基于直接喷射事件的发动机起动方法

专利名称：基于直接喷射事件的发动机起动方法
技术领域：
本发明涉及起动发动机的方法，更具体地，涉及起动使用直接燃料喷射的内燃发 动机的方法。
背景技术：
冷起动时的发动机排气排放是整体汽车排放控制的关键因素。在冷起动期间，难 以在发动机起动转动(crank)和加速转动(rim up)期间实现完全燃烧而仍能达到 最低的排放要求。具体来说，直喷式汽油发动机在起动期间面临若干独特的问题，如 燃料喷射管压力变化较大，和/或空气-燃料混合不够充分。此外，与进气道喷射不同， 大部分所喷射的燃料会出现在汽缸中，因此如果未燃烧，这些燃料就会作为未燃烧的 碳氢化合物离开发动机。
上述问题因汽缸工况在发动机起动/起动转动/加速转动过程期间快速改变而加 剧。例如，汽缸进气运动、空气-燃料混合、残留气体量、残留气体温度、汽缸温度 等会在一个燃烧事件与下 一个燃烧事件之间快速改变。

发明内容
发明人在此认识到，发动机起动过程期间的喷射次数和/或喷射正时也会造成汽
缸工况，如空气-燃料混合等的较大变化，且因此在例如与第一燃烧以来的汽缸燃烧
事件数相关时，可以按选择的方式改变喷射次数和/或喷射正时，以便以可重复性更
高的方式在较大范围的事件中实现改进的燃烧。
在一个具体示例中，可以通过一种起动使用直接燃料喷射的内燃发动机的方法来
实现改进的起动，该方法包括基于第一汽缸事件以来的汽缸事件数，调节每燃烧循环 中的直接喷射次数。
当然，也可以使用各种替代方法，如本文中所述的那些替代方法。


图i是发动机的示意图2是在发动机起动转动、加速转动，或发动机转速初始稳定化期间改变喷射次 数和/或喷射正时的控制系统对基于事件的发动机起动进行控制的高级流程图3A-3N描述燃料喷射模式的各种示例； 图4示出可以选择的各种示例喷射模式；图5是示出第一发动机汽缸事件以来的多个事件中使用的示例喷射模式的表格； 图6是在发动机起动转动和/或加速转动期间响应于发动机事件调节喷射模式的 示例高级流程图7示出用于存储对应于多种工况的基于事件的燃料喷射模式或燃料喷射正时
的示例数据结构；
图8是用于确定汽缸事件数的示例高级流程图9A-图9B示出在起动期间改变喷射次数或喷射正时的示例；及
图io示出发动机起动的示例数据。
具体实施例方式
图1是示出可包括在汽车推进系统中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图。 发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统及经输入装置130来自汽车操 作者132输入控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板及用于产生成比例的 踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，汽缸)30包括燃 烧室壁32,活塞36位于其中。活塞36可以连接到曲轴，以将活塞的往复运动转化 为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经传动系统连接到汽车的至少一个驱动轮。此外， 起动机马达可以经飞轮连接到曲轴40,以启用发动机10的起动搡作。
燃烧室30可以经进气歧管42从进气道44吸收空气进气，并经排气道48排出燃 烧排气。进气道44和排气道48可以经相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧 室30连通。在某些实施例中，燃烧室30可以包括两个或多个进气门和/或两个或多 个排气门。
在该示例中，进气门52和排气门54可以经相应的凸轮驱动系统51和53通过凸 轮驱动控制。凸轮驱动系统51和53的每个都可以包括一个或多个凸轮，并使用可由 控制器12控制的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT) 和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气门52和排气 门54的位置分别可以通过位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气门52和 /或排气门54可以通过电动气门驱动控制。例如，汽缸30可以替代地包括通过电动 气门驱动控制的进气门，及通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。
燃料喷射器66如图所示直接连接到燃烧室30,用于与经电子驱动器68按照从 控制器12接收的信号脉冲宽度FPW的比例向其中喷射燃料。以此方式，燃料喷射器 66提供所称的进入燃烧室30的直接燃料喷射。燃料喷射器可以安装在例如燃烧室的 侧面，或燃烧室的顶部。燃料可由包括燃料箱、燃料泵及燃料导管的燃料系统(未示 出)向燃料喷射器66供给。在某些实施例中，燃烧室30可以替代地或附加地包括设 置在进气道44中的燃料喷射器，这样的配置可提供进入燃烧室30上游的进气道中的 所称的进气道燃料喷射。进气歧管42可以包括具有节流阀片64的节气门62。在该具体示例中，节流阀 片64的位置可以由控制器12通过向与节气门62配套的电动马达或致动器提供的信 号改变，该配置通常称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，可以操作节气门62, 以改变向燃烧室30以及其他发动机汽缸提供的空气进气。节流阀片64的位置可以由 节气门位置信号TP向控制器12提供。进气歧管42可以包括空气质量流量传感器120 及歧管空气压力传感器122,用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
点火系统88可以在选择的工作模式下响应于来自控制器12的点火提前信号SA， 通过火花塞92向燃烧室30提供点火火花。虽然示出了火花点火组件，但在某些实施 例中，燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室可以用压缩点火模式工作，可 以使用火花点火，也可以不使用火花点火。
排气传感器126如图所示连接到排放控制装置70上游的排气道48。传感器126 可以是任何适合用于提供排气空燃比指示的传感器，如线性氧传感器或UEGO (通用 或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、 HEGO(加热型EGO) 、 NOx传感器、 HC传感器，或CO传感器。排放控制装置70如图所示沿排气传感器126下游的排气 道48排列。排放控制装置70可以是三元催化剂(TWC) 、 NOx捕集器、各种其他排 放控制装置，或其组合。在某些实施例中，在发动机10运行期间，可以周期性地通 过以特定的空燃比操作发动机的至少一个汽缸来重置排放控制装置70。
控制器12如图l所示为微计算机，其中包括微处理器单元(CPU) 102、输入/ 输出端口 (1/0)104、用于存储可执行程序和校准值的电子存储媒体，在该具体示例 中如图所示为只读存储器芯片(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 66、保活存储器 (KAM)llO,及数据总线。除上述信号之外，控制器12还接收来自连接到发动机10 的传感器的各种信号，包括来自空气质量流量传感器120的吸入空气质量流量(MAF) 测量值；来自连接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT); 来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);及来自传感器122的绝对歧管压力信号 (MAP)。曲轴角可以由控制器根据来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其 他类型的传感器)的齿面点火传感器信号(PIP)来确定。作为一个示例，控制器可 以用凸轮轴位置信号处理PIP信号来确定曲轴角。发动机转速信号(RPM)也可以由 控制器12根据信号PIP生成。或者，可以使用其他适合的曲轴角传感器。来自歧管 压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。注意， 可以使用上述传感器的各种其他组合，如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，或相 反。在化学计量空燃比操作期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。此外，该 传感器可以结合检测到的发动机转速，提供吸入汽缸的进气(包括空气)的估计。在 一个示例中，也可用作发动机转速传感器的传感器11S可以在曲轴每旋转一周时产生 预定数量的等距脉冲。
如上所述，图l仅示出多汽缸发动机中的一个汽缸，且每个汽缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
上述汽缸30可以用所称的四行程循环工作。四行程燃烧循环可以包括进气行程、 压縮行程、动力行程，及排气行程，其中四个行程可重复执行。在进气行程和动力行 程期间，活塞离开进气门和排气门(如，向下)移动，而在压缩行程和排气行程期间， 活塞朝向进气门和排气门移动。特别是，在压缩行程期间，活塞向上的移动使燃烧室 中的空气和/或空燃混合物受到压缩。
在某些工况下，可以关闭或停用发动机或发动机的一个或多个汽缸。作为一个非 限制性示例，在发动机的怠速工况期间，可以在汽缸内停止提供燃料或火花，以停用 一个或多个汽缸。在请求增加发动机输出时，可以重起动发动机的一个或多个汽缸， 从而重新开始提供燃料和/或火花。在其中只停用发动机的部分汽缸的工况下，发动 机可以在起动机马达的辅助下或不在其辅助下以足够的动能重起动停用的汽缸。或 者，在所有汽缸均从停用或关闭状态起动时，可以搡作起动机马达来辅助起动转动。
现参考图2，描述可在各种发动机工况期间，如发动机起动期间使用的例程的高
级流程图。在发动机起动期间对直接燃料喷射的控制及所产生的燃烧性能、排放等， 会受到多种参数、工况及因素的影响。此外，这些工况会在一个燃烧事件和下一个燃 烧事件之间发生很大变化，特别是在发动机起动期间，甚至会在一个事件和下一个事 件之间发生显著改变。例如，发动机转速、歧管压力、排气压力、温度、残留气体、 进气运动及流动模式(如，涡流、滚流等)、空气-燃料混合、喷射压力等都可能在 起动期间有很大变化，从而举例来说会影响燃烧速率、燃烧持续期(或燃尽期)、排 放物成分、扭矩产生，及不点火。在其中燃烧性能对喷射正时和喷射次数特别敏感的 直接喷射的示例中，起动期间的这些较大变化会进一步加剧。
然而，虽然这些参数(及对应的影响)在起动期间的一个事件与下一个事件之间 有很大变化，但其这些参数也可能与发动机的燃烧事件高度相关。例如，在某些工况 下，在起动以来的第一燃烧事件期间，特定行程中的多次喷射可以改进燃烧，然而在 第二或后续事件期间，相同的喷射模式可以使性能劣化。类似地，在其他工况下，在 第一燃烧事件期间，特定行程中的单次喷射可以使燃烧劣化，而在第二或后续事件期 间，相同的喷射模式可以改进性能。
因此，在起动期间，有利的是随汽缸事件改变燃烧循环期间的喷射次数。附加地 或替代地，有利的是改变直接喷射的燃料的喷射正时，如随汽缸事件改变至少部分喷 射所处的行程。再者，可以在起动期间随汽缸事件调节其他参数，如进气运动控制阀 位置、点火正时、直接喷射的燃料的量。以此方式，随着汽缸事件的发生，可以基于 汽虹事件，有利地使用这些参数的较强效果来抵消起动期间燃烧性能的较大变化。
现参考图2，首先在210,例程确定汽缸事件数。例如，事件数可以相关于第一 燃烧事件以来的燃烧事件数、具有特定特征(如，高于完全燃烧的预定百分比)的第 一燃烧事件以来的燃烧事件数、第一喷射事件以来的喷射次数、第一行程事件以来的程数等。
接下来，在212,例程至少基于210中确定的汽缸事件数，确定给定汽缸燃烧事 件中每循环的喷射次数。此外，该例程可以至少基于210中确定的事件数，确定其他 喷射参数，如喷射正时(如，持续期、行程等)。可用于调节所确定的喷射次数和/ 或喷射正时的其他参数包括温度(如，发动机冷却剂温度)、发动机转速、歧管压力、 环境压力等。再者，也可以基于事件数确定其他参数，如燃料喷射量(如燃料喷射总 量、每次喷射的燃料量等)、点火正时、节气门位置、期望的空气量、期望的歧管压 力、进气运动控制阀位置，及其他参数。
例如，例程可以基于燃烧事件，在各种每循环喷射次数及喷射正时/所处行程， 如那些参考图3A-图3N所述的喷射次数、喷射正时/所处行程之间进行选择。
最后，在214，例程实现或提供在212中和/或在其他例程中确定的喷射参数。 因此，喷射次数、喷射正时/所处行程及喷射量可以随事件数的增加而变化。
除响应于发动机汽缸事件改变喷射次数之外，也可以响应于发动机汽缸事件数调 节所供给的燃料量。例如，随着发动机转速增加，稳定的燃烧所需的燃料量可能下降 多达30%。因此，所供给的直接喷射燃料的量和正时可以和事件相关。以此方式，可 以调整每个事件，以通过分次喷射(如果出现)所产生的混合气分层来提供稳定的低 排放燃烧。例如，在起动转动转速下，在第一燃烧事件中，可以将压缩行程中的两次 喷射用于第一燃烧事件(如，为了减少所使用的燃料总量)，而后续的事件可以在进 气行程中进行两次喷射，或者在进气行程中进行一次喷射，而在压缩行程中进行另一 次喷射。
虽然上述示例是示意性的，但本文所述的方法可以在其操作的起动转动和加速转 动部分期间，对每个事件使用正时的各种组合。这允许控制系统调整每个事件，以在 例如任何给定温度下或燃烧事件中满足发动机的需要。
现参考图3，描述多次喷射和单次喷射的各种示例，以示出可按本文所述方式使 用的各种示例喷射模式。在这些图中，所示的喷射正时/喷射所处行程由活塞位置定 义，例如，其中从上止点到下止点的运动定义出进气行程。具体来说，图3A-图3N 示出四行程燃烧循环中的每个循环，其中包括进气行程(I)、压缩行程(C)、动力 行程(P),及排气行程(E)。
具体来说，图3A示出单次进气行程喷射，其中喷射的整个持续期发生在进气行 程中。这样的喷射在本文中用"I"表示。虽然示出特定的开始正时和持续期，但可 以基于包括事件数的各种工况进行调节，如箭头所示。例如，在起动期间，可以基于 工况调节喷射开始角、喷射终止角，及喷射持续期。
图3B示出至少部分地(且此情况中大部分地)发生在进气行程期间(并部分地 发生在排气行程期间)的单次喷射。这样的喷射在本文中也用"I"表示。虽然示出 特定的开始正时和持续期，但可以基于包括事件数的各种工况进行调节。虽然该示例示出的喷射正时早于图3A所示的喷射正时终止，但如上所述，可以调节该正时，甚 至该喷射可以例如在压缩行程期间终止。
图3C示出单次压縮行程喷射，其中喷射的整个持续期发生在压缩行程中。这样
的喷射在本文中用"c"表示。虽然示出特定的开始正时和持续期，但可以基于包括
事件数的各种工况进行调节。
图3D示出至少部分地(且此情况中大部分地)发生在压缩行程期间(并部分地 发生在进气行程期间)的单次喷射。这样的喷射在本文中也用"C"或"I"表示。虽 然示出特定的开始正时和持续期，但可以基于包括事件数的各种工况进行调节。虽然 该示例示出的喷射正时早于图3C所示的喷射正时终止，但如上所述，可以调节该正 时，甚至该喷射可以例如在动力行程期间终止。
图3E示出两次压縮行程喷射，其中每次喷射的整个持续期发生在压缩行程中。 这样的喷射在本文中用"C: C"表示。虽然示出特定的开始正时和持续期，但可以基 于包括事件数的各种工况进行调节。此外， 一次或多次喷射可以至少部分地发生在压 缩行程外，如图3F的示例所示，其中第一喷射部分地发生在进气行程期间，并部分 地发生在压缩行程期间(且可以表示为C: C或I: C)。此外，正时可以改变，且第 二喷射的终止正时可以例如发生在动力行程期间。
图3G示出进气行程喷射和压缩行程喷射，其中进气行程喷射的整个持续期在进 气行程中，而压缩行程喷射的整个持续期在压縮行程中。这样的喷射在本文中用"1: C"表示。虽然示出特定的开始正时和持续期，但可以基于包括事件数的各种工况进 行调节，并分别超出进气行程和压缩行程延续，如上所述，并如图3H、图3I和图3J 中所示，这些喷射中的每个也可以在本文中表示为"I: C"。此外，图3J所示的正 时在本文中也可以用"I: I"表示。
在一个示例中，有利的是在起动转动搡作中的第一燃烧事件及多个后续燃烧事件 中执行I: C喷射，并可能在催化剂暖机操作中继续执行I: C喷射，催化剂暖机搡作 包括在怠速控制期间使用延迟点火正时，以在升高的发动机怠速下增加排气热。在一 个示例中，在后续的燃料事件中继续执行第一和第二直接燃料喷射，直至排气温度达 到暖机工况。这样的喷射方法可以通过进气行程喷射提供足够的混合，而通过压縮行 程喷射提供稍浓的混合气。这可以提高燃烧稳定性，同时提供可接受的HC排放，并 减少对过量供给燃料(over-fueling)的需要。
图3K示出与图3H所示类似的又一个示例，其中虽然也是在相同的行程期间，但 是喷射持续期和开始正时/终止正时不同。因此，图3H仅示出如何如通过改变喷射的 持续期、开始角、终止角、两次喷射之间的相对持续期等来调节喷射而不改变喷射所 处行程的一个示例，所有所述因素都可以随燃烧事件数而改变。
图3L示出使用两次进气行程喷射的示例，每次喷射都完全处在进气行程中，这 在本文中可以用"I: I"表示。此外，各种变体是可能的，例如图3M和图3N所示，其中示出每次喷射可以如何至少部分地落在其他行程中，然而每次喷射仍基本上处在 进气行程期间。此外，图3M和图3N的每个中的喷射可以用"I: I"表示，且图3M 的方法也可以进一步在本文中表示为"I: C"。
如上所述，标记"I: I"例如可表示使用两次喷射，其中每次喷射至少部分地发 生在进气行程期间，且可能(但不是必须的)每次喷射基本上发生在进气行程期间， 和/或每次喷射完全处在进气行程中。类似地，标记"C: C"例如可表示使用两次喷 射，其中每次喷射至少部分地发生在压缩行程期间，且可能(但不是必须的)每次喷 射基本上发生在压缩行程期间，和/或每次喷射完全处在压缩行程中，且对于本文中 所述的各个其他标记可以此类推。
因此> 虽然上述示例示出可跨越一个或多个行程的喷射，但在一个示例中，表示 为发生在特定行程中的喷射可以基本上处在该行程期间，然而可以部分地延续进入一 个或多个其他行程。此外，上述正时中的任何一个可以随包括汽缸事件数的工况而改 变，以便较早发生、较晚发生、改变喷射持续期，和/或改变多次喷射之间供给的燃 料的相对量。
注意，存在各种用于随事件数改变喷射正时的方法，如改变其间完全供给喷射的 燃料的行程(如，图3A至图3C),改变其间至少部分供给直接喷射的燃料的行程(如， 图3A至图3B),改变其间供给大部分燃料的行程(如，图3B至图3D),改变在行 程中供给燃料的正时(如，图3C至图3D),其他方法，及其组合。
现参考图4，描述各种示例喷射模式，包括进气行程喷射(I)、压缩行程喷射 (C)、包含两次进气行程喷射的多次喷射(I: I)、包含一次进气行程喷射和一次 压缩行程喷射的多次喷射(I: C)、包含两次压缩行程喷射的多次喷射(C: C)，及 其他可能情况。注意，如上文所述，作为示例，进气行程喷射可以具有完全处于或至 少部分处于进气行程期间的喷射正时，而压缩行程喷射可以具有完全处于或至少部分 处于压缩行程期间的喷射正时。
具体参考压縮压缩(C: C)喷射模式，对特定的发动机温度和/或燃料喷射压 力，通过例如在第一燃烧事件中，在压缩行程期间喷射燃料两次，可以在燃烧室中产 生在调节下减少的排放。这允许在发动机冷起动的起动转动以来的第一燃烧事件中点 燃半均质的燃料云团及局部的浓混合气。
参考进气压缩(I: C)喷射模式，控制器可以用于基于燃料压力、发动机转速 及发动机起动温度改变喷射正时，以使点火期间在火花塞周围存在稳定的浓混合气。 进气行程喷射可能因均质进气太稀不能产生自燃，但如果存在来自其他来源的足够的 燃烧能量，则可以保持稳定的燃烧。压缩行程喷射在火花塞周围产生可以稳定地点燃 的局部浓混合气。
对于燃料压力变化，可以调节这些事件的正时，以使l)均质进气未在燃烧室中 过度扩散而在汽缸壁上液化，及2)燃料喷射的动量不会使压縮行程中喷射的较浓的燃料越过火花塞。
对于发动机转速，可以改变正时，以便调节喷射燃料所需的时间，从而将混合气 保持在火花塞区域附近。对于冷却剂温度变化，控制器可以使压縮行程中的喷射事件 尽可能晚(如，取决于喷射持续期，可以使其发生在压缩行程中较晚的部分)，以使 燃料由于压缩产生的热量从而可以更好地蒸发。此外，可以改变进气行程喷射和压缩 行程喷射之间的分配比率(如，所供给的燃料的相对量)，以使压缩行程期间喷射的 燃料质量不变，而进气行程期间的燃料喷射改变，从而以这样的方式对燃料在冷的汽 缸壁和活塞顶上的自然液化进行调节。例如，进气行程喷射量可以随事件基于温度改 变，以随着液化作用的改变逐渐减少。
参考进气进气(I: I)喷射模式，该模式考虑到均质的空燃进气，但允许较长 的喷射时间，以使燃料在燃烧室中扩散到汽缸壁和活塞顶。控制器可以响应于发动机 转速改变喷射正时，以使两次喷射都在燃烧室中恰当地混合，以得到真正的均质进气。
使用图2的示例方法，例如，可以校准一个或多个(或所有)上述喷射正时模式， 使其响应于燃烧事件改变，以适应发动机燃烧室设计变化、喷射器设计和指向、进气 运动变化等。此外，在某些示例中，各种喷射模式中的每个可以在有限的工况下可用， 这样的工况如温度、RPM、喷射压力、负荷、排气温度、EGR水平、凸轮正时、空燃 比等。因此，对喷射模式的选择不仅考虑燃烧事件数，而是进一步基于上述工况中的 一个或多个来考虑。
现参考图4和图5，图4示出可以选择的各种示例喷射模式和图5示出第一发动 机汽缸事件以来的多个事件中使用的示例喷射模式的表格。图4的表格中示出三个示 例起动工况及基于汽缸事件数进一步确定的对应的喷射模式。具体来说，图4示出点 火顺序为1-3-4-2的示例四汽缸发动机的燃烧汽缸、对第一燃烧事件以来的燃烧事件 计数的燃烧事件数，及三种不同工况下的喷射模式和正时。不同的工况可以是不同的 温度工况、不同的大气压、燃料导管压力/喷射压力、不同的停机持续期，或各种其 他参数，或其组合。
对第一工况，在第一燃烧事件中进行两次压缩行程喷射，然后接下来的五个燃烧 事件中的每个可以用I: C喷射工作。然后，对接下来的三个后续事件，可以使用I: I喷射，接下来对单独控制的其余事件使用I喷射。在第二工况下，第一事件用C: C 喷射工作，接下来的三个事件用C喷射工作，然后其余事件用I喷射工作。最后，第 三个示例示出所有事件都使用I喷射的操作。
注意，在预定数量的事件之后，例如，对喷射次数和/或喷射正时的选择可以基 于其他参数，并因此独立于事件计数。预定数量的事件可以随工况改变，如停机和/ 或重起动工况(如，起动以来的时间或可区分冷起动与可能出现在停机-起动怠速操 作期间的暖机重起动/热重起动的其他参数)。此外，这样的工况也可用于选择对应
于给定事件数的喷射模式。图6示出在发动机起动转动和/或加速转动期间响应于发动机事件调节喷射模式 的示例例程。首先，在610,例程判断当前工况是否包括发动机起动、起动转动，和 /或发动机加速转动工况。该判断可以基于各种指示，如曲轴位置传感器、驾驶者钥 匙位置等。如果是，则例程进入612，以判断是否启用基于事件的燃料喷射。这可以
包括判断例如当前起动是否是预定的发动机停机时间之后的冷起动，区别于停机时间 少于预定时间的热重起动。此外，也可以使用其他工况，如大气压、冷却剂温度、环
境温度等。在一个示例中，例程仅在发动机起动转动期间进入614。
对612的回答为是时，例程进入614,以确定汽缸事件数。例如，图8的例程可 用于确定起动期间第一燃烧事件以来的汽缸燃烧事件数，或起动期间第一供燃料事件 以来的汽缸供燃料事件数。然后，在615,例程判断事件数是否大于(可以随如发动 机转速等工况改变的)阈值。如果否，则例程进入616。在616,例程至少基于614 中确定的事件数，确定汽缸燃烧循环中的直接喷射次数。然后，在61S,例程基于各 种工况，包括事件数、汽缸空气量、进气温度，及其他工况，确定每次喷射的燃料喷 射量(如，所喷射的燃料的质量)。
然后，在620，例程基于各种工况，包括事件数，确定每次喷射的喷射正时、喷 射所处行程，和/或持续期。接下来，在622,例程至少基于614中确定的事件数， 确定点火正时。'此外，在624,例程可以基于事件数确定发动机中的各种其他致动器 的期望设置，包括进气运动控制阀位置、涡流控制阀位置、气门正时、EGR量等。然 后，在626,例程调节各种致动器和燃料喷射器，以实现上述确定的期望工况。
继续参考图6，对612的回答为否时，例程进入630，以使用基于时间的喷射模 式，和/或基于发动机起动以来的时间进行正时选择。此外，对615的回答为是时， 例程进入632,以独立于事件数确定喷射正时、喷射量，和/或喷射次数。
通过根据图6所示的示例方法进行操作，可以随事件数改变起动期间每循环的直 接喷射次数、每次喷射的正时/所处行程，和/或每次喷射的持续期(如，所供给的燃 料质量)，以使燃料分布和燃料供给更好地匹配快速变化的汽缸工况。
在一个示例中，可以例如使用如图7所示的各种数据结构，重新排列或组合图6 中的各种判断。具体来说，图7示出可存储在例如控制器12的存储器中，并可用于 如以图2或图6所示方式调节喷射次数和/或喷射正时的示例数据结构。具体来说， 图7示出第一喷射和第二喷射中的每次喷射的开始角SA (单位为曲轴角度数)及喷 射持续期D (单位为曲轴角度数)。虽然在该图中最多示出两次喷射的数据，但也可 以如所示那样使用附加喷射的附加数据。所示的每个开始角SA和持续期D都具有两 个下标，第一下标表示事件数，第二下标表示喷射次数。例如，SA"是第三汽缸点 火事件中的第二喷射的开始角。此外，虽然存储了对应于给定的可能喷射次数的数据， 但给定事件中的喷射次数可以变化。例如，通过使一个或多个值归零，可以在该事件 中略去该次喷射。虽然该示例示出喷射开始角和燃料量的值，但也可以存储各种其他参数，如喷射 开始角和终止角两者、以行程衡量的喷射正时等。
现参考图8，描述用于确定发动机汽缸事件计数的例程。在所述示例中，汽缸事 件计数表示发动机起动期间第一燃烧事件以来的燃烧事件数。然而，可以使用各种其 他汽缸事件计数，如第一喷射事件以来的喷射次数、第一点火事件以来的点火事件数， 或其他。
首先，在810,例程判断发动机当前是否停止。如果是，则在812将计数重置为 零。否则，例程进入814，判断是否发生了事件。如果是，则例程在816使汽缸事件 计数递增l。否则，例程终止。可以使用其他参数来终止(并重置)发动机事件计数， 如达到预定的发动机转速、发动机失速、发动机不点火，或其他参数。
现参考图9A-图9B,在两个表格中示出随事件数改变喷射所处行程及每循环喷 射次数两者的替代示例。图9A示出先改变喷射次数(*),然后改变喷射正时(**) 的第一示例，而图9B示出在一个事件中改变喷射次数和喷射正时两者(***)的第二 示例。
注意，本文中包括的示例控制和估值例程可用于各种发动机和/或汽车系统配置。 本文所述的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种，如事件驱动、中 断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种步骤、操作或功能可以按所示的顺序 执行、并行执行，或在某些情况下略去。类似地，处理的顺序不是实现本文中所述的 示例实施例的特征和优点所必需，而是为便于演示和说明而提供。取决于所使用的具 体策略，可以重复执行所示步骤和功能中的一个或多个。此外，所述步骤可以在图形 上表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒体中的代码。
图IO示出从静止开始的示例发动机起动，其中根据事件数启用几种喷射模式。 每循环喷射次数可以随事件数，如第一燃烧事件以来的燃烧事件数、第一供燃料事件 以来供燃料的汽缸数等改变。在该示例中，在前几个汽缸供燃料事件中，使用高压分 次喷射(L C)操作，然后该操作延续，直到在其后使用单次进气行程喷射。该图示 出第一喷射及第二喷射(如果存在)的汽缸燃烧事件数以及发动机转速和喷射脉冲宽 度(PW)(及下图中的喷射正时)。两个图示出如何随事件及其他搡作参数改变喷射 正时和喷射脉冲宽度，以提供期望的起动性能。
应理解，在本文中公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不应 被视为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、 1-4、 1-6、 V-12,对置4，及其他发动机类型。本发明的主题包括在本文中公开的各 种系统和配置，及其他特征、功能，和/或属性的所有新颖和非易见的组合及子组合。
本发明的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权 利要求可能引用"一个"元素或"第一"元素或其等价。这样的权利要求应被理解为 包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本发明权 利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权 利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括 在本发明的主题之内。
权利要求
1.一种起动使用直接燃料喷射的内燃发动机的方法，包括基于第一汽缸事件以来的汽缸事件数，调节每燃烧循环中的直接喷射次数。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述汽缸事件数是起动期间第一汽 缸燃烧事件以来的汽缸燃烧事件数。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述起动包括发动机起动转动，且 在所述第一汽缸事件中每循环使用两次喷射。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直接喷射次数还基于发动机停 机时间。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直接喷射次数还基于所述起动 是否发生在怠速/停机操作或发动机停机之后。
6. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括在使用多次喷射时，基于事 件数改变多次喷射之间的喷射正时和供给燃料的相对量。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，改变正时包括在所述第一汽缸事件 以来的预定数量的事件之后，将至少一次喷射从至少部分的压缩行程喷射改变为至少 部分的进气行程喷射。
8. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括在预定工况出现之后，切换 至独立于事件数调节所述喷射次数。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述预定工况出现之后，还将喷 射量或喷射正时切换至独立于事件数。
10. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括基于所述事件数，调节进气 运动控制阀。
11. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还基于温度改变所述喷射次数。
12. —种起动使用直接燃料喷射的内燃发动机的方法，包括 基于第一汽缸事件以来的汽缸事件数，调节每燃烧循环中的直接喷射次数；及 基于所述汽缸事件数，调节所述直接喷射次数的正时。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述汽缸事件数是起动期间第一 汽缸燃烧事件以来的汽缸燃烧事件数。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述起动包括发动机起动转动。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述直接喷射次数还基于发动机 停机时间。
16. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述直接喷射次数还基于所述起 动是否发生在怠速/停机搡作或发动机停机之后。
17. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括在使用多次喷射时，基于 事件数改变多次喷射之间的喷射正时和供给燃料的相对量。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，改变正时包括在所述第一汽缸事 件以来的预定数量的事件之后，将至少一次喷射从至少部分的压缩行程喷射改变为至 少部分的进气行程喷射。
19. 一种用于控制使用直接燃料喷射的内燃发动机的起动的方法，包括 在第一起动工况期间，根据第一汽缸事件以来的汽缸事件数，调节每燃烧循环中的直接喷射次数；及在第二起动工况期间，在多个事件中保持每燃烧循环中的直接喷射次数。
20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括调节在其间所述次数的直 接喷射中提供至少部分喷射的汽缸行程，所述调节还基于所述汽缸事件数，其中所述 起动包括发动机起动转动，所述汽缸事件数是所述起动期间第一汽缸燃烧事件以来的 汽缸燃烧事件数，且所述直接喷射次数还基于所述起动期间的温度。
21. —种起动使用直接燃料喷射的内燃发动机的方法，包括 在发动机起动转动期间，及在第一汽缸事件期间，执行第一和第二直接燃料喷射，所述第一直接燃料喷射至少部分地发生在所述第一汽缸事件中的进气行程期间，所述第二直接燃料喷射至少部分地发生在所述第一汽缸事件中的压缩行程期间；混合所述第一和第二直接燃料喷射的燃料与汽缸中的空气；及 燃烧所述第一和第二直接燃料喷射的燃料，以产生所述起动转动的第一燃烧事件。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括在后续的燃烧事件中继续 执行第一和第二直接燃料喷射，直至排气温度达到暖机工况。
全文摘要
本发明提供一种基于直接喷射事件的发动机起动方法，包括基于第一汽缸事件以来的汽缸事件数，调节每燃烧循环中的直接喷射次数。本发明的方法可以按选择的方式改变喷射次数和/或喷射正时，以便以可重复性更高的方式在较大范围的事件中实现改进的燃烧。
文档编号F02N19/00GK101285425SQ200810005598
公开日2008年10月15日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月15日
发明者埃里克·克伦格尔, 埃里克·斯托赫克, 埃里克·柯蒂斯, 政 徐, 易建文 申请人:福特环球技术公司