專利名稱：直接噴射式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)及直接噴射式發(fā)動機(jī)的啟動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料直接噴射到燃燒室的直接噴射式發(fā)動機(jī)的啟動。
背景技術(shù)：
在進(jìn)氣沖程中噴射燃料的直接噴射式發(fā)動機(jī)的冷啟動期間執(zhí)行均勻燃燒時(shí)，三元催化凈化器未被激活，因此HC是在未被減少的情況下排放的。日本專利局在2000年公開的JP2000-145510A揭示了通過檢測發(fā)動機(jī)溫度，和在檢測到的溫度低于預(yù)定溫度的時(shí)候，以調(diào)節(jié)到理想配比的空氣-燃料比的稀的一側(cè)的空氣-燃料比在壓縮沖程中噴射燃料來防止這種現(xiàn)象的技術(shù)。
依照這項(xiàng)技術(shù)，能減少在冷啟動期間粘附到汽缸壁表面上的燃料量，而且也能減少在分層充料燃燒(stratified charge combustion)期間流入熄火區(qū)域的空氣-燃料混合物的量。此外，排氣溫度上升，因而加速HC在膨脹沖程中的氧化反應(yīng)，并因此能實(shí)現(xiàn)全面減少HC的量。

發(fā)明內(nèi)容
為了借助壓縮沖程燃料噴射啟動發(fā)動機(jī)，必須調(diào)節(jié)燃料噴射量和噴射定時(shí)，以便大量的空氣-燃料混合物在火花塞周圍以能夠穩(wěn)定點(diǎn)火的濃的空氣-燃料比形成，以及遍及整個(gè)燃燒室的平均空氣-燃料比達(dá)到比理想配比的空氣-燃料比略微稀的允許的分層充料燃燒空氣-燃料比。
然而，冷啟動期間可能的分層充料燃燒的空氣-燃料比的范圍隨著燃料汽化率下降而變窄，同時(shí)逐漸向濃的一側(cè)偏離，而且隨著燃料特性變得更重甚至變得更窄。因此，在供應(yīng)重燃料的時(shí)候，空氣-燃料比偏離預(yù)先設(shè)定的空氣-燃料比的范圍，從而導(dǎo)致不穩(wěn)定燃燒和無效啟動的可能性。
因此，本發(fā)明的目是在抑制發(fā)動機(jī)冷啟動期間的排氣排放的同時(shí)提高直接噴射式發(fā)動機(jī)低溫啟動能力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，包括具有把燃料噴射到燃燒室的燃料噴射閥的發(fā)動機(jī)，所述發(fā)動機(jī)能夠在把燃料在壓縮沖程從燃料噴射閥直接噴射到燃燒室的第一燃料噴射模式和把燃料在進(jìn)氣沖程中從燃料噴射閥直接噴射到燃燒室的第二燃料噴射模式之間切換；以及控制器。
控制器確定供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料特性；根據(jù)燃料特性選擇第一燃料噴射模式或第二燃料噴射模式；以及在選定的燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于發(fā)動機(jī)的啟動方法，該發(fā)動機(jī)具有把燃料噴射到燃燒室的燃料噴射閥，以及該發(fā)動機(jī)能夠在把燃料在壓縮沖程中從燃料噴射閥直接噴射到燃燒室的第一燃料噴射模式和把燃料在進(jìn)氣沖程中從燃料噴射閥直接噴射到燃燒室的第二燃料噴射模式之間切換。該啟動方法包括確定供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的特性；根據(jù)燃料特性選擇第一燃料噴射模式或第二燃料噴射模式；和在選定的燃料噴射模式下啟動發(fā)動機(jī)。


本發(fā)明的細(xì)節(jié)以及其它的特性和優(yōu)勢是在說明書的剩余部分中陳述的并且在附圖中示出。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
圖2是啟動控制的流程圖。
圖3A-3E是啟動控制的時(shí)序表。
圖4是顯示不同燃料特性下的空氣-燃料比和燃燒穩(wěn)定性之間的關(guān)系的特性圖。
圖5是顯示冷卻水溫度和燃料汽化比率之間的關(guān)系的特性曲線圖。
圖6是在第二實(shí)施方式中啟動控制的流程圖。
圖7是在第三實(shí)施方式中啟動控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，發(fā)動機(jī)1包括由汽缸頭2和多個(gè)汽缸4(在圖1中只示出其中之一)構(gòu)成的汽缸體3?；钊?是容納在每個(gè)汽缸4內(nèi)部的，以便能夠往復(fù)運(yùn)動。燃燒室6是由活塞5、汽缸4的內(nèi)壁和汽缸頭2組成的。引起噴射燃料和吸入空氣在壓縮沖程形成翻滾并且按分層充料燃燒模式燃燒的空腔5A是在活塞5的冠部形成的。進(jìn)氣口9和排氣口10經(jīng)由進(jìn)氣閥7和排氣閥8連接到燃燒室6上。
進(jìn)氣歧管11和收集器12被接在進(jìn)氣口9的上游。在更遠(yuǎn)的上游提供用來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)1吸入空氣量的節(jié)流閥13、測量吸入空氣量的氣流計(jì)14和空氣過濾器15。節(jié)流閥13的開度是通過加速器位置傳感器18檢測到的加速器踏板16的下壓量來驅(qū)動節(jié)流閥電動機(jī)17調(diào)節(jié)的。節(jié)流閥13的開度是用圖中未示出的節(jié)流閥位置傳感器檢測的。用來凈化排氣的催化劑裝置20是借助排氣歧管19在排氣口10下游提供，而且催化劑裝置20被連接到排氣管21上。
把燃料直接噴射到燃燒室6的燃料噴射閥23和為燃燒室6內(nèi)的空氣-燃料混合物點(diǎn)火的火花塞24分別在每個(gè)汽缸的汽缸頭2上提供。燃料噴射閥23經(jīng)由供給通道25連接到輸送管26上，而且燃料是從這個(gè)輸送管26供應(yīng)的。來自燃料箱28的燃料經(jīng)過高壓燃料泵27供應(yīng)給輸送管26。圖中未示出的用來檢測輸送管26內(nèi)的燃料壓力的燃料壓力傳感器和檢測燃料特性的燃料特性傳感器29在輸送管26上提供。燃料特性傳感器29可以由光學(xué)燃料傳感器構(gòu)成，例如，按照燃料的比重/重量檢測激光折射率變化的光學(xué)傳感器。作為替代，也可以使用另一種傳感器，例如，按照燃料的比重/重量檢測燃料中的一對電極之間的電阻值變化的電容傳感器。
發(fā)動機(jī)1上提供有各種不同的傳感器，以便檢測發(fā)動機(jī)工作狀況。用來檢測曲軸31的轉(zhuǎn)速(＝發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)及其旋轉(zhuǎn)相位(曲柄角)的曲柄角傳感器32在曲軸31附近提供。檢測發(fā)動機(jī)1中冷卻水的溫度Tw的水溫傳感器33是在汽缸體3上提供。電池電壓傳感器34是為了檢測作為啟動電動機(jī)電源的電池的電壓而提供的。指示鑰匙開關(guān)35處在ON位置、OFF位置、還是START位置的啟動信號也被輸入。來自這些傳感器29、32-35中每個(gè)傳感器的檢測信號輸出都被輸入到發(fā)動機(jī)1的發(fā)動機(jī)控制器30中。
發(fā)動機(jī)控制器30根據(jù)來自各個(gè)傳感器(包括傳感器29、32-35)的信號驅(qū)動每個(gè)燃料噴射閥23，以此方式執(zhí)行燃料噴射控制和預(yù)定的點(diǎn)火控制。發(fā)動機(jī)控制器30包括一個(gè)或多個(gè)用來執(zhí)行燃料噴射控制和點(diǎn)火控制的微處理器、程序和計(jì)算圖，以及用來儲存在控制執(zhí)行期間計(jì)算的數(shù)據(jù)之類的存儲器。
發(fā)動機(jī)控制器30根據(jù)發(fā)動機(jī)1的操作條件，在進(jìn)氣沖程執(zhí)行燃料噴射的進(jìn)氣沖程燃料噴射模式和在壓縮沖程執(zhí)行燃料噴射的壓縮沖程燃料噴射模式之間執(zhí)行切換。
當(dāng)發(fā)動機(jī)1的鑰匙開關(guān)35從OFF位置切換到ON位置的時(shí)候，發(fā)動機(jī)控制器30根據(jù)燃料特性傳感器29在這個(gè)時(shí)候測量的輸送管26中燃料的重量(比重)，確定供應(yīng)給燃料噴射閥23的燃料是輕燃料還是重燃料。當(dāng)測量的重量H大于預(yù)定的參考值Hth的時(shí)候，燃料被確定是重的，而當(dāng)小于參考值的時(shí)候，燃料被確定是輕的。
冷啟動期間分層充料燃燒可能處于其中的空氣-燃料比的范圍是依照車輛的類型、車輛的使用環(huán)境、發(fā)動機(jī)規(guī)格和空氣-燃料混合物形成方法等改變。因此，參考值Hth是實(shí)驗(yàn)確定的。例如，在冷啟動期間分層充料燃燒的穩(wěn)定性保持在允許的范圍內(nèi)的空氣-燃料比的范圍(適合分層充料燃燒的范圍)是針對每種燃料重量由實(shí)驗(yàn)確定的，而為分層充料燃燒實(shí)現(xiàn)預(yù)定的窄的空氣-燃料比的范圍的燃料重量被確定為參考值Hth。
當(dāng)鑰匙開關(guān)35被切換到START位置啟動發(fā)動機(jī)的時(shí)候，發(fā)動機(jī)控制器30在燃料特性的確定結(jié)果表明是輕燃料的時(shí)候，把啟動設(shè)定在壓縮沖程燃料噴射模式(分層充料燃燒啟動)中，而在燃料是重燃料的時(shí)候，把啟動設(shè)定在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式(均勻燃燒啟動)中。然后用在圖中未示出的啟動電動機(jī)使曲軸開始旋轉(zhuǎn)。
這樣做的理由是在圖4中說明的。換言之，為了在曲軸開始旋轉(zhuǎn)后立即抑制未燃的燃料(HC)的排放，在壓縮沖程燃料噴射模式中執(zhí)行啟動的時(shí)候，當(dāng)燃料是輕燃料的時(shí)候燃燒穩(wěn)定性在比較寬的空氣-燃料比的范圍之內(nèi)保持在允許的范圍內(nèi)(見線A)，因此啟動是比較容易的。另一方面，當(dāng)燃料是重燃料的時(shí)候，燃燒穩(wěn)定性只在比較窄的空氣-燃料比的范圍內(nèi)保持在允許的范圍內(nèi)(見線B)，因此啟動難以建立。
因此，在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中啟動是為重燃料設(shè)定的。如圖4中用線C示出的，在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中，使用重燃料即使在冷啟動期間燃燒穩(wěn)定性也在比較寬的空氣-燃料比的范圍內(nèi)保持在允許的范圍內(nèi)。由于汽化噴射到燃燒室6的燃料所需要的時(shí)間得到保證，所以點(diǎn)火和燃燒得以穩(wěn)定地執(zhí)行，而且發(fā)動機(jī)1能被可靠地啟動。
預(yù)熱之后，在壓縮沖程燃料噴射模式中燃燒穩(wěn)定性保持在允許范圍內(nèi)的空氣-燃料比的范圍，對于重燃料和輕燃料兩者都是比較寬的(見線D和線E)。在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中燃燒穩(wěn)定性保持在允許范圍內(nèi)的空氣-燃料比的范圍，當(dāng)燃料是輕燃料的時(shí)候甚至更寬(見線F)。
在壓縮沖程燃料噴射模式中燃燒穩(wěn)定性保持在允許范圍內(nèi)的空氣-燃料比的范圍依照燃料汽化率改變。如圖5所示，隨著冷卻水溫度降低，輕燃料和重燃料兩者的燃料汽化率下降，因此，燃燒穩(wěn)定性在允許范圍內(nèi)的空氣-燃料比的范圍變窄。重燃料的燃料汽化率的下降大于輕燃料的燃料汽化率的下降。因此，在重燃料的情況下，在壓縮沖程燃料噴射模式中燃燒穩(wěn)定性在允許范圍內(nèi)的空氣-燃料比的范圍變窄。
在以壓縮沖程燃料噴射模式啟動期間，比較濃的而且有穩(wěn)定的點(diǎn)火性質(zhì)的大量空氣-燃料混合物在火花塞24周圍形成，因此，整個(gè)燃燒室的空氣-燃料比與理想配比的空氣-燃料比相比是略微稀的。
在發(fā)動機(jī)1的啟動(曲軸轉(zhuǎn)動)期間，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne大于完全燃燒轉(zhuǎn)速Nest的時(shí)候，發(fā)動機(jī)控制器30確定點(diǎn)火和燃燒已完成而且發(fā)動機(jī)1已確實(shí)被啟動，因此將這種燃料噴射模式設(shè)定為進(jìn)氣沖程燃料噴射模式，以便給發(fā)動機(jī)1預(yù)熱。作為結(jié)果，在進(jìn)氣沖程中噴射燃料和執(zhí)行均勻燃燒。
換句話說，當(dāng)發(fā)動機(jī)1確實(shí)已啟動的時(shí)候，如果啟動期間的燃料噴射模式被設(shè)定到壓縮沖程燃料噴射模式，那么發(fā)動機(jī)控制器30把燃料噴射模式切換到進(jìn)氣沖程燃料噴射模式，以促進(jìn)發(fā)動機(jī)1的預(yù)熱，而當(dāng)啟動期間的燃料噴射模式被設(shè)定到進(jìn)氣沖程燃料噴射模式的時(shí)候，發(fā)動機(jī)控制器30維持進(jìn)氣沖程燃料噴射模式。
在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中的預(yù)熱操作期間，燃燒室中的空氣-燃料比接近理想配比的空氣-燃料比，因此穩(wěn)定燃燒得以維持，而且發(fā)射物特別地是NOx排放特性得到改善。
在啟動之后發(fā)動機(jī)1的預(yù)熱操作期間，當(dāng)冷卻水溫度Tw超過預(yù)熱完成溫度Twst的時(shí)候，發(fā)動機(jī)控制器30確定預(yù)熱已完成。然后，發(fā)動機(jī)控制器30根據(jù)操作條件在燃料噴射于進(jìn)氣沖程中執(zhí)行的進(jìn)氣沖程燃料噴射模式和燃料噴射于壓縮沖程中執(zhí)行的壓縮沖程燃料噴射模式之間切換。
現(xiàn)在將描述如前所述的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的啟動控制。圖2是啟動控制的流程圖。發(fā)動機(jī)控制器30在發(fā)動機(jī)啟動期間周期性地作為中斷處理執(zhí)行在所述流程圖中示出的處理。圖3A-3E是示出圖2中的啟動控制狀態(tài)的時(shí)序圖。
首先，在步驟S1中，確定鑰匙開關(guān)35的位置是否已從OFF改變成ON。當(dāng)鑰匙開關(guān)35的位置在OFF的時(shí)候，流程圖的處理不開始。當(dāng)鑰匙開關(guān)35的位置從OFF變到ON的時(shí)候，確定發(fā)動機(jī)1的啟動操作已經(jīng)開始(見圖3A-3E中的時(shí)間t1)在步驟S2中，確定冷卻水溫度Tw在這個(gè)時(shí)候是否低于預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的高溫度Twh，以便確定發(fā)動機(jī)1是否已完成預(yù)熱。當(dāng)冷卻水溫度Tw低于預(yù)定的高溫度Twh的時(shí)候，程序前進(jìn)到步驟S3，當(dāng)它較高的時(shí)候，程序前進(jìn)到步驟S6。預(yù)定的高溫度Twh可以任意設(shè)定，例如，介于50和70攝氏度之間。
在步驟S3中，基于燃料特性傳感器29檢測的輸送管26內(nèi)的燃料的折射率，確定燃料特性(輕燃料或重燃料)。定義折射率和重量之間的關(guān)系的圖和用來根據(jù)重量的程度確定燃料被看作是輕燃料還是重燃料的參考值被儲存在發(fā)動機(jī)控制器30中，因此發(fā)動機(jī)控制器30通過參照所述圖把檢測到的燃料折射率轉(zhuǎn)換成重量數(shù)值并且把轉(zhuǎn)換值H與參考值Hth進(jìn)行比較來確定燃料特性。
在步驟S4中，確定鑰匙開關(guān)35的位置是否已切換到START。如果鑰匙開關(guān)35的位置已切換到START，程序前進(jìn)到步驟S5，并且使用在圖中未示出的啟動電動機(jī)開始發(fā)動機(jī)1的曲軸轉(zhuǎn)動(見圖3A-3E中的時(shí)間t2)。
在步驟S5中，基于步驟S3的結(jié)果確定燃料是輕燃料還是重燃料。當(dāng)燃料是輕燃料的時(shí)候，程序前進(jìn)到步驟S6，而當(dāng)它是重燃料的時(shí)候，程序前進(jìn)到步驟S7。
在步驟S6，在壓縮沖程燃料噴射模式中的啟動(分層充料燃燒啟動)是這樣設(shè)定的，以便來自燃料噴射閥23的燃料在壓縮沖程中被噴射到燃燒室6。噴射的輕燃料與吸入空氣混合，在活塞5冠部和汽缸頭2之中被空腔5A包圍的燃燒室6內(nèi)的空間中形成翻滾(從空腔5A的一邊流入，沿著空腔5A的壁表面流動、再從空腔5A的另一邊流出到達(dá)火花塞24，然后經(jīng)過火花塞24流回到空腔5A的旋轉(zhuǎn)空氣流)，并因此被火花塞24點(diǎn)火，借此執(zhí)行分層充料燃燒。
如圖3C中用實(shí)線示出的，在以壓縮沖程燃料噴射模式(分層充料燃燒啟動)啟動期間，燃料被這樣霧化，以便燃燒室6中的空氣-燃料比變成略微稀的空氣-燃料比，而燃料噴射定時(shí)如圖3中用實(shí)線示出的那樣調(diào)節(jié)，以便隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne增加進(jìn)一步向前邊移動。作為結(jié)果，噴射的燃料確實(shí)到達(dá)火花塞24的周邊，而且確實(shí)執(zhí)行了分層充料燃燒(時(shí)間t2-t3)。進(jìn)而，由于空氣-燃料比被設(shè)定為略微稀，所以能減少流入熄火區(qū)域并粘附到汽缸4的壁表面上的燃料量。在這種情況下，未燃的燃料的氧化反應(yīng)在膨脹沖程中被加速，于是排氣溫度上升。因此，未燃的燃料及其對外排放都能受到抑制，而催化劑20也能被迅速激活(見時(shí)間t2-t3)。
同時(shí)，在步驟S7中，在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式(均勻燃燒啟動)中的啟動是這樣設(shè)定的，以便燃料在進(jìn)氣沖程中從燃料噴射閥23噴射到燃燒室6。被噴射的重燃料從進(jìn)氣沖程到燃燒沖程與吸入空氣在燃燒室6中均勻混和，而且當(dāng)充分汽化的時(shí)候，燃料被火花塞24點(diǎn)火，以便均勻燃燒得以執(zhí)行。
如圖3A虛線示出的那樣，在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式啟動期間，燃料是在進(jìn)氣沖程中噴射到燃燒室6的，而且如圖3C中虛線示出的那樣，燃料噴射是這樣執(zhí)行的，以便空氣-燃料比與理想配比的空氣-燃料比相比是略微濃的。如圖3B中示出的那樣，點(diǎn)火定時(shí)選擇被略微延遲。在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中，噴射到燃燒室6的燃料汽化所必需的時(shí)間得到保證，因此能穩(wěn)定性地執(zhí)行點(diǎn)火和燃燒(見時(shí)間t2-t3)。
在步驟S8中，確定在曲軸轉(zhuǎn)動期間發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是否大于完全燃燒轉(zhuǎn)速Nest，并且當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne超過完全燃燒轉(zhuǎn)速Nest的時(shí)候，程序前進(jìn)到步驟S10。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne低于完全燃燒轉(zhuǎn)速Nest的時(shí)候，程序前進(jìn)到步驟S9。在步驟S9中，在輕燃料的情況下，步驟S6的處理繼續(xù)。在重燃料的情況下，步驟S7的處理繼續(xù)，由此促進(jìn)燃燒和提高曲軸轉(zhuǎn)速(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne)。
當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne在曲軸轉(zhuǎn)動期間超過完全燃燒轉(zhuǎn)速Nest的時(shí)候，在步驟S8中確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne已超過完全燃燒轉(zhuǎn)速Nest，于是程序前進(jìn)到步驟S10。在步驟S10中，設(shè)定進(jìn)氣沖程燃料噴射模式(均勻燃燒)，以便執(zhí)行預(yù)熱操作。在步驟S11中，確定預(yù)熱是否已完成，并且借助進(jìn)氣沖程燃料噴射的預(yù)熱操作被一直繼續(xù)到完成預(yù)熱。如圖3A中用實(shí)線示出的，進(jìn)氣沖程燃料噴射是在時(shí)間t3開始的，以執(zhí)行預(yù)熱操作，以及如圖3C中用實(shí)線示出的，燃料噴射量被這樣設(shè)定，以便空氣-燃料比在時(shí)間t3等于理想配比的空氣-燃料比，或者換句話說，相對于吸入空氣量，執(zhí)行理想配比的燃料噴射。
當(dāng)冷卻水溫度Tw由于在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中連續(xù)操作上升到預(yù)熱完成溫度Twst以上的時(shí)候，在步驟S11中確定的時(shí)間滿足冷卻水溫度Tw＞預(yù)熱完成溫度Twst的條件(預(yù)熱完成條件)，因此程序前進(jìn)到步驟S12，在那里允許借助壓縮沖程燃料噴射進(jìn)行稀的分層充料操作(見時(shí)間t4)。于是，處理結(jié)束。
圖6是示出即使在不能產(chǎn)生燃料特性的確定結(jié)果的時(shí)候也可能適用的啟動控制的另一范例(第二實(shí)施方式)的流程圖。圖6中的流程圖與圖2示出的第一實(shí)施方式的流程圖有所不同，其中在步驟S4和S5之間增加了步驟S13。
在步驟S13中，確定步驟S3的燃料特性確定結(jié)果是否存在，如果確定結(jié)果存在，程序前進(jìn)到步驟S5，但是如果確定結(jié)果不存在，程序前進(jìn)到步驟S7。
當(dāng)沒有燃料特性確定結(jié)果而且設(shè)定在壓縮沖程燃料噴射模式中啟動的時(shí)候，如果燃料是輕燃料那么啟動是可能的，但是如果燃料是重燃料那么有時(shí)是不可能的。然而，當(dāng)設(shè)定在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中啟動的時(shí)候，不管燃料是重燃料還是輕燃料，啟動都是可能的，因此能啟動發(fā)動機(jī)1。
在上述的實(shí)施方式中，即使當(dāng)冷卻水溫度Tw極低的時(shí)候，壓縮沖程燃料噴射模式或進(jìn)氣沖程燃料噴射模式也可根據(jù)燃料特性的重量設(shè)定。然而，可如圖7中示出的那樣增加步驟S14，以便當(dāng)冷卻水溫度Tw處在低于預(yù)定低溫度Twl(例如，介于10和15攝氏度之間)的極低溫度下同時(shí)鑰匙開關(guān)35處在ON位置的時(shí)候，不管燃料特性從曲軸轉(zhuǎn)動的最初階段選擇進(jìn)氣沖程燃料噴射模式啟動(均勻燃燒啟動)(第三實(shí)施方式)。在圖7中，步驟S14被加到圖6示出的第二實(shí)施方式中，但是步驟S14可以類似的方式被加到圖2示出的第一實(shí)施方式中。
在極低的溫度下，即使當(dāng)燃料是輕燃料的時(shí)候，在壓縮沖程燃料噴射模式建立啟動有時(shí)也是不可能的。然而，通過在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式執(zhí)行啟動，不管燃料特性，當(dāng)冷卻水溫度Tw低于預(yù)定低溫度Twl的時(shí)候，如圖7中示出的，發(fā)動機(jī)1即使在極低的溫度下也能被可靠地啟動。
在圖3D中用虛線示出的水溫特性是在極低的溫度下在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)1的情況下的水溫特性。
下述的效果是借助這些實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的。
(i)供應(yīng)給燃料噴射閥23的燃料的特性被確定，并且按照確定結(jié)果將冷啟動期間的燃料噴射模式設(shè)定為壓縮沖程燃料噴射模式或進(jìn)氣沖程燃料噴射模式。因此，當(dāng)燃料被確定是具有適合建立分層充料燃燒的較寬的空氣-燃料比的范圍的輕燃料的時(shí)候，燃料是在壓縮沖程中噴射的，以便空氣-燃料混合物在燃燒室6內(nèi)分層。作為結(jié)果，能減少沿著燃燒室6的壁面流動的或進(jìn)入活塞5的頂部的未燃的燃料量，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)1排放的HC的量減少。
另一方面，如果燃料被確定是能夠建立分層充料燃燒的窄的空氣-燃料比的范圍的重燃料，通過將燃料噴射模式切換到進(jìn)氣沖程燃料噴射模式執(zhí)行啟動，因此燃燒不穩(wěn)定性和啟動失敗即使在燃料是重燃料的時(shí)候也能被避免。
(ii)當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動期間的冷卻水溫度Tw超過預(yù)定的高溫度Twh(例如，介于50和70攝氏度之間)的時(shí)候，通過在發(fā)動機(jī)啟動期間將燃料噴射模式設(shè)定為壓縮沖程燃料噴射模式執(zhí)行啟動。
在溫度升高的條件下，在壓縮沖程燃料噴射模式中燃燒穩(wěn)定性即使當(dāng)燃料是重燃料的時(shí)候也被保持在允許的范圍內(nèi)，因此，燃料是在壓縮沖程中噴射的，以便空氣-燃料混合物在燃燒室內(nèi)分層。作為結(jié)果，能減少沿著燃燒室6的壁面流動的或進(jìn)入活塞5的頂部的未燃的燃料量，從而導(dǎo)致啟動期間發(fā)動機(jī)1排放的HC的量減少。
(iii)在極低的溫度下，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動期間的冷卻水溫度Tw低于預(yù)定低溫度Twl(例如，介于10和15攝氏度之間)的時(shí)候，不管燃料特性確定結(jié)果如何，設(shè)定在進(jìn)氣沖程燃料噴射模式啟動。在極低的溫度下，即使當(dāng)燃料是輕燃料的時(shí)候，在壓縮沖程燃料噴射模式建立啟動有時(shí)也是不可能的，但是以此方式，發(fā)動機(jī)1即使在極低的溫度下也能被可靠地啟動。
(iv)當(dāng)不知道燃料特性的確定結(jié)果的時(shí)候，發(fā)動機(jī)啟動期間的燃料噴射模式被設(shè)定為進(jìn)氣沖程燃料噴射模式，因此，無論燃料是輕燃料還是重燃料，發(fā)動機(jī)1都能被可靠地啟動。
請注意，在上述的實(shí)施方式中，燃料噴射模式在預(yù)熱操作期間被設(shè)定為進(jìn)氣沖程燃料噴射模式，以便執(zhí)行均勻燃燒。然而，壓縮沖程燃料噴射模式可能被這樣設(shè)定，以便執(zhí)行分層充料燃燒。隨著冷卻水溫度上升從壓縮沖程燃料噴射模式中的分層充料燃燒移動到進(jìn)氣沖程燃料噴射模式中的均勻燃燒也是可能的。
日本專利申請第P2003-194926號(申請日為2003年7月10日)的全部內(nèi)容在此引述作為參考。
雖然已參照本發(fā)明特定實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于上述的實(shí)施方式。根據(jù)以上教導(dǎo)，上述實(shí)施方式的修改和變更為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉。本發(fā)明的范圍是參照下面的權(quán)利要求書限定的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，包括具有把燃料噴射到燃燒室(6)的燃料噴射閥(23)的發(fā)動機(jī)(1)，所述發(fā)動機(jī)(1)能夠在把燃料在壓縮沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第一燃料噴射模式和把燃料在進(jìn)氣沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第二燃料噴射模式之間切換；以及控制器(30)，用于確定供應(yīng)給燃料噴射閥(23)的燃料的特性；根據(jù)燃料特性選擇第一燃料噴射模式和第二燃料噴射模式其中之一；和在選定的燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中控制器(30)進(jìn)一步用于當(dāng)確定燃料重量大于預(yù)定值的時(shí)候在第二燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中控制器(30)進(jìn)一步用于當(dāng)確定燃料重量小于預(yù)定值的時(shí)候在第一燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中控制器(30)進(jìn)一步用于確定發(fā)動機(jī)啟動期間的冷卻水溫度；和當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動期間的冷卻水溫度高于預(yù)定的高溫度的時(shí)候，不管燃料特性如何在第一燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中控制器(30)進(jìn)一步用于確定發(fā)動機(jī)啟動期間的冷卻水溫度；和當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動期間的冷卻水溫度低于預(yù)定的低溫度的時(shí)候，不管燃料特性如何在第二燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中控制器(30)進(jìn)一步用于當(dāng)不知道燃料特性的時(shí)候在第二燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
7.一種用于發(fā)動機(jī)(1)的啟動方法，所述發(fā)動機(jī)(1)具有把燃料噴射到燃燒室(6)的燃料噴射閥(23)，并且所述發(fā)動機(jī)能夠在把燃料在壓縮沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第一燃料噴射模式和把燃料在進(jìn)氣沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第二燃料噴射模式之間切換，所述啟動方法包括確定供應(yīng)給燃料噴射閥(23)的燃料的特性；根據(jù)燃料特性選擇第一燃料噴射模式和第二燃料噴射模式其中之一；和在選定的燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
8.一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，包括具有把燃料噴射到燃燒室(6)的燃料噴射閥(23)的發(fā)動機(jī)(1)，所述發(fā)動機(jī)(1)能夠在把燃料在壓縮沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第一燃料噴射模式和把燃料在進(jìn)氣沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第二燃料噴射模式之間切換；用于確定供應(yīng)給燃料噴射閥(23)的燃料的特性的裝置；用于根據(jù)燃料特性選擇第一燃料噴射模式和第二燃料噴射模式其中之一的裝置；以及用于在選定的燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及直接噴射式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和直接噴射式發(fā)動機(jī)的啟動方法。所述發(fā)動機(jī)系統(tǒng)能夠在把燃料在壓縮沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第一燃料噴射模式和把燃料在進(jìn)氣沖程中從燃料噴射閥(23)直接噴射到燃燒室(6)的第二燃料噴射模式之間切換。控制器(30)確定供應(yīng)給燃料噴射閥(23)的燃料的特性、根據(jù)燃料特性選擇第一燃料噴射模式或第二燃料噴射模式、以及在選定的燃料噴射模式啟動發(fā)動機(jī)(1)。
文檔編號F02D41/34GK1576554SQ20041006354
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月10日
發(fā)明者福住雅洋, 菊池勉, 入矢祐一, 石井仁, 赤木三泰, 內(nèi)山克昭, 祐谷昌彥, 米谷孝雄, 富田全幸 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社