用于減少發(fā)動機原始微粒排放的方法
【專利摘要】本發(fā)明描述的方法在啟動階段期間減少來自直噴發(fā)動機的微粒排放，同時還將發(fā)動機啟動階段維持在預定的閾值內。在一個具體示例中，該方法包含基于發(fā)動機情況，調整燃料釋放壓力閾值和加濃系數中的至少一個；致動啟動裝置，以使被聯接至發(fā)動機汽缸的曲軸旋轉，而不噴射任何燃料；僅當燃料壓力超過燃料釋放壓力閾值時，基于加濃系數向汽缸供應燃料；以及使汽缸充氣分層，同時在發(fā)動機的壓縮階段和/或膨脹階段內調整燃料噴射。以此方式，噴射的燃料的量可以在燃燒室中被汽化，同時防止燃燒室壁潮濕，這允許微粒排放減少，特別是在降低的溫度下。
【專利說明】用于減少發(fā)動機原始微粒排放的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年I月11日提交的德國專利申請N0.102013200331.5的優(yōu)先權，為所有目的，其整個內容被并入本文以供參考。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及用于減少來自直噴內燃發(fā)動機的原始微粒排放的方法。
【背景技術】
[0004]內燃發(fā)動機的根本目的是最小化燃料消耗，同時增加發(fā)動機整體效率。然而，火花點火或施加點火的發(fā)動機的運轉方法致使燃料消耗和效率問題。例如，具有進氣歧管噴射(也被稱為進氣燃料噴射)的傳統(tǒng)火花點火式發(fā)動機以均勻的燃料/空氣混合氣運轉，所述均勻的燃料/空氣混合氣通過將燃料引入到進氣歧管內的空氣中形成外部混合氣而被準備。此外，通過被提供在進氣歧管內的節(jié)流閥來實現負荷控制。具體地，節(jié)流閥的關閉增加了穿過節(jié)流閥的吸入空氣的壓力損失，其在節(jié)流閥下游和汽缸進口前面引起較低的吸入空氣壓力。以此方式，可以通過吸入空氣的壓力來調整供應給發(fā)動機汽缸的空氣質量(例如，質量)。然而，這種負荷控制方法也具有缺點，特別是在部分負荷范圍內，其中低負荷會需要高度的節(jié)流。然而，高度的節(jié)流可以通過進氣段的壓力降低發(fā)生，其導致由于負荷降低而產生的排氣和再充填損失。
[0005]為了降低上述損失，已經開發(fā)了用于使實施點火的內燃發(fā)動機減少節(jié)流的各種策略。例如，使火花點火式發(fā)動機減少節(jié)流的一種方法是以火花點火的運轉方法將燃料直接噴射到汽缸。由此，燃料的直接噴射呈現用于實現分層燃燒室充氣或分層充氣運轉的合適方法，該方法允許混合氣的充分稀釋。這允許熱力學的優(yōu)點被實現，特別是在少量的燃料被噴射時的部分負荷運轉中(例如，在低和中等的范圍內)。由于這個原因，在本文中所描述的形成本公開主題的方法采用燃料到發(fā)動機汽缸內的直接噴射。
[0006]基于燃燒室或混合氣的與直接噴射有關的內部冷卻可以獲得進一步的優(yōu)點，由此可能實現更高的壓縮和/或增加以及因此增加的燃料利用率，而不存在被稱為發(fā)動機爆震(knock)或敲缸(knocking)的燃料的過早自燃并且其否則是火花點火式發(fā)動機的特征。
[0007]分層充氣運轉以非常不均勻的燃燒室充氣為特征，其中在點火裝置區(qū)域中形成的可燃燃料/空氣混合氣具有比較高的燃料濃度(例如，λ〈1)，然而更低的燃料濃度(例如，更高的局部空氣比(λ >1))存在于位于那下面的混合氣層中?？偟膩碚f，這會導致具有總體空氣比λ>>1的稀燃燒室充氣。在本公開的背景下，空氣比被定義為實際供應給內燃發(fā)動機的至少一個汽缸的空氣質量與化學計量比空氣質量或或恰好完全氧化供應給至少一個汽缸的燃料質量的質量之比(例如，發(fā)動機的化學計量比運轉具有λ =1)。
[0008]關于直接噴射，燃料/空氣混合氣在點火和燃燒期間(特別是在分層充氣運轉中)可能是不均勻的，因為混合氣不能以單一空氣比為特征，相反包含稀混合氣成分(λ >1)和富混合氣成分(λ〈I)。具體地，柴油類型方法所特有的碳煙形成在具有混合氣亞化學計量比的空氣比(例如，λ〈0.7)和/或在氧氣極度缺少的情況下在超過1300Κ的溫度下形成。
[0009]另外，可用于噴射燃料、在燃燒室中準備混合氣(即將空氣和燃料充分混合至期望的程度以及在初步反應的情況下準備燃料(包括汽化))和準備好的混合氣的點火的時間是比較短的，并且例如可能是毫秒的數量級。因此，為了確保燃料/空氣混合氣在內燃發(fā)動機啟動時(特別是在冷啟動期間)的可靠點火，以前的方法描述了在啟動階段噴射可以與汽缸中的增壓空氣化學計量比地燃燒的倍數燃料質量。因此，10和之上的加濃系數(X)是不常見的，其中加濃系數X表示(例如，規(guī)定)實際供應的燃料質量與化學計量比的燃料質量之t匕。通過供應過量燃料，這些措施的目的是使大量的燃料充分汽化，以確?？煽奎c火。然而，缺點是過量的燃料在啟動階段同樣導致非常高的原始微粒排放。
[0010]由于這個原因，為了最小化碳煙顆粒的排放，已知的方法是，利用再生式微粒過濾器從排氣中過濾出碳煙顆粒，以便存儲直至碳煙顆粒被間歇地燃燒掉，作為過濾器再生的一部分。為了這個目的，氧氣或過量空氣被包括在排氣中，以便氧化在過濾器內收集的碳煙，例如，這通過發(fā)動機的過化學計量比的運轉(λ >1)而被實現。
[0011]關于過濾器再生，如下方法是已知的，其中過濾器例如以指定的固定間隔定期地再生。例如，基于到達指定的運行里程或使用時間而進行過濾器再生?？商娲?，通過數學模型或通過測量由于基于過濾器中微粒質量的增加過濾器流動阻力增加而產生的排氣背壓來估計過濾器的實際碳煙負載，這是可能的。由此，當到達最大允許負載(其可以被指定)時，可以進行過濾器再生。當沒有催化輔助設備可用時，在運轉期間在高負荷以及高發(fā)動機轉速下實現用于微粒過濾器再生的高溫(例如，大約550°c)。因此，當在短時間內使發(fā)動機運轉時，過濾器再生可能很少發(fā)生。
[0012]發(fā)動機的頻繁冷啟動和/或短的行程長度/持續(xù)時間可以進一步導致高的原始微粒排放。由此，微粒過濾器的頻繁再生可以是必須的，然而，同時，用于微粒過濾器再生的基本邊界條件(特別是高溫)還未被實現。由于這個原因，不僅安裝有微粒過濾器而且安裝有減少污染物排放的附加排氣后處理系統(tǒng)的發(fā)動機是已知的。因此，微粒過濾器能夠被設計為與一個或更多個所述排氣后處理系統(tǒng)結合。
[0013]具體地，催化反應器通常用于火花點火式發(fā)動機。例如，在三元催化轉化器的情況下，通過存在的未氧化的排氣成分(即一氧化氮CO和未燃燒的碳氫化合物HC)來還原氮化物NOx，然而，這些排氣成分同時被氧化。然而，為了這個目的，狹小范圍內的化學計量比運轉(具有λ?I)是必需的。在內燃發(fā)動機以過量空氣運轉(例如，直噴式火花點火式發(fā)動機或稀燃式火花點火式發(fā)動機)的情況下，減少排氣中的氮化物NOx是不可能的，這是因為涉及的原理，即由于沒有還原劑。因此，為了還原氮化物，必須提供排氣后處理系統(tǒng)(例如，存儲類型的催化轉化器或選擇性催化轉化器)。

【發(fā)明內容】

[0014]發(fā)明人已經認識到上述方法的問題，并且在此描述了用于減少來自實施點火的直噴內燃發(fā)動機的原始微粒排放的方法。具體地，方法包含基于一個或更多個發(fā)動機狀態(tài)，調整燃料釋放壓力閾值和加濃系數中的至少一個；致動啟動裝置，以使被聯接至發(fā)動機汽缸的曲軸旋轉，而不噴射任何燃料；僅當燃料壓力超過燃料釋放壓力閾值時，基于加濃系數向汽缸供應燃料；以及使汽缸分層，同時在發(fā)動機的壓縮階段和/或膨脹階段內調整至少一次燃料噴射。以此方式，該方法確保噴射的燃料(其在一些情況下可以被充分減少)在燃燒室中被汽化，同時還防止由于燃料供給過量的高水平導致的高微粒排放的燃燒壁潮濕。因此，鑒于在上面闡述的內容，本公開的一個目的是提供用于克服已知的缺點并且具體是用于在發(fā)動機的啟動階段期間減少原始微粒排放的方法，其可以被調節(jié)為將啟動持續(xù)時間維持在預定的時間閾值之下。
[0015]在一個具體示例中，描述了用于減少方法來自實施點火的發(fā)動機的原始微粒排放的方法，其中發(fā)動機包含:至少一個汽缸，其中當內燃發(fā)動機處于運轉時，被連接至曲軸的活塞在下止點位置(BDC)與上止點位置(TDC)之間擺動，并且其中噴嘴被提供用于燃料的直接噴射；燃料供應系統(tǒng)，其用于向至少一個汽缸供應燃料；以及啟動裝置，借此曲軸被迫在啟動期間旋轉。另外，在發(fā)動機的啟動期間，示例方法包括致動啟動裝置，以便將旋轉傳遞給曲軸，其中僅當燃料供應系統(tǒng)中的燃料壓力(Pw4)已經到達閾值壓力或最小壓力(Pwit)(其中Ρ?Ρ Ρ?Λ)，可以向至少一個汽缸供應燃料；以及其中通過至少一次被調整的噴射在汽缸中產生分層汽缸充氣，為了此目的，在發(fā)動機驅動循環(huán)的壓縮階段和/或膨脹階段期間進行所述至少一次噴射(其中大部分燃料被供應)。[0016]在根據本公開的方法中，燃料不必在至少一個汽缸的第一壓縮階段中或在曲軸的第一旋轉期間被噴射，而是僅當燃料供應系統(tǒng)的燃料壓力ρ?4已經到達最小壓力Pwtf時被噴射。由此，該方法進一步涉及使發(fā)動機從靜止啟動的方法；僅在燃料壓力到達閾值之后，將燃料噴射至運轉的發(fā)動機；調整由發(fā)動機中的噴射的燃料產生的空燃比，該空燃比隨著閾值降低而變稀；以及火花點火分層混合氣中的噴射的燃料。同樣，該方法還包含隨著閾值增加而使空燃比變濃。假設相等的燃料量，高燃料壓力縮短了噴射的持續(xù)時間，并且進一步輔助燃燒室中的混合氣準備，特別是燃料的霧化和汽化可以以有利的方式發(fā)生。以此方式，實現這樣的技術結果，其允許高的噴射壓力，并且進一步使在小的曲軸角度窗口內(特別是靠近TDC)至少將大部分燃料引入汽缸成為可能。另外，更大或更小比例的噴射的燃料可以到達汽缸的內壁，從而與附著的油膜混合，這取決于噴射的燃料量和噴射的持續(xù)時間或噴射時間。因此，不僅一部分燃料可以與機油一起進入曲軸箱并且被氣體吹動以便促進機油稀釋，而且啟動期間冷的燃燒室壁上的燃料極大地促進了原始微粒排放的增加。盡管改進了機油的潤滑性質，但機油稀釋對磨損和耐久性(例如，內燃發(fā)動機的使用壽命)有實質影響。由此，發(fā)明人已經認識到，壓縮和/或膨脹期間的靠近TDC的燃料的遲的引入呈現用于使在噴射期間到達汽缸的內壁的燃料的比例充分最小化的合適措施，并且因此還呈現用于在啟動階段期間減少原始微粒排放的合適措施。
[0017]當單獨或與附圖一起被參考時，本說明的以上的優(yōu)點和其他優(yōu)點，以及特征將在下面的【具體實施方式】中變得明顯。應理解的是，上面的概述是以簡化形式被提供以介紹選擇性的概念，其將在【具體實施方式】中被進一步描述。并不旨在指明要求保護的主題的關鍵或重要特征，其范圍只通過【具體實施方式】后面的權利要求確定。另外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]當單獨或關于附圖參照【具體實施方式】時，通過閱讀實施例的示例，將會更充分地理解本文中所描述的優(yōu)點，其中:[0019]圖1示出了示例發(fā)動機系統(tǒng)；
[0020]圖2示出了示例汽缸，從而進一步圖示說明了相對于曲軸角度位置的噴射窗口 ；
[0021]圖3示出了燃料軌道壓力隨時間的曲線，從而圖示說明了軌道壓力如何通過燃料泵柱塞的每個升程以離散的步驟增加；
[0022]圖4示出了發(fā)動機轉速在發(fā)動機啟動期間隨時間的圖形圖示說明；
[0023]圖5是圖示說明為將發(fā)動機啟動持續(xù)時間降至預定的時間閾值之下可以進行的各種發(fā)動機參數調整的示例表；
[0024]圖6圖示說明了根據本公開的用于將發(fā)動機的啟動持續(xù)時間維持在閾值之下同時優(yōu)化供應的燃料量的示例流程圖；
[0025]圖7-8示出了根據本公開的在發(fā)動機啟動和起動運轉期間使用的示例燃料噴射分布圖。
【具體實施方式】
[0026]所描述的方法可以減少來自實施點火的發(fā)動機的原始微粒排放。因此，圖1-2示出了示例發(fā)動機簡圖，其中被連接至曲軸的活塞在發(fā)動機運轉期間在BDC位置與TDC位置之間擺動，并且其中噴嘴被提供用于直接噴射燃料。然后，圖3-4圖示說明了各種發(fā)動機參數與發(fā)動機啟動持續(xù)時間的關系，其中利用所描述的方法可以相對于時間閾值減少所述發(fā)動機啟動持續(xù)時間。圖5進一步圖示說明了控制器如何在啟動階段期間在發(fā)動機啟動時基于發(fā)動機狀態(tài)進行一次或更多次調整。圖6圖示說明了根據本公開的方法的示例流程，而圖7-8提供了發(fā)動機啟動和起動運轉的圖形圖示說明，從而提供了在本文中所描述的方法的替代的圖示說明。
[0027]現在參照圖1，內燃發(fā)動機10，其包含多個汽缸，其中的一個汽缸在圖1示出，內燃發(fā)動機10由電子發(fā)動機控制器12控制。發(fā)動機10包括燃燒室(汽缸)30和汽缸壁32，活塞36被設置在其中，并且被連接至曲軸40。燃燒室30被示出為經由各自的進氣門52和排氣門54與進氣歧管46和排氣歧管48連通。每個進氣和排氣門可以通過進氣凸輪51和排氣凸輪53運轉。排氣門54的打開和關閉正時可以通過凸輪相位器58相對于曲軸位置而被調整。進氣門52的打開和關閉正時可以通過凸輪相位器59相對于曲軸位置而被調整。進氣凸輪51的位置可以由進氣凸輪傳感器55確定。進氣凸輪53的位置可以由排氣凸輪傳感器57確定。以此方式，控制器12可以通過相位器58和59控制凸輪正時?？勺兺馆喺龝r(VCT)可以被提前或延遲，這取決于各種因素，諸如發(fā)動機負荷和發(fā)動機轉速(RPM)。
[0028]燃料噴射器66被示出，其被設置為將燃料直接噴射到燃燒室30內，本領域技術人員稱之為直接噴射。燃料噴射器66輸送與來自控制器16的信號FPW的脈沖寬度成比例的液體燃料。燃料通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌道(未示出)的燃料系統(tǒng)(未示出)被輸送至燃料噴射器66。自響應于控制器12的驅動器68向燃料噴射器66供應工作電流。在一個示例中，高壓、雙級燃料系統(tǒng)被用于產生更高的燃料壓力。此外，進氣歧管46被示出與可選電子節(jié)氣門62連通，電子節(jié)氣門62調整節(jié)流板64的位置，以控制來自進氣增壓室44的空氣流量。壓縮機162從空氣進氣裝置吸入空氣，以便供應進氣增壓室44。排氣旋轉渦輪164被聯接至將空氣在增壓室內壓縮的壓縮機162。各種布置可以被提供從而驅動壓縮機。對于機械增壓器來說，壓縮機162可以至少部分地由發(fā)動機和/或電動機驅動，并且因此可以不包括渦輪。由此，經由渦輪增壓器或機械增壓器提供給發(fā)動機的一個或更多個汽缸的壓縮量可以由控制器12改變。渦輪增壓器廢氣門171是這樣的閥，當渦輪增壓器廢氣門171處于打開狀態(tài)時該閥允許排氣經由旁通通道173繞過渦輪164。當廢氣門171在完全關閉位置時，基本所有排氣都經過渦輪164。
[0029]另外，在所公開的實施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可以經由EGR通道140將期望部分的排氣從排氣歧管48引導至進氣增壓室44。控制器12可以通過EGR閥172改變提供給進氣增壓室44的EGR量。在一些情況下，EGR系統(tǒng)可以被用來調節(jié)燃燒室內的空氣和燃料混合氣的溫度。圖1示出了高壓EGR系統(tǒng)，其中高壓EGR被從渦輪增壓器的渦輪的上游引導至渦輪增壓器的壓縮機的下游。在其他實施例中，額外地或可替代地，發(fā)動機可以包括低壓EGR系統(tǒng)，其中EGR被從渦輪增壓器的渦輪的下游引導至渦輪增壓器的壓縮機的上游。當EGR系統(tǒng)可運轉時，特別是當壓縮空氣由增壓空氣冷卻器冷卻時，EGR系統(tǒng)會由于壓縮空氣而引起冷凝物的形成，這將在下面進行更詳細地描述。具體地，當EGR為燃燒副產物時，EGR含有大量的水。由于EGR處于相對較高的溫度，并含有大量的水，因此露點溫度也可以相對較高。因此，由于EGR引起的冷凝物形成甚至可能比由于壓縮空氣并將其降低至露點溫度引起的冷凝物形成高很多。
[0030]進氣增壓室44還可以包括增壓空氣冷卻器(CAC) 166 (例如，中間冷卻器)，以降低渦輪增壓的或機械增壓的進氣的溫度。在一些實施例中，CAC166可以是空氣到空氣的熱交換器。在其他實施例中，CAC166可以是空氣到液體的熱交換器。CAC166可以包括這樣的閥，該閥響應于增壓空氣冷卻器內的冷凝物形成而選擇性地調節(jié)經過增壓空氣冷卻器的進氣的流速。
[0031]來自壓縮機162的熱增壓空氣進入CAC166的進口，當其行進通過CAC166時變冷，然后離開，從而經過節(jié)氣門62并進入發(fā)動機進氣歧管46。來自車輛外部的環(huán)境氣流可以通過車輛前端進入發(fā)動機10并穿過CAC，從而幫助冷卻增壓空氣。當環(huán)境空氣溫度降低時，或在潮濕或多雨的天氣情況下，在此情況下增壓空氣被冷卻至水的露點之下，冷凝物可以在CAC中形成并累積。當增壓空氣包括再循環(huán)的排氣時,冷凝物能夠變?yōu)樗嵝?并腐蝕CAC殼體。腐蝕能夠導致空氣充氣、大氣以及水到空氣的冷卻器的情況下可能的冷卻液之間的泄漏。為減少冷凝物的累積和腐蝕的風險，冷凝物可以被收集在CAC的底部，然后在所選發(fā)動機工況下(諸如在加速事件期間)被抽取到發(fā)動機內。然而，如果冷凝物在加速事件期間被立即引入發(fā)動機，則會存在由于水的吸入而引起的發(fā)動機失火或燃燒不穩(wěn)定性(遲/緩慢燃燒的形式)的增加。因此，，可以在控制條件下將冷凝物從CAC抽取至發(fā)動機。這種控制抽取可以有助于降低發(fā)動機失火事件的可能性。在一個示例中，在加油門的情況下，可以利用增加的氣流從CAC抽取冷凝物。在另一示例中，可以通過增加到發(fā)動機進氣裝置的氣流同時控制發(fā)動機致動器維持扭矩需求,從CAC主動抽取冷凝物。
[0032]響應于控制器12，無分電器式電子點火系統(tǒng)88經由火花塞92向燃燒室30提供點火火花。通用排氣氧(UEGO)傳感器126被顯示為聯接至渦輪164上游的排氣歧管48?？商娲兀p態(tài)排氣氧傳感器可以替代UEGO傳感器126。
[0033]在運轉期間，發(fā)動機10內的每個汽缸通常經歷四個行程循環(huán):循環(huán)包括進氣行程、壓縮行程、膨脹行程和排氣行程。一般來說，在進氣行程期間，排氣門54關閉，而進氣門52打開。空氣經由進氣歧管46被引入燃燒室30，并且活塞36移動至汽缸的底部，以便增加燃燒室30內的容積?；钊?6靠近汽缸的底部并在其行程結束的位置(例如，當燃燒室30處于其最大容積時)通常被本領域技術人員稱為下止點(或BDC)。在壓縮行程期間，進氣門52和排氣門54關閉?；钊?6朝向汽缸蓋移動，以便壓縮燃燒室30內的空氣?；钊?6在其行程結束并最靠近汽缸蓋的位置(例如，當燃燒室30處于其最小容積時)通常被本領域技術人員稱為上止點(或TDC)。在下文中被稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在下文中被稱為點火的過程中，被噴射的燃料通過已知的點火裝置如火花塞92點燃，從而導致燃燒。火花點火正時可以被控制為使得火花在制造商規(guī)定的時間之前(提前)或之后(延遲)發(fā)生。例如，點火正時可以從最大破壞扭矩(MBT)延遲從而控制發(fā)動機爆震或者在高的濕度或者低溫情況下提前。具體地，由于緩慢的燃燒速率，可以提前MBT。在膨脹行程期間，膨脹的氣體將活塞36推回至BDC。曲軸40將活塞運動轉換為旋轉軸的旋轉扭矩。曲軸40可以被用來驅動交流發(fā)電機168。最后，在排氣行程期間，排氣門54打開，以便將已燃燒的空氣-燃料混合氣釋放至排氣歧管48，并且活塞返回至TDC。注意，上述內容僅作為示例示出，并且進氣和排氣門打開和/或關閉正時可以改變，諸如以提供正或負氣門重疊、進氣延遲關閉或各種其他示例。
[0034]控制器12在圖1中被示為傳統(tǒng)的微型計算機，其包括:微處理單元102、輸入/輸出端口 104、作為只讀存儲器106示出的用于可執(zhí)行程序和校準數值的電子存儲介質、隨機存取存儲器108、?；畲嫒∑?10和傳統(tǒng)的數據總線?？刂破?2被示出為接收來自聯接至發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除了之前所討論的那些信號外，還包括:來自聯接至冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT);聯接至加速器踏板130用于感測由足部132施加的力的位置傳感器134 ;來自聯接至進氣歧管46的壓力傳感器122的發(fā)動機歧管絕對壓力(MAP)的測量；來自空氣質量流量傳感器120的進氣空氣質量流量的測量；以及來自傳感器5的節(jié)氣門位置(TP)的測量；以及來自溫度傳感器124的增壓空氣冷卻器166出口處的溫度。大氣壓也可以被感測(傳感器未示出)，由控制器12進行處理。在本說明的優(yōu)選的方面，發(fā)動機位置傳感器118產生表面點火感測信號(PIP)。這在曲軸的每次旋轉產生預定數量的等間距脈沖，根據其可以確定發(fā)動機轉速(RPM)。注意，可以使用上述傳感器的各種組合，例如有MAF傳感器而沒有MAP傳感器，反之亦然。在化學計量運轉期間，MAP傳感器可以給出發(fā)動機扭矩的指示。此外，該傳感器連同所檢測的發(fā)動機轉速可以提供進入氣缸內的充氣(包括空氣)的估算。還可以存在未描述的其他傳感器，諸如用于確定增壓空氣冷卻器進口處的進氣速度的傳感器以及其他傳感器。
[0035]此外，控制器12可以與各種執(zhí)行器通信，所述各種執(zhí)行器可以包括發(fā)動機執(zhí)行器，諸如燃料噴射器、電控進氣節(jié)流板、火花塞、凸輪軸等。各種發(fā)動機致動器可以被控制從而提供或維持由車輛操作者132指定的扭矩需求。這些執(zhí)行器可以調整某些發(fā)動機控制參數，其包括:可變凸輪正時(VCT)、空燃比(AFR)、交流發(fā)電機負載、點火正時、節(jié)氣門位置等。例如，當踏板位置傳感器134指示PP的增加時(例如，在加油門期間)，扭矩需求增加。
[0036]在一些示例中，存儲介質只讀存儲器106可以用計算機可讀數據編程，該計算機可讀數據表示可由微處理器單元102執(zhí)行的指令，用于執(zhí)行以下所述方法以及期望但沒有具體列出的其他變體。
[0037]圖2示出了圖1的示例汽缸以及噴射窗口，從而進一步圖示說明了如何在TDC之前經由第一距離220或在TDC之后經由第二距離230相對于發(fā)動機的曲軸位置210進行燃料噴射和/或點火正時。如在本文中所描述的，發(fā)動機燃料噴射和/或點火正時可以發(fā)動機燃料噴射和/或點火正時可以相對于MBT被提前或延遲，從而將發(fā)動機啟動持續(xù)時間降至預定的時間閾值(例如，I秒)之下。由此，隨著發(fā)動機曲軸位置在旋轉期間基于曲軸角度而變化，活塞36在燃燒室內在TDC與BDC之間往復運動。根據本公開，燃料噴射和火花點火正時可以被控制以便噴射和/或火花在制造商的規(guī)定時間之前(提前)或之后(延遲)發(fā)生。例如，點火正時可以自MBT正時被延遲，以便控制發(fā)動機爆燃，或在高濕度或低溫的情況下被提前。具體地，MBT可以被提前，從而引起在更冷溫度下發(fā)生的緩慢燃燒速率。作為一個示例，燃料噴射和/或點火正時可以在點火上止點之前的125°曲軸角度和點火上止點之后的75°曲軸角度的噴射窗口內發(fā)生。因此，可以基于在TDC之前和之后的相對曲軸位置分別限定第一距離220和第二距離230。
[0038]圖3示出了燃料軌道壓力(左側縱軸)隨時間的曲線310，從而圖示說明了軌道壓力如何通過燃料泵柱塞的每個升程以離散的步驟增加。圖3還示出了發(fā)動機轉速(右側縱軸)隨時間的曲線320。作為一個示例，發(fā)動機可以被配置為在燃料壓力超過閾值(例如，燃料釋放壓力閾值312)后執(zhí)行燃料噴射。以此方式，燃料軌道壓力釋放閾值312對發(fā)動機啟動持續(xù)時間有直接影響。在圖3中，T1之前的時間段表示啟動裝置被致動以使被聯接至發(fā)動機汽缸的曲軸旋轉而不噴射任何燃料的時間段。然后，在燃料壓力超過燃料釋放壓力閾值后，可以進行一次或更多次噴射，從而開始燃燒過程。如上所述，在本文中所描述的高壓方法可以被用來確保所噴射的燃料在燃燒室中汽化，同時防止由于燃料供給過量的燃料的高水平導致的可以導致高微粒排放的壁潮濕。
[0039]在T1之后，基于超過燃料釋放壓力閾值的燃料壓力，燃料可以在被稱為噴射的過程中被釋放。因此，在發(fā)動機的每個循環(huán)期間，在T1與T2之間的時間段中可以執(zhí)行一次或更多次燃料噴射。此外，在T2處，例如，經由火花塞92可以執(zhí)行燃料點火。以此方式，發(fā)動機啟動還包括基于加濃系數向汽缸供應燃料，其中加濃系數被定義為實際供應的燃料質量與燃料壓力超過燃料釋放壓力閾值時的化學計量比燃燒所需的燃料質量之比。
[0040]在T2與T3之間，取決于選擇的加濃系數的斜升速率的發(fā)動機斜升速率可以被執(zhí)行。因此，加濃參數對從啟動致動到怠速的發(fā)動機的斜升時間和排放有直接影響，這在發(fā)動機轉速到達發(fā)動機轉速閾值322之后發(fā)生。例如，如在圖3中所指示的，發(fā)動機轉速閾值322在此被設定為700RPM。因此，至700rpm的斜升時間表示發(fā)動機啟動持續(xù)時間的結束。以此方式，所描述的方法目的在于在預定的時間閾值內執(zhí)行發(fā)動機啟動過程的所有階段，以便優(yōu)化啟動持續(xù)時間。
[0041]圖3表示噴射燃料釋放壓力閾值的降低代表減少啟動持續(xù)時間的合適措施。然而，為了確保噴射不會由于工件到工件的公差、磨損以及環(huán)境情況而等待超過燃料釋放壓力閾值312的下一個循環(huán)，控制器12可以被配置為相對于燃料壓力累積曲線(例如，曲線310)將噴射燃料釋放壓力閾值調整至正好在位于接近燃料釋放壓力閾值312的壓力穩(wěn)定階段之前的值。另外，例如，如在下面圖4中示出的，基于加濃系數，發(fā)動機斜升時間可以被進一步調整，以便減少發(fā)動機啟動持續(xù)時間。
[0042]圖4以不同加濃系數(例如，為了簡便起見，在本文中被稱為X)的曲線圖形式進一步示出了啟動期間的相對于時間的發(fā)動機轉速η。在其中，示出了總共五種方法，其中曲線410圖示說明了加濃系數X41tl=0.8的啟動過程或斜升時間，曲線420圖示說明了加濃系數X420=O- 6的啟動過程，曲線430圖示說明了加濃系數X43q=0.4的啟動過程，曲線440圖示說明了加濃系數X44tl=0.3的啟動過程，而曲線450圖示說明了加濃系數X45tl=0.2的啟動過程。回歸線以及示例數據被共同繪制出，從而進一步引導眼睛。
[0043]圖4示出了啟動期間的稀運轉產生更少指示的平均有效壓力(MEP)，并且由此降低用于使發(fā)動機加速的扭矩。如上所述，所示的曲線代表不同的啟動系數，其中曲線圖中的斜率表示速度斜升期間的不同速度變化。由于中等的發(fā)動機控制能實現基于燃料供給的循環(huán)，圖4表示發(fā)動機轉速斜升可以被用來配合燃料釋放壓力閾值312調整發(fā)動機啟動持續(xù)時間。此外，通過利用發(fā)動機在稀運轉時的分層可能性，發(fā)動機啟動持續(xù)時間可以被調整為適應客戶或安裝需求。目的是通過應用遲的高壓啟動將發(fā)動機啟動持續(xù)時間降至預定的時間閾值之下。而且，通過利用本文中的方法，通過噴射更少燃燒可以減少發(fā)動機排放，從而基于加濃系數相應地降低壁潮濕量。例如，該方法進一步允許穩(wěn)健的發(fā)動機啟動，其中當每次噴射在燃燒時結束時，發(fā)動機啟動被認為是穩(wěn)健的。因此，啟動期間發(fā)生的任何發(fā)動機失火可以被用作加濃系數(或啟動系數)過低的指示。
[0044]作為一個示例，發(fā)明人已經基于啟動過程中的汽缸壓力軌跡研究并分析了作為用于穩(wěn)健啟動的準則的發(fā)動機斜升時間。在其中，在兩個發(fā)動機啟動溫度水平(例如，-?ο攝氏度和20攝氏度)下進行啟動系數減小測試。在-10攝氏度時，啟動期間的發(fā)動機失火事件在加濃系數0.8下被觀察到。因此例如，啟動系數I可以被用來確保實現穩(wěn)健的發(fā)動機啟動，同時還控制發(fā)動機斜升時間的持續(xù)時間?？商娲?，在20攝氏度時，啟動期間的發(fā)動機失火事件在加濃系數0.2下被觀察到。因此例如，啟動系數0.3可以被用來確保實現穩(wěn)健的發(fā)動機啟動，同時還控制發(fā)動機斜升時間的持續(xù)時間。以此方式，可以基于溫度調整加濃系數，以實現期望的發(fā)動機斜升時間。
[0045]繼續(xù)圖4的描述，通過選擇更高的加濃系數可以縮短啟動的持續(xù)時間。在本實例中，例如，當到達發(fā)動機轉速n=700rpm時,啟動過程被認為完成。因此,基于所示的時間比例，所示的加濃系數表示曲線450 (例如，x〈0.3)導致不可接收的長啟動時間。即，在這個示例中，右側縱軸處的時間點表示斜升過程借以將要被被完成的時間閾值。與之相比，更高加濃系數(例如，曲線410和420)下的啟動的持續(xù)時間表示相對于具有減小的加濃系數的其他曲線的斜升時間的微小差異。即，實際上在足夠高的加濃系數下觀察不到時間差異。
[0046]燃料噴射在壓縮階段和/或膨脹階段期間的調整進一步代表通過分層燃燒室充氣稀釋混合氣(即，實現顯著的分層充氣運轉)的合適方式。
[0047]測試已經表示出小于I的加濃系數X以及甚至充分小于的I的加濃系數x(即0.3的加濃系數X)能夠被實現，同時仍維持相對于預定的時間閾值可接受的啟動持續(xù)時間。這意味著根據本公開的方法允許這樣的混合氣稀釋，即即使在啟動階段期間，比可以噴射比原則上能夠與汽缸中的增壓空氣一起化學計量比地燃燒的燃料顯著更少的燃料。與高達10的加濃系數X相比，這是有所改進，而且上述內容是已知的，并且通常被用在發(fā)動機啟動策略中。通過減少啟動階段期間的原始微粒排放，因此根據本公開的方法導致進一步的優(yōu)點。
[0048]關于發(fā)動機 運轉參數，可以實現有利的實施例，其中靠近點火TDC執(zhí)行至少一次噴射，其中在TDC之前的125°曲軸角度與TDC之后的75°曲軸角度之間開始至少一次噴射。如已經描述的，噴射過程中到達汽缸內壁的燃料的比例和因此的原始微粒排放能夠通過靠近TDC的噴射被顯著地減少。具體地，上述方法可以利用確定的發(fā)動機情況來指定用于噴射過程開始(例如，用于開始噴射)的曲軸角度窗口，其中噴射過程被終止在指定的曲軸角度范圍內，或在一些情況下也在噴射窗口外面。進一步實施例是有利的，具體地，允許靠近TDC執(zhí)行至少一次噴射，其中在TDC之前的90°曲軸角度與TDC之后的45°曲軸角度之間開始至少一次噴射。此外，以下實施例同樣是有利的，其中靠近TDC執(zhí)行至少一次噴射，以及其中在TDC之前的60°曲軸角度與TDC之后的15°曲軸角度之間開始至少一次噴射。以此方式，可以基于發(fā)動機狀態(tài)(例如，發(fā)動機溫度)調整關于圖2描述的噴射窗口，以便實現穩(wěn)健的發(fā)動機啟動，同時還將發(fā)動機啟動持續(xù)時間維持在預定的時間閾值之下。
[0049]例如，圖5示出了圖示說明各種發(fā)動機參數調整的示例表500，其中可以根據本文中的方法進行所述各種發(fā)動機參數調整，從而將發(fā)動機啟動持續(xù)時間將至預定的時間閾值之下。如上所述，啟動期間的稀發(fā)動機運轉產生更小的MEP。在一些情況下，因為減小的IMEP降低了用于使發(fā)動機加速的扭矩，因此更長的發(fā)動機斜升時間可以被觀察到。同樣，由于壓力可以與降低的溫度成比例地降低，降低的溫度可以影響起動轉動階段期間累積的燃料壓力。以此方式，基于環(huán)境情況，曲線310可以進一步具有溫度依賴性，以便相對于曲線310更低的燃料壓力的增加速率可以在更低的溫度下被觀察到。因此，在更冷的溫度下，燃料釋放壓力閾值可以被降低，以便使燃料噴射在預定的啟動階段內更快地發(fā)生。另外，力口濃系數也可以被調整，以實現在預定的時間段內完成發(fā)動機啟動的發(fā)動機斜升時間(ramptime)。例如，因為溫度與壓力相關，在一些情況下，通過選擇更高的加濃系數可以獲得增加的噴射壓力。因此，盡管發(fā)動機斜升時間可以更緩慢，但降低的燃料釋放壓力閾值可以被降低以便更快地實現燃料釋放壓力閾值。而且，因為更冷的溫度存在，由于燃料不會瞬時燃燒，而是需要短暫的時間用于燃燒氣體膨脹，因此點火正時可以被提前。因此，在更冷的溫度下，例如，冰點之下，一次或更多次燃料噴射和點火正時可以相對于關于圖2描述噴射窗口被提前，以實現最佳的燃燒事件。作為另一示例，通過發(fā)動機冷啟動，發(fā)動機可以自靜止啟動，其中冷啟動由與環(huán)境溫度一致的發(fā)動機溫度表示。例如，在關閉車輛之后已經被冷卻至車輛的環(huán)境情況的發(fā)動可以代表發(fā)動機冷啟動。
[0050]相反地，在增加的溫度下，例如，在陽光充足以及溫暖的下午的環(huán)境溫度下，氣體會膨脹，并且因此表現出更高壓力。如果是這種情況，燃料釋放壓力閾值可以增加，同時仍將起動轉動階段的時間段維持在預定的時間閾值下，而不噴射燃料。另外，經由加濃系數供應的燃料量可以降低，以便基于增加的溫度供應燃料量。換句話說，燃料可以在更高的溫度下變稀。此外，由于存在的任何燃燒氣體可以在火花事件后更快地膨脹，點火正時可以在更高的溫度下被延遲。以此方式，可以使燃料噴射和點火正時(例如，燃燒)在噴射窗口中更遲發(fā)生，以實現最佳的燃燒事件。所描述的方法基于發(fā)動機的角速度或旋轉速度，其可以相對于燃燒和膨脹發(fā)生的時間范圍被延長或縮短，并且使得發(fā)動機怠速在預定的時間閾值內被實現。如在本文中所描述的，在壓縮階段中開始或進行至少一次噴射的方法的實施例是有利的。同樣，在膨脹階段中開始或進行至少一次噴射的方法的實施例也是有利的。盡管在本文中關于發(fā)動機溫度進行了描述，但可替代地或額外地，該方法可以基于一個或更多個其他發(fā)動機參數。
[0051]為了清晰，如果噴射在膨脹階段開始，并且因此非常遲地被進行，燃料/空氣混合氣的燃燒也被延遲，即，被轉變到膨脹階段內，并且可能被轉變到汽缸的出口已經打開的曲軸角度范圍內。以此方式，排氣焓可以被增加，更具體地，也由于因為延遲的噴射限制了壁的熱損失這一事實。由此，被排入排氣系統(tǒng)的排氣的排氣溫度可以增加。增加的排氣溫度尤其還導致更快地加熱被提供在排氣系統(tǒng)中的微粒過濾器，因此在短行程也可以實現過濾器再生所需的溫度，并且進行微粒過濾器再生是可能的。增加的排氣焓還具有這方面的優(yōu)點，即可以向提供的排氣渦輪增壓器(其渦輪被布置在排氣系統(tǒng)中)供應具有更高焓的排氣，這由此使提高內燃發(fā)動機的扭矩特性成為可能。
[0052]如已經在別處所闡述的，就被用來確定預定燃料量的噴射的曲軸角度而言，燃料壓力對噴射的時間和長度有顯著影響。結合根據本公開的方法，可以實現這樣的優(yōu)點，其中原則上實現盡可能短的噴射持續(xù)時間，以便增強排放行為，并減少原始微粒排放。例如，燃料釋放壓力閾值(例如，用于噴射的最小壓力》4,最/j、)由≥30巴(bar)給定的方法的實施例是有利的。測試已經表示，在一些情況下，通過30巴的壓力可以實現實質的改進。
[0053]然而，燃料釋放壓力閾值是50巴的方法的實施例，特別是燃料釋放壓力閾值是75巴的方法的實施例，也是有利的。例如，只要燃料汽化在燃燒室中發(fā)生，更高的燃料壓力被發(fā)現在燃料在燃燒室中的霧化和汽化方面是有利的，同時還防止由于燃料噴射而導致的燃燒室潮濕。根據所描述的方法，曲軸的初始旋轉被用來累積燃料供應系統(tǒng)中的足夠高的燃料壓力，其中在第一運轉循環(huán)期間不噴射燃料。
[0054]轉向加濃系數，在啟動階段使內燃發(fā)動機以加濃系數X ≤ 3運轉的方法的實施例是有利的。另外，在啟動階段使內燃發(fā)動機以加濃系數X ≤ 1.5運轉的方法的實施例也是有利的。如已經描述的，所需的加濃系數(例如，配合燃料釋放壓力閾值)越小，作為噴射的一部分引入汽缸的燃料越少。由于排放性能(特別是關于原始微粒的排放)可以在發(fā)動機啟動過程中被降低，因此所描述的方法可以實現優(yōu)點。因此，通過盡可能多地噴射可以與氣缸中的增壓空氣一起化學計量比地燃燒的燃料(即X~1)，或通過選擇X≤I噴射更少的燃料以便確保很少有過量燃料或基本沒有過量燃料可用于在氧氣缺少的情況下形成碳煙，該方法獲得進一步的優(yōu)點。以此方式，在啟動階段使內燃發(fā)動機以加濃系數x≤0.8運轉的方法的實施例也是有利的。另外，在一些情況下，在啟動階段使內燃發(fā)動機以加濃系數X ≤ 0.6運轉的方法的實施例同樣是有利的。此外，在一些情況下，在啟動階段使內燃發(fā)動機以加濃系數X ≤0.4運轉的方法的實施例也是有利的。
[0055]盡管沒有更詳細地進行描述，但預噴射在進氣階段進行或開始的方法的實施例是有利的。例如，基于根據本公開的主噴射(在其期間大部分燃料可用于燃燒)開始或進行，在進氣階段期間噴射相對小的燃料量確保均勻的燃料/空氣混合氣存在于整個燃燒室中。
[0056]轉向該方法的簡短描述，圖6圖示說明了根據本公開的示例方法600，其用于在預定的時間段內啟動發(fā)動機，同時還減少發(fā)動機排放。
[0057] 在602處，方法600包括確定一個或更多個發(fā)動機狀態(tài)或參數。例如，在啟動車輛之前，除了發(fā)動機溫度外，溫度傳感器還可以確定環(huán)境溫度和/或壓力中的一個或更多個。然后，在604處，基于測得的發(fā)動機情況，方法600進一步包括基于確定的發(fā)動機情況設定燃料軌道壓力閾值(P 、加濃系數和點火正時中的一個或更多個。例如，在寒冷的冬天，可以降低燃料軌道壓力閾值，以便減少燃料軌道壓力在起動轉動階段期間累積所需的時間，從而達到燃料軌道壓力閾值。而且，燃料噴射的正時以及加濃系數可以被設定為(例如，為了增加發(fā)動機斜升速率)使得發(fā)動機啟動在預定的時間閾值內發(fā)生，這在一些情況下可以被設定為I秒。在一些實施例中，控制器12可以被配置為基于包含發(fā)動機參數的查詢表設定一個或更多個參數，其中所述所述發(fā)動機參數包含要被測量的發(fā)動機情況。然而，在其他實施例中，基于模型的方法可以被用來根據一個或更多個發(fā)動機情況來確定發(fā)動機參數，例如，溫度和/或壓力。
[0058]在606處，方法600包括致動啟動裝置，從而使被聯接至發(fā)動機汽缸的曲軸旋轉，而不噴射任何燃料，而在610處，控制器12可以例如經由壓力傳感器對燃料軌道壓力于閾值進行比較，以確定燃料壓力是否超過燃料釋放壓力閾值，同時發(fā)動機被致動以及起動轉動。如在本文中所描述的，方法600可以包括基于一個或更多個發(fā)動機狀態(tài)設定閾值，以及響應于閾值調整空燃比。以此方式，為了確保發(fā)動機在預定的時間段內被啟動，該方法還包括降低閾值，以減少燃料壓力到達閾值的時間，同時響應于降低的閾值減小空燃比，以及增加閾值，以增加燃料壓力到達閾值的時間，同時響應于增加的閾值增加空燃比。然而，在一些情況下，例如，不管閾值如何，都可以增加空燃比，以使發(fā)動機啟動持續(xù)時間最小化。
[0059]如果燃料壓力降至燃料釋放壓力閾值之下，通過繼續(xù)發(fā)動機啟動過程同時使曲軸旋轉而不噴射任何燃料，方法600進入到614。如上所述，軌道壓力將會在起動轉動階段期間增加，而不會通過燃料泵柱塞的每個升程以離散的步驟進行噴射?？商娲?，在燃料軌道壓力超過或充分接近燃料釋放壓力閾值(例如，在偏差內)后，以便下一個穩(wěn)定狀態(tài)之前的噴射在發(fā)動機啟動過程中保持足夠的時間，方法600可以進入到622，并且基于確定的加濃系數噴射燃料，同時活塞36降至如上所述的曲軸角度窗口或噴射窗口內。在624處，方法600包括基于確定的點火正時提供火花，以便最佳的燃燒反應在發(fā)動機啟動過程中發(fā)生。以此方式，可以基于一個或更多個發(fā)動機狀態(tài)調整與啟動持續(xù)時間有關的各種發(fā)動機參數，同時將啟動持續(xù)時間維持在預定的窗口內。
[0060]圖7-8示出了根據本公開的在發(fā)動機啟動以及起動運轉期間使用的示例燃料噴射分布圖。
[0061]圖7針對給定的發(fā)動機汽缸示出了氣門正時和活塞位置相對于發(fā)動機位置的映射圖700。在發(fā)動機啟動期間，當發(fā)動機正被曲軸起動時，發(fā)動機控制器可以被配置為調整被輸送給汽缸的燃料的燃料噴射分布圖。具體地，燃料可以在發(fā)動機啟動期間被輸送作為第一分布圖，并且然后在發(fā)動機曲軸起動之后轉變?yōu)榈诙煌姆植紙D。不同的燃料噴射分布圖可以包括作為單個壓縮行程噴射、單個膨脹行程噴射、或其組合、并且有時與一次或更多次進氣行程噴射結合的組合輸送的燃料的直接噴射部分。
[0062]映射圖700沿X-軸以曲軸角度(CAD)圖示說明了發(fā)動機位置。參照其相對于TDC和/或BDC的位置，并且進一步參照其在發(fā)動機循環(huán)的四個行程(進氣、壓縮、做功和排氣)內的位置，曲線708描述了活塞位置(沿y-軸)。如由S形曲線708所指示的，活塞自TDC向下移動，在做功行程結束的時候在BDC降至最低點。活塞然后在排氣行程結束的時候在TDC處返回至頂部?；钊缓笤谶M氣行程期間再次朝向BDC向下移動，壓縮行程結束的時候在TDC返回至其原始的頂部位置。
[0063]曲線702和704描述了在正常發(fā)動機運轉期間用于排氣門(虛線702 )和進氣門(實線704)的氣門正時。如圖所示，當活塞在做功行程結束的時候降至最低點時，排氣門可以正好打開。當活塞完成排氣行程時，排氣門然后可以關閉，排氣門維持打開至少直至隨后的進氣行程已經開始。以相同的方式，進氣門可以在進氣行程開始的時候或在其之前打開，并且可以維持打開至少直至隨后的壓縮行程已經開始。由于排氣門關閉與進氣門打開之間的正時差異，在排氣行程結束之前以及在進氣行程的開始之后，進氣和排氣門都可以在短的持續(xù)時間內打開。兩個氣門都打開的這個階段被稱為進氣與排氣門的正重疊(或簡單地，正氣門重疊)。在一個示例中，進氣與排氣門的正重疊可以是發(fā)動機冷啟動期間存在的發(fā)動機的默認凸輪位置。
[0064]映射圖700的第三曲線(自頂部)描述了示例燃料噴射窗口 712，其跨越發(fā)動機的壓縮階段和膨脹階段，并且其可以在發(fā)動機啟動時以及在發(fā)動機起動轉動期間使用，以降低發(fā)動機啟動排氣PM排放量，而不會使發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性退化。如在本文中所詳述的，由于可以基于各種發(fā)動機參數調整噴射分布圖，因此可以基于起動事件數量調整噴射分布圖。
[0065]在所描述的示例中，在燃料壓力超過燃料軌道壓力閾值之后，描述了起動事件期間使用的燃料噴射分布圖。在本文中，發(fā)動機啟動是發(fā)動機冷啟動，因此，發(fā)動機正時被示為相對于MBT提前。發(fā)動機控制器被配置為基于在712處描述的燃料噴射窗口內的加濃系數向汽缸提供燃料量。具體地，如在320處所示，第一燃料噴射可以相對于在318處示意地示出的MBT提前。除了調整燃料噴射外，還可以調整火花點火正時。例如，諸如當發(fā)動機在極冷的溫度下啟動時，點火正時可以相對于MBT提前。在替代的示例中，可以通過增加壓縮噴射來延遲火花。
[0066]現在轉向圖8，映射圖800示出了可以在發(fā)動機啟動、在曲軸起動期間以及在發(fā)動機怠速控制期間使用的示例燃料噴射分布圖801-804。如在本文中所詳述的，基于自發(fā)動機啟動后的起動事件數量以及基于發(fā)動機啟動是否是發(fā)動機冷啟動或發(fā)動機熱啟動，可以調整噴射分布圖。噴射分布圖進一步描繪了點火正時調整是否還被執(zhí)行(例如，通過使用燃料噴射延遲和/或火花延遲)。
[0067]在801處示出了可以例如在發(fā)動機冷啟動期間使用的第一示例噴射分布圖。具體地，第一噴射分布圖801描繪了起動轉動運轉的第一階段期間的到汽缸的燃料噴射，其中發(fā)動機被致動，但燃料未被噴射。為了簡便起見，汽缸起動事件的第一階段被稱為事件1-n。在燃料壓力降至燃料釋放壓力閾值之間的發(fā)動機啟動階段期間，由于通過根據已經描述的方法使曲軸旋轉來累積燃料壓力，燃料未被噴射到汽缸內。
[0068]在802處示出了可以在發(fā)動機冷啟動期間使用的第二示例噴射分布圖。具體地，第二噴射分布圖802描繪了點火燃燒事件基于期望的發(fā)動機斜升速率而發(fā)生的第二階段期間的到汽缸的燃料噴射。具體地，第二噴射分布圖802描述了壓縮和/或膨脹階段期間的起動轉動運轉的第二階段期間的到汽缸的燃料噴射。為了簡便，冷啟動期間的的汽缸起動事件第二階段被稱為事件n-m。第二噴射分布圖進一步圖示說明了點火正時如何被提前，但仍相對于MBT落在噴射窗口內。
[0069]在803處示出了可以在發(fā)動機熱啟動期間使用的第三示例噴射分布圖。例如，當發(fā)動機在發(fā)動機關閉后的短的時間段之后被重新啟動時，其中的溫度可以相對于車輛外部的環(huán)境溫度情況保持升高。因此，基于確定的發(fā)動機溫度，可以以上述的方式調整一個或更多個發(fā)動機參數。具體地，第三噴射分布圖803還描繪了點火燃燒事件基于期望的發(fā)動機斜升速率而發(fā)生并且發(fā)動機啟動降至預定的時間閾值之下的的第二階段期間的到汽缸的燃料噴射。具體地，第三噴射分布圖803描繪了壓縮和/或膨脹階段期間的起動轉動運轉的第二階段期間的到汽缸的燃料噴射。為了簡便，熱啟動期間的汽缸起動事件的第二階段被稱為事件n’ -m’，其可以不同于發(fā)動機冷啟動的汽缸起動事件。第三噴射分布圖進一步圖示說明了仍落在噴射窗口內的相對于延遲的點火正時。
[0070]在804處示出了可以在發(fā)動機啟動以及起動轉動后并且在發(fā)動機怠速已經獲得之后使用的第四示例噴射分布圖。具體地，第四噴射分布圖804針對自起動轉動完成以后的汽缸起動事件(例如，為了簡便，被稱為事件m至z)的數量描繪了到汽缸的燃料噴射。在發(fā)動機被暖機時的發(fā)動機怠速控制期間，燃料噴射可以被轉變?yōu)閲娚涞狡變鹊哪遣糠秩剂项愃朴谄渌A段期間的燃料供給事件而且還具有進氣行程期間的噴射的分布圖。當發(fā)動機在怠速運轉時，例如，如在804處所示，點火正時可以基于期望的發(fā)動機運轉和性能被設定為MBT。
[0071]以此方式，根據本公開的方法允許高噴射壓力的產生，同時進一步使在小的曲軸角度窗口內(特別是靠近TDC)至少將大部分燃料引入汽缸成為可能。由此，更小比例的噴射的燃料可以到達汽缸的內壁，從而與附著的油膜混合，這取決于噴射的燃料量和噴射的持續(xù)時間。因此，壓縮和/或膨脹期間的靠近TDC的燃料的遲的引入存在用于使在噴射期間到達汽缸的內壁的燃料的比例充分最小化的合適措施，并且因此還呈現用于在啟動階段期間減少原始微粒排放的合適措施。
[0072]注意，在本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)構造一起使用。在本文中所公開的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令被存在非臨時性存儲器中。在本文中所描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所描述的各種動作、操作或功能可以所示順序、并行地被執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣地，實現在本文中所描述的本發(fā)明的示例實施例的特征和優(yōu)點不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖示說明和描述而提供了所述處理順序。取決于所使用的特定策略，所示出的動作、操作和/或功能中的一個或多個可以被重復執(zhí)行。此外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形地表示被編入發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質的永久存儲器的代碼。
[0073]應理解在本文中所公開的構造和程序本質上是示例性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發(fā)動機類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統(tǒng)和構造和其它的特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0074]所附權利要求特別指出被認為是新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可以涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。應當理解，這樣的權利要求包括納入一個或更多個這樣的元件，既不必也不排除兩個或更多個這樣的元件。在這個或相關的申請中，通過修改本權利要求或提出新權利要求，所公開的特征、功能、元件和/或性質的其它組合和子組合可以被要求保護。這樣的權利要求，無論是比原權利要求范圍寬、窄、相同或不同，均被認為包含在本公開的主題內。
【權利要求】
1.一種用于在啟動階段期間減少來自使用點火的直噴發(fā)動機的微粒排放的方法，所述方法包含: 基于一個或多個發(fā)動機情況，調整燃料釋放壓力閾值和加濃系數中的至少一個； 致動啟動裝置，以使被聯接至發(fā)動機汽缸的曲軸旋轉，而不噴射任何燃料； 僅當燃料壓力超過所述燃料釋放壓力閾值時，基于所述加濃系數向所述汽缸供應燃料；以及 使汽缸充氣分層，同時在所述發(fā)動機的壓縮階段和膨脹階段中的一個階段內調整至少一次燃料噴射。
2.根據權利要求1所述的方法，其中靠近點火上止點執(zhí)行至少一次被調整的噴射，并且其中在由以下中的至少一個限定的曲軸角度范圍內開始所述至少一次噴射: 點火上止點之前125°和點火上止點之后75° ; 點火上止點之前90°和點火上止點之后45° ;以及 點火上止點之前60° °和點火上止點之后15°。
3.根據權利要求2所述的方法，其中在所述壓縮階段期間開始所述至少一次被調整的噴射。
4.根據權利要求2所述的方法，其中在所述膨脹階段中開始所述至少一次被調整的噴射。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述燃料釋放壓力閾值包括選自由30巴、50巴和75巴組成的組的壓力閾值。
6.根據權利要求1所述的方法，其中在啟動階段期間使所述發(fā)動機以降至加濃閾值之下的加濃系數運轉，并且其中所述加濃系數被定義為實際供應的燃料質量與化學計量比燃燒所需的燃料質量之比，所述加濃閾值選自由3、1.5,0.8,0.6和0.4組成的組。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述燃料釋放壓力閾值在更低的發(fā)動機溫度下降低。
8.根據權利要求7所述的方法，所述方法還包括，基于降低的燃料釋放壓力閾值，提前燃料噴射和點火正時中的至少一個。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述燃料釋放壓力閾值響應于更高的發(fā)動機溫度而增加。
10.根據權利要求9所述的方法，所述方法還包括，基于增加的燃料釋放壓力閾值，延遲燃料噴射和點火正時中的至少一個。
11.根據權利要求1所述的方法，其中在進氣階段期間進行預噴射。
12.—種用于使發(fā)動機自靜止啟動的方法,其包含: 僅在燃料壓力到達閾值之后，將燃料噴射至運轉的發(fā)動機； 調整由所述發(fā)動機中的噴射的燃料產生的空燃比，所述空燃比隨著所述閾值降低而變稀；以及 火花點火分層混合氣中的噴射的燃料。
13.根據權利要求12所述的方法，所述方法還包含，在由點火上止點之前的125°和點火上止點之后的75°的范圍內的曲軸角度限定的窗口內噴射燃料。
14.根據權利要求12所述的方法，所述方法還包含，隨著所述閾值增加而使所述空燃比變濃。
15.根據權利要求13所述的方法，其中使所述發(fā)動機自靜止啟動包括執(zhí)行發(fā)動機冷啟動，所述發(fā)動機冷啟動由與環(huán)境溫度一致的發(fā)動機溫度指示。
16.根據權利要求15所述的方法,所述方法還包含,基于一個或多個發(fā)動機情況設定所述閾值，并且響應于所述閾值而調整所述空燃比，所述方法還包括，降低所述閾值，以減少所述燃料壓力到達所述閾值的時間，同時使所述空燃比變稀，以及增加所述閾值，以增加所述燃料壓力到達所述閾值的時間，同時使所述空燃比變濃。
17.一種用于調節(jié)發(fā)動機啟動階段的方法，所述方法包含: 致動啟動裝置，以使被聯接至發(fā)動機汽缸的曲軸旋轉，同時不噴射燃料以累積燃料壓力； 僅當燃料壓力超過所述燃料釋放壓力閾值時，向所述汽缸供應燃料；以及使汽缸充氣分層，同時調整在跨越所述發(fā)動機的壓縮階段和膨脹階段的噴射窗口內的燃料噴射。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述燃料釋放壓力閾值響應于更低的溫度而降低，并且響應于更高的溫度而增加。
19.根據權利要求18所述的方法，其中調整被定義為實際供應的燃料質量與化學計量比燃燒所需的燃料質量之比的加濃系數，以調整發(fā)動機斜升時間。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述噴射窗口包含在點火上止點之前的125°和點火上止點之后的75°的范圍內的曲軸角度。
【文檔編號】F02D41/06GK103925093SQ201410014490
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權日:2013年1月11日
【發(fā)明者】H·H·羅蘭德, G·魯文 申請人:福特環(huán)球技術公司