专利名称：直接喷射发动机空转时的表观转矩储备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于直接燃料喷射发动机的系统禾昉法。
背景技术：
在这部分中叙述只是提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
对于四冲程内燃机，控制iiA每个缸的燃料和空气的总量是获得最佳性能 的关键。飽的进气和排气阀正时也能提供更好盼性能。常规的发动机包括调 整阀正时的凸轮轴。可以控制凸轮轴旋转确保每个阔的合适正时。另外，可以 包括相对于曲轴可改变凸轮轴位置的凸轮移相器，其为恰当调整每个阀的正时 提供更进一步的机会。
发动机内燃料喷射器的位置和燃料喷射正时的控制也影响发动机性能。进 气口燃料喷射式发动机在每个缸中设置燃料喷射器，其安装在靠近缸盖的进气 总管中。可以控制每个喷射器单独地或者成组地靠ifia气阔喷射燃料。火花点 燃直喷(SIDI)发动机在每个缸盖上设置jt料喷射器，该燃料喷射器直接安装 到缸盖上。控制每个喷射器单拠也直接向缸中喷射燃料。
在空转工况时，不管是进气口燃料喷射式发动机还是SIDI发动机，控制 燃料的传统方法是故意延迟火花正时以提供储备转矩。当要求开始转矩时，预 先火花正时。这允许发动机在空转时对负荷需求(即，动力转向"夹住"输入) 进行响应。空转时的延迟火花提供亚最佳效率。
发明内容
因此，提供了一种用于直接燃料喷射(DFI)发动机的燃料喷射系统。该 系统包括喷射模式模块，在DFI发动机空转操作时，根据转矩需求选#^燃料 喷射模式为单喷射模式和双喷射模式中的一种模式；和燃料喷射指令 (command)模块，基于曲轴位置和燃料喷射模式指令燃料喷射。
另一方面，提供了一种用于直接燃料喷射(DFI)发动机的jt料喷射方法。 该方法包括操作发动机处于空转状态。在空转状态时在燃烧循环期间以第 "HI率(rate)指令jt料；接收提高转矩的需求；根据需求转换到双喷射模式; 并且鄉烧循环期间以第二速率禾嗨HiI率指令燃料。
从这里提供的说明将会很容易应用到更广的范围。应该理解，说明和具体 实施例只是意图阐述说明而不是用来限制本文所公开的范围。
这里所描述的附图只是用来解释说明，而不是限制本发明所公开的范围。 图1是说明包括直接燃料喷射硬件的内燃机系统的原理框图。 图2是说明jt料喷射系统的数据流程图。
图3是说明单喷射模式和双喷射模式时制定燃料喷射时间表的正时图。 图4是说明在单喷射模式和双喷射模式之间转换对发动枳速度和燃料流动 速率影响的曲线图。
具体实施例方式
实际上，接下来的描述只歸例性的，决不能限制其公开、应用或者i顿。 为了 清楚，在附图中用相同的附图标记表示相同的部件。这里所使用的模 块和/或设备的术语指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共用的、 专用的、或成组的)和存储器，执行一个或多个软件或者固件程序、组合逻辑 电路和/或其它提供功肖鍋述的适合部件。
现在錄图1，发动机系统10包括发动机12，其燃烧空气和燃料混合物 产生驱动转矩。空气通过节气门16引入到进气总管14中。节气门16弓l导质 量空气流iSAiS气总管14。进气总管14中的空气分配iSA缸18。虽然这里只 描述了单缸18，但是可以意识到发动机具有多个缸，而且不局限于2、 3、 5、 6、 8、 10、 12和16缸。
电子控制燃料喷射器20向缸18中喷射燃料。当空气ffiMiS气口进入缸18 中时，燃料和空气混合。进气阀22可选择地打开和关闭，使空气itA缸18。 MiS气凸轮轴24调整进气阀的位置。活塞(没有示出)压縮缸18内的空， 燃料混合物。火花塞26点燃空气/燃料混合物，驱动缸18内的活塞。活塞驱动 曲轴(未示出)产生驱动總巨。当排气阀30处于打开位置时，缸18内的燃烧 鹏舰排气总管28排出。舰排气凸轮轴32调整排气阀位置。然后在戯 系统(未示出)中M废气。虽然只描述了单个进气阀和排气阀22、 30，但是 可以意识到发动机12可以在*缸18中包括多个进气阀和排气阀22、 30。
曲轴传感器34读出曲轴的位置并产生曲轴信号。控娜莫块36接收曲轴信 号，^維号解读成旋转度，并且基于解读的信号为燃料喷射制定时间表。控制 模块36发送燃料喷射信号到燃料喷射器，控制燃料供应的总量和正时。燃料 喷射信号可以是脉冲宽度调节信号，其中脉冲宽度调节喷射到缸的燃料总量。
现在参看图2，本发明公开了一种控制方法和系统，其可在空转工况时控 制单 料喷射模式间的转换。 流程图显示了嵌入到控制模块36中的燃 料喷射系统的各种实施例。本发明燃料喷射系统的各种实施例可以包括任何数 量的"KA到控制模i央36中的子模块。所示的子模±央在空转工况时可以^和/ 或分割，同样用于控制单双喷射模式间的转换。
在各种实施例中，图2中的控制模块36包括喷射式模块50和燃料喷射指 令模块52。喷射式模块50接收输入的车錄巨要求54。正如所认识至啲，系统的 输入可以从系统10中检测，从系统中的其它控制模块(未显示)接收，或者 从控制模块36中的其它子模±央确定。喷射式模块50根据转矩要求54选择喷 射模式56为单喷射模式和双喷射模式之一。燃料喷射指令模块52接收输入的 喷射模式56和曲轴位置58。燃料喷射指令模块52为燃料喷射事件制定时间表， 并且基于喷射模式56和曲轴位置58指令燃料60。
现在錄图3，显示了用于制定本发明的燃料喷射时间表的时间图。在发 动机空转工况时，控制以单喷射模式开始，用100表示。在单喷射模式期间， 在^1^燃烧循环中为^tt制定喷射时间表。如果在空转期间，要求转矩增加， 控制转换到双喷射模式，用200标。在双喷射模式期间，在^M烧循环中 为每个缸制定两个喷射时间表。这样不用增加燃料消耗就能够产生增加的转 矩。
更具体的，可以通过曲柄旋转度的指令为曲轴位置制定燃料喷射的时间 表。可以将曲轴信号解读成曲柄度的位置。在燃烧循环期间，^图表阐明了 曲柄度的曲轴位置。燃烧循环包括执行进气冲程和燃烧冲程的活塞。活塞在上 死点110之前的三百六十(360)曲柄旋转度处开始进气冲程。活塞在上死点 (也指的是下死点(BDC)) 120之前的一百八十(180)曲柄旋转度处开始燃 烧冲程。在上死点或者零(0)曲柄旋转度130处活塞结束燃烧冲程。单喷射 模式100和双喷射模式200的火花点燃都发生^M烧冲程的^上死点140处。 在一个实施例中，点火发生在上死点之前的十(10)和零(0)曲柄度之间。
在单喷射模式100时， 烧循环中早制定单喷射时间表。在燃烧循环中 预先制定时间表的喷射可以在火花点火之前的二百五十(250)和三百八十 (380)曲柄度之间的任何位置制定时间表。用150表示，制定燃料供应时间 表的示例性范围是在火花点火之前二百七十(270)和三百三十(330)曲柄度 之间。在相同的剝牛下，单喷射模式100比双喷射提供的转矩少，但是允许火 花正时靠近最小最佳转矩(MBT)以提高效率。
如果要求提高转矩，控制转换至IJ双喷射模式200，并且^^燃烧循环每个 缸指令两次燃料喷射。第一喷射在燃烧循环中早制定时间表并且可以在火花点 &前的二百五十(250)和三百八十(380)曲柄度之间的任何位置制定时间 表。制定第一燃料供应时间表的示例性范围是在火花点火之前的在二百七十 (270)和三百三十(330)曲柄度之间，用160表示。然而相比同种操作^[牛 下，燃料供给总量 >。在示例性实施例中，燃料供给的总量处于燃烧冲程所 需燃料总量的百分之二十(20)至九十(90)之间。
第二燃料喷射在燃烧循环中晚制定时间表并且可以在火花点火之前的零 (0)和一百八十(180)曲柄度之间的任何位置制定时间表。制定第二燃料供 应时间表的示例性范围是火花点火之前的二十(20)和九十(90)曲柄度之间， 用170表示。第二喷射将喷射燃烧循环所需it料的余量。在示例性实施例中， 总量包括在燃烧冲程所需燃料总量的百分之十(10)至八十(80)之间。
现在錄图4，曲线图阐述了当根据本方法控制燃料喷射时，对发动丰腿 度和燃料燃烧效率的影响。沿y轴300表示以RPM为单位的发动机速度。沿 x轴310表示以秒为单位的时间。沿y轴320表示以g/s为单位的燃料流动速 率。)5(E冲活动聽为330。发动+腿度翻为340。燃料流动速率数据为350。 舰娜显示，当歡活双喷射模式时，发动+腿度增加，这样补偿了负载的增 加。燃料流量降低提高了燃料经济性。
现在本领域技术人员可以从先前描述得到以变换形式实施的本文公开的广 泛教导。因此，虽然本文已经描述的公开文本只是与部分实施例相关，但是本 文的实际范围不应该局限于此，因为，对于本领域技术人员来说，从附图、说 明书和权利要求中研究得到其它的修改变换是显而易见的。
权利要求
1.一种用于直接燃料喷射(DFI)发动机的燃料喷射系统，包括喷射模式模块，在DFI发动机空转操作时，根据转矩需求选择燃料喷射模式为单喷射模式和双喷射模式中的一种模式；以及燃料喷射指令模块，基于曲轴位置和燃料喷射模式指令燃料喷射。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，燃料喷射指令模块在单喷射 模式期间，当曲轴位置在第一预定范围时以第"3I率指令燃料。
3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，燃料喷射指令模±央在双喷射 模式期间，当曲轴位置信号显示曲轴位置分别在第二和第三预定范围时，以第 二速率和第3I率指令燃料。
4. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，在要求火花在上死点附近之 前，第一预定范围在二百五十和三百八十曲柄旋转度之间。
5. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，在要求火花在上死点Pf傲之 前，第二预定范围在二百五十和三百八十曲柄旋转度之间。
6. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，在要求火花在上死点附近之 前，第三预定范围在零和一百八十曲柄旋转度之间。
7. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，燃料喷射指令模块根据燃烧 循环所需燃料的总量确定第二和第三速率，并且根据发动机运行条件和转矩要 求确定所需燃料的总量。
8. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，第二和第三速率是以燃烧循 环所需燃料的总量的第一和第二预定百分比为基础的，第一预定百分比比第二 预定百分比大。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，第一预定百分比在总燃料的 百分之二十和百分之九十之间，第二预定百分比在总燃料的百分之十和百分之 八十之间。
10. —种用于直接it料喷射(DFl)发动机的it料喷射方法，包括 在空转状态操作发动机；以及在空转状态时-在it烧循环期间以第一3I率指^Jt料； 接收提高辩巨的要求； 根据要求转换到双喷射模式；以及^t烧循环期间以第二速率和第3I率指^it料。
11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，基于曲轴的位置，以第一 速率指令燃料以及以第二速率和第三速率指令燃料。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，第1率指令it料还包括 在发动机缸燃烧循环期间，当曲轴位置在第一预定范围内时以第一速率指令燃 料。
13. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，以第二速率和第H3I率指 ^M料还包括在发动机缸燃烧循环期间，当曲轴位置在第二预定范围内时以第 二速率指令燃料，和当曲轴位置在第三预定范围内时以第三速率指令燃料。
14. 如丰又利要求10所述的方法，其特征在于，还包括在单喷射模式和双 喷射模式期间，当曲轴位置靠ifiJ:死点时指令火花。
15. 如权利要求10的方法，其特征在于，以第一速率指令燃料还包括在 上死点点火之前，当发动机曲轴位置在二百五十和三百八十曲轴旋转度范围内时以第一速率指令it料。
16. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，以第二速率指令燃料还包 括在上死点点火之前，当发动机曲轴位置在二百五十和三百八十曲轴旋转度范 围内时以第二速率指令燃料；以第三速率指令燃料还包括在上死点点火之前， 当发动机曲轴位置在零和一百八十曲轴旋转度范围内时以第3I率指令燃料。
17. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，以第二速率指令燃料基于燃烧循环所需燃料的总量的预定百分比。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，以第二速率指令燃料基于 燃烧循环所需燃料总量的百分之二十和百分之九十之间的预定百分比。
19. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，以第3I率指^it料基于 燃烧循环所需燃料的总量的预定百分比。
20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，以第3I率指令;)t料基于 燃烧循环所需燃料的总量的百分之十和百分之八十之间的预定百分比。
全文摘要
本发明涉及一种用于直接燃料喷射(DFI)发动机的燃料喷射系统。该系统包括喷射模式模块，在DFI发动机空转操作时，根据转矩需求选择燃料喷射模式为单喷射模式和双喷射模式中的一种模式；和燃料喷射指令模块，基于曲轴位置和燃料喷射模式指令燃料喷射。
文档编号F02D41/04GK101178034SQ20071018213
公开日2008年5月14日 申请日期2007年9月11日 优先权日2006年9月11日
发明者D·P·绍马克, J·M·格维德特, M·A·威尔斯, M·J·卢西多 申请人:通用汽车环球科技运作公司