差别燃料喷射的制作方法
【专利摘要】本发明涉及差别燃料喷射，并具体公开了用于运转具有共轨喷射的四个直列式汽缸的系统和方法，其包含在没有压缩和做功行程喷射但具有排气行程喷射的情况下使第一汽缸组运转，而在具有至少压缩行程喷射的情况下使第二汽缸组运转。以此方式，在排气行程期间喷射的未燃烧燃料加浓排气流，并进一步允许排气后处理系统的加热。在提供的一个示例中，第一汽缸组进一步被配置为以排气加热模式运转，同时还以动力产生模式运转。
【专利说明】差别燃料喷射
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求2012年7月16日提交的德国专利申请N0.102012212403.9的优先权，其全部内容并入本文以供参考。
【技术领域】
[0003]本发明涉及在发动机驱动周期期间控制发动机喷射的方法和装置。
【背景技术】
[0004]内燃发动机的排气系统可以包括排气后处理装置，其包含一个或更多个催化转化器，例如氧化催化转化器。为了最佳地工作，这类排气后处理装置可以至少间歇地以比在正常发动机运转期间达到的排气温度更高的排气温度工作。在一个具体的示例中，通过排气流内含有的未燃烧燃料在氧化催化转化器元件上的放热反应增加排气温度。
[0005]已知的是，通过后喷射将燃料直接喷射到发动机汽缸内将使排气流加浓(enrich)，该后喷射在燃烧过程之后发生。然而，由于一些喷射的燃料可以进入用于润滑发动机的发动机机油并使其变稀，因此问题出现。由此，发动机机油的润滑作用随着时间的推移而降低。可替代地，可以用直接喷射到发动机的排气管道内的燃料使排气流加浓。为了这个目的，提供了喷射喷嘴，以便在相对低的压力(例如，5至10巴(bar))将燃料直接喷射到排气流内。在一个示例中，在将燃料引入到排气流之前，喷射的燃料可以喷到加热元件以辅助燃料蒸发过程。然而，将此类设计的喷射系统增添到车辆上，增加了车辆复杂性和其整体成本。在另一个示例中，US2011/0107740A1描述了具有直接喷射装置的内燃发动机，其中发动机的排气系统具有燃料电池，使得第一汽缸以稀燃模式运转从而停用燃料喷射，而第二汽缸通过富燃混合气运转。
【发明内容】
[0006]在此，发明人已经认识到上述方案的问题，并描述了这样的方法，其用于在没有压缩和做功行程(power stroke)喷射但具有排气行程喷射的情况下使第一汽缸组运转，而在具有至少压缩行程喷射的情况下使第二汽缸组运转，其中排气行程喷射和压缩行程喷射中的每一个均大于阈值。由此，该系统和方法可以在排气行程将燃料喷射到一个或更多个汽缸以加热排气系统，同时还在一个或更多个压缩行程期间喷射燃料，以便在发动机驱动周期期间为车辆的动力传动系统提供动力。根据本公开的方法因此提供了用于控制内燃发动机的替代方法和装置，以便用燃料使排气流加浓。在一个提供的示例中，根据本公开运转的四行程直列点火式发动机在发动机驱动周期的排气行程期间对一个或更多个汽缸内提供燃料喷射过程的主喷射。因此，没有主喷射在汽缸的压缩行程期间发生，这是由于所述主喷射反而在排气行程期间发生。另外，因为主喷射在排气行程期间发生，所以在所述主喷射过程中供应给汽缸的燃料量在做功行程期间不一定可用于产生动力，该做功行程在本文中称为动力(或膨胀)行程。在这种情况下，减少了汽缸内的燃料喷射，并且该汽缸被停用。[0007]由于这一事实，即主喷射在汽缸的排气行程期间发生，在其中产生的燃料和空气的混合气因此允许以特别简单有效的方式用未燃烧燃料使排气流加浓。因此，可以增加在氧化催化转化器元件处的排气温度，同时提高排气后处理设备的运转。具体地，不需要用于将燃料喷射到排气系统的额外喷射系统，这降低了本文中描述的发动机系统的整体成本和复杂性。此外，因为有时在主喷射在压缩行程、进气行程或膨胀行程没有发生的情况下使一个或更多个汽缸运转，由于燃料空气混合气被排入到排气管道内，因此用燃料使排气流加浓是特别有利的。以此方式，燃料喷射系统可以被设计为产生足够量的燃料，同时还以足够的准确度控制燃料喷射。
[0008]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着区别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上文或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]当单独或参照附图考虑时，通过阅读实施例的示例(在本文中也被称为具体实施例)，将会更充分地理解本文中所描述的优点，其中:
[0010]图1示出了发动机的示意图；
[0011]图2示出了在正常运转期间气门正时和活塞位置相对于燃料喷射的示例映射图；
[0012]图3针对根据本公开的示例性第一实施例示出了气门正时和活塞位置相对于燃料喷射的示例映射图；
[0013]图4针对根据本公开的第二实施例不出了气门正时和活塞位置的不例映射图；
[0014]图5针对根据本公开的第三实施例不出了气门正时和活塞位置的不例映射图；
[0015]图6是用于基于发动机工况对燃料喷射进行调整的示例流程图；
[0016]图7示出了示例汽缸喷射曲线；以及
[0017]图8示出了用于两个汽缸的示例喷射曲线，以图示说明如何基于排气行程喷射调整燃料输送。
【具体实施方式】
[0018]在本文中，发动机系统为一个或更多个汽缸内的排气行程喷射调整燃料输送，同时还在其中产生动力。为简单起见，为了说明该方法，描述了通过四行程周期运转的四缸直列式内燃发动机。该方法包括，通过在没有压缩和做功行程喷射但具有排气行程喷射的情况下使第一汽缸组运转而部分地停用第一汽缸组(例如，如在本文中所描述的奇数编号的汽缸)，同时在具有至少压缩行程喷射的情况下使第二汽缸组(例如，偶数编号的汽缸)运转，以便在其中产生动力。图1示出了示例发动机汽缸的示意图，以图示说明所描述的发动机系统的各种特征。然后，图2-5针对在正常运转期间的发动机系统和根据本公开的各种实施例示出了气门正时和喷射曲线(injection profile)的映射图。因为发动机系统基于发动机工况进行调整，所以图6示出了基于排气温度和发动机输出而调整一个或更多个燃料喷射的示例流程图。图7和8还示出了示例示意图，以图示说明在发动机行程期间基于发动机工况如何调整燃料喷射使部分停用的汽缸产生排气热和动力。
[0019]转向发动机系统，图1示出了多缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10可以被包括在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入设备130来自车辆操作者132的输入控制。在示出的示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30 (也被称为发动机汽缸)可以包括燃烧室壁32，活塞36位于其中。活塞36可以被联接至曲轴40，使得活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统联接至车辆的至少一个驱动轮。此外，启动马达可以经由飞轮联接至曲轴40，以实现发动机10的启动运转。
[0020]燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0021]进气门52可以由控制器12通过电气门驱动器(EVA) 51控制。类似地，排气门54由控制器12通过EVA53控制。在一些情况下，控制器12可以改变提供给驱动器51和53的信号，从而分别控制进气和排气门的打开和关闭。进气门52和排气门54的位置可以分别由气门位置传感器55和57进一步确定。在可替代的实施例中，进气和排气门中的一个或更多个可以由一个或更多个凸轮驱动，并且可以使用凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT )、可变气门正时(VVT )和/或可变气门升程(VVL )系统中的一个或更多个，以改变气门运转。例如，燃烧室30可以可替代地包括通过电气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT的凸轮驱动控制的排气门。
[0022]燃料喷射器66被显示为直接联接至燃烧室30，以便将燃料直接喷射进其中。燃料喷射可以经由共轨系统67或其他柴油燃料喷射系统。在一些实施例中，燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的高压燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。如在下文详细描述的，根据本公开，控制器12可以改变提供给燃料喷射器66的信号，并且由此在发动机驱动循环期间调整一个或更多个汽缸内的燃料喷射正时。例如，当排气温度低(例如，低于阈值)时，用于使排气流加浓的到一个或更多个汽缸的燃料喷射可以在排气行程期间发生，因此未燃烧燃料被分配至排气系统，其通过未燃烧燃料在氧化催化转化器元件上的放热反应增加温度。以此方式，发动机系统可以在发动机驱动周期期间仅仅通过调整燃料喷射而以排气加热的模式运转。
[0023]进气道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的示例中，控制器12可以通过提供给被包括在节气门62内的电动机或执行器改变节流板64的位置，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被操作为改变提供给在发动机汽缸之中的燃烧室30的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气质量传感器122,以便向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。
[0024]另外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以通过EGR通道140将期望的一部分排气从排气道48送至进气道44。控制器12可以通过EGR阀142改变提供给进气道44的EGR量。另外，EGR传感器144可以被布置在EGR通道140内，该EGR传感器144提供排气的压力、温度和浓度中的一个或更多个的指示。可替代地，可以基于来自MAF传感器(上游)、MAP (进气歧管)、MAT (歧管气体温度)和曲轴转速传感器的信号，通过计算控制EGR系统。另外，可以基于排气O2传感器和/或进气O2传感器控制EGR。在一些情况下,EGR系统可以被用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。尽管图1示出了高压EGR系统，额外地或可替代地，可以使用低压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮的下游被送至涡轮增压器的压缩机的上游。
[0025]因此，发动机10还可以包括压缩设备，诸如涡轮增压器或机械增压器，其至少包括沿进气歧管44布置的压缩机162。对于涡轮增压器来说，压缩机162可以至少部分地由沿排气道48布置的涡轮164 (例如，通过轴)驱动。对于机械增压器来说，压缩机162可以至少部分地由发动机和/或电动机驱动，并且因此可以不包括涡轮。由此，经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量可以由控制器12改变。在使用点火的四行程四缸内燃发动机中，在第一行程期间，空气或燃料和空气的可燃混合气可以被吸入燃烧室36。可替代地，在装备有涡轮增压器或机械增压器的发动机的情况下，燃烧室可以充满空气或燃料空气混合气。当排气再循环存在(例如，排气道148)时，供应的空气也可以含有小部分排气。
[0026]排气氧传感器126被显不为联接至排放控制系统70上游的排气道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比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、HEGO (加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。额外地和/或可替代地，排气氧传感器126可以是温度传感器，以便在排气道148内测量排气温度。
[0027]排放控制系统70被显不为沿排气氧传感器126下游的排气道48布置。系统70可以是选择性催化还原(SCR)系统、三元催化剂(TWC)、N0x捕集器、各种其他排放控制系统或其组合。例如，系统70可以是SCR系统，其包括SCR催化剂71和柴油微粒过滤器(DPF)72。在一些实施例中，DPF72可以位于催化剂的下游(如在图1中示出的)，而在其他实施例中，DPF72可以被设置在催化剂的上游(未在图1中示出)。排放控制系统70还可以包括排气氧传感器128。例如，传感器128可以是用于提供排气成分的浓度指示的任何合适的传感器，诸如N0x、NH3*EG0传感器。另外，在一些实施例中，在发动机10的运转期间，排放控制系统70可以通过使发动机中的至少一个汽缸在特定空燃比内运转而周期性地重置。
[0028]控制器12在图1被示为微型计算机，其包括微处理单元102、输入/输出端口 104、在这个具体示例中作为只读存储芯片106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存取器110和数据总线。控制器12可以接收来自联接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自联接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自联接至曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管内的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，反之亦然。在化学计量比运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。另外，这个传感器连同所检测的发动机转速可以提供被吸入气缸内的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。
[0029]存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行的指令，用于实现下文所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。
[0030]如上面所描述的，图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。尽管根据本文中的方法运转或控制的四行程内燃发动机被描述为具有四个汽缸，但所述方法一般可以用于具有至少一个汽缸和燃料直接喷射装置的任何发动机，特别是在发动机是使用点火的发动机的情况下。
[0031]在图2中，示出了气门正时和活塞位置与在正常的发动机运转期间的燃料喷射一起的示例映射图200,以供参考。示例映射图200相对于具有点火顺序1-2-3-4 (或分别是204、208、210、206)的四缸直列式发动机202的四个行程(进气、压缩、做工和排气)示出了示例气门正时和活塞位置。
[0032]在四缸发动机中，各行程和活塞移动从一个汽缸偏移至下一个汽缸。在图2中图示说明了四个行程的时间先后顺序。在本文中，第二汽缸(汽缸2)的各行程的时间先后顺序相对于第一汽缸(汽缸I)的各行程的时间先后顺序偏移，使得第二汽缸的进气行程在第一汽缸的压缩行程期间发生。类似地，汽缸3的进气行程在汽缸2的压缩行程期间发生，汽缸4的进气行程在汽缸3的压缩行程期间发生，而汽缸I的进气行程在汽缸4的压缩行程期间发生。以此方式，每个行程相对于彼此对应地偏移，使得一个汽缸在做功行程运转，并且由此做功，以驱动其他汽缸和动力传动系统。在图2中，汽缸I至4按照1-2-3-4点火顺序呈现。然而，在未示出的其他实施例中，汽缸在发动机内的几何布置可以不同。
[0033]在运转期间，活塞36从上止点(TDC)逐渐向下移动，从而在进气行程结束的时候在下止点处(TDC)降至最低点。活塞然后在压缩行程结束的时候在TDC处返回到顶部，然后在排气行程结束的时候在TDC处返回到其原始的顶部位置之前，再次在做功行程期间朝向BDC向下移动。曲线220和222分别描述了排气和进气门在正常的发动机运转期间的气门升程曲线。排气门220可以仅当活塞在做功行程结束的时候降至最低点时打开。排气门然后可以在活塞完成排气行程时关闭，并且保持打开至少直至随后的下一个循环的进气行程已经开始。以类似的方式，进气门222可以在进气行程开始时或开始之前打开，并且可以维持打开至少直至随后的压缩行程已经开始。
[0034]在如同图2中示出的正常运转期间，每个汽缸用于动力产生，并且因此不以在下面详细描述的方式停用。此外，如在本文中所描述的，并且在一些实施例中，燃料喷射被分解为预喷射(或引燃喷射)、主喷射和后喷射；并且在一些实施例中，主喷射可以被进一步分成多个部分喷射。尽管在本文中描述了预喷射、主喷射和后喷射过程，但这是非限制性的，并且在一些实施例中，可以发生更少的燃料喷射(例如，主喷射)。在进气行程期间，每个汽缸的进气门是打开的，而排气门是关闭的。因此，燃料喷射没有发生。在进一步包括包含低于阈值的预喷射和主喷射的压缩行程期间，两个气门都是关闭的，并且预喷射和主喷射发生。在做功行程期间，两个气门都保持关闭，并且后喷射可以发生并在发动机驱动循环期间提供另外的动力。最后，在排气行程中，进气门保持关闭，而排气门打开，以便将排气排入到内燃发动机的排气管道内。在正常的发动机运转期间，燃料喷射在排气行程期间没有发生。如在本文中所描述的，正常运转模式被称为第三模式，其中四个直列式汽缸都在有压缩行程喷射而没有排气行程喷射的情况下运转。在一些情况下，第三模式中的压缩行程喷射(例如，第五压缩行程喷射)可以不同于在下面描述的其他发动机运转模式期间的压缩行程喷射(例如，第一至第四压缩行程喷射)。
[0035]基于以上描述，图2还示出了正常的发动机运转包括通过在汽缸的压缩行程期间发生的主喷射232 (例如，第二压缩行程喷射)使汽缸运转。因此，在正常运转模式期间，每个汽缸包括主喷射232。此外，除了主喷射外，喷射过程可以包含部分喷射，其中在一个或更多个部分喷射期间供应的燃料量比在主喷射期间供应的燃料量明显更少。例如，在一些情况下，主喷射可以大于阈值，其中所述阈值代表最大燃料喷射的50%。因此，部分喷射降至低于阈值，并且因此输送比主喷射更少的燃料量。如在本文中所描述的，正常运转模式包括在发动机的每一个行程期间在汽缸内执行预喷射230、主喷射232和后喷射234。为简单起见，到各汽缸的各个喷射是不重叠的，并且保留了足够的时间用于打开与关闭喷射阀以及向喷射阀供应高加压的燃料。如上面所提到的，在紧随进气行程之后的压缩行程期间，通过活塞的向下移动压缩吸进的燃料空气混合气或吸进的空气。在使用点火的发动机的情况下，当活塞在上止点附近时，借助于点火火花执行点火事件240。在做功行程期间，点燃的混合气迫使活塞向下。在这个行程期间做功，其在发动机中产生动力。随后，排气行程紧随做功行程之后，并用于通过活塞的向上移动将已燃烧的混合气排入到排气系统内。由此，每个汽缸在汽缸的做功行程期间产生动力，因此正常运转模式也被称为发动机动力模式。
[0036]关于根据本公开的运转具有共轨喷射的四个直列式汽缸的方法，图3针对代表第一运转模式的示例性第一实施例示出了气门正时和活塞位置相对于燃料喷射的示例映射图300。在本文中，图3引用图2，以图示说明发动机如何通过第一压缩行程喷射和第一排气行程喷射使第一汽缸组运转，同时通过可以不同于第一压缩行程喷射的至少第二压缩行程喷射使第二汽缸组运转。因此，可以在排气行程期间喷射燃料，以便加热排气后处理设备，同时还基本最小化对发动机系统的运转和动力产生的干涉。此外，尽管未示出，但示出的排气行程喷射压缩行程喷射中的每一个都大于阈值，其中所述阈值代表最大燃料喷射的50%。
[0037]在第一实施例中，第一汽缸组内的燃料喷射过程的主喷射302在排气行程期间发生，为简单起见，该第一汽缸组包括奇数编号的汽缸(例如，汽缸I和3)。然而，在其他实施例中，该方法一般可以包括一个或更多个发动机汽缸。此外，在第一实施例中，第一汽缸组内的主喷射在压缩行程(例如，第一压缩行程喷射)期间没有发生，这是因为主喷射发生在排气行程期间。例如，图3示出了汽缸I和汽缸3内主喷射302，其分别在每个气缸的在排气行程期间发生。在提供的示例中，对每个气缸内的燃料喷射在相对于排气行程的持续时间(也就是说相对于活塞在排气行程期间向上移动的持续时间)短的时间段期间发生。此外，在排气行程期间，排气门在行程的基本整个持续时间内是打开的。因此，在一些实施例中，主喷射包括通过喷射过程吸入气缸的燃烧室内的总燃料量或燃料质量的主要部分。尽管第一汽缸组(例如，汽缸I和3)在排气行程期间喷射燃料，但第二汽缸组(例如，偶数编号的汽缸2和4)在其各自的压缩行程期间具有主喷射，并且由此通过压缩行程喷射运转。因此，使第二汽缸组运转，以便在上面关于图2中示出的正常运转模式描述的发动机驱动循环期间产生动力。
[0038]如上面所提到的，喷射过程还包含部分喷射。然而，在一个或更多个部分喷射期间供应的燃料量比在主喷射期间供应的燃料量明显更少(例如，降至低于最大燃料喷射的50%)。在图2-5中，减少的燃料量由更少的喷射曲线表示。此外，在第一实施例，由于主喷射在排气行程期间发生，因此在所述主喷射期间供应给汽缸的燃料量在产生功的行程期间不可用于动力产生。在这个意义上来说，汽缸的燃料喷射被停用。由于这一事实，即主喷射302在排气行程期间发生，因此在汽缸的燃烧室内产生的燃料和空气的混合气可以直接进入排气管道。具体地，活塞在汽缸内的向上移动用于减少燃烧室的容积，这引起燃料空气混合气被迫入到发动机的排气管道内。例如，关于图1，所述混合气可以进入排气道48，并且还可以进入排放控制设备70。以此方式，以特别简单有效的方式实现用未燃烧燃料使排气流加浓，借此还实现了提高的排气后处理设备的运转和/或在氧化催化转化器元件的排气温度的增加。此外，由于这一事实，即没有主喷射在压缩行程、进气行程和/或做功行程期间发生，因此以特别有利的方式用燃料使排入到排气管道内的排气流加浓是可能的。
[0039]关于在第一实施例内的喷射过程，到一个或更多个汽缸的燃烧室内的燃料预喷射310和/或燃料后喷射312可以可选地在汽缸的压缩行程和膨胀行程期间分别发生。以此方式，进一步提高发动机10和排气系统的运转。具体地，用燃料时排气流加浓来实现燃料空气混合气的最佳组成与温度是可能的。尽管预喷射310可以可选地在一些汽缸中(例如，在汽缸I中)发生，但在其他汽缸(例如，汽缸3)中，预嗔射可以如在关于图2描述的那样发生。为简单起见，与正常运转模式相比，未改变这些预喷射，并且因此未在图3中再次标示。以相同的方式，基于一个或更多个发动机燃料状况，后喷射312可以可选地在一些发动机汽缸中发生。
[0040]在一些情况下，可能有利的是，在任何时间，不重叠的喷射每次被输送给一个汽缸。具体地，在具有直列式汽缸的内燃发动机的情况下，各个汽缸中的行程顺序可以是这样的，分别在第一和第三汽缸的排气行程期间，第二和第四汽缸处于没有主喷射发生的行程中(例如，如在图2的正常模式中所描述的)。因此，如果预喷射在第一或第三汽缸的压缩行程期间发生，则没有预喷射在与所述行程同步的其他发动机汽缸的行程中发生。此外，如果后喷射在第一或第三汽缸的做功行程期间发生，则没有后喷射在与其同步的发动机行程中发生。因此，在每一个行程期间，预喷射、主喷射和后喷射在之多一个汽缸中发生，并且到各汽缸的各个喷射不重叠。特别地，以此方式可以改善被涉及为共轨系统的燃料直接喷射设备的运转。
[0041]如在本文中所描述的，排气行程喷射基于降至低于阈值的温度发生。因此，基于传感器信号(例如，排气氧传感器126)，针对若干排气行程发生在排气行程期间到燃烧室内的主喷射也是可能的。具体地，响应于基于指示排气温度低于温度阈值的温度信号的排气氧传感器126，引发在排气行程期间的主喷射或在多个连续的排气行程中的每个行程中的主喷射，这可以被提供。尽管在本文中没有详细描述，但温度阈值可以基于发动机工况被设定为指示排气后处理设备的最佳运转。因此，更一般地，排气行程喷射也可以基于一个或更多个发动机工况发生。例如，当排气温度降至低于温度阈值时，控制器12可以调整由燃料喷射器66喷射的燃料量。此外，也可以提供第二汽缸组通过压缩行程喷射的运转，也就是说正常运转。由此，使确保内燃发动机的排气后处理设备的最佳运转的差别燃料喷射发生成为可能。此外，根据本文中所描述的方法，使对内燃发动机的运转和动力产生的干涉至少成为可能。以此方式，控制器12确保喷射系统提供足够的燃料量，同时以足够的准确度控制喷射。
[0042]一般来说，发动机10可以包含偶数数量的汽缸(例如，至少四个)，使得在每个奇数编号的汽缸中，排气行程喷射仅在排气行程期间发生，同时每个技术汽缸通过压缩行程喷射运转。然而，为了在本文中便于描述，提供了这个具体布置，并且其他构造是可能的。如在本文中所描述的，奇数编号的汽缸基本用于用燃料使排气流加浓，并不用于动力产生，而偶数编号的汽缸以正常模式运转，并且因此产生用于驱动动力传功系统的机械动力。以此方式，实现了用燃料特别有效地使排气流加浓。此外，可以针对若干行程或在取决于排气后处理设备的运转所需的排气加浓的时间段内发生用于用燃料使排气流加浓的奇数编号的汽缸的运转。因此，基于动力需求或发动机的负荷(例如，发动机输出)，可以进一步进行发动机调整。
[0043]由此，根据本公开的用于控制所描述的四行程内燃发动机的设备可以具有至少一个第一汽缸和电子控制单元(例如，控制器12)，其中第一汽缸包含用于将燃料直接喷射到汽缸的燃烧室内的燃料直接喷射设备，电子控制单元被设计为控制燃料直接喷射设备，使得到汽缸的燃烧室内的燃料的主喷射仅在第一汽缸的排气行程期间发生。如在本文中所描述的，内燃发动机还可以包括以正常模式运转的第二汽缸，其因此用于动力产生，而第一汽缸基本不对在发动机驱动循环期间产生动力起作用。为简单起见，在第一实施例中，燃料直接喷射设备在这种情况下被设计为用于使偶数编号的汽缸正常运转，以及以排气加热模式使奇数编号的汽缸运转。此外，在使用点火的发动机的情况下，没有点火事件在包含第一组汽缸(例如，奇数编号的汽缸)的一个或更多个汽缸中发生，这可以被提供。因此，根据本公开的设备具体被设计为用于执行用于制控内燃发动机的上述方法。
[0044]关于气门控制，在第一实施例中，可以相对于在图2中描述的正常运转控制气门。然而，到汽缸的燃烧室的燃料的主喷射在压缩行程期间没有发生，但如果适当，预喷射可以发生。相反，主喷射在排气行程期间发生。在此，例如可能的是，喷射时间、持续时间或量适合于用燃料使排气流加浓的要求。如果适当，基于发动机工况，燃料的后喷射还可以在膨胀行程期间发生。也正如在本文中所描述的，在一些情况下，第一汽缸组不用于动力产生，因此在这个意义上来说，到第一汽缸组的燃料喷射被停用。
[0045]关于发动机输出，图3还示出:四缸发动机的两个汽缸(例如，汽缸I和3)以排气加热模式运转，并且因此基本不对发动机内的动力产生起作用，而其他汽缸(例如，汽缸2和4)以正常模式运转，并且因此产生动力，这是可能的。如在本文中所描述的，当发动机通过一个或更多个停用汽缸运转时，可以进一步调整喷射到动力产生汽缸(例如，汽缸2和4)的燃料量，以维持发动机输出，例如，通过响应于汽缸I和3的停用而增加由所述汽缸产生的扭矩。因此，第一汽缸组内的燃料喷射被停用，而第二汽缸组以正常模式运转，以便在其中产生动力。对第二汽缸组内的燃料喷射的对应调整由此维持对应于由发动机输出的功力的扭矩或发动机输出，就像第一汽缸组同样以正常模式运转。以此方式，避免第二汽缸组内的较低效率的部分负荷运转是可能的。
[0046]尽管第一实施例图示说明了第二汽缸组做功行程包含对发动机的动力产生的重要作用，而第一汽缸组以排气加热模式运转，该方法还包括通过压缩和/或做功行程喷射使第一汽缸组运转。因此，描述了另外的实施例，其中第一汽缸组同样在发动机驱动循环期间在小程度上对动力起作用。[0047]参照图4，其示出了对应于根据本公开的第二实施例的示例映射图400，其中，例如基于大于动力阈值的发动机输出，停用汽缸也在发动机驱动循环期间在小程度上对功力起作用。尽管第一实施例描述了不重叠的喷射，其中第一汽缸组(例如，汽缸I和3)都在其各自的排气行程期间喷射燃料，而第二汽缸组(例如，汽缸2和4)通过在压缩行程期间喷射燃料以动力产生模式运转，一般来说，本文中的方法还包括在第一组汽缸内执行压缩行程喷射。因为通过普通燃料轨道喷射燃料，并且本文中的方法还包括排气行程喷射、压缩行程喷射和排气行程喷射同时发生，第一组汽缸因此可以增加为驱动车辆产生的动力。因此，基于发动机转速和负荷，可以减少在排气行程期间喷射到第一汽缸组的燃料量。一般来说，当排气行程喷射和压缩行程喷射在相同的发动机行程中发生时，排气行程喷射压缩行程喷射中一个或其他行程大于指示最大燃料喷射的50%的阈值。
[0048]在图4中，第二实施例示出了第一汽缸组的汽缸I和3，两者在排气行程期间经历部分喷射，而该组内的其他活塞(例如，分别是汽缸3和I)执行压缩行程喷射(例如，第三压缩行程喷射)。由此，在发动机的每个行程期间，可以做功同时加热排气系统。可能出现这样的情况，例如，当低温车辆在较高发动机负荷下运转时，使得由第一组汽缸产生的动力增加了在其中产生的总动力。以此方式，与图3的排气行程喷射302相比，减少了第一组汽缸内的主排气行程喷射402，其中没有同步压缩行程喷射发生。因此，该方法包括通过共轨喷射以第二模式使四个直列式汽缸运转，其中该方法包括，基于发动机工况，通过第三更大压缩行程喷射以及通过第二更小排气行程喷射使第一汽缸组运转，而通过至少第四压缩行程喷射使第二汽缸组运转。尽管第二模式包括通过更大压缩行程喷射和更小排气行程喷射使第一汽缸组运转，这是非限制性的，并且在一些情况下，例如，响应于大于喷射阈值的排气行程喷射，排气行程喷射可以大于压缩行程喷射。当发动机以如在本文中所描述的第一或第二运转模式运转时，第二汽缸组内的压缩行程喷射(例如，第四压缩行程喷射)一般大于阈值，这是因为第二汽缸组基本提供用于车辆的所有动力，同时一个或更多个汽缸被停用。如上面所提到的，因为燃料通过普通燃料轨道喷射，压缩行程喷射404也可以被减少(例如，低于阈值)，并且相比于图2的主喷射232在本文中被显示为减少的。由此，所描述的发动机可以已加热排气系统的方式进一步调整燃料喷射，同时也调整从其中产生的动力量。
[0049]在图5中，示例映射图500示出了第三实施例，其中第一组汽缸包括发动机10的所有汽缸。例如，发动机10可以在低负荷下运转，同时加热排气系统，例如，因为车辆在冷天(例如，低于冰点的温度)刚刚启动。如在本文中所描述的，第三实施例示出了调整到第一汽缸组的喷射的发动机系统,其中第一汽缸组包括发动机的所有四个汽缸。如在本文中所所示出的，在一些情况下，所描述的方法因此可以基于发动机工况调整到所有汽缸的喷射。图5示出了在之前描述的第二汽缸组(例如，汽缸2和4)内的排气行程喷射502，其中该第二汽缸组也运转以加热排气系统，同时以在上面关于图4的第一汽缸组描述的方式产生动力。本文中的系统因此包括自动调整在除汽缸I和3之外的汽缸2和4的压缩行程喷射504期间喷射的燃料量。因此，当汽缸2处于排气行程时，汽缸4可以通过压缩行程喷射产生动力，反之亦然。以此方式，使内燃发动机的排气后处理设备的最佳运转成为可能，其中同时使对内燃发动机的运转和动力产生的干涉至少成为可能。
[0050]转向该方法的控制，图6示出了基于排气温度和发动机工况调整发动机运转的示例流程图。如所描述的，在一个实施例中，方法600可以是一组可编程指令，其用于进行调整并执行所描述的方法，其中所描述的方法在存储到控制器12的存储器内。
[0051]在602处,方法600包括监测发动机状况。在一个示例中，检测发动机状况包括检测排气温度(例如，通过温度传感器126)，其进一步用于决定何时通过对一个或更多个汽缸的排气行程燃料喷射加热排气系统。在另一个示例中，温度传感器126可以排气道48中省略，但仍可以基于这样的模型估算其中的排气温度，该模型基于由一个或更多个所描述的传感器检测的其他发动机信息(例如，基于发动机温度)。
[0052]在604处，方法600包括确定针对所检测的发动机状况是否最佳地发生排放控制系统70的排气运转。在一些情况下，控制器12可以被编程，以便通过比较所检测的排气温度(例如，T㈣)与排气温度阈值(TW{t)，确定最佳的排气运转是否发生。基于这种比较，控制器12还可以在发动机10内进行调整，以便改变汽缸燃料喷射。例如，如果控制器12确定针对工况的Iftn过低，控制器12可以以已经被描述过的方式调整到一个或更多个汽缸的燃料喷射，使排气行程喷射发生，以便由此向排气系统提供热。
[0053]响应于低排气温度，在606处,方法600包括基于发动机输出凭借如下方式增加T:即通过排气行程喷射使第一汽缸组运转，同时通过至少压缩行程喷射使第二汽缸组运
转。例如，在图3中示出的第一实施例中，控制器12调整到包含奇数编号的汽缸的第一汽缸组的燃料喷射，而包含偶数编号的汽缸的第二汽缸组通过超过阈值的压缩行程喷射产生动力。因此，该方法一般包括确定在第一汽缸组内有多少汽缸运转，以及由此在第二汽缸组内有多少汽缸运转。第一汽缸组可以包括至少一个汽缸，但在一些情况下，第一汽缸组可以包括所有发动机汽缸(例如，如在图5中所描述的)。如在本文中所描述的，基于发动机的动力需求(例如，发动机输出)，可以针对若干行程或在取决于排气后处理设备的运转所需的排气加浓的时间段内发生排气行程喷射。可替代地，如果排气设备运转针对所检测的发动机状况基本是最优的，在608处，发动机10可以继续使发动机运转，同时不在其中进行进一步的调整。
[0054]返回到关于方框606描述的差别燃料喷射，其中发动机系统通过到第一汽缸组的至少部分排气行程燃料喷射运转，同时进行到第二汽缸组的压缩行程燃料喷射，方法600还包括基于发动机转速和负荷调整燃料喷射。因此，在方框610处，方法600包括比较发动机输出与动力阈值，以便确定是否通过至少在发动机驱动循环的压缩行程内喷射燃料使一个或更多个第一汽缸组运转，以便动力产生。
[0055]因此，在612处，方法600包括通过更大的压缩行程喷射和更小的排气行程喷射使第一汽缸组运转，从而在第一汽缸组产生动力。例如，图4示出了一个实施例，其中控制器12将少量燃料部分地喷射到汽缸1，同时还将燃料部分地喷射到汽缸3，其被用来产生动力。以此方式，发动机10能产生足够的动力，以满足由车辆操作者要求的(例如，如由踏板位置传感器134确定的)输出。可替代地或额外地，在一些情况下，发动机10还可以通过增加喷射到第二汽缸组中的燃料量而增加由第二汽缸组输送的动力，同时第一汽缸组以排气加热模式运作。如果基于当前的车辆工况而未产生额外的发动机动力，例如因为发动机输出低于动力阈值，在616处，发动机10可以继续进行如在本文中所图示说明的到第一汽缸组的排气行程燃料喷射。
[0056]关于发动机以排气加热模式运转的时间长度或持续时间，在614处,方法600包括在运转期间监测到一个或更多个汽缸的喷射速率。因此，如果高喷射速率(例如，大于喷射阈值)被输送给一个或更多个汽缸(例如，因为T㈣与Tiwt之间的差值大)，控制器12可以自动确定第一汽缸组是否将要包括所有汽缸，以及是否由此进行燃料喷射调整，以便增加排气系统加热速率。可替代地，控制器12可以确定第一汽缸组(例如,奇数编号的汽缸)将要以排气加热模式运转，而第二汽缸组(例如，偶数编号的汽缸)以动力产生模式运转。在一些情况下，发动机10可以维持发动机输出，同时加热排气系统，然而，在其他情况下，可以相应地减少发动机动力，以适应排气加热运转。然而，根据本公开，使内燃发动机的排气后处理设备的最佳运转成为可能，其中同时使对内燃发动机的运转和动力产生的干涉至少成为可能。在614处，如果燃料喷射速率降至低于喷射阈值，发动机可以通过差别燃料喷射继续运转，而且响应于排气行程喷射而继续进行压缩行程喷射。
[0057]转向燃料喷射，图7示出了示例示意的汽缸喷射曲线，以图示说明可以如何基于发动机工况调整主喷射。尽管在上面描述了预喷射、主喷射和后喷射，但一般来说，可以在发动机行程内调整正时、脉冲宽度和喷射速率。因此，图7示意地表示了行程持续时间702以及包含预喷射710和主喷射712的喷射曲线。关于被显示为具有可调整脉冲宽度720和喷射速率722的主喷射712，在示出的示例中，可以依赖于这两个喷射特征改变输送给一个或更多个汽缸的燃料量。尽管未示出，但也可以通过例如在行程持续时间702期间更早或更迟地提供主喷射712而相对于其自己的行程持续时间调整正时。
[0058]图8还示出了两个汽缸(例如，奇数编号的汽缸)的示例喷射曲线，以图示说明这样的一种方法，通过该方法，发动机可以在若干循环(例如，循环802、804和806)内调整在发动机的一个或更多个排气行程期间喷射的燃料量，以便加热排气系统。如图所示，控制器12可以确定发动机10是否将要加热排气系统，以及是否由此对排气行程喷射810与压缩行程喷射812同时进行调整。如果与喷射阈值814相比，输送给汽缸I的燃料量低，控制器12可以进一步确定其中的同步喷射将要发生。否则，如第二发动机循环804示出的，响应于输送给汽缸I的燃料量的增加，控制器12可以在在压缩行程期间减少输送给汽缸3的燃料量。由此，在第一循环802之后发生的第二循环804期间,汽缸I内的排气喷射820相对于排气行程喷射810更高，但两者仍低于喷射阈值814。因此，汽缸3内的压缩行程喷射822可以被进一步减少，但仍在小程度上产生机械动力，以便驱动车辆。在第三循环806中，该第三循环806在最初的两个行程的每一个行程之后发生，并且其中排气喷射830大于喷射阈值814，控制器12可以进一步减少到汽缸3的压缩喷射832，并且在一些情况下，响应于高喷射速率而基本防止压缩行程燃料喷射。
[0059]以此方式，使内燃发动机的排气后处理设备的最佳运转成为可能，其中同时使对内燃发动机的运转和动力产生的干涉至少成为可能。此外，可以以上文描述的方式提高被设计为共轨系统的燃料直接喷射设备的运转。
[0060]注意，本文中包括的示例控制和估算程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样地，实现本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作或功能中的一个或多个可以被重复执行。此外，所描述的动作可以图形地表示被编入车辆控制系统中的计算机可读存储介质的代码。
[0061]应理解，本文中所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0062]所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的元件，既不必也不排除两个或更多个这样的元件。在这个或相关的申请中，通过修改本权利要求或提出新权利要求，所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围宽、窄、相同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种运转具有共轨喷射的四个直列式汽缸的方法，其包含: 在没有压缩和做功行程喷射但具有排气行程喷射的情况下使第一汽缸组运转，而在具有至少压缩行程喷射的情况下使第二汽缸组运转，其中所述排气行程喷射和压缩行程喷射中的每一个均大于阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值大于最大燃料喷射的50%。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一汽缸组还包括压缩和做功行程喷射中的一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述排气行程喷射和压缩行程喷射同时发生，并且其中所述排气行程喷射和压缩行程喷射中的一个大于所述阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩行程喷射还包括多个喷射，所述多个喷射包含预喷射和主喷射，并且所述预喷射小于所述阈值。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述喷射基于排气温度和发动机输出中的一个而发生。
7.根据权利要求1所述的方法，其中没有点火事件在所述第一汽缸组中发生。
8.一种运转具有共轨喷射的四个直列式汽缸的方法，其包含: 在第一模式，通过第一压缩行程喷射以及通过第一排气行程喷射使第一汽缸组运转，而通过至少第二压缩行程喷射使第二汽缸组运转；以及 在第二模式，通过第三更大压缩行程喷射以及通过第二更小排气行程喷射使所述第一汽缸组运转，而通过至少第四压缩行程喷射使所述第二汽缸组运转。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法还包括第三模式，其中四个直列式汽缸都通过第五压缩行程喷射运转，并没有排气行程喷射。
10.根据权利要求8所述的方法，其中至少一个压缩行程喷射与排气行程喷射同时发生，并且所述喷射中的一个大于指示最大燃料喷射的50%的阈值。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二汽缸组压缩行程喷射大于指示最大燃料喷射的50%的阈值。
12.根据权利要求10所述的方法,其中基于低于温度阈值的排气温度进行排气行程喷射。
13.根据权利要求8所述的方法，其中基于大于功率阈值的发动机输出，所述四个直列式汽缸以所述第二模式运转。
14.根据权利要求8所述的方法，其中当所述排气行程喷射大于喷射阈值时，减少所述压缩行程喷射。
15.一种运转具有共燃料轨的发动机的方法，其包含: 在排气行程期间将燃料直接喷射到第一汽缸组，而在压缩行程期间将燃料喷射到第二汽缸组，其中 所述第一汽缸组内的燃料喷射还包括，响应于在所述排气行程期间喷射的燃料，调整在压缩行程期间对一个或更多个汽缸的燃料喷射。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述燃料喷射被分成多个部分喷射,并且其中对所述第一汽缸组的主喷射仅在排气行程期间发生。
17.根据权利要求16所述的方法，其中多个部分喷射还包括在压缩行程期间的燃料的预喷射和在做功行程期间的燃料的后喷射。
18.根据权利要求16所述的方法，其中在排气温度降至温度阈值以下时，所述主喷射还发生若干个排气行程。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述发动机包含偶数数量的汽缸，其中所述偶数数量的汽缸进一步包括至少四个汽缸，并且其中: 对每个奇数编号的汽缸的燃料的主喷射仅在排气行程期间发生，而对每个偶数编号的汽缸的燃料的主喷射在压缩行程期间发生。
20.根 据权利要求19所述的方法，其中每次对一个汽缸提供非重叠喷射。
【文档编号】F02D41/02GK103541826SQ201310298039
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2012年7月16日
【发明者】Y·M·S·雅库巴 申请人:福特环球技术公司