專利名稱：直接噴射發(fā)動機空轉(zhuǎn)時的表觀轉(zhuǎn)矩儲備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于直接燃料噴射發(fā)動機的系統(tǒng)禾昉法。
背景技術(shù)：
在這部分中敘述只是提供與本發(fā)明公開相關(guān)的背景信息，而不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
對于四沖程內(nèi)燃機，控制iiA每個缸的燃料和空氣的總量是獲得最佳性能 的關(guān)鍵。飽的進氣和排氣閥正時也能提供更好盼性能。常規(guī)的發(fā)動機包括調(diào) 整閥正時的凸輪軸?？梢钥刂仆馆嗇S旋轉(zhuǎn)確保每個闊的合適正時。另外，可以 包括相對于曲軸可改變凸輪軸位置的凸輪移相器，其為恰當(dāng)調(diào)整每個閥的正時 提供更進一步的機會。
發(fā)動機內(nèi)燃料噴射器的位置和燃料噴射正時的控制也影響發(fā)動機性能。進 氣口燃料噴射式發(fā)動機在每個缸中設(shè)置燃料噴射器，其安裝在靠近缸蓋的進氣 總管中。可以控制每個噴射器單獨地或者成組地靠ifia氣闊噴射燃料?；鸹c 燃直噴(SIDI)發(fā)動機在每個缸蓋上設(shè)置jt料噴射器，該燃料噴射器直接安裝 到缸蓋上?？刂泼總€噴射器單拠也直接向缸中噴射燃料。
在空轉(zhuǎn)工況時，不管是進氣口燃料噴射式發(fā)動機還是SIDI發(fā)動機，控制 燃料的傳統(tǒng)方法是故意延遲火花正時以提供儲備轉(zhuǎn)矩。當(dāng)要求開始轉(zhuǎn)矩時，預(yù) 先火花正時。這允許發(fā)動機在空轉(zhuǎn)時對負荷需求(即，動力轉(zhuǎn)向"夾住"輸入) 進行響應(yīng)?？辙D(zhuǎn)時的延遲火花提供亞最佳效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供了一種用于直接燃料噴射(DFI)發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。該 系統(tǒng)包括噴射模式模塊，在DFI發(fā)動機空轉(zhuǎn)操作時，根據(jù)轉(zhuǎn)矩需求選#^燃料 噴射模式為單噴射模式和雙噴射模式中的一種模式；和燃料噴射指令 (command)模塊，基于曲軸位置和燃料噴射模式指令燃料噴射。
另一方面，提供了一種用于直接燃料噴射(DFI)發(fā)動機的jt料噴射方法。 該方法包括操作發(fā)動機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。在空轉(zhuǎn)狀態(tài)時在燃燒循環(huán)期間以第 "HI率(rate)指令jt料；接收提高轉(zhuǎn)矩的需求；根據(jù)需求轉(zhuǎn)換到雙噴射模式; 并且鄉(xiāng)燒循環(huán)期間以第二速率禾嗨HiI率指令燃料。
從這里提供的說明將會很容易應(yīng)用到更廣的范圍。應(yīng)該理解，說明和具體 實施例只是意圖闡述說明而不是用來限制本文所公開的范圍。


這里所描述的附圖只是用來解釋說明，而不是限制本發(fā)明所公開的范圍。 圖1是說明包括直接燃料噴射硬件的內(nèi)燃機系統(tǒng)的原理框圖。 圖2是說明jt料噴射系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖。
圖3是說明單噴射模式和雙噴射模式時制定燃料噴射時間表的正時圖。 圖4是說明在單噴射模式和雙噴射模式之間轉(zhuǎn)換對發(fā)動枳速度和燃料流動 速率影響的曲線圖。
具體實施例方式
實際上，接下來的描述只歸例性的，決不能限制其公開、應(yīng)用或者i頓。 為了 清楚，在附圖中用相同的附圖標記表示相同的部件。這里所使用的模 塊和/或設(shè)備的術(shù)語指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共用的、 專用的、或成組的)和存儲器，執(zhí)行一個或多個軟件或者固件程序、組合邏輯 電路和/或其它提供功肖鍋述的適合部件。
現(xiàn)在錄圖1，發(fā)動機系統(tǒng)10包括發(fā)動機12，其燃燒空氣和燃料混合物 產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩?？諝馔ㄟ^節(jié)氣門16引入到進氣總管14中。節(jié)氣門16弓l導(dǎo)質(zhì) 量空氣流iSAiS氣總管14。進氣總管14中的空氣分配iSA缸18。雖然這里只 描述了單缸18，但是可以意識到發(fā)動機具有多個缸，而且不局限于2、 3、 5、 6、 8、 10、 12和16缸。
電子控制燃料噴射器20向缸18中噴射燃料。當(dāng)空氣ffiMiS氣口進入缸18 中時，燃料和空氣混合。進氣閥22可選擇地打開和關(guān)閉，使空氣itA缸18。 MiS氣凸輪軸24調(diào)整進氣閥的位置?；钊?沒有示出)壓縮缸18內(nèi)的空， 燃料混合物?；鸹ㄈ?6點燃空氣/燃料混合物，驅(qū)動缸18內(nèi)的活塞?；钊?qū)動 曲軸(未示出)產(chǎn)生驅(qū)動總巨。當(dāng)排氣閥30處于打開位置時，缸18內(nèi)的燃燒 鵬艦排氣總管28排出。艦排氣凸輪軸32調(diào)整排氣閥位置。然后在戯 系統(tǒng)(未示出)中M廢氣。雖然只描述了單個進氣閥和排氣閥22、 30，但是 可以意識到發(fā)動機12可以在*缸18中包括多個進氣閥和排氣閥22、 30。
曲軸傳感器34讀出曲軸的位置并產(chǎn)生曲軸信號?？啬饶獕K36接收曲軸信 號，^維號解讀成旋轉(zhuǎn)度，并且基于解讀的信號為燃料噴射制定時間表。控制 模塊36發(fā)送燃料噴射信號到燃料噴射器，控制燃料供應(yīng)的總量和正時。燃料 噴射信號可以是脈沖寬度調(diào)節(jié)信號，其中脈沖寬度調(diào)節(jié)噴射到缸的燃料總量。
現(xiàn)在參看圖2，本發(fā)明公開了一種控制方法和系統(tǒng)，其可在空轉(zhuǎn)工況時控 制單 料噴射模式間的轉(zhuǎn)換。 流程圖顯示了嵌入到控制模塊36中的燃 料噴射系統(tǒng)的各種實施例。本發(fā)明燃料噴射系統(tǒng)的各種實施例可以包括任何數(shù) 量的"KA到控制模i央36中的子模塊。所示的子?！姥朐诳辙D(zhuǎn)工況時可以^和/ 或分割，同樣用于控制單雙噴射模式間的轉(zhuǎn)換。
在各種實施例中，圖2中的控制模塊36包括噴射式模塊50和燃料噴射指 令模塊52。噴射式模塊50接收輸入的車錄巨要求54。正如所認識至啲，系統(tǒng)的 輸入可以從系統(tǒng)10中檢測，從系統(tǒng)中的其它控制模塊(未顯示)接收，或者 從控制模塊36中的其它子模±央確定。噴射式模塊50根據(jù)轉(zhuǎn)矩要求54選擇噴 射模式56為單噴射模式和雙噴射模式之一。燃料噴射指令模塊52接收輸入的 噴射模式56和曲軸位置58。燃料噴射指令模塊52為燃料噴射事件制定時間表， 并且基于噴射模式56和曲軸位置58指令燃料60。
現(xiàn)在錄圖3，顯示了用于制定本發(fā)明的燃料噴射時間表的時間圖。在發(fā) 動機空轉(zhuǎn)工況時，控制以單噴射模式開始，用100表示。在單噴射模式期間， 在^1^燃燒循環(huán)中為^tt制定噴射時間表。如果在空轉(zhuǎn)期間，要求轉(zhuǎn)矩增加， 控制轉(zhuǎn)換到雙噴射模式，用200標。在雙噴射模式期間，在^M燒循環(huán)中 為每個缸制定兩個噴射時間表。這樣不用增加燃料消耗就能夠產(chǎn)生增加的轉(zhuǎn) 矩。
更具體的，可以通過曲柄旋轉(zhuǎn)度的指令為曲軸位置制定燃料噴射的時間 表。可以將曲軸信號解讀成曲柄度的位置。在燃燒循環(huán)期間，^圖表闡明了 曲柄度的曲軸位置。燃燒循環(huán)包括執(zhí)行進氣沖程和燃燒沖程的活塞。活塞在上 死點110之前的三百六十(360)曲柄旋轉(zhuǎn)度處開始進氣沖程?；钊谏纤傈c (也指的是下死點(BDC)) 120之前的一百八十(180)曲柄旋轉(zhuǎn)度處開始燃 燒沖程。在上死點或者零(0)曲柄旋轉(zhuǎn)度130處活塞結(jié)束燃燒沖程。單噴射 模式100和雙噴射模式200的火花點燃都發(fā)生^M燒沖程的^上死點140處。 在一個實施例中，點火發(fā)生在上死點之前的十(10)和零(0)曲柄度之間。
在單噴射模式100時， 燒循環(huán)中早制定單噴射時間表。在燃燒循環(huán)中 預(yù)先制定時間表的噴射可以在火花點火之前的二百五十(250)和三百八十 (380)曲柄度之間的任何位置制定時間表。用150表示，制定燃料供應(yīng)時間 表的示例性范圍是在火花點火之前二百七十(270)和三百三十(330)曲柄度 之間。在相同的剝牛下，單噴射模式100比雙噴射提供的轉(zhuǎn)矩少，但是允許火 花正時靠近最小最佳轉(zhuǎn)矩(MBT)以提高效率。
如果要求提高轉(zhuǎn)矩，控制轉(zhuǎn)換至IJ雙噴射模式200，并且^^燃燒循環(huán)每個 缸指令兩次燃料噴射。第一噴射在燃燒循環(huán)中早制定時間表并且可以在火花點 &前的二百五十(250)和三百八十(380)曲柄度之間的任何位置制定時間 表。制定第一燃料供應(yīng)時間表的示例性范圍是在火花點火之前的在二百七十 (270)和三百三十(330)曲柄度之間，用160表示。然而相比同種操作^[牛 下，燃料供給總量 >。在示例性實施例中，燃料供給的總量處于燃燒沖程所 需燃料總量的百分之二十(20)至九十(90)之間。
第二燃料噴射在燃燒循環(huán)中晚制定時間表并且可以在火花點火之前的零 (0)和一百八十(180)曲柄度之間的任何位置制定時間表。制定第二燃料供 應(yīng)時間表的示例性范圍是火花點火之前的二十(20)和九十(90)曲柄度之間， 用170表示。第二噴射將噴射燃燒循環(huán)所需it料的余量。在示例性實施例中， 總量包括在燃燒沖程所需燃料總量的百分之十(10)至八十(80)之間。
現(xiàn)在錄圖4，曲線圖闡述了當(dāng)根據(jù)本方法控制燃料噴射時，對發(fā)動豐腿 度和燃料燃燒效率的影響。沿y軸300表示以RPM為單位的發(fā)動機速度。沿 x軸310表示以秒為單位的時間。沿y軸320表示以g/s為單位的燃料流動速 率。)5(E沖活動聽為330。發(fā)動+腿度翻為340。燃料流動速率數(shù)據(jù)為350。 艦?zāi)蕊@示，當(dāng)歡活雙噴射模式時，發(fā)動+腿度增加，這樣補償了負載的增 加。燃料流量降低提高了燃料經(jīng)濟性。
現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從先前描述得到以變換形式實施的本文公開的廣 泛教導(dǎo)。因此，雖然本文已經(jīng)描述的公開文本只是與部分實施例相關(guān)，但是本 文的實際范圍不應(yīng)該局限于此，因為，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，從附圖、說 明書和權(quán)利要求中研究得到其它的修改變換是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于直接燃料噴射(DFI)發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)，包括噴射模式模塊，在DFI發(fā)動機空轉(zhuǎn)操作時，根據(jù)轉(zhuǎn)矩需求選擇燃料噴射模式為單噴射模式和雙噴射模式中的一種模式；以及燃料噴射指令模塊，基于曲軸位置和燃料噴射模式指令燃料噴射。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，燃料噴射指令模塊在單噴射 模式期間，當(dāng)曲軸位置在第一預(yù)定范圍時以第"3I率指令燃料。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，燃料噴射指令?！姥朐陔p噴射 模式期間，當(dāng)曲軸位置信號顯示曲軸位置分別在第二和第三預(yù)定范圍時，以第 二速率和第3I率指令燃料。
4. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在要求火花在上死點附近之 前，第一預(yù)定范圍在二百五十和三百八十曲柄旋轉(zhuǎn)度之間。
5. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在要求火花在上死點Pf傲之 前，第二預(yù)定范圍在二百五十和三百八十曲柄旋轉(zhuǎn)度之間。
6. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在要求火花在上死點附近之 前，第三預(yù)定范圍在零和一百八十曲柄旋轉(zhuǎn)度之間。
7. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，燃料噴射指令模塊根據(jù)燃燒 循環(huán)所需燃料的總量確定第二和第三速率，并且根據(jù)發(fā)動機運行條件和轉(zhuǎn)矩要 求確定所需燃料的總量。
8. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二和第三速率是以燃燒循 環(huán)所需燃料的總量的第一和第二預(yù)定百分比為基礎(chǔ)的，第一預(yù)定百分比比第二 預(yù)定百分比大。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一預(yù)定百分比在總?cè)剂系?百分之二十和百分之九十之間，第二預(yù)定百分比在總?cè)剂系陌俜种桶俜种?八十之間。
10. —種用于直接it料噴射(DFl)發(fā)動機的it料噴射方法，包括 在空轉(zhuǎn)狀態(tài)操作發(fā)動機；以及在空轉(zhuǎn)狀態(tài)時-在it燒循環(huán)期間以第一3I率指^Jt料； 接收提高辯巨的要求； 根據(jù)要求轉(zhuǎn)換到雙噴射模式；以及^t燒循環(huán)期間以第二速率和第3I率指^it料。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，基于曲軸的位置，以第一 速率指令燃料以及以第二速率和第三速率指令燃料。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，第1率指令it料還包括 在發(fā)動機缸燃燒循環(huán)期間，當(dāng)曲軸位置在第一預(yù)定范圍內(nèi)時以第一速率指令燃 料。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，以第二速率和第H3I率指 ^M料還包括在發(fā)動機缸燃燒循環(huán)期間，當(dāng)曲軸位置在第二預(yù)定范圍內(nèi)時以第 二速率指令燃料，和當(dāng)曲軸位置在第三預(yù)定范圍內(nèi)時以第三速率指令燃料。
14. 如豐又利要求10所述的方法，其特征在于，還包括在單噴射模式和雙 噴射模式期間，當(dāng)曲軸位置靠ifiJ:死點時指令火花。
15. 如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，以第一速率指令燃料還包括在 上死點點火之前，當(dāng)發(fā)動機曲軸位置在二百五十和三百八十曲軸旋轉(zhuǎn)度范圍內(nèi)時以第一速率指令it料。
16. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，以第二速率指令燃料還包 括在上死點點火之前，當(dāng)發(fā)動機曲軸位置在二百五十和三百八十曲軸旋轉(zhuǎn)度范 圍內(nèi)時以第二速率指令燃料；以第三速率指令燃料還包括在上死點點火之前， 當(dāng)發(fā)動機曲軸位置在零和一百八十曲軸旋轉(zhuǎn)度范圍內(nèi)時以第3I率指令燃料。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，以第二速率指令燃料基于燃燒循環(huán)所需燃料的總量的預(yù)定百分比。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，以第二速率指令燃料基于 燃燒循環(huán)所需燃料總量的百分之二十和百分之九十之間的預(yù)定百分比。
19. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，以第3I率指^it料基于 燃燒循環(huán)所需燃料的總量的預(yù)定百分比。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，以第3I率指令;)t料基于 燃燒循環(huán)所需燃料的總量的百分之十和百分之八十之間的預(yù)定百分比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于直接燃料噴射(DFI)發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括噴射模式模塊，在DFI發(fā)動機空轉(zhuǎn)操作時，根據(jù)轉(zhuǎn)矩需求選擇燃料噴射模式為單噴射模式和雙噴射模式中的一種模式；和燃料噴射指令模塊，基于曲軸位置和燃料噴射模式指令燃料噴射。
文檔編號F02D41/04GK101178034SQ20071018213
公開日2008年5月14日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者D·P·紹馬克, J·M·格維德特, M·A·威爾斯, M·J·盧西多 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司