点火发动机控制的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及调节经配置用于燃料的直接燃料喷射和进气道燃料喷射的发动机系统中的火花点火能量的方法和系统。
【背景技术】
[0002]发动机可以被配置有将燃料直接喷射入燃烧汽缸(直接喷射)的直接燃料喷射器和/或将燃料喷射入汽缸进气道(进气道燃料喷射)的进气道燃料喷射器。多燃料发动机系统能够使用进气道喷射和直接喷射二者，其中不同的燃料类型被提供至不同的喷射器。例如，乙醇燃料的直接喷射可以与汽油燃料的进气道喷射连用。其中，醇燃料的直接喷射可以利用醇燃料的较高蒸发热的增加的增压冷却效应和增加的辛烷的优点。这帮助解决爆震限制，尤其是在增压状况下。在发动机冷启动期间，还可以使用燃料的直接喷射以在总体上比化学计量比稀但靠近火花塞处更富的状况下运转从而用于鲁棒汽缸燃烧。另外，汽油燃料的进气道喷射可以利用与醇燃料相比具有较高能量密度的汽油燃料和较低发动机温度下提高的燃料蒸发。
[0003]然而，本文的发明人已经认识到，当喷射不同的燃料时，会需要不同的点火系统能量输出和火花持续时间。另外，基于喷射模式(直接或进气道)，会需要不同的点火系统能量输出和火花持续时间。由于燃料和喷射模式之间的转换，管理点火能量输出和火花持续时间可能变得更加复杂。因此，如果点火能量输出和火花持续时间不调节至合适水平，可能发生各种问题，诸如不完全燃烧、火花能量过度使用、部件耐久性问题、燃料经济性和排放退化。
【发明内容】
[0004]在一个示例中，上述问题中的一些可以至少部分地通过用于发动机的方法解决，该方法包含:基于经由进气道喷射相对于直接喷射在汽缸中接收的燃料的比，调节用于汽缸火花事件的点火线圈驻留(dwell)时间。该调节可以进一步基于经由进气道喷射相对于直接喷射接收的燃料的类型。此外，该调节可以基于包括进气冲程相对于压缩冲程直接喷射的燃料的比的直接喷射的分流。以此方式，可以针对不同燃料类型和不同喷射类型调节点火能量和火花持续时间。
[0005]作为一个示例，对于汽缸燃烧事件的火花事件，可以基于在汽缸燃烧事件期间汽缸中接收的燃料的类型以及经由进气道喷射器和直接喷射器接收的总的汽缸供给燃料的相对比例，调节点火线圈参数。例如，对于给定燃烧事件，汽缸可以经由进气道喷射器接收第一量的第一燃料，同时经由直接喷射器接收第二量的第二不同燃料。发动机系统可以配置有单点火线圈，其中将充电电流施加在点火线圈上达一段驻留时间，之后线圈向火花塞放电以发起火花事件。这里，可以基于第一燃料和第二燃料并基于经由进气道喷射器和直接喷射器输送的燃料的比调节施加充电电流的驻留时间。作为一个示例，随着经由直接喷射器输送的燃料的量增加，由于来自直接喷射的增压冷却使汽缸中压缩压力稍微变高，驻留时间可以增加。因此，随着驻留时间增加，施加至线圈的峰值充电电流增加，从而增加最终火花事件的点火能量输出。
[0006]在一个替代示例中，发动机系统可以配置有双点火线圈，其中第一充电电流被施加在第一点火线圈上达第一驻留时间，以及第二充电电流被施加在第二点火线圈上达第二驻留时间。在第一驻留时间过去后，第一线圈向火花塞放电以发起火花事件。在第一线圈正放电时，并且自第一线圈放电以来的延迟后，第二线圈向火花塞放电。这里，第一点火线圈和第二点火线圈的每个的驻留时间可以基于第一燃料和第二燃料并基于经由进气道喷射器和直接喷射器输送的燃料的比调节。作为一个示例，随着经由直接喷射器输送的燃料的量增加，可以增加第一点火线圈和第二点火线圈的驻留时间。此外，可以减少两个线圈的放电之间的延迟。如本文阐述的，点火能量需求可以取决于燃烧室的各种因素并且可以因发动机不同而改变。通常，当由于放电期间增加的充电和压缩压力而直接喷射燃料部分较高时，可以增加点火能量。如果直接喷射的燃料部分被分流为多个喷射，例如，进气冲程直接喷射和压缩冲程直接喷射，并且如果以分层(stratified)方式使用压缩冲程喷射，靠近火花塞的有利空燃比可以转化到较低点火能量需求，以及用于第二放电的较低需要。
[0007]还可以基于经由进气道喷射器和直接喷射器输送的燃料类型调节驻留时间和延迟。例如，该调节可以基于燃料的醇含量的差或燃料的辛烷值。因而，与当进气道喷射的燃料包括汽油并且直接喷射的燃料包括ElO时相比，当进气道喷射的燃料包括汽油并且直接喷射的燃料包括E85时，每个点火线圈的驻留时间可以较低。此外，驻留时间可以作为燃料反应性(或可燃性)的函数而被调节。因此，较高反应性燃料可以具有较低点火能量需求。
[0008]以此方式，通过基于汽缸供给燃料调节点火线圈的驻留命令可以改变用于燃烧事件的火花能量，可以更好地在汽缸中的火花事件期间管理点火能量输出。具体地，点火能量输出可以更好地匹配给定燃料和喷射类型的组合的燃烧所需的点火输出。通过随着经由直接喷射输送的燃料增加和经由进气道喷射输送的燃料减少而增加点火输出，改善点火事件的功率消耗。此外，部件耐用性得到增加。
[0009]因此，这能够实现具有最小能量使用的鲁棒燃烧。此外，诸如点火线圈和火花塞的点火部件的耐用性不受影响。总的来说，改善汽缸燃烧。
[0010]应当理解，提供以上概述是为了以简化形式介绍一些概念，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由随附于【具体实施方式】的权利要求唯一限定。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。
【附图说明】
[0011]图1是一种发动机的不意图；
[0012]图2是可以耦接至图1的发动机系统的单线圈点火系统的示意图；
[0013]图3示出可以耦接至图1的发动机系统的双线圈点火系统的一个示例性示意图；
[0014]图4示出用于在火花事件期间基于汽缸供应燃料调节火花点火输出的高水平流程图；
[0015]图5示出用于基于汽缸供应燃料调节点火线圈驻留命令和延迟的高水平流程图；
[0016]图6示出火花事件期间向火花塞供应电能量的单线圈点火系统的示例性信号；
[0017]图7示出火花事件期间向火花塞供应电能量的双线圈点火系统的示例性信号；
[0018]图8示出随着汽缸供应燃料变化，点火控制信号变化的示例性趋势；
[0019]图9示出根据本公开的随着变化的汽缸供应燃料，点火输出的示例性调节。
【具体实施方式】
[0020]本描述涉及火花点火发动机(诸如图1的发动机)中的改善的点火能量管理。发动机可以配置有单线圈点火系统，如图2所描述的，或双线圈点火系统，如图3所描述的。发动机控制器可以被配置以执行控制例程(诸如图4-图5的示例性例程)以基于汽缸供应燃料(包括基于汽缸中接收的一种或更多种燃料和燃料喷射类型)调节点火线圈驻留命令(针对任一点火系统)和放电延迟(针对双线圈点火系统)。相应地，控制器可以在给定汽缸燃烧事件上，调节施加多久充电电流以及点火线圈储存的能量何时被放电到火花塞(图6-图7)。参考图8的映射图，其示出示例性趋势。参考图9，其示出随着变化的汽缸供应燃料，火花输出的示例性调节。
[0021]图1描绘内燃发动机10的燃烧室或汽缸的一个示例性实施例。发动机10可以由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132来自运载工具操作者130的输入至少部分地控制。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可以包括燃烧室壁136，其中活塞138被设置在燃烧室壁中。活塞138可以耦接至曲轴140，以便活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接至乘客运载工具的至少一个驱动轮。此夕卜，启动器马达可以经由飞轮耦接至曲轴140以使发动机10能够进行启动运转。
[0022]汽缸14能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气空气。除了汽缸14之夕卜，进气通道146能够与发动机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增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出发动机10配置有涡轮增压器，该涡轮增压器包括布置在进气通道142和进气通道144之间的压缩机174和沿着排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以通过排气涡轮176经由轴180而至少部分地驱动，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在另一些示例中，诸如其中发动机10被提供有机械增压器，排气涡轮176可以被选择地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入驱动。包括节流板164的节气门162可以沿着发动机的进气通道提供以用于改变提供至发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如，如图1所示，节气门162可以被设置在压缩机174的下游，或替代地被提供在压缩机174的上游。
[0023]排气通道148能够接收来自发动机10除了汽缸14之外的其他汽缸的排气。排气传感器128被示出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的指示的任意合适的传感器，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 (如所描绘的)、HEG0 (加热EGO)、N0x、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
[0024]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被示出包括位于汽缸14的上部区域处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)可以包括位于汽缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0025]进气门150可以由控制器12经由致动器152控$1」。类似地，排气门156可以由控制器12经由致动器154控制。在一些状况下，控制器12可以改变提供至致动器152、1