用于内燃机组件的可变第二喷射控制制造技术

公开了多脉冲燃料输送控制系统、使用这种系统的方法以及具有采用多脉冲燃料喷射方案的发动机的机动车辆。公开了一种燃料输送控制系统，其具有选择性地将每个工作循环的多个燃料脉冲喷射到发动机的汽缸中的燃料喷射器。发动机传感器检测发动机的操作状况，并且排气再循环(EGR)传感器检测联接到发动机的EGR系统的状态。发动机控制单元被编程为：从检测到的EGR状态确定当前进气已燃气体分数；根据检测到的发动机状况确定期望的进气已燃气体分数；基于期望的进气已燃气体分数和当前进气已燃气体分数来确定第二燃料质量喷射调整；命令每个燃料喷射器在每个工作循环将两个燃料脉冲喷射进每个汽缸中，并且基于确定的调整来修改第二脉冲。

【技术实现步骤摘要】
用于内燃机组件的可变第二喷射控制引言本公开通常涉及内燃机(ICE)组件。更具体地，本公开的方面涉及用于往复活塞式内燃机的燃料喷射操作和控制策略。当前生产机动车辆(例如当代的汽车)最初地配备有动力系统，操作该动力传动系来推进车辆并给车载电子器件提供能量。动力系统包括动力传动系统并经常错误地分类为动力传动系统，通常由原动机组成，该原动机通过多速度动力传动装置将驱动动力输送至车辆的最终驱动系统(例如，后差速器、车轴和车轮)。已经存在通过往复活塞式内燃机(ICE)来为汽车提供动力，这是由于该内燃机的易获得性以及相对便宜的成本、轻重量和整体效率。作为一些非限制性实例，这种发动机包括两冲程和四冲程压缩点火柴油发动机、四冲程火花点火汽油发动机、六冲程架构和旋转发动机。另一方面，混合动力车辆采用可选的动力源(例如电池提供动力的电动机-发电机)来推进车辆，以便最小化用于提供动力的发动机的依赖性并增加整体燃料经济性。典型的顶置气门内燃机包括具有(多个)缸膛的发动机缸体，每个缸膛具有在其中可往复运动的活塞。联接至发动机缸体的顶表面的是汽缸盖，其与活塞和缸膛相协作以形成可变容积燃烧室。这些往复活塞被用于将压力(通过点火燃烧室中的燃料和空气混合物产生)转换成旋转力，以驱动曲轴。汽缸盖限定进气端口，由进气歧管提供的空气通过该进气端口被选择性地引入每个燃烧室。在汽缸盖中还限定有排气端口，已燃排气和副产物通过该排气端口被选择性地从燃烧室排出至排气歧管。排气歧管进而收集并组合排气用于再循环进进气歧管中，输送至涡轮机驱动的涡轮增压器，或经由排气系统从ICE排出。汽缸盖(或者(多个)汽缸盖，倘若发动机具有多个汽缸)可被设计成容纳ICE的气门机构，其可包括进气气门、排气气门、摇臂、推杆，以及在某些情形中的一个或多个凸轮轴。气门机构是动力系统子系统的一部分，其负责用于及时在任何给定点控制进入发动机的燃烧室的夹带燃料的空气以及离开发动机燃烧室的排气的量。通过调节气门升程和正时来改变发动机转矩和动力输出，这通过直接地或间接地经由旋转凸轮轴上的凸轮凸部驱动进气气门和排气气门来完成。不同的发动机转速通常需要不同的气门正时和升程以获得最优性能。通常，低发动机转速需要气门在较短的持续时间内打开相对较小的量，而高发动机转速需要气门在较长的持续时间内打开相对较大的量以获得最优性能。四冲程火花点火(SI)发动机在四个离散的阶段或“冲程”(如名字所表示的那样)中操作以驱动发动机的曲轴。在一个这种(第一)操作阶段中，已知为“进气冲程”，当相应的活塞沿着缸膛的长度直线地从顶部行进至底部时，引导燃料和空气的加压混合物至每个汽缸。开启气门机构进气气门，以使得由向下行进的活塞产生的真空压力梯度将燃料和空气吸进燃烧室。在随后(第二)阶段，已知为“压缩冲程”，当活塞从底部行进至顶部并压缩燃料-空气混合物时，关闭进气气门和排气气门。一旦完成压缩冲程，另一(第三)阶段或“动力冲程”开始并且火花塞点火该加压的燃料和空气，产生的气体的爆炸性膨胀推动活塞返回下止点(BDC)。在连续的阶段期间(大多数通常已知为“排气冲程”)，活塞再次返回上止点(TDC)，且排气气门开启；行进的活塞将废弃的空气-燃料混合物从燃烧室中排出。单个工作(Otto)循环的四个冲程需要两次曲轴旋转来完成。一些火花点火发动机喷射单次加压燃料-空气混合物至燃烧室中，且在后续压缩冲程之后，点火密集的流体混合物，同时活塞处于活塞冲程的上止点。可优化燃料喷射脉冲调制以产生不同的燃烧特征以及进而改善的发动机性能。某些汽油燃料的、直喷式SI发动机采用电致动燃料喷射器以在每次燃烧事件中输送多个连续的燃料脉冲，以改变汽缸充量成分和温度。在这种多脉冲输送控制系统中，单个燃烧室中连续燃料脉冲的喷射器当前分布(以及因而燃料脉冲分布)的变化可提供整体燃料输送的更精确控制。这进而可有助于满足更严格的车辆排放和燃料经济性需求。多脉冲燃料输送还可被用于产生快速的催化剂起燃以及用于提供稀的均质燃料混合物。
技术实现思路
本文公开的是用于内燃机(ICE)组件的多脉冲燃料输送控制系统、用于使用这种燃料输送控制系统的方法、具有多脉冲燃料输送能力的火花点火内燃机、用于操作这种发动机的方法，以及配备有这种发动机的机动车辆。以举例的方式而不是以限制的方式呈现一种用于自动点火和/或火花点火ICE组件的可变第二喷射控制策略。例如，作为由汽车的车载发动机控制器实现的处理器可执行指令组成的控制算法，该策略例如基于经由实时传感器的当前车辆操作状况来实时地调整多个喷射量(例如，第二燃料脉冲喷射的量和/或正时)，例如进气O2传感器、宽范围空气燃料(WRAF)传感器、燃料充入温度传感器、嵌入发动机的声学传感器等。当确定汽缸充量温度位于预定阈值之上时，可调整第二喷射以冷却汽缸充量，这有助于减缓自动点火从而降低燃烧噪音。相反，当确定汽缸充量温度低于预定最小值时，可能导致不规则的自动点火，例如，由启动火花辅助自动点火可调整第二喷射以稳定燃烧。例如，在发动机瞬态过程(例如，加速和减速)中，可调节第二喷射量和/或正时来改善燃烧稳定性以及缓和响应于监测到的发动机操作状况的发动机噪声。所公开构思中的至少一些的附带好处包括多脉冲燃料输送控制方法，其降低了自动点火的快速瞬态操作中的爆裂燃烧噪声；以及其它火花点火(SI)发动机架构。公开的直接喷射SI发动机具有多脉冲燃料输送能力，其提供无噪音负载瞬态操作，且没有显著的性能退化。所公开的构思的方面还有助于最小化由于排气再循环(EGR)延迟和伴随的低噪音发动机操作产生的爆裂燃烧噪声。响应于经由实时传感器的当前发动机和车辆操作条件来实时地调整第二喷射量可以有助于在内燃机的每个相应循环或一系列连续循环期间控制火花辅助自动点火并且稳定燃烧。本公开的方面针对用于具有EGR功能的直喷式火花点火内燃机组件的多脉冲燃料输送控制系统。例如，公开了一种用于ICE组件的燃料输送控制系统，其包括排气再循环(EGR)系统和多个汽缸，每个汽缸具有相应的活塞。该燃料输送控制系统包括多个流体联接至ICE组件的燃料喷射器。每个燃料喷射器在被启动时可操作用于在每个工作循环中将多个燃料脉冲喷射到ICE组件的汽缸之一中。发动机传感器检测ICE组件的当前发动机操作状况，并输出指示其的信号，而EGR传感器检测EGR系统的当前EGR状态，并输出指示其的信号。可通信地连接到燃料喷射器、EGR传感器和发动机传感器的可编程发动机控制单元可操作用于：根据从EGR传感器接收到的指示当前EGR状态的信号来确定当前进气已燃气体分数；根据从发动机传感器接收到的指示当前发动机工作状况的信号来确定期望的进气已燃气体分数；基于期望的与当前进气已燃气体分数之间的差来确定第二燃料质量喷射调整；以及命令在每个工作循环中每个燃料喷射器喷射至少两个燃料脉冲进它的各自汽缸，并且基于第二燃料质量喷射调整来修改第二燃料脉冲。本公开的其他方面涉及具有多脉冲燃料喷射能力的往复活塞式火花点火发动机组件的机动车辆。本文使用的“机动车辆”可以包括任何相关的车辆平台，例如乘客车辆(内燃机(ICE)、混合动力、燃料电池、完全或部分自主的等)、商用车辆、工业车辆、履带式车辆和全路面车辆(ATV)、农场设备、船只、飞机等等。在一个实例中，呈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于内燃机(ICE)组件的多脉冲燃料输送控制系统，所述ICE组件包括排气再循环(EGR)系统和多个汽缸，所述多个汽缸每个具有相应的活塞，所述燃料输送控制系统包括：多个燃料喷射器，其配置为流体联接到所述ICE组件，当启动时，所述燃料喷射器中的每一个可操作用于将每个工作循环的多个燃料脉冲喷射到所述ICE组件的所述汽缸之一中；发动机传感器，其配置为检测所述ICE组件的当前发动机操作状况并输出指示其的信号；EGR传感器，其配置为检测EGR系统的当前EGR状态并输出指示其的信号；以及可编程发动机控制单元，其通信地连接到所述燃料喷射器、所述EGR传感器和所述发动机传感器，所述发动机控制单元配置为：根据从所述发动机传感器接收到的指示所述当前EGR状态的所述信号来确定当前进气已燃气体分数；根据从所述发动机传感器接收到的指示所述当前发动机操作状况的所述信号来确定期望的进气已燃气体分数；基于所述期望的进气已燃气体分数和所述当前进气已燃气体分数之间的差值来确定第二燃料质量喷射调整；并且命令每个所述燃料喷射器在每个工作循环将第一和第二燃料脉冲喷射进相应的汽缸中，并且基于所述第二燃料质量喷射调整来修改所述第二脉冲。...

【技术特征摘要】
2017.01.19 US 15/4100391.一种用于内燃机(ICE)组件的多脉冲燃料输送控制系统，所述ICE组件包括排气再循环(EGR)系统和多个汽缸，所述多个汽缸每个具有相应的活塞，所述燃料输送控制系统包括：多个燃料喷射器，其配置为流体联接到所述ICE组件，当启动时，所述燃料喷射器中的每一个可操作用于将每个工作循环的多个燃料脉冲喷射到所述ICE组件的所述汽缸之一中；发动机传感器，其配置为检测所述ICE组件的当前发动机操作状况并输出指示其的信号；EGR传感器，其配置为检测EGR系统的当前EGR状态并输出指示其的信号；以及可编程发动机控制单元，其通信地连接到所述燃料喷射器、所述EGR传感器和所述发动机传感器，所述发动机控制单元配置为：根据从所述发动机传感器接收到的指示所述当前EGR状态的所述信号来确定当前进气已燃气体分数；根据从所述发动机传感器接收到的指示所述当前发动机操作状况的所述信号来确定期望的进气已燃气体分数；基于所述期望的进气已燃气体分数和所述当前进气已燃气体分数之间的差值来确定第二燃料质量喷射调整；并且命令每个所述燃料喷射器在每个工作循环将第一和第二燃料脉冲喷射进相应的汽缸中，并且基于所述第二燃料质量喷射调整来修改所述第二脉冲。2.根据权利要求1所述的燃料输送控制系统，其中所述发动机控制单元进一步配置为确定用于所述ICE组件的发动机β参数，并且其中所述第二燃料质量喷射调整是基于所述发动机β参数确定的。3.根据权利要求2所述的燃料输送控制系统，其中所述发动机控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜俊模，H·尹，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US