用于在排气行程期间喷射气体燃料以减少涡轮迟滞的系统和方法

用于在排气行程期间喷射气体燃料以减少涡轮迟滞的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及用于在排气行程期间喷射气体燃料以减少涡轮迟滞的系统和方法。提供了用于在汽缸燃烧事件的排气行程期间喷射并燃烧一定量的气体燃料以便减少涡轮迟滞并减少排气催化剂在瞬变事件期间起燃所需的持续时间的方法和系统。在一个示例中，当扭矩需求的增加大于阈值时，可以在汽缸燃烧事件的压缩行程期间燃烧第一量的气体燃料，并且可以在燃烧事件的排气行程期间燃烧第二量的气体燃料。可以基于扭矩需求的增加来调整第二量。
【专利说明】用于在排气行程期间喷射气体燃料以减少涡轮迟滞的系统和方法

【技术领域】
[0001]本申请涉及用于减少具有液化石油气(LPG)燃料输送系统的升压发动机系统中的涡轮迟滞的方法和系统。

【背景技术】
[0002]涡轮增压发动机利用涡轮增压器来压缩进气空气并增加发动机的动力输出。涡轮增压器可以利用排气驱动的涡轮来驱动压缩进气空气的压缩机。当压缩机的转速增加时，向发动机提供增加的升压。在瞬变动状况期间，一旦接收到增加的扭矩需求，在涡轮和压缩机转速增加至提供所需升压的期望转速之前，就可能会存在涡轮增压器响应的延迟。这种涡轮增压器响应的延迟(被称为涡轮迟滞)会导致提供所要求的发动机动力的延迟。例如，在车辆发动状况期间，诸如当从怠速开始加速时，与压缩机上的增加的负荷相结合的最小排气流会导致涡轮迟滞。因此，当从怠速转速开始加速时，涡轮迟滞会降低车辆对驾驶员的扭矩需求的响应，并且因此降低驱动控制。
[0003]Pallett等人在US 8，355，858B2中示出了一种用于减少涡轮迟滞的示例方法。其中，除了第一燃料喷射外，在相同汽缸循环期间的燃烧之后执行第二燃料喷射。来自第二燃料喷射的未燃烧的燃料被输送到涡轮上游的排气中，由此提供增加的热以增加涡轮转速。
[0004]然而，发明人在此已经认识到这种方法的问题。例如，在排气中提供未燃烧的液体燃料会产生增加的碳烟和颗粒物质。此外，由于燃烧室中的热传递，排气热会被损失掉。因此，如Pallett所描述的那样执行第二燃料喷射会导致退化的燃料经济性和排放。


【发明内容】

[0005]在一个示例中，可以通过一种发动机方法来解决上述问题，该方法包含:在扭矩需求的增加大于阈值期间，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间火花点燃第一量的气体燃料；以及在汽缸燃烧事件的排气行程期间火花点燃第二量的气体燃料。
[0006]作为示例，发动机系统可以被配置为具有液化石油气(LPG)燃料输送系统，并且气体燃料(例如，LPG)可以被直接喷射到燃烧室内。基于发动机工况(诸如在扭矩需求增加大于阈值的情况下)，可以执行利用火花点火的第二燃料喷射，以减少将涡轮转速增加至期望的转速所需的时间。具体地，可以在汽缸燃烧事件的压缩行程期间在火花点火之后执行第一稀进气行程喷射。随后，在相同汽缸燃烧事件期间，可以在汽缸燃烧事件的排气行程期间执行第二燃料喷射。可以调整第二燃料喷射以便将总空燃比维持在化学计量比或略微浓。另外，在排气行程期间可以通过火花点火燃烧后喷射的燃料(即，在排气行程期间喷射的燃料)。
[0007]以此方式，额外的排气能量可以通过火花点燃后燃料喷射来产生。额外的排气能量然后可以被用来将涡轮转速增加至期望的转速。一旦实现期望的涡轮转速和/或歧管绝对压力(MAP)，就可以使发动机在没有第二燃料喷射的情况下运转。
[0008]以此方式，在汽缸燃烧事件的排气行程期间额外地喷射并点燃燃料可以减少涡轮增压器加速至期望的转速的持续时间并提供期望的升压。因此，可以减少涡轮迟滞，同时还减少到燃烧室的热损失和颗粒物质形成。
[0009]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所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被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1示出了被配置为以液体燃料和气体燃料运转的多燃料发动机系统的示意描述。
[0011]图2A示出了描述用于在瞬变运转期间执行第二燃料喷射的示例方法的流程图。
[0012]图2B示出了描述用于使发动机在没有第二燃料喷射情况下运转的示例方法的流程图。
[0013]图3示出了描述用于在第二燃料喷射期间调整火花点火的示例方法的流程图。
[0014]图4示出了用于第二燃料喷射事件的示例喷射正时和火花正时。
[0015]图5描述了在冷启动以及从稳态非升压的状况开始加速期间所使用的示例第二燃料喷射运转。

【具体实施方式】
[0016]本说明涉及被配置为输送气体燃料的发动机系统。在一个非限制性示例中，发动机可以被配置为图1所示的系统的一部分，其中发动机包括至少一个汽缸、控制系统和涡轮增压器以及其他特征。涡轮增压发动机可能经历涡轮迟滞(即，在涡轮转速增加至阈值转速以提供所要求的扭矩输出之前的延迟)。一种用于减少涡轮迟滞的方法(在图2A处示出)包括，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间燃烧第一量的燃料，并且随后在排气行程期间燃烧第二量的燃料。在排气行程期间喷射并燃烧第二量的燃料可以被称为后燃料喷射。如在图3处所描述的，可以基于发动机工况(包括扭矩需求)调整后燃料喷射以及燃烧。如在图2B处所描述的，当后燃料喷射没有被执行时，可以通过在压缩行程而非排气行程期间喷射并燃烧燃料而使发动机运转。在图4和图5分别示出了后燃料喷射正时和后燃料喷射事件的示例。
[0017]参照图1，它描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以至少部分地被包括控制器12的控制系统以及被经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控制。在这个示例中，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可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接至客车的至少一个驱动轮。此外，启动器马达可以经由飞轮耦接至曲轴140，以实现发动机10的启动运转。
[0018]汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气空气。除了汽缸14外，进气通道146还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括升压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括在进气通道142与144之间布置的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以经由轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道被提供，用于改变提供给发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。另外，进气通道144可以包括在节气门162上游的节气门入口压力(TIP)传感器(未示出)，用于估计节气门入口压力(TIP)。节气门162可以被布置在如图1中所示的压缩机174的下游，或可替代地，可以被提供在压缩机174的上游。
[0019]除了汽缸14外，排气通道148还可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128被示为耦接至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128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 (如所描述的)、HEGO (加热型EGO) >NOx,HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、Ν0χ捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。另外，排放控制装置178可以包含温度传感器(未示出)，以提供排气催化剂的温度的指示。发动机10可以包括在194处大致指出的排气再循环(EGR)系统。EGR系统194可以包括沿EGR管道198布置的EGR冷却器196。另外，EGR系统可以包括沿EGR管道198布置的EGR阀197，以便调节被再循环至进气歧管144的排气量。
[0020]发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
[0021]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由控制器12经由致动器154控制。在某些状况期间，控制器12可以改变提供给致动器152和154的信号，从而控制各个进气门和排气门的打开与关闭正时和/或升程量。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。气门致动器可以包括电子气门致动或凸轮致动或其组合。在凸轮致动的示例中，每个凸轮致动系统可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用由控制器12运转的凸轮廓线变换(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，汽缸14可以可替代地包括经由电子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。在其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统控制。
[0022]在发动机运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历包含四个行程循环的汽缸燃烧事件:四个行程循环包括进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。一般来说，在进气行程期间，排气门156关闭，而进气门150打开。空气经由进气歧管146引入燃烧室14，并且活塞138移动至汽缸的底部，以便增加燃烧室14内的容积。活塞138靠近汽缸的底部并在其行程结束的位置(例如，当燃烧室14处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩行程期间，进气门150和排气门156关闭。活塞138朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室14内空气。活塞138在其行程结束并最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室14处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，在汽缸燃烧事件的进气行程期间燃料被引入燃烧室。在下文中被称为点火的过程中，被喷射的燃料在压缩行程期间通过已知的点火手段(诸如火花塞192)点燃，从而导致燃烧。在膨胀行程期间，膨胀的气体将活塞138推回至BDC。曲轴140将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气行程期间，排气门156打开，以便将已燃烧的空气-燃料混合物释放至排气歧管148，并且活塞返回至TDC。以此方式，单个汽缸燃烧事件可以包括进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。注意，上述内容仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或各种其他示例。
[0023]在一些示例中，可以以后燃料喷射使发动机10运转。具体地，除了如在上文中所讨论的进气行程期间的燃料喷射外，还可以在排气行程期间喷射并燃烧(经由点火)燃料。在排气行程期间喷射第二量的燃料可以被称为后燃料喷射。因此，以后燃料喷射使发动机10运转可以包括，在压缩行程期间燃烧第一量的燃料，并在相同汽缸燃烧事件的排气行程期间燃烧第二量的燃料。将在图2-5处进一步详述以后燃料喷射使发动机10运转的细节。
[0024]发动机10的每个汽缸可以包括用于点燃所喷射的燃料并开始燃烧的火花塞192。在选择的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190可以经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。点火系统包括点火线圈(未示出)，其包含主线圈和次线圈。流过主线圈的电流被用来在次线圈周围产生磁场。当点火被需要时，流过主线圈的电流被停止，从而引起次线圈周围的磁场衰竭。磁场的改变引起电流流过次线圈。因此，次线圈可以包含比主线圈更多匝数的金属丝。因此，一旦感应，次线圈产生可以被输送至火花塞192以产生点火火花的高压。以此方式，点火线圈为用于点火的火花塞192提供电压的增加。因此，可以通过调整点火线圈停延(dwell)时间来调整点火火花的点火能量。点火线圈停延时间是电流流过主线圈的持续时间。因此，例如，增加点火线圈停延时间(在本文中可以被称为停延时间)增加火花的点火能量，而减少点火线圈停延时间降低火花的点火能量。在其他示例中，调整点火线圈启动频率也可以调整由火花塞192输送的火花的点火能量。例如，降低点火线圈的启动频率可以减少由火花塞输出的火花次数。因此，可以降低用于燃烧的点火能量。
[0025]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个燃料喷射器，用于将燃料提供至汽缸内。作为非限制性的示例，汽缸14被示出为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166被示出为直接耦接至汽缸14，以便经由电子驱动器168与从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进的汽缸14中。以此方式，燃料喷射器166提供了到汽缸14的燃烧室内的所谓的燃料直接喷射(在下文中被称为“DI”)。尽管图1将喷射器166示为侧喷射器，但其也可以位于活塞的上面，诸如靠近火花塞192的位置。燃料可以通过第一燃料系统172输送至燃料喷射器166，第一燃料系统172可以是高压燃料系统，包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道。在图1所示的一个示例中，燃料系统172可以包括加压的气体燃料箱182和检测燃料箱182中的燃料压力的燃料压力传感器184。
[0026]燃料喷射器170被示为以如下构造布置在进气通道146中，而非布置在汽缸14中，该构造提供了到汽缸14上游的进气道的所谓的燃料的进气道喷射(在下文中被成为“PFI”)。燃料喷射器170可以经由电子驱动器171与从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以从第二燃料系统173输送至燃料喷射器170，第二燃料系统173可以是液体(例如，汽油、乙醇或其组合)燃料系统，包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道。在图1所示的一个示例中，燃料系统173可以包括燃料箱183和检测燃料箱182中的存储量的燃料传感器185 (例如，液位传感器)。可代替地，可以在低压下通过单级燃料泵输送燃料，在此情况下直接燃料喷射的正时在压缩行程期间会比在使用高压燃料系统的情况下更受限制。在替代实施例中，来自第二燃料系统的燃料可以额外地或可代替地被输送至用于将燃料直接喷射到燃烧室14内的另外的直接燃料喷射器。
[0027]注意，信号驱动器168或171可以用于两个燃料喷射系统，或如所描述的，可以使用多个驱动器，例如用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171。燃料系统172可以是气体燃料系统。在一个示例中，气体燃料可以以液化石油气(LPG)的形式存储在液体燃料箱中。在另一示例中，气体燃料可以包括CNG、氢气、LPG、LNG等或其组合。应认识到，在本文中所提及的气体燃料是这样的燃料，该燃料在大气压力条件下是气体，但在燃料系统中的高压(具体地，超过饱和压力)下可以是液体形式。与之相比，在本文中所提及的液体燃料是在大气压力条件下为液体的燃料。虽然图1描述了双燃料系统，但在一些示例中，单个气体燃料系统可以被用来通过直接喷射向燃烧室输送气体燃料(诸如CNG、氢气、LPG、LNG等或其组合)。
[0028]应认识到，尽管所描述的实施例被配置为，经由直接喷射输送一种燃料，而经由进气道喷射输送另一种燃料，但在另一实施例中，发动机系统可以包括多个进气道喷射器，其中气体燃料和液体燃料中的每一种经由进气道喷射输送至汽缸。同样，在其他实施例中，发动机系统可以包括多个直接喷射器，其中气体燃料和液体燃料中的每一种经由直接喷射输送至汽缸。
[0029]不同燃料的输送可以被称为燃料类型，因此可以通过相比于气体燃料相对更多或更少地喷射液体燃料来改变燃料类型，或反之亦然。
[0030]如以上所介绍的，在某些发动机工况期间，会发生涡轮迟滞。例如，由于扭矩需求的增加大于阈值需求，因此会发生涡轮迟滞。可以基于加速度的增加大于阈值加速度确定扭矩需求的增加。在一个示例中，在从怠速状况开始的加速期间可能发生涡轮迟滞。在另一示例中，在从稳态非升压的状况开始的加速期间可能发生涡轮迟滞。
[0031]在一个示例中，直接喷射(DI)气体燃料系统172可以被配置为，在瞬变状况期间输送一次或更多次后燃料喷射以减少涡轮迟滞和/或改善催化剂起燃。后燃料喷射可以包括在汽缸燃烧事件的排气行程期间喷射并点燃第二量的燃料(除了在进气行程期间喷射第一量的燃料以及在压缩行程期间燃烧第一量的燃料外)。后燃料喷射的燃烧可以由点火系统190开始。
[0032]通过执行后燃料喷射，额外的排气能量(通过第二量的燃料的燃烧获得的)可以被部分地用来减少使涡轮达到阈值转速的持续时间，由此减少涡轮迟滞。在下文中参照图2-5讨论了为减少涡轮迟滞而使用后燃料喷射的更多细节。此外，在一些示例中，当后燃料喷射在冷启动状况期间被执行时，额外的排气能量可以被部分地用来减少使排放控制装置178的温度(例如，排气三元催化剂或排气催化剂的温度)达到阈值温度的持续时间，由此改善催化剂起燃。
[0033]控制器12在图1被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU) 106、输入/输出端口(I/O) 108、在这个具体示例中作为只读存储器(ROM)芯片110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(RAM) 112、保活存取器(KAM) 114和数据总线。控制器12可以接收来自耦接至发动机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122所引入的质量空气流量(MAF)的测量；来自耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自耦接至曲轴140的霍尔效应传感器120 (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MAP传感器124的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以通过控制器12从信号PIP产生。另外，控制器可以接收来自位于涡轮176处的涡轮转速传感器(未示出)的涡轮转速信号(未示出)。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中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，例如有MAF传感器而没有MAP传感器，反之亦然。在化学计量运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器连同所检测的发动机转速可以提供引入到汽缸内的充气(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120可以在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。此外，火花正时(即，火花塞在汽缸中点火以便开始燃烧时的汽缸燃烧事件期间的时间点)可以由控制器调整。
[0034]如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器(一个或多个)、火花塞等。
[0035]图1的系统提供了一种用于发动机的系统，该系统包含:发动机汽缸；燃料喷射器，其被耦接至发动机汽缸；火花塞，其被耦接至发动机汽缸，火花塞包括点火线圈；控制器，其具有计算机可读指令，用于在汽缸燃烧事件的排气行程期间利用燃料喷射将液化石油气(LPG)喷射到发动机汽缸内，并且在排气行程期间通过一次或更多次启动点火线圈来点燃所喷射的LPG。计算机可读指令还包括用于调整一个或更多个火花点火参数以调整火花的点火能量的指令。在一个示例中，一个或更多个火花点火参数包括点火线圈停延时间、点火线圈的电流水平和点火线圈的启动速率。
[0036]转向图2，它示出了用于在汽缸燃烧事件期间执行燃料喷射的示例方法。具体地，图2A示出了用于执行后燃料喷射以减少涡轮迟滞并改善催化剂起燃的程序200a。图2B示出了用于在没有后燃料喷射的情况下执行燃料喷射的程序200b。例如，后燃料喷射可以在一种或更多种瞬变发动机运转(诸如从稳态巡航或怠速状况以及冷启动状况开始的加速)期间被执行。在一个示例中，控制器(诸如图1所示的控制器12)可以基于存储在其上的指令执行程序200a和程序200b。在202处，控制器可以估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括但不限于发动机转速与负荷、质量空气流量、节气门位置、升压压力、歧管绝对压力、歧管温度、发动机冷却液温度、大气压力、排气催化剂温度、踏板位置等。
[0037]其次，在204处，基于发动机工况，控制器可以确定扭矩需求的增加是否大于阈值扭矩需求。阈值扭矩需求可以基于所需升压的增加。在一些情况下，所需升压的增加会导致扭矩需求所需的升压到发动机的输送延迟(例如，涡轮迟滞)。因此，阈值扭矩需求可以基于会导致所要求的扭矩的输出延迟的扭矩需求的增加。另外，阈值扭矩需求可以为非零，并且阈值扭矩需求可以随着产生扭矩需求的发动机转速的增加而增加。例如，在从非升压的稳态巡航状况或怠速状况开始的加速期间，会存在来自车辆操作者的扭矩需求的突然增力口。此外，在冷启动状况期间可能经历扭矩需求的增加。可以基于加速器踏板位置的改变速率或节气门位置的改变速率确定扭矩需求。例如，在从非升压的稳态或怠速状况开始的加速期间，会存在加速器踏板被车辆操作者的快速压低。换句话说，会存在从非升压的稳态或怠速状况开始的踩加速器踏板。因此，进气节气门的开度可以增加，以允许更多空气进入进气歧管。因此，加速器踏板位置和/或节气门位置的改变速率的增加可以表明扭矩需求的增加。在一些示例中，如在下文中进一步描述的，如果存在踩加速器踏板，该方法可以继续到208 - 213，以便以后燃料喷射使发动机运转。
[0038]在204处，如果扭矩需求不大于阈值扭矩需求，在206处，控制器可以确定排气催化剂温度是否小于阈值温度。例如，阈值温度可以基于排气催化剂将排气排放降至低于阈值水平的运转温度。在冷启动状况期间，催化剂不会处于运转温度。发动机在冷启动之后会需要某一持续时间暖机，并使催化剂达到阈值温度。在暖机阶段期间，由于催化剂没有在其最佳温度下运转，因此会存在来自排气的增加的排放(例如，诸如NOx或颗粒物质)。为了减少实现催化剂阈值温度所需的时间，可以执行后燃料喷射。因此，如在下文中进一步讨论的，在206处，如果确定催化剂温度小于运转温度，则该程序可以进入到208、211，并且随后进入到212，以执行后燃料喷射。
[0039]以此方式，例如，当在催化剂温度小于其最佳运转温度时的状况期间(诸如在冷启动状况期间)执行后燃料喷射时，来自排气的额外热可以被部分地用来比在不执行后燃料喷射时更快地将排气催化剂加热至其运转温度。因此，可以在冷启动状况期间实现排气排放的减少。
[0040]如果在206处催化剂温度不小于阈值温度，则在210处发动机运转可以在没有后燃料喷射的情况下继续，如在图2B处进一步详述的。
[0041]返回到204，如果扭矩需求大于或等于阈值扭矩需求，则该程序可以进入到208。在208处，程序包括在汽缸燃烧事件(例如，汽缸循环)的进气行程期间向燃烧室输送第一量的燃料。第一量的燃料可以在第一喷射期间输送，并且可以基于产生稀空燃比的气体燃料量。此外，可以基于扭矩需求和可能的扭矩损失来调整产生稀空燃比的第一量的燃料。例如，在从怠速或非升压的稳态状况开始的踩加速器踏板的初始阶段期间，第一量可以被调整以产生更小稀空燃比，以减少由于在排气行程期间燃烧第二量的燃料而导致的扭矩损失，第二量的燃料补偿稀空燃比。在踩加速器踏板的更迟阶段期间，当更多扭矩被产生时，第一量可以被调整以产生更大稀空燃比。因此，在排气行程期间喷射的第二量的燃料可以增加，以补偿更稀空燃比并产生总化学计量或略微浓的空燃比。下面在212处进一步讨论调整第二量的燃料。可以执行第一量的燃料的调整，直至涡轮转速超过阈值涡轮转速，或直至歧管压力超过阈值压力，阈值转速和阈值压力基于扭矩需求。在一些示例中，可以调整第一量的燃料，直至节气门入口压力(TIP)超过阈值节气门入口压力，阈值节气门入口压力基于扭矩需求。在替代实施例中，第一量的燃料可以基于产生化学计量空燃比的气体燃料量。喷射的燃料可以是气体燃料(诸如LPG)，并且燃料可以被直接喷射(DI)系统直接喷射到燃烧室内(如在图1处所描述的)。例如，直接燃料喷射器(诸如图1所示的燃料喷射器166)可以在汽缸燃烧事件的进气行程期间将第一量的LPG喷射到发动机汽缸(例如，燃烧室)内。随后，在211处，可以在汽缸循环的压缩行程期间通过火花点火燃烧第一所喷射的燃料量。例如，程序在211处可以包括利用火花塞(诸如图1所示的火花塞192)火花点燃第一量的燃料。
[0042]其次，在212处，在第一量的燃料的燃烧之后，可以在汽缸燃烧事件的排气行程期间执行后燃料喷射。在后燃料喷射期间，可以通过DI系统向燃烧室输送第二量的燃料。即，可以在第二燃料喷射期间输送第二量的燃料，第二燃料喷射与第一燃料喷射分开执行。在一个示例中，第二量的燃料可以小于第一量的燃料。
[0043]由于第一燃料喷射期间的稀运转，因此可以调整第二量的燃料，使得第一燃料燃烧之后的剩余氧气可以在第二量的燃料的燃烧期间被消耗。因此，汽缸燃烧事件的总空燃比可以被维持在化学计量比处或略微浓。第二量的燃料可以进一步基于相对于阈值涡轮转速的涡轮转速。在一个示例中，阈值涡轮转速可以基于扭矩需求。具体地，阈值涡轮转速可以是产生扭矩需求所需的升压的涡轮转速。因此，当扭矩需求增加时，阈值涡轮转速增加。当涡轮转速与阈值涡轮转速之间的差增加时，在212处，第二喷射事件会需要更大的燃料量。在另一示例中，第二量的燃料可以基于相对于MAP阈值的歧管压力，MAP阈值基于扭矩需求。具体地，阈值MAP可以是为扭矩需求提供期望升压所需的最小MAP。随着扭矩需求增力口，阈值MAP也增加。另外，随着MAP与阈值MAP之间的差增加，后燃料喷射期间的第二燃料喷射量也增加。在另一示例中，第二量的燃料可以基于相对于TIP阈值的TIP，并且随着TIP与阈值TIP之间的差增加，后燃料喷射期间的第二燃料喷射量也增加。阈值涡轮转速、阈值MAP和阈值TIP可以基于车辆加速度。
[0044]另外，在另一示例中，在排气行程期间输送并燃烧的第二量的燃料可以基于排气催化剂的温度。例如，在排气催化剂的温度低于阈值温度更大量的情况下会在排气行程期间喷射比在排气催化剂的温度低于阈值温度更小量的情况下更大的燃料量。
[0045]随后，在213处，可以在排气行程期间通过火花点火燃烧所喷射的第二量的燃料。例如，在213处，程序可以包括利用火花塞(诸如图1所示的火花塞192)火花点燃第二量的燃料。通过执行后燃料喷射并燃烧燃料，可以产生增加的排气，其可以被部分地用来使涡轮旋转，并使涡轮转速在比当不执行后燃料喷射时更短的持续时间内达到期望的转速。因此，可以减少涡轮迟滞。在一些实施例中，在213处，该方法可以包括调整一个或更多个火花参数，以便调整被用来点燃第二量的燃料的点火能量。例如，在213处可以以比在211处火花点燃第一量时更低的点火能量火花点火第二量的燃料，点火能量基于汽缸负荷状况。在下文中参照图3讨论调整点火能量的更多细节。
[0046]在燃烧后燃料喷射之后，在214处，该方法可以包括确定歧管压力(MAP)(例如，诸如由进气歧管处的MAP传感器测量的歧管压力)是否大于或等于阈值MAP。例如，阈值MAP可以基于扭矩需求。具体地，阈值MAP可以是产生所要求的扭矩的MAP。额外地或可代替地，在214处，控制器可以确定涡轮转速是否大于或等于阈值转速。在一个示例中，涡轮转速可以由涡轮转速传感器监测。例如，阈值涡轮转速可以基于扭矩需求。具体地，阈值涡轮转速可以是产生所要求的扭矩的涡轮转速。因此，阈值MAP和阈值涡轮转速可以随着扭矩需求的增加而增加。如果在214处MAP或涡轮转速状况中的一个满足，S卩，如果MAP已经达到或超过阈值压力或如果涡轮转速达到或超过阈值转速，程序可以进入到216。在216处，控制器可以停止后燃料喷射。换句话说，第二量的燃料的喷射和第二量的燃料的火花点火可以被停止，并且发动机运转可以在没有后燃料喷射的情况下恢复，这将在图2B处进一步详述。在一个示例中，当TIP达到或超过阈值TIP时，可以停止后燃料喷射。
[0047]如果MAP和/或涡轮转速没有达到或超过各自的阈值，程序可以进入到218，以确定排气催化剂温度是否小于阈值温度。如果排气催化剂温度小于阈值温度，在224处发动机运转可以以后燃料喷射继续。在一个示例中，后燃料喷射可以包括为多个燃烧事件火花点燃第一量和第二量，燃烧事件的数量基于涡轮转速、歧管压力和催化剂温度中的一个或更多个。例如，如果涡轮转速、歧管压力和/或催化剂温度低于其各自的阈值更大量，后燃料喷射可以继续比在它们低于其各自的阈值更小量的情况下更多数量的汽缸燃烧事件。
[0048]如果催化剂温度已经达到或超过阈值温度，于是在220处，该方法可以包括确定催化剂活性是否小于阈值水平。如果催化剂活性小于阈值水平，后燃料喷射可以被停止。例如，阈值水平可以基于NOx排放的水平。在一个示例中，排气催化剂可能被氧化，从而降低其减少NOx的能力。因此，NOx排放水平会增加。在另一示例中，催化剂效率退化可以基于下游(在催化剂后)氧传感器的仿照氧存储(molded oxygen storage)和监测。因此,一旦确定催化剂活性降低，就可以终止后燃料喷射，以防止排气催化剂的进一步氧化。
[0049]如果在220处确定催化剂活性不低于阈值水平，发动机运转可以以后燃料喷射继续。以此方式，当扭矩需求的增加超过阈值时，可以通过为一次或更多次燃烧事件/循环燃烧第一和第二量的燃料来执行后燃料喷射，直至达到期望的涡轮转速、MAP压力或TIP压力，以减少涡轮迟滞。在一个示例中，当涡轮转速低于阈值涡轮转速达阈值量时，可以在排气行程期间将燃料喷射到汽缸内，阈值涡轮转速基于扭矩需求。然而，可以在后燃料喷射期间监测催化剂活性，并一旦检测到催化剂活性退化，就可以停止后燃料喷射。此外，当催化剂温度小于阈值温度时，可以执行后燃料喷射，以减少到阈值温度的催化剂加热阶段的持续时间。
[0050]在一个示例中，气体燃料可以在排气行程期间被喷射到汽缸内。气体燃料可以以液化石油气(LPG)的形式被存储在液体燃料箱中。可代替地，气体燃料可以包括CNG、氢气、LPG、LNG等或其组合。以此方式，用于执行后燃料喷射的方法可以包括，在扭矩需求的增加大于阈值期间，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间火花点燃第一量的气体燃料；以及在汽缸燃烧事件的排气行程期间火花点燃第二量的气体燃料，第二量小于第一量。可以通过踏板位置的增加来指示扭矩需求的增加，并且阈值可以基于所需升压的增加。在一个示例中，用于后燃料喷射的气体燃料以液化石油气(LPG)的形式被存储在液体燃料箱中。
[0051]在后燃料喷射期间，第一量可以基于产生稀空燃比的气体燃料量，而第二量可以基于稀空燃比和相对于阈值涡轮转速的涡轮转速、相对于阈值歧管压力的歧管压力或相对于阈值节气门入口压力的节气门入口压力中的一个或更多个。另外，后燃料喷射可以包括，以比第一量更低的点火能量火花点燃第二量，以及通过调整停延时间、电流、启动速率和火花塞的正时中的一个或更多个来调整第二量的点火能量。另外，后燃料喷射可以包括为多个燃烧事件继续火花点燃第一量和第二量，燃烧事件的数量基于相对于阈值涡轮转速的涡轮转速和相对于阈值歧管压力的歧管压力中的一个或更多个，阈值涡轮转速和阈值歧管压力基于扭矩需求的增加。
[0052]当涡轮转速增加至阈值涡轮转速之上时和/或当歧管压力增加至阈值歧管压力之上时，可以通过停止喷射以及火花点燃第二量的气体燃料来终止后燃料喷射，其中阈值涡轮转速基于扭矩需求。在另一示例中，当节气门入口压力增加至阈值节气门入口压力之上时，可以通过停止喷射以及火花点燃第二量的气体燃料来终止后燃料喷射。在另一示例中，当排气催化剂的催化剂活性降至阈值水平之下时，可以通过停止喷射以及火花点燃第二量的气体燃料来终止后燃料喷射。在一个示例中，在从怠速或稳态巡航状况开始的加速期间可以执行后燃料喷射。在另一示例中，当发动机负荷增加至大于阈值时(诸如在爬坡期间)可以执行后燃料喷射。在另一示例中，在冷启动状况期间可以执行后燃料喷射，减少涡轮迟滞，并减少催化剂达到其运转温度所需的时间。
[0053]另外，在另一示例中，在提供吹除/直吹(blow-through)空气时的正气门重叠状况期间可以执行如在上文中所讨论的气体燃料的后燃料喷射。例如，在涡轮增压发动机系统中，当扭矩需求超过阈值扭矩需求时，可以将升压的进气空气从压缩机下游的进气歧管吸入到涡轮上游的排气歧管内。可以通过暂时调整可变凸轮正时以提供正气门重叠来提供吹除。在正重叠阶段期间，通过汽缸吸入的升压空气可以提供额外的排气质量流量和排气焓，由此使涡轮能更快地旋转以满足扭矩需求。在吹除状况期间执行后燃料喷射可以进一步提供额外的排气能量以减少涡轮迟滞。
[0054]当在吹除状况期间执行后燃料喷射时，后燃料喷射的量可以被调整为使得总空燃比为浓。例如，吹除状况期间的后燃料喷射的量可以基于正气门重叠的持续时间。当气门重叠的持续时间增加时，更多空气可以用于吹除。因此，在后燃料喷射期间可以喷射更多燃料，以便为后燃料喷射量的燃烧提供足够的燃料，并减少达到排气催化剂的空气量。以此方式，当扭矩需求增加至超过阈值时，通过在排气行程期间喷射气体燃料并火花点燃后喷射的燃料来执行后燃料喷射，可以提供额外的排气能量，以便将涡轮转速增加至期望的转速。因此，可以减少涡轮达到期望的转速所花费的时间。换句话说，可以减少涡轮迟滞。另外，后燃料喷射可以被用来减少催化剂达到运转温度(即，改善催化剂起燃)的持续时间。
[0055]综合考虑，后燃料喷射可以被用来减少涡轮迟滞以及减少催化剂起燃所花费的时间。通过使气体燃料用于后燃料喷射，可以减少碳烟和颗粒物质的产生。通过燃烧后燃料喷射量，热不会被散失到汽缸，并且通过后燃料燃烧产生的额外热可以被有效地用来减少涡轮迟滞以及改善催化剂起燃。
[0056]转向图2B，它示出了用于在没有后燃料喷射事件的情况下使发动机运转的示例程序200b。例如，如在图2A处确定的，当扭矩需求不大于阈值和/或当排气催化剂处于阈值温度时，不需要在排气行程期间喷射燃料。
[0057]在224处，控制器可以估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括但不限于发动机转速与负荷、质量空气流量、节气门位置、升压压力、歧管绝对压力、歧管温度、发动机冷却液温度、大气压力、排气催化剂温度等。
[0058]一旦在226处确定发动机工况，就可以在汽缸燃烧事件(例如，汽缸循环)的进气行程期间向燃烧室输送空气-燃料混合物。例如，可以基于发动机工况(诸如发动机转速与负荷)确定所喷射的燃料量。此外，在226处喷射的燃料量可以基于化学计量空燃比。在另一示例中，在226处喷射的燃料量可以基于浓或稀空燃比。然后，在228处，可以在压缩行程期间通过火花点火来开始燃料在燃烧室中的燃烧。最后，在230处，燃烧的空气-燃料混合物可以在排气行程期间被释放到排气歧管内。在排气行程期间可以不执行后燃料喷射。
[0059]转向图3，程序300示出了用于在后燃料喷射发动机运转期间调整火花点火的示例方法。例如，可以调整火花能量、火花正时和火花输出的次数，从而为排气行程期间的后燃料喷射的燃烧提供火花，以便可以控制后燃料燃烧，并且可以减少寄生的热损失。可以如在图2A处所描述的那样执行后燃料喷射。在一个示例中，控制器(诸如图1所示的控制器12)可以基于存储在其上的指令执行程序300。
[0060]在302处，可以测量和/或估计发动机工况。发动机工况可以包括但不限于发动机转速与负荷、质量空气流量、节气门位置、升压压力、歧管绝对压力、歧管温度、发动机冷却液温度、大气压力、排气催化剂温度等。基于经确定的发动机工况，在306处，控制器可以确定后燃料喷射状况是否满足。换句话说，控制器可以确定是否需要后燃料喷射。例如，如在图2A处所讨论的，如果扭矩需求大于阈值和/或如果排气催化剂温度小于阈值运转温度，可以执行后燃料喷射。在一个示例中，可以在冷启动状况期间执行后燃料喷射，以便减少涡轮迟滞和/或将催化剂温度增加至最佳催化剂性能的阈值温度。在另一示例中，当扭矩需求大于阈值时，可以在从非升压的稳态巡航状况和/或怠速状况开始的加速期间执行后燃料喷射，以便减少涡轮迟滞。
[0061]如果在306处后燃料喷射不满足，程序可以进入到304，以便使发动机在没有后燃料喷射的情况下运转(如在图2B处所讨论的)。即，在汽缸燃烧循环的排气行程期间，发动机可以在没有喷射第二量的燃料的情况下运转。然而，如果在306处后燃料喷射状况满足，程序继续到308。
[0062]在308处，可以在汽缸燃烧事件的进气行程期间向燃烧室输送第一量的气体燃料，并在310处，可以在汽缸燃烧事件的压缩行程期间燃烧第一量的燃料。第一量可以基于产生稀空燃比的气体燃料量。此外，第一量的燃料可以基于扭矩需求。在另一示例中，第一量的燃料可以基于产生化学计量空燃比的气体燃料量。可以通过具有第一点火能量的火花来开始第一量的燃料的燃烧。因此，可以调整火花的第一点火能量，以便在压缩行程期间提供开始燃烧的能量。例如，可以基于汽缸负荷状况调整第一点火能量。因此，由于汽缸负荷状况可以基于发动机工况，可以基于发动机转速与负荷状况(例如，诸如扭矩需求)调整第一点火能量。另外，突破火花塞间隙所需的点火能量可以是汽缸内压力的函数。因此，汽缸内压力在靠近上止点(TDC)的压缩行程期间会比在汽缸燃烧循环中的其他时间期间更高。因此，可能需要更高的点火能量开始压缩行程期间的第一量的燃料的燃烧。
[0063]此外，为了燃料经济性和扭矩，可以调整火花正时。即，可以在最大扭矩的最小点火提前(MBT)处调整火花正时。在一些示例中，可以基于爆震极限调整火花正时。
[0064]在第一量的燃料的燃烧之后，在312处，可以在第二量的气体燃料期间执行后燃料喷射，其中第二量的气体燃料可以在汽缸燃烧事件的排气行程期间被输送。在一个示例中，第二量的燃料可以基于完成燃烧由于点燃第一量的燃料而造成的过量氧气并且导致化学计量或略微浓的空燃比中的一个或更多个的燃料量。在另一示例中，第二量的燃料可以额外地或可代替地基于扭矩需求的增加，其中第二量的燃料随着扭矩需求的增加而增加。
[0065]在一个示例中，可以在相继汽缸燃烧事件之间中的每个排气行程期间执行单次后燃料喷射。在另一示例中，可以在相继汽缸燃烧事件之间中的每个排气行程期间执行多于一次后燃料喷射。基于第二燃料喷射量(即，后喷射所需的总燃料量)确定后燃料喷射的次数。在一个示例中，第二量的燃料可以基于涡轮转速和第一燃料喷射的空燃比。如在上文中所讨论的，可以调整第二量的燃料，使得总空燃比可以被维持在化学计量比或略微浓。
[0066]随后在314处，可以调整火花参数，以便以期望的燃烧第二量的燃料的点火能量输送火花。例如，在排气行程期间可以通过利用具有第二点火能量的火花点燃第二量的燃料来消耗(例如，燃烧)第二量的燃料。如在上文中所讨论的，点火能量可以基于汽缸负荷状况。因此，第二点火能量可以基于扭矩需求，并且可以随着扭矩需求的增加而增加。例如，基于扭矩需求，可以调整第二量的燃料(即，后燃料喷射量)。为了提供燃烧所需的火花，可以基于第二燃料喷射量调整第二点火能量。在一个示例中，可以基于推测的汽缸压力调整第二点火能量，其中汽缸压力可以是空气充气、空气充气温度、火花正时和气门正时事件的函数。由于汽缸内压力在排气行程期间会比在压缩行程期间更低，因此用于在排气行程期间发生的后燃料燃烧的第二点火能量会低于用于第一燃料燃烧的第一点火能量。另外，用于第二量的燃料的燃烧的第二点火能量可以基于用于第二燃料燃烧的火花的火花正时。换句话说，第二点火能量可以基于何时在排气行程期间点燃第二量的燃料。例如，第二点火能量在排气行程期间更早点燃第二燃料喷射时会比在排气行程的更迟阶段期间点燃第二燃料喷射更高。以此方式，可以减少由于后喷射点燃而造成的扭矩损失。
[0067]在一些示例中，火花正时可以被调整为与用于第二燃料喷射的燃料喷射的结束相一致。在这种情况下，点火能量可以基于第二燃料喷射的输送的正时。例如，第二点火能量在排气行程期间更早输送(喷射)第二燃料喷射时会比在排气行程期间更迟输送第二燃料喷射时更高。另外，第二燃料喷射的正时和第二燃料喷射的火花正时可以基于扭矩需求和潜在的扭矩损失。例如，为了减少诸如踩加速器踏板事件(当扭矩需求大于阈值扭矩需求时)的初始阶段期间的负扭矩或扭矩损失，可以在排气行程期间更迟执行第二燃料喷射，并且可以在第二燃料喷射之后提供火花(或火花可以与第二燃料喷射的结束相一致)。因此，可能需要更低的点火能量来燃烧在排气行程的更迟阶段期间的第二燃料喷射。类似地，当在排气行程的早期阶段期间执行第二燃料喷射和点燃时，会需要更高的点火能量。
[0068]在一个示例中，第二点火能量可以基于相同汽缸燃烧事件的第一点火能量。在另一示例中，第二点火能量可以基于之前汽缸燃烧事件的第一点火能量。例如，第二点火能量可以低于第一点火能量固定的百分比。在一个示例中，第二点火能量可以低于第一点火能量10%。在另一示例中，第二点火能量可以低于第一点火能量30%。固定的百分比可以基于发动机的平均峰值汽缸压力。在一些示例中，固定的百分比可以基于在排气行程期间为启动(即，第二燃料喷射的点燃)重新充气所需的时间。以此方式，在一个示例中，用于燃烧第二量的燃料(在排气行程期间)的火花的第二点火能量可以基于包括发动机转速与负荷、火花正时和第二量的燃料的发动机工况。在另一示例中，第二点火能量可以基于用于燃烧第一量的燃料(在压缩行程期间)的火花的第一点火能量。具体地，第二点火能量可以是低于第一点火能量的固定的百分比。
[0069]如在316处示出的，可以通过调整点火线圈停延时间来调整用于燃烧第二量的燃料的点火能量。在一个示例中，相比于在压缩行程期间使用的点火能量，可以使用更低的点火能量。可以通过减少点火线圈停延时间来降低点火能量。即，在后燃料喷射期间，应用于点火线圈的电压可以被维持在显著更短的持续时间。这减小了线圈充电的初级电流，由此降低其感应能量。
[0070]在一个示例中，在多次后燃料喷射期间，可以通过更低点火能量的火花来点燃每次后燃料喷射。例如，在包含多次燃料喷射的单次汽缸燃烧循环期间，可以通过第一后燃料点火能量来点燃第一后燃料喷射，并且通过第二后燃料点火能量来点燃第二随后的后燃料喷射。第二后燃料点火能量可以低于第一后燃料点火能量。
[0071]在一些示例中，当在每次汽缸燃烧循环需要多于一次后燃料喷射时，可以在每次后燃料喷射期间为后燃料燃烧提供火花。由于后燃料点燃的更低点火能量要求，可以使用更短的停延时间，这允许足够的时间用于为相继的后燃料喷射再次停延在更低的点火能量处并以更低的点火能量进行放电。
[0072]另外，如在318处示出的，调整点火能量可以额外地或可代替地包括为每个后燃料燃烧事件调整点火线圈的启动次数。例如，可以减少点火线圈的启动次数，以降低点火能量。即，更低的启动频率可以被用来减少在每个后燃料燃烧事件由点火线圈输出的火花次数。通过在后燃料喷射期间使用更短的停延时间和/或更低的启动频率，可以减少电能浪费和寄生的损失。
[0073]在一个示例实施例中，点火系统可以包含双线圈点火电路，其中可以控制每个汽缸中的多个线圈，以便对后燃料喷射的持续时间提供火花。例如，可以在第二燃料喷射期间输送长持续时间的火花，使得第二燃料喷射量保持被点燃。可以利用重新启动或具有带有到相同火花塞的输出的两个线圈的系统来执行长持续时间的火花的提供。一个线圈可以具有带有高峰值次输出的短持续时间，而另一线圈可以具有带有更低的峰值次输出的长持续时间。在第二燃料喷射期间，更长持续时间的线圈可以被放电。换句话说，短持续时间的高次输出和长持续时间的更低次输出可以被用来策略性地输送用于燃烧第一量的燃料和第二量的燃料的火花。
[0074]接着，在320处，控制器可以继续执行后燃料喷射，并且如在上文中所讨论的那样调整火花直至涡轮转速增加至阈值转速之上。在一个示例中，可以执行后燃料喷射和火花调整直至歧管压力增加至阈值歧管压力之上。在另一示例中，当排气催化剂的催化剂活性降至阈值活性之下时，可以停止后燃料喷射和火花调整。
[0075]以此方式，可以通过调整喷射量、喷射频率和点火能量来调整后燃料喷射，以便燃烧后喷射燃料量并提供排气热能，从而减少涡轮迟滞和/或减少催化剂起燃的持续时间。通过由火花点火燃烧后燃料喷射，降低对于燃烧可能散失到汽缸的燃烧室热的依赖。另外，通过使用更短的停延时间和/或通过减低线圈启动频率来降低点火能量，可以减少电能损失。
[0076]在一个不例中，图3的方法提供了一种发动机方法，该方法包含:在相继汽缸燃烧事件之间中的排气行程期间将液化石油气(LPG)喷射到汽缸内；以及在排气行程期间通过多次启动点火线圈来燃烧所喷射的LPG,每次均以较低的点火能量启动。在一个示例中，可以通过一次喷射来喷射一定量的LPG，所述量基于扭矩需求或排气催化剂温度中的一个或更多个。在另一示例中，可以通过多次喷射来喷射LPG量，并且针对多次喷射中的每一次喷射，一次或更多次启动点火线圈。可以通过减少点火线圈停延时间、降低启动速率以及减低点火线圈的电流水平来降低随后启动的点火能量。
[0077]该方法还包括，当排气催化剂温度低于阈值温度时，在排气行程期间将LPG喷射到汽缸内，和/或当涡轮转速是低于阈值涡轮转速的阈值量时，在排气行程期间将LPG喷射到汽缸内，阈值涡轮转速基于扭矩需求。
[0078]当排气催化剂温度增加至阈值温度或增加至阈值温度之上时，在排气行程期间喷射LPG可以被停止。在另一示例中，当涡轮转速增加至阈值涡轮转速或增加至阈值涡轮转速之上时，在排气行程期间喷射LPG可以被停止。在另一示例中，当歧管压力增加至阈值歧管压力或增加至阈值歧管压力之上时，在排气行程期间喷射LPG可以被停止，阈值歧管压力基于扭矩需求。在又一示例中，当排气催化剂的催化剂活性降至阈值水平之下时，在排气行程期间喷射LPG可以被停止。
[0079]现在转向图4，映射图400描述了可以被用来减少涡轮迟滞和/或改善催化剂起燃的示例燃料喷射和后燃料喷射正时。通过减少使涡轮转速达到期望的转速所需的时间可以减少涡轮迟滞，并且通过减少将排气催化剂温度增加至阈值温度所需的时间可以改善催化剂起燃。具体地，映射图400在曲线402处描述了进气门正时，在曲线404处描述了排气门正时，在曲线406处描述了活塞位置，在曲线407处描述了在燃料喷射期间使用的示例燃料喷射分布图和单个汽缸燃烧事件中的燃料喷射(包括分别相对于在414、416和418处指出的火花的燃料喷射条408、410和412)，并且在曲线420处描述了用于火花414、416和418的示例点火能量分布图。
[0080]如在图1处所讨论的，在发动机运转期间，发动机内的每个汽缸通常经历四个行程循环:四个行程循环包括进气行程、压缩行程、做功(或膨胀)行程和排气行程。一般来说，在进气行程期间，排气门关闭(曲线404，虚线)，而进气门打开(曲线402，实线)。空气-燃料混合物经由进气歧管引入汽缸，并且汽缸活塞移动至汽缸的底部，以便增加燃烧室内的容积(曲线406)。在压缩行程期间，排气门和排气门关闭。活塞(曲线406)朝向汽缸盖移动，以便压缩汽缸内的空气-燃料混合物。
[0081]在喷射期间，第一量的燃料可以在进气行程期间被引入燃烧室(在408处示出的)。在压缩行程期间，所喷射的燃料可以通过火花塞(在414处示出的火花)点燃，从而导致燃烧。在膨胀行程期间，膨胀的气体将活塞推回至BDC。耦接至活塞的曲轴将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气行程期间，排气门打开(曲线404)，以便将燃烧的空气-燃料混合物释放至排气歧管，并且活塞返回至TDC。
[0082]在以后燃料喷射的发动机运转期间，第二量的燃料(在410处示出的)可以在排气行程期间被引入燃烧室。如图4所示，在第一燃料喷射期间喷射的燃料量可以大于在第二燃料喷射期间(即，在后燃料喷射期间)喷射的燃料量。进一步地，第二燃料喷射期间(排气行程期间)的燃料喷射的量可以基于相对于能够产生所需扭矩的阈值涡轮转速的涡轮转速。此外，第二燃料喷射期间的燃料喷射的量可以基于从第一燃料喷射可获得的空气，以便与第二燃料喷射反应、燃烧以及释放热。
[0083]在一些示例中，如在图4中所描述的，可以执行多于一次后燃料喷射(如通过在410和412处示出的两次后燃料喷射所描绘的)。换句话说，可以以两等分部分或两次后燃料喷射的方式输送第二量的燃料。可以基于经确定的第二燃料喷射量来确定每个汽缸循环的后燃料喷射的次数。在一个示例中，每个汽缸循环的后燃料喷射的次数可以基于发动机转速，因为当火焰离开并进入排气装置并且新的氧气经由进气装置而变得可用时，与汽缸内运动相配合的气体交换可能需要多次后喷射。如以上所讨论的，第二燃料喷射量可以基于扭矩需求和将涡轮转速增加至要求的水平(例如，阈值水平基于扭矩需求)所需的额外排气量。在一个示例中，第一后燃料喷射量(在410处示出的)可以大于第二燃料喷射量(在412处示出的)。在另一示例中，第一和第二燃料喷射量可以大体相等。另外，在压缩行程期间燃烧第一量的燃料所需的点火能量(曲线420)可以大于在排气行程期间燃烧第二量的燃料所需的点火能量。如在图3处所讨论的，可以根据汽缸内压力来确定在各压缩和排气行程期间所需的点火能量。如以上所讨论的，汽缸内压力在压缩行程期间会比在排气行程期间更高。因此，相比于开始排气行程后燃料喷射期间的第二量的燃料的燃烧所需的点火能量，可能需要更高(例如，更大量)的点火能量来开始压缩行程期间的第一量的燃料的燃烧。另外，在多次排气行程后燃料喷射期间，可以使用更低的点火能量来开始随后的后燃料喷射的燃烧。如以上所描述的，用于后燃料喷射的点火能量可以基于后燃料喷射量(例如，所喷射的燃料量)、汽缸内压力、火花正时、燃料喷射正时、第一燃料喷射的点火能量和可用停延时间中的一个或更多个。例如，用于第一后燃料喷射量的燃烧的火花的点火能量(在416处示出的)可以高于用于第二后燃料喷射量的火花的点火能量(在418处示出的)。火花正时还可以基于喷射器正时。
[0084]此外，可以基于扭矩需求和潜在的扭矩损失来调整第二燃料喷射(即，后燃料喷射)的正时。例如，在(诸如从怠速稳态或非升压的状况开始的)踩加速器踏板事件的初始阶段期间，当产生增加的扭矩需求时，第二燃料喷射的输送的正时可以被调整至排气行程的更迟阶段，以减少负扭矩。逐渐地，当产生更多扭矩时，第二燃料喷射的输送的正时可以被调整至排气行程的更早阶段。
[0085]为了更有效的燃料燃烧、扭矩产生以及扭矩损失的减少，可以调整用于燃料喷射和后燃料喷射的燃烧的开始的火花正时。例如，可以在MBT处调整用于第一量的燃料的燃烧的火花正时。可代替地，可以基于爆震极限调整用于第一量的燃料的火花正时。在后燃料喷射期间，可以调整火花正时，使得火花被输送为与喷射的结束相一致。在一个示例中，如果涡轮增压器或排气后处理系统中的热是期望的，可以延迟火花正时。在另一示例中，可以在喷射期间提供火花。例如，可以由在喷射结束之后的重新启动所跟随的后燃料喷射的30%之后提供火花。
[0086]以此方式，可以调整后燃料喷射的输送的正时以及用于后燃料喷射燃烧的火花正时和能量，由此提供可以在扭矩需求增加至大于阈值时被至少部分地用来减少涡轮迟滞和/或在排气催化剂温度低于阈值温度时被至少部分地用来减少用于催化剂起燃的持续时间的额外排气能量。
[0087]转向图5，曲线图500示出了可以在从稳态状况以及冷启动状况开始的加速期间执行的示例后燃料喷射事件。具体地，在曲线502处示出了加速器踏板位置，在曲线503处示出了扭矩需求，在曲线504处示出了排气催化剂温度，其中在曲线506处指出了排气催化剂的阈值运转温度，在曲线508处示出了基于扭矩需求的期望(例如，阈值)MAP，在曲线512处示出了 MAP在以后燃料喷射的发动机运转期间的实际变化，在曲线510处示出了 MAP在不以后燃料喷射的发动机运转期间的实际变化，在曲线516处相对于化学计量比(在514处指出的)示出了第一进气行程燃料喷射期间的空燃比(AFR)，在曲线518处相对于化学计量比(在520处指出的)示出了总燃烧AFR，在曲线522处相对于在524处指出的阈值排放水平示出了作为催化剂活性的测量的NOx排放，并且在曲线526处示出了后燃料喷射活动。在一个示例中，可以基于位于排气催化剂下游的NOx传感器估计NOx排放。在另一示例中，当NOX传感器不存在时，可以通过比较催化剂前的UEGO(位于催化剂的上游)与催化剂后的HEGO(位于催化剂的下游)之间的切换比来监测通过催化剂的排放。沿着X轴线随着时间绘制了曲线图500。
[0088]在tl之前，发动机被安装在其中的车辆可以从冷启动状况加速。因此，加速度的增加被示为踏板位置的增加(曲线502)。由于冷启动状况，催化剂可以在低于阈值温度的温度下运转(曲线504)。另外，由于从冷启动状况加速，扭矩需求的增加会超过阈值扭矩需求增加(曲线503，阈值未指出)。阈值扭矩需求增加可以基于导致涡轮迟滞的所需升压的增加。因此，为了减少满足扭矩需求所花费的时间并增加催化剂温度，可以执行后燃料喷射(曲线526)。换句话说，可以执行后燃料喷射，以便更快地增加涡轮转速，并且由此减少涡轮迟滞。来自后燃料喷射的排气能量可以被另外地用来减少排气催化剂达到其阈值运转温度所花费的时间。在以后燃料喷射的发动机运转期间，可以执行导致稀空燃比的第一燃料喷射(曲线516)，并且可以以被调整的第二量的燃料执行第二燃料喷射(即，后燃料喷射)使得总AFR处在化学计量比处或略微浓(曲线518)。由于第一燃料喷射期间的稀运转而导致的过量氧气可以被用来燃烧后燃料喷射。另外，可以在后燃料喷射期间监测MAP和NOx排放。在tl之前，实际MAP(曲线512)可以低于期望MAP (曲线508)，并且NOx排放可以低于阈值排放水平524(曲线522)。可以执行后燃料喷射直至MAP达到阈值压力，阈值压力基于产生扭矩需求的升压水平。在一些示例中，可以额外地或可代替地相对于阈值涡轮转速监测涡轮转速(未示出)，阈值涡轮转速基于产生用于扭矩需求的升压的涡轮转速。在tl处，以及在tl与t2之间，可以继续输送后燃料喷射，使得后燃料燃烧能量可以被用来使实际MAP达到阈值MAP (例如，期望MAP)。此外，来自后燃料喷射的排气能量可以被用来将催化剂温度增加至阈值温度。在一些示例中，来自后燃料喷射的未燃烧的燃料可以与排气催化剂中的氧气反应，从而导致在排气催化剂处的燃烧，这会进一步促进改善催化剂起燃。
[0089]在t2处，实际MAP可以达到阈值MAP，并且因此可以终止(例如，停止)后燃料喷射，而发动机运转可以在没有后燃料喷射的燃料喷射的情况下继续。如果当扭矩需求的增加大于阈值时没有使用后燃料喷射，那么涡轮达到期望的转速所花费的时间会更长，并且因此MAP达到期望的MAP所花费的时间会更长(参见曲线510，其中对于不使用后燃料喷射时的示例而言，实际MAP所花费的时间延伸超过t2)。因此，通过执行后燃料喷射，可以减少输送操作者所要求的扭矩所花费的时间。换句话说，通过执行后燃料喷射可以减少涡轮迟滞。
[0090]在t2与t3之间，发动机可以在扭矩需求的增加小于阈值的稳态状况期间在稳态状况下运转。另外，排气催化剂温度可以在阈值温度506之上。因此，可以不执行后燃料喷射。反而，燃料喷射可以在压缩行程期间发生，而不在排气行程期间发生。总AFR可以被维持接近化学计量比。在其他示例中，基于发动机工况，AFR可以被调整为在化学计量比之上或之下。在t3与t4之间，加速度可以减小(例如，由于松加速器踏板)，并且发动机负荷可以减小。因此，扭矩需求可以低于阈值，并且发动机可以在非升压的状况下运转。另外，催化剂温度可以在阈值运转温度506之上。因此，可以不执行后燃料喷射。
[0091]另外，在t4与t5之间，发动机可以在非升压的稳态状况下运转。因此，扭矩需求可以不增加，并且催化剂可以在阈值温度506处或之上运转。因此，发动机可以在没有后燃料喷射的情况下运转。
[0092]接着，在t5处，由于车辆运转的变化(诸如操作者请求的加速度)，可能存在大于阈值的扭矩需求的增加。因此，可能需要升压来满足扭矩需求。为了减少使涡轮旋转至期望的转速所需的时间并减少涡轮迟滞，可以执行后燃料喷射(曲线526)。如在本文中所讨论的，在以后燃料喷射的发动机运转期间，可以在进气行程期间输送导致稀空燃比(例如，比化学计量比更稀的空燃比)的第一量的燃料，并且可以在压缩行程期间燃烧第一量的燃料。随后，可以在第二量的燃料期间执行后燃料喷射，其中第二量的燃料可以在排气行程期间被输送并被燃烧。第二量的燃料可以被调整为使得总AFR处在化学计量比或略微浓。来自后燃料燃烧的排气能量可以被部分地用来使涡轮旋转，并以更快的速率使涡轮达到期望的转速。在t6处，实际MAP可以达到期望MAP，并且NOx排放可以增加至阈值之上。例如，由于增加的催化剂的氧化导致催化剂活性会降低，从而引起排气装置中的NOx的还原的减少。由于在执行后燃料喷射时的第一量的燃料的燃烧期间的稀空燃比，会发生增加的排气催化剂的氧化。一旦达到期望MAP，就可以终止后燃料喷射。
[0093]应当注意，当以后燃料喷射使发动机运转时，达到期望MAP所花费的时间(曲线512)少于在不以后燃料喷射使发动机运转的情况下所花费的时间(曲线510)。在t6与t7之间，以及在t7之后，扭矩需求增加会不大于阈值，并且排气催化剂会处在运转温度处或之上。因此，可以不执行后燃料喷射。
[0094]以此方式，可以根据一种发动机方法执行后燃料喷射，该发动机方法包含:当扭矩需求的增加小于阈值时，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间，喷射第一量的液化石油气(LPG)，并以第一点火能量(随后)点燃第一量的LPG;以及在扭矩需求的增加大于阈值期间，在汽缸燃烧事件的排气行程期间喷射第二量的LPG，并以第二点火能量(随后)点燃第二量的LPG。第二量的LPG小于第一量的LPG，并且第二点火能量小于第一点火能量。在扭矩需求的增加大于阈值期间，第一量基于导致稀空燃比的LPG量，而第二量基于完成燃烧由于点燃第一量的LPG而造成的过量氧气并且导致化学计量或略微浓的空燃比中的一个或更多个的LPG量。第二量进一步基于扭矩需求的增加，第二量随着扭矩需求的增加而增力口。该方法还可以包括，当排气催化剂温度低于阈值温度时，在排气行程期间喷射并且随后点燃第二量的LPG。
[0095]在另一示例中，可以根据一种发动机方法执行后燃料喷射，该发动机方法包含:在汽缸燃烧事件的压缩行程期间利用第一点火能量燃烧第一量的气体燃料；以及在汽缸燃烧事件的排气行程利用第二点火能量燃烧第二量的气体燃料，第二点火能量低于第一点火能量。气体燃料以液化石油气(LPG)的形式被存储在液体燃料箱中。第一量基于导致稀空燃比的燃料量，而第二量基于相对于阈值涡轮转速的涡轮转速和稀空燃比，阈值涡轮转速基于扭矩需求增加。当在冷启动期间燃烧第二量的燃料时，第二量基于相对于冷启动期间的阈值温度的催化剂温度。该方法还可以包括，响应于扭矩需要增加大于阈值而燃烧第二量。
[0096]另外，第二点火能量基于用于第二量的火花正时(例如，用于第二量的点火正时)、第二量和扭矩需求增加中的一个或更多个，并且第二点火能量随着扭矩需求增加的增加的而增加。此外，调整一个或更多个点火参数以获得第二点火能量，一个或更多个点火参数包括点火线圈停延时间、电流水平和启动速率。
[0097]在另一示例中，可以基于一种发动机方法执行后燃料喷射，该发动机方法包含:在第一状况期间，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间点燃第一量的液化石油气(LPG)，并且在汽缸燃烧事件的排气行程期间点燃第二量的燃料；以及在扭矩需求增加低于阈值的第二状况期间，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间点燃第三量的燃料，并且在汽缸燃烧事件的排气行程期间不喷射任何燃料，第一量大于第二量。另外，第一状况可以包括扭矩需求增加大于阈值和排气催化剂温度低于阈值温度中的一个或更多个。该方法还可以包含，在点燃第二量的燃料期间，基于期望的点火能量调整一个或更多个火花参数，期望的点火能量基于扭矩需求增加。
[0098]以此方式，在瞬变状况期间执行后燃料喷射可以减少使涡轮增压器加速至期望的转速的持续时间并提供期望的升压。此外，在冷启动状况期间执行后燃料喷射可以减少用于排气催化剂加热至阈值运转温度的持续时间。通过在后燃料喷射期间火花点燃燃料，可以减少到燃烧室的热损失。另外，通过使用以气体形式喷射的燃料(诸如LPG)，可以减少碳烟和颗粒物质的形成。以此方式，通过响应于涡轮迟滞和/或排气催化剂温度而在汽缸燃烧事件的排气行程期间喷射并燃烧第二量的燃料，实现技术效果，由此减少涡轮迟滞并改善催化剂起燃。
[0099]注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在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。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行地被执行，或者在一些情况下被省略执行。同样，实现在本文中所描述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、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。
[0100]应认识到，在本文中所公开的配置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ν-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和配置以及其它特征、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。
[0101]所附权利要求具体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，既不要求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更宽、更窄、相同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种发动机方法，其包含: 在扭矩需求的增加大于阈值期间， 在汽缸燃烧事件的压缩行程期间火花点燃第一量的气体燃料；以及 在所述汽缸燃烧事件的排气行程期间火花点燃第二量的所述气体燃料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二量小于所述第一量，并且其中所述阈值为非零，并且所述阈值随着产生所述扭矩需求的发动机转速的增加而增加。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一量来自第一喷射，而所述第二量来自第二喷射，所述第一喷射与所述第二喷射分开，并且其中所述第一量基于产生稀空燃比的气体燃料量，并且其中所述第二量基于所述稀空燃比和相对于阈值涡轮转速的涡轮转速、相对于阈值歧管压力的歧管压力或相对于阈值节气门入口压力的节气门入口压力中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的方法，其还包含，以比所述第一量更低的点火能量火花点燃所述第二量。
5.根据权利要求4所述的方法，其还包含，通过调整停延时间、电流、启动速率和火花塞的正时中的一个或多个调整所述第二量的所述点火能量。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包含，为多个燃烧事件继续火花点燃所述第一量和所述第二量，燃烧事件的数量基于相对于阈值涡轮转速的涡轮转速和相对于阈值歧管压力的歧管压力中的一个或多个，所述阈值涡轮转速和所述阈值歧管压力基于所述扭矩需求的增加。
7.根据权利要求6所述的方法，其还包含，当所述涡轮转速增加至所述阈值涡轮转速之上时，停止喷射以及火花点燃所述第二量的气体燃料。
8.根据权利要求6所述的方法，其还包含，当所述歧管压力增加至所述阈值歧管压力之上时，停止喷射以及火花点燃所述第二量的气体燃料。
9.根据权利要求6所述的方法，其还包含，当排气催化剂的催化剂活性降至阈值水平之下时，停止喷射以及火花点燃所述量的第二气体燃料。
10.根据权利要求1所述的方法，其中通过踏板位置的增加指示所述扭矩需求的增加，并且其中所述阈值基于所需升压的增加。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体燃料以液化石油气，即LPG，的形式被存储在液体燃料箱中。
12.—种发动机方法,其包含: 当扭矩需求的增加小于阈值时，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间，喷射第一量的液化石油气，即LPG，并以第一点火能量点燃所述第一量的LPG ;以及 在扭矩需求的增加大于所述阈值期间，在所述汽缸燃烧事件的排气行程期间喷射第二量的LPG，并以第二点火能量点燃所述第二量的LPG。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二量的LPG小于所述第一量的LPG，并且其中所述第二点火能量小于所述第一点火能量。
14.根据权利要求12所述的方法，其中在所述扭矩需求的增加大于所述阈值期间，所述第一量基于导致稀空燃比的LPG量。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二量基于完成燃烧由于点燃所述第一量的LPG而造成的过量氧气并且导致化学计量或略微浓的空燃比中的一个或多个的LPG量，并且其中所述第二量进一步基于扭矩需求的增加，所述第二量随着扭矩需求的增加而增加。
16.根据权利要求12所述的方法，其还包含，当排气催化剂温度低于阈值温度时，在所述排气行程期间喷射并且随后点燃所述第二量的LPG。
17.—种发动机方法,其包含: 在第一状况期间，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间点燃第一量的液化石油气，即LPG，并且在所述汽缸燃烧事件的排气行程期间点燃第二量的燃料；以及 在扭矩需求增加低于阈值的第二状况期间，在汽缸燃烧事件的压缩行程期间点燃第三量的燃料，并且在所述汽缸燃烧事件的排气行程期间不喷射任何燃料。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一量大于所述第二量，并且其中所述第一状况包括所述扭矩需求增加大于所述阈值和排气催化剂温度低于阈值温度中的一个或多个。
19.根据权利要求17所述的方法，其还包含，在正气门重叠状况期间点燃所述第二量的燃料，所述第二量的燃料导致浓空燃比。
20.根据权利要求17所述的方法，其还包含，在点燃所述第二量的燃料期间，基于期望的点火能量调整一个或多个火花参数，所述期望的点火能量基于所述扭矩需求增加。
【文档编号】F02D19/02GK104454183SQ201410470207
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】C·P·格鲁格拉, J·赫奇斯 申请人:福特环球技术公司