超临界燃料的直接喷射方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及用于基于状况控制车辆发动机直接喷射燃料诸如液化石油气直接喷射入燃烧室的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在内燃发动机中，可以控制燃烧后的气体的空燃比以解决排放问题。空燃比误差的一个来源可能是实际燃料喷射器流率与预期燃料喷射器流率不同。调整燃料喷射器流率的一种方式在Thomas等人在US7，765，991中描述。其中，排气传感器的输出用在反馈路径中以估计实际空燃比和期望空燃比之间的误差并基于该误差调整燃料喷射器脉冲宽度，从而调整燃料喷射器流率。
[0003]然而，本文发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，当使用直接喷射时，其中在至少一些发动机工况期间，燃料为超临界(supercritical)，基于排气测量值调整燃料喷射速率可能是不可靠的。这是因为在超临界状态中，样品内的燃料密度能够显著且以复杂方式变化，这能够导致不可靠的排气测量并因此使得空燃比估计不准确。尽管具有不可预测的喷射特性，但超临界燃料可以从发动机部件中有效地清洁烟灰沉积并且超临界燃料的直接喷射可以维持发动机清洁。
【发明内容】
[0004]在一种方法中，上述问题可以通过一种用于燃料系统的方法解决，该方法包括:基于排气空燃比调整燃料喷射器控制参数，基于燃料栗增益选择性进一步调整燃料喷射器控制参数，以及基于燃料喷射器控制参数操作燃料喷射器。用这种方式，可以在很宽的发动机温度和栗压力范围内精确控制期望的燃料喷射量，从而确保期望的空燃比。此外，通过允许燃料在燃料喷射器中为超临界状态，可以实现超临界燃料的优点(诸如喷射器部件的清洁和低烟尘排放)同时也实现期望的空燃比。
[0005]作为一个示例，可以确定通过直接喷射燃料栗输送到燃料导轨的燃料体积与燃料导轨压力的结果增加之间的关系。该关系在本文中可以被称为燃料栗增益，并且可以基于多个命令的栗冲程上的燃料栗增益估计的平均值。用这种方式，燃料导轨中的压力量可以与燃料质量相关。可以测量喷射事件时压力的改变并且该压力改变基于燃料栗增益与喷射的燃料质量相关。作为响应，喷射器控制参数(诸如喷射增益)可以增加，从而增加命令的喷射体积。通过基于栗送亚临界(subcritical)燃料的燃料栗增益调整喷射器增益，可以输送期望的喷射质量(甚至在喷射部位处的燃料密度不可预测时)。例如，栗中超临界或亚临界燃料的确定能够用于调整操作并维持发动机中改善的空燃比控制。
[0006]应当理解，所提供的上述
【发明内容】
以简化形式引入【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的范围由随附的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0007]图1示出一种发动机系统，其包括直接燃料喷射器和进气道燃料喷射器并被配置成能够在至少一些发动机工况期间利用超临界燃料运转；
[0008]图2示出耦接到发动机的一个示例燃料系统的示意图；
[0009]图3示出其中燃料变为超临界的温度和压力的曲线图；
[0010]图4示出直接喷射燃料栗增益和喷射时燃料导轨压力改变与标称喷射体积之间的关系的曲线图；
[0011 ]图5示出用于基于燃料栗增益调整喷射器控制参数的一个示例预示性序列；
[0012]图6示出用于基于燃料导轨压力改变调整喷射器控制参数的一个示例方法；以及
[0013]图7示出用于基于燃料栗增益调整喷射器控制参数的一个示例方法。
【具体实施方式】
[0014]本描述涉及调整被配置成将液化石油气(LPG)或类似燃料输送到内燃发动机的直接燃料喷射器的控制参数。发动机可以是具有直接燃料喷射的发动机，其中燃料被直接喷射到发动机气缸中，如图1-图2所示。喷射的燃料可以具有如图3所示的特性。被配置成将高压燃料输送到直接燃料喷射器的燃料栗可以根据传递函数和将溢流阀打开持续时间与喷射的燃料质量关联(如图4所示)的传递函数增益操作。在一些状况下，可以基于如图5所示的燃料栗增益，调整燃料喷射器控制参数。最后，图6-图7示出方法，通过所述方法可以调整燃料喷射器控制参数以输送期望的燃料量。
[0015]图1描绘内燃发动机10的燃烧室或气缸的一个示例实施例。发动机10可以至少部分由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132来自车辆操作员130的输入控制。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(即燃烧室)14可以包括具有活塞138在其中的燃烧室壁136。活塞138可以耦接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接到客运车辆的至少一个驱动轮。此外，起动器马达可以经由飞轮耦接到曲轴140，以使发动机10能够起动操作。
[0016]气缸14能够经由一系列进气道142、进气道144和进气道146接收进气空气。进气道146能够与气缸14以外的发动机10的其它气缸连通。在一些实施例中，进气道中的一个或多个可以包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气道142和进气道144之间的压缩机174和沿排气道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分由排气涡轮176经由轴180提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器时，排气涡轮176可以可选地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。可以沿发动机的进气道提供包括节流板164的节气门162以改变流率和/或提供给发动机气缸的进气空气压力。例如，节气门162可以设置在压缩机174下游，如图1所示，或可以替代地设置在压缩机174上游。
[0017]排气道148能够从气缸14以外的发动机10的其它气缸接收排气。排气传感器128被示出耦接到排放控制装置178上游的排气道148。传感器128可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO (如图所示)传感器、HEGO (加热型EGO)传感器、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、N0x捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。
[0018]发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示气缸14包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0019 ] 进气门150可以由控制器12经由致动器152控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由致动器154控制。在一些状况期间，控制器12可以改变提供给致动器152和致动器154的信号以控制相应进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由各自的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动型或凸轮致动型或它们的组合。可以同时控制进气门和排气门正时或可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时中的任意可能项。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮并且可以利用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换系统(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。例如，气缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在另一些实施例中，进气门和排气门可以由共同的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。
[0020]气缸14能够具有压缩比，其为活塞138在下止点与上止点时的容积比。常规地，压缩比在9:1至10:1的范围。然而，在其中使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增加。这可以发生在例如使用较高辛烷值燃料或具有较高潜在蒸发焓的燃料时。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响，也可能增加压缩比。
[0021]在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以包括用于开始燃烧的火花塞192。点火系统190能够在所选运转模式下响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞192给燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞192，诸如当发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射(如可以是一些柴油机的情况)开始燃烧。
[0022]在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以配置有用于提供燃料到其的一个或更多个燃料喷射器。作为一个非限制性示例，所示的气缸14包括两个燃料喷射器166和170。所示的燃料喷射器166直接耦接到气缸14从而以经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到气缸14中。这样，燃料喷射器166将被称为燃料的直接喷射(以下简称为“DI”)提供到燃烧气缸14中。虽然图1将喷射器166示为侧喷射器，但其也可以位于活塞顶部，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性，当利用醇基燃料运转发动机时，此类位置可以改善混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门以改善混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料栗、燃料导轨和驱动器168的高压燃料系统172输送到燃料喷射器166。此外，虽然未示出，但燃料箱可以具有提供信号给控制器12的压力传感器。
[0023]燃料喷射器170被示为以将被称为燃料的进气道喷射(以下简称为“PFI”)提供到气缸14上游的进气口中的配置布置在进气道146中而不是气缸14中。燃料喷射器170可以以经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以由燃料系统172输送到燃料喷射器170。
[0024]燃料可以在气缸的单循环期间由两个喷射器输送到气缸。例如，每个喷射器可以输送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外，从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随工况变化，诸如下文所述。总喷射燃料在喷射器166和喷射器170间的相对分配可以被称为第一喷射率。例如，经由(进气道)喷射器170喷射较大量的燃料用于燃烧事件可以是进气道喷射与直接喷射的较高第