可变排量发动机中提前点火控制的方法和系统的制作方法_2

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的流量和/或进气的压力。例如,如图2所示,节气门20可设置在压缩机174下游,或可选地设置在压缩机174上游。
[0025]排气通道148可接收来自发动机10的除汽缸14以外的其他汽缸的排气。排气传感器128被示出为连接至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可选自各种适于提供排气空气/燃料比的指示的传感器,例如,诸如线性氧传感器或UEGO (宽域或宽范围排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO (如所述)传感器、HEGO (加热的EG0)传感器、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(TWC)、N(^f集器、各种其他排放控制装置、或它们的组合。
[0026]通过位于排气通道148中的一个或多个温度传感器(未示出)可估计排气温度。可选地,基于诸如速度、负载、空燃比(AFR)、点火延迟等的发动机操作条件可推断出排气温度。此外,通过一个或多个排气传感器128可计算出排气温度。可以意识到,可以可选地通过此处列举的温度估计方法的任意组合估计出排气温度。
[0027]发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如,汽缸14被示出为包括位于汽缸14的上部区域处的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中,发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可包括位于汽缸的上部区域处的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
[0028]控制器12可通过凸轮致动系统151的凸轮致动控制进气门150。同样地,控制器12可通过凸轮致动系统153控制排气门156。凸轮致动系统151和153可各自包括一个或多个凸轮且可利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCTjD图1所示)系统、可变气门正时(WT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。通过气门位置传感器155和157可分别确定进气门150和排气门156的位置。在替代实施例中,可通过电动阀致动控制进气门和/或排气门。例如,汽缸14可以可选地包括通过电动阀致动进行控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动进行控制的排气门。在其他实施例中,可通过常规气门致动器或致动系统、或可变气门正时致动器或致动系统控制进气门和排气门。
[0029]汽缸14可具有压缩比,该压缩比为当活塞138从底部中心至顶部中心时的体积比。通常,压缩比在9:1至10:1的范围内。然而,在一些使用不同燃料的实例中,可增大压缩比。例如,当使用较高辛烷值燃料或具有较高的潜在汽化焓的燃料时,可增大压缩比。如果由于其对发动机爆震的影响导致使用直接喷射,那么也可增大压缩比。
[0030]在一些实施例中,发动机10的每个汽缸可包括用于开始燃烧的火花塞192。在选定操作模式下,点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而,在一些实施例中,诸如在发动机10可通过自动点火或燃料喷射开始燃烧的情况(如一些柴油机的情况)下,可省略火花塞192。
[0031]在一些实施例中,发动机10的每个汽缸可被配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为一个非限制性实例,汽缸14被示出包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出直接连接至汽缸14以与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地向汽缸14内直接喷射燃料。通过这种方式,燃料喷射器166提供了所谓的直接喷射(此处也被称为“DI”)将燃料喷射进燃烧汽缸14中。尽管图1中喷射器166示出为侧喷射器,但是其还可位于活塞的上方,诸如火花塞192的位置附近。当由于一些酒精基燃料的较低挥发性导致使用酒精基燃料操作发动机时,这种位置可增强混合和燃烧。可选地,喷射器可位于进气门的上方和附近以增加混合。可将燃料从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8输送至燃料喷射器166。可选地,在较低压力下,燃料可通过单级燃料泵输送,在这种情况下,直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间会比使用高压燃料系统的情况受到更多限制。此外,尽管未示出,但是燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。应该意识到,在替代实施例中,喷射器166可以是将燃料提供到汽缸14上游的进气道中的进气道喷射器。
[0032]还应该意识到,尽管所述实施例示出了通过单个直接喷射器喷射燃料来操作发动机;但是在替代实施例中,可通过使用两个或多个喷射器(例如,直接喷射器和进气道喷射器,两个直接喷射器或两个进气道喷射器)来操作发动机并改变每个喷射器的相对喷射量。
[0033]在汽缸的单个循环期间,喷射器可将燃料输送至汽缸。此外,从喷射器输送的燃料的分布和/或相对量可随着操作条件的变化而变化。并且,对于单个燃烧事件而言,每个循环可进行对输送的燃料的多次喷射。在压缩冲程、进气冲程或它们的合适组合期间可进行多次喷射。并且,在该循环期间可喷射燃料以调节燃烧的空气-喷射燃料比(AFR)。例如,燃料可被喷射成提供理论配比的AFR。可包括AFR传感器以提供对缸内AFR的估计。在一个实例中,AFR传感器可以是排气传感器,诸如EGO传感器128。通过测量排气中的残留氧气的量,传感器可确定AFR。这样,AFR可提供为Lambda(A)值,S卩,作为给定混合物的实际AFR与理论配比的比。因此,Lambda为1.0表示理论配比的混合物,浓于理论配比的混合物可具有小于1.0的lambda值,稀于理论配比的混合物可具有大于1.0的lambda值。
[0034]如上所述,图2仅示出了多汽缸发动机的一个汽缸。这样,每个汽缸可类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器(或多个燃料喷射器)、火花塞等。
[0035]燃料系统8中的燃料箱可保持不同燃料特性(诸如,不同的燃料组分)的燃料。这些不同可包括不同的酒精含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热量、不同的燃料混合物和/或它们的组合等。
[0036]发动机10还可包括连接至每个汽缸14以确定异常汽缸燃烧事件的爆震传感器82。在替代实施例中,一个或多个爆震传感器82可连接至发动机缸体的选定位置。爆震传感器可以是汽缸缸体上的加速计或被配置在每个汽缸的火花塞中的离子传感器。爆震传感器的输出可与曲轴加速传感器的输出相结合以指示汽缸中的异常燃烧事件。在一个实例中,基于一个或多个限定窗口(例如,曲柄角正时窗口)中的爆震传感器82的输出,可以检测和区分出由爆震和提前点火中的一个或多个引起的异常燃烧。例如,响应于在较早窗口(例如,在汽缸火花事件之前)中产生的爆震传感器信号可指示提前点火,而响应于在较晚窗口(例如,汽缸火花事件之后)中产生的爆震传感器信号可指示爆震。此外,响应于较大(例如,高于第一阈值)和/或频率较小的爆震传感器输出信号可指示提前点火,而响应于较小(例如,高于第二阈值,第二阈值小于第一阈值)和/或频率较大的爆震传感器输出信号可指示爆震。
[0037]此外,可基于异常燃烧是否由爆震或提前点火引起而调节应用的减缓动作。例如,使用火花延迟和EGR可解决爆震,而使用汽缸加浓、汽缸减稀、发动机负载限制和/或输送冷却的外部EGR来解决提前点火。
[0038]可以可选地停用燃料喷射器166、进气门150和排气门156中的一个或多个。如图1所讨论,在不需要发动机的全部扭矩能力的条件期间,诸如低负载条件,通过禁用汽缸加油和/或汽缸的进气门和排气门的操作可以可选地停用汽缸14。这样,未停用的剩余汽缸可继续操作并且发动机可继续旋转。发动机的运转可导致产生真空,该真空导致将活塞环周围的机油抽吸进停用的汽缸内。这样,随着汽缸停用的持续时间延长,汽缸中积累的机油的量可能增加。在停用期间,由于较低的汽缸温度和压力,还会捕集机油。在后续再启用期间,捕集的机油可用作点火源。如果汽缸被再启用至高负载条件,诸如当汽缸被再启用并且增压操作可用时,该点火会尤其成为一种问题。具体地,积累的机油可提前点火汽缸,进而导致发动机损坏。为了解决这种提前点火,在将VDE汽缸再启用至高汽缸负载条件期间,如图3所示,在再启用的持续时间内可选择地加浓汽缸。可基于影响在汽缸中积累的机油量的因素调节加浓。如图4的详细描述,可基于VDE模式中的汽缸操作的持续时间以及再启用期间的汽缸负载水平调节加浓。可进一步以闭环方式基于实际发生的提前点火(即,汽缸的提前点火历史)调节加浓,从而更好地预计和解决汽缸提前点火的发生。暂时加浓之后,汽缸可恢复理论配比燃烧。
[0039]返回至图1,控制器12示出为微型计算机,包括微处理器单元106、输入/输出端口 108、在本特定实例中示出为只读存储器芯片110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器112、保持活跃存储器114和数据总线。控制器12可接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号,除了先前讨论的那些信号以外,还包括来自质量空气流量传感器122的引入的空气质量流量(MAF)的测量值;来自连接至冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT);来自连接至曲轴140的霍尔效应传感器120 (或其他类型)的表面感测点火拾取信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP);来自EGO传感器128的汽缸AFR ;以及来自爆震传感器182和曲轴加速传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可通过控制器12由信号PIP产生。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。
[0040]存储介质只读存储器110可编程有计算机可读数据,该数据表示由处理器106可执行的指令,该指令用于执行下列描述的方法以及可预计到的但未具体列举的其他变体。参照图3至图5示出了示例程序。
[0041]通过这种方式,图1至图2的系统实现了用于可变排量发动机的方法,其中,当将汽缸再启用至高于阈值负载条件时(诸如,当再启用至高负载并且增压可用(boost isenabled)时),并且在接收到汽缸中的提前点火的指示之前,再启用的汽缸被加浓。基于汽缸负载和先前的汽缸停用的持续时间中的每一个调节加浓。基于再启用期间发生的提前点火以闭环形式进一步调节加浓。通过这种方式,更好地预计和减缓了 VDE发动机中的汽缸提前点火。
[0042]现转至图3,示例程序300示出为用于调节从一个或多个停用条件再启用汽缸期间的汽缸操作。这样,汽缸可能由于各种条件已经停用。例如,汽缸可能在发动机停止期间已经停用。可选地,在发动机使用剩余的发动机汽缸继续操作时,汽缸可能已经停用。基于具体的汽缸停用情况,汽缸中的提前点火倾向会改变。通过在汽缸再启用期间相应地调节汽缸加油,能够解决提前点火。
[0043]在步骤302中,可估计和/或测量发动机操作条件。这些条件可包括例如发动机转速和负载、操作者扭矩需求、增压等级、发动机温度、排气温度、MAP、MAF等。在步骤304中,基于估计的操作条件,可以确定是否已经满足了汽缸再启用条件。具体地,可以确定是否需要再启用一个或多个之前停用的汽缸。这样,该一个或多个汽缸可能已经基于各种原因而停用。例如,汽缸可能在发动机停止期间、在发动机怠速-停止期间、在VDE操作模式期间、在减速断油(DFSO)操作期间等停用。在每种情况下,汽缸(多个汽缸)都可能通过可选择性地停用的燃料喷射器和/或停用汽缸进气门/排气门而停用。
[0044]在步骤306中,确定汽缸(多个汽缸)是否从发动机怠速-停止条件中被再启用。例如,在配置有停止/启动系统的发动机中,发动机汽缸可以被选择地停用并且发动机在满足怠速-停止条件时可停止。在满足重
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