用于降低发动机机油稀释的系统和方法_3

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机油栗(1004)从油底壳(1002)栗送,以润滑发动机组件(1006)的众多运动零件,诸如曲轴240及其连杆、和连杆中的轴承以及活塞236的销。机油还用于在发动机活塞236的环与发动机汽缸200之间的润滑,形成滑动机油膜密封,并在压缩和燃烧期间防止燃料/空气混合物和排气从燃烧室泄漏到到油底壳中。该机油膜密封的厚度和有效性依赖于机油温度和性质(诸如机油粘度)。在到达发动机的运动零件之后,机油流回到油底壳。
[0043]如在本文中讨论的,机油可以在发动机运转期间由燃料稀释。例如,当执行晚燃料喷射时,由燃料的机油稀释可以增加。因此,晚燃料喷射可以被用来减少微粒物质和颗粒数排放。然而,在晚燃料喷射期间,燃料可以由于高汽缸压力而渗过活塞环,并污染曲轴箱中的机油。因此,可以调整喷射开始正时,以用微粒排放来换机油稀释,或反之亦然。如关于图3描述的,可以基于环境温度、汽缸体温度、发动机冷却液温度、发动机转速、发动机负荷、燃料喷射压力、燃料喷射正时、发动机运转时间、命令的空燃比和发动机空燃比来监测机油稀释,并且基于机油稀释量,可以调整发动机运转参数(诸如燃料喷射正时)以降低机油稀释。基于机油稀释的燃料喷射正时的调整将关于图3-图5进一步详述。
[0044]现在转向图3,图3示出示例程序300,示例程序300图示说明用于基于机油稀释量调整包括燃料喷射正时的发动机工况的方法。例如,响应于机油稀释量大于阈值量,燃料喷射正时可以被调整为使得燃料喷射开始可以被定时为在接收燃料的汽缸的燃烧循环期间在汽缸的上止点之前更早发生,以便降低机油的稀释。响应于机油稀释量小于阈值量,燃料喷射正时可以被调整为在接收燃料的汽缸的上止点之前更晚发生,以在晚燃料喷射期间利用减少的颗粒数排放的优点。
[0045]在310处,程序300可以包括估计和/或测量一个或多个发动机工况。发动机工况可以包括环境温度、发动机温度、发动机转速、发动机负荷、喷射压力、喷射正时、发动机运转的持续时间、发动机空燃比等。在确定发动机工况后,该程序可以进入到320。
[0046]在320处,该程序可以包括,基于发动机工况确定机油稀释模型。在一个示例中,机油稀释模型可以基于命令的空燃比与根据排气传感器确定的发动机空燃比之间的差。命令的空燃比可以基于燃料喷射量确定,该燃料喷射量由发动机控制器确定以将排气产物维持在化学计量比状况处。发动机空燃比可以基于来自排气UEGO传感器(例如,图1处的传感器64)的读数确定。
[0047]例如,在冷启动状况期间,当确定控制器正命令更多的燃料以将发动机空燃比维持在化学计量比处时,可以推测燃料由于经过活塞环而损失到机油盘。因此,当命令的空燃比浓于化学计量比并且基于排气传感器的发动机空燃比处于化学计量比处时,可以增加机油稀释量。增加量可以基于命令的空燃比与经由排气氧传感器确定的发动机空燃比之间的积分差值。同样,当控制器正命令更少的燃料以将发动机空燃比维持在化学计量比处时,可以推测过多的燃料(为维持化学计量比的发动机空燃比)可能来自PCV系统。因此,可以降低机油稀释量。降低量可以基于命令的空燃比与发动机空燃比之间的积分差值。
[0048]在另一示例中,机油稀释模型可以基于发动机运转的持续时间和燃料喷射正时。例如,在处于暖状态下的发动机运转期间(例如,发动机温度可以处于或大于阈值温度,催化剂可以处于或大于催化剂起燃温度等),控制器可以确定自发动机启动后是否在一个或多个汽缸处执行晚燃料喷射。因此,晚燃料喷射可以在冷启动状况期间被执行,以改善微粒排放。换言之,在冷启动运转期间的燃料喷射开始正时可以自当发动机未正在冷启动状况下运转时的燃料喷射开始正时被延迟。然而,晚燃料喷射可以增加曲轴箱中的机油的稀释。因此,如果晚燃料喷射自发动机启动后被执行,控制器可以确定在暖状态下的发动机运转的持续时间是否大于阈值持续时间。阈值持续时间可以基于自发动机停止后最近喷射的燃料量。例如,发动机在冷启动之后在暖的状况下运转可以花费某一持续时间,以燃烧PCV系统中的过多的燃料(由于晚燃料喷射正时,PCV系统中过多的燃料可以在冷启动期间被使用,以减少微粒物质和颗粒数排放)。因此,如果在暖状态下的发动机运转的持续时间大于阈值持续时间,PCV系统中过多的燃料可以被燃烧。因此,可以降低机油稀释量。然而,如果确定发动机运转的持续时间不大于阈值持续时间,PCV系统中过多的燃料可以不被燃烧。因此,机油稀释量可以不被降低。
[0049]因此,当发动机未正在冷启动状况下运转时机油稀释量可以增加或降低的量可以基于在暖状态下的发动机运转的持续时间和以晚燃料喷射进行喷射的燃料量。例如,机油稀释量的增加量可以随着在暖状态下的发动机运转的持续时间减少而增加。另外,机油稀释量的增加量可以随着晚喷射的燃料量的增加而增加。类似地,机油稀释量的减少量可以随着在暖状态下的发动机运转的持续时间增加而增加,并随着晚喷射的燃料量降低而增加。
[0050]接下来,在330处,机油稀释量可以基于机油稀释模型来估计。例如,机油稀释模型可以应用于机油质量监测器,以获得估计的机油稀释量。
[0051]在一个示例中,当确定控制器正命令更多的燃料以获得化学计量比的发动机空燃比时,维持当前的机油稀释量的机油质量监测器可以通过增加机油稀释量来调整。增加量可以基于命令的空燃比与发动机空燃比之间的差。随着命令的空燃比与发动机空燃比之间的差增加,机油稀释量的增加量可以增加。
[0052]在另一示例中,当确定控制器正命令更少的燃料以将发动机空燃比维持在化学计量比处时,可以通过降低机油稀释量来调整维持当前的机油稀释量的机油质量监测器。
[0053]在又一示例中,当命令的空燃比和发动机空燃比处于化学计量比处时,可以推测机油中没有燃料。即,机油稀释可以为零。
[0054]在又一示例中,在车辆冷启动期间,冷启动机油稀释质量得分可以基于模型化的机油稀释来产生。随后,可以确定冷启动机油稀释质量得分的滚动平均值,并且可以基于滚动平均值获得估计的机油稀释量。
[0055]在估计机油稀释量后,该程序可以进入到340。在340处,程序300可以包括确定估计的机油稀释量是否大于阈值。在一个示例中,阈值可以基于在没有暖机的情况下的冷启动运转的次数、估计的稀释和估计的在关闭下的热循环稀释。如果估计的机油稀释大于阈值,该程序可以进入到350。
[0056]在350处,控制器可以调整一个或多个发动机工况,以降低机油稀释。一个或多个发动机运转参数可以包括,提前燃料喷射正时(在352处)、增加燃料压力(在354处)以及执行执行多次燃料喷射(在356处)。
[0057]例如,当估计的机油稀释量大于阈值时,燃料喷射正时可以相对于当估计的机油稀释量小于阈值时的燃料喷射正时被提前。换言之,燃料喷射开始可以被调整为在汽缸循环中更早发生。因此,在冷启动状况期间,当机油稀释小于阈值时,燃料喷射正时可以相对于当发动机正在暖状态下运转时(例如,当发动机温度在阈值温度之上时)的燃料喷射正时被延迟,以便减少微粒物质排放。然而,当确定机油稀释大于阈值时,控制器可以将燃料喷射正时调整为更早(即,提前燃料喷射正时),以防止进一步的稀释且/或降低当前的稀释量。因此,可以经由其自己的燃料喷射器向每个汽缸输送燃料。在一个示例中,燃料喷射器可以是被配置为用于将燃料直接喷射到汽缸中的直接燃料喷射器(例如,图1处的燃料喷射器96)。在另一示例中,燃料喷射器可以是被配置为用于将燃料喷射到进气门上游的进气道燃料喷射器。在一些示例中,燃料可以在汽缸的单个循环期间通过两个喷射器输送到汽缸。在一个示例中,燃料喷射正时可以被调整为使得燃料在进气期间被更早喷射(例如,BTDC 340 度-280 度)。
[0058]通过将燃料喷射调整为早发生,可以增加燃料的汽化和雾化。因此,可以增加燃料与汽缸空气充气的混合,并且因此可以增加燃烧效率。当燃烧效率增加时,更多的燃料可以被燃烧,并且更少的燃料可以进入PCV系统。因此,当燃料喷射被调整为早发生时,机油由燃料的稀释可以降低。
[0059]在另一示例中,当机油稀释量增加至阈值稀释之上时,可以增加燃料压力以降低机油稀释。因此,燃料压力可以基于发动机冷却液温度和油底壳中的燃料量。
[0060]在一些示例中,可以调整气门打开正时和/或燃料喷射开始,以改善汽缸中的燃料的汽化和雾化,并且因此可以降低机油稀释。
[0061]在进一步的示例中,包括多次燃料喷射的多次燃料喷射可以被执行,以改善燃料的汽化和雾化,其中导向性的喷射开始正时在BTDC 340度与280度之间。以此方式,发动机运转参数可以基于机油稀释量来调整,以降低机油稀释并改善排放。
[0062]在一个示例中,一种用于车辆发动机的方法可以包含:响应于机油稀释量大于阈值稀释量,将燃料喷射正时调整为更早以降低机油稀释。另外,机油稀释量可以基于第一空燃比与第二空燃比之间的积分差值确定;其中第一空燃比包含命令的空燃比,并且其中第二空燃比包含发动机空燃比。命令的空燃比可以基于为使发动机空燃比维持在化学计量比而由发动机控制器命令的燃料喷射量。另外,当命令的空燃比小于发动机空燃比时,可以增加机油稀释量,而当命令的空燃比大于发动机空燃比时,可以降低机油稀释量。另外,可以基于当发动机温度小于阈值发动机温度时的持续时间进一步确定机油稀释量。此外,响应于机油稀释量小于阈值水平,燃料喷射正时可以被调整为更晚发生。另外,响应于机油变化正执行,燃料喷射正时可以被调整为更晚发生。
[0063]接下来转向图4A,在表402处和在表404处分别示出在不同的发动机转速与发动机负荷状况下的用于在冷发动机运转期间的喷射开始(SOI)正时(在本文中称为“冷SOI正时”)的示例表和用于在热发动机运转期间的喷射开始正时(在本文中称为“热SOI正时”)的示例表。SOI正时以在上止点之前(BTDC)的度数指示。发动机负荷被指示为标准化的负荷,其中全负荷被指示为I。因此,负荷可以基于到发动机中的空气质量流量计算。发动机转速以每分钟转数(rpm)指示。冷发动机运转可以包括在阈值温度之下的发动机温度下的发动机运转。在一个示例中,冷发动机运转可以包括当排气催化剂温度在阈值激活温度之下时的发动机运转。在另一示例中,冷发动机运转可以额外地包括当环境温度在阈值环境温度之下时的运转。热发动机运转可以包括在阈值温度之上的发动机温度、在阈值激活温度之上的排气催化剂温度和在阈值环境温度之上的环境温度中的一个或多个期间的发动机运转。
[0064]冷SOI正时(表402)可以自热SOI正时(表404)延迟,以便在冷启动状况期间减少微粒物质排放。换言之,热SOI正时可以自冷
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