用于燃料喷射控制的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于燃料喷射控制的方法和系统，公开了用于调整可变压缩比发动机中的燃料直接喷射分段比和喷射正时的方法和系统。在一个示例中，随着压缩比增加，相对于压缩冲程在进气冲程期间喷射的燃料的分段比被增加，其中进气冲程喷射的开始被延迟并且压缩冲程喷射的开始被提前。此外，燃料直接喷射分段比和喷射正时可以响应于提前点火或爆震的指示而被调整。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料喷射控制的方法和系统
本专利技术大体涉及用于控制可变压缩比发动机中的燃料喷射的方法和系统。
技术介绍
内燃发动机的压缩比被定义为当活塞在汽缸内处于下止点(BDC)时的汽缸容积与当活塞处于上止点(TDC)时的汽缸容积的比。一般来说，压缩比越高，内燃发动机的热效率越高。这反过来导致改善的燃料经济性和更高的发动机的输出能量与输入能量的比。在常规发动机中，压缩比是固定的，并且因此，发动机效率不能在不同的工况期间被优化以便改善燃料经济性和发动机功率性能。然而，在可变压缩比(VCR)发动机中，发动机可以被装备有各种机构来机械地改变活塞TDC与BDC之间的容积比，从而允许压缩比随着发动机工况改变而改变。作为一非限制性示例，VCR发动机可以被配置有移动活塞更靠近或进一步远离汽缸盖由此改变燃烧室的尺寸的机械活塞移位改变机构(例如，偏心轮)。其他发动机可以机械地改变汽缸盖容积。VCR发动机可以通过直接喷射(在下文也被称为“DI”)被至少部分地供给燃料，其中燃料被直接喷射到发动机汽缸内。直接喷射的正时可以根据曲轴位置来选择，并且可以针对持续时间进行安排。另外，直接喷射可以在进气冲程、压缩冲程或其组合期间进行安排，被称为分段喷射(splitinjection)。在常规发动机中，曲轴位置对应于活塞相对于汽缸盖的特定位置。然而，在VCR发动机中，由于活塞相对于汽缸盖的位置可以基于压缩比改变，因此如果基于曲轴位置来选择，实际喷射正时可以不同于预期的喷射正时。例如，在当活塞正在向下移动时的进气冲程期间，相对于较低压缩比，活塞在较高压缩比下在汽缸孔中将会更高，并且因此，对于两个压缩比，处于相同曲轴位置的直接喷射将会导致不同的实际喷射正时。如果当燃料喷射发生时活塞靠近燃料喷射器，则更多燃料可以粘附到活塞，导致增加的微粒物质排放。Kurashima等人在U.S.9,291,108中示出了一种用于基于VCR发动机中的压缩比调整燃料直接喷射的示例方法。其中，燃料以进气冲程直接喷射或压缩冲程直接喷射的方式进行喷射。当进气冲程喷射被应用时，随着压缩比增加，进气冲程喷射正时被延迟。否则，如果压缩冲程喷射被应用，则随着压缩比增加，压缩冲程喷射正时被提前。此外，随着压缩比增加，压缩冲程喷射被分成更多次数的分段喷射。因此，每个喷射的喷射时段被缩短，减少了燃料喷雾的贯穿并且由此减少了排放。
技术实现思路
然而，本专利技术人在此已经认识到，燃烧性能的更进一步的改善能够通过当使发动机在不同的压缩比下运转时利用所喷射的燃料的不同汽化性质来实现。例如，燃料可以在压缩冲程中更容易地汽化，需要更少的燃料质量被输送。此外，燃烧稳定性在更高压缩比下被改善。不同的燃料汽化性质能够在通过相对于压缩冲程在进气冲程中喷射燃料实现的不同的充气冷却效果下被进一步利用，以降低异常燃烧事件的倾向，如由于在更高压缩比中延长的发动机运转而能够发生的。此外，在更高压缩比下，更少的压缩冲程喷射可以被使用，因为在TDC处相对于较小压缩比的较小汽缸容积在火花塞附近产生足够富的空燃比以促进燃烧。在一个示例中，VCR发动机的性能可以通过一种用于发动机的方法来改善，所述方法包含：致动汽缸的可变压缩比机构以提供基于发动机工况选择的压缩比；以及基于选择的压缩比调整相对于压缩冲程在进气冲程中直接喷射到所述汽缸内的燃料量。以此方式，燃料可以在进气冲程和压缩冲程内以分段喷射的方式被输送，其中分段比针对给定压缩比来调整，由此改善燃料汽化和燃烧稳定性。作为一个示例，发动机运转的压缩比以及要被输送的总燃料质量可以基于发动机工况来选择，该发动机工况包括发动机转速-负荷和操作者扭矩需求。基于选择的压缩比，可变压缩比机构可以被致动以改变活塞间隙容积。此外，总燃料质量可以以分段直接喷射的方式被输送，其中总燃料质量的第一部分在进气冲程中被输送，并且总燃料质量的第二其余部分在压缩冲程中被输送。随着压缩比增加，第一进气冲程部分与第二压缩冲程部分的分段比可以被改变，使得总燃料质量的更大部分在进气冲程中被输送。在本文中，在压缩冲程中输送的燃料质量可以被减少，以利用在压缩冲程中以更高压缩比喷射的燃料的改善的汽化。同时，通过当在更高压缩比下运转时在进气冲程中输送更大的燃料质量，当在更高压缩比下运转时，进气冲程喷射的增加的充气冷却效果能够被用来降低异常燃烧事件(诸如爆震和提前点火(pre-ignition))的倾向。另外，多次短持续时间的进气冲程喷射可以被用来降低燃料贯穿，尤其是当滚动(tumble)最高时，由此避免汽缸壁和活塞的顶部上的冲击，并且进而减少碳烟形成。分段比可以基于所喷射的燃料的醇含量或辛烷值而进一步被调整，诸如通过随着燃料的醇含量增加而进一步减少在压缩冲程中输送的燃料部分而进一步被调整。除了调整燃料分段比外，喷射的正时也可以诸如通过随着压缩比增加而延迟进气冲程喷射的正时开始同时提前压缩冲程喷射的正时开始来调整。另外，进气冲程喷射和压缩冲程喷射中的每一个可以被分成多次喷射。以此方式，燃料喷射分布图(包括燃料分段比、喷射正时和喷射次数)可以基于选择的压缩比来调整以改善发动机性能。随着压缩比增加而减少在压缩冲程中喷射的燃料质量同时相应地增加在进气冲程中喷射的燃料质量的技术效果是，压缩冲程中在较高压缩比下增加的燃料汽化可以被用来改善燃烧稳定性。同时，进气冲程燃料喷射的较高充气冷却效果可以被用来降低爆震和提前点火发生率。通过降低异常燃烧的倾向，燃料经济性由于对于火花延迟或汽缸加富的减少的需求而被改善，并且发动机部件寿命被延长。另外，发动机可以以更大燃料效率的压缩比运转更长的持续时间。通过基于压缩比调整喷射正时，同时考虑提供选择的压缩比的VCR机构的性质，燃料可以在汽缸内的最佳活塞高度处被喷射，从而减少到活塞的燃料粘附并且进而减少微粒物质排放。应当理解，提供以上
技术实现思路
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必要特征，要求保护的主题的范围被所附权利要求唯一地限定。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。附图说明图1图示了被配置有可变压缩比机构的示例发动机系统。图2示出了一种用于基于可变压缩比发动机中的选择的压缩比调整燃料直接喷射分段比和正时的示例方法。图3示出了一种用于响应于可变压缩比发动机中的异常燃烧的指示而进一步调整燃料直接喷射分段比和正时的示例方法。图4是图示汽缸压缩比与在进气冲程和压缩冲程期间喷射的燃料的比例之间的关系的示例曲线图。图5是图示对于高压缩比与低压缩比发动机如何相对于曲柄转角调整燃料喷射正时的示例曲线图。图6描绘了发动机运转期间的压缩比和燃料分段比调整的预测示例。具体实施方式以下描述涉及用于调整被装备有可变压缩比(VCR)机构的发动机系统(诸如图1的示例发动机系统)中的燃料直接喷射分段比和喷射正时的系统和方法。通过致动VCR机构，活塞在发动机的汽缸内的位置并且因此发动机的压缩比能够被改变，从而允许热效率的改善。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图2的示例程序)来基于发动机的压缩比改变燃料分段比和喷射正时，诸如分别在图4和图5的示例曲线图中图示的。响应于异常燃烧的指示(诸如爆震或提前点火)，控制器可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发动机的方法，其包含：致动汽缸的可变压缩比机构以提供基于发动机工况选择的压缩比；以及基于所述选择的压缩比调整相对于压缩冲程在进气冲程中直接喷射到所述汽缸内的燃料量。

【技术特征摘要】
2017.04.25 US 15/497,0011.一种用于发动机的方法，其包含：致动汽缸的可变压缩比机构以提供基于发动机工况选择的压缩比；以及基于所述选择的压缩比调整相对于压缩冲程在进气冲程中直接喷射到所述汽缸内的燃料量。2.根据权利要求1所述的方法，其中致动所述可变压缩比机构机械地改变所述汽缸内的活塞移位。3.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述选择的压缩比调整相对于所述压缩冲程在所述进气冲程中直接喷射到所述汽缸内的燃料的分段比包括：随着所述选择的压缩比增加，相对于在所述压缩冲程期间喷射的燃料量增加在所述进气冲程期间喷射的燃料量。4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述选择的压缩比调整相对于所述压缩冲程在所述进气冲程中直接喷射到所述汽缸内的燃料的所述分段比包括：调整相对于压缩冲程燃料喷射的进气冲程燃料喷射的次数。5.根据权利要求4所述的方法，其中调整相对于压缩冲程燃料喷射的进气冲程燃料喷射的次数包括随着所述选择的压缩比增加，增加进气冲程喷射的次数，同时减少压缩冲程喷射的次数。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于所述选择的压缩比调整到所述汽缸内的燃料直接喷射的正时。7.根据权利要求6所述的方法，其中基于所述选择的压缩比调整到所述汽缸内的燃料直接喷射的正时包括：随着所述选择的压缩比增加，延迟进气冲程直接喷射的喷射的开始并且提前压缩冲程直接喷射的所述喷射的开始。8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：响应于爆震的指示，从基于所述选择的压缩比确定的分段比增加相对于所述压缩冲程在所述进气冲程中直接喷射到所述汽缸内的燃料的所述分段比，从基于所述选择的压缩比确定的正时提前所述进气冲程直接喷射的所述正时，并且延迟火花正时。9.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：响应于提前点火的指示，将所述压缩比减小至反馈水...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·格卢格拉，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US