真空控制方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及真空控制方法和系统。提供一种基于发动机真空要求来调整直接喷射和进气道喷射之间的燃料喷射分流的方法和系统。当需要较多进气歧管真空时，使用相对较多的直接喷射以利用有关联的节流调整产生真空。然后真空可以被用于罐吹扫、曲轴箱通风或致动发动机真空消耗装置。
【专利说明】真空控制方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于发动机真空要求控制发动机系统中的燃料喷射的方法和系统。
【背景技术】
[0002]发动机可以被配置成带有将燃料直接喷射至燃烧室内(直接喷射)的直接燃料喷射器，和/或带有将燃料喷射至进气口内(进气道燃料喷射)的进气道燃料喷射器。燃料的进气道喷射和直接喷射的组合使用允许利用每种喷射的各种益处。例如，通过进气道燃料喷射器，燃料通常被喷至进气门和进气口内。喷射的燃料主要因接触热金属表面和/或因气门重叠期间的热排气回流而蒸发。相反，通过直接燃料喷射器，燃料被直接喷至燃烧室内，且被喷射的燃料主要因较小液滴尺寸和充分混合而蒸发。另外，因为存在燃料在金属表面上的较少碰撞，所以直接燃料喷射导致空气充气的更多蒸发冷却。
[0003]发动机控制系统可以基于工况改变经进气道喷射和直接喷射所喷射的燃料比率。在一种方法中，如Glugla在8，037，874中所示，响应于爆震指示，较大比例的燃料经直接喷射被提供至汽缸。其中，处于高负荷时，当发动机受爆震限制时，全开的节气门状况下的直接喷射的增加蒸发冷却和较密集空气充气导致改善的容积效率，从而导致高负荷状况下的较闻扭矩和功率。另外，汽缸充气冷却减轻了爆震。相反，在部分负荷状况下，直接喷射导致泵送功小却可测量的恶化。这是因为来自直接燃料喷射的增加的蒸发冷却导致较密集空气充气，其需要对发动机进行更多节流调整以提供期望的扭矩输出。为了减少该恶化，发动机控制系统可以在低负荷和中间负荷状况下使用较高比例的进气道喷射。
【发明内容】
[0004]本文中发明人已认识到存在这样的状况，即有利地是补偿泵送功恶化以便使用泵送功产生真空。具体地，在中间负荷状况期间，如果需要额外的真空，诸如用于吹扫燃料蒸汽罐、用于曲轴箱通风或用于发动机真空消耗件(例如，制动助力器)的致动，则可以使用与燃料直接喷射有关联的额外泵送功和额外节流调整来降低进气歧管压力。经节流调整所产生的额外真空则可以用于满足真空需求。
[0005]在一个示例中，上述优势可以通过操作发动机的方法实现，该方法包括，响应于发动机真空产生低于发动机真空需求,增加经直接喷射所喷射至汽缸内的燃料比例，同时相应地减小经进气道喷射所喷射至汽缸内的燃料比例。以这种方式，与低至中发动机负荷时的燃料直接喷射有关联的增加的节流调整和泵送功可以有利地用于在发动机中产生更多真空。
[0006]在一个示例中，发动机可以被配置成具有至发动机汽缸的燃料直接喷射和燃料进气道喷射。初始燃料喷射量可以基于诸如发动机转速-负荷状况的发动机工况来确定，所述初始燃料喷射量包括相对于进气道燃料喷射器经直接喷射器待被喷射至汽缸内的燃料比例。例如，在部分负荷期间(例如，低至中发动机负荷)，初始燃料喷射量可以包括较高比例的进气道喷射和较低比例的直接喷射，从而改善发动机泵送效应。响应于这些状况期间的增加的真空要求，诸如用于吹扫燃料蒸汽罐、用于曲轴箱通风或用于致动制动助力器，可以调整初始燃料喷射量。具体地，燃料喷射量可以转向包括给定燃料的较高比例的直接喷射和相应较低比例的进气道喷射。通过增加直接喷射，增加了满足扭矩要求所需的泵送功，导致进气节气门的调整。增加的节流调整降低了进气歧管压力和增加了真空产生。增加的真空允许更好地满足发动机真空要求。
[0007]以这种方式，燃料喷射至发动机汽缸可以基于发动机真空要求调整。具体地，从增加的燃料进气道喷射转向增加的燃料直接喷射可以用于利用与直接喷射有关的增加的泵送功以及减少的歧管压力水平。这样允许利用直接喷射系统的低效率与发动机真空产生的相互作用，从而满足发动机扭矩要求和真空要求。总体上，由进气道燃料喷射所提供的泵送效应与由直接燃料喷射所提供的真空产生效应交换。
[0008]应理解提供以上
【发明内容】
是要以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一系列构思。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，其范围仅由随附权利要求限定。此外，要求保护的主题不限制于解决上述或在本发明中任何部分指出的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1示出示例性燃烧室。
[0010]图2示出直接喷射与进气道燃料喷射的比率是如何与发动机的真空产生可能性有关的映射图。
[0011]图3示出用于基于发动机真空要求调整燃料喷射设定的高级流程图。
[0012]图4示出根据本公开的示例性燃料喷射调整。
【具体实施方式】
[0013]以下描述涉及用于基于发动机真空要求调整诸如图1的发动机系统中的发动机燃料喷射的系统和方法。如本文参考图3所阐述的，发动机控制器可以基于发动机真空需要来调整燃料喷射设定，具体地，直接喷射至发动机的燃料相对于进气道喷射至发动机的燃料的比例。发动机可以需要额外的进气歧管真空用于吹扫燃料蒸汽罐、用于曲轴箱通风、用于为真空消耗件(诸如制动助力器)提供真空辅助等。响应于进气歧管处所产生的真空小于各真空消耗件所需的真空，发动机控制系统可以转为经直接喷射递送较大比例的燃料，同时减少经进气道喷射所递送的燃料比例。与直接喷射有关联的额外的泵送功有利地用于降低进气歧管真空水平并产生由真空消耗件(图2)使用的更多真空。示例性燃料喷射调整参考图4描述。
[0014]图1描绘内燃发动机10的燃烧室或者汽缸的示例性实施例。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过来自车辆操作员130经由输入装置132的输入被控制。在该示例中，输入装置132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的汽缸(即燃烧室)14可以包括其中设置有活塞138的燃烧室壁体136。活塞138可以连接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由传动系统连接至客车的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以经由飞轮连接至曲轴140，从而使能发动机10的起动操作。
[0015]汽缸14可以经一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146还可以与除汽缸14外的发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多进气通道可以包括增压装置，例如涡轮增压器或者机械增压器。例如，图1示出发动机10，其配有包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174的涡轮增压器以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以经由轴180至少部分由排气涡轮176提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，例如发动机10具有机械增压器的示例中，排气涡轮176可以被可选地省略，其中压缩机174可以通过来自马达或者发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道提供，以用于改变被提供至发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，节气门162可以被设置在压缩机174下游，如在图1所示，或可替代地被提供在压缩机174的上游。
[0016]排气通道148可以接收来自除汽缸14外的发动机10的其它汽缸的排气。示出的排气传感器128连接至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以是提供排气空气/燃料比的指示的任何适当的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO (通用或者宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或者EGO (如图所示)、HEGO (加热型EGO)、NOx, HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元转换剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或其组合。
[0017]发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多进气门以及一个或更多排气门。例如，示出的汽缸14包括位于汽缸14上部区域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的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0018]进气门150可以通过控制器12经由致动器152控制。同样，排气门156可以通过控制器12经由致动器154控制。在一些状况期间，控制器12可以改变提供至致动器152和致动器154的信号，以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由相应的气门位置传感器(未示出)确定。阀致动器可以是电子阀致动类型或者凸轮致动类型或者其组合。进气门正时和排气门正时可以被同时控制，或可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或者固定的凸轮正时中任一种可能性可以被使用。每个凸轮致动系统可以包括一个或更多凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变阀正时(VVT)和/或可由控制器12操作以改变阀操作的可变阀升程(VVL)系统中的一个或更多。例如，汽缸14可以可替代地包括经由电动阀致动所控制的进气门，以及经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动所控制的排气门。在其它实施例中，进气门和排气门可以通过常见的阀门致动器或者致动系统、或可变阀正时致动器或者致动系统控制。
[0019]汽缸14可以具有压缩比，该压缩比为活塞138处于下止点时与上止点时的容积的比率。常规地，压缩比在9:1到10:1范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可能被增大。这可能发生在例如使用较高辛烷值燃料或者具有较高蒸发潜焓的燃料时。压缩比在使用直接喷射的状况下可能也会增加，这是由于其影响发动机爆震。
[0020]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的点火提前信号SA经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，诸如像一些柴油发动机的情况中，发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射启动燃烧。
[0021]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置有向其提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为非限定性示例，所示的汽缸14包括两个燃料喷射器166和170。所示的燃料喷射器166直接连接至汽缸14，以用于以与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例的方式向其中直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧室14中提供所谓的燃料直接喷射(下文称作“DI”)。虽然图1示出喷射器166为侧向喷射器，但是它还可以位于活塞的顶部，诸如火花塞192位置的附近。当使用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基的燃料的低挥发性原因，这种位置可以改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可以位于顶部并且靠近进气门，从而改善混合。燃料可以从高压燃料系统172被递送至燃料喷射器166，所述高压燃料系统172包括燃料箱、燃料泵、燃料导轨以及驱动器168。可替代地，燃料可以通过单级燃料泵以低压递送，在这种情况下在压缩冲程期间直接燃料喷射的正时比使用高压燃料系统时受到更多限制。此外，虽然未示出，但燃料箱可以具有将信号提供至控制器12的压力换能器。
[0022]所示的燃料喷射器170被布置在进气通道146中，而不是在汽缸14内，其被配置为向汽缸14上游的进气道中提供所谓的燃料进气道喷射(下文被称作“PFI”)。燃料喷射器170能够以与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例的方式喷射燃料。燃料可以通过燃料系统172递送至燃料喷射器170。
[0023]在汽缸的单循环过程中，燃料可以通过两种喷射器被递送至汽缸。例如，每个喷射器可以递送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外，从每个喷射器所递送的燃料分布和/或相对量可以随工况改变，诸如发动机负荷和/或爆震，诸如下文所描述的。总喷射燃料在喷射器166和170之间的相对分配可以被称作喷射比率。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比直接喷射的较高比率的示例，而经由(直接)喷射器166喷射较大量的燃料用于燃烧事件可以是进气道喷射比直接喷射的较低比率的示例。注意，这些仅是不同喷射比率的示例，可以使用各种其它喷射比率。此夕卜，应理解可以在打开进气门事件、关闭进气门事件(例如，基本在进气冲程之前，诸如在排气冲程期间)以及打开和关闭进气门操作二者期间，递送进气道喷射的燃料。
[0024]相似地，例如可以在进气冲程期间以及部分在此前的排气冲程期间、在进气冲程期间和部分在压缩冲程期间，递送直接喷射的燃料。另外，直接喷射的燃料可以作为单次喷射或者多次喷射递送。这些可以包括压缩冲程期间的多次喷射、进气冲程期间的多次喷射或者压缩冲程期间的一些直接喷射以及进气冲程期间的一些直接喷射的组合。
[0025]类似地，即使对于单次燃烧事件，喷射的燃料也可以在不同正时从进气道喷射器和直接喷射器被喷射。此外，对于单次燃烧事件，每次循环可以执行递送燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或者其任何适当的组合期间执行多次喷射。
[0026]一个或更多发动机真空消耗装置(或真空消耗件)92可以连接至发动机进气歧管。真空消耗装置可以通过使用至少来自发动机进气歧管(例如来自进气节气门162下游的进气通道146)的真空被直接致动。在又一示例中，真空消耗装置可以使用来自真空储蓄器的真空被驱动，其中储蓄器至少部分地填充有从进气歧管(诸如从进气通道146)抽吸的真空。作为一个示例，真空消耗装置92可以是连接至车轮制动器的制动助力器，制动助力器包括真空储蓄器，该真空储蓄器被配置为制动助力器隔板后的真空腔。其中，真空储蓄器可以是内部真空储蓄器，其被配置成放大由车辆操作者经由制动器踏板所提供用于施加车轮制动(未示出)的力。在可替代示例中，真空消耗装置可以被连接至发动机的曲轴箱通风系统，其中进气歧管真空用于从曲轴箱中抽出吹漏气，以用于吹扫发动机。在又一示例中，真空消耗装置可以连接至发动机的燃料系统，其中进气歧管真空用于抽吸存储在燃料蒸汽罐内的燃料蒸汽，以吹扫发动机。
[0027]这样，在非增压状况期间，如在进气通道146内所估计的发动机进气歧管压力受到进气节气门162位置的影响。具体地，空气进气节气门162的节流调整导致歧管压力降低，结果，进气歧管处的真空水平增加。节流调整还影响扭矩输出。当燃料经直接喷射器被递送至汽缸时，由于燃料被直接喷至燃烧室内，所以喷射的燃料因较小的液滴尺寸和充分混合而快速蒸发。另外，由于燃料较少碰撞金属表面，所以存在空气充气的蒸发冷却。当发动机以高负荷操作时，诸如当发动机可能受爆震限制时，全开节气门状况下的直接喷射和较密集空气充气的增加的蒸发冷却导致改善的容积效率，从而导致高负荷状况下的较高扭矩和功率。另外，汽缸充气冷却减轻了爆震。然而，在部分负荷状况下，直接喷射导致泵送功小却可测量的恶化。这是因为来自直接燃料喷射的增加的蒸发冷却导致较密集的空气充气。这需要对发动机进行较多节流调整以提供期望的扭矩输出。为了减少该恶化，发动机控制系统可以在低负荷和中间负荷状况下使用较高比例的进气道喷射。
[0028]然而，在直接喷射燃料导致较低进气歧管压力水平时需要节流调整，并因此增加发动机的真空产生的可能性。如图2的映射图200所示，喷射类型(例如，相对于进气道喷射经由直接喷射所递送的燃料比率)和真空产生可能性之间存在相关性。具体地，随着经由直接喷射器递送至汽缸的燃料比例增加而经由进气道喷射器递送的燃料比例减小，与燃料喷射有关联的节流调整的量增加。这进而增加了在进气歧管内所产生的真空量。本文发明人已认识到这种真空产生可能性可以被利用，尤其是在部分发动机负荷时，以便改善发动机真空输出。也就是，可利用直接喷射系统的泵送功恶化与发动机真空产生能力的相互作用来满足发动机扭矩要求和真空要求。因此，如映射图200所示，随着发动机真空要求增力口，燃料喷射廓线可以朝具有相对于进气道燃料喷射的较高比例的直接燃料喷射的设定转换。
[0029]如参考图3所阐述的，控制器可以调整在汽缸燃烧事件期间的燃料喷射廓线，以便协同利用直接喷射和与直接喷射有关联的额外的泵送功的充气冷却效应，从而使用泵送功产生真空。具体地，在中间负荷状况期间，如果需要额外的真空，诸如用于吹扫燃料蒸汽罐、用于曲轴箱通风或用于致动发动机真空消耗装置92 (例如，制动助力器)，则与燃料直接喷射有关联的额外泵送功和额外节流调整可以被用于降低进气歧管压力并且使用经节流调整所产生的额外真空，以满足真空要求。
[0030]如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。因此，类似地，每个汽缸可以包括其自身的一组进气门/排气门、(多个)燃料喷射器、火花塞等。
[0031]燃料喷射器166和170可以具有不同特性。这些特性包括尺寸上的差异，例如，一个喷射器可以具有比其它喷射器更大的喷射孔。其它差异包括但不限于不同的喷射角度、不同的操作温度、不同的瞄准目标、不同的喷射正时、不同的喷洒特性、不同的位置等。此夕卜，依据喷射器170和166间的喷射燃料的分配比率，可以达到不同的效果。
[0032]燃料系统172中的燃料箱可以容纳具有不同燃料品质(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料混合物和/或其组合等。在一个示例中，具有不同醇含量的燃料能够包括汽油、乙醇、甲醇或者酒精混合液，诸如E85 (大约为85%乙醇和15%汽油)或M85 (大约为85%甲醇和15%汽油)。其它含醇燃料可以是醇和水的混合物，醇、水和汽油的混合物等。
[0033]发动机10可以还包括沿发动机组分布或连接至各个汽缸(如图所示)的一个或更多个爆震传感器90。当包括多个爆震传感器时，多个爆震传感器可以沿发动机组对称或不对称分布。爆震传感器90可以是加速器或离子传感器。发动机控制器可以被配置成基于爆震传感器90的输出(例如，信号正时、振幅、强度、频率等)，检测因汽缸爆震而导致的异常燃烧事件。例如，汽缸爆震事件可以基于在窗口(诸如在汽缸内的火花点火事件后的曲轴转角窗口)中估计的汽缸爆震信号大于阈值来确定。检测后，可以由发动机控制器采取缓解措施以解决爆震。例如，使用增加的爆震控制流体的直接喷射、火花点火正时调整(例如，火花延迟)、EGR及其组合来解决爆震。
[0034]图1示出的控制器12为微型计算机，其包括微处理器单元106、输入/输出端口108、在该特定示例中被显示为只读存储芯片(ROM) 110的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 112、保活存储器(KAM) 114以及数据总线。控制器12可以接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号，除了此前讨论的那些信号外，这些信号还包括:来自空气质量流量传感器122的进气质量空气流量计(MAF)的测量值；来自爆震传感器90的信号；来自被连接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自被连接至曲轴140的霍尔效应(或者其它类型)传感器120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124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供进气歧管中的真空或者压力指示。
[0035]存储介质只读存储器110可以用计算机可读数据编程，该数据表示用于实施以下所述方法以及预期到但并未具体列出的其它变体的处理器106可执行指令。图3描绘出可以由控制器执行的示例性程序。
[0036]现在转向图3，描述示例性程序300，该示例性程序300用于基于发动机真空要求来调整在燃烧事件期间经直接喷射器和进气道喷射器喷射至发动机汽缸的燃料比率。该方法能够使增加直接喷射的充气冷却效果有利地用于缓解爆震，同时使用与直接喷射有关联的额外的泵送功产生额外的真空。
[0037]在302处,程序包括估计和/或测量发动机工况。例如,这些工况包括发动机转速、扭矩要求、增压水平、排气催化剂温度、发动机冷却剂温度、爆震传感器输出信号等。控制器可以相对于阈值水平监控爆震传感器输出信号(例如，图1中的爆震传感器90的输出信号)，从而确定发动机是否受爆震限制(是否可能有或检测到爆震)。例如，可以基于当在汽缸点火事件后的曲轴转角窗口内估计爆震传感器输出时爆震传感器输出高于阈值水平，来指示汽缸爆震。控制器可以还监控爆震传感器输出信号，从而确定发动机是否受提前点火限制(例如，是否可能有或检测到提前点火)。例如，可以基于当在汽缸点火事件前的曲轴转角窗口内估计爆震传感器输出时爆震传感器的输出高于阈值水平，来指示提前点火。在一个不例中，可以在第一较早窗口内相对于第一较高阈值估计爆震传感器输出以指不提前点火，而在第二较迟窗口内相对于第二较低阈值估计爆震传感器输出以指示爆震。提前点火的指示可以还基于发动机的提前点火历史。
[0038]在304处，初始燃料喷射设定可以基于所估计的工况确定，包括基于爆震限制和爆震指示。例如，如果发动机处于部分负荷且未检测到爆震或提前点火(或如果不太可能爆震和/或提前点火)，则多数或所有燃料可以经进气道喷射，以使泵送功最小化并使发动机效率最大化。作为可替换示例，如果发动机处于部分负荷且检测到爆震(或如果可能爆震)，则一部分燃料可以被直接喷射而剩余部分的燃料经进气道喷射。
[0039]例如，在304处确定的燃料喷射设定可以包括将要被喷射至汽缸内的燃料总量、将要经直接喷射递送至汽缸的总燃料量的比例、将要经进气道喷射递送至汽缸的总燃料量的比例以及喷射脉冲数量和每脉冲的喷射正时。作为示例，直接喷射至发动机汽缸内的燃料量(或总燃料的比例)可以基于爆震指示被调整，其中随着爆震指示增加且发动机变得受到更多爆震限制，直接喷射量增加并且进气道喷射量相应减少。
[0040]在306处，可以确认发动机是否处于部分负荷状况。这可以包括发动机操作在低或中间负荷状况(例如，发动机负荷低于阈值)。在一个示例中，可以确认发动机是否未以增压操作。这样，如果发动机以增压操作，则可以提高发动机进气歧管压力，而不关注进气歧管真空。如果发动机以增压操作，则程序可以结束，并且控制器可以基于所确定的初始燃料喷射设定将燃料递送至发动机。
[0041]如果发动机操作在部分负荷状况下，则在312处，可以确定是否需要更多发动机真空。例如，发动机真空产生可以比较真空要求，且可以确定是否通过发动机真空产生满足真空要求。在一个示例中，发动机真空产生可以基于发动机进气歧管真空水平估计。因此，当发动机进气歧管真空水平增加时(也就是，当歧管内存在较低绝对压力时)，可以确定发动机真空产生较高。
[0042]真空要求可以基于连接至发动机的各种真空致动装置(本文中还被称为真空消耗件)所需的真空量，以及各种车辆系统所需真空。例如，发动机真空要求可以基于一个或更多罐吹扫真空要求(也就是，用于从燃料系统滤罐吹扫燃料蒸汽所需的真空量)、曲轴箱通风真空要求(也就是，用于通风和移除吹漏气和来自曲轴箱的燃料蒸汽所需的真空量)以及真空消耗件要求(也就是，操作和致动一个或更多个真空消耗件或者连接至发动机系统的真空致动装置所需的真空量)。作为一个示例，真空消耗件可以包括制动助力器。例如，可替换的真空消耗件包括连接至涡轮增压器的排气涡轮的废气门致动器。
[0043]如果发动机真空产生足以满足真空要求，则确定无需更多真空，程序可以前进至314以维持304处所确定的燃料喷射设定。例如，如果进气歧管绝对压力充分低至满足真空要求，则无需更多的真空。然后，控制器可以按照314处确定的初始燃料喷射设定将燃料喷射至发动机内。这样，在314处的燃料喷射期间需要较小的节气门调整。在一个示例中，维持节气门位置且不调整节气门，同时按照314处的初始确定的燃料喷射设定来喷射燃料。
[0044]然而，如果需要更多的发动机真空，则在316处，控制器可以基于真空要求调整初始燃料喷射设定，以提高歧管真空产生。具体地，响应于发动机真空产生低于真空要求，程序包括增加经直接喷射所喷射至汽缸内的燃料比例，同时相应地减少经进气道喷射所喷射至汽缸内的燃料比例。增加经直接喷射所喷射至汽缸内的燃料比例，同时相应地减少经进气道喷射所喷射至汽缸内的燃料比例包括增加直接燃料喷射的脉冲宽度，同时相应地减少到达汽缸的进气道燃料喷射的脉冲宽度。另外，如果将要经进气道喷射至汽缸内的燃料量小于进气道喷射器的最小脉冲宽度，则可以直接喷射所有燃料。
[0045]这样，经直接喷射递送的燃料比例的增加可以基于发动机真空要求和发动机真空产生之间的差异。例如，随差异增加，经直接喷射所递送的燃料比例可以被增加。然后，通过进气道喷射所递送的燃料比例可以基于直接喷射的增加而调整，以便维持总燃料喷射和维持处于或大约化学计量比的燃烧(或其它所需的λ)。在318处，当增加直接喷射的燃料的比例时，程序包括增加进气空气充气的节流调整。例如，空气进气节气门可以被致动或调整。这样，318处所使用的节气门调整可以多于314处所使用的节气门调整。
[0046]这样，在部分负荷状况下，直接喷射增加的蒸发冷却(增加的比率)导致较密集的空气充气。进而，这需要更多地节流调整发动机(相对于通过进气道喷射所递送的相同量的燃料所需的节流调整)，以提供期望的扭矩输出。而这导致泵送功的恶化，本文发明人已认识到与直接喷射有关联的额外泵送功能够有利地用于进一步降低进气歧管压力，从而增加歧管真空产生。因此，增加的直接喷射比例和有关联的额外节流调整产生可满足临时增加发动机真空要求的更多真空。
[0047]这样，实现了来自直接喷射的真空优势，同时发动机操作在部分负荷下。在这些状况期间，增加的直接喷射和增加的节流调整降低了歧管绝对压力。在较高的负荷状况下，诸如当发动机增压时，增加的节流调整可以不降低歧管绝对压力。
[0048]应明白，除了产生更多进气真空之外，部分负荷状况下的增加的直接喷射也协同解决爆震和提前点火。特别地，相同增加的直接喷射不仅改善了发动机的真空产生，也改善了发动机的爆震限制和提前点火限制。
[0049]虽然转为增加的直接喷射协同地解决了爆震，在又一实施例中，直接喷射可以被增加，以提供真空和解决爆震或提前点火。例如，响应于真空要求而增加直接喷射的比例程度可以基于真空要求以及发动机爆震限制被调整。作为示例，在第一部分负荷状况期间，当真空要求高于真空产生时，同时发动机不受爆震限制(或较少爆震限制)时，发动机控制器可以使到发动机的燃料直接喷射增加第一量，而相应地减少到发动机的燃料进气道喷射。然后，在第二部分负荷状况期间，当真空要求高于真空产生时，同时发动机受到爆震限制(或较多爆震限制)时，发动机控制器可以使到发动机的燃料直接喷射增加大于第一量的第二量，同时相应地减少到发动机的燃料进气道喷射。以这种方式，在第一状况期间，转至增加的直接喷射被用于解决真空要求，而在第二状况期间，转至增加的直接喷射被用于解决真空要求和汽缸爆震的指示。同样地，转至增加直接喷射可以进一步响应于提前点火指示上升。
[0050]如果发动机受爆震限制或受提前点火限制(例如，直到爆震传感器输出低于阈值水平)，则控制器可以维持具有增加的直接喷射比例和减少的进气道喷射比例的被调整的燃料喷射设定，直到满足真空要求(例如，直到发动机进气歧管真空水平处于或高于发动机真空要求)并且直到爆震指示减少。在320处，额外的真空可以从发动机进气歧管抽吸产生，且用于满足临时提高的真空要求。例如，额外的真空可以用于滤罐吹扫、曲轴箱通风或制动助力器致动。
[0051]在一些实施例中，响应于真空要求而增加的直接喷射比例的程度可以基于真空要求的性质来调整。例如，相对于当真空要求被用于制动助力器致动并且不需要同时进行空气燃料比误差调整时来说，当真空要求被用于滤罐吹扫或曲轴箱通风并且需要同时进行空气燃料比误差调整时，直接喷射可以被区别性调整。例如，如果增加的真空被要求用于吹扫或曲轴箱通风，则由于来自滤罐或曲轴箱的燃料量，所喷射的燃料总量可能减少。在这种情况下，可能期望同时减少所喷射的总燃料，并且增加直接喷射的燃料比例，这将需要进气道喷射的燃料量的较大减少。
[0052]以这种方式，在第一状况期间，控制器可以将燃料喷射从增加的燃料直接喷射转为增加的燃料进气道喷射，从而减少泵送功和增加发动机效率。然后，在第二状况期间，控制器可以将燃料喷射从增加的进气道喷射转为增加燃料直接喷射，从而增加发动机进气歧管真空。本文中，在第一状况期间，发动机真空产生高于真空要求，而在第二状况期间，发动机真空产生低于真空要求。在第二状况期间，控制器可以基于真空要求以及发动机爆震限制，将燃料从增加的进气道喷射转为增加的直接喷射，其中当发动机受爆震限制时，使用相对高的直接喷射比例而在发动机不受爆震限制时，使用相对低的直接喷射比例。
[0053]在一个示例中，在第一部分负荷状况期间，当真空要求在阈值之下时，控制器可以向汽缸直接喷射第一量的燃料和进气道喷射第二量的燃料。然后，在第二部分负荷状况期间，当发动机真空要求在阈值之上时，控制器可以向汽缸增加第一量的直接喷射的燃料，同时相应地减少第二量的进气道喷射的燃料。在第一状况期间，控制器可以在燃料喷射期间较少节流调整进气节气门，而在第二状况期间，控制器可以在燃料喷射期间较多节流调整进气节气门。第二状况期间增加第一量的直接喷射燃料可以基于实际进气歧管真空水平和阈值之间的差异，而在减少第二量的进气道喷射燃料可以基于第一量的增加，从而将燃烧维持在处于或约化学计量比或其它期望的空气燃料比(或λ)。然后，具有增加的第一量和减少的第二量的燃料喷射可以被维持，直到实际进气歧管真空水平处于或高于阈值，然后恢复初始燃料喷射量。在第三部分负荷状况期间，当真空要求在阈值之上时，控制器可以响应于汽缸爆震指示(例如，高于爆震阈值的指示)，向汽缸增加第一量的直接喷射的燃料，同时相应地减少第二量的进气道喷射的燃料，第三部分负荷状况期间的增加多于第二部分负荷状况期间的增加。本文中，第三状况期间的增加可以被用于同时满足真空要求和解决爆震。例如，第三部分负荷状况期间的增加可以基于爆震指示，其中当发动机变得受更多爆震限制时，使用更多的直接喷射，且维持增加，直到爆震指示低于爆震阈值以及满足发动机真空要求。
[0054]现在转向图4，映射图400示出基于发动机真空要求而调整在燃烧事件期间经直接喷射器和进气道喷射器喷射至发动机汽缸内的燃料比率的示例。该方法允许满足真空要求的临时增加。同时，协同地，改善了发动机爆震限制。包括控制器的发动机控制系统可以被配置有计算机可读指令，该指令用于致动和停用喷射器，和/或响应于发动机真空要求而调整进气道喷射器和直接喷射器的燃料喷射的脉冲宽度。映射图400描述了曲线图402处的瞬时真空要求、曲线图404处的进气道喷射(PFI)的燃料量、曲线图406处的直接喷射(DI)的燃料量、曲线图408处的进气歧管真空水平以及曲线图410处的发动机增压。这样，通过比较曲线图404和406，可以确定相对于经进气道喷射所递送的比例，经直接喷射递送至发动机汽缸的总燃料比例(或分流比)。
[0055]在tl之前，因由于高操作者扭矩要求，发动机可以增压操作(曲线图410)。基于tl前的发动机工况，可以确定直接喷射器和进气道喷射器之间的燃料喷射量。在所描绘的示例中，需要较高的燃料总量满足扭矩要求，其中较高的燃料总量包括来自进气道喷射器(曲线图404)和直接喷射器(曲线图406)两者的高燃料喷射量。这样，在tl之前，发动机可以操作在经进气道喷射递送至发动机的相对较高总燃料比例下，以便在高负荷状况下减少泵送功和增加发动机效率。作为增压操作的结果，绝对进气歧管压力可以较高，而进气歧管处的真空水平可以较低(曲线图408)。另外，存在受限制的发动机真空要求(曲线图402)。真空要求可以被连续地监控。
[0056]在tl处，由于工况的变化，诸如由于发动机负荷从高负荷状况下降至部分负荷状况，增压递送可以被停止，并且发动机可以非增压操作(曲线图410)。另外，被递送至发动机的燃料总量可以被减少(以满足降低的扭矩要求)。具体地，经进气道喷射器和直接喷射器两者所递送的燃料量可以被降低。这样，在该部分负荷状况下发动机可以不受爆震限制，所以较高比例的总燃料可以经进气道喷射递送而较小比例的总燃料经直接喷射递送(曲线图404-406)。
[0057]这样，由于发动机操作在较低负荷下，所以绝对进气歧管压力可以降低，而进气歧管(IM)真空水平可以增加(曲线图408)。在t2处，例如，由于制动助力器致动或曲轴箱通风，存在发动机真空要求的增加。然而，由于頂真空水平足以满足瞬时真空要求，所以可以维持燃料喷射廓线。
[0058]在t3处，例如由于从燃料罐吹扫燃料蒸汽，因此存在发动机真空要求的另外增力口。特别地，t3处的瞬时真空要求可以高于t2处的真空要求，而且，真空要求可以高于进气歧管处所产生的真空。响应于真空要求高于所产生的真空，在t3处，可以调整燃料喷射廓线，从而使得来自直接喷射器的燃料喷射量增加同时来自进气道喷射器的燃料喷射量相应地减少(同时维持燃料喷射的总量)。在一个示例中，控制器可以增加直接喷射器的喷射脉冲宽度，同时相应地减少进气道喷射器的喷射脉冲宽度。另外，控制器可以增加进气节气门的节流调整，从而满足期望的扭矩输出。由于增加节流调整和与增加的直接喷射有关联的泵送功，进气歧管真空水平可以增加从而满足真空要求的瞬间增加。增加的直接喷射可以还协同地改善给定状况下的发动机的爆震限制。这样，在满足真空要求之前可以维持增加的直接喷射和减少的进气道喷射。然后，当真空要求下降时，在t4处，初始燃料喷射廓线可以在较高比例的进气道燃料喷射和较低比例的直接燃料喷射下恢复。
[0059]在t5处，因为工况的变化，例如因为发动机负荷从部分负荷状况上升至高负荷状况，增压递送可以恢复，并且发动机可以增压操作(曲线图410)。另外，被递送至发动机的燃料总量可以增加(以满足增加的扭矩要求)。具体地，经进气道喷射器和直接喷射器两者递送的燃料量可以被增加，同时维持经每个喷射器递送至发动机的燃料比例。
[0060]应明白在所描绘的示例中，在t3处，当真空要求增加到高于真空产生时，发动机可能不受爆震限制(或可以较少受爆震限制)。然而，在可替换示例中，在t3处，当真空要求增加到高于真空产生时，发动机也可能受爆震限制(或更多地受爆震限制)。如果发动机更多地受爆震限制，则控制器可以进一步增加直接喷射的燃料量，同时进一步减少进气道喷射的燃料量，以便解决真空要求和爆震。例如，由区段405和407 (虚线)所示，与真空要求较高且爆震不受限制或较少受限制的部分负荷状况(曲线图404和406实线)相比，在真空要求较高且爆震受(更多)限制的部分负荷状况期间，可以使用更多直接喷射。应明白，同样地，当发动机受到提前点火限制时可以增加直接喷射，其中与真空要求较高且发动机受爆震限制时相比，当真空要求较高且发动机受提前点火限制时转向增加的直接喷射较高。
[0061]尽管未描述出，但是基于所喷射的燃料的醇含量可以进一步调整喷射量。例如，当所喷射的燃料具有较高乙醇含量(例如E85)时，与直接喷射有关联的泵送功可以较高，并且具有相应较高的真空产生可能性。相比之下，当喷射的燃料具有较低乙醇含量(例如E10)时，与直接喷射有关联的泵送功可以较低，并且具有相应较低的真空产生可能性。
[0062]在一个示例中，可以基于发动机真空要求而调整在燃烧事件期间经直接喷射器和进气道喷射器喷射至发动机汽缸内的燃料比例。例如，在没有发生发动机爆震时，相对于进气道喷射器经直接喷射器所喷射的燃料比例随着发动机真空要求增加到高于阈值而增加。发动机真空要求可以包括吹扫真空要求、曲轴箱通风真空要以及真空消耗件真空要求中的一个或更多。
[0063]在另一个示例中，发动机系统包括发动机汽缸、被配置为直接喷射燃料至发动机汽缸内的直接喷射器、被配置为进气道喷射燃料至发动机汽缸内的进气道喷射器、进气节气门、连接至发动机组的爆震传感器以及控制器。控制器可以被配置有计算机可读指令，该指令用于在部分负荷状况期间，响应于发动机真空要求的临时增加而减少进气道喷射器的喷射脉冲宽度，同时相应地增加直接喷射器的喷射脉冲宽度。此外，在增加直接喷射器的脉冲宽度时，控制器可以增加进气节气门的节流调整，从而增加发动机进气歧管真空。控制器可以包括额外的指令，额外的指令用于在增加直接喷射器的脉冲宽度时，从发动机进气歧管中抽吸真空用于燃料蒸汽罐吹扫、曲轴箱通风以及真空消耗装置的致动中的一个或更多，其中真空消耗装置包括制动助力器。另外，控制器可以响应于汽缸爆震指示，进一步减少进气道喷射器的喷射脉冲宽度，同时相应地进一步增加直接喷射器的喷射脉冲宽度。
[0064]以这种方式，可以基于发动机真空要求，调整经直接喷射器和进气道喷射器中的每个递送至发动机汽缸的燃料分流比。通过响应于发动机真空要求的增加而将分流比转为增加的燃料直接喷射，进气节气门的额外的泵送功可以有利地用于降低歧管压力和增加发动机真空产生，其中由于直接喷射的增加的充气冷却效应，需要进气节气门的额外的泵送功。通过用进气道燃料喷射所提供的泵送效率交换直接燃料喷射所提供的真空产生效率，操作者扭矩要求和发动机真空要求可以被同时满足。
[0065]注意到本文包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在此描述的特别的程序可以代表任何数目的处理策略中的一个或者更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。同样，所示的各种动作、操作或功能可以按照所示次序执行、并行执行或在一些情况下被省略。类似地，该处理的顺序并不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，只不过被提供以便于说明和描述。根据所使用的特定策略，可以重复执行所示动作或功能中一个或更多。此外，所述动作可以用图形表示待被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质内的代码。
[0066]应明白，因为各种变体是可行的，所以本文所述配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应被视作具有限制意义。例如，上述技术可以应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置以及在此公开的其它特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
[0067]随附的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多于两个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其它组合以及子组合可以通过当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于发动机的方法，其包括: 响应于发动机真空产生低于真空要求，增加经直接喷射所喷射至汽缸内的燃料的比例，同时相应地减小经进气道喷射所喷射至汽缸内的所述燃料的比例。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增加和减少包括基于所述发动机真空要求调整在燃烧事件期间经直接喷射器和进气道喷射器喷射至所述汽缸内的燃料比率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中增加经直接喷射所喷射至汽缸内的燃料比例，而相应地减少经进气道喷射所喷射至所述汽缸内的所述燃料比例包括增加向所述汽缸的直接燃料喷射的脉冲宽度，同时相应地减少向所述汽缸的进气道燃料喷射的脉冲宽度。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在增加直接喷射的燃料的比例的同时，增加进气充气的节流调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其中增加经直接喷射所喷射的燃料比例基于所述真空要求和所述发动机真空产生之间的差异，所述发动机真空产生基于发动机进气歧管真空水平被估计。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括，以增加的直接喷射比例维持燃料喷射，直到发动机进气歧管真空水平处于或高于真空要求。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机包括涡轮增压器，其中所述增加包括当所述发动机不以增压操作时增加。
8.根据权利要求1所 述的方法，其中所述增加包括当发动机负荷低于阈值水平时增加。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述发动机真空要求基于罐吹扫真空要求、曲轴箱通风真空要求以及来自包括制动助力器的真空消耗件的真空消耗件要求中的一个或多个。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当发动机真空产生高于所述真空要求时，响应于汽缸爆震的指示，增加经直接喷射所喷射至所述汽缸的燃料比例，同时相应地减少经进气道喷射所喷射至所述汽缸的所述燃料比例。
11.一种用于发动机的方法，其包括: 在第一部分负荷状况期间，当真空要求在阈值之下时，向汽缸内直接喷射第一量的燃料和进气道喷射第二量的燃料；以及 在第二部分负荷状况期间，当发动机真空要求在所述阈值之上时，向所述汽缸内增加所述第一量的直接喷射的燃料，同时相应地减少所述第二量的进气道喷射的燃料。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括，在所述第一部分负荷状况期间，在所述燃料喷射期间较少节流调整进气节气门，并且在所述第二部分负荷状况期间，在所述燃料喷射期间较多地节流调整所述进气节气门。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述第二部分负荷状况期间增加所述第一量的直接喷射燃料基于实际进气歧管真空水平和所述阈值之间的差异，并且其中所述减少所述第二量基于所述第一量的增加，从而维持处于或大约期望的空气燃料比的燃烧。
14.根据权利要求13所述的方法，其中具有增加的第一量和减少的第二量的燃料喷射被维持，直到所述实际进气歧管真空水平处于或高于所述阈值，然后可以恢复初始燃料喷射比例。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括，在第三部分负荷状况期间，当发动机真空要求高于所述阈值时，响应于汽缸爆震指示，向所述汽缸增加所述第一量的直接喷射的燃料，同时相应地减少所述第二量的进气道喷射的燃料，所述第三部分负荷状况期间的所述增加多于所述第二部分负荷状况期间的所述增加。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述第三状况期间的所述增加基于所述爆震指示，维持所述增加直到所述爆震指示低于爆震阈值。
17.—种发动机系统,其包括: 发动机汽缸； 被配置为直接喷射燃料至所述发动机汽缸内的直接喷射器； 被配置为进气道喷射燃料至所述发动机汽缸内的进气道喷射器； 进气节气门； 爆震传感器；以及 带有计算机可读指令的控制器，所述计算机可读指令用于: 在部分负荷状况期间， 响应于发动机真空要求的临时增加而减少所述进气道喷射器的喷射脉冲宽度，同时相应地增加所述直接 喷射器的喷射脉冲宽度。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，所述另外的指令用于在增加所述直接喷射器的所述喷射脉冲宽度时，增加所述进气节气门的节流调整以增加发动机进气歧管真空。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，所述进一步的指令用于在增加所述直接喷射器的所述喷射脉冲宽度时，从所述发动机进气歧管中抽吸真空用于燃料蒸汽罐吹扫、曲轴箱通风以及真空消耗装置的致动中的一个或多个，其中所述真空消耗装置包括制动助力器。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器包括更进一步的指令，所述更进一步的指令用于响应于汽缸爆震指示，进一步减少所述进气道喷射器的所述喷射脉冲宽度同时相应地进一步增加所述直接喷射器的所述喷射脉冲宽度。
【文档编号】F02D41/38GK104047752SQ201410095535
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】T·G·里昂 申请人:福特环球技术公司