增进直接喷射发动机系统中的排放控制装置预热的方法

专利名称：增进直接喷射发动机系统中的排放控制装置预热的方法
技术领域：
本发明涉及直接喷射发动机系统中的排放控制装置预热。
背景技术：
车辆的发动机可以包含具有直接喷射燃料喷射器和进气道喷射燃料喷射器的汽 缸。可以仅向进气道喷射燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的汽油，并仅向直接喷 射燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的乙醇。该发动机配置是所称的乙醇推进系统 (ethanol boosted system)的一个示例，这样的系统可以用于提高发动机工作效率 并提高燃料经济性。例如，在一些工况下，进气道喷射燃料喷射器可以喷射减少的量 的汽油而直接喷射燃料喷射器可以喷射乙醇以减轻发动机爆震，否则增加的增压水平 和/或压缩比下的操作可能造成爆震。
发明人在此认识到上述方法的一些问题。特别是，在上述发动机配置中，在发动 机冷起动时，车辆的排放控制装置可能处于比操作的起燃温度低的温度，从而希望快 速加热排放控制装置以控制车辆排放。然而，在发动机冷起动工况下，直接喷射乙醇 用于燃烧会由于乙醇在较低温度下不蒸发而造成不稳定的燃烧或使产生的热量不足。 类似地，进气道喷射汽油用于燃烧则会使产生的热量不足而造成排放控制装置预热较 慢。

发明内容
在一种方案中，通过一种控制向车辆的发动机供给的燃料的方法可以克服上述问 题中的至少部分。该车辆包括用于存储第一类型的燃料的第一燃料存储箱，用于存储 第二类型的燃料的第二燃料存储箱，及排放控制装置。该发动机包括具有直接喷射燃 料喷射器的至少一个汽缸，且向直接喷射燃料喷射器选择性地供给来自第一燃料存储 箱的第一类型的燃料和来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料。该方法包括响应于车 辆的发动机起动工况，向直接喷射燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的 燃料，及响应于发动机输出的增加超过阈值增加或排放控制装置的温度超过阈值温 度，向直接喷射燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料。
在一个示例中，在发动机冷起动时向直接喷射燃料喷射器供给汽油，且直接喷射 燃料喷射器执行汽油的中等分层喷射(mild stratified injection)。特别是，在 发动机起动时，与乙醇相比优选地使用汽油进行直接喷射，因为汽油相对于乙醇可在 较低温度下蒸发。蒸发的汽油可以形成空气和燃料的分层混合物以提供增强的燃烧稳
6定性，从而允许附加的点火延迟用于增加排气热。因此，在发动机起动时通过直接喷 射器供给分层的汽油，可以增加排气热的产生。以此方式，可以将排放控制装置快速 地加热到起燃温度。
此外，在排放控制装置达到起燃温度时，已不再需要汽油用于加热排放控制装置， 因此向直接喷射燃料喷射器供给乙醇。另外，如果发动机负荷在排放控制装置达到起 燃温度之前增加到较高负荷，则可以向直接喷射燃料喷射器供给乙醇用于爆震抑制的 目的。特别是，由于乙醇较高的蒸发热，直接喷射的乙醇可以提供较多进气冷却，从 而抑制发动机爆震。通过抑制发动机爆震，可以增加发动机输出而不使发动机实质上 劣化。以此方式，可以提高发动机的工作效率。
因此，上述方案可以在发动机起动时向直接喷射燃料喷射器供给汽油以改进排放 控制装置的加热。其次，该方案可以转换为向直接喷射燃料喷射器供给乙醇以抑制发 动机爆震并增加输出。以此方式，可以减少车辆排放并提高工作效率。


图l是本发明的发动机系统的实施例的示意图。
图2a是与本发明的发动机系统可操作地连接的燃料系统的实施例的示意图。 图2b是本发明的燃料系统的另一实施例的示意图。 图2c是本发明的燃料系统的又一实施例的示意图。
图3是通过在不同工况下向发动机系统的直接喷射燃料喷射器供给不同类型的 燃料以改进排气系统预热以便改进发动机系统的操作的方法的实施例的流程图。
图4是在不同的工况下向发动机系统的直接喷射燃料喷射器供给不同类型的燃 料以便改进发动机系统的操作的方法的另一实施例的流程图。
图5是通过切换向直接喷射燃料喷射器供给燃料的来源使发动机系统的直接喷 射燃料喷射器过热的可能性降低的方法的实施例的流程图。
具体实施例方式
图1示出多汽缸发动机的一个汽缸以及连接到该汽缸的进气路径和排气路径。在 图1所示的实施例中，发动机10能够在一个示例中使用两种不同的燃料和/或两个不 同的喷射器。例如，发动机10可以使用汽油和含醇燃料，如乙醇、甲醇、汽油和乙 醇的混合物(如约含85%的乙醇和15°/。的汽油的E85)、汽油和甲醇的混合物(如约 含85%的甲醇和15%的汽油的M85)等。在另一个示例中，使用两个燃料系统，但是 每个燃料系统使用相同的燃料，如汽油。在又一实施例中，单个喷射器(如直接喷射 器)可以用于喷射汽油和醇基燃料的混合物，其中混合物中两种燃料的量之比可以例 如由控制器12通过混合阀调节。在另一个示例中，每个汽缸使用两个不同的喷射器， 如进气道喷射(PI)燃料喷射器和直接喷射(DI)燃料喷射器。在又一实施例中，除了不同位置和不同燃料的喷射器之外，还可以使用不同尺寸的喷射器。
如下文详述，通过上述系统的变体可以获得各种有益效果。例如，在使用汽油和 含醇类(如含乙醇)的燃料两者时，可以调节燃料的相对量以利用醇类燃料增加的进 气冷却(如，通过直接喷射)以减少爆震倾向。然后将该现象与增加的压缩比和/或 增压和/或发动机小型化(downsizing)相结合，可用于(通过减少发动机的爆震限 制)获得较大的燃料经济性益处。
图1示出至少一个汽缸中的每个汽缸具有两个燃料喷射器的一个示例燃料系统。 此外，每个汽缸都可以具有两个燃料喷射器。两个喷射器可以设置在各种位置，如设 置为两个进气道喷射器、两个直接喷射器、 一个进气道喷射器和一个直接喷射器(如 图1所示)或其他位置。
继续图1,示出双喷射系统，其中发动机10使用直接燃料喷射和进气道燃料喷 射两者，并且还使用火花点火。包括多个燃烧室的内燃发动机10由电子发动机控制 器12控制。发动机10的燃烧室30如图1所示包括燃烧室壁32,活塞36位于燃烧 室壁中并连接到曲轴40。起动机马达(未示出)经飞轮(未示出)连接到曲轴40, 或者也可以使用直接发动机起动。
在一个具体示例中，如果需要，活塞36可以包括凹槽或凹腔(未示出)以有助 于形成空气和燃料的分层充气。然而，在替代实施例中，也可以使用盘形活塞。
燃烧室或汽缸30如图1所示经相应的进气门52a和排气门54a与进气歧管44和 排气歧管48连通。因此，虽然每汽缸可以使用两个气门，但在另一示例中，每汽缸 可以使用四个气门。即，每汽缸可以使用两个进气门和两个排气门。在又一示例中， 每汽缸可以使用两个进气门和一个排气门。
燃烧室30可以具有压縮比，即当活塞36处于下止点和处于上止点时的容积之比。 在一个示例中，压缩比可以约为9: 1。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩 比可以增加。例如，压缩比可以在10: 1至11: l之间或ll: 1至12: l之间或更高。
燃料喷射器66A如图1所示直接连接到燃烧室30,并成比例于经电子驱动器68 从控制器12接收的信号脉冲宽度dfpw将喷射的燃料直接供给到燃烧室中。虽然图1 示出喷射器66A为侧置式喷射器，但在一些实施例中，该喷射器可以位于活塞的上方， 如接近火花塞92的位置处。这样的位置由于一些醇基燃料较低的挥发性可以改进混 合及燃烧，而且还可以改进直接喷射到汽缸中的汽油基燃料的混合及燃烧。或者，喷 射器可以位于进气门上方并接近进气门以改进混合。
燃料喷射器66B如图l所示连接到进气歧管"，而不是直接连接到汽缸30。燃 料喷射器66B成比例于经电子控制器68从控制器12接收的信号脉冲宽度pfpw供给 喷射的燃料。注意，单个电子驱动器68可以用于两个燃料喷射系统，或可以使用多 个电子驱动器。燃料系统164还示意性地如图1所示向进气歧管"供给蒸气。可以 使用各种燃料系统和燃料蒸气抽取(purge)系统以及EGR系统以提高车辆工作效率。进气歧管44如图1所示经节流板62与节气门体58连通。在该具体示例中，节 流板62连接到电动马达94以使椭圆形节流板62的位置由控制器12通过电动马达 94控制。该配置可称为电子节气门控制(ETC),且该配置也可以在怠速控制期间使 用。
排气传感器76如图1所示连接到催化转化器70上游的排气歧管48 (其中传感 器76可以对应于各种不同的传感器)。例如，传感器76可以是用于提供排气空燃比 指示的多种已知传感器中的任何一种，如线性氧传感器、UEGO传感器、双态氧传感 器、EGO传感器、HEGO传感器、或者HC传感器或CO传感器。在该具体示例中，传感 器76是向控制器12提供信号EGO的双态氧传感器，控制器12将信号EGO转换为双 态信号EGOS。信号EGOS的高电压状态指示排气浓于化学计量空燃比，信号EGOS的 低电压状态指示排气稀于化学计量空燃比。在反馈空燃比控制期间可以有利地使用信 号EGOS以在化学计量空燃比均质操作模式期间或化学计量空燃比分层搡作模式期间 将平均空燃比保持在化学计量空燃比。
无分电器点火系统88响应于来自控制器12的点火提前信号SA经火花塞92向燃 烧室30提供点火火花。
控制器12可以通过控制喷射正时、喷射量、喷射形态等使燃烧室30以各种燃烧 模式工作，包括均质空燃比模式和分层空燃比模式。此外，可以在燃烧室中形成组合 的分层混合物和均质混合物。在一个示例中，可以在压缩行程期间操作喷射器66A以 形成分层。在另一示例中，可以在进气行程期间操作喷射器66A和66B中的一个或两 者(可以是开启气门喷射)以形成均质混合物。在又一个示例中，可以在进气行程之 前操作喷射器66A和66B中的一个或两者(可以是关闭气门喷射)以形成均质混合物。
在另一个示例中，可以在一个或多个行程(如进气行程、压缩行程、排气行程等)期 间使用来自喷射器66A和66B中的一个或两者的多次喷射。更多的示例可以是如下文 所述在不同的工况下使用不同的喷射正时和混合物形成。
控制器12可以控制由燃料喷射器66A和66B供给的燃料量以使燃烧室30中均质 的、分层的，或组合的均质/分层的空燃混合物选择性地处于化学计量空燃比、浓于 化学计量空燃比的值，或稀于化学计量空燃比的值。
排放控制装置72如图1所示位于催化转化器70下游。排放控制装置72可以是 三元催化器或N0x捕集器，或其组合。
控制器12如图l所示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出 端口 (1/0) 104、在该具体示例中如所示为只读存储器芯片(ROM) 106、随机存取存 储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110的用于可执行程序和校准值的电子存储媒 体，及常规数据总线。除上述信号之外，控制器12如窗1所示从连接到发动机10的 传感器接收各种信号，包括来自连接到节气门体58的质量空气流量传感器100的吸 入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自连接到冷却套管1"的温度传感器112的
9发动机冷却剂温度(ECT);来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118的齿面点火感 测信号(PIP);及来自节气门位置传感器120的节气门位置TP;来自传感器122的 绝对歧管压力信号MAP;来自爆震传感器182的爆震指示；及来自传感器180的绝对 或相对环境湿度的指示。发动机转速信号RPM可以由控制器12通过信号PIP以常规 方式产生，且来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP提供对进气歧管中的真空或压 力的指示。在化学计量空燃比搡作期间，该传感器可以给出发动机负荷的指示。此外， 该传感器和发动机转速一起可以提供吸入汽缸的进气(包括空气)的估计。在一个示 例中，亦用作发动机转速传感器的传感器118在曲轴每旋转一周时产生预定数量的等 距脉冲。
在该具体示例中，催化转化器70的温度乙t,由温度传感器124提供，排放控制 装置"的温度乙u由温度传感器126提供。在替代实施例中，可以根据发动机操作 推断出温度T^和温度TMt2。
此外，如图2所示，控制器12可以接收来自燃料传感器238和燃料传感器240 的信号。来自燃料传感器238的信号可以提供第一燃料存储箱230中的燃料的量或水 平的指示，来自燃料传感器240的信号可以提供第二燃料存储箱234中的燃料的量或 水平的指示。
回到图1,示出可变凸轮正时系统。具体来说，发动机10的凸轮轴130如图1 所示与摇臂132和134连通以驱动进气门52a、 52b和排气门54a、 54b。凸轮轴130 直接连接到壳体136。壳体136形成具有多个齿138的齿轮。壳体136通过正时链或 正时带(未示出)液压连接到曲轴40。因此，壳体136和凸轮轴130以基本上与曲 轴相同的速度旋转。然而，通过对液压连接的操纵，可以通过提前室142和延迟室 144中的液压压力改变凸轮轴130与曲轴40的相对位置。通过允许高压液压液进入 提前室142,凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系提前。因此，进气门52a和排气 门54a相对于曲轴40在早于正常的时间开启和关闭。类似地，通过允许高压液压液 进入延迟室144，凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系延迟。因此，进气门52a和 排气门54a相对于曲轴40在晚于正常的时间开启和关闭。
虽然该示例示出了同时控制进气门正时和排气门正时的系统，但可以使用可变进 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。此外，也 可以使用可变气门升程。此外，可以使用凸轮轴廓线变换以在不同的工况下提供不同 的凸轮廓线。再者，气门机构可以包括滚柱指轮从动件(roller finger follower )、 直接作用式机械挺简(direct acting mechanical bucket)、电动机械摇臂、电动 液压摇臂，或摇臂的其他替代。
继续说明可变凸轮正时系统，连接到壳体136和凸轮轴130的齿138允许通过向 控制器12提供信号VCT的凸轮正时传感器150测量相对凸轮位置。齿l、 2、 3和4 优选地用于测量凸轮正时并等距地设置(例如，在V-8双汽缸组发动机中这些齿彼此间隔90度)，而齿5优选地用于汽缸识别。另外，控制器12向常规电磁阀(未示出) 发送控制信号(LACT、 RACT)以控制液压液流进入提前室142、延迟室144,或两者 都不进入。
可以按各种方式测量相对凸轮正时。总的来说，PIP信号的上升沿与从壳体136 上的多个齿l38中的一个接收信号之间的时间或旋转角可给出相对凸轮正时的度量。 对于具有两个汽缸组和五齿齿轮的V-8发动机的具体示例，每旋转一周时接收四次特 定汽缸组的凸轮正时的度量，而额外的信号用于汽缸识别。
传感器160还可以通过信号162提供排气中的氧浓度的指示，该信号向控制器 l2提供指示02浓度的电压。例如，传感器160可以是HEGO、 UEGO、 EGO或其他类型 的排气传感器。还应注意，如上文中对于传感器76所述，传感器160也可以对应于 各种不同的传感器。
如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸，且每个汽缸具有其自身的一组 进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
此外，在本文所述的示例实施例中，发动机可以连接到用于起动发动机的起动机 马达(未示出)。起动机马达可以例如在驾驶员转动转向柱上的点火开关中的钥匙时 接通。在发动机起动之后，例如发动机10在预定时间之后达到预定转速时，起动机 分离。此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可用于经EGR阀(未示 出)将期望的一部分排气从排气歧管48引导至进气歧管44。或者，可以通过控制排 气门正时将一部分燃烧气体保留在燃烧室中。
如上所述，发动机10可以在各种模式中工作，这些模式包括稀空燃比操作、浓 空燃比操作和"接近化学计量空燃比"操作。"接近化学计量空燃比"操作可以指在 化学计量空燃比周围振荡的操作。通常，这样的振荡操作由来自排气氧传感器的反馈 控制。在该接近化学计量空燃比的工作模式中，发动机可以在化学计量空燃比l之内 (within 1 a/f ratio of stoichiometry)工作。该振荡操作通常在1 Hz的量级， 但是可以改变为比1Hz快或比lHz慢。此外，振荡的振幅通常在化学计量空燃比1 之内，但是在各种工况下也可以超过1。注意，该振荡不必在振幅或时间上对称。此 外应注意，可以在搡作中包括空燃比偏移，其中可将偏移调节为稍稀于化学计量空燃 比或稍浓于化学计量空燃比(如在化学计量空燃比1之内)。还应注意，可以通过对 三元催化剂的上游和/或下游存储的氧量的估计控制该偏移及稀空燃比和浓空燃比的 振荡。
在另一个示例中，发动机可以在分层燃料喷射模式中搡作。在分层燃料喷射模式 中，DI燃料喷射器和/或PI燃料喷射器可以在进气行程期间(用于近似地处在化学 计量空燃比的均质混合物)和压缩行程晚期(为了在火花塞附近添加额外的燃料)组 合地或单独地执行单独的喷射事件。这些喷射可在火花塞附近产生局部较浓的混合物 以提高燃烧稳定性。反馈空燃比控制可用于提供接近化学计量空燃比的操作。此外，来自排气氧传感 器的反馈可以用于在稀空燃比操作期间和在浓空燃比操作期间控制空燃比。特别地， 通过基于来自HEGO传感器的反馈和期望的空燃比控制所喷射的燃料(或通过节气门 或VCT进入的附加的空气)，'开关型(switching type)、加热型排气氧传感器(HEGO ) 可以用于化学计量空燃比控制。此外，(相对于排气空燃比提供基本上线性的输出的) UEGO传感器可以用于在稀空燃比操作、浓空燃比操作和化学计量空燃比操作期间控 制空燃比。在该情况下，可以基于期望的空燃比和来自传感器的空燃比调节燃料喷射 (或通过节气门或VCT进入的附加的空气)。再者，如果需要，可以使用单个汽缸的 空燃比控制。如下文详述，可以取决于各种因素对喷射器66A、 66B或其组合做出调 节。
还应注意，可以使用各种方法保持期望的扭矩，例如调节点火正时、节气门位置、 可变凸轮正时位置、排气再循环量，及执行燃烧的汽缸数量。此外，可以单独地对每 个汽缸调节这些变量以在所有汽缸中保持汽缸平衡。
现参考图2a,示出具有四个直列汽缸和相应的燃料系统20的示例发动机10。在 一个实施例中，发动机10可以包括具有连接在排气歧管48中的涡轮219a和连接在 进气歧管44中的压缩机219b的涡轮增压器219。虽然图2a未示出中间冷却器，可 选地可以使用一个中间冷却器。涡轮219a通常经传动轴215连接到压缩机219b。可 以使用各种类型的涡轮增压器和设置。例如，可以使用可变几何涡轮增压器(VGT)， 其中涡轮和/或压缩机的几何形状可以在发动机工作期间由控制器12改变。替代地或 附加地，可以使用可变喷嘴涡轮增压器(VNT)，其中可变面积喷嘴位于排气管中的 涡轮的上游和/或下游(和/或进气管中的压缩机的上游或下游)，用于改变通过涡轮 增压器的气体的有效的膨胀或压缩。也可以使用其他方案来改变排气的膨胀，如使用 废气门。图2a示出涡轮219a附近的示例旁通阀220和压縮机219b附近的示例旁通 阀222，每个旁通阀都可以通过控制器12控制。如上所述，旁通阀可以位于涡轮或 压缩机的内部，或者可以是可变喷嘴。
另外，如果需要，可以使用双涡轮增压器设置和/或串联涡轮增压器设置。在使 用多个可调节的涡轮增压器和/或多级涡轮增压器的情况下，希望能够取决于工况(如 歧管压力、空气流量、发动机转速等)改变通过涡轮增压器的膨胀的相对量。此外， 如果需要，可以使用机械增压器。
燃料系统20可以通过进气道喷射(PI)燃料喷射器66B和/或直接喷射(DI )燃 料喷射器66A向发动机IO供给一种或多种不同类型的燃料。不同的燃料类型可以包 括具有不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的汽油/醇类混合物浓度，及其组合等的 燃料。在一个示例中，第一类型的燃料可以包括在汽油中有10%的乙醇混合物，而在 另一示例中，第二类型的燃料可以包括在汽油中有85%的乙醇混合物。然而，可以使 用其他的不同类型的燃料。在所示实施例中，示出了示例燃料系统配置，其中为第一燃料类型和第二燃料类 型提供单独的燃料泵和燃料存储箱。具体来说，第一燃料存储箱230如图2a所示用 于保存第一类型的液体燃料。第一燃料存储箱230可以通过加注管232接收第一燃料 类型。类似地，第二燃料存储箱234保存第二类型的液体燃料并可以通过加注管236 接收第二燃料类型。在一个示例中，第一燃料存储箱包含汽油，而第二燃料存储箱包 含醇类混合物，如乙醇或乙醇-汽油混合物。然而，也可以使用其他燃料类型。应理 解，在一些情况下，第一燃料存储箱和第二燃料存储箱两者可以保存相同类型的液体 燃料。
燃料存储箱230和234中的液体燃料水平可以由控制器12使用传感器测量值确 定。例如，传感器238可以测量燃料存储箱230的燃料存储箱压力，且第一类型的燃 料的液体燃料水平可以通过压力测量值得出。类似地，传感器240可以测量燃料存储 箱234的燃料存储箱压力，且第二类型的燃料的液体燃料水平可以通过压力测量值得 出。在另一个示例中，在一些实施例中，液体燃料水平测量装置(未示出)漂浮在燃 料存储箱中液体燃料的表面上并可以用于确定燃料存储箱中液体燃料的体积。应理 解，可以基于通过测量、计算或其组合作出的确定，向驾驶员提供液体燃料水平的指 示。控制器12可以基于接收到的测量值和/或确定，生成范围在燃料存储箱为满和燃 料存储箱为空之间的燃料水平读数。可以通过燃料水平指示器(未示出)向车辆驾驶 员显示该指示，以由车辆驾驶员用于燃料存储箱加注的目的。
燃料系统20还包括通过通风管262与燃料存储箱2 30和234连接的燃料蒸气碳 罐264。燃料蒸气碳罐264可以捕集流入碳罐的燃料蒸气同时允许经碳罐过滤的空气 通过通风口 (未示出)排出到大气中。在一些实施例中，燃料蒸气碳罐可以用碳过滤 燃料蒸气。燃料蒸气可以附着到碳上，直到燃料蒸气被抽取。
可能响应于各种工况和事件发生燃料蒸气碳罐饱和。在一个示例中，加注燃料存 储箱会迫使驻留在燃料存储箱中的燃料蒸气进入碳罐而造成碳罐饱和。在另一个示例 中，在车辆工作期间产生的热量和/或压力会使液体燃料蒸发，产生可传输到碳罐的 燃料蒸气从而造成饱和。
为了避免燃料蒸气碳罐264过饱和并向大气释放燃料蒸气，可以经可由控制器 12驱动的抽取阀266从燃料蒸气碳罐264中抽取燃料蒸气。可以使用在发动机工作 期间产生的发动机真空从燃料蒸气碳罐中抽取燃料蒸气。在一个示例中，可以通过驱 动节气门62产生发动机真空，且在驱动抽取阀266时，燃料蒸气可以从燃料蒸气碳 罐264传输到进气歧管中并进入发动机10的汽缸以进行燃烧。通过将燃料蒸气引入 汽缸而不使其进入大气，可以提高燃料经济性并减少排放。在一些配置中，每个燃料 存储箱可以具有与共享的燃料蒸气碳罐连通的单独的蒸气通道。此外，在一些配置中， 每个燃料存储箱可以具有与单独的燃料蒸气碳罐连通的单独的燃料蒸气通道。
第一类型的液体燃料(如汽油)可以通过泵242从燃料存储箱2 30泵送到通道246中。通道246可以经燃料导轨248连接至PI喷射器66B以向发动机10的汽缸执 行第一燃料类型的进气道喷射，这可称为进气道喷射系统。此外，通道246可以连接 至阀256。在一些实施例中，阀256是电磁阀。第二类型的液体燃料(如乙醇、乙醇 /汽油)可以从燃料存储箱2 34通过低压泵250泵送到通道252中。通道252可以连 接至阀"6。阀可以由控制器12驱动以向高压泵258选择性地供给来自燃料存 储箱230的第一燃料类型或来自燃料存储箱234的第二燃料类型，该高压泵258可以 经燃料导轨260向DI燃料喷射器66A提供燃料以向发动机10的汽缸执行第一燃料或 第二燃料的直接喷射，这可称为DI系统。通过向DI燃料喷射器选择性地供给不同燃 料类型中的每个，可以利用不同类型的燃料的特性在整个发动机工作期间执行不同的 燃烧模式。例如，可以在发动机起动期间以分层燃烧模式直接喷射汽油以便快速预热 排放控制装置。在另一个示例中，可以在高发动机负荷期间直接喷射乙醇以防止发动 机爆震。以此方式，可以在发动机的工作范围中提高工作效率并减少排放。
此外，通过向DI燃料喷射器提供不同燃料类型中的每个，即使燃料存储箱中的 一个基本上为空时也可以向DI燃料喷射器提供液体燃料。以此方式，可以减少或避 免发生DI燃料喷射器由于过热而劣化，因为DI燃料喷射器可以由流过该喷射器的燃 料冷却。再者，通过在基本上没有第二类型的燃料(如乙醇、乙醇/汽油)时将第一 类型的燃料(如汽油)转移至DI燃料喷射器，发动机可以在汽油直接喷射的工作模 式中工作，在一些工况下这与汽油的进气道喷射操作相比具有更高的效率。燃料喷射 控制策略将在下文中参考图3至图5详述。
虽然低压泵242和250如图2a所示位于相应的燃料存储箱外部，在替代示例中， 泵242和250中的一个或两者可以位于相应的燃料存储箱内部。此外，燃料系统可以 具有不同的特性，如不同的燃料存储箱尺寸、不同的泵尺寸、不同的泵容量、不同的 泵压力、不同的泵最大流量、不同的开关周期(如，泵250的工作与泵242相比更加 断断续续)等。注意，在一些示例中，在一些工况下只有一个泵工作。例如，如果不 需要或未启用燃料存储箱234中的燃料(如，在冷起动工况期间)，则可以停用(或 不启用)泵250,同时用泵242工作。以此方式，可以消耗较少的电池电能，并产生 较少的燃料蒸气。
在一些实施例中，燃料系统可以包括来自第一燃料存储箱和第二燃料存储箱两者 的通道以用于通过驱动一个或多个阀向PI燃料喷射器选择性地供给燃料。在这样的 配置中，可以向PI燃料喷射器供给不同类型的燃料。在一些实施例中，燃料系统可 以包括连接第一燃料存储箱和第二燃料存储箱的通道以允许在第一燃料存储箱和第 二燃料存储箱之间传输燃料。例如，如果第二燃料存储箱为空，则可以将第一燃料存 储箱中的汽油泵送到第二燃料存储箱中。可选地(或替代地)，可以通过重力在燃料 系统的各区域之间传输燃料。
在燃料系统20的一些实施例中，每个燃料存储箱可以包括由不同的阀控制的单独的燃料供给管和回流管。如图2b所示，燃料系统20可以包括与连接至阀272的通 道246连通的第一燃料存储箱230和与连接至阀270的通道268连通的第二燃料存储 箱"4。阀HO和的驱动可以控制燃料从相应的燃料存储箱向高压泵258和DI 系统的供给。
此外，燃料系统20可以包括与第一燃料存储箱230连通的燃料回流通道278和 与第二燃料存储箱2"连通的燃料回流通道280。可以通过驱动阀274和276从DI 系统中抽取燃料。具体来说，通过阀274的驱动可以将燃料抽取到第二燃料存储箱 234中，而通过阀276的驱动可以将燃料抽取到第一燃料存储箱230中。应理解，在 一些实施例中，可以通过高压燃料泵或燃料系统中的另一个泵抽取燃料。在一些实施 例中，可以通过重力传输燃料。通过包含选择性地控制的到每个燃料存储箱的回流管， 直接喷射燃料系统可以抽取燃料而不必喷射燃料到汽缸中且每个燃料类型可以回流 至其指定的燃料存储箱以减少燃料类型的混合。以此方式，可以提高燃料经济性。
在一些实施例中，对于燃料存储箱，燃料系统可以包括无回流型燃料系统、回流 型燃料系统，或其组合。
在一些实施例中，燃料系统20可以配置为接收混合的液体燃料并从混合的液体 燃料中基本上分离出两种或多种不同类型的液体燃料以存入各燃料存储箱。如图2c 所示，燃料系统可以通过加注管290接收混合的液体燃料(如E85)。燃料可以由分 离器284分离，通过通道288向第一燃料存储箱230供给第一燃料类型，并通过通道 286向第二燃料存储箱234供给第二燃料类型。在一个示例中，向燃料系统供给E85, 燃料分离器从E85混合物中分离汽油和乙醇，将汽油供给到第一燃料存储箱，而将乙 醇供给到第二燃料存储箱。
此外，燃料系统可以包括单个回流管282和相应的阀281,该回流管和阀配置为 从DI系统中抽取燃料到燃料分离器284。燃料分离器可以将抽取的燃料分离到适当 的燃料存储箱中。
在一些实施例中，燃料分离器可以定位在存储混合燃料的燃料存储箱的出口处且 该分离器可以将混合燃料分离为不同类型的燃料。
在一些实施例中，燃料系统可以包括具有燃料分离层的主燃料存储箱，且不同类 型的燃料可以分离至主燃料存储箱的不同区域中。在这样的配置中，从DI系统抽取 的燃料可以回流到主燃料存储箱中。
应理解，上述的各种燃料供给调节部件可以包含在燃料供给控制装置中。在一个 示例中，调节燃料供给通道中的流量的一个或多个燃料泵和阔可以包含在燃料供给控 制装置中。
如上所述，部分地由于使用了通过直接喷射和/或进气道喷射将不同类型的燃料 喷射到发动机的汽缸中的多个燃料喷射器，发动机系统可以在各种不同的燃烧模式中 工作。此外，可以有利地使用燃料供给系统在改变的工况下向DI燃料喷射器选择性地供给不同类型燃料的能力。在一个示例中，燃料供给系统的多功能性可用于减少在 起动时预热车辆中的一个或多个排放控制装置的时间量。用于改进排放控制装置预热 的策略将在下文中参考图3和图4详述。
图3示出描述了用于改进车辆起动时的排气系统预热并提高在发动机的工作范 围中的发动机工作效率的示例燃料控制策略的流程图。在一个示例中，该方法可以应 用于配置为向DI燃料喷射器供给不同类型燃料的发动机系统。在一些示例中，发动
机可以包括压缩装置，例如涡轮增压器。此外，发动机系统的汽缸可以包括多个燃料 喷射器且向燃料喷射器中的至少一个选择性地供给不同类型的燃料，如图1和图2所 示的发动机系统配置。更具体地，在该示例中，发动机系统可以配置为通过PI燃料 喷射器喷射来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料(如汽油)，及向DI燃料喷射器 选择性地供给第一类型的燃料(如汽油)或来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料(如 乙醇)中的至少部分以用于直接喷射到发动机的汽缸中。
应理解，该示例方法可以应用于其他适合的发动机系统配置。例如，该方法可以 应用于包含用于分离燃料到不同的燃料存储箱中的燃料分离器的发动机系统配置。在 另一个示例中，可以省略PI燃料喷射器且发动机的每汽缸可以仅包括一个或多个DI 燃料喷射器。此外，应理解，第一燃料类型和第二燃料类型可以是任何适合类型的燃 料或燃料混合物。
该流程图开始于302,其中该方法包括检测点火开关接通状态。换句话说，该方 法可以包括检测驾驶员指令的车辆起动/发动机起动。如果未检测到点火开关状态则 该方法可以继续轮询点火开关接通状态。否则，如果检测到点火开关接通状态则流程 图进行至304。
在车辆起动时，车辆排气系统中的一个或多个排放控制装置的温度可能低于工作 温度或起燃温度。因此，希望快速地加热一个或多个排放控制装置以便减少尾管排放。 因此，在304,该方法可以包括通过DI燃料喷射器执行汽油的分层燃料喷射。可以 向DI燃料喷射器提供来自第一燃料存储箱的汽油。在进气行程期间(对于近似处在 化学计量空燃比的均质混合物)以及压缩行程晚期(以在火花塞附近增加额外的燃料) 使用分离的喷射事件，通过直接喷射可以产生中等分层。特别是，分层的一次或多次 喷射可以在火花塞附近产生局部较浓的混合物，这可提高燃烧稳定性，从而允许用附 加的点火延迟产生可传递到一个或多个排放控制装置的增加的排气热以改进预热。应 理解，在一些工况下，在车辆起动时，可以向DI燃料喷射器和PI燃料喷射器供给汽 油。此外，可以在起动时直接喷射汽油，因为汽油相对于乙醇可以在较低温度下蒸发， 从而产生较高的燃烧稳定性。
执行汽油(或在冷工况下蒸发的另一燃料类型)的分层喷射以快速加热排气系统 在涡轮增压发动机应用中特别有利，因为涡轮增压器的增加的质量和表面积会减少可 在一个或多个催化排放控制装置处用于预热目的的热量。接下来，在306,该方法可以包括检测是否发生了加速器踏板踩下(tip-in)或 其他的发动机输出增加。在一些示例中，可以指令发动机输出的增加以产生高输出或 高发动机负荷。在一些示例中，可以基于踏板位置的改变超过阈值改变(或阈值踏板 位置)检测加速器踏板踩下。如果检测到足够的加速器踏板踩下，则流程图进行至 312。否则，流程图进行至308。
接下来，在308,该方法可以包括确定一个或多个排放控制装置(ECD)的温度 是否高于阈值起燃温度。阈值起燃温度可以包括这样的温度，在该温度下排放控制装 置可以适当地减少从发动机的汽缸中排出的不期望的排放物。如果确定一个或多个排 放控制装置未达到阈值起燃温度，则流程图返回到304并执行汽油的分层喷射以继续 预热一个或多个排放控制装置。否则，如果确定一个或多个排放控制装置已达到阈值 起燃温度，则流程图进行至310。
可选地(或替代地)，在一些实施例中，可以确定汽缸的温度是否已达到阈值温 度。在一个示例中，该阈值温度可以是这样的温度，在该温度下乙醇的蒸发足以获得 期望的燃烧稳定性水平。可以通过对燃烧事件的数量计数以及进气温度估计汽缸中的 温度。由特定汽缸中的燃烧事件数量和进气温度索引的根据经验确定的表是估计汽缸 中温度的一种方法。在估计的汽缸温度达到预定水平时，向汽缸的直接喷射器供给第 二燃料。
此外，在一些实施例中，在达到乙醇可以稳定燃烧的汽缸温度时，DI燃料喷射 器可以通过增加乙醇比率(EF)从使用来自第一燃料存储箱的汽油转换为分层喷射来 自第二燃料存储箱的乙醇。以此方式，分层喷射乙醇对燃烧的益处适用于在乙醇的稳 定燃烧和排放控制装置的预热之间的温度范围。注意，来自第二燃料存储箱的乙醇的 分层喷射可以在汽缸温度达到预定水平的发动机起动时执行。
在310,该方法可以包括通过DI燃料喷射器执行来自第一燃料存储箱的汽油的 均质燃料喷射。由于排放控制装置已达到起燃温度，不需要通过汽油的分层直接喷射 产生附加的热量且可以执行均质操作。
转至312,该方法可以包括向DI燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的乙醇。 在一个示例中，可以响应于检测到指令的高发动机负荷工况向DI系统供给乙醇，从 而可以在高发动机负荷工况期间直接喷射乙醇以减轻发动机爆震。特别是，乙醇相对 于汽油具有较高的蒸发热，因此直接喷射到燃烧室中的乙醇可以提供增加的进气冷却 以减轻发动机爆震并考虑到增压量的增加会造成发动机输出的增加。应理解，在例如 加速器踏板踩下时向DI系统供给来自第二燃料存储箱的乙醇时，可以不向DI系统供
给来自第一燃料存储箱的汽油。
应理解，向DI燃料喷射器供给燃料(如乙醇或汽油)可以包括驱动燃料系统中 的一个或多个阀以停止第一燃料类型的流动并开始第二燃料类型的流动。在一些实施 例中，燃料系统可以包括连接至DI系统的具有单独的间的单独的供给管，且可以驱动其中的每个阀以向DI系统供给适当的燃料类型。在一些实施例中，可以用单个阀 选择性地控制向DI系统供给何种燃料类型。
接下来，在314，该方法可以包括调节由DI燃料喷射器和/或PI燃料喷射器喷 射的燃料喷射量。例如，可以增加由DI燃料喷射器喷射的燃料量以便快速地抽取DI 系统中的汽油。协作地，在通过DI燃料喷射器喷射的燃料量增加时，可以减少通过 PI燃料喷射器喷射的燃料量以便保持期望的空燃比。在一些示例中，期望的空燃比 可以包括化学计量空燃比。
在一些工况下，通过DI燃料喷射器喷射的燃料量可以初始地增加以抽取DI系统， 然后一旦已从DI系统中抽取出汽油则减少到另一个期望的水平。在一些示例中，可 以在预定的持续期中喷射调节后的燃料量。在一些示例中，可以在基于燃料系统容积 和流入和流出该系统的燃料流率的模型得出的持续期中喷射调节后的燃料量。在一些 工况下，通过DI燃料喷射器喷射的燃料量可以初始地增加以抽取DI系统并可以保持 在增加后的量以避免爆震。在可以向DI系统选择性地供给汽油和乙醇的一个具体示 例中，该方法可以在加速器踏板踩下期间增加期望的乙醇比率(EF),直到从DI系 统中抽取汽油。
接下来，在316，该方法可以包括检测加速器踏板松开(tip-out)或其他的发 动机输出减少。在一个示例中，可以指令减少发动机输出到较低的输出或较低的发动 机负荷。在一个示例中，基于踏板位置的改变超过阈值改变(或阈值踏板位置)检测 加速器踏板松开。如果检测到较低负荷下的加速器踏板松开，则流程图进行至318。 否则，流程图返回316并轮询加速器踏板松开。
在318，该方法可以包括向DI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的汽油。在 加速器踏板松开时可以向DI系统提供汽油且可以从DI系统中抽取乙醇以便为发动机 停机和随后发生的发动机重起动做准备。如上所述，在冷起动工况下，由于汽油与乙 醇相比具有较低的蒸发温度，可以分层直接喷射汽油以加速排放控制装置预热，因此 相对于乙醇可以在较低温度下提高燃烧稳定性。应理解，在例如加速器踏板松开时向 DI系统供给来自第一燃料存储箱的汽油时，可以不向DI系统供给来自第二燃料存储 箱的乙醇。
接下来，在320，该方法可以包括调节由DI燃料喷射器和/或PI燃料喷射器喷 射的燃料喷射量。例如，可以增加由DI燃料喷射器喷射的燃料量以便快速地从DI系 统中抽取乙醇。协作地，在通过DI燃料喷射器喷射的燃料量增加时，可以减少通过 PI燃料喷射器喷射的燃料量以便保持期望的空燃比。在一些示例中，期望的空燃比 可以包括化学计量空燃比。在可以向DI系统选择性地供给汽油和乙醇的一个具体示 例中，该方法可以在加速器踏板松开期间增加期望的汽油比率(GF)，直到从DI系 统中抽取乙醇。注意，在低发动机负荷下，汽油可以仅由DI燃料喷射器喷射，仅由 PI燃料喷射器喷射，或由DI燃料喷射器和PI燃料喷射器两者喷射。通过在加速器踏板踩下时向DI系统供给乙醇并在加速器踏板松开时向DI系统供 给汽油，可以在高负荷工况下直接喷射乙醇以减轻发动机爆震并可以在冷起动工况下 直接喷射汽油以改进排气系统预热。以此方式，可以在高负荷下提供增加的发动机楡 出并减少发动机起动时的尾管排放。
此外，应理解，通过改变在加速器踏板踩下和加速器踏板松开时分别向DI系统 供给的燃料，可以在车辆工作期间适当地抽取DI系统且不需要在点火开关断开时占 用附加的发动机工作时间用于抽取DI系统。以此方式，可以提高车辆的燃料经济性。
注意，在上述流程图中，汽油和乙醇的使用仅为第一燃料类型和第二燃料类型的 非限制性示例。此外，应注意可以在根据上述流程图的发动机系统中使用各种其他燃 料或燃料混合物。不同的燃料或燃料混合物可以具有不同的蒸发热，这可以决定在发 动机工作期间何时以及如何使用这些燃料或燃料混合物。
图4示出描述了用于改进车辆起动时的排气系统预热以及在发动机的工作范围 中提高发动机工作效率的另一个示例燃料控制策略的流程图。类似于图3所述的方 法，图4的示例方法可以应用于包括具有DI燃料喷射器的汽缸的不同的发动机配置， 如图1和图2中所示的发动机系统配置。在该示例中，发动机系统可以配置为通过 PI燃料喷射器喷射来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料(如汽油)，并可以向DI 燃料喷射器供给第一类型的燃料(如汽油)或来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料 (如乙醇)中的至少一些以用于直接喷射到发动机的汽缸中。在该策略中，在车辆工 作期间在预热排气系统之后可以向DI系统供给乙醇，且在停机时抽取DI系统并向 DI系统供给汽油以便为可能的随后发生的冷起动工况做准备。
流程图开始于402,其中该方法可以包括检测点火开关接通状态。换句话说，该 方法包括检测驾驶员指令的车辆起动/发动机起动。如果未检测到点火开关接通状态， 则流程图可以返回402并继续轮询点火开关接通状态。否则，如果检测到点火开关接 通状态，则流程图进行至404。
在车辆起动时，车辆排气系统中的一个或多个排放控制装置的温度可能低于工作 温度或起燃温度。因此，希望快速地加热一个或多个排放控制装置以便减少尾管排放。 因此，在404,该方法可以包括通过DI燃料喷射器执行汽油的分层燃料喷射。
接下来，在406,该方法可以包括确定一个或多个排放控制装置(ECD)的温度 是否高于阈值起燃温度。如果确定一个或多个排放控制装置已达到阈值起燃温度，则 流程图进行至410。否则，如果确定一个或多个排放控制装置未达到阈值起燃温度， 则流程图进行至408,其中该方法可以确定是否已出现点火开关断开状态。换句话说， 确定是否希望车辆停机，更具体地确定是否希望发动机停机。如果未检测到点火开关 断开状态，则该方法返回404并执行汽油的分层喷射以继续预热一个或多个排放控制 装置。否则，如果检测到点火开关断开状态，则流程图返回且发动机停机而不对DI 系统进行任何抽取。
19转到410,该方法可以包括响应于一个或多个排放控制装置达到起燃温度向DI 燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的乙醇。在替代实施例中，可以向汽缸的直接喷 射器供给第一燃料，直到汽缸温度达到预定水平。在一个示例中，预定水平是这样的 水平，在该水平下乙醇蒸发足以获得期望的燃烧稳定性水平。
此外，在一些实施例中，在达到乙醇可以稳定地燃烧的汽缸温度时，DI燃料喷 射器可以通过增加乙醇比率(EF)从使用来自第一燃料存储箱的汽油转换为分层喷射 来自第二燃料存储箱的乙醇。
应理解，向DI燃料喷射器供给燃料(如乙醇或汽油)可以包括驱动燃料系统的 燃料供给控制装置中的一个或多个阀以停止第一燃料类型的流动并开始第二燃料类 型的流动。在一些实施例中，燃料供给控制装置可以包括连接至DI系统的具有单独 的阀的单独的供给管，且可以驱动其中的每个阀以向DI系统供给适当的燃料类型。 在一些实施例中，可以用单个阀选择性地控制向DI系统供给何种燃料类型。
在一些实施例中，可以在低负荷工况期间向DI系统供给乙醇，在该情况下，可 以进行判优以确定DI系统中的汽油与乙醇之比，从而基于判优的比调节燃料喷射量 以产生期望的空燃比。在一个示例中，判优可以考虑到发动机负荷、空燃比、驱动燃 料供给阀以来的时间、燃料喷射模式等。为了在燃料类型之间快速地转换，可以临时 地增加通过DI燃料喷射器喷射的燃料量。
在一些实施例中，可以响应于检测到第一加速器踏板踩下向DI系统供给乙醇。 通过在加速器踏板踩下时在燃料类型之间进行转换，可以快速地执行燃料类型之间的 转换，且(与确定DI系统中混合的燃料类型相比)可以精确快速地得知由DI燃料喷 射器喷射的燃料类型。
接下来，在412,该方法可以包括调节由DI燃料喷射器和/或PI燃料喷射器喷 射的燃料喷射量。在一个示例中，DI燃料喷射器从分层搡作转换为均质搡作。DI系 统可以从汽油的分层直接喷射和通过进气道喷射较少的汽油或不喷射汽油用于排气 加热，转换为提供汽油的进气道喷射用于主燃烧并在高发动机负荷工况下选择性地通 过DI燃料喷射器喷射乙醇用于减轻爆震的目的。因此，在一个示例中，调节由DI燃 料喷射器和/或PI燃料喷射器喷射的燃料喷射量可以包括减少由DI燃料喷射器喷射 的燃料量和增加由PI燃料喷射器喷射的燃料量。在一些工况下(如低负荷下)，燃 料可以仅由PI燃料喷射器喷射。此外，可以调节燃料喷射量以满足期望的空燃比， 如化学计量空燃比。
在该示例方法中，可以在车辆工作期间在预热排气系统(或预热汽缸)之后向 DI系统供给来自第二燃料存储箱的乙醇。此外，在车辆停机时，可以从DI系统中抽 取乙醇且可以向DI系统供给来自第一燃料存储箱的汽油以便为冷起动工况做准备。 因此，在414，该方法可以包括确定是否已出现点火开关断开状态。换句话说，确定 是否希望车辆停机，更具体地是否希望发动机停机。如果未检测到点火开关断开状态，则该方法可以继续轮询点火开关断开状态。否则，如果检测到点火开关断开状态，则 流程图进行至416。
在"6,该方法，可以包括向DI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的汽油。 可以在发动机停机时向DI系统供给汽油以便为随后发生的冷起动工况做准备。
接下来，在418,该方法可以包括从DI系统中抽取乙醇。在一些实施例中，抽 取DI系统可以包括在点火开关断开之后停止向DI系统供给来自第二燃料存储箱的乙 醇并执行乙醇的直接喷射以进行燃烧，以便燃烧DI系统中余下的乙醇。可以修改/ 调节发动机的设计和操作以便减少停机之后的抽取时间。在一些示例中，DI系统可 以设计为保存相对少的燃料体积以便减少抽取时间。此外，在一些示例中，可以调节 发动机以在停机期间进行低效率的工作。例如，可以延迟点火正时和/或可以增加发 动机转速和/或可以执行动作以便按增加的速率燃烧余下的乙醇，从而减少抽取时间。
在 一些实施例中，抽取DI系统可以包括将DI系统中的乙醇转移至第 一燃料存储 箱和第二燃料存储箱中的至少一个。在一个示例中，具有控制阀的燃料回流管可以连 接DI系统与第一燃料存储箱或第二燃料存储箱，且可以在点火开关断开时驱动该控 制阀以抽取DI系统。可以在预定的持续期中开启抽取阀以在关闭之前抽取乙醇。在 一个具体示例中，回流管可以连接到包含汽油的第一燃料存储箱且将乙醇抽取到第一 燃料存储箱，因为很多类型的汽油包含乙醇和汽油的混合物。该控制策略避免了将抽 取的燃料返回到一个或多个燃料存储箱的附加的回流管的成本。
在另一个示例中，DI系统可以通过第一回流管与第一燃料存储箱连接，且DI系 统可以通过第二回流管与第二燃料存储箱连接。因此，在抽取期间，第二燃料管可用 于从DI系统中抽取乙醇且在确定已抽取出大部分乙醇时，可以关闭第二回流管并开 启第一回流管以将余下的乙醇和汽油的混合物抽取到包含汽油的第一燃料存储箱。该 控制策略避免在点火开关断开之后产生附加的工作时间和燃料消耗。通过在发动机停 机时仅抽取乙醇，可以避免每次加速器踏板踩下期间发动机爆震的风险，因为在车辆 工作期间在DI系统中仍然有乙醇。以此方式，在车辆的工况的范围中的发动机爆震 可以减轻，且可以在冷起动工况下快速地加热一个或多个排放控制装置。
注意，在上述流程图中，汽油和乙醇的使用仅作为第一燃料类型和第二燃料类型 的非限制性示例。此外，应注意可以在根据上述流程图的发动机系统中使用各种其他 燃料或燃料混合物。不同的燃料或燃料混合物可以具有不同的蒸发热，这可以决定在 发动机冷起动时何时以及如何使用这些燃料或燃料混合物。
上文中参考图3和图4所述的方法有助于使用乙醇和汽油两者的发动机在该发动 机的工作范围中实现改进的工作效率和排放性能。特别是，在冷起动和预热期间，上 述方法利用中等分层的汽油直接喷射以增强燃料蒸发/混合、燃烧稳定性，及增加排 气热以预热催化器。此外，在低负荷下，上述方法利用进气道喷射的汽油以产生最小 的乙醇消耗和良好的空燃混合。再者，在高负荷下，上述方法利用进气道喷射的汽油和直接喷射的乙醇用于改进爆震控制，以产生最小的乙醇消耗和增加的发动机输出。
图5示出描述了用于在能够向DI燃料喷射器供给来自不同的燃料存储箱的燃料 的发动机配置中增加DI燃料喷射器的稳健性的示例燃料控制策略的流程图。特别是， 即使在向DI燃料喷射器供给燃料的燃料存储箱燃料水平低或基本上为空时，通过向 DI燃料喷射器供给燃料并通过DI燃料喷射器喷射燃料，该方法可以减少或避免DI 燃料喷射器因过热而劣化。
该示例方法可以应用于向相同或不同的燃料喷射器供给来自不同来源的燃料的 不同的发动机配置，如图l和图2所示的发动机系统配置。在该发动机系统中，可以 向PI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料(如汽油)用于进气道 喷射到发动机的汽缸中，且可以向DI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类 型的燃料(如汽油)或来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料(如乙醇)中的至少部 分用于直接喷射到发动机的汽缸中。
流程图开始于502,其中该方法可以包括评估发动机系统的工况，包括当前的工 况、过去的工况，和/或预测的将来工况。如本文中所述，工况可以包括但不限于下 列中的一个或多个第一燃料存储箱中的燃料量、第二燃料存储箱中的燃料量、直接 喷射燃料供给通道阀的阀定向(valve orientation)、向进气道喷射燃料喷射器供 给的燃料的发动机指示、向直接喷射燃料喷射器供给的燃料的指示、第一燃料存储箱 或第二燃料存储箱加错燃料的指示、发动机转速、发动机负荷、燃烧模式、空燃比、 如气温和气压等环境工况、点火正时，及车速，以及发动机系统的其他工作状态。在 具体示例中，第二燃料存储箱主要向DI燃料喷射器供给燃料，且因此评估工况可以 包括接收第二燃料存储箱中的当前燃料量。
接下来，在504,该方法可以包括确定向DI燃料喷射器供给燃料的第二燃料存 储箱中的燃料量是否超过阈值量。例如，阈值量可以是在第二燃料存储箱中基本上没 有燃料。如果确定第二燃料存储箱中的燃料量超过阈值量，则流程图进行到506。否 则，第二燃料存储箱中的燃料量不超过阈值量，且流程图进行到508。
在506,该方法可以包括基于当前燃烧模式通过进气道喷射来喷射来自第一燃料 存储箱的燃料和/或通过直接喷射来喷射来自第二燃料存储箱的燃料。在一个示例中， 在低发动机负荷下，PI燃料喷射器喷射汽油用于燃烧，DI燃料喷射器不执行燃料喷 射以便保留乙醇。在另一个示例中，在高发动机负荷下，PI燃料喷射器喷射汽油用 于燃烧，DI燃料喷射器喷射乙醇用于减轻发动机爆震和/或用于冷却DI燃料喷射器。 在又一个示例中，例如在车辆起动时，DI燃料喷射器喷射汽油用于燃烧。
在508,该方法可以包括向DI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的燃料。可 以向DI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的燃料以便减少或防止DI燃料喷射器过 热。供给来自第一燃料存储箱的燃料可以包括驱动一个或多个阀以将来自第一燃料存 储箱的燃料引导至直接喷射燃料系统。此外，供给来自第一燃料存储箱的燃料可以包括驱动一个或多个阀以防止可传输到第二燃料存储箱的燃料流到DI燃料喷射器。在 一些实施例中，可以驱动单个阀以引导来自第一燃料存储箱的燃料并防止来自第二燃 料存储箱的燃料供给到DI燃料喷射器。
此外，向DI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的燃料可能造成燃料类型的切 换。例如，第一燃料存储箱可以加注有汽油，而第二燃料存储箱可以加注有乙醇。因 此，当确定在第二燃料存储箱中存在很少乙醇或不存在乙醇时，可以向DI燃料喷射 器供给汽油。此外，当确定在第一燃料存储箱中存在很少汽油或不存在汽油时，可以 向DI燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的乙醇。
在510,该方法可以包括调节燃烧模式。可以基于向DI燃料喷射器供给的燃料 类型调节燃烧模式。特别是，如果燃料存储箱之间的切换造成向DI燃料喷射器供给 的燃料类型的改变，则可以调节燃烧模式以补偿燃料类型的改变。
调节燃烧模式可以包括基于向DI系统供给的燃料类型调节DI燃料喷射器的燃料 喷射量和/或PI燃料喷射器的燃料喷射量。此外，调节燃烧模式可以包括基于向DI 系统供给的燃料类型调节DI燃料喷射器的燃料喷射正时和/或PI燃料喷射器的燃料 喷射正时。
在一个示例中，如果包含乙醇的燃料存储箱燃料水平低或已用尽且向直接喷射系 统供给汽油，则在一些工况下，相对于汽油的进气道喷射，可以调节燃烧模式以执行 汽油的直接喷射。特别是，在低发动机负荷下，DI燃料喷射器可以执行汽油的分层 喷射。因此，可以减少由DI燃料喷射器喷射的汽油量，且可以延迟燃料喷射正时(如， 在压缩行程期间)。相应地，PI燃料喷射器不喷射汽油。此外，在中等发动机负荷 下，可以根据化学计量空燃比调节燃料喷射量且可以调节燃料喷射正时以在进气行程 期间喷射燃料用于均质燃烧。再者，在高发动机负荷下，可以调节燃料喷射量以在稍 浓的空燃比下工作，且可以调节燃料喷射正时以在进气行程期间喷射燃料用于均质燃 烧。通过调节燃烧模式以直接喷射汽油燃料，发动机的效率和排放控制在一些工况期 间可以得到改进。
注意，在中等发动机负荷和高发动机负荷下，燃料喷射可以通过直接喷射和/或 进气道喷射执行。
在另一个示例中，如果包含汽油的燃料存储箱燃料水平低或已用尽且向直接喷射 系统供给乙醇，则可以调节燃烧模式以执行乙醇的直接喷射。可以基于发动机负荷调 节燃料喷射量和喷射正时以在稀空燃比、化学计量空燃比或稍浓空燃比下工作。
调节燃烧模式可以包括基于在燃烧模式中使用的燃料类型临时地停用特定的燃 烧模式。例如，如果乙醇已用尽，则可以停用直接喷射乙醇且进气道喷射汽油的燃烧 模式，并且还停用高涡轮增压器增压的模式。在另一个示例中，如果汽油已用尽，则 可以停用执行汽油分层直接喷射的燃烧模式。
此外，可以响应于以超过阈值量的燃料量加注燃料存储箱，重新启用燃烧模式。应理解，上文中提及燃料存储箱之处也适用于燃料分离装置的不同的出口。例如， 存储在第一燃料存储箱中的第一类型的燃料和存储在第二燃料存储箱中的第二类型 的燃料可以对应于从燃料分离装置的第一出口流出的第一类型的燃料以及从燃料分 离装置的第二出口流出的第二类型的燃料。
注意，上述方法是根据不同的工况向直接喷射燃料喷射器和/或进气道喷射燃料 喷射器选择性地供给来自不同来源的不同类型的燃料的一个非限制性示例。此外，应 理解，可以根据各种不同的工况向直接喷射燃料喷射器和/或进气道喷射燃料喷射器 选择性地供给来自不同来源的不同类型的燃料。
例如，车辆系统可以配置为向PI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱和第二燃 料存储箱中的至少一个的燃料，并向DI燃料喷射器选择性地供给来自第一燃料存储 箱和第二燃料存储箱中的一个的燃料。在向PI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱 的第一类型的燃料并向DI燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料一 个示例中，DI燃料喷射器可能由于燃料供给系统的中断(如，燃料供给阀阻塞或供 给管阻塞)而接收不到燃料。可以用各种方式检测这样的中断。例如，位于DI燃料 喷射器附近(如在DI燃料导轨处或高压燃料泵处)的传感器可以检测到没有供给来 自第二燃料存储箱的燃料，因此可以向DI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的燃 料。在另一个示例中，可以基于因较少的燃料由DI燃料喷射器供给和/或喷射而产生 的空燃比变化，检测燃料供给系统中的中断，因此可以向DI燃料喷射器供给来自第 一燃料存储箱的燃料。
在向PI燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料并向DI燃料喷射
器供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料的另一个示例中，第二燃料存储箱可能
加错燃料(如，加注有不期望的类型的燃料、受污染等)。可以用各种方式检测加错 燃料。例如，第二燃料存储箱中的传感器可以检测向该燃料存储箱供给的燃料的类型。
在另一个示例中，加错燃料的指示可以由车辆驾驶员或维修人员通过输入来提供。在 又一个示例中，可以基于如发动机输出、排放、空燃比等工作参数的改变检测加错燃 料。响应于接收到加错燃料的指示，可以向DI燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱 的第二类型的燃料。通过基于向DI燃料喷射器供给燃料的指示从不同的来源向DI燃 料喷射器供给至少部分燃料，可以在各种工况下向DI燃料喷射器供给燃料以冷却DI 燃料喷射器。以此方式，可以减少DI燃料喷射器的过热。
应注意，本文中包括的示例控制和估值例程可用于各种系统配置。本文所述的具 体例程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种，如事件驱动、中断驱动、多任 务、多线程等。因此，所示的各种步骤、操作或功能可以按所示的顺序执行、并行执 行，或在一些情况下略去。类似地，处理的顺序不是实现本文中所述的示例实施例的 特征和优点所必需的，而是为便于演示和说明而提供。取决于所使用的具体策略，可 以重复执行所示步骤、功能或操作中的一个或多个。此外，所述操作、功能和/或步
24骤可以在图形上表示编程到控制系统中的计算机可读存储媒体中的代码。
还应理解，在本文中公开的配置本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视 为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。本公开的主题包括在本文中公开的各种 系统和配置，及其他特征、功能，和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组 合。
本申请的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权 利要求可能引用"一个"元素或"第一"元素或其等价。这样的权利要求应被理解为 包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的 元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本申请权 利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权 利要求，无论是在范围中比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括 在本申请的主题之内。
权利要求
1.一种控制向车辆的发动机供给的燃料的方法，所述车辆包括用于存储第一类型的燃料的第一燃料存储箱，用于存储第二类型的燃料的第二燃料存储箱，及排放控制装置，所述发动机包括具有直接喷射燃料喷射器的至少一个汽缸，且向所述直接喷射燃料喷射器选择性地供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料和来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料，所述方法包括响应于车辆的发动机起动工况，向至少一个直接喷射燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料，及响应于发动机输出的增加超过阈值增加或排放控制装置的温度超过阈值温度，向所述至少一个直接喷射燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在向所述至少一个直接喷射燃料喷 射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料时，不向所述至少一个直接喷射燃料 喷射器供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料，且在向所述至少一个直接喷射燃 料喷射器供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料时，不向所述至少一个直接喷射 燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括响应于排放控制装置的温度未超过阈值温度，通过直接喷射燃料喷射器使用第一 类型的燃料执行分层喷射。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括在指令的发动机输出增加之后，当指令的发动机输出减小超过阈值减小时，向直 接喷射燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括在指令的发动机输出减小之后在预定的持续期中增加直接喷射燃料喷射器的燃 料喷射量。
6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括响应于发动机停机工况向直接喷射燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一 类型的燃料。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括响应于所述发动机停机工况在预定的持续期中执行空气和通过直接喷射燃料喷 射器喷射的燃料的燃烧。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括响应于所述发动机停机工况在预定的持续期中将燃料从直接喷射燃料喷射器中 抽取至第一燃料存储箱和第二燃料存储箱的至少一个中。
9. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述阈值温度是排放控制装置的起 燃温度。
10. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述阈值增加和所述阈值减小基于 车辆的驾驶员输入踏板的位置。
11. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述发动机还包括由来自第一燃料 存储箱的第一类型的燃料供给的进气道喷射燃料喷射器，所述方法还包括响应于排放控制装置的温度超过阈值温度，在低负荷工况下通过所述进气道喷射 燃料喷射器执行燃料喷射。
12. —种车辆系统，包括 第一燃料存储箱；第二燃料存储箱； ， 至少一个汽缸；喷射燃料到与所述至少一个汽缸可操作地连通的进气通道中的进气道喷射燃料 喷射器，所述进气道喷射燃料喷射器由来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料供给；直接喷射燃料到所述至少一个汽缸中的直接喷射燃料喷射器，所述直接喷射燃料 喷射器选择性地由来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料和来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料供给；定位以接收从所述至少一个汽缸中排出的排放物的排放控制装置；及 控制系统，所述控制系统配置为响应于发动机起动工况使得来自第一燃料存储箱 的第一类型的燃料供给到直接喷射燃料喷射器，所述控制系统还配置为基于排放控制 装置的温度超过阈值温度供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料，及所述控制系 统还配置为响应于工况在预定的持续期中从直接喷射燃料喷射器中抽取燃料。
13. 如权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，所述工况包括驾驶员输入踏 板位置的位置改变超过阈值改变以及发动机停机工况中的至少一个。
14.如权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，还包括与第一燃料存储箱和第二燃料存储箱可操作地连通的燃料分离器，所述燃料分离 器配置为分离包含第一类型的燃料和第二类型的燃料的燃料混合物，以使第一类型的 燃料供给到第一燃料存储箱，第二类型的燃料供给到第二燃料存储箱。
15. 如权利要求l4所述的车辆系统，其特征在于，将从直接喷射燃料喷射器中抽取的燃料供给到所述燃料分离器。
16. 如权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，在从直接喷射燃料喷射器中 抽取燃料期间，在预定的持续期中增加直接喷射燃料喷射器喷射的燃料量，且燃料是 通过燃烧抽取的。
17.如权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，还包括 具有至少一个阀的燃料供给控制装置，所述至少一个阀配置为调节来自第一燃料 存储箱的第一类型的燃料和来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料中的至少一个的 供给，且所述控制系统配置为驱动燃料供给控制装置的所述至少一个阀以控制燃料向 直接喷射燃料喷射器的供给。
18. —种车辆系统，包括包含第一类型的燃料和第二类型的燃料的燃料系统； 至少一个汽缸；喷射燃料到与所述至少一个汽缸可搡作地连通的进气通道中的进气道喷射燃料 喷射器，所述进气道喷射燃料喷射器由来自所述燃料系统的第一类型的燃料供给；直接喷射燃料到所述至少一个汽缸中的直接喷射燃料喷射器，所述直接喷射燃料 喷射器选择性地由来自所述燃料系统的第一类型的燃料和第二类型的燃料中的至少 一个供给燃料；定位以接收从所述至少一个汽缸中排出的排放物的排放控制装置；及 控制系统，所述控制系统配置为响应于发动机起动工况使得来自所述燃料系统的 第一类型的燃料供给到直接喷射燃料喷射器，基于排放控制装置的温度超过阈值温度 使得来自所述燃料系统的第二类型的燃料供给到直接喷射燃料喷射器，及即使在所述 排放控制装置的温度低于所述阈值温度时也基于发动机输出的增加使得来自所述燃 料系统的第二类型的燃料供给到直接喷射燃料喷射器。
19. 如权利要求18所述的车辆系统，其特征在于，所述燃料系统包括用于存储第一类型的燃料的第一燃料存储箱，所述第一燃料存储箱与进气道喷射 燃料喷射器流体连通并选择性地与直接喷射燃料喷射器流体连通；及用于存储第二类型的燃料的第二燃料存储箱，所述第二燃料存储箱选择性地与直 接喷射燃料喷射器流体连通。
20.如权利要求18所述的车辆系统，其特征在于，所述燃料系统包括 与进气道喷射燃料喷射器连通并选择性地与直接喷射燃料喷射器流体连通的第 一燃料供给通道；选择性地与直接喷射燃料喷射器流体连通的第二燃料供给通道；及 燃料分离器，所述燃料分离器配置为接收燃料混合物并从所述燃料混合物中分离第一类型的燃料到第一燃料供给通道中，分离第二类型的燃料到第二燃料供给通道中。
全文摘要
本发明涉及增进直接喷射发动机系统中的排放控制装置预热的方法。提供一种控制向车辆的发动机供给的燃料的方法。该车辆包括用于存储第一类型的燃料的第一燃料存储箱，用于存储第二类型的燃料的第二燃料存储箱，及排放控制装置。该发动机包括具有直接喷射燃料喷射器的至少一个汽缸，且向直接喷射燃料喷射器选择性地供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料和来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料。该方法包括响应于车辆的发动机起动工况，向直接喷射燃料喷射器供给来自第一燃料存储箱的第一类型的燃料，及响应于发动机输出的增加超过阈值增加或排放控制装置的温度超过阈值温度，向直接喷射燃料喷射器供给来自第二燃料存储箱的第二类型的燃料。
文档编号F02D41/06GK101586497SQ200910141150
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月19日 优先权日2008年5月20日
发明者唐纳德·J·刘易斯, 托马斯·G·利昂, 罗伯特·A·斯坦 申请人:福特环球技术公司