用于冷起动期间燃料控制的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及用于冷起动期间燃料控制的系统和方法。一种用于具有火花点火直喷(SIDI)发动机的车辆的冷起动控制系统包括起动控制模块和燃料致动器模块。起动控制模块将操作模式设置为冷起动模式。响应于将模式设置为冷起动模式，起动控制模块确定目标燃烧参数和预定燃料量，其中预定燃料量小于引发SIDI发动机的燃烧冲程所需的燃料量。起动控制模块在SIDI发动机的曲柄起动期间基于目标燃烧参数控制预定量的燃料的喷射。燃料致动器模块在曲柄起动期间基于目标燃烧参数喷射预定量的燃料。
【专利说明】用于冷起动期间燃料控制的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及内燃发动机，并且更特别地涉及用于发动机冷起动的发动机控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]在此提供的【背景技术】描述用于总体上介绍本公开的背景。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度以及在其描述在提交时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不明确地也不隐含地认为是破坏本公开的现有技术。
[0003]内燃(IC)发动机在气缸内燃烧空气和燃料以产生驱动扭矩。进入发动机的空气流可经由节气门调节。燃料控制系统控制燃料喷射量和正时。增加提供至气缸的空气和燃料的量大体上增加了发动机的扭矩输出。
[0004]火花点火直喷(SIDI)系统目前被许多发动机制造商使用。SIDI是指将高压燃料直接喷射到火花点火汽油发动机的气缸中。SIDI使对燃料喷射正时的改善控制成为可能。SIDI发动机的燃料系统可包括低压燃料泵和高压燃料泵。低压燃料泵将燃料从燃料箱泵送至低压燃料管线。由发动机机械驱动的高压燃料泵将燃料从低压燃料管线泵送至高压燃料管线和/或燃料轨。SIDI发动机的燃料喷射器从燃料轨接收燃料并将燃料直接喷入SIDI发动机的气缸中。
[0005]在SIDI发动机中，燃料可以在燃烧循环的各个时间直接喷入SIDI发动机的气缸中。这与进气口燃料喷射发动机不同，在后者中，燃料被喷射例如到发动机的端口和/或进气歧管并且在对应的燃烧循环的进气冲程之前喷射。可能与SIDI发动机相关联的增加的控制提供增加的马力、减少的排放和爆震抑制。分层燃料充量允许实现稀燃并提高燃料效率。
【发明内容】
[0006]一种用于具有火花点火直喷(SIDI)发动机的车辆的冷起动控制系统包括起动控制模块和燃料致动器模块。起动控制模块将操作模式设置为冷起动模式。响应于将模式设置为冷起动模式，起动控制模块确定目标燃烧参数和预定燃料量，其中预定燃料量小于引发SIDI发动机的燃烧冲程所需的燃料量。起动控制模块在SIDI发动机的曲柄起动期间基于目标燃烧参数控制预定量的燃料的喷射。燃料致动器模块在曲柄起动期间基于目标燃烧参数喷射预定量的燃料。
[0007]一种用于具有火花点火直喷(SIDI)发动机的车辆的冷起动控制方法包括:将操作模式设置为冷起动模式；以及响应于将模式设置为冷起动模式而确定目标燃烧参数和预定燃料量。预定燃料量小于引发SIDI发动机的燃烧冲程所需的燃料量。该冷起动控制方法还包括:在SIDI发动机的曲柄起动期间基于目标燃烧参数控制预定量的燃料的喷射；以及在SIDI发动机的曲柄起动期间基于目标燃烧参数喷射预定量的燃料。
[0008]本发明提供下列技术方案。[0009]1.一种用于具有火花点火直喷(SIDI)发动机的车辆的冷起动控制系统，包括: 起动控制模块，其
将操作模式设置为冷起动模式；
响应于将所述模式设置为所述冷起动模式，确定目标燃烧参数和预定量的燃料，其中所述预定燃料量小于引发所述SIDI发动机的燃烧冲程所需的燃料量；并且
在所述SIDI发动机的曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数控制所述预定量的燃料的喷射；以及
燃料致动器模块，其在曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数喷射所述预定量的燃料。
[0010]2.根据技术方案I所述的冷起动控制系统，其中所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一种。
[0011]3.根据技术方案I所述的冷起动控制系统，还包括:
分层燃烧控制模块，其响应于所述模式设置为所述冷起动模式而确定所述目标燃烧参数，其中所述目标燃烧参数包括基于曲柄起动速度和发动机冷却剂温度确定的喷射事件的分布。
[0012]4.根据技术方案I所述的冷起动控制系统，还包括:
模式设置模块，其在曲柄起动期间当发动机冷却剂温度小于预定温度时将所述操作模式设置为所述冷起动模式。
[0013]5.根据技术方案4所述的冷起动控制系统，其中所述预定温度小于燃料箱内的燃料的闪点温度。
[0014]6.根据技术方案4所述的冷起动控制系统，还包括:
参数确定模块，其确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比，并且其中所述模式设置模块基于乙醇的所述百分比而设置所述预定温度。
[0015]7.根据技术方案I所述的冷起动控制系统，其中所述燃料致动器模块在气缸的火花塞正点火时喷射所述预定量的燃料。
[0016]8.根据技术方案7所述的冷起动控制系统，其中所述燃料致动器模块将所述预定量的燃料喷射到所述火花塞上。
[0017]9.根据技术方案8所述的冷起动控制系统，其中所述预定量的燃料在不止一个喷射事件中被喷射。
[0018]10.根据技术方案9所述的冷起动控制系统，其中在喷射事件期间喷射的燃料的量基于没有分层加热的情况下正常冷起动所需的燃料量来确定。
[0019]11.一种用于具有火花点火直喷(SIDI)发动机的车辆的冷起动控制方法，包括: 将操作模式设置为冷起动模式；
响应于将所述模式设置为所述冷起动模式，确定目标燃烧参数和预定量的燃料，其中所述预定燃料量小于引发所述SIDI发动机的燃烧冲程所需的燃料量；
在所述SIDI发动机的曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数控制所述预定量的燃料的喷射；以及
在曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数喷射所述预定量的燃料。
[0020]12.根据技术方案11所述的冷起动控制方法，其中所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一种。[0021]13.根据技术方案11所述的冷起动控制方法，还包括:
响应于所述模式设置为所述冷起动模式而确定所述目标燃烧参数，其中所述目标燃烧参数包括基于曲柄起动速度和发动机冷却剂温度确定的喷射事件的分布。
[0022]14.根据技术方案I所述的冷起动控制方法，还包括:
在曲柄起动期间当发动机冷却剂温度小于预定温度时将所述操作模式设置为所述冷起动模式。
[0023]15.根据技术方案14所述的冷起动控制方法，其中所述预定温度小于燃料箱内的燃料的闪点温度。
[0024]16.根据技术方案14所述的冷起动控制方法，还包括:
确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比并且基于乙醇的所述百分比而设置所述预定温度。
[0025]17.根据技术方案11所述的冷起动控制方法，其中所述预定量的燃料在气缸的火花塞正点火时被喷射。
[0026]18.根据技术方案17所述的冷起动控制方法，其中所述预定量的燃料被喷射到所述火花塞上。
[0027]19.根据技术方案18所述的冷起动控制方法，其中所述预定量的燃料在不止一个喷射事件中被喷射。
[0028]20.根据技术方案19所述的冷起动控制方法，其中在喷射事件期间喷射的燃料的量基于没有分层加热的情况下正常冷起动所需的燃料量来确定。
[0029]本公开进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本公开的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]通过详细描述和附图将会更全面地理解本公开，附图中:
图1是根据本公开的示例性火花点火直喷(SIDI)发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的示例性起动控制模块的功能框图；以及 图3是描绘根据本公开的执行SIDI发动机的冷起动的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]火花点火直喷(SIDI)发动机燃烧空气和燃料以产生用于车辆的驱动扭矩。SIDI发动机的燃料喷射器接收来自燃料轨的高压燃料。燃料被直接喷入SIDI发动机的气缸中。燃料可以是汽油、汽油和乙醇的混合物、甲醇和乙醇的混合物、或另一种合适类型的燃料。
[0032]响应于诸如点火钥匙或按钮的点火输入装置的使用者致动或自动起动事件的引发，控制模块选择性地起动SIDI发动机。在SIDI发动机的起动期间，并且在SIDI发动机在起动之后开启(运行)的同时，控制模块控制各种操作参数。例如，在SIDI发动机的起动期间，并且在SIDI发动机在起动之后运行的同时，控制模块控制节气门的开度、燃料喷射量和正时、火花正时和其它合适的操作参数。控制模块还响应于点火输入装置的使用者致动或自动起动事件的引发而选择性地关闭SIDI发动机。
[0033]不同类型的燃料具有不同的闪点温度。例如，乙醇具有比汽油更高的闪点温度。燃料的闪点温度可表示燃料能汽化以在空气中形成可点燃的混合物的最低温度。在小于闪点温度的温度下，燃料可能不能够在起动期间汽化，并且SIDI发动机可能不能够起动。
[0034]一个或多个辅助装置可用来有利于在小于燃料的闪点温度的温度下SIDI发动机的起动。例如，可添加干式加热器和/或燃料轨加热器或燃料喷射器加热器以预热燃料。预热燃料可以使燃料能够充分汽化以允许在小于燃料的闪点温度的温度下起动SIDI发动机。又如，由于汽油具有相对于其它类型的燃料较低的闪点温度，可以添加单独的汽油箱和汽油喷射器以便用在使用诸如乙醇的具有高闪点温度的燃料的发动机起动期间。然而，添加一个或多个辅助装置增加了车辆成本。
[0035]在根据本公开的系统中，在等于或小于直接喷入SIDI发动机的气缸中的燃料的闪点温度的温度下，根据本公开的控制模块选择性地控制在高压下足以预热气缸而不点燃全部燃料充量的少量燃料的喷射。燃料被喷射到气缸的火花塞上或附近，被定时以在发动机曲柄起动期间的多冲程点火事件期间发生，以便预热气缸、促进汽化和点燃燃料的剩余进气充量，从而能够在不使用辅助装置的情况下起动SIDI发动机。
[0036]现在参看图1，提供了示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，其燃烧空气燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过节气门106吸入进气歧管104中。节气门106调节进入进气歧管104的空气流量。在进气歧管104内的空气被吸入发动机102的气缸例如气缸108内。
[0037]一个或多个燃料喷射器例如燃料喷射器110喷射燃料，燃料与空气混合以形成空气燃料混合物。在各种实施中，可为发动机102的每个气缸提供一个燃料喷射器。燃料喷射器将燃料直接喷射到气缸中。可基于用于燃烧的期望的空气燃料混合物例如化学计量的空气燃料混合物或包含比化学计量的空气燃料混合物少的燃料的稀的空气燃料混合物来控制燃料喷射。燃料系统将燃料提供至燃料喷射器。下面进一步讨论燃料系统。
[0038]进气阀112打开以允许空气进入气缸108中。活塞在气缸108内(未示出)压缩空气燃料混合物。火花塞114引发气缸108内的空气燃料混合物的燃烧。可为发动机102的每个气缸提供一个火花塞。空气燃料混合物的燃烧向下施力于活塞，并且活塞驱动曲轴(未示出)的旋转。
[0039]发动机102通过曲轴输出扭矩。飞轮120联接到曲轴并随曲轴一起旋转。由发动机102输出的扭矩通过扭矩传递装置124选择性地传递到变速器122。扭矩传递装置124将变速器122选择性地联接到/脱离发动机102。变速器122可包括例如手动变速器、自动变速器、半自动变速器、自动-手动变速器或另一种合适类型的变速器。扭矩传递装置124可包括例如变矩器和/或一个或多个离合器。
[0040]由空气燃料混合物的燃烧产生的排气通过排气阀126从气缸108排出。排气从气缸排出到排气系统128。排气系统128可以在将排气从排气系统128排出之前处理排气。虽然将一个进气和排气阀不出和描述为与气缸108相关联,但不止一个进气和/或排气阀可与发动机102的每个气缸相关联。
[0041]发动机控制模块(ECM) 130控制各种发动机致动器。发动机致动器可包括例如节气门致动器模块132、燃料致动器模块134和火花致动器模块136。发动机系统100也可包括其它发动机致动器，并且ECM 130可控制其它发动机致动器。
[0042]每个发动机致动器基于来自ECM 130的信号控制操作参数。仅仅是举例，基于来自ECM 130的信号，节气门致动器模块132可控制节气门106的开度，燃料致动器模块134可控制燃料喷射量和正时，并且火花致动器模块136可控制火花正时。
[0043]ECM 130可基于例如驾驶员输入和来自各个车辆系统的输入控制发动机致动器。车辆系统可包括例如变速器系统、混合控制系统、稳定性控制系统、底盘控制系统和其它合适的车辆系统。
[0044]驾驶员输入模块140可将驾驶员输入提供至ECM 130。提供至ECM 130的驾驶员输入可包括例如加速器踏板位置(APP)、制动踏板位置(BPP)、巡航控制输入和车辆操作命令。车辆操作命令可包括例如车辆起动命令和车辆关闭命令。车辆操作命令可由使用者通过一个或多个点火系统输入装置的致动来输入。例如，使用者可以通过致动点火钥匙、一个或多个按钮/开关、和/或一个或多个其它合适的点火系统输入装置来输入车辆操作命令。
[0045]发动机速度传感器152测量发动机102的旋转速度并且基于该速度产生发动机速度。仅仅是举例，发动机速度传感器152可基于以每分钟转数(rpm)计的曲轴的旋转来产生发动机速度。冷却剂温度传感器154测量发动机冷却剂的温度并且基于该发动机冷却剂的温度产生发动机冷却剂温度(ECT)。ECM 130也可接收由其它传感器156测量的操作参数，例如，排气中的氧含量、进气温度(IAT)、空气质量流量(MAF)、油温、歧管绝对压力(MAP)和/或其它合适的参数。在各种实施中，可使用传感器测量乙醇含量。
[0046]当使用者输入车辆关闭命令时，ECM 130选择性地关闭发动机102。仅仅是举例，响应于车辆关闭命令的接收，ECM 130可禁用燃料的喷射，禁用火花的提供，并且执行其它关闭操作以关闭发动机102。
[0047]ECM 130选择性地起动发动机102。ECM 130响应于车辆起动命令的接收或自动起动事件的引发而起动发动机102。ECM 130将起动机马达160与发动机102接合以引发发动机起动。起动机马达160可接合飞轮120或驱动曲轴的旋转的其它合适的部件。
[0048]诸如螺线管的起动机马达致动器162选择性地接合起动机马达160与发动机102。起动机致动器模块164基于来自ECM 130的信号控制起动机马达致动器162和起动机马达160。仅仅是举例，当接收到车辆起动命令时，ECM 130可命令起动机马达160的接合。当起动机马达160与发动机102接合时，起动机致动器模块164向起动机马达160选择性地施加电流。向起动机马达160的电流施加驱动起动机马达160，并且起动机马达160驱动曲轴。
[0049]一旦曲轴旋转，起动机马达160就可从发动机102脱开，因此可以中断电流向起动机马达160的流动。例如当发动机速度超出预定速度，例如大约700rmp或另一合适速度时，发动机102可被认为在运行。在起动机马达160与发动机102接合以起动发动机的时间和发动机102被认为在运行的时间之间的时期可被称为发动机曲柄起动。
[0050]提供至起动机马达160的电流可由例如蓄电池170提供。虽然仅示出蓄电池170，但蓄电池170可包括连接在一起的一个或多个单独的蓄电池或者可以提供一个或多个其它蓄电池。
[0051]发动机系统100可包括一个或多个电动马达，例如电动马达(EM) 172。EM 172可选择性地抽取电功率，例如，以补充发动机102的扭矩输出。EM 172也可选择性地充当发电机并且将制动扭矩选择性地施加到发动机102以产生电功率。所产生的电功率可用来例如为蓄电池170充电、将电功率提供至一个或多个其它EM(未示出)、将电功率提供至其它车辆系统和/或用于其它合适的用途。
[0052]如上所述，燃料系统将燃料供应至燃料喷射器。燃料系统可包括燃料箱174、低压燃料泵176、高压燃料泵178、燃料轨180、减压阀182、和/或一个或多个其它合适的部件。低压燃料泵176从燃料箱174抽取燃料并将燃料在低压下提供至高压燃料泵178。由低压燃料泵176提供的低压相对于由高压燃料泵178提供的加压来表达。
[0053]低压燃料泵176是电驱动的燃料泵。泵致动器模块184可基于来自ECM 130的信号而控制向低压燃料泵176的功率施加。仅仅是举例，ECM 130可以在输入车辆起动命令时或之前命令向低压燃料泵176施加功率。
[0054]高压燃料泵178将从低压燃料泵176接收的燃料在燃料轨180内加压。高压燃料泵178是发动机驱动的，例如通过曲轴或通过凸轮轴驱动。高压燃料泵178可将燃料泵入燃料轨180中，例如曲轴每旋转一周一次、两次或多次。
[0055]燃料喷射器将燃料从燃料轨180喷入气缸中。高压燃料泵178将燃料在燃料轨180内加压至大于燃料喷射期间气缸内的压力的压力。当燃料轨180内的压力大于预定最大压力时，减压阀182将燃料释放回燃料箱174。
[0056]燃料被直接喷入气缸中并且通过火花引发燃烧。换句话讲，发动机102可被称为火花点火直喷(SIDI)发动机。灵活燃料SIDI发动机可以燃烧汽油、汽油和乙醇的共混物、或乙醇。乙醇燃料可使用前缀“E”和对应于乙醇在共混物中的体积量的整数来表示。例如，E85可表示包括按体积计85%的乙醇的汽油和乙醇的共混物，E50可表示包括按体积计最多50%的乙醇的汽油和乙醇的共混物，等等。乙醇可表示为E100，并且汽油可表示为E0。可由SIDI发动机燃烧的其它类型的燃料包括甲醇、其它醇基燃料、液化石油气(LPG)、丙烷、丁烧等。
[0057]燃料的闪点温度可表示燃料能汽化以在空气中形成可点燃的混合物的最低温度。诸如汽油的一些燃料具有小于诸如-10摄氏度(° C)的预定最小温度的闪点温度。然而，其它燃料具有大于预定最小温度的闪点温度。仅仅是举例，ElOO可具有大约18° C的闪点温度。当发动机102在预定最小温度或甚至预定最小温度以上起动时，具有大于预定最小温度的闪点温度的燃料可能不能汽化和/或燃烧。
[0058]在小于燃料箱174内的燃料的闪点温度的温度下，ECM 130的起动控制模块190选择性地控制预热气缸但不足以点燃燃料充量的少量燃料的喷射。燃料在高压下被喷射到气缸108的火花塞114上或附近，例如，被定时以在多冲程点火事件期间发生，以便预热气缸108以便能够汽化和燃烧燃料的进气充量。
[0059]现在参看图2，提供了示例性起动控制模块200的功能框图。响应于在发动机102关闭时使用者输入车辆起动命令204，起动机控制模块208命令起动机致动器模块164接合起动机马达160与发动机102并且将功率施加到起动机马达160,如图1所示。车辆起动命令204可由驾驶员例如通过致动一个或多个点火输入装置来输入。
[0060]起动机致动器模块164响应于该命令而接合起动机马达160与发动机102并且将功率施加到起动机马达160。当与发动机102接合并接收功率时，起动机马达160驱动曲轴的旋转。功率还在发动机曲柄起动期间被施加到低压燃料泵176。功率可在功率被施加到起动机马达160之前施加到低压燃料泵176。在发动机曲柄起动期间和发动机102正运行时，通过将燃料在预定低压下提供至高压燃料泵178，可以控制低压燃料泵176。随着起动机马达160驱动曲轴，高压燃料泵178增加燃料轨180内的燃料的压力。
[0061]节气门控制模块212控制节气门106的开度。节气门控制模块212可设置节气门106的期望面积216，并且节气门致动器模块132可基于期望面积216来致动节气门106。火花控制模块220可设置期望的火花正时224，并且火花致动器模块136可基于期望的火花正时224来产生火花。燃料控制模块228控制燃料喷射的量和正时。燃料控制模块228可设置目标燃料供给参数232 (例如，目标量、目标正时、目标脉冲数等)，并且燃料致动器模块134可基于目标燃料供给参数232控制燃料喷射器。
[0062]模式设置模块236为发动机102设置操作的模式240。模式设置模块236可响应于车辆起动命令204和温度小于预定温度的确定而将模式240设置到冷起动模式。例如，当ECT (发动机冷却剂温度)244小于预定温度时，模式设置模块236可将模式240设置到冷起动模式。预定温度小于或等于燃料箱174内的燃料的闪点温度。预定温度可以是低于此温度燃料箱174内的燃料可能无法在发动机曲柄起动期间汽化的任何温度。当温度不小于预定温度时，模式设置模块236可将模式240设置到用于正常发动机起动的正常起动模式。
[0063]参数确定模块248确定燃料箱174内的燃料的特性252。仅仅是举例，参数确定模块248可确定在燃料箱174内的燃料的乙醇的百分比。参数确定模块248可以例如基于由燃料特性传感器提供的测量值、气缸压力和/或其它合适的参数而确定燃料箱174内的燃料的特性252。
[0064]模式设置模块236可基于特性252而设置预定温度(用于确定是否将模式240设置到冷起动模式)。仅仅是举例，模式设置模块236可使用将燃料箱174内的燃料的特性252与预定温度相关的函数或映射(例如，查找表)设置预定温度。
[0065]少量的燃料在火花塞正点火时喷射在火花塞上或附近。燃料被点燃。这种燃烧的力不足以引发SIDI发动机102的燃烧冲程。这种燃烧产生热量。热量在曲柄起动期间辅助起动机电动马达160并预热气缸。预热气缸使燃料的进气充量的剩余部分可以汽化并点燃，从而使SIDI发动机102能够起动。虽然燃料的进气充量可以是稀的(小于化学计量比)，但在火花塞上或附近的少量燃料处于或接近化学计量比。因此，少量燃料更可能燃烧。火花塞可以点火多次以增加点燃该少量燃料的几率。由少量燃料的燃烧产生的力不足以压缩活塞。因此，热量被产生但不移动活塞，并且气缸内部的温度增加。所产生的热量足以预热气缸并且有助于稀空气燃料混合物的汽化和点燃。然而，所产生的热量不足以汽化和点燃燃料的进气充量，这将快速地冷却气缸108并阻止进一步汽化。
[0066]分层燃料控制模块256可基于模式240而确定目标燃烧参数260 (例如，目标燃料量、火花正时、喷射事件的分布、喷射结束(EOI)、喷射开始(SOI)等)。当模式240设置到冷起动模式时，分层燃烧控制模块256可使用基于实验数据的查找表设置目标燃烧参数260。
[0067]分层燃烧控制模块256可设置目标曲柄角，该角度限定允许喷射和点燃重叠多次事件的喷射结束(EOI)。EOI是限定喷射的终点的曲柄角。分层燃烧控制模块256可确定点火开始(SOI)。点火开始是限定点火的起点的曲柄角。分层燃烧控制模块256可使用查找表设置EOI。分层燃烧控制模块256可基于曲柄起动RPM和发动机冷却剂温度而设置在重叠期间的点火事件的次数。在重叠期间每次事件喷射的燃料的量可基于在没有分层燃烧时用于冷起动的燃料的目标量与事件的次数的乘积来确定。[0068]分层燃烧控制模块256可设置目标燃烧参数260使得点火开始发生在喷射结束之前。例如，分层燃烧控制模块256可设置目标燃烧参数260使得少量燃料刚好在火花塞点火之前或刚好在火花塞点火时被喷射。例如，分层燃烧控制模块256可设置目标燃烧参数260使得少量燃料刚好在活塞到达其上止点位置并且燃料点燃之前被喷射。
[0069]节气门控制模块212可基于模式240控制节气门106。火花控制模块220可基于模式240控制火花正时。当模式240设置到冷起动模式时，火花控制模块220可基于目标燃烧参数260调整在发动机曲柄起动期间的目标火花正时224。燃料控制模块228可基于模式240控制燃料供给。当模式240设置到冷起动模式时，燃料控制模块228可基于目标燃烧参数260调整燃料供给参数232并控制在发动机曲柄起动期间的燃料喷射。一个或多个其它发动机致动器也可基于模式240被控制。
[0070]当发动机在起动之后运行时，模式设置模块236可将模式240从冷起动模式(或起动模式)转变到发动机运行模式。例如，当发动机速度变得大于预定速度，例如大约700rpm或另一合适速度时，模式设置模块236可将模式240转变到发动机运行模式。节气门控制模块212、燃料控制模块228和火花控制模块220可响应于模式240向发动机运行模式的转变而分别转变到正常控制节气门112、燃料供给和火花正时。
[0071]现在参看图3，提供了描绘执行发动机102的冷起动的示例性方法300的流程图。控制可以在发动机102关闭的时间始于304。发动机102可以例如依照前一车辆关闭请求而被关闭。在308处，控制确定使用者是否已输入车辆起动命令204。如果否，则控制保持在308处并且等待使用者输入车辆起动命令204。如果是，则控制在312处继续。使用者可以通过致动点火开关、点火按钮、远程起动按钮等来输入车辆起动命令204。
[0072]在312处，控制接合起动机马达160与发动机102并将功率施加到起动机马达160。起动机马达160驱动发动机102的曲轴的旋转。在起动机马达160开始驱动曲轴之前，低压燃料泵176可被启用以开始将燃料泵送至高压燃料泵178。随着起动机马达160驱动曲轴，高压燃料泵178将燃料泵入燃料轨180。
[0073]在316处，控制获得燃料箱174内的燃料的特性。燃料的特性可以是例如燃料的乙醇浓度、燃料的闪点温度、或燃料的另一个合适的特性。在320处，控制可基于燃料的该特性设置用来确定发动机102的起动是否为冷起动的预定温度。预定温度小于或等于燃料的闪点温度。
[0074]在324处，控制可确定ECT 244是否小于预定温度。如果否，则控制可在328处执行发动机102的正常起动，并且控制可以在332处结束。如果是，则控制可以继续336并且执行发动机102的冷起动。
[0075]在336处，控制可设置目标燃烧参数260。控制可使用基于实验数据的查找表设置目标燃烧参数260。例如，控制可命令在发动机曲柄起动期间燃料的多次喷射。又如，控制可调整所喷射的燃料量。再如，控制可调整火花正时。
[0076]在340处，控制基于目标燃烧参数260而为发动机102的冷起动调节燃料喷射和火花正时。
[0077]在344处，控制可确定发动机102是否在运行。如果是，控制可在348处转变到正常操作模式，并且控制可在332处结束。如果否，控制可返回到336并且继续为发动机102的冷起动控制燃料供给和火花。例如，当发动机速度大于预定速度时，发动机102可被认为在运行。
[0078]上面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本公开、其应用或用途。本公开的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本公开包括具体示例，但本公开的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书的基础上其它修改将变得显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时地)执行方法内的一个或多个步骤。
[0079]在本申请中，包括以下讨论的定义，术语模块可替换为术语电路。术语模块可表示、作为其一部分或包括:专用集成电路(ASIC);数字、模拟、或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟、或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的处理器(共用的、专用的或成组的)；存储由处理器执行的代码的存储器(共用的、专用的或成组的)；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上述中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
[0080]如在上面所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码并可指程序、例程、函数、类和/或对象。术语共用的处理器涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。术语成组的处理器涵盖与附加的处理器结合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语共用的存储器涵盖存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语成组的存储器涵盖与附加的存储器结合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不涵盖通过介质传播的暂时性电气和电磁信号，并且可因此被认为是有形的和非暂时的。非暂时的有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。
[0081]本申请中描述的设备和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来部分或完全地实现。计算机程序包括存储在至少一个非暂时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括和/或依赖于所存储的数据。
【权利要求】
1.一种用于具有火花点火直喷(SIDI)发动机的车辆的冷起动控制系统，包括: 起动控制模块，其 将操作模式设置为冷起动模式； 响应于将所述模式设置为所述冷起动模式，确定目标燃烧参数和预定量的燃料，其中所述预定燃料量小于引发所述SIDI发动机的燃烧冲程所需的燃料量；并且 在所述SIDI发动机的曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数控制所述预定量的燃料的喷射；以及 燃料致动器模块，其在曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数喷射所述预定量的燃料。
2.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，其中所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油气(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，还包括: 分层燃烧控制模块，其响应于所述模式设置为所述冷起动模式而确定所述目标燃烧参数，其中所述目标燃烧参数包括基于曲柄起动速度和发动机冷却剂温度确定的喷射事件的分布。
4.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，还包括: 模式设置模块，其在曲柄起动期间当发动机冷却剂温度小于预定温度时将所述操作模式设置为所述冷起动模式。
5.根据权利要求4所述的冷起动控制系统，其中所述预定温度小于燃料箱内的燃料的闪点温度。
6.根据权利要求4所述的冷起动控制系统，还包括: 参数确定模块，其确定燃料箱内的燃料中的乙醇的百分比，并且其中所述模式设置模块基于乙醇的所述百分比而设置所述预定温度。
7.根据权利要求1所述的冷起动控制系统，其中所述燃料致动器模块在气缸的火花塞正点火时喷射所述预定量的燃料。
8.根据权利要求7所述的冷起动控制系统，其中所述燃料致动器模块将所述预定量的燃料喷射到所述火花塞上。
9.根据权利要求8所述的冷起动控制系统，其中所述预定量的燃料在不止一个喷射事件中被喷射。
10.一种用于具有火花点火直喷(SIDI)发动机的车辆的冷起动控制方法，包括: 将操作模式设置为冷起动模式； 响应于将所述模式设置为所述冷起动模式，确定目标燃烧参数和预定量的燃料，其中所述预定燃料量小于引发所述SIDI发动机的燃烧冲程所需的燃料量； 在所述SIDI发动机的曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数控制所述预定量的燃料的喷射；以及 在曲柄起动期间基于所述目标燃烧参数喷射所述预定量的燃料。
【文档编号】F02D41/30GK103867321SQ201310677908
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】S.A.杜格拉斯 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司