發動機冷起動控制制造技術

本申請涉及發動機冷起動控制。提供用于當以汽油燃料、醇燃料或混合燃料操作時改善冷起動狀況期間的發動機起動性的方法和系統。在一個示例中，發動機冷起動控制的方法可以包括利用借助進氣節氣門調整而降低的歧管壓力開始用于汽缸燃燒的燃料噴射。歧管壓力基于汽缸充氣減少和在較低的壓力下改善的燃料沸點之間的優化而被降低。

【技術實現步驟摘要】

本說明書總體涉及用于改善車輛發動機的冷起動控制的方法和系統。
技術介紹
由于使足夠的燃料汽化以提供可燃的空燃比的困難，所以在冷環境狀況期間以汽油加燃料的發動機的起動性(也被稱為發動機冷起動)可能是個問題。特別地，使燃料汽化所需要的更大量的時間可以劣化發動機起動性。當發動機以諸如乙醇燃料(例如，E85、E100等)的替代燃料加燃料時，這種問題可以被加劇。在其中，醇燃料的附加增壓空氣冷卻效果能夠在冷起動狀況期間降低進氣充氣溫度，從而進一步劣化燃燒穩定性并且增加發動機失火的可能性。Krengel等人在US8,447,496中示出用于在冷狀況期間改善發動機起動性的一種示例方法。在其中，在發動機冷起動期間，燃料的至少一部分在壓縮沖程期間被直接噴射，而燃料的剩余部分在進氣沖程期間被直接噴射。另外，以壓縮沖程噴射的方式輸送的燃料部分隨著噴射的燃料的醇含量增加而增加。通過以壓縮沖程噴射的方式輸送至少一些燃料，發動機在壓縮沖程期間的較高的充氣溫度被用于改善燃料汽化。然而，專利技術人在此已經認識到這種系統的潛在問題。作為一個示例，甚至在壓縮沖程期間加燃料的情況下，在低環境狀況下，可能沒有足夠的充氣溫度使燃料汽化用于發動機起動。專利技術人在此已經進一步認識到：即使當加燃料在壓縮沖程期間被提供時，燃料汽化由壓縮沖程期間的燃料的沸點和充氣溫度之間的溫度差驅動。然而，燃料的沸點是壓縮沖程期間的充氣壓力的函數。如果燃料沸點能夠被減小同時保持充氣溫度相同，則燃料的汽化能夠被增強。
技術實現思路
因此，在一個示例中，上述問題可以通過用于改善發動機起動性的方法來解決，該方法其包含：在發動機冷起動期間，基于發動機工況確定包括燃料量和噴射正時的燃料噴射；以及基于噴射結束時估計的燃料溫度而對于冷起動期間的發動機汽缸中的第一燃燒事件降低歧管壓力。在本文中，燃料噴射包括單一壓縮沖程噴射。以此方式，燃料汽化在冷起動期間被改善。作為一個示例，對于發動機冷起動期間的每個汽缸的第一燃燒事件，燃料可以以單一壓縮沖程噴射的方式被輸送。此外，對于每個汽缸中的第一燃燒事件，可以通過減小進氣節氣門開度來降低歧管壓力。具體地，歧管壓力可以被降低至基于減小的歧管壓力對燃料沸點和充氣體積中的每一個的影響而被優化的值，所述優化使燃燒空燃比能夠被維持在目標值處(諸如在化學計量比處或附近)。因此，當歧管壓力被減小時，壓縮壓力也被減小。減小的壓力降低正在被輸送的燃料的沸點。由于充氣溫度在壓縮沖程期間獨立于歧管壓力，所以它保持相同，從而導致等熵的壓縮沖程噴射。燃料溫度然后在壓縮之前根據充氣的初始溫度而變化。因此，通過借助較低的歧管壓力的應用來減小沸點同時保持充氣溫度相同，燃料的汽化被增強。同時，歧管壓力的降低減少汽缸中充氣的體積，從而減少待被汽化以維持給定空燃比所需要的燃料量。對于每個發動機汽缸的第二燃燒事件，歧管壓力然后可以被升高(例如，至標稱水平)。通過基于對燃料的減少的需要和較低的歧管壓力下的改善的燃料汽化而迭代地優化歧管壓力設定點，目標空燃比能夠在發動機冷起動時被更容易地實現。通過降低歧管壓力而降低燃料在冷環境狀況期間的沸點同時保持充氣溫度相同的技術效果是：燃料沸點和充氣溫度之間的較大的差被實現。因此，燃料可以被有效地汽化以形成可燃/化學計量比的空燃混合物。通過基于汽缸充氣量的減少(并且因而汽缸中需要的燃料量的減少)和燃料汽化的增強之間的平衡而對于每個發動機汽缸中的第一燃燒事件(在發動機重起動期間)優化歧管壓力降低到的設定點，即使當醇燃料被使用時，發動機起動性在較低的溫度下也能夠被改善，而不會劣化發動機扭矩輸出或排氣排放。附加地，通過使大部分的噴射燃料汽化，較少的燃料可以在發動機操作期間被損失，并且在發動機冷起動時對較大的或預燃料噴射(pilotfuelinjection)的需要可以被減少或消除。因此，這可以提供燃料經濟性益處以及減少的冷起動排氣排放。此外，發動機失火在發動機冷起動期間的發生率被減小。另外，通過對冷起動的第一燃燒事件維持壓縮噴射的使用，能夠維持可重復的發動機轉速廓線。應當理解，提供以上本
技術實現思路
是為了以簡化的形式介紹一系列概念，這些概念在具體實施方式中被進一步描述。這并不意味著識別要求保護的主題的關鍵或必要特征，要求保護的主題的范圍由所附權利要求唯一地限定。另外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。附圖說明圖1示出燃燒室的示例實施例。圖2示出圖示說明可以被實施用于在冷起動狀況期間以降低的歧管壓力起動發動機的程序的高水平流程圖。圖3示出描繪燃料沸點在汽缸壓縮沖程期間的改變的映射圖。圖4示出可以用于基于在不同的MAP值下燃料沸點的變化相對于充氣體積的變化而在發動機設定點期間選擇歧管壓力設定點的映射圖。圖5-6示出根據本公開的示例冷起動燃料噴射。具體實施方式以下描述涉及用于改善發動機(諸如圖1的發動機)在冷環境溫度下以汽油和醇基燃料起動的能力的系統和方法。發動機控制器可以被配置為在發動機冷起動期間執行控制程序(諸如圖2的示例程序)，以在壓縮沖程期間降低歧管壓力并且噴射燃料同時以較低的歧管壓力操作。通過基于在燃料噴射結束時估計的燃料溫度降低歧管壓力(圖3-4)，燃料汽化和可燃的空燃混合物的形成在冷起動下可以被改善。參考圖5-6示出示例冷起動操作。通過減少在冷起動期間引起的燃料損失，燃料效率和車輛冷起動排氣排放的質量可以被顯著地改善。圖1描繪內燃發動機10的燃燒室或汽缸的示例實施例。發動機10可以接收來自包括控制器12的控制系統的控制參數并且接收借助輸入裝置132來自車輛操作者130的輸入。在該示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發動機10的汽缸(本文中也稱為“燃燒室”)14可以包括燃燒室壁136，活塞138定位在所述燃燒室壁中。活塞138可以耦接到曲軸140，使得活塞的往復運動被轉化為曲軸的旋轉運動。曲軸140可以借助變速器系統耦接到乘客車輛的至少一個驅動輪。另外，起動機馬達可以借助飛輪耦接到曲軸140以實現發動機10的起動操作。汽缸14能夠借助一系列進氣通道142、144和146接收進氣。除了汽缸14之外，進氣通道146能夠與發動機10的其它汽缸連通。在一些示例中，進氣通道中的一個或多個可以包括增壓裝置，諸如渦輪增壓器或機械增壓器。例如，圖1示出配置有渦輪增壓器的發動機10，所述渦輪增壓器包括布置在進氣通道142和144之間的壓縮機174以及沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。壓縮機174可以借助軸180由排氣渦輪176至少部分地提供動力，其中增壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在其它示例中，諸如在發動機10配備有機械增壓器的情況下，排氣渦輪176可以可選地被省略，其中壓縮機174可以由來自馬達或發動機的機械輸入提供動力。包括節流板164的節氣門20可以沿發動機的進氣通道被提供，用于改變提供到發動機汽缸的進氣的流率和/或壓力。例如，如圖1所示，節氣門20可以被定位在壓縮機174的下游，或者替代地可以被提供在壓縮機174的上游。排氣通道148能夠接收來自除汽缸14之外的發動機10的其它汽缸的排氣。排氣傳感器128被示出耦接到排放控制裝置178上游的排氣通道1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于發動機的方法，其包含：在發動機冷起動期間，基于發動機工況確定包括燃料量和噴射正時的燃料噴射；以及基于在所述噴射結束時估計的燃料溫度而對于所述冷起動下每個發動機汽缸的第一燃燒事件降低歧管壓力。

【技術特征摘要】
2015.08.04 US 14/817,9451.一種用于發動機的方法，其包含：在發動機冷起動期間，基于發動機工況確定包括燃料量和噴射正時的燃料噴射；以及基于在所述噴射結束時估計的燃料溫度而對于所述冷起動下每個發動機汽缸的第一燃燒事件降低歧管壓力。2.根據權利要求1所述的方法，其中降低包括基于噴射的燃料的沸點隨壓力變化將所述歧管壓力降低至設定點。3.根據權利要求2所述的方法，其中所述設定點基于所述噴射的燃料的沸點的變化相對于汽缸充氣的體積隨壓力的變化。4.根據權利要求2所述的方法，其中所述降低進一步基于所述噴射的燃料的醇含量，當所述噴射的燃料的醇含量增加時，所述歧管壓力被降低至較小的值。5.根據權利要求1所述的方法，其中降低歧管壓力包括減小進氣節氣門的開度。6.根據權利要求1所述的方法，進一步包含：對于每個發動機汽缸中的第二燃燒事件，升高所述歧管壓力，所述第二燃燒事件緊隨每個發動機汽缸的所述第一燃燒事件。7.根據權利要求6所述的方法，進一步包含：對于每個發動機汽缸的所述第一燃燒事件，以單一壓縮沖程噴射的方式噴射燃料。8.根據權利要求7所述的方法，進一步包含：對于所述第二燃燒事件，將燃料噴射轉變為分離噴射，所述分離噴射包括以進氣沖程噴射的方式輸送燃料的第一部分和以壓縮沖程噴射的方式輸送所述燃料的第二剩余部分，所述第一部分相對于所述第二部分的比基于溫度調整。9.根據權利要求8所述的方法，其中所述溫度是燃料溫度、發動機溫度、排氣催化劑溫度和環境溫度中的一個。10.根據權利要求8所述的方法，其中所述第一部分相對于所述第二部分的所述比隨所述溫度增加而增加。11.根據權利要求8所述的方法，其中所述比進一步基于所述噴射的燃料的醇含量，所述第一部分相對于所述第二部分的所述比隨所述噴射的燃料的所述醇含量增加而減小。12.根據權利要求1所述的方法，進一步包含：基于降低的歧管壓力調整點火火花正時和燃料軌壓力中的一個或多個。13.一種用于發動機的方法，其包含：對于發動機冷起動下的每個發動機汽缸的第一燃燒事件，將歧管壓力降低至基于噴射的燃料的沸點隨壓力的變化相對于汽缸充氣的體積隨壓力的變化而選擇的設定點；以及在較低的歧管壓力下，以單一壓縮沖程噴射的方式輸送...

【專利技術屬性】
技術研發人員：G·蘇尼拉，易建文，S·伍爾德里奇，A·O’C·吉布森，G·A·庫爾森，丁富成，
申請(專利權)人：福特環球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US