Das Heizelement 116 kann verwendet werden, um den Oxidationskatalysator 114 während des Startens des SIDI-Motors 54 zu erwärmen, und durch das Steuermodul 80 gesteuert werden. Das Flüssigkeitsreduktionsmittel kann Harnstoff, Ammoniak oder ein anderes Flüssigkeitsreduktionsmittel umfassen. Das Flüssigkeitsreduktionsmittel wird in den Abgasstrom eingespritzt, um mit NOx zu reagieren und Wasserdampf (H2O) und N2 (Stickstoffgas) zu erzeugen.The filter system 112 may be an exhaust gas catalyst or an oxidation catalyst (OC) 114 and a heating element 116 and a particulate filter, a liquid reduction system, and / or other exhaust filtration system devices. The heating element 116 Can be used to oxidize the catalyst 114 while starting the SIDI engine 54 to heat up, and through the control module 80 to be controlled. The liquid reducing agent may comprise urea, ammonia or another liquid reducing agent. The liquid reducing agent is injected into the exhaust gas stream to react with NOx to produce water vapor (H 2 O) and N 2 (nitrogen gas).
Das MFICC-System 56 umfasst ferner einen oder mehrere Temperatursensoren. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das MFICC-System 56 einen Motortemperatursensor 118 und einen Abgastemperatursensor 120. Der Motortemperatursensor 118 kann die Öl- oder Kühlmitteltemperatur des SIDI-Motors 54 oder irgendeine andere Motortemperatur erfassen. Der Abgastemperatursensor 120 kann die Temperatur des Oxidationskatalysators 114 oder einer anderen Komponente des Abgassystems 58 erfassen. Die Temperaturen des SIDI-Motors 54 und des Abgassystems 58 können anhand von Motor- und Abgasbetriebsparametern und/oder anderen Temperatursignalen indirekt bestimmt oder geschätzt werden. Alternativ können die Temperaturen des SIDI-Motors 54 und des Abgassystems 58 über die Motor- und Abgastemperatursensoren 118, 120 direkt bestimmt werden.The MFICC system 56 further comprises one or more temperature sensors. In the embodiment shown, the MFICC system includes 56 an engine temperature sensor 118 and an exhaust gas temperature sensor 120 , The engine temperature sensor 118 can be the oil or coolant temperature of the SIDI engine 54 or detect any other engine temperature. The exhaust gas temperature sensor 120 may be the temperature of the oxidation catalyst 114 or another component of the exhaust system 58 to capture. The temperatures of the SIDI engine 54 and the exhaust system 58 may be indirectly determined or estimated based on engine and exhaust operating parameters and / or other temperature signals. Alternatively, the temperatures of the SIDI engine 54 and the exhaust system 58 via the engine and exhaust gas temperature sensors 118 . 120 be determined directly.
Weitere Sensoreingaben, die gemeinsam durch das Bezugszeichen 122 angegeben sind und durch das Steuermodul 80 verwendet werden, umfassen ein Motordrehzahlsignal 124, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 126, ein Ansaugkrümmerdrucksignal 128, ein Drosselstellungssignal 130, ein Getriebesignal 132 und ein Krümmerlufttemperatursignal 134. Die Sensoreingabesignale 124–134 werden durch einen Motordrehzahlsensor 136, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 138, einen Ansaugkrümmerdrucksensor 140, einen Drosselstellungssensor 142, einen Getriebesensor 144 bzw. einen Temperatursensor 146 erzeugt. Das Temperatursignal 146 kann die Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer 66 oder eine andere Temperatur angeben. Weitere Sensoren können ebenfalls aufgenommen sein.Other sensor inputs, together by the reference numeral 122 are specified and by the control module 80 used include an engine speed signal 124 , a vehicle speed signal 126 , an intake manifold pressure signal 128 , a throttle position signal 130 , a transmission signal 132 and a manifold air temperature signal 134 , The sensor input signals 124 - 134 be through an engine speed sensor 136 , a vehicle speed sensor 138 , an intake manifold pressure sensor 140 , a throttle position sensor 142 , a transmission sensor 144 or a temperature sensor 146 generated. The temperature signal 146 can the air temperature in the intake manifold 66 or specify a different temperature. Other sensors can also be included.
Das MFICC-System kann außerdem einen Zeitsensor 148 umfassen. Obwohl der Zeitsensor 148 als Kurbelwellenstellungssensor gezeigt ist, kann der Zeitsensor ein Nockenwellenstellungssensor, ein Getriebesensor oder irgendein anderer Zeitsensor sein. Der Zeitsensor erzeugt ein Zeitsignal, das die Position bzw. Stellung eines oder mehrerer Kolben und/oder einer Kurbelwelle angibt.The MFICC system may also include a time sensor 148 include. Although the time sensor 148 is shown as a crankshaft position sensor, the time sensor may be a camshaft position sensor, a transmission sensor or any other time sensor. The time sensor generates a time signal indicating the position of one or more pistons and / or a crankshaft.
Obwohl die folgenden Ausführungsformen in erster Linie mit dem Einschluss von Doppel-Kraftstoffeinspritzimpulsen pro Verbrennungszyklus eines Zylinders beschrieben werden, wenn in einem Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus gearbeitet wird, können pro Verbrennungszyklus zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzimpulse erzeugt werden. Außerdem können verschiedene Zylinder eine unterschiedliche Menge von Kraftstoffeinspritzimpulsen pro Verbrennungszyklus aufweisen. Ferner können mehrfache Kraftstoffeinspritzungen während eines Ansaugtakts, eines Kompressionstakts oder einer Kombination davon vorkommen.Although the following embodiments will be described primarily with the inclusion of dual fuel injection pulses per cylinder combustion cycle when operating in a multiple fuel injection combustion cycle mode, two or more fuel injection pulses may be generated per combustion cycle. In addition, different cylinders may have a different amount of fuel injection pulses per combustion cycle. Further, multiple fuel injections may occur during an intake stroke, a compression stroke, or a combination thereof.
In 3 ist ein Kurbeldiagramm gezeigt, das Mehrfacheinspritzungen während eines Ansaugtakts und eines Kompressionstakts eines Verbrennungszyklus eines SIDI-Motors veranschaulicht. Das Diagramm zeigt die Kurbelwellenpositionierung während des Ansaugtakts und des Kompressionstakts. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine erste Kraftstoffeinspritzung (ein erster Kraftstoffeinspritzimpuls) eines Zylinders eingeleitet, die (der) während des Ansaugtakts 150 jenes Zylinders erfolgt. Es ist ein erster Kraftstoffeinspritzimpuls 152 gezeigt, der etwa zwischen 250° und 360° oder zwischen einer Stellung, die dem oberen Totpunkt (OT) zugeordnet ist, und 250° erfolgt. Die 0°- oder 360°-Stellung der Kurbelwelle ist dem OT zugeordnet, während die 180°-Stellung der Kurbelwelle dem unteren Totpunkt (UT) zugeordnet ist. Es wird eine zweite Kraftstoffeinspritzung (ein zweiter Kraftstoffeinspritzimpuls) eingeleitet, die (der) während des Kompressionstakts 154 des Zylinders erfolgt. Es ist ein zweiter Kraftstoffeinspritzimpuls 156 gezeigt, der etwa zwischen 180° und 0° oder zwischen UT und OT erfolgt. In 3 1 is a crank diagram illustrating multiple injections during an intake stroke and a compression stroke of a combustion cycle of a SIDI engine. The diagram shows the crankshaft positioning during the intake stroke and the compression stroke. In one embodiment of the present invention, a first fuel injection (a first fuel injection pulse) of a cylinder is initiated that during the intake stroke 150 that cylinder takes place. It is a first fuel injection pulse 152 shown between about 250 ° and 360 ° or between a position associated with top dead center (TDC) and 250 °. The 0 ° or 360 ° position of the crankshaft is associated with the TDC, while the 180 ° position of the crankshaft is associated with the bottom dead center (TDC). A second fuel injection (a second fuel injection pulse) is initiated which during the compression stroke 154 of the cylinder takes place. It is a second fuel injection pulse 156 shown between about 180 ° and 0 ° or between UT and OT.
In der gezeigten Ausführungsform tritt der Zündfunken in dem Zylinder in einem Anlassmodus etwa zwischen 15° und 0° ein. Der Anlassmodus oder das Anlassen bezieht sich auf das anfängliche Drehen oder Durchdrehen eines Motors während des Startens. Dies kann einen Starter umfassen, der die Kurbelwelle anfänglich dreht. Beim Wechseln von einem Anlassmodus zu einem Abgassystemerwärmungsmodus und/oder einer Normalbetriebsart können der Zeitpunkt des zweiten Kraftstoffeinspritzimpulses und der zugeordnete Zündfunken eingestellt werden. Dies wird nachstehend ausführlicher erläutert.In the embodiment shown, the spark in the cylinder enters a cranking mode approximately between 15 ° and 0 °. The crank mode or cranking refers to the initial turning or spinning of a motor during starting. This may include a starter that initially rotates the crankshaft. When changing from a cranking mode to an exhaust system warming mode and / or a normal mode, the timing of the second fuel injection pulse and the associated spark may be set. This will be explained in more detail below.
In den 4A–4D ist ein Mehrfacheinspritzungsprozess während eines 4-Takt-Zyklus eines SIDI-Motors 200 gezeigt. Der SIDI-Motor umfasst einen Motorblock 202, der ein oder mehrere Zylinder umfasst. Eine Zündkerze 206 erstreckt sich in eine Verbrennungskammer 208. Die Verbrennungskammer 208 ist durch einen Kolben 210, den Zylinder 204 und einen Zylinderkopf 212 definiert. Der Zylinder 204 weist einen oder mehrer Auslasskanäle 214 und entsprechende Auslassventile 216 auf. Der Zylinder 204 weist außerdem einen oder mehrere Einlasskanäle 218 und entsprechende Einlassventile 220 auf. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 222 erstreckt sich in die Verbrennungskammer 208. Eine oder mehrere der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 222 sind mit einem Verteilerrohr 224 verbunden.In the 4A - 4D is a multiple injection process during a 4-stroke cycle of a SIDI engine 200 shown. The SIDI engine includes an engine block 202 comprising one or more cylinders. A spark plug 206 extends into a combustion chamber 208 , The combustion chamber 208 is by a piston 210 , the cylinder 204 and a cylinder head 212 Are defined. The cylinder 204 has one or more outlet channels 214 and corresponding exhaust valves 216 on. The cylinder 204 also has one or more inlet channels 218 and corresponding intake valves 220 on. A fuel injector 222 extends into the combustion chamber 208 , One or more of the fuel injectors 222 are with a manifold 224 connected.
Der Mehrfacheinspritzungsprozess umfasst einen Ansaugtakt, der in 4A gezeigt ist. Während des Ansaugtakts wird das Einlassventil 220 geöffnet, um Luft in den Zylinder 204 anzusaugen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 222 leitet während des Ansaugtakts, wie gezeigt ist, eine erste Kraftstoffeinspritzung 230 ein. Die erste Kraftstoffeinspritzung 230 kann dem Kraftstoffeinspritzungsstart (start of fuel injection, SOI) zugeordnet oder als solcher bezeichnet werden. Der Zweck der ersten Kraftstoffeinspritzung 230 ist das Verschaffen einer Basismenge an Kraftstoff in dem Zylinder 204. Die erste Kraftstoffeinspritzung 230 stellt sicher, dass ausreichend Kraftstoff und/oder ein geeigneter Kraftstoffpegel in den Zylinder 204 eintreten. Mit anderen Worten, die erste Kraftstoffeinspritzung 230 stellt sicher, dass das homogene Gemisch in dem Zylinder 204 wenigstens höher als ein für eine Magerverbrennung benötigtes Luft/Kraftstoff-Gemisch ist.The multiple injection process includes an intake stroke that is in 4A is shown. During the intake stroke, the intake valve becomes 220 opened to air in the cylinder 204 to suck. The fuel injection device 222 during the intake stroke, as shown, initiates a first fuel injection 230 one. The first fuel injection 230 may be associated with or designated as the start of fuel injection (SOI) start. The purpose of the first fuel injection 230 is the provision of a base amount of fuel in the cylinder 204 , The first fuel injection 230 Make sure there is enough fuel and / or a suitable fuel level in the cylinder 204 enter. In other words, the first fuel injection 230 Make sure that the homogeneous mixture in the cylinder 204 at least higher than a lean burn required air / fuel mixture.
Bei etwa UT schließt sich das Einlassventil 220, wie in 4B gezeigt ist. Nach UT beginnt der Kompressionstakt, wie durch 4C gezeigt ist. Während des Kompressionstakts bleiben die Einlass- und Auslassventile 220, 216 geschlossen und erfolgt eine zweite Kraftstoffeinspritzung 232. Die zweite Kraftstoffeinspritzung 232 kann dem Kraftstoffeinspritzungsende (end of fuel injection, EOI) zugeordnet oder als solches bezeichnet werden. Der Zweck der zweiten Kraftstoffeinspritzung 232 ist das Verschaffen eines fetten Schichtgemischs in der Nähe der Zündkerze 206, wenn ein Zündfunken erzeugt wird. Dies unterstützt die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemischs. Während des Kompressionstakts nehmen Drücke in dem Zylinder 204 zu. Folglich wird die zweite Kraftstoffeinspritzung 232 besser zerstäubt als die erste Kraftstoffeinspritzung.At about UT, the inlet valve closes 220 , as in 4B is shown. After UT, the compression stroke begins, as by 4C is shown. During the compression stroke, the intake and exhaust valves remain 220 . 216 closed and a second fuel injection takes place 232 , The second fuel injection 232 may be associated with or referred to as the end of fuel injection (EOI). The purpose of the second fuel injection 232 is the provision of a rich layer mixture near the spark plug 206 when a spark is generated. This helps to ignite the air / fuel mixture. During the compression stroke, pressures in the cylinder increase 204 to. As a result, the second fuel injection becomes 232 atomized better than the first fuel injection.
In der Nähe des Endes, wie gezeigt ist, oder nach dem Kompressionstakt erzeugt die Zündkerze einen Zündfunken 234, um das momentane Luft-/Kraftstoff-Gemisch zu zünden. Der Kolben kann nahe OT sein, wie in 4D gezeigt ist. Die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemischs leitet einen Arbeitstakt ein.Near the end, as shown, or after the compression stroke, the spark plug creates a spark 234 to ignite the current air / fuel mixture. The piston may be near TDC as in 4D is shown. The ignition of the air / fuel mixture initiates a power stroke.
Die erste Kraftstoffeinspritzung kann eine größere Kraftstoffmenge als die zweite Kraftstoffeinspritzung umfassen. In einer Ausführungsform spritzt das Steuermodul bei einer ersten Kraftstoffeinspritzung etwa 50%–90% der Gesamtkraftstoffeinspritzmenge für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders ein. Etwa 10%–50% der Gesamtkraftstoffeinspritzmenge werden bei einer zweiten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt. In einer anderen Ausführungsform spritzt das Steuermodul bei einer ersten Kraftstoffeinspritzung etwa zwei Drittel (2/3) einer Gesamtkraftstoffeinspritzmenge für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders ein. Bei einer zweiten Kraftstoffeinspritzung wird etwa ein Drittel (1/3) der Gesamtkraftstoffeinspritzmenge eingespritzt.The first fuel injection may include a larger amount of fuel than the second fuel injection. In one embodiment, in a first fuel injection, the control module injects about 50% -90% of the total fuel injection amount for a combustion cycle of a cylinder. About 10% -50% of the total fuel injection amount is injected in a second fuel injection. In another embodiment, in a first fuel injection, the control module injects about two-thirds (2/3) of a total fuel injection amount for a combustion cycle of a cylinder. In a second fuel injection, about one-third (1/3) of the total fuel injection amount is injected.
In 5 ist ein logischer Ablaufplan, der ein Verfahren zum Betreiben eines SIDI-Motors veranschaulicht, gezeigt. Obwohl die folgenden Schritte in erster Linie bezüglich der Ausführungsformen nach den 2–4 beschrieben werden, können die Schritte ohne weiteres so modifiziert werden, dass sie für weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelten.In 5 Fig. 12 is a logic flow diagram illustrating a method of operating a SIDI engine. Although the following steps are primarily related to the embodiments of FIGS 2 - 4 can be described, the Steps are readily modified to apply to other embodiments of the present invention.
Im Schritt 300 wird ein Kraftstoffeinspritzsystem wie etwa das MFICC-System in einem Mehrfacheinspritzungsverbrennungszyklusmodus betrieben. Der Mehrfacheinspritzungsverbrennungszyklusmodus umfasst mehrfache Kraftstoffeinspritzungen (Kraftstoffeinspritzimpulse) in eine Verbrennungskammer pro Verbrennungszyklus. In einem Zylinder des SIDI-Motors werden zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzungen eingeleitet. Die hier beschriebenen Mehrfachkraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus verstärken die Bewegung im Zylinder und erzeugen in der Nähe einer Zündkerze einen Bereich mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis von kleiner als 14,7:1, was die Verbrennungsstabilität erhöht.In step 300 For example, a fuel injection system such as the MFICC system operates in a multiple injection combustion cycle mode. The multiple injection combustion cycle mode includes multiple fuel injections (fuel injection pulses) into a combustion chamber per combustion cycle. In one cylinder of the SIDI engine, two or more fuel injections are initiated. The multiple fuel injections per combustion cycle described herein enhance cylinder movement and create a rich air / fuel ratio range near 14.7: 1 near a spark plug, which increases combustion stability.
Im Schritt 300A kann während jedes Ansaugtakts des Zylinders eine erste Kraftstoffeinspritzung eingeleitet werden. In einer Ausführungsform wird die erste Kraftstoffeinspritzung eingeleitet und kann erfolgen, wenn eine Kurbelwelle des SIDI-Motors etwa zwischen OT und 110° von OT positioniert ist. Ein Beispiel einer solchen Einspritzung ist die erste Kraftstoffeinspritzung 152 von 3.In step 300A For example, during each intake stroke of the cylinder, a first fuel injection may be initiated. In one embodiment, the first fuel injection is initiated and may occur when a crankshaft of the SIDI engine is positioned approximately between OT and 110 ° from TDC. An example of such injection is the first fuel injection 152 from 3 ,
Im Schritt 300B kann während eines Kompressionstakts des Zylinders eine zweite Kraftstoffeinspritzung eingeleitet werden. Die zweite Kraftstoffeinspritzung wird eingeleitet und kann erfolgen während einer Zeitperiode, in der eine Kurbelwelle etwa zwischen UT und 110° von UT positioniert ist. Ein Beispiel einer solchen Einspritzung ist die zweite Kraftstoffeinspritzung 156 von 3. Die zweite Kraftstoffeinspritzung besitzt eine zugeordnete zweite Zeitperiode, die mit der Zeitperiode, die der ersten Kraftstoffeinspritzung zugeordnet ist, nicht überlappt. Die zweite Zeitperiode kann von der ersten Zeitperiode unabhängig, verschieden und getrennt sein und im Anschluss auf diese erfolgen. Die zweite Zeitperiode kann jedoch an die erste Zeitperiode angrenzen. Mit anderen Worten, die erste Zeitperiode kann spät in einem Ansaugtakt eintreten, während die zweite Zeitperiode früh in einem Kompressionstakt eintreten kann. Die zweite Kraftstoffeinspritzung kann auf den Abschluss der ersten Kraftstoffeinspritzung hin oder gleichzeitig mit diesem eingeleitet werden.In step 300B For example, during a compression stroke of the cylinder, a second fuel injection may be initiated. The second fuel injection is initiated and may occur during a period of time in which a crankshaft is positioned approximately between UT and 110 ° from UT. An example of such injection is the second fuel injection 156 from 3 , The second fuel injection has an associated second time period that does not overlap with the time period associated with the first fuel injection. The second period of time may be independent, distinct, and distinct from the first period of time, and subsequent thereto. However, the second time period may be adjacent to the first time period. In other words, the first time period may enter late in an intake stroke while the second time period may enter early in a compression stroke. The second fuel injection may be initiated upon completion of or concurrently with the completion of the first fuel injection.
Die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzung der Schritte 300A und 300B können eingeleitet werden und besitzen eine Dauer auf der Grundlage von Motorbetriebsparametern wie etwa Luft/Kraftstoff-Verhältnissen, Motor- und Abgastemperaturen, Zündzeiteinstellung, Luft- und Kraftstoffdrücken usw. Beispielsweise kann die zweite Kraftstoffeinspritzung eine Startzeit und eine Dauer besitzen, die auf der Zündzeiteinstellung basiert. Der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung relativ zu dem Zündzeitpunkt verändert die Wirksamkeit der zweiten Einspritzung.The first and second fuel injections of the steps 300A and 300B may be initiated and have a duration based on engine operating parameters such as air / fuel ratios, engine and exhaust temperatures, ignition timing, air and fuel pressures, etc. For example, the second fuel injection may have a starting time and a duration based on the ignition timing , The timing of the second injection relative to the ignition timing changes the effectiveness of the second injection.
Im Schritt 302 werden ein oder mehrere Temperatursignale erzeugt. Im Schritt 302A wird ein Abgastemperatursignal (oder ein Abgassystemtemperatursignal) erzeugt. Das Abgastemperatursignal kann, wie oben beschrieben worden ist, indirekt oder direkt erzeugt werden und für die Temperatur eines Abschnitts eines Abgassystems oder eines Abgases in einem Abgassystem bezeichnend sein. Im Schritt 302B wird ein Motortemperatursignal erzeugt. Das Motortemperatursignal kann, wie oben beschrieben worden ist, ebenfalls indirekt oder direkt erzeugt werden.In step 302 One or more temperature signals are generated. In step 302A An exhaust gas temperature signal (or an exhaust system temperature signal) is generated. As described above, the exhaust gas temperature signal may be indirectly or directly generated and indicative of the temperature of a portion of an exhaust system or an exhaust gas in an exhaust system. In step 302B an engine temperature signal is generated. The engine temperature signal may also be generated indirectly or directly, as described above.
Im Schritt 304 ermittelt ein Steuermodul wie etwa das Steuermodul 80, ob das eine oder die mehreren Temperatursignale einen bzw. mehrere Schwellenwerte überschritten haben. Die Schwellenwerte können vorgegeben sein, gewählt werden und dynamisch eingestellt werden und können pro Anwendung unterschiedlich sein. Im Schritt 304A ermittelt das Steuermodul, ob das Abgastemperatursignal einen ersten vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat und/oder größer als ein solcher ist. In einer Ausführungsform beträgt der erste vorgegebene Schwellenwert etwa 600–800°C. In einer anderen Ausführungsform beträgt der erste vorgegebene Schwellenwert etwa 700°C. Wenn der erste vorgegebene Schwellenwert überschritten worden ist, kann das Steuermodul zum Schritt 304B oder zum Schritt 308 weitergehen; andernfalls geht es zum Schritt 306 weiter.In step 304 determines a control module, such as the control module 80 whether the one or more temperature signals have exceeded one or more thresholds. The thresholds may be predetermined, chosen, and set dynamically, and may vary per application. In step 304A the control module determines whether the exhaust gas temperature signal has exceeded and / or is greater than a first predetermined threshold. In one embodiment, the first predetermined threshold is about 600-800 ° C. In another embodiment, the first predetermined threshold is about 700 ° C. If the first predetermined threshold has been exceeded, the control module may go to step 304B or to the step 308 go on; otherwise it goes to the step 306 further.
Im Schritt 304B ermittelt das Steuermodul, ob das Motortemperatursignal einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat und/oder größer als ein solcher ist. In einer Ausführungsform beträgt der zweite vorgegebene Schwellenwert etwa 40–60°C. In einer anderen Ausführungsform beträgt der zweite vorgegebene Schwellenwert etwa 50°C. Wenn der zweite vorgegebene Schwellenwert überschritten worden ist, kann das Steuermodul Schritt 308 weitergehen; andernfalls geht es zum Schritt 306 weiter.In step 304B the control module determines whether the engine temperature signal has exceeded and / or is greater than a second predetermined threshold. In one embodiment, the second predetermined threshold is about 40-60 ° C. In another embodiment, the second predetermined threshold is about 50 ° C. If the second predetermined threshold has been exceeded, the control module may step 308 go on; otherwise it goes to the step 306 further.
Im Schritt 306 verbleibt das Steuermodul in dem Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus. Das Steuermodul kehrt zum Schritt 302 zurück.In step 306 the control module remains in the multiple fuel injection combustion cycle mode. The control module returns to the step 302 back.
Im Schritt 308 reduziert das Steuermodul eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus des betreffenden Zylinders (der betreffenden Zylinder) auf der Grundlage der Temperatursignale. Als ein Beispiel kann das Steuermodul von dem Betrieb im Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus zu dem Betrieb in einer Normalbetriebsart wechseln. In der Normalbetriebsart kann das Steuermodul eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzung pro Verbrennungszyklus einleiten. In einer nochmals weiteren Ausführungsform wechselt das Steuermodul vom Einleiten zweier Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus zu einer Kraftstoffeinspritzung pro Verbrennungszyklus. Das Steuermodul kann vor, während oder nach dem Abgassystemerwärmungsmodus von Schritt 314 die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen reduzieren. Nach Abschluss von Schritt 308 kann das Steuermodul zum Schritt 320 weitergehen.In step 308 the control module reduces a number of fuel injections per combustion cycle of the respective cylinder (s) based on the temperature signals. As an example, the control module may switch from operating in the multiple fuel injection combustion cycle mode to operating in a normal mode. In normal mode For example, the control module may initiate one or more fuel injections per combustion cycle. In yet another embodiment, the control module switches from initiating two fuel injections per combustion cycle to one fuel injection per combustion cycle. The control module may perform before, during or after the exhaust system warm-up mode of step 314 reduce the number of fuel injections. After completing step 308 can the control module to step 320 continue.
Im Schritt 310 wird ein Motordrehzahlsignal erzeugt. Das Motordrehzahlsignal kann indirekt oder direkt erzeugt werden. Das Motordrehzahlsignal kann durch einen Kurbelwellen- oder Nockenwellensensor, einen Getriebesensor, einen Antriebsstrangsensor oder irgendeine andere Vorrichtung, die ein die Motordrehzahl angebendes Signal erzeugt, erzeugt werden.In step 310 an engine speed signal is generated. The engine speed signal can be generated indirectly or directly. The engine speed signal may be generated by a crankshaft or camshaft sensor, a transmission sensor, a powertrain sensor, or any other device that generates a signal indicative of engine speed.
Im Schritt 312 kann das Steuermodul ermitteln, ob das Motordrehzahlsignal einen dritten vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat. Der dritte vorgegebene Schwellenwert kann im Voraus bestimmt worden sein, gewählt werden und dynamisch eingestellt werden und kann pro Anwendung variieren. In einer Ausführungsform beträgt der dritte vorgegebene Schwellenwert etwa 600–900 Umdrehungen pro Minute (min–1). In einer anderen Ausführungsform beträgt der dritte vorgegebene Schwellenwert etwa 800 min–1. Wenn der dritte vorgegebene Schwellenwert überschritten worden ist, kann das Steuermodul zum Schritt 314 weitergehen; andernfalls kehrt es zum Schritt 310 zurück.In step 312 For example, the control module may determine if the engine speed signal has exceeded a third predetermined threshold. The third predetermined threshold may be predetermined, selected and set dynamically, and may vary per application. In one embodiment, the third predetermined threshold is about 600-900 revolutions per minute (min -1 ). In another embodiment, the third predetermined threshold is about 800 min -1. If the third predetermined threshold has been exceeded, the control module may go to step 314 go on; otherwise it will return to the step 310 back.
Im Schritt 314 arbeitet das Steuermodul in einem Abgassystemerwärmungsmodus. Das Steuermodul stellt durch Kraftstoffeinspritzungssteuerung, zeitliche Einstellung der Kraftstoffeinspritzung, zeitliche Einstellung des Zündfunkens, Anlegen von Strom an ein Abgassystemheizelement, Luftdurchflusssteuerung usw. die Temperatur wenigstens eines Abschnitts des Abgassystems ein. Das Erwärmen eines Oxidationskatalysators eines Abgassystems ermöglicht, diesen sehr schnell auf Emissionen reduzierende Temperaturen zu bringen. Das Steuermodul kann in dem Abgassystemerwärmungsmodus arbeiten, während es auch in dem Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus arbeitet. Dadurch, dass sowohl im Abgassystemerwärmungsmodus als auch im Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus gearbeitet wird, wird verbrauchte und mit dem Wechseln zwischen Modi verbundene Prozessorzeit reduziert.In step 314 the control module operates in an exhaust system heating mode. The control module adjusts the temperature of at least a portion of the exhaust system through fuel injection control, timing of fuel injection, timing of the spark, application of power to an exhaust system heater, air flow control, and so on. Heating an oxidation catalyst of an exhaust system allows it to rapidly bring emissions reducing temperatures. The control module may operate in the exhaust system heating mode while also operating in the multiple fuel injection combustion cycle mode. By operating in both the exhaust system heating mode and the multiple fuel injection combustion cycle mode, spent and processor time associated with changing modes is reduced.
Im Schritt 314A kann das Steuermodul den Zündzeitpunkt in dem betreffenden Zylinder (den betreffenden Zylindern) verzögern. Beispielsweise kann der Zündfunken vielmehr nach dem Kompressionstakt als spät in dem Kompressionstakt auftreten. Als ein Beispiel kann der Zündfunken anstatt etwa zwischen 15° und OT etwa zwischen OT und 345° erfolgen. Im Schritt 314B kann das Steuermodul den Zeitpunkt einer zweiten Kraftstoffeinspritzung einstellen. Die Einstellung kann auf einem Zeitsignal wie etwa von dem Zeitsensor 148 basieren und die zweite Kraftstoffeinspritzung verzögern. Beispielsweise kann die zweite Kraftstoffeinspritzung später in dem Kompressionstakt eingeleitet werden. Im Schritt 314C kann das Steuermodul den Luftdurchfluss und/oder die Menge an in den Zylinder eingespritztem Kraftstoff einstellen, um zugunsten eines verstärkten Abgassystemerwärmens ein fetteres Luft/Kraftstoff-Gemisch zu schaffen.In step 314A For example, the control module may delay the ignition timing in the respective cylinder (s). For example, the spark may occur after the compression stroke rather than late in the compression stroke. As an example, rather than between about 15 ° and about 0 °, the spark may be between about 0 ° and 345 °. In step 314B For example, the control module may set the timing of a second fuel injection. The adjustment may be on a time signal such as from the time sensor 148 based and delay the second fuel injection. For example, the second fuel injection may be initiated later in the compression stroke. In step 314C For example, the control module may adjust the airflow and / or the amount of fuel injected into the cylinder to provide a richer air / fuel mixture in favor of increased exhaust system heating.
Im Schritt 316 wird ein Abgassystemtemperatursignal erzeugt. Das Abgassystemtemperatursignal kann dasselbe wie das im Schritt 304A erzeugte Abgassystemtemperatursignal sein oder neben diesem bestehen.In step 316 An exhaust system temperature signal is generated. The exhaust system temperature signal may be the same as that in step 304A be generated exhaust system temperature signal or exist in addition to this.
Im Schritt 318 ermittelt das Steuermodul, ob das Abgassystemtemperatursignal von Schritt 316 einen vierten vorgegebenen Schwellenwert, der derselbe wie der ersten vorgegebene Schwellenwert sein kann, überschritten hat. Wenn der vierte vorgegebene Schwellenwert überschritten wird, arbeitet das Steuermodul nicht mehr in dem Abgassystemerwärmungsmodus weiter. Das Steuermodul kann mit dem Arbeiten in dem Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus fortsetzen und zum Schritt 306 weitergehen oder zum Schritt 320 weitergehen. Wenn der vierte vorgegebene Schwellenwert nicht überschritten wird, kehrt das Steuermodul zum Schritt 316 zurück.In step 318 the control module determines if the exhaust system temperature signal from step 316 has exceeded a fourth predetermined threshold, which may be the same as the first predetermined threshold. When the fourth predetermined threshold is exceeded, the control module stops operating in the exhaust system heating mode. The control module may continue to operate in the multiple fuel injection combustion cycle mode and to step 306 go on or to the step 320 continue. If the fourth predetermined threshold is not exceeded, the control module returns to the step 316 back.
Im Schritt 320 arbeitet das Steuermodul in der Normalbetriebsart. Während der Normalbetriebsart arbeitet das Steuermodul nicht in dem Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus oder dem Abgassystemerwärmungsmodus. Während der Normalbetriebsart kann der Zündfunken nicht verzögert werden und kann das Luft/Kraftstoff-Gemisch bei einem stöchiometrischen Verhältnis von 14,7:1 liegen. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann sich auf die Menge an in den Zylinder pro Verbrennungszyklus angesaugter Luft in Bezug auf den in jenem Verbrennungszyklus insgesamt eingespritzten Kraftstoff beziehen. Der insgesamt eingespritzte Kraftstoff kann mehrfache Einspritzungen umfassen.In step 320 the control module operates in normal mode. During normal mode, the control module does not operate in the multiple fuel injection combustion cycle mode or the exhaust system warming mode. During normal mode, the spark can not be decelerated and the air / fuel mixture can be at a stoichiometric ratio of 14.7: 1. The air / fuel ratio may refer to the amount of air drawn into the cylinder per combustion cycle relative to the total fuel injected in that combustion cycle. The total injected fuel may include multiple injections.
Die oben genannten Schritte sind als veranschaulichende Beispiele gemeint; die Schritte können je nach Anwendung nacheinander, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während sich überlappender Zeitperioden oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.The above steps are meant as illustrative examples; The steps may be performed sequentially, synchronously, simultaneously, continuously, during overlapping time periods, or in a different order, depending on the application.
Die hier offenbarten Ausführungsformen reduzieren die Menge an von dem Motor ausgestoßenen Kohlenwasserstoffen. Kohlenwasserstoffe werden insbesondere während des Anlassens und Startens eines Motors reduziert. Diese Reduktion wird ohne Zunahme an Kraftstoffeinspritzungshardware verschafft.The embodiments disclosed herein reduce the amount of hydrocarbons expelled from the engine. Hydrocarbons are reduced especially during cranking and starting of an engine. This reduction is provided without an increase in fuel injection hardware.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
zu Fig. 5
- 300
- Arbeite in einem Mehrfacheinspritzungsverbrennungszyklusmodus
- 300A
- Leite eine erste Kraftstoffeinspritzung(en) ein
- 300B
- Leite eine zweite Kraftstoffeinspritzung(en) ein
- 302
- Erzeuge ein oder mehrere Temperatursignale
- 302A
- Erzeuge ein Abgastemperatursignal
- 302B
- Erzeuge ein Motortemperatursignal
- 304
- Haben ein oder mehrere Temperatursignale einen Schwellenwert überschritten?
- 304A
- Ist das Abgastemperatursignal > erster Schwellenwert?
- 304B
- Ist das Motortemperatursignal > zweiter Schwellenwert?
- 306
- Bleibe in dem Mehrfachkraftstoffeinspritzungsverbrennungszyklusmodus
- 308
- Reduziere die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus
- 310
- Erzeuge ein Motordrehzahlsignal
- 312
- Ist das Motordrehzahlsignal > dritter Schwellenwert?
- 314
- Arbeite in einem Abgassystemerwärmungsmodus
- 314A
- Verzögere den Zündfunken in einem oder mehreren Zylindern
- 314B
- Stelle den Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzungen) ein
- 314C
- Stelle das Luft/Kraftstoff-Gemisch(e) in den Zylindern ein
- 316
- Erzeuge ein Abgassystemtemperatursignal
- 318
- Ist das Abgastemperatursignal > vierter Schwellenwert
- 320
- Arbeite in einer Normalbetriebsart
to Fig. 5 - 300
- Work in a multiple injection combustion cycle mode
- 300A
- Initiate a first fuel injection (s)
- 300B
- Initiate a second fuel injection (s)
- 302
- Generate one or more temperature signals
- 302A
- Create an exhaust gas temperature signal
- 302B
- Generate an engine temperature signal
- 304
- Have one or more temperature signals exceeded a threshold?
- 304A
- Is the exhaust temperature signal> first threshold?
- 304B
- Is the engine temperature signal> second threshold?
- 306
- Stay in the multiple fuel injection combustion cycle mode
- 308
- Reduce the number of fuel injections per combustion cycle
- 310
- Generate an engine speed signal
- 312
- Is the engine speed signal> third threshold?
- 314
- Work in an exhaust system warming mode
- 314A
- Retard the spark in one or more cylinders
- 314B
- Set the time of the second fuel injections)
- 314C
- Adjust the air / fuel mixture (e) in the cylinders
- 316
- Create an exhaust system temperature signal
- 318
- Is the exhaust gas temperature signal> fourth threshold
- 320
- Work in a normal mode
