本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機及用于它們的控制的方法和設備。

背景技術：

發(fā)動機小型化包括減少發(fā)動機排量和發(fā)動機氣缸數(shù)量，以減輕重量、摩擦和泵送損失，同時增加發(fā)動機在高速、高負載操作區(qū)域的操作，以根據(jù)功率和效率保持發(fā)動機的性能。已知的小型發(fā)動機采用進氣壓縮機提高空氣流動，對發(fā)動機爆震和排氣排放物造成影響。一種已知的減少爆震的發(fā)動機控制策略包括通過控制火花點火正時而延遲燃燒定相，在發(fā)動機效率上相應地降低。一種已知的管理NOx排放物的發(fā)動機控制策略包括在氣缸與再循環(huán)排氣的稀釋增加的情況下操作，帶來了降低燃燒穩(wěn)定性的相應風險。

技術實現(xiàn)要素：

描述了一種包括進氣壓縮機的火花點火直接燃料噴射式內(nèi)燃發(fā)動機(發(fā)動機)。一種控制發(fā)動機的方法包括將發(fā)動機負載分成多個單獨的、連續(xù)的、在最小負載區(qū)域和最大負載區(qū)域之間的負載區(qū)域，以及監(jiān)視發(fā)動機負載。響應于所監(jiān)視的與多個負載區(qū)域相關的發(fā)動機負載，一種優(yōu)選的燃料噴射策略和優(yōu)選的點火正時被選擇，并被執(zhí)行用于每個氣缸事件。響應于與多個負載區(qū)域相關的所監(jiān)視的發(fā)動機負載，選擇用于每個氣缸事件的優(yōu)選的燃料噴射策略和優(yōu)選的點火正時包括基于發(fā)動機負載選擇優(yōu)選的點火正時，并且選擇執(zhí)行后點火的第一燃料噴射事件，其中，第一燃料噴射事件在與用于火花點火事件的優(yōu)選正時相關的預定正時處輸送設定的燃料質(zhì)量，而與發(fā)動機負載無關。第一預點火燃料噴射事件被選擇，并 且包括在第二燃料噴射正時處噴射的第二燃料質(zhì)量，其中第一預點火燃料噴射事件的噴射結束正時處于與用于火花點火事件的優(yōu)選的點火正時相關的預定正時處，而與發(fā)動機負載無關，并且其中第二燃料質(zhì)量相對于發(fā)動機負載來確定。

結合附圖，如所附權利要求書所限定，從用于實施本教義的一些最佳方式和其他實施例的以下詳細描述，能夠很容易了解本教義中的以上特征和優(yōu)點及其他特征和優(yōu)點。

附圖說明

以舉例的方式，現(xiàn)參考附圖對一個或多個實施例進行描述，其中：

根據(jù)本發(fā)明，圖1示意性地示出了一種包括排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機；

根據(jù)本發(fā)明，圖2示意性地示出了一種發(fā)動機燃料控制例程，其采用參照圖1所述的發(fā)動機的實施例；

根據(jù)本發(fā)明，圖3和圖4以曲線圖示出了與采用燃料控制例程的實施例操作的示例性發(fā)動機的發(fā)動機負載相關的燃料噴射正時；以及

根據(jù)本發(fā)明，圖5以曲線圖示出了與在四個負載區(qū)域中的每一個負載區(qū)域采用本文所述的燃料控制例程的實施例而操作的示例性發(fā)動機的發(fā)動機曲柄角相關的噴射脈沖。

具體實施方式

現(xiàn)在參照附圖，其中描述僅僅是為示出某些示例性實施例的目的，而不是為了限制本發(fā)明，圖1示意性地示出了一種內(nèi)燃發(fā)動機(發(fā)動機)100，其包括發(fā)動機控制器26和根據(jù)本發(fā)明的實施例布置的排氣后處理系統(tǒng)50。發(fā)動機100為多缸火花點火直接噴射式(SIDI)內(nèi)燃發(fā)動機，其優(yōu)選采用包括高擠壓凹頂活塞(high-squish bowl-in-piston piston)的開放式燃燒室?guī)缀涡螤?，并在一個實施例中包括分層燃燒充氣操作。發(fā)動機控制系統(tǒng)通 過燃料噴射器47的快速脈沖來控制燃料噴射。在給定的發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的多個噴射事件需要實現(xiàn)輸出大量的燃料，以在點火事件之前與空氣混合，在點火事件之后有短時噴射事件，以在火花點火事件啟動之后準確且精確地輸出少量燃料。發(fā)動機100配置成隨著所示的火花點火燃燒來操作，雖然本文所描述的概念可用于其他發(fā)動機配置。發(fā)動機100可用于例如客車、卡車、農(nóng)用車或工程車的地面車輛，也可用于海洋車輛上，或用于固定設置中，例如耦合到電力發(fā)電機。

發(fā)動機100優(yōu)選地包括多氣缸發(fā)動機機體7、用于將進氣引導至發(fā)動機100的氣缸的進氣歧管8，以及用于吸入排氣以引導通過排氣后處理系統(tǒng)50的排氣歧管9。發(fā)動機100優(yōu)選地在進氣-壓縮-燃燒-排氣的重復執(zhí)行沖程的四沖程燃燒循環(huán)中操作。在一個實施例中，渦輪增壓器，例如可變幾何渦輪增壓器(VGT)包括渦輪機28，其流體耦合至排氣后處理系統(tǒng)50上游的排氣歧管9，以及進氣壓縮機10?？商娲?，進氣壓縮機10可以是增壓器或可用于增加進氣量和氣流的另一裝置的元件。發(fā)動機100包括多個直接噴射式燃料噴射器47，其布置成將燃料直接噴射到各個燃燒室中。燃料噴射器47可以是任何合適的直接噴射式裝置，且在一個實施例中為螺線管致動裝置?？商娲兀谝粋€實施例中，燃料噴射器47可以是壓電致動裝置。燃料經(jīng)由低壓燃料泵41、燃料過濾器組件42、高壓燃料泵43、燃料計量閥44和使用壓力調(diào)節(jié)閥46的燃料軌道45從燃料儲罐供應至燃料噴射器47。發(fā)動機氣缸中的每個氣缸優(yōu)選地包括由點火模塊激活的火花塞25。每個火花塞25包括插入到燃燒室中的尖部，其包括具有在其間形成的火花塞間隙的電極和陰極。燃料噴射器47和火花塞25的尖部優(yōu)選地相對于彼此鄰近地放置，使得噴射的燃料與火花塞尖部相互作用。

發(fā)動機100包括進氣系統(tǒng)，其可包括進氣過濾器48、空氣質(zhì)量流量傳感器49、進氣壓縮機10、增壓空氣冷卻器11、節(jié)氣門13、用于監(jiān)視增壓壓力和進氣溫度的傳感器12，以及其它可能有用的傳感裝置。發(fā)動機100可包括排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，其將排氣從排氣歧管9流體地引導至進氣歧管8。在一個實施例中，EGR系統(tǒng)可包括EGR閥14、包括旁路閥15 的EGR冷卻器17、EGR出口溫度傳感器18、EGR冷卻器入口溫度傳感器31，以及真空開關16。進氣歧管8還可包括用于混合進氣和再循環(huán)排氣的多個渦流閥19。其它發(fā)動機監(jiān)視傳感器可包括曲軸位置傳感器20、凸輪軸位置傳感器21、冷卻劑溫度傳感器22、油位開關23以及油壓開關24等等。一個或多個發(fā)動機監(jiān)視傳感器可用合適的可執(zhí)行模型代替。

當使用時，其它未示出的發(fā)動機部件和系統(tǒng)包括活塞、曲軸、氣缸蓋、進氣閥、排氣閥、凸輪軸，以及可變凸輪相位器。氣缸蓋提供了用于進氣端口、排氣端口、進氣閥、排氣閥、直接噴射式氣缸內(nèi)燃料噴射器47以及火花塞25的機械機構?？墒褂闷渌l(fā)動機部件，包括用于可變凸輪定相及可變閥致動的進氣和/或排氣閥控制機構和方案。

發(fā)動機控制器26監(jiān)視各種傳感裝置并執(zhí)行控制例程以命令各個致動器響應于操作者命令來控制發(fā)動機100的操作。操作者命令可從各種操作者輸入裝置來確定，該操作者輸入裝置包括，例如，踏板組件27，其包括(作為示例)加速器踏板和制動器踏板。與發(fā)動機操作相關聯(lián)的其它傳感裝置可包括(僅作為示例)大氣壓傳感器、環(huán)境空氣溫度傳感器、VGT位置傳感器、排氣溫度傳感器31、空氣增壓入口溫度傳感器32以及空氣增壓出口溫度傳感器33等等。

排氣后處理系統(tǒng)50可包括多個流體連接的排氣凈化裝置，用于在發(fā)動機排氣排出到環(huán)境空氣之前將其凈化。排氣凈化裝置可以是配置成氧化、還原、過濾或以其它方式處理排氣供給流組成的任何裝置，所述排氣供給流組成包括但不限于，烴類、一氧化碳、氮氧化物(NOx)以及顆粒物。這種排氣凈化裝置可包括氧化催化劑53、顆粒過濾器54以及選擇性催化劑還原裝置(SCR)55，其可被供應來自還原劑輸送系統(tǒng)60的還原劑，所述還原劑輸送系統(tǒng)60包括位于排氣供給流上游的噴射噴嘴62。在一個實施例中，SCR 55為基于尿素的裝置，且噴射的還原劑為尿素。當發(fā)動機100應用在地面車輛上時，氧化催化劑53可緊密地耦合至排氣歧管9且位于發(fā)動機艙內(nèi)，且顆粒過濾器54可緊密地耦合至氧化催化劑53，其中SCR55在地板下位置中的下游。在一個布置中，所示實施例包括排氣后處理系統(tǒng)50的元件，其是示意性的。在一個替代實施例中，顆粒過濾器54可布 置在氧化催化劑53的上游。在一個實施例中，顆粒過濾器54和氧化催化劑53可并置在單個基板上和/或并置在單個機械組件中。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可使用排氣后處理系統(tǒng)50的元件的其它布置，這種布置包括增加其它排氣凈化裝置和/或省去排氣凈化裝置中的一個或多個，這取決于具體應用的排氣凈化要求。

用于監(jiān)視排氣后處理系統(tǒng)50的排氣凈化裝置的傳感器優(yōu)選地包括排氣傳感器58、顆粒物質(zhì)傳感器56和壓差傳感器57，該壓差傳感器57用于監(jiān)視通過顆粒過濾器54、溫度傳感器59、和/或其它適合的感測裝置和用于監(jiān)視排氣供給流的模型。排氣傳感器58可以是發(fā)動機排放物NOx傳感器、寬量程含氧傳感器，或另一適合的排氣感測裝置。這些傳感器和模型可以布置成監(jiān)視或者另外確定與排氣凈化裝置的各個裝置的性能相關聯(lián)的參數(shù)、監(jiān)視與排氣凈化裝置的子集的性能相關聯(lián)的參數(shù)，或者監(jiān)視與總體排氣后處理系統(tǒng)50的性能相關聯(lián)的參數(shù)。排氣傳感器58優(yōu)選地布置成監(jiān)視在氧化催化劑53上游的排氣供給流?？商娲鼗虼送?，排氣傳感器58可布置成監(jiān)視在氧化催化劑53下游的排氣供給流。

排氣傳感器58可以制作為具有感測元件和集成供電的加熱元件的平面型氧化鋯雙單元裝置。加熱器控制器電連接至排氣傳感器58的加熱元件以控制給其供應的電源。加熱器控制器控制到加熱元件的電源以將排氣傳感器58的感測元件的溫度保持在預定的溫度范圍內(nèi)。加熱器控制器采用任何適合的電壓控制例程(包括例如脈沖寬度調(diào)制控制例程)，來控制到加熱元件的電源。在最初的發(fā)動機操作期間，加熱器控制器以一種方式控制到加熱元件的電源，該方式限制了到排氣傳感器58的熱沖擊，該熱沖擊可能由在排氣供給流中存在的水或其它液體的沖擊引起。這可以稱為操作的冷凝水相。

如這里所描述的，發(fā)動機控制器可操作地連接至內(nèi)燃發(fā)動機100，且包括可執(zhí)行控制操作的一個或多個指令集。發(fā)動機控制優(yōu)選地包括控制各個發(fā)動機操作參數(shù)，包括通過化學反應工藝來控制優(yōu)選的發(fā)動機控制狀態(tài)以使得各個排氣組分最小化，該化學反應工藝就非限制性舉例而言包括氧化、還原、過濾和選擇性還原。其它發(fā)動機控制狀態(tài)包括控制操作參數(shù)以 加熱發(fā)動機100，且傳遞熱量或者另外以及時方式加熱后處理系統(tǒng)50的排氣凈化裝置的各個裝置，以便快速地影響它們的操作，因而使得冷啟動排放物最小化。

如參考圖2詳細地描述，噴射燃料包括一個第一燃料脈沖或多個第一燃料脈沖的正時噴射，其將實現(xiàn)在燃燒室中的優(yōu)選的燃料/空氣混合物制備。優(yōu)選的燃料/空氣混合物通常包括足量的燃料脈沖以向發(fā)動機提供動力來滿足駕駛者的扭矩需求，其與滿足排放物和煙氣要求及燃燒穩(wěn)定性的發(fā)動機操作保持平衡。點燃火花塞優(yōu)選地包括選擇點火正時，其實現(xiàn)了在發(fā)動機操作條件下發(fā)動機的平均最佳扭矩(MBT)；或另一火花正時，其在最小化排放物的同時最大化發(fā)動機扭矩和燃燒穩(wěn)定性?；鸹ㄕ龝r通?；陬A定的發(fā)動機校準來確定，該預定的發(fā)動機校準考慮了包括發(fā)動機速度和負載、冷卻劑溫度、EGR分數(shù)以及其它因素的發(fā)動機操作條件?？商娲兀敯l(fā)動機在冷啟動后初始操作時，點火正時可從加熱操作延遲，以影響排氣后處理系統(tǒng)的部件的快速加熱和起燃。在啟動點火正時之后緊接的燃料噴射基本上提高了在燃燒室中的早期火焰核心發(fā)展的重復性和魯棒性。在燃燒過程中的早期階段期間，所描述的噴射正時提高了在火花塞間隙位置處的空氣-燃料混合物條件。這進而提高整個燃燒過程的整體重復性和魯棒性，這會導致平穩(wěn)的、一致的由這種如指示平均有效壓力的變化系數(shù)(COV-IMEP)的參數(shù)來測量的發(fā)動機操作。

術語控制器、控制模塊、模塊、控制裝置、控制單元、處理器和類似術語是指以下物件的任何一種或多種組合：特殊應用集成電路(ASIC)、電子電路，例如微處理器的中央處理器，以及以存儲器和存儲裝置(只讀、可編程只讀、隨機存儲、硬盤驅動等)形式的相關聯(lián)非暫時存儲器部件。非暫時存儲器部件能夠以可由提供描述功能的一個或多個處理器訪問的軟件或固件程序或例程、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、信號調(diào)節(jié)和緩沖電路以及其它部件中的一個或多個的形式，存儲機器可讀指令。輸入/輸出電路和裝置包括模擬/數(shù)字轉換器及相關的監(jiān)視來自傳感器的輸入的裝置，這些輸入是以預定的采樣頻率或者響應于觸發(fā)事件而監(jiān)視。軟件、固件、程序、指令、控制例程、代碼、算法和類似術語意指任何控制器可 執(zhí)行指令集，包括校準和查找表。每個控制器執(zhí)行控制例程以提供所需功能，包括監(jiān)視來自感測裝置和其它聯(lián)網(wǎng)控制器的輸入，并執(zhí)行控制與診斷例程以控制致動器的操作。例程可以按有規(guī)律的間隔執(zhí)行，例如，在正在進行的操作期間，各間隔100微秒或3.125、6.25、12.5、25和100毫秒?？商娲?，例程可以響應于觸發(fā)事件的出現(xiàn)而被執(zhí)行。可使用直接有線鏈路、聯(lián)網(wǎng)通信總線鏈路、無線鏈路或任何另外適合的通信鏈路來實現(xiàn)控制器之間的通信，以及控制器、致動器和/或傳感器之間的通信。通信包括以任何適合的形式交換數(shù)據(jù)信號，包括例如經(jīng)由導電介質(zhì)的電信號、經(jīng)由空氣的電磁信號、經(jīng)由光波導的光信號等等。數(shù)據(jù)信號可以包括代表來自傳感器的輸入的信號、代表致動器命令的信號，和控制器之間的通信信號。術語“模型”是指基于處理器的或處理器可執(zhí)行的代碼，以及對裝置的物理存在或物理過程模擬的相關聯(lián)校準。如本文所使用，術語“動態(tài)的”和“動態(tài)地”以及相關術語描述了步驟或過程，其實時執(zhí)行并且其特征在于：在例程的執(zhí)行期間或例程執(zhí)行的迭代之間，監(jiān)視或另外確定參數(shù)的狀態(tài)并且有規(guī)律地或周期性地更新參數(shù)的狀態(tài)。在一個實施例中，這包括如下。

圖2示意性地示出了采用上面所述的發(fā)動機100的實施例的燃料控制例程200。燃料控制例程200優(yōu)選在發(fā)動機操作期間由發(fā)動機控制器26周期性地執(zhí)行為一個或多個指令集和伴隨校準。表1提供為略語表，其中數(shù)字標記的塊和相應的函數(shù)對應于燃料控制例程200闡明如下。

表1

發(fā)動機負載定義為對于來自示例性發(fā)動機的功率的需求，優(yōu)選地表達為發(fā)動機的最大功率容量的百分比。

在發(fā)動機校準和研發(fā)期間，最大發(fā)動機負載可以確定并分隔為范圍在最小負載區(qū)域和最大負載區(qū)域之間的多個單獨鄰接負載區(qū)域。負載區(qū)域可以選擇為與發(fā)動機配置的細節(jié)相一致，因為其涉及進氣空氣管理和控制，包括采用進氣空氣壓縮機10的發(fā)動機增壓、進氣和排氣閥定相、例如分層進氣或均勻充氣的選定燃燒模式，及其它因素。

火花點火正時(SPK_ADV)優(yōu)選地被預定，并選擇以將發(fā)動機扭矩和燃燒穩(wěn)定性最大化，同時將發(fā)動機的排氣排放物最小化，考慮了發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)，包括發(fā)動機速度和負載、冷卻劑溫度和EGR分數(shù)等等。當發(fā)動機在冷啟動后初始操作時，可以延遲點火正時以達到排氣后處理系統(tǒng)的部件的快速加熱和起燃。與負載相關聯(lián)的燃料噴射策略包含燃料噴射正時和單次注射燃料質(zhì)量。

在一個實施例中可以有四個負載區(qū)域，在圖3和圖4中顯示為區(qū)域I、II、III和IV，區(qū)域I還稱為最小負載區(qū)域，且區(qū)域IV還稱為最大負載區(qū)域。可以選擇其他數(shù)量的負載區(qū)域。最小負載區(qū)域對應于進氣壓縮機10處于零增壓狀態(tài)的發(fā)動機操作，且在一個實施例中進氣歧管壓力范圍在-50kPa到-100kPa之間。最大負載區(qū)域對應于進氣壓縮機10處于或接近滿增壓狀態(tài)的發(fā)動機操作，例如，在一個實施例中進氣歧管壓力范圍在+150kPa到+200kPa之間。

區(qū)域I中的發(fā)動機操作優(yōu)選地包括在每一氣缸事件期間執(zhí)行兩次燃料噴射事件，包括后點火燃料噴射事件和第一預點火燃料噴射事件。區(qū)域II中的發(fā)動機操作優(yōu)選地包括在每一氣缸事件期間執(zhí)行三次燃料噴射事件，包括來自區(qū)域I的后點火燃料噴射事件和第一預點火燃料噴射事件，以及第二預點火燃料噴射事件。區(qū)域III中的發(fā)動機操作優(yōu)選地包括在每一氣缸事件期間執(zhí)行四次燃料噴射事件，包括來自區(qū)域I的后點火燃料噴射事件和第一預點火燃料噴射事件、來自區(qū)域II的第二預點火燃料噴射事件，以及來自區(qū)域III的第三預點火燃料噴射事件。區(qū)域IV中的發(fā)動機操作優(yōu)選地包括在每一氣缸事件期間執(zhí)行五次燃料噴射事件，包括來自區(qū)域I 的后點火燃料噴射事件和第一預點火燃料噴射事件、來自區(qū)域II的第二預點火燃料噴射事件，以及來自區(qū)域III的第三預點火燃料噴射事件。燃料噴射事件中的每一個都根據(jù)噴射正時和噴射的燃料質(zhì)量進行表征并執(zhí)行。

后點火燃料噴射事件包括第一燃料質(zhì)量Q1和第一燃料噴射正時EOI1。用于后點火燃料噴射事件的正時可與噴射結束(EOI)的正時相關，并相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定，如下所示：

EOI1＝SPK_ADV-K1xG1(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [1]

該項包括發(fā)動機特定因子K1和G1，其中G1基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載來選擇。可替代地，用于后點火燃料噴射事件的正時可與噴射開始(SOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定。

在整個負載區(qū)域中，第一燃料質(zhì)量Q1優(yōu)選地為常數(shù)值。

Q1＝Qs＝常數(shù) [2]

后點火燃料噴射事件包括在啟動點火事件后立即噴射燃料，以在燃燒的早期階段期間改善火花塞間隙位置處的空氣-燃料混合狀況。該操作意在改善整個燃燒過程的整體重復性和魯棒性，且如指示平均有效壓力變化系數(shù)(COV-IMEP)之類的參數(shù)所測量的那樣，其使得發(fā)動機操作平穩(wěn)一致。這對于負載區(qū)域中的每一個負載區(qū)域保持不變。

第一預點火燃料噴射事件在區(qū)域I負載區(qū)域中的操作期間引入，并優(yōu)選地包括第二燃料質(zhì)量Q2和第二燃料噴射正時EOI2。用于第一預點火燃料噴射事件的正時可與噴射結束(EOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定，如下所示：

EOI2＝SPK_ADV+K2xG2(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [3]

該項包括發(fā)動機特定因子K2和G2，其中G2基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載來選擇。可替代地，用于第一預點火燃料噴射事件的正時可與噴射開始(SOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定。

第二燃料質(zhì)量Q2優(yōu)選地取決于發(fā)動機速度和負載，并且使用比例因子H2來確定，如下所示。

Q2＝H2(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [4]

因此，在區(qū)域I中的操作期間噴射的整體燃料質(zhì)量包括第一燃料質(zhì)量Q1和第二燃料質(zhì)量Q2。當發(fā)動機在區(qū)域I外操作時，第一燃料質(zhì)量Q1和第二燃料質(zhì)量Q2以及第一燃料噴射正時EOI1和第二燃料噴射正時EOI2相對于發(fā)動機速度和負載來確定。

第二預點火燃料噴射事件在區(qū)域II負載區(qū)域中的發(fā)動機操作期間引入，并優(yōu)選地包括第三燃料質(zhì)量Q3和第三燃料噴射正時EOI3。用于第二預點火燃料噴射事件的正時可與噴射結束(EOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定，如下所示：

EOI3＝C3+K3xG3(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [5]

該項包括發(fā)動機特定因子C3、K3和G3，其中C3和K3為對于發(fā)動機配置特定的常數(shù)，并且G3基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載來選擇?？商娲?，用于第二預點火燃料噴射事件的正時可與噴射開始(SOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定。

第三燃料質(zhì)量Q3優(yōu)選地取決于發(fā)動機速度和負載，并且使用比例因子H3來確定，如下所示。

Q3＝H3(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [6]

當發(fā)動機在區(qū)域III或區(qū)域IV中操作時，第一燃料質(zhì)量Q1、第二燃料質(zhì)量Q2和第三燃料質(zhì)量Q3以及第一燃料噴射正時EOI1、第二燃料噴射正時EOI2和第三燃料噴射正時EOI3相對于發(fā)動機速度和負載來確定。

第三預點火燃料噴射事件在區(qū)域III負載區(qū)域中的發(fā)動機操作期間引入，并優(yōu)選地包括第四燃料質(zhì)量Q4和第四燃料噴射正時EOI4。用于第三預點火燃料噴射事件的正時可與噴射結束(EOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定，如下所示：

EOI4＝C4+K4xG4(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [7]

該項包括發(fā)動機特定因子C4、K4和G4，其中C4和K4為對于發(fā)動機配置特定的常數(shù)，并且G4基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載來選擇。可替 代地，第四預點火燃料噴射事件的正時可與噴射開始(SOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定。

第四燃料質(zhì)量Q4優(yōu)選地取決于發(fā)動機速度和負載，并且使用比例因子H4來確定，如下所示。

Q4＝H4(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [8]

當發(fā)動機在區(qū)域IV中操作時，第一燃料質(zhì)量Q1、第二燃料質(zhì)量Q2、第三燃料質(zhì)量Q3和第四燃料質(zhì)量Q4以及第一燃料噴射正時EOI1、第二燃料噴射正時EOI2、第三燃料噴射正時EOI3和第四燃料噴射正時EOI4相對于發(fā)動機速度和負載來確定。

第四預點火燃料噴射事件在區(qū)域IV負載區(qū)域中的發(fā)動機操作期間引入，并且優(yōu)選地包括第五燃料質(zhì)量Q5和第五燃料噴射正時EOI5。用于第四預點火燃料噴射事件的正時可以與噴射結束(EOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定，如下：

EOI5＝C5+K5xG5(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [9]

該項包括發(fā)動機特定的因子C5、K5和G5，其中C5和K5是對于發(fā)動機配置特定的常數(shù)，并且G5基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載來選擇?？商娲兀谒念A點火燃料噴射事件的正時可以與噴射啟動(SOI)的正時相關，并且相對于火花點火正時(SPK_ADV)來確定。

第五燃料質(zhì)量Q5優(yōu)選地取決于發(fā)動機速度和負載，并且使用比例因子H5來確定，如下。

Q5＝H5(發(fā)動機_速度，發(fā)動機_負載) [10]

當發(fā)動機在區(qū)域IV中操作時，第一燃料質(zhì)量Q1、第二燃料質(zhì)量Q2、第三燃料質(zhì)量Q3和第四燃料質(zhì)量Q4以及第一燃料噴射正時EOI1、第二燃料噴射正時EOI2、第三燃料噴射正時EOI3和第四燃料噴射正時EOI4相對于發(fā)動機速度和負載來確定。

因而，燃料質(zhì)量(例如，第一燃料質(zhì)量Q1、第二燃料質(zhì)量Q2、第三燃料質(zhì)量Q3、第四燃料質(zhì)量Q4和第五燃料質(zhì)量Q5)相對于發(fā)動機負載 來選擇，其中第一燃料質(zhì)量Q1針對整個負載范圍設定為以1mg量級的恒定少量燃料。第二燃料質(zhì)量Q2被選擇為隨著發(fā)動機負載增加而逐漸輸送增加的燃料量。第二燃料質(zhì)量Q2用于控制發(fā)動機負載和發(fā)動機爆震。

第三燃料質(zhì)量Q3被選擇為隨著發(fā)動機負載增加而逐漸輸送增加的燃料量。第三燃料質(zhì)量Q3和后續(xù)燃料質(zhì)量(例如，第四燃料質(zhì)量Q4和第五燃料質(zhì)量Q5)用于控制煙塵排放物。

包括響應于發(fā)動機負載而控制多個噴射事件的正時和數(shù)量的本文描述的燃料控制例程200可以通過響應于與多個負載區(qū)域相關的受監(jiān)視發(fā)動機負載為每個氣缸事件選擇優(yōu)選的燃料噴射策略和優(yōu)選的點火正時，來抑制發(fā)動機爆震、增加熱效率并減小發(fā)動機燃燒可變性，以改進升壓式稀釋SIDI燃燒發(fā)動機的燃燒性能。

圖3以曲線圖示出了采用本文描述的燃料控制例程200的實施例操作的示例性發(fā)動機的噴射正時(^ObTDC)304與發(fā)動機負載(kPa)302的關系。這種正時示為與火花提早正時305(如圖所示不變)相關。曲線圖指示與用于四個發(fā)動機負載區(qū)域(即，區(qū)域I、II、III和IV)中的每個負載區(qū)域的燃燒穩(wěn)定性控制310、爆震控制320和煙塵控制330相關聯(lián)的噴射脈沖。操作包括第一燃料噴射事件，其包括第一噴射啟動(SOI)314的正時和第一噴射結束(EOI)312的正時、用于第二SOI 324的正時和用于第二EOI 322的正時、用于第三SOI 334的正時和用于第三EOI 332的正時、用于第四SOI 344的正時和用于第四EOI 342的正時，以及用于第五SOI 354的正時和用于第五EOI 352的正時。第一EOI 312、第二SOI 324、第三SOI 334、第四SOI 344和第五SOI 354在發(fā)動機負載的整個范圍中全部處于與火花提前305相關的固定正時點處，且第二EOI 322、第三EOI 332、第四EOI 342和第五EOI 352隨著負載增加而增加。第一EOI 312是設定的正時，因為第一燃料質(zhì)量Q1優(yōu)選地設定為用于整個負載范圍的恒定少量燃料。

圖4以曲線圖示出了采用本文描述的燃料控制例程200的實施例操作的示例性發(fā)動機的噴射正時(^ObTDC)404與發(fā)動機負載(kPa)402的關系。這種正時示為與火花提早正時405(如圖所示隨著負載增加而降低) 相關。曲線圖指示與用于四個發(fā)動機負載區(qū)域(即，區(qū)域I、II、III和IV)中的每個發(fā)動機負載區(qū)域的燃燒穩(wěn)定性控制410、爆震控制420和煙塵控制340相關聯(lián)的噴射脈沖。操作包括第一燃料噴射事件，其包括用于第一噴射啟動(SOI)414的正時和用于第一噴射結束(EOI)412的正時、用于第二SOI 424的正時和用于第二EOI 422的正時、用于第三SOI 434的正時和用于第三EOI 432的正時、用于第四SOI 444的正時和用于第四EOI 442的正時，以及用于第五SOI 454的正時和用于第五EOI 452的正時。第一SOI 414和第二EOI 422在發(fā)動機負載的整個范圍中處于與火花提前405相關的固定正時點處。第三EOI 432、第四EOI 442和第五EOI 452在發(fā)動機負載的整個范圍中處于與TDC相關的固定正時點處。第三SOI 434、第四SOI 444和第五SOI 454隨著負載增加而增加。

圖5以曲線圖示出了在四個負載區(qū)域(如區(qū)域，區(qū)域I、II、III和IV所示)中采用本文描述的燃料控制例程200的實施例操作的示例性發(fā)動機的噴射脈沖502與發(fā)動機曲柄角(deg.bTDC)504的關系。噴射脈沖示出與點火正時506相關。曲線圖指示與四個發(fā)動機負載區(qū)域(即，區(qū)域I、II、III和IV)中的每個發(fā)動機負載區(qū)域的燃燒穩(wěn)定性控制510、爆震控制520和煙塵控制530相關聯(lián)的噴射脈沖。各個操作指示了與煙塵控制相關的燃料控制在較高負載(即，在區(qū)域III和IV中的操作期間)處發(fā)生，與爆震控制相關的燃料控制在所有負載處發(fā)生，但強調(diào)其在包括區(qū)域II、III和IV的較高負載處。與燃燒穩(wěn)定性相關的燃料控制在所有的負載處發(fā)生。

詳細說明和附圖或圖是對本教導的支持和描述，但是本教導的范圍僅由權利要求限定。盡管用于執(zhí)行本教導的一些最佳模式和其他實施例已經(jīng)詳細地進行了描述，但用于實踐在所附權利要求書中限定的本教導的各種替代設計和實施例存在。