在各种操作模式下控制发动机的方法与流程

本公开涉及通过控制发动机的喷射器来控制燃料喷射的技术，并且更具体地，涉及在各种操作模式下控制发动机的方法。本公开还涉及用于控制在发动机的同一燃烧室中提供有两个喷射器以供应燃料的双喷射器发动机的方法，该方法基于各种操作模式中的一个操作模式分配要从两个喷射器喷射的燃料量。

背景技术：

与车辆被用于商业目的或者驾驶被视为必需品的以往情形不同，对于业余爱好者来说，以享受为目的驾驶现在已经变得普遍，并且越来越多的人希望使用一个车辆享受不同模式的下驾驶。此外，由于油价高以及关于CO₂和废气的规定日益严格，研发燃料效率提高且具有环保特性的车辆已经成为一个至关重要的问题。

传统上，在自然吸气多点喷射(MPI)的情况下，在单个燃烧室中提供有单个喷射器，并且为了将足量的燃料以充分汽化的状态供给到对应的燃烧室，即使在进气阀打开期间以外的时间段期间，也需要经由喷射器喷射燃料。

然而，如上所述，在进气阀未打开的状态下喷射燃料会导致各种问题，例如使进气口壁表面润湿的燃料的壁润湿现象，其结果是对车辆的燃料效率和有害排放物质的排放产生不利影响。

另一方面，为了提高容积效率以提高燃料效率并减少有害排放物的排放，双喷射器发动机构成为，两个喷射器被设置在单个燃烧室中并且经控制以将适当量的燃料供给到燃烧室。

在如上所述的双喷射器发动机中，喷射器需要尽可能靠近进气阀打开的位置安装，以便减少壁润湿现象。此外，为了实现均匀的燃料/空气混合物并降低其温度，喷射器需要在进气阀打开的状态下喷射燃料。另外，为了减少壁润湿现象，喷射器需要低的渗透性。

因此，喷射器的协调控制可以确定例如供给到燃烧室的燃料的汽化，并且燃料的汽化对发动机的燃烧具有相当大的影响，最终具有很强的能力改变车辆的燃料效率和有害排放物质的生成。

因此，需要提供一种在各种操作模式下控制发动机的方法，该方法基于用户的喜好定义各种操作模式并且控制与每种模式对应的燃料量，由此通过减少有害排放物质的排放来提高燃料效率并满足环境法规。

在该部分中公开的内容仅仅用于增强对本公开的总体背景的理解，不应当视为承认或以任何形式暗示所公开的内容已为本领域技术人员知晓。

技术实现要素：

本公开提供一种用于控制具有双喷射器和各种操作模式的发动机的方法，该方法包括以下步骤：基于各种操作模式中的操作模式，选择被配置用于喷射燃料的喷射器的数量；以及基于对是在进气阀打开的状态下喷射燃料还是在进气阀关闭的状态下喷射燃料的选择，喷射燃料。

操作模式可以分为一般模式、目的在于提高燃料效率的第一模式和目的在于提高性能的第二模式。

在一般模式下，控制器可以被配置为通过以先前输入的方式调整喷射器的喷射比例、喷射量和喷射正时，控制要被引入到燃烧室中的燃料量的调整。

在第一模式下可以只用一个喷射器执行喷射。

在第二模式下可以用两个喷射器执行喷射。

喷射燃料的步骤可以包括，调整主喷射器和辅助喷射器的喷射正时，使得在下止点(BDC)和上止点(TDC)之间的规定的设定区间内喷射燃料。

在燃料喷射步骤中，当主喷射器的有效喷射时段被设定成从BDC之前延续到BDC之后时，可以控制喷射器，使得有效喷射时段被移到设定区间中。

在燃料喷射步骤中，当主喷射器的有效喷射时段被设定成在TDC之 后发生时，可以控制喷射器，使得有效喷射时段被移到设定区间中。

在燃料喷射步骤中，当主喷射器的有效喷射时段被设定成从TDC之前延续到TDC之后时，可以控制喷射器，使得有效喷射时段被移到设定区间中。

在燃料喷射步骤中，可以控制主喷射器和辅助喷射器以喷射燃料，使得当主喷射器的有效喷射时段被设定成从BDC之后的时间延续到TDC之后的时间并且比设定区间长时，主喷射器的有效喷射时段被移到设定区间中。

在燃料喷射步骤中，可以控制喷射器，使得主喷射器在整个设定区间期间喷射燃料，辅助喷射器从主喷射器的后期喷射时段的后期与主喷射器同时喷射燃料，并持续主喷射器的、落在设定区间之外的额外有效喷射时段。

在燃料喷射步骤中，可以控制喷射器，使得辅助喷射器从设定区间的后半部分起喷射燃料，并且主喷射器在辅助喷射器喷射燃料之后喷射燃料。

在燃料喷射步骤中，可以控制喷射器，使得主喷射器在整个设定区间期间喷射燃料，辅助喷射器在通过从设定区间减去主喷射器的、落在设定区间之外的额外有效喷射时段而计算出的时段期间喷射燃料，并且主喷射器额外地在被减去的时段期间喷射燃料。

附图说明

从下面结合附图进行的详细描述中，将更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优势以及其它目的、特征和优势，在附图中：

图1是在各种操作模式下控制发动机的方法的流程图；

图2是示出在各种情况下的燃料喷射正时的校正的视图；

图3是示出发动机的速度与扭矩之间的关系的曲线图；以及

图4是示出发动机的速度与负载之间的关系的曲线图。

具体实施方式

现在将详细参考根据本公开的示例性形式的用于在各种操作模式 下控制发动机的方法，本公开的示例在附图中示出。在可能情况下，在全部附图中将使用相同的参考标号来指示相同或相似的部分。

如上面关于现有技术所描述的，双喷射器被用于在单个车辆中实现各种操作模式，并且可以精确地调整例如喷射器的数目、非对称/对称流量施加、喷射比例、喷射量和喷射正时，以提高用户的满意度和燃料效率并符合环境法规。

为了使燃料效率或动力性能最大化，重要的是在减速状况下减少机械制动，在燃料减少的状况下(单个气缸和单次喷射操作)经由惯性行驶而最小化燃料的消耗，以及在加速状况下避免快速加速(两个气缸+开阀喷射)。另外，当驾驶者请求时，实施恒速驾驶以提高燃料效率，并且为了减少燃料消耗，以特定方式加速车辆以便动态优化。

本公开提出了一种根据在弯道、坡道和坡路上的驾驶者的请求而提高动力性能或燃料效率的控制方法，并且旨在使用该控制方法根据驾驶者的请求而最小化或最大化内燃机气缸中的能耗。

具体地，控制方法旨在通过按照驾驶者的要求并基于驾驶路径的形状来调整车辆的速度，从而减少不必要的加速和制动，以提高动力性能或燃料效率，以便与目前应用的自适应巡航控制技术相比，提高稳定性和驾驶者的方便。

根据本公开的示例性形式的用于在各种操作模式下控制发动机的方法包括(针对具有双喷射器的发动机)：基于各种操作模式中的一种操作模式选择喷射燃料的喷射器的数量的喷射器选择步骤S100；和基于对是在进气阀打开的状态下喷射燃料还是在进气阀关闭的状态下喷射燃料的选择来喷射燃料的燃料喷射步骤S300。

虽然可以基于设计或环境来设置各种操作模式，但在本公开中，操作模式可以划分为一般模式M1、目的在于提高燃料效率的第一模式M2和目的在于提高性能的第二模式M3。为了方便描述，这些模式将被称作并描述为一般模式M1、燃料效率模式M2和运动模式M3。另外，在喷射器选择步骤S100之前可以执行基于用户的选择来选择操作模式的操作模式选择步骤S500。

当用户选择一般模式M1时，控制器被配置为以先前输入的方式调整喷射比例、喷射量和喷射正时，由此调整要被引入到燃烧室中的燃 料量。更具体地，控制器被配置为通过应用到单个气缸的主喷射器和辅助喷射器调整燃料的喷射。当基于道路状况和驾驶状况调整主喷射器和辅助喷射器的对称或非对称流量、喷射比例、喷射量和喷射正时时，燃料喷射被实现为使得基于驾驶状况适当地调整动力性能和燃料效率。

当选择燃料效率模式M2时，用户已选择了燃料效率和燃料节省，而不是车辆的动力性能。因此，在喷射器选择步骤S100中，控制操作被执行为仅使用单个气缸的单个喷射器喷射燃料。另外，在燃料喷射步骤S300中，当选择了燃料效率模式M2时，控制操作被执行为在车辆行驶中根据当时的需求，在进气阀打开的状态下或在进气阀关闭的状态下喷射燃料，这可以减少喷射到燃烧室中的燃料量，从而使燃料效率提高5％至10％的范围。

当用户选择运动模式M3时，在喷射选择步骤S100中，应用于单个气缸的主喷射器和辅助喷射器均被控制以喷射燃料。另外，为了提高发动机的动力性能，在进气阀打开的状态下喷射燃料，由此增加燃料量并增大所需扭矩，这具有使性能提高2％至4％范围的效果。

在图2中，在燃料喷射步骤S300中，调整主喷射器和辅助喷射器的有效喷射时段，以使得在BDC和TDC之间的规定的设定区间期间喷射燃料。因此，同样地控制主喷射器和辅助喷射器，以确保燃料喷射在BDC与TDC之间的整个时段期间发生。下面将参考图2描述用于控制主喷射器和辅助喷射器的方法。

情形1至情况3是只有主喷射器喷射燃料的情况。在情况1中，有效喷射时段被设置为从BDC之前延续到BDC之后，并且喷射器被控制为使得有效喷射时段移到设定区间中。在情况2中，有效喷射时段被设置在TDC之后，并且喷射器被控制为使得有效喷射时段移到设定区间中。在情况3中，有效喷射时段被设置为从TDC之前延续到TDC之后，并且喷射器被控制为使得有效喷射时段移到设定区间中。

情况4是主喷射器的有效喷射时段被设置为从BDC之后的时间延续到TDC之后的时间的情况。在这种情况下，由于有效喷射时段被设置为比设定区间长，因此主喷射器和辅助喷射器均被控制以喷射燃料，使得有效喷射时段移到设定区间中。以此方式，控制器被配置为控制 喷射器以提供校正的有效喷射时段。

在情况4中，首先，通过将主喷射器的有效喷射时段移到设定区间中来校正主喷射器的有效喷射时段。这里应注意，主喷射器的有效喷射时段比设定区间长，存在落在设定区间之外的主喷射器的额外有效喷射时段。于是，控制辅助喷射器，使其从主喷射器的喷射时段的后期开始与主喷射器一起喷射燃料并且持续额外有效喷射时段。在情况4-1中，控制辅助喷射器，使其从设定区间的后半部分起喷射燃料，并且控制主喷射器，使其在辅助喷射器喷射燃料之后喷射燃料。在燃料喷射步骤S300中，在情况4-2中，控制主喷射器，使其在整个设定区间期间喷射燃料。这里应注意，主喷射器的有效喷射时段比设定区间长，存在落在设定区间之外的主喷射器的额外有效喷射时段。因此，控制辅助喷射器，使其在从设定区间减去主喷射器的额外有效喷射时段而计算出的时段期间喷射燃料。在这种情况下，控制主喷射器，使其在被减去的时段期间额外地喷射燃料。

如上所述，在本公开的示例性形式中，校正燃料的有效喷射时段，使其符合每种情况，并且控制喷射器以在校正的有效喷射时段期间喷射燃料，所以车辆行驶可以被实现为符合用户的期望模式，例如目的在于提高燃料效率的模式或目的在于提高性能的模式。当然，有效喷射时段的设定可以根据车辆环境或其他设定条件而改变，并且不特别限于以上描述。

图3是示出发动机的速度与扭矩之间的关系的曲线图。点A对应于节流阀的打开状态。在该状态下，重要的是提高气缸内的吸入效率和提高燃烧效率以便抗爆震。因此，为了增大吸入空气的冷却效果、减少壁润湿现象以及提高汽化能力，在阀门打开的状态下以喷雾优化条件喷射燃料。另外，重要的是提高燃烧效率以便抗爆震。为此，执行喷雾雾化、独立喷射和多级喷射，以增加燃料的均匀性、增强汽化能力并促进燃料的扩散。

点B与点A相比具有低负载，但是仍然呈现出高负载。因此，与点A一样，重要的是提高燃烧效率以便抗爆震。为此，执行喷雾雾化、独立喷射和多级喷射，以增加燃料的均匀性、增强汽化能力并促进燃料的扩散。

点C、点D和点E与点A和点B相比具有低负载，并且对应于空转或快速空转状态。在该状态下，需要防止泵损耗。因此，点C、点D和点E可以对应于低负载、滑行、预热和快速空转状态，并且重要的是经由高排气再循环(EGR)速率和快速催化剂预热来提高燃烧稳定性。因此，重要的是减少壁润湿现象。为此，打开阀门，以喷雾优化条件喷射燃料，并且使用涡流控制阀执行独立喷射和多级喷射，以便有效地促成(promote)燃烧室中的涡流。另外，为了提高燃烧效率，增加燃料的均匀性以减少壁润湿现象并增加燃料扩散。也就是说，为了减少壁润湿现象，如上所述地打开阀门并在喷雾优化状态下喷射燃料，并且为了有效地促成燃烧室中的涡流，使用涡流控制阀以执行独立喷射和多级喷射。另外，使用涡流控制阀实施独立喷射和多级喷射以有效地促成燃烧室中的涡流可以增加燃料的扩散。

考虑在冷却期间的烃(HC)排放区间，通常，在开启点火之后，HC的排放起初在5秒内增加。此时，主要目的是减少从发动机排放的HC的量并减少未燃烧HC的量，并且因此喷射雾化燃料。

当在开启点火后预热催化剂时，为了减少从催化剂排放的HC的量并扩大延迟极限，在阀门打开的状态下以喷雾优化条件喷射燃料。此时，可以可选地使用独立喷射和涡流控制阀。另外，与在开启点火之后紧接的状态相同，为了减少从发动机排放的HC的量和未燃烧HC的量，可选地，可以使燃料雾化并且可以执行多级喷射。

之后，当预热发动机时，为了减少从催化剂排放的HC的量并促进燃料效率的控制，在阀门打开的状态下以喷雾优化条件喷射燃料。此时，可以可选地执行多级喷射。此外，为了减少从发动机排放的HC的量和未燃烧HC的量，可选地，可以使燃料雾化并且可以执行多级喷射。

这里，考虑在阀门的打开状态和关闭状态下的喷射，在阀门关闭的状态下喷射燃料导致壁润湿现象，并且在一些情况下导致燃料以结块(agglomerated)状态被引入到燃烧室中，由于燃料不均匀而导致不完全燃烧。然而，在阀门打开的状态下喷射燃料将减少壁润湿现象，由此防止燃料以结块状态被引入到燃烧室中，并且由此减少不完全燃烧。

在高负载状态(即发生爆震的状态)下，在阀门打开的状态下喷射 燃料，以便减少端口的壁润湿现象并使用吸入的空气实现冷却，由此通过提高燃烧稳定性，具有减少爆震发生的效果。

在低负载状态(即最大扭矩时的最小点火提前角(MBT)状态)下，同样地在阀门打开的状态下喷射燃料，以便通过提高燃烧稳定性实现高EGR率，并通过使用均匀的燃料提高燃烧效率。

在根据本公开的用于在各种操作模式下控制发动机的方法中，首先，在喷射器选择步骤S100中，基于发动机的速度与负载之间的关系选择喷射器的数量，以确定是执行多级喷射还是单级喷射。接着，在燃料喷射步骤S300中，基于对是在进气阀打开的状态下喷射燃料还是在进气阀关闭的状态下喷射燃料的选择来实施燃料喷射。控制器被配置为，控制喷射器以提高容积效率并增大在低速高负载区域中的响应速度，并且还控制喷射器以提高在高速高负载区域中的容积效率。另外，控制器被配置为，控制喷射器以提高燃料效率并减少中等负载区域中的HC，控制喷射器以提高燃料效率并提高低速低负载区域中的启动特性，并且控制喷射器以提高空转状态下的燃烧稳定性。

图4是示出发动机的速度与负载之间的关系的曲线图。如上所述，控制喷射器以在空转时最小化总烃(THC)并实现燃烧稳定化和负吸入压力。另外，在联邦测试规程75(FTP-75)(其为用于燃料效率测量的城市模式)的主要操作区域中，控制喷射器以调整燃料的量，以便在一般模式M1、燃料效率模式M2和运动模式M3下操作。也就是说，控制器被配置为基于在喷射器选择步骤S100和燃料喷射步骤S300中的用户选择来控制喷射器的数量、喷射比例、喷射量和喷射正时。

可以应用连续可变气门正时(CVVT)系统。在这种情况下，针对单个燃烧室使用两个喷射器，以便最大化全负载正时以及中等负载和高负载区域中的燃料量。在这种情况下，可以最大程度地使用喷射器，并且可以在阀门打开的状态下喷射燃料。此外，在全负载区域中，可以使用专注于动力性能的喷射策略(与在中等负载和高负载区域中的策略类似)。在中速和高速区域中，执行有趣驾驶(fun-to-drive)控制。

如从上述说明中显而易见，根据本公开的用于在各种操作模式下控制发动机的方法具有以下优势：经由燃料雾化提高了混合空气的均匀性；由于减少了燃料浸透(invasion)，消除了端口或进气阀的壁润湿 现象；以及通过在阀门打开的状态下喷射燃料时进行空气冷却，减轻了爆震特性。另外，在全负载性能条件下，通过改善爆震特性，导致点火时间提前，这具有使发动机扭矩提高1％至3％(取决于RPM)的效果，并且在部分负载条件下，在阀门打开的状态下燃料喷射，这具有经由点火时间提前而使燃料效率提高0.33％的效果。

虽然出于说明目的公开了本公开的示例性形式，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离所附权利要求中描述的本公开的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。