用于中心燃料喷射的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于中心燃料喷射的方法和系统。提供了用于调整发动机工况以便减少NOx排放的方法和系统。在一个示例中，紧接着燃料切断事件之后，响应于排气催化剂的氧含量高于阈值，可以通过相对于经由进气道和直接喷射中的一个或多个输送的燃料部分增加经由歧管喷射向发动机输送的燃料部分来增加歧管充气冷却。通过增加歧管冷却，NOx产生可以被减少。

【技术实现步骤摘要】
用于中心燃料喷射的方法和系统
本专利技术大体涉及用于调整歧管燃料喷射以减少NOx排放的方法和系统。
技术介绍
内燃发动机可以包括将燃料喷射到进气歧管内的中心燃料喷射(CFI)系统。当燃料被喷射到发动机进气装置内时，热从进气和/或发动机部件被转移到燃料，并且这种热转移导致一部分燃料的雾化，这导致发动机部件的冷却。将燃料喷射到(例如，进气歧管、进气道等中的)进气内降低进气温度和发动机汽缸处的燃烧温度两者。通过对进气充气进行冷却，NOx产生可以被减少。NOx被存储在排气催化剂中，所述排气催化剂在浓于化学计量空燃比运转期间被周期性地或适时地再生。除了CFI外，燃料还可以经由进气道喷射器被喷射到进气流道，和/或经由直接喷射器被直接喷射到汽缸内。各种方法被提供用于减少发动机运转期间的NOx的产生。Mulye在US8,935,996中示出了一种示例方法，其中液体水在压缩和做功冲程期间被喷射到发动机汽缸内以降低汽缸处的燃烧温度。由于燃烧温度被降低，存在NOx排放的减少。经由被耦接至车载水源的专用水喷射器向汽缸供应水。然而，专利技术人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，由于水喷射的燃烧室中的汽化水量的增加可能导致燃烧不稳定。而且，可能存在水不能在车辆上容易地可用于喷射的状况，诸如由于环境状况或发动机工况不利于车辆上的水产生或由于之前行驶周期期间的水消耗已经超过水产生。水存储可以导致发动机运转期间的排气中的增加的NOx水平。作为另一示例，在发动机冷启动状况期间，在排气催化剂到达起燃温度之前，排气NOx不可以被有效地捕获，并且因此可能存在NOx排放水平的增加。只有在排气催化剂已经到达起燃温度之后，排气催化剂才能够吸附经过其中的氧化剂(诸如NOx和氧气)。作为进一步的示例，在诸如当汽缸燃料供给被停用而空气流过发动机时的减速燃料切断(DFSO)的状况期间，排气催化剂可以变得饱和有氧气，使得在汽缸燃料供给的恢复后，NOx的进一步吸附可以被限制，直至发动机以浓于化学计量空燃比进行运转以对催化剂进行净化。因此，排放质量可能被不利地影响。此外，对于对催化剂进行净化的额外燃料供给的需要不利地影响燃料经济性。
技术实现思路
在一个示例中，上面描述的问题可以通过一种方法来解决，所述方法包含：基于排气催化剂的估计的氧含量，相对于经由进气道和直接喷射中的一个或多个向发动机输送的燃料的第二部分调整经由歧管喷射向所述发动机输送的燃料的第一部分，所述估计的氧含量在燃料切断事件之后立即被估计。以此方式，通过经由中心燃料喷射喷射要被喷射的总燃料质量的一部分，燃烧温度可以被降低，由此减少NOx产生。作为一个示例，在发动机冷启动状况期间，发动机控制器可以基于发动机工况(诸如发动机转速和发动机负荷)确定初始燃料喷射分布图(profile)。初始燃料喷射分布图可以包括要经由歧管燃料喷射(例如，经由中心歧管燃料喷射器或CFI)输送的燃料量和要经由进气道和直接燃料喷射中的一个或多个输送的其余燃料量。随着经由CFI喷射的燃料在进气歧管中雾化，可以对进气歧管进行冷却，产生局部的充气冷却效果。在高于阈值发动机进气温度期间，经由CFI供给的燃料部分可以被增加，直至进气温度减小至阈值温度之下。在从DFSO事件退出后，浓于化学计量空燃比可以被维持，以吸附被捕集在排气催化剂中的NOx，并且然后在更浓的状况下将NOx转化为水和氮气。在浓于化学计量的发动机运转期间输送的燃料部分可以经由CFI来提供。而且，如果催化剂在DFSO事件期间被饱和有氧气，经由CFI供应的燃料量可以被增加，直至催化剂中的氧含量降至阈值含量之下。以此方式，在有利于更高NOx量的产生的状况期间，通过经由CFI适时地喷射燃料，充气冷却可以被增加并且NOx产生可以被对应地减少。通过使用歧管喷射的燃料用于充气冷却，对源于车辆上的可变可用水的依赖可以被降低。通过在发动机冷启动期间增加歧管充气冷却，NOx产生可以在当排气催化剂未激活并不能最佳地捕集NOx时的状况期间被减少。在从DFSO状况退出后经由CFI喷射燃料同时以浓于化学计量空燃比运转的技术效果是，NOx的进一步产生可以被减少。通过在当催化剂被饱和有氧气时的状况期间增加充气冷却并且减少NOx产生，排放质量可以被改善。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，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，所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。附图说明图1示出了被配置为具有歧管、直接和进气道燃料喷射能力的发动机系统的示例实施例。图2示出了图示用于在发动机冷启动期间调整燃料喷射安排的示例方法的流程图。图3示出了图示用于在从燃料切断事件退出期间调整燃料喷射安排的示例方法的流程图。图4示出了基于期望的充气冷却效果对燃料喷射安排(包括歧管燃料喷射量)的示例调整。图5示出了图示用于在汽缸提前点火的指示后调整燃料喷射安排的示例方法的流程图。图6示出了基于发动机工况选择的第一示例燃料分流比(splitratio)。图7示出了基于发动机工况选择的第二示例燃料分流比。图8示出了示例提前点火减轻燃料调整。具体实施方式以下描述涉及用于利用歧管燃料喷射用于增加充气空气冷却、用于减少NOx排放并且用于提前点火减轻的系统和方法。本文中的方法可以被应用于具有歧管、直接和进气道燃料喷射能力的发动机系统(诸如图1的发动机系统)。发动机控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图2、图3和图5的示例程序)来调整燃料供给安排(包括相对于经由进气道喷射和/或直接喷射输送的燃料量调整经由歧管喷射输送的燃料量)，用于减少NOx产生并且用于提前点火减轻。在图4和图8处示出了用于实现期望的充气冷却用于NOx减少并且提前点火减轻的燃料供给安排的示例调整。在图6和图7中示出了歧管喷射与进气道喷射(和/或直接喷射)之间的燃料分流比的示例。图1示出了示意性图示的机动车辆102中的发动机系统100的示例实施例。在描绘的实施例中，发动机10是升压的发动机，其被耦接至涡轮增压器13，涡轮增压器13包括由涡轮16驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气沿进气通道42经由空气净化器11被吸入发动机10，并流至压缩机14。压缩机可以是适合的进气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机被显示为涡轮增压器压缩机，其经由轴19被机械地耦接至涡轮16，涡轮16由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以被耦接在双涡管涡轮增压器内。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何形状的涡轮增压器(VGT)，其中涡轮的几何形状根据发动机转速和其他工况而主动改变。如在图1中示出的，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18被耦接至节流阀(例如，进气节气门)20。例如，CAC可以是空气-空气热交换器或空气-冷却液热交换器。节流阀20被耦接至发动机进气歧管22。热的压缩空气充气从压缩机14进入CAC18的进口，当该压缩空气充气行进通过CAC时变冷，且然后离开以穿过节流阀20到达进气歧管22。在图1中示出的实施例中，进气歧管内空气充气的压力由歧管空气压力(MAP)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包含：基于排气催化剂的估计的氧含量相对于经由进气道和直接喷射中的一个或多个向发动机输送的燃料的第二部分调整经由歧管喷射向所述发动机输送的燃料的第一部分，所述估计的氧含量在紧接着燃料切断事件之后被估计。

【技术特征摘要】
2017.05.03 US 15/586,1461.一种方法，其包含：基于排气催化剂的估计的氧含量相对于经由进气道和直接喷射中的一个或多个向发动机输送的燃料的第二部分调整经由歧管喷射向所述发动机输送的燃料的第一部分，所述估计的氧含量在紧接着燃料切断事件之后被估计。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整包括：响应于所述排气催化剂的所述估计的氧含量增加至阈值氧含量之上，增加经由歧管喷射向所述发动机输送的燃料的所述第一部分同时对应地减少经由进气道和直接喷射中的所述一个或多个输送的燃料的所述第二部分。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述调整进一步包括：在燃料的第一部分增加和燃料的第二部分减少的情况下维持发动机运转直至所述排气催化剂的所述估计的氧含量下降至所述阈值氧含量之下，并且然后减少经由歧管喷射向所述发动机输送的燃料的所述第一部分同时对应地增加经由进气道和直接喷射中的所述一个或多个输送的燃料的所述第二部分。4.根据权利要求2所述的方法，其中经由歧管喷射向所述发动机输送的燃料的所述调整的第一部分基于所述排气催化剂的所述估计的氧含量，所述第一部分随着所述排气催化剂的所述估计的氧含量增加至所述阈值氧含量之上而被增加。5.根据权利要求4所述的方法，其中经由进气道和直接喷射中的所述一个或多个输送的燃料的所述第二部分基于所述第一部分被调整以维持排气空燃比。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整进一步包括：在燃料的所述第二部分中，基于被耦接在所述排气催化剂的上游/下游的排气微粒物质过滤器的微粒物质负荷，调整经由进气道喷射输送的燃料相对于经由直接喷射输送的燃料的比，所述调整包括：当所述微粒物质过滤器上的所述微粒物质负荷低于阈值时，增加经由直接喷射输送的燃料相对于经由进气道喷射输送的燃料的所述比。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述增加燃料的所述第一部分包括：在紧接着所述燃料切断事件之后的第一数量的发动机循环内相对于经由进气道和直接喷射中的一个或多个输送的燃料的所述第二部分增加经由歧管喷射向发动机输送的燃料的所述第一部分，并且在所述第一数量的发动机循环期间，使所述发动机以浓于化学计量排气空燃比运转。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一数量的发动机循环基于排气催化剂氧负荷，所述第一数量的发动机循环随着所述排气催化剂氧负荷增加而增加。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料切断事件包括响应于低于阈值操作者扭矩需求的减速燃料切断事件。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料切断事件包括响应于变速器升...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·苏妮拉，A·P·R·兰加，M·哈基姆，C·特瑞斯科特，J·N·尤瑞尔，P·C·莫莱恩，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US