专利名称：用于直接喷射发动机的怠速稳定性的改进的制作方法
用于直接喷射发动机的急速稳定性的改进发明领域本发明涉及一种用于汽油直接燃料喷射的方法及系统，特别地 涉及用于改进带有汽油直接燃料喷射的内燃发动机的急速稳定性的 方法及系统。发明背景控制由气缸传送的、用于四冲程内燃发动机的燃料量和空气量 对于获得优化性能是重要的。进气门及排气门的适当正时同样提供 更好的性能。传统的发动机包括调节气门的正时的凸轮轴。该凸轮 轴的转动可以被控制，以便确保每个气门的适当正时。此外，可以 包括凸轮相位器，以便改变凸轮轴相对于曲轴的位置，该位置还提 供了用于适当地调整每个气门的正时的机会。为了达到更大的发动机功率，传统的发动机气门举升轮廓以及气门正时设计偏向于较高的每分钟转数(RPM)条件。这些设计趋向于 在较低RPM时损害发动机的性能。这种损害可以引起在怠速、较低 RPM条件下的燃烧不稳定性。驾驶者可以觉察到这种不希望的燃烧 不稳定性。发明概要相应地，根据本发明，用于带有汽油直接燃料喷射系统的内燃 发动机的燃料喷射方法包括从曲轴位置传感器接收曲轴位置信号。 曲轴的位置通过该曲轴位置信号而被确定。在发动机气缸的燃烧循 环过程中，当该曲轴的位置位于第一可选范围内时，燃料以第一比 率被操控，而在该发动机气缸的燃烧循环过程中，当该曲轴的位置
位于第二可选范围内时，燃料以第二比率被操控。在一个其它特征中，该方法还包括当该曲轴的位置靠近上止点 时操控火花。在另 一 个特征中，以第 一 比率操控燃料和以第二比率操控燃料 是在怠速运行条件下进行的。在其它特征中，该第一可选范围介于在上止点点火之前曲柄转动250度与380度的范围之间。该第二可选范围介于在上止点点火 之前曲柄转动0度与180度的范围之间。在再另一特征中，该第二可选范围由在上止点点火之前曲柄转 动20度和90度所限定。该第一可选范围由在上止点点火之前曲柄 转动270度和330度所限定。在再另 一特征中，该第 一比率基于需用于燃烧沖程的燃料总量 的可选百分比。该第二比率基于需用于燃烧沖程的燃料总量的可选 百分比。从这里提供的详细描述可使本发明在其它领域内的应用性变得 显而易见。应当理解，详细描述以及特定的实施例虽然指出了本发 明的优选实施例，但其仅仅用于解释目的，而不是用于限制本发明 的范围。附图简述通过详细描述以及附图，本发明将更全面地被理解，图中
图1为功能方框图，展示了包含有直接燃料喷射硬件的内燃发 动才几系统；图2为正时图，展示了根据本发明的燃料喷射活动安排情况；以及图3为柱状图，展示了根据本发明的操控燃料喷射活动的效果。 优选实施例详述 下列优选实施例的描述本质上仅仅为示例性的，而绝不意图限 制本发明、其应用或用途。为清晰起见，附图中将使用类似的标号 来标示类似的元件。当在文中使用时，用语模块和/或装置指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件程序或固件 (firmware)程序的处理器(公用、专用或成组)及存储器、以及提供所 需要功能的组合逻辑电路和/或其它适当的部件。现在参考图1，发动机系统10包括发动机12,该发动机12燃 烧空气与燃料的混合物，用以产生驱动扭矩。空气通过节气门16而 被吸入到进气歧管14内。该节气门16调节进入该进气歧管14内的 空气流量。位于该进气歧管14内的空气被分配到气缸18内。虽然 仅仅展示了单个的气缸18,可以理解，该发动机可以具有多个气缸， 包括但不限于2、 3、 5、 6、 8、 10、 12以及16个气缸。燃料喷射器20被电子化地控制，以便将燃料喷射到气缸18内。 当空气通过进气口而吸入到气缸18内时，燃料与该空气结合。进气 门22选择性地打开和关闭，以使空气能够进入气缸18内。进气门 的位置由进气凸轮轴24调节。活塞(图未示)在气缸18内压缩空气/燃 料混合物。火花塞26启动空气/燃料混合物的燃烧，从而在气缸18 内驱动活塞。该活塞驱动曲轴(图未示)，以便产生驱动扭矩。气缸18 内的燃烧废气在排气门30位于打开位置时，通过排气歧管28而被 驱出。该排气门的位置通过排气凸轮轴32而被调节。然后该废气在 废气系统(图未示)中被处理。虽然仅仅展示了单个的进气门22和排 气门30，可以理解，该发动机12的每个气缸18可以包括多个进气 门22和排气门30。曲轴传感器34感测曲轴的位置并且产生曲轴信号。根据本发明 的控制模块36接收曲轴信号，将该信号解释为转动的角度，并且基 于该信号的解释而安排气缸内的燃料喷射。该控制模块36将燃料传 送信号发送到燃料喷射器，以便控制燃料传送的量以及正时。该燃 料传送信号可以为脉冲宽度调制信号，该脉沖宽度调节传送到气缸
的燃料量。现在参考图2,该图展示了根据本发明的、用于安排燃料喷射传 送活动的正时图。燃料喷射活动可以根据曲轴位置而安排，该曲轴 位置以曲柄转动的度数来表示。该曲轴信号可以解释为以曲柄度数 表示的位置。该图展示了在燃烧循环过程中以曲柄度数表示的曲轴 位置。该燃烧循环包括执行进气沖程以及执行燃烧冲程的活塞。该活塞在位于100处的上止点之前，在360度的曲柄转动度数处开始 进气冲程。该活塞在上止点之前的180度的曲柄转动度数处或者在 位于110处的下止点(BDC)处，开始压缩冲程。该活塞在上止点或者 在120处显示的0度曲柄转动度数处结束压缩沖程。火花(spark)点火 在130处，靠近压缩冲程的上止点而发生。在一个示例性的实施例 中，点火发生在上止点之前10度和0度曲柄度数之间。在怠速运行条件下，根据本发明，该控制模块针对每个气缸的 每个燃烧循环操控两次燃料喷射活动。该第一喷射活动在燃烧循环 中较早地安排，并且在火花点火之前，可以在介于250度和380度 的曲柄度数之间的任何位置安排。这种正时对于同类运行条件是普 通的。 一种用于安排第一燃料传送的示例性范围是在火花点火之 前、在140处显示的270度到330度的曲柄度数之间。然而，相较 于同种运行条件，该燃料传送的量得以减小。在一个示例性的实施 例中，被传送的燃料量介于要求用于燃烧沖程的燃料总量的20%和 90%之间。该第二燃料喷射活动在燃烧循环中被稍晚安排，并且可以在火 花点火之前，在介于0度和180度曲柄度数之间的任何位置安排。 一种用于安排该第二燃料传送的示例性范围是在火花点火之前、 在150处显示的20度到90度曲柄度数之间。该第二喷射活动将燃 烧循环所必须的燃料的剩余部分进行喷射。 一个示例性的数量包括 要求用于燃烧冲程的燃料总量的10%到80%。现在参考图3,该图显示了柱状图，该柱状图展示了针对八缸发动机的每个气缸的每个燃烧循环内的两个燃料喷射活动的操控效果。该发动机的气缸1到气缸8以点火次序沿着x轴表示于200处。 平均指示有效压力(IMEP, indicated mean-effective pressure)的变异系 数(COV， coefficient of variance)沿着从0到30的y轴表示于210处。 单喷射的结果显示于230处。双喷射的结果显示于220处。如图所 示，IMEP的COV随着二次喷射而得以改善。该二次喷射增进了气 缸内的运动并形成了靠近火花塞的富集区域。这种富集增加了燃烧 稳定性。该增加后的燃烧稳定性可以被包含有发动机系统的汽车的 操作者感觉为"平滑"的怠速。在备选实施例中，双喷射活动的用途可以在可变排量(DOD， displacement on demand)发动机内实现，在该可变排量发动机内，控制模块在低负荷运行条件下选择性地抑制发动机的气缸。比如，八 气缸发动机可以使用四个气缸来运行，以便通过减小泵抽损耗而提高燃料经济性。不可变排量发动机以及可变排量发动机的总体平均 结果由柱状图中的最后两个柱体显示于240处。熟悉本领域的技术人员现在从前面的描述中可以理解，本发明 的大量教导可以通过各种形式而实施。因此，虽然结合本发明的特 定实施例对本发明进行了描述，本发明的真正范围不应当被如此限 制，因为根据对附图、说明书以及下列权利要求的研究，其它变形 实施例将对技术从业人员变得显而易见。
权利要求
1. 一种燃料喷射方法，用于带有汽油直接燃料喷射系统的内燃发动机，其包括从曲轴位置传感器接收曲轴位置信号； 从所述曲轴位置信号确定曲轴位置；在发动机气缸的燃烧循环过程中，当所述曲轴的所述位置位于 第一可选范围内时，以第一比率操控燃料；以及在所述发动机气缸的所述燃烧循环过程中，当所述曲轴的所述 位置位于第二可选范围内时，以第二比率操控燃料。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当所述曲轴 的所述位置靠近上止点时操控火花。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的以所述第一 比率操控燃料和所述的以所述第二比率操控燃料是在怠速运行条件 下进行的。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一可选范围 介于在上止点点火之前曲柄转动250度和380度的范围之间。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二可选范围 介于在上止点点火之前曲柄转动O度和180度的范围之间。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二可选范围 由在上止点点火之前曲柄转动20度和90度而限定。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一可选范围 由在上止点点火之前曲柄转动270度和330度而限定。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一比率基于 需用于所述燃料循环的燃料总量的可选百分比。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可选百分比介 于需用于所述燃料循环的燃料总量的20%和90%之间。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二比率基 于需用于所述燃料循环的燃料总量的可选百分比。
11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述可选百分比介于需用于所述燃料循环的燃料总量的10%和80%之间。
12. —种用于内燃发动机的汽油直接燃料喷射系统，其包括 曲轴位置输入装置，其接收曲轴位置信号；以及控制模块，当所述发动机在急速条件下运行时，所述控制模块 在单个燃烧循环过程中以第一比率并又以第二比率操控燃料，其中 所述第一比率和第二比率基于所述曲轴位置信号而被操控。
13. 如权利要求12所述的系统，其特征在于，当所述曲轴位置 信号分别在第一可选范围和第二可选范围内指示曲轴位置时，所述 控制模块以所述第 一 比率和所述第二比率操控燃料。
14. 如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一可选范 围介于在靠近上止点操控火花之前的250度和380度之间的曲柄转 动度数内。
15. 如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第二可选范 围介于在靠近上止点搡控火花之前的0度到180度的曲柄转动度数 内。
16. 如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制模块基 于要求用于所述燃烧循环的燃料总量而决定所述第一比率和第二比 率，而且其中要求的所述燃料总量由发动机运行条件以及扭矩需求 而决定。
17. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一比率和 第二比率基于要求用于所述燃烧循环的所述燃料总量的第一可选百 分比和第二可选百分比，并且所述第一可选量大于所述第二可选量。
18. 如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第一可选百 分比介于所述燃料总量的20%和90%之间。
19. 如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第二可选百 分比介于所述燃料总量的0%和80%之间。
20.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述内燃发动机 为可变排量发动机。
全文摘要
本发明提供一种用于直接喷射发动机的怠速稳定性的改进方法及系统，其中用于带有汽油直接燃料喷射系统的内燃发动机的燃料喷射方法，包括从曲轴位置传感器接收曲轴位置信号。曲轴的位置通过该曲轴位置信号而被确定。在发动机气缸的燃烧循环过程中，当该曲轴位置位于第一可选范围内时，燃料以第一比率被操控，而在该发动机气缸的燃烧循环过程中，当该曲轴的位置位于第二可选范围内时，燃料以第二比率被操控。
文档编号F02D41/08GK101144436SQ20071014980
公开日2008年3月19日 申请日期2007年9月12日 优先权日2006年9月13日
发明者D·P·绍马克, J·M·格维德特, J·R·小里德, M·J·卢西多 申请人:通用汽车环球科技运作公司