专利名称：瞬态发动机操作控制燃料喷射减少微粒排放的系统和方法
技术领域：
本公开内容涉及发动机控制系统并且更具体地涉及在瞬态发动机操作期间控制燃料喷射以减少微粒排放的系统和方法。
背景技术：
这里提供了背景技术描述以便大体描述本公开内容的背景。在本背景技术部分所描述范围内的当前署名发明者的工作以及在提交时未作为现有技术的描述的各方面，既不明确地也不暗示地被认为是与本公开内容相抵触的现有技术。内燃发动机通过进气系统将空气抽吸到进气歧管内，这可以通过节气门来调节。 进气歧管内的空气被分配到多个汽缸且与燃料结合从而生成空气/燃料(A/F)混合物。在火花点火直接喷射(SIDI)发动机中，燃料喷射器将燃料直接喷射到汽缸内。汽缸包括压缩 A/F混合物的活塞。火花塞产生火花来点燃汽缸内的被压缩A/F混合物，从而驱动活塞。活塞的运动旋转地转动曲轴并产生驱动扭矩。
发明内容
发动机的控制系统包括瞬态操作探测模块、喷射判定模块和喷射控制模块。瞬态操作探测模块探测发动机是否在瞬态操作。喷射判定模块基于燃料请求后的逝去时间以及多个发动机工作参数中的至少一个参数来进行如下所述中的至少一种(i)将每个燃烧循环的燃料喷射次数增加到N ;和(ii)调节每次燃料喷射的周期，其中N是大于或等于二的整数。喷射控制模块基于(i )每个燃烧循环的N次燃料喷射和(ii )被调节的周期中的至少一者来控制瞬态期间的燃料喷射。用于控制发动机的方法包括基于燃料请求后的逝去时间以及多个发动机工作参数中的至少一个参数来探测发动机是否在瞬态操作，从而进行如下所述中的至少一种 (i)将每个燃烧循环的燃料喷射次数增加到N jP(ii)调节每次燃料喷射的周期，其中N是大于或等于二的整数；以及基于(i )每个燃烧循环的N次燃料喷射和(ii )被调节的周期中的至少一者来控制瞬态期间的燃料喷射。本发明还提供了以下技术方案。方案I. 一种发动机的控制系统，包括
瞬态操作探测模块，其探测所述发动机是否在瞬态操作；
喷射判定模块，其基于燃料请求之后的逝去时间以及多个发动机工作参数中的至少一个来执行以下至少一者(i )将每个燃烧循环的燃料喷射次数增加到N ;以及(ii )调节每次所述燃料喷射的周期，其中N是大于或等于二的整数；以及喷射控制模块，其基于(i)每个燃烧循环的N次燃料喷射和(ii)被调节的周期中的至少一者来控制所述瞬态期间的燃料喷射。方案2.根据方案I所述的控制系统，其中所述多个发动机工作参数包括发动机负载、发动机速度和发动机温度。方案3.根据方案2所述的控制系统，其中随着发动机负载增加，所述喷射判定模块选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。方案4.根据方案2所述的控制系统，其中随着发动机速度增加，所述喷射判定模块选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。方案5.根据方案2所述的控制系统，其中随着发动机温度降低，所述喷射判定模块选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。方案6.根据方案I所述的控制系统，其中各个所述周期是预定喷射周期的等分部分，并且其中所述预定喷射周期是针对所述发动机的稳态操作被预先确定的。方案7.根据方案6所述的控制系统，其中所述被调节的周期的总和等于所述预定喷射周期。方案8.根据方案6所述的控制系统，其中所述稳态包括当进入所述发动机的质量空气流量(MAF)在预定周期期间的变化小于预定量时的周期。方案9.根据方案8所述的控制系统，其中所述瞬态包括当进入所述发动机的MAF 在所述预定周期期间的变化大于所述预定量时的周期。方案10.根据方案9所述的控制系统，其中所述燃料请求响应于驾驶员快速打开节气门和减速燃料截断(DFCO)事件结束之一。方案11. 一种控制发动机的方法，包括
探测所述发动机是否在瞬态操作；
基于燃料请求之后的逝去时间以及多个发动机工作参数中的至少一个来执行以下至少一者(i)将每个燃烧循环的燃料喷射次数增加到N ；以及(ii)调节每次所述燃料喷射的周期，其中N是大于或等于二的整数；以及
基于(i )每个燃烧循环的N次燃料喷射和(ii )被调节的周期中的至少一者来控制所述瞬态期间的燃料喷射。方案12.根据方案11所述的方法，其中所述多个发动机工作参数包括发动机负载、发动机速度和发动机温度。方案13.根据方案12所述的方法，还包括随着发动机负载增加而选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。方案14.根据方案12所述的方法，还包括随着发动机速度增加而选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。方案15.根据方案12所述的方法，还包括随着发动机温度降低而选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。方案16.根据方案11所述的方法，其中各个所述周期是预定喷射周期的等分部分，并且其中所述预定喷射周期是针对所述发动机的稳态操作被预先确定的。方案17.根据方案16所述的方法，其中所述被调节的周期的总和等于所述预定喷射周期。
方案18.根据方案16所述的方法，其中所述稳态包括当进入所述发动机的质量空气流量(MAF)在预定周期期间的变化小于预定量时的周期。方案19.根据方案18所述的方法，其中所述瞬态包括当进入所述发动机的MAF在所述预定周期期间的变化大于所述预定量时的周期。方案20.根据方案19所述的方法，其中所述燃料请求响应于驾驶员快速打开节气门和减速燃料截断(DFCO)事件结束之一。从下文提供的详细描述将显而易见到本公开内容的进一步应用领域。应该理解， 详细描述和特定示例旨在仅是描述性的并且不试图限制本公开内容的范围。
从详细描述和附图将更加完整地理解本公开内容，附图中
图I是根据本公开内容的一种实施方式的示例性发动机系统的功能框图2是根据本公开内容的一种实施方式的示例性控制模块的功能框图；以及图3是示出根据本公开内容的一种实施方式的用于控制燃料喷射来减少微粒排放的示例性方法的步骤的流程图。
具体实施例方式下述说明实质上仅是示意性的并且不以任何方式试图限制公开内容、其应用或使用。为了简明，相同的附图标记将用于附图中来指代类似元件。如这里所用，术语“A、B和 C中的至少一者”应该被认为意味着使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应该理解，在不改变本公开内容的原理的情况下可以以不同次序来执行方法中的步骤。如这里所用的，术语“模块”可以指代的是下述各项中的部分或包括下述各项专用集成电路(ASIC)、电子电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)、执行代码的(共享、专用或成组)处理器、提供所述功能的其他适当元件或者上述一些或全部的组合(例如片上系统)。术语“模块”可以包括存储由处理器执行的代码的(共享、专用或成组)存储器。上面使用的术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指的是程序、 例程、函数、类别和/或对象。上面使用的术语“共享”意味着来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个(共享)处理器被执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可以被单个(共享)存储器存储。上面使用的术语“成组”意味着来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组处理器来执行。此外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器来存储。这里描述的设备和方法可以通过被一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来实现。计算机程序包括被存储在非临时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括被存储的数据。非临时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储器和光学存储器。火花点火直接喷射(SIDI)发动机可以每燃烧循环执行N次燃料喷射(N ^ I)从而喷射所需的燃料量。例如，所需燃料量可以基于燃料请求。燃料喷射脉冲的数量N可以根据发动机工况而变化。例如，多脉冲燃料喷射(N ^ 2)可以用于特定情况，例如催化剂起燃操作或爆震减轻(knock abatement)期间。另一方面,单脉冲燃料喷射(N=I)可以用于所有其他工况(即，默认操作)。喷射周期可以代表N次燃料喷射喷射了所需燃料量的整个周期。 喷射周期可以被预先确定以便最大化发动机稳态操作期间的燃料经济性和/或动力。发动机的稳态操作可以包括发动机质量空气流量(MAF)的改变在预定周期期间小于预定量时的周期。不过，当在发动机的瞬态操作(即非稳态)期间被使用时，基于预定喷射周期的燃料喷射会增加微粒排放。发动机的瞬态操作可以包括发动机MAF的变化在预定周期期间大于预定量时的周期。排气处理系统通常在将排气气体释放到大气之前处理排气气体从而去除气态排放。因此，可以使用微粒物质(PM)过滤器来去除微粒。不过PM过滤器会增加排气处理系统的成本。微粒可以是雾化和/或汽缸温度的函数。因此，增加每个燃烧循环的燃料喷射次数可减少微粒排放。具体地，增加每个燃烧循环的燃料喷射次数可增加燃烧效率，从而导致更少的未燃燃料和更少的微粒。例如，可以在与稳态操作相同的喷射起点(SOI)时间开始相继地发生多次燃料喷射。SOI正时可以由上止点之前的度数(° BTDC)来代表。每次燃料喷射的周期可以是预定喷射周期的等分部分。不过，此外，每次燃料喷射的周期可以被调节成减少微粒排放。例如，喷射分流比(R)可以指示出各燃料喷射期间传送的占全部燃料的比(例如，O. 5=50%)。仅作为示例，在表I中示出了瞬态操作期间每个燃烧循环两次燃料喷射(N=2)。
权利要求
1.一种发动机的控制系统，包括瞬态操作探测模块，其探测所述发动机是否在瞬态操作；喷射判定模块，其基于燃料请求之后的逝去时间以及多个发动机工作参数中的至少一个来执行以下至少一者(I)将每个燃烧循环的燃料喷射次数增加到N ;以及(ii )调节每次所述燃料喷射的周期，其中N是大于或等于二的整数；以及喷射控制模块，其基于(i)每个燃烧循环的N次燃料喷射和(ii)被调节的周期中的至少一者来控制所述瞬态期间的燃料喷射。
2.根据权利要求I所述的控制系统，其中所述多个发动机工作参数包括发动机负载、 发动机速度和发动机温度。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中随着发动机负载增加，所述喷射判定模块选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其中随着发动机速度增加，所述喷射判定模块选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。
5.根据权利要求2所述的控制系统，其中随着发动机温度降低，所述喷射判定模块选择性地增加每个燃烧循环的燃料喷射次数。
6.根据权利要求I所述的控制系统，其中各个所述周期是预定喷射周期的等分部分， 并且其中所述预定喷射周期是针对所述发动机的稳态操作被预先确定的。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述被调节的周期的总和等于所述预定喷射周期。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述稳态包括当进入所述发动机的质量空气流量(MAF)在预定周期期间的变化小于预定量时的周期。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中所述瞬态包括当进入所述发动机的MAF在所述预定周期期间的变化大于所述预定量时的周期。
10.一种控制发动机的方法,包括探测所述发动机是否在瞬态操作；基于燃料请求之后的逝去时间以及多个发动机工作参数中的至少一个来执行以下至少一者(i)将每个燃烧循环的燃料喷射次数增加到N ；以及(ii)调节每次所述燃料喷射的周期，其中N是大于或等于二的整数；以及基于(i )每个燃烧循环的N次燃料喷射和(ii )被调节的周期中的至少一者来控制所述瞬态期间的燃料喷射。
全文摘要
本发明涉及瞬态发动机操作控制燃料喷射减少微粒排放的系统和方法。发动机的控制系统包括瞬态操作探测模块、喷射判定模块和喷射控制模块。所述瞬态操作探测模块探测所述发动机是否在瞬态操作。所述喷射判定模块基于燃料请求之后的逝去时间以及多个发动机工作参数中的至少一个来执行以下至少一者(i)将每个燃烧循环的燃料喷射次数增加到N；以及(ii)调节每次所述燃料喷射的周期，其中N是大于或等于二的整数。所述喷射控制模块基于(i)每个燃烧循环的N次燃料喷射和(ii)被调节的周期中的至少一者来控制所述瞬态期间的燃料喷射。
文档编号F02D41/30GK102606327SQ20121001706
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者H.G.桑托索, J.D.考吉尔, J.M.艾伦伯格, J.O.沃尔德曼, J.T.施巴塔 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司