本发明专利技术描述了一种用于最大限度减少在涡轮增压直喷式汽油发动机中的颗粒排放的燃料管理系统。所述系统优化了结合直接喷射（DI）的进气口燃料喷射（PFI）的使用，特别是在冷启动和其他瞬态工况下。在本发明专利技术中，描述了结合用于提高进气口燃料喷射器使用的效率并且用于减少来自涡轮增压直喷式发动机的颗粒排放的其他控制系统的这些控制系统的使用。由于在驱动循环期间很大成分的颗粒排放发生在这些时间，所以特别注意的是减少在冷启动和瞬态工况期间发生的颗粒排放。进一步优化用于这些工况的燃料管理系统对于减少驱动循环排放是重要的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于减少来自涡轮増压直喷式汽油发动机的颗粒的进气口喷射系统本申请要求于2012年12月7日提交的美国临时申请序列号N0.61/734，438的优先权，其全部公开内容通过引用的方式并入本文。
技术介绍
人们越来越关注使用汽油和汽油醇类混合物的涡轮增压直喷式火花点火发动机产生的颗粒物质(PM)排放。产生该问题的关键因素在于直接喷射的燃料(作为液体直接引入发动机汽缸的燃料)混合不佳。由于在汽缸中的绝对压力增加，因此增加了涡轮增压发动机中的颗粒排放问题。有关颗粒排放的考虑涉及颗粒的总质量和颗粒的数量。似乎特别需要满足减少颗粒数量的预期的欧洲要求。进气口喷射和直接喷射具有互补的优点。由于混合更好、壁润湿减少以及燃料蒸发改善，进气口喷射(将燃料引入在汽缸外面的区域中)产生的每千米颗粒质量和每千米颗粒数量排放通常小于直接喷射产生的每千米颗粒质量和每千米颗粒数量排放的十分之一(当燃料作为液体引入汽缸时)。另一方面，由于汽缸充量的更大蒸发冷却，直接喷射提供了更好的抗爆震性能，由此，针对给定的发动机排量和/或压缩比，允许在更高的转矩水平下操作。直接喷射还可以用于提供对燃料供给更好的控制以及通过使用分层操作进一步提高效率，以实现在低负载下的缺少燃料的操作。
技术实现思路
本专利技术描述了一种用于最大限度地减少颗粒排放的燃料管理系统。所述系统优化了结合直接喷射(DI)的进气口燃料喷射(PFI)的使用，特别是在冷启动和其他瞬态工况下。使用进气口喷射和直接喷射的组合来减少颗粒排放的一个重要方面在于采用控制系统，诸如在美国专利8，146，568中描述的控制系统，以在防止随着转矩增加发生爆震的同时，最大限度地减少直接喷射到发动机中的燃料成分(fract1n)。可以采用具有爆震检测器的闭环控制和具有查找表的开环控制。在整个驱动循环中，这些控制系统可以提供更好的混合，基本不会在发动机效率和性能方面折衷。可以单独使用进气口喷射、单独使用直接喷射、或者使用进气口喷射和直接喷射的组合来操作发动机。由于发动机速度也影响爆震的开始，因此可以控制进气口燃料喷射的燃料的成分，以防止由于转矩和发动机速度导致的爆震。在本专利技术中，描述了结合用于提高进气口燃料喷射器使用的效率并且用于减少来自涡轮增压直喷式发动机的颗粒排放的其他控制系统对这些控制系统的使用。由于在驱动循环期间很大成分的颗粒排放发生在这些时候，所以特别注意的是减少在冷启动和瞬态工况期间发生的颗粒排放。用于这些工况的燃料管理系统的进一步优化对于减少驱动循环排放来说很重要。【附图说明】图1示出了具有两个喷射器的发动机:向在歧管中的区域提供燃料的进气口燃料喷射器，该进气口燃料喷射器在汽缸外面，每个汽缸配有一个进气口燃料喷射器；以及直接将燃料引入汽缸的直接喷射器，每个汽缸配有一个直接喷射器，以优化的形式改变通过每个喷射器喷射的燃料之比，以便减少颗粒排放； 图2是图1的发动机的示意图，并且示出了发动机控制系统，其中，使用与诸如温度等影响颗粒形成的发动机工况和来自操作者的负载需量有关的信息，来确定通过进气口燃料喷射器和直接喷射器喷射的燃料之比； 图3示出了具有如图2所示的进气口燃料喷射器和直接燃料喷射器的发动机系统，其具有测量发动机操作和/或排放的附加的发动机性能传感器。该类型的发动机性能传感器可以是爆震传感器、点火不良传感器、排气传感器或者这三种传感器的任何组合，其中，排气传感器可以实时地或者近乎实时地监测颗粒排放； 图4示出了图3的发动机系统，其中引入了火花正时，从而可以调节火花延迟，以在需要减少颗粒排放时允许更多地使用PFI。图5示出了具有如图2所示的进气口燃料喷射器和直接喷射器的发动机系统，其在增压器的压缩机叶片上游具有附加的喷射器或者喷射器组，该增压器可以是涡轮增压器或者升压器；以及 图6示出了图3的发动机系统，其中引入了气门正时(进气门正时、排气门正时或者两者)，当需要减少颗粒排放时，可以调节气门正时以允许更多地使用PFI。【具体实施方式】如上所描述的，本专利技术使用发动机控制系统来监测并且调控发动机的操作，以最大限度地实现发动机性能和效率并且最大限度地减少颗粒排放。发动机控制系统可以基于发动机工况、颗粒排放以及其他因素，来影响通过使用PFI和DI引入的燃料的成分。在提供所需爆震控制量的同时，可以使用闭环控制、开环控制或者开环和闭环的组合，使颗粒排放减少优化。在附图中示出了这些控制系统的各个实施例。图1示出了具有两组喷射器的发动机系统的示意图，S卩，进气口燃料喷射器10，该进气口燃料喷射器10将燃料引入在汽缸外面的区域中，诸如歧管15，每个汽缸配有一个进气口燃料喷射器10 ；以及直接喷射器20，该直接喷射器20将燃料作为液体直接引入汽缸30中，每个汽缸配有一个直接喷射器20。发动机可以是火花点火发动机，然而可以采用其他类型的发动机操作，诸如HCCI (均质压燃)或者其变型(诸如RCCI (反应控制型压燃)或者PCI (预混合压燃)、其他低温燃烧过程)。发动机控制单元40使用有关颗粒排放的信息，并且调节进气口喷射的燃料量与直接喷射的燃料量之比，以便减少颗粒排放。在该实施例中，发动机控制单元40不具有有关发动机性能的任何反馈。由此，有关发动机性能的信息可以是查找表或者公式的形式。一个或多个查找表可以使用发动机控制参数图来估计发动机性能。图2示出了在发动机操作期间的图1的发动机控制系统的示意图。发动机控制单元40 (也称为燃料管理系统)响应于来自操作者的负载需量并且使用有关影响颗粒排放的发动机工况50的信息，来确定喷射器10、20的正确操作。发动机工况50可以包括有关发动机温度、冷却剂温度、自启动以来的时间、在歧管中的燃料池的状态、以及影响颗粒排放的其他因素的信息。通过使用这些输入，发动机控制单元40可以调控通过进气口燃料喷射器10喷射的燃料与直接喷射到汽缸30中相比的燃料之比，以及其他喷射特性。例如，发动机控制单元40还可以调节喷射启动、喷射停止、喷射速率。在直接喷射器20的情况下，例如，可以通过管理燃料轨道压力，或者通过控制使用脉宽调制的系统的脉宽，来调节喷射速率。发动机控制单元40还可以控制气门正时，从而允许进气口燃料喷射通过打开的进气门进行喷射，其中，将PFI燃料作为液滴而不是作为通过热气门蒸发的气体引入汽缸。可以将所有这些各种动作称为“喷射器操作”。图3示出了图2的发动机系统，增加了测量发动机操作和/或排放的发动机性能传感器60。发动机性能传感器60可以为，例如，爆震传感器、点火不良传感器、排气传感器或者这三种传感器的任何组合。来自爆震传感器的信息可以用于减少随转矩增加而进气口燃料喷射的相对燃料量，以便防止爆震。在一些实施例中，排气传感器可以实时或者近乎实时地监测颗粒排放。排气传感器可以确定颗粒的数量或者颗粒的质量数。排气传感器可以是静电的(测量电荷)、光学的(计算颗粒或者光学信号的消失)或者是基于质量的(其中，颗粒质量的存在改变了测量值，诸如系统的共振频率)。该发动机系统可以基于来自这些发动机性能传感器60的信息来调控喷射操作。由此，在图2的实施例使用查找表或者方程式来估计发动机性能的同时，该实施例可以当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种涡轮增压直喷式火花点火发动机，其中，燃料通过直接喷射且还通过引入歧管而引入汽缸，以及其中，在给定时间同时利用喷射到所述歧管中和直接喷射、单独利用歧管喷射或者单独利用直接喷射来操作所述发动机；以及其中，降低引入所述歧管的所述燃料的成分，从而当增加转矩时不发生爆震；以及其中，改变在给定转矩值和速度下引入所述歧管的所述燃料的成分，从而减少在各种发动机操作工况下的颗粒排放。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：DR科恩，L布罗姆伯格，
申请(专利权)人：乙醇推动系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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