用于发动机控制的方法和系统的制作方法

用于发动机控制的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于控制排气排放的方法和系统。该方法和系统在发动机起动和转动起动期间通过调节从多个燃料喷射器喷射进发动机汽缸的燃料的喷射模型来控制排气排放。通过在起动期间分流喷射燃料使得进气道喷射一部分燃料而通过一个或多个喷射来直接喷射剩余部分的燃料，可以减少发动机的烟粒负荷并改善燃料经济性。基于喷射的燃料的醇含量调节该喷射以利用燃料的充气冷却特性。
【专利说明】用于发动机控制的方法和系统 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及用于控制连接至柔性燃料车辆的发动机系统中燃料喷射的方法和系 统。 【【背景技术】】
[0002] 发动机可以配备有将燃料直接喷射进燃烧汽缸(直接喷射）的燃料直接喷射器和/ 或配备有将燃料喷射进汽缸进气道(进气道燃料喷射)的进气道燃料喷射器。在柔性燃料车 辆中，可以通过向不同喷射器输送不同比例的可变燃料（variable fuel)的改变成分的燃 料来运转柔性多燃料发动机。例如，乙醇燃料的直接喷射可以利用醇燃料较高汽化热增加 的充气冷却（charge cooling)效果以及较高的辛烷值。这有助于解决特别是增压状况下 的爆震限制。
[0003] 然而，由于扩散的火焰蔓延(其中在燃料之前燃料与空气可能混合不充分）直接喷 射发动机也产生更多微粒物质排放物(或烟粒)。本质上，由于直接喷射是相对较晚的燃料 喷射，所以可能没有足够的时间在汽缸中混合喷射的燃料和空气。类似地，喷射的燃料在流 动通过气门时可能遇到更少的湍流。所以，可能会有局部产生烟粒劣化排放的多个较小富 燃区域。
[0004] US2011/0162620公开了一种减小由直接燃料喷射产生的微粒物质排放物的方法。 其中，基于发动机产生的微粒物质（PM)量来调节直接喷射器和进气道喷射器喷射进汽缸的 燃料量。例如，随着烟粒负荷的增加，减小直接喷射器的燃料喷射量同时相应地增加进气道 喷射器的燃料喷射量。
[0005] 然而，发明人在此已经认识到这种方法的潜在问题。在选择的发动机工况期间，即 使偏向更多的直接喷射，也不能充分减少微粒物质排放物来满足法定的最低PM排放标准。 例如，可能太晚执行直接喷射使得到直接喷射发生时排放的PM高于排放标准。由于燃料改 变的特性在柔性燃料车辆中这样的问题更加恶化。例如，基于何时发生燃料添加(例如当 燃料箱为空或部分装满时）以及燃料箱添加燃料的燃料类型(例如燃料箱是添加汽油、E10、 E50还是E85)，燃料箱中的成分可能会变化。这影响了后续的直接燃料喷射产生的烟粒量。 更进一步地，在使用醇燃料的状况期间，醇燃料对进气系统上的充气冷却效果可能导致冷 起动状态时较低的空气充气温度。这会劣化燃烧稳定性并增加潜在的发动机失火。总之， 如果不对系统进行当前的工况和燃料类型优化则会劣化燃料经济性和冷起动排气排放。 【
【发明内容】
】
[0006] 可以通过一种用于发动机的方法至少部分解决上述问题，该方法包含：自发动机 起动起的第一燃烧事件期间，在进气门关闭事件期间进气道喷射第一燃料量，并且通过第 一燃料事件的多个喷射来直接喷射第二燃料量，第一和第二量基于喷射的燃料的醇含量。 这样，可以综合醇燃料以及进气道喷射第一燃料和（单个或多个）直接喷射第二燃料之间燃 料喷射分流的益处。
[0007] 在一个示例中，在发动机起动期间，在第一汽缸燃烧事件期间发动机控制系统可 以通过在进气门关闭事件(例如排气行程期间）期间输送的第一进气道喷射、压缩行程期间 输送的第二直接喷射以及进气行程期间的第三直接喷射将燃料喷射进汽缸。该喷射可以构 成第一喷射模型。在转动起动期间针对多个燃烧事件可以基于燃料的醇含量继续该相同的 喷射模型。例如，随着喷射的燃料的醇含量的增加，可以对更多/更小数量的燃烧事件继续 第一喷射模型。此外，阈值汽缸事件数量的数量可以基于燃料的醇含量，例如汽缸事件数量 多达24。通过进气道喷射来喷射一部分燃料而通过直接喷射来喷射剩余部分的燃料，排气 催化剂温度可以迅速增加至起燃温度，改善了发动机冷起动时的发动机性能。还通过将直 接喷射分流（split)使得在压缩行程期间直接喷射一些燃料而在进气行程期间直接喷射剩 余部分的燃料，可以达到催化剂起燃温度而不增加排气微粒物质（PM)排放以及不劣化发动 机燃烧稳定性。同时改善了燃料经济性。达到目标汽缸燃烧事件数量之后，喷射模型可以 转变为配置用于发动机怠速控制的第二喷射模型。例如，第二喷射模型可以包括仅进气道 喷射燃料、仅直接喷射燃料和/或按一定比率分配，该比率不同于第一喷射模型中的分配 比率并且具有较高百分比的直接喷射燃料。在进一步的实施例中，可以基于冷起动时的发 动机温度(例如基于是正常温度的发动机冷起动或极端低温的发动机冷起动）改变发动机 冷起动期间的喷射模型。
[0008] 这样，通过使用在进气道喷射和多个直接喷射之间分流喷射燃料的分流喷射模 型，可以减小排气催化剂的活化时间同时产生更少的气态及微粒物质排放物。同时，可以容 忍较高的火花延迟量而不影响燃烧稳定性。这样，允许燃料喷射得到优化以综合利用在进 气道喷射和直接喷射之间分流喷射燃料的益处以及多个直接喷射的益处。总之，改善了发 动机性能、改善了排气排放并进一步改善了燃料经济性。
[0009] 应理解，提供上文的概述用于以简化形式引入一系列原理，其将在【具体实施方式】 中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护 的主题的范围唯一地由权利要求书来确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文 或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。 【【专利附图】

【附图说明】】
[0010] 图1显示了示例燃烧室；
[0011] 图2显示了在发动机起动以及转动起动运转期间基于喷射的燃料的醇含量调节 燃料喷射以减少发动机烟粒负荷的高级流程图；
[0012] 图3-5显示了根据发明当以不同醇含量的燃料运转时在发动机起动和转动起动 运转期间使用的示例燃料喷射模型（prof i 1 e ) 【【具体实施方式】】
[0013] 下文的描述涉及在发动机起动和转动起动期间基于喷射的燃料的醇含量调节发 动机（比如图1中的发动机系统)燃料喷射以减少发动机烟粒负荷的系统和方法。发动机控 制器可以执行控制程序（比如图2中的程序)以在发动机起动期间和转动起动期间基于燃料 的成分（比如基于燃料的醇含量）来调节燃料喷射模型(包括进气道喷射进汽缸的燃料量以 及通过多个喷射直接喷射进汽缸的燃料量)。可以基于排气催化剂温度和汽缸事件数量中 的每者进一步调节该模型以加快催化剂活化同时减少排气PM排放并且不会劣化燃烧稳定 性。通过在发动机起动和转动起动期间从具有相对较高量的进气道喷射的模型调节燃料喷 射模型，并且随着燃料醇含量的增加而转变为具有相对较高量的压缩行程直接喷射的燃料 喷射模型，可以改善发动机的冷起动性能同时降低发动机烟粒负荷并且不会劣化发动机燃 料经济性。图3-5显示了示例调节。
[0014] 图1描述了内燃机10的燃烧室或汽缸的实施例。至少部分通过包含控制器12的 控制系统以及通过车辆驾驶员130经由输入装置132的输入来控制发动机10。在这个实 施例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器 134。发动机10的汽缸（即燃烧室)14可包括带有位于其中的活塞138的燃烧室壁136。活 塞138可和曲轴140相连以便活塞的往返运动转化为曲轴的转动运动。曲轴140可通过传 动系统和乘用车的至少一个驱动轮相连。此外，起动马达可通过飞轮和曲轴140相连以能 够进行发动机10的起动运转。
[0015] 汽缸14能通过一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146和发动 机10的除汽缸14之外的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可包括增 压装置，比如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1显示了发动机10配置有涡轮增压器，所 述涡轮增压器包含布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的 排气涡轮176。压缩机174可至少由排气涡轮176通过轴180驱动，在这种情况下增压装置 配置为涡轮增压器。但是，在其它实施例中，比如在发动机10配备有机械增压器的情况下， 排气涡轮176可选择性地省略，在这种情况下压缩器174可通过来自马达或发动机的机械 输入驱动。包括节流板164的节气门162可沿发动机的进气通道设置，用于改变提供给发 动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示节气门162可安装在压缩机174的 下游，或者可替代地安放在压缩机174的上游。
[0016] 排气通道148能接收来自发动机10的汽缸14以及其它汽缸的排气。排气传感器 128如图所示和排放控制装置178上游的排气通道148相连。传感器128可以是用于提供排 气空燃比指示的任何合适的传感器，线性氧传感器或者UEG0 (通用或宽域排气氧传感器)， 双态氧传感器或EG0 (如图所示)，HEG0 (加热型EG0)，氮氧化物（NOx)、碳氢化合物（HC)或 氧化碳（C0)传感器。排气控制装置178可以是三元催化剂（TWC)、N0x捕集器、各种其它排 放控制装置或它们的组合。
[0017] 发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸 14如图所示包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀 156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可包括位于汽缸上部区域的至 少两个进气提升阀和至少两个排气阀。
[0018] 进气门150可由控制器12经由驱动器152进行控制。类似地，排气门156可由控 制器12经由驱动器154控制。在一些状况期间，控制器12可以改变提供至驱动器152和 154的信号以控制各自进气和排气门的打开和关闭。可通过各自的气门位置传感器(未显 不）确定进气门150和排气门156的位置。气门驱动器可以是电动气门驱动类型或者凸轮 驱动类型或它们的组合。可以同时控制进气和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正 时、可变排气凸轮正时、两个独立的可变凸轮正时或固定凸轮正时的任意可能的组合。每个 凸轮驱动系统可包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作的凸轮轮廓线变换 系统（CPS)、可变凸轮正时（VCT)、可变气门正时（VVT)和/或可变气门升程（VVL)系统中的 一种或多种用于改变气门运转。例如，汽缸14可替代地包括通过电动气门驱动进行控制的 进气门和通过包括CPS和/或VCT的凸轮驱动进行控制的排气门。在其它实施例中，进气和 排气门可通过共用气门驱动器或驱动系统、或者可变气门正时驱动器或驱动系统来控制。
[0019] 汽缸14可具有压缩比，其为当活塞138处于下止点时的容积与活塞138处于上止 点时的容积的比例。通常，压缩比的范围是9:1到10:1。但是，在一些使用了不同燃料的示 例中，压缩比可能会增加。例如，当使用高辛烷燃料或较高汽化潜热的燃料时可能发生这种 情况。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响压缩比也可增加。
[0020] 在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于发起燃烧的火花塞192。在选 定运转模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞192 给燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以省略，比如当发动机10 可通过自动点火或者通过燃料喷射(如可能在一些柴油发动机的情况下）发起燃烧。
[0021] 在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个燃料喷射器用于向 其提供燃料。作为一个非限制的示例，汽缸14显示为包括两个燃料喷射器166和170。燃 料喷射器166显示为直接和汽缸14相连用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的 FPW-1信号的脉冲宽度成比例地直接向其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166提供已 知的称为直接喷射(下文称为"DI"）将燃料喷入燃烧汽缸14。尽管图1显示了喷射器166 作为侧喷射器，它也可以位于活塞的上方，比如火花塞192的位置的附近。当采用醇基燃料 操作发动机时，由于某些醇基燃料的低挥发性，这样的位置可改善混合和燃烧。可替代地， 喷射器可位于进气门上方并与之靠近以改善混合。可将燃料从包括燃料箱、燃料泵、燃料导 轨以及驱动器168的高压燃料系统172输送至燃料喷射器166。可替代地，可通过单级燃料 泵以较低的压力输送燃料，与使用高压燃料系统相比，这种情况下压缩冲程期间直接燃料 喷射的正时受到更多限制。此外，虽然未示出，燃料箱可具有给控制器12提供信号的压力 传感器。
[0022] 燃料喷射器170显示为设置在进气通道146中而不是在汽缸14中，这样配置提供 了已知的进气道燃料喷射(此后称为"PFI"）将燃料喷射进汽缸14上游的进气端。燃料喷 射器170可以与经由电子驱动器172从控制器12接收的脉冲宽度信号FPW-2成比例地喷 射燃料。可以通过燃料系统172输送燃料至燃料喷射器170。
[0023] 在汽缸的单个循环期间可以通过两个喷射器向汽缸输送燃料。例如，每个喷射器 可以输送在汽缸14中燃烧的燃料总喷射的一部分。此外，如本说明书下文描述的，从每个 喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以根据工况（比如发动机负荷和/或爆震）改变。 喷射器166和170之间喷射的总燃料的相对分配可以称为第一喷射比率。例如，对于经由 (进气道）喷射器170喷射较大燃料量的燃烧事件可以是较高的进气道与直接喷射的第一 比率的示例，而对于经由（直接）喷射器166喷射较大燃料量的燃烧事件可以是较低的进气 道与直接喷射的第一比率。注意这些仅是不同喷射比率的示例，可以使用各种其它喷射比 率。此外，应理解可以在进气门打开事件期间、在进气门关闭事件期间（例如基本上在进气 行程之前，比如排气行程期间）以及在进气门打开和关闭两个运转期间输送进气道喷射的 燃料。类似地，例如可以在进气行程期间以及在之前的部分排气行程期间、进气行程期间以 及在部分压缩行程期间输送直接喷射的燃料。此外，可以通过单个喷射或多个喷射来输送 直接喷射的燃料。这些喷射可以包括压缩行程期间的多个喷射、进气行程期间的多个喷射 或者压缩行程期间一些直接喷射和进气行程期间一些直接喷射的组合。当执行多个直接喷 射时，直接喷射的总共燃料在进气行程(直接）喷射和压缩行程(直接）喷射之间的相对分配 可以称为第二喷射比率。例如，对于进气行程期间喷射较大直接喷射燃料量的燃烧事件可 以是较大的进气行程直接喷射第二比率的示例，而对于压缩行程期间喷射较大燃料量的燃 烧事件可以是较低的进气行程直接喷射第二比率的示例。注意这些比率仅是不同喷射比率 的示例，并且可以使用各种其它的喷射比率。
[0024] 这样，即使对于单个燃烧事件，可以在不同的正时喷射来自进气道和直接喷射器 喷射的燃料。此外，对于单个燃烧事件，每个循环可以执行输送燃料的多个喷射。可以在压 缩行程、进气行程或者它们适当的组合期间执行多个喷射。
[0025] 如上文所描述的，图1仅显示了多缸发动机的一个汽缸。同样，每个汽缸可以类似 地包括它自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
[0026] 燃料喷射器166和170可以具有不同的特征。这些特征可以包括不同的尺寸，例如 一个喷射器相比其它喷射器具有更大的喷射孔。其它差异包括但不限于不同的喷洒角度、 不同的工作温度、不同的指向、不同的喷射正时、不同的喷洒特征、不同的位置等。此外，取 决于喷射器170和166之间喷射燃料的分配比例，可以达到不同的效果。
[0027] 燃料系统172中的燃料箱可以容纳不同特性的燃料，比例不同的燃料成分。这些 差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合和/或它们的 组合等。在一个示例中，不同醇含量的燃料可以包括汽油、乙醇、甲醇或醇混合物比如E85 (约85%的乙醇和15%的汽油)或M85 (约85%的甲醇和15%的汽油）。其它的含醇燃料可以 是醇和水的混合物，醇、水和汽油的混合物等。
[0028] 此外，可以频繁改变燃料箱中燃料的特性。在一个示例中，驾驶员可以一天给燃料 系统172添加 E85,并且下一天添加 E10,再下一天添加 E50。因此，燃料箱中燃料添加的天 天变化会导致燃料系统172中燃料频繁地改变燃料成分，从而影响通过喷射器166和170 输送燃料的喷射模型。
[0029] 如参考图2-5详细说明的，在第一汽缸燃烧事件期间发动机起动(特别是发动机 冷起动）时控制器可以调节燃料喷射模型以综合利用醇燃料的进气道喷射和多个直接喷射 两者以加快排气催化剂活化而不增加发动机烟粒负荷并且同时还提供燃料经济性益处。发 动机起动时使用的第一喷射模型具有基于燃料醇含量预定的第一和第二喷射比率，选择的 比率能实现催化剂温度控制。第一喷射模型可以继续到发动机转动起动直到自第一燃烧起 的目标汽缸事件数量。目标汽缸事件数量也可以基于燃料的醇含量。然后，燃料喷射可以 转变为不同的第二喷射模型，该模型具有能实现发动机怠速控制的不同的第一和第二喷射 比率。
[0030] 图1中控制器12显示为微型计算机，包括：微处理器单元106、输入/输出端口 108、用于可以执行程序和校准值的在该特定示例中显示为只读存储芯片110、随机存取存 储器112、保活（keep alive)存储器114和数据总线。控制器12可以接收来自和发动机10 相连的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括：来自气流质量传感器122的 进入气流质量(MAF)的测量值；来自和冷却套筒118相连的温度传感器116的发动机冷却 剂温度（ECT);来自和曲轴140连接的霍尔效应传感器120 (或其它类型）的表面点火感测 (PIP)信号；来自节气门位置传感器的节气门位置（TP);以及来自传感器124的绝对歧管压 力（MAP)信号。可以通过控制器12从信号PIP产生发动机转速信号（RPM)。来自歧管压力 传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中真空或压力的指示。
[0031] 存储媒介只读存储器110可以编程有代表处理器106可执行的指令用于执行下文 描述的方法以及可预见但未明确列出的其它变量的计算机可读数据。图2描述了可以通过 控制器执行的示例程序。
[0032] 现在参考图2,显示了示例程序200,基于燃料的醇含量控制至发动机汽缸(该汽 缸包括(第一）进气道喷射器和(第二）直接喷射器）的燃料喷射以减少发动机产生的微粒物 质量。
[0033] 在202处，可以估算和/或测量发动机工况。例如，这些工况可以包括发动机转速、 发动机负荷、汽缸空燃比（AFR)、(例如从发动机冷却剂温度（ECT)推断的)发动机温度、排气 温度、催化剂温度（Teat )、希望的扭矩、增压等。
[0034] 在203处，可以估算和/或确定喷射的燃料的醇含量。在一个示例中，可以在每个 燃料箱燃料添加事件之后估算燃料箱中燃料的醇含量。该估算可以基于一个或多个经验方 法并且进一步基于车辆驾驶员的输入。
[0035] 在204处，确定是否存在发动机冷起动状态。例如，发动机冷起动可以包括从停机 状况下的初始发动机起动。在一个示例中，如果发动机温度低于阈值并且催化剂温度低于 阈值（比如低于起燃温度）则确定发动机冷起动状态。如果没有确定发动机冷起动状态，则 在206处可以确定发动机热起动状况。例如，发动机热起动可以包括发动机在之前的发动 机停机之后短时间内再起动的发动机再起动。在一个示例中，如果发动机温度和/或催化 剂温度高于阈值则可以确定发动机热起动状况。
[0036] 响应于发动机冷起动状态，在210处程序包括以第一喷射模型运转发动机以加快 催化剂活化。以第一喷射模型运转包括自发动机起动起的第一燃烧事件期间在进气门关闭 事件期间进气道喷射一部分燃料而通过多个喷射直接喷射剩余部分的燃料。通过多个喷射 来喷射剩余部分的燃料可以包括至少通过进气行程喷射和压缩行程喷射来直接喷射剩余 部分。例如，如参考图3详细说明的，可以通过第一进气行程喷射和第二压缩行程喷射来输 送直接喷射的燃料部分。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量和第二 压缩行程喷射量相互之间相差15%内。在一个示例中，在进气门关闭事件期间(例如排气行 程期间）可以通过进气道喷射来输送30%的燃料喷射，可以通过进气行程直接喷射来输送 35%的燃料喷射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余35%的燃料喷射。在又一个示例中， 进气道喷射量、进气行程直接喷射量以及压缩行程喷射量相互之间可以相差〇% _1〇〇%。
[0037] 可以基于估算的燃料醇含量来选择进气道喷射量相对于直接喷射总量的第一比 率。例如，随着燃料醇含量的增加，可以通过减小进气道喷射的燃料比例并增加直接喷射燃 料的比例来减小第一比例。在一个示例中，当喷射的燃料是E10 (具有较低的醇含量)时，第 一比率可以包括35%的进气道喷射和65%的直接喷射。相比而言，当喷射的燃料是E85(具 有较高的醇含量）时，第一比率可以包括10%的进气道喷射和90%的直接喷射。
[0038] 可以基于排气催化剂温度和/或发动机温度进一步调节第一比率。例如，随着催 化剂温度的增加，可以使用较高的进气道喷射比率。第一比率可以进一步基于发动机起动 时的汽缸燃烧事件数量。
[0039] 还可以基于估算的燃料醇含量选择第一进气行程喷射量相对于第二压缩行程喷 射量的第二比率。例如，随着燃料醇含量的增加，可以通过减小在进气行程期间直接喷射的 燃料比例并增加在压缩行程中直接喷射的燃料比例来减小第二比率。此外，随着压缩行程 喷射量的增加，还可以增加在压缩行程中喷射燃料的喷射次数。在一个示例中，当喷射的燃 料是E10 (具有较低的醇含量）时，第二比率可以包括70%的进气行程喷射和30%的压缩行 程喷射而压缩行程喷射仅包括一次喷射。相比而言，当喷射的燃料是E85(具有较高的醇含 量)时，第二比率可以包括30%的进气行程喷射和70%的压缩行程喷射而压缩行程喷射包括 一次或多次喷射。
[0040] 可以基于排气催化剂温度和发动机烟粒趋势进一步调节第二比率。类似地，第二 比率可以进一步基于发动机起动时的汽缸燃烧事件数量。本发明中，相对较高的压缩行程 醇燃料直接喷射量可以有得地用于加热发动机和催化剂，从而加快催化剂活化并改善发动 机冷起动状态下的发动机和催化剂性能，同时还减少直接喷射的烟粒负荷。
[0041] 除第一喷射模型之外，可以基于发动机起动时的燃料醇含量、排气催化剂温度和 发动机温度中的一者或多者延迟火花正时。例如，随着燃料醇含量的增加，为了向排气催化 剂提供额外的热量，可以进一步从最大扭矩最小点火提前角（MBT)延迟火花正时。应用的 火花延迟量可以进一步基于第一和第二比率中的每者。例如，随着第一或第二比率的增加， 为了燃烧稳定性可以提前或延迟火花正时。对于以极端迟延的火花运转的大多数发动机， 第二比率增加至PM排放最少情况下而燃烧最佳的水平。
[0042] 在212处，程序包括在转动起动期间继续进气道喷射和多次燃料喷射的直接喷 射。特别地，对自第一燃烧事件起的多个燃烧事件执行该继续，燃烧事件的数量基于喷射的 燃料的醇含量。例如，随着喷射的燃料的醇含量的增加，可以增加继续第一冷起动喷射模型 的燃烧事件的数量。在一个示例中，温度非常低且燃料醇含量高起动发动机时喷射可以包 括分流的压缩行程喷射。在一些实施例中，可以基于汽缸事件数量进一步调节燃烧事件数 量。例如，可以继续第一喷射模型直到达到阈值事件数量。
[0043] 这样，发动机的起动是大量的瞬态事件并且具有能力来管理每个事件实现更稳健 的发动机性能以及更低的气体和微粒排放。此外，由于发动机燃烧室能力的变化，程序管理 每个事件的能力实现足够柔性的策略以配合不同类型的发动机和燃料。
[0044] 在发动机起动期间，当发动机转速在150至200rpm附近时第一事件是添加燃料。 此后的每个事件是在不同的发动机转速时添加燃料。对于较低排放的发动机和动力系，由 于最佳排放/性能的喷射类型和正时对每个事件可能不同，所以在发动机起动期间燃料添 加的柔性很重要。例如，出于不同的原因极端的冷起动对进气道和直接喷射系统都是具有 挑战性的。进气道喷射系统失去很多燃料进入曲轴箱。这稀释了机油同时发动机难于获得 足够的燃料在汽缸中汽化以起动。在极其低的温度时，较高的直接喷射燃料压力可很好地 产生足够的汽化燃料来燃烧，但是容积类型的高压燃料泵系统难以保持较低转动起动转速 时冷起动高燃料需求的燃料压力。从而，极端冷起动时，当喷射较低醇含量的燃料时，第一 燃烧循环可能需要进气道喷射系统补充更多燃料使得直接喷射系统可以输送适当规模的 压缩喷射用于极端低温时的稳健起动。相比而言，极端冷起动时，当喷射较高醇含量的燃料 时，第一燃烧事件可能需要进气道喷射系统少补充些燃料使得直接喷射系统可以输送适当 规模的压缩喷射用于极端低温时的稳健起动。一个循环之后，发动机转速可能足以用于直 接喷射高压燃料泵来保持燃料汽化和高效燃烧的期望压力。此时，可以终止进气道燃料喷 射直到发动机暖机。
[0045] 在另一个示例中，以工作温度(热机起动）再起发动机时可以执行不同的燃料喷射 调节。此时，为了最快起动，对于第一转可以使用直接燃料喷射。随后，可以添加进气道燃料 喷射。结果是发动机起动更快且PM排放较低。在又一个示例中，极端的热机起动温度时，低 压进气道喷射燃料导轨中的燃料成为蒸气而直接喷射高压使燃料保持液体。从而，在极端 的热机运转温度时，当燃料的醇含量较低时，第一循环可以具有较低的第一比率使得主要 使用直接喷射来起动发动机。随后，可增加第一比率以从进气道喷射系统去除蒸气并且随 着更冷的燃料进入导轨使进气道燃料导轨冷却。相比而言，在极端的热机运转温度时，当燃 料的醇含量较高时，第一循环可以具有第一比率使得主要使用直接喷射来起动发动机。随 后，可以增加第一比率以从进气道喷射系统去除气体并且随着更冷的燃料进入导轨使进气 道燃料导轨冷却。
[0046] 在218处，可以确定发动机转速是否高于阈值转速。特别地，可以确定是否已经完 成转动起动并已经达到发动机怠速。如果为是，那么在220处在已经完成转动起动之后程 序包括将燃料喷射转变为实现怠速控制的第二喷射模型。例如，这可以包括转变为仅进气 道喷射燃料或仅直接喷射燃料中的一者。在一个示例中，对于发动机高于温度阈值(例如第 一阈值）并低于另一阈值(例如高于第一阈值的第二阈值）的发动机起动，喷射模型可以转 变为仅进气道喷射的喷射模型。在另一个示例中，对于低于温度阈值(例如第一阈值）并高 于另一个阈值(例如低于第一阈值的第三阈值）的发动机起动，喷射模型可以转变为仅直接 喷射的喷射模型。在替代示例中，该转变包括在转动起动之后，将燃料喷射转变为在进气门 打开之前进气道喷射一部分燃料并在进气行程期间直接喷射剩余部分的燃料。可以基于燃 料质量改变燃料直接喷射和燃料进气道喷射的喷射比率。这样，在218处如果还没有达到 阈值发动机转速，则随后在219处，可以保持转动起动时使用的喷射模型。
[0047] 应理解，虽然图2中的程序显示对所有的发动机冷起动使用第一喷射模型，但是 在替代实施例中，在发动机冷起动期间第一喷射模型可以基于冷起动时的发动机温度而改 变。特别地，第一喷射模型的第一和第二喷射比率可以基于冷起动时的发动机温度(例如基 于冷起动是常规冷起动还是温度非常低的冷起动）而改变。例如，对于常规的发动机冷起 动，第一喷射模型可以具有相对相等偏置的第一和第二喷射比率；而对于温度非常低的冷 起动，第一喷射模型可以具有相对向直接喷射更为偏置的第一和第二喷射比率。
[0048] 返回206,响应于发动机热机起动状况，在214处程序包括以第二喷射模型运转发 动机以改善极端热机起动的稳健度。以第二喷射模型运转包括自发动机起动起的第一燃烧 事件期间在进气门关闭事件期间进气道喷射(较大）部分的燃料，而通过多个喷射直接喷射 (较小)剩余部分的燃料。在一个示例中，对于较高醇含量的燃料，可以不使用具有高醇含量 (即E50)的燃料系统或者仅使用高压直接喷射（DI)系统来完成极端的热机起动。通过多 个喷射来喷射剩余部分的燃料可以包括至少通过进气行程喷射和/或压缩行程喷射来直 接喷射剩余部分。例如，如参考图3详细说明的，可以通过第一进气行程喷射和第二压缩行 程喷射来输送直接喷射部分的燃料。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷 射量和第二压缩行程喷射量相互之间相差15%内。在一个示例中，在进气门关闭事件期间 (例如排气行程期间）可以通过进气道喷射来输送35%的燃料喷射，可以通过进气行程直接 喷射来输送35%的燃料喷射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃料喷射。在另 一个示例中，在进气门关闭事件期间可以通过进气道喷射来输送50%的燃料喷射，可以通 过进气行程直接喷射来输送另外的50%燃料喷射，并且没有压缩行程直接喷射输送燃料喷 射。在又一个示例中，在进气门关闭事件期间可以通过进气道喷射来输送70%的燃料喷射， 而没有进气行程直接喷射输送燃料喷射，并且通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃 料喷射。在进一步的示例中，在进气门关闭事件期间没有通过进气道喷射来输送燃料，而通 过进气行程直接喷射来输送70%的燃料喷射，并且通过压缩行程直接喷射来输送剩余30% 的燃料喷射。
[0049] 可以基于喷射的燃料的醇含量来调节进道喷射量相对于直接喷射总量的第一比 率。例如，随着燃料醇含量的增加，可以减小第一比率。在一个示例中，当喷射的燃料具有较 低的醇含量(例如E10)是第一比率可以是35%，而当喷射的燃料具有较高醇含量(例如E50) 时第一比率可以是20%。在热机起动期间可以基于测量或推断的发动机冷却剂或汽缸盖温 度进一步调节第一比率。例如，随着温度的增加，可以使用较高的进气道喷射比率。第一比 率可以进一步基于汽缸燃烧事件数量。
[0050] 基于喷射的燃料的醇含量还可以调节第一进气行程喷射量相对于第二压缩行程 喷射量的第二比率。例如，随着燃料的醇含量增加，可以减小第二比率。在一个示例中，当 喷射的燃料具有较低的醇含量(例如E10)时第二比率可以是70%，而当喷射的燃料具有较 高的醇含量(例如E50)时，第二比率可以是40%。可以基于测量或推断的发动机冷却剂或汽 缸盖温度和发动机的烟粒负荷进一步调节第二比率。第二比率可以进一步基于汽缸燃烧事 件数量。在本发明中，相对较高的直接喷射量可以有利地用于迅速起动发动机，从而改善发 动机热机起动状况下的发动机性能和燃料经济性。
[0051] 相比而言，如果发动机和/或催化剂温度已经增加并且在阈值温度的阈值区间 内，那么在212处控制器可以开始将发动机汽缸的燃料喷射从相对较高的进气道燃料喷射 量转变为相对较高的直接燃料喷射量。可以基于发动机和/或催化剂温度与阈值温度的差 距来调节该转变。例如，一旦温度在阈值温度的阈值区间内，可以随着与阈值温度差距的增 加而增加转变速率。这可以包括随着温度接近阈值温度而逐渐停用进气道喷射器同时逐渐 启用直接喷射器。从而，到发动机和/或催化剂温度处于或超过阈值温度时，燃料喷射可能 已经转变为较高的直接燃料喷射量和较小的进气道燃料喷射量。在本发明中，随着发动机 负荷的增加（并且从而发动机温度增加）通过使用较高的直接喷射比率，有助于直接喷射燃 料的充气冷却和改善的燃料经济性益处。
[0052] 在一个示例中，如果发动机和/或催化剂温度高于阈值温度的阈值区间或在阈值 区间内，控制器可以确定发动机热机起动并且相应地开始将发动机汽缸的燃料喷射从相对 较高的进气道燃料喷射量转变为相对较高的直接燃料喷射量。可以基于发动机和/或催化 剂温度与阈值温度的差距来调节该转变。例如，一旦温度在阈值温度的阈值区间内，可以随 着与阈值温度差距的增加而增加转变速率。这可以包括随着温度接近阈值温度逐渐停用进 气道喷射器同时逐渐启用直接喷射器。从而，到发动机和/或催化剂温度处于或超过阈值 温度时，燃料喷射可能已经转变为较高的直接燃料喷射量以及较小的进气道燃料喷射量。 在本发明中，随着发动机温度的增加通过使用较高的直接喷射比率，实现直接喷射燃料的 充气冷却和改善的燃料经济性益处。当使用醇燃料时通过减小第一比率可以具有进一步的 充气冷却和抗爆震益处。
[0053] 虽然图2中的程序没有显示以第二喷射模型运转时执行任何的火花正时调节，但 在在替代实施例中，除调节第二喷射模型之外，还可以基于发动机热机起动时的燃料醇含 量、发动机转速和事件数量中的一者或多者调节火花正时（比如延迟)。在一个示例中，随着 醇含量的增加，可以从MBT进一步延迟火花正时。在另一个示例中，如果每个事件的发动机 转速迅速增加，可以进一步从MBT延迟火花正时。应用的火花延迟量可以进一步基于第一 和第二比率中的每者。例如，随着第一或第二比率的增加，火花正时可以根据第一比率增加 而提前而取决于第二比率而延迟。
[0054] 在一个示例中，可以基于燃料喷射模型选择性地执行火花正时调节以补偿瞬时扭 矩。例如，响应于减小进气道燃料喷射量并增加直接燃料喷射量，火花点火正时可以延迟一 定量。在替代实施例中，额外地或可选地，可以对增加、排气再循环管（EGR)、变凸轮轴正时 (VCT)中的一者或多者作出调节以补偿瞬时扭矩。
[0055] 在216处，程序包括在转动起动期间继续进气道喷射和通过多个燃料喷射的直接 喷射。特别地，对自第一燃烧事件起的多个燃烧事件执行该延续，燃烧事件的数量基于燃料 的醇含量。此外，该数量可以基于汽缸事件数量。如上文详细说明的，在发动机起动期间， 当发动机转速在150至200rpm附近时第一事件是添加燃料，此后的每个事件是不同的发动 机转速时添加燃料。极端的冷起动时，第一燃烧循环可以使用进气道喷射来补充燃料使得 直接喷射系统可以输送适当规模的压缩喷射用于极端低温时的稳健起动。一个循环之后， 发动机转速可能足以用于直接喷射高压泵来保持用于燃料汽化和高效燃烧的希望压力。此 时，可以中止进气道燃料喷射直至发动机暖机。
[0056] 在一个示例，在发动机转动起动期间，可以基于发动机工况以及燃料箱中可用的 燃料来调节燃料喷射模型。在一个示例中，在转动起动期间随着发动机转速、发动机负荷和 /或希望的扭矩的增加，可以增加通过直接喷射器喷射的燃料量同时可以减小通过进气道 喷射器喷射的燃料量。本发明中，直接喷射燃料可以提供较高的燃料效率和较高的功率输 出。此外，当可用于喷射的燃料是醇燃料时，直接喷射燃料可以用于利用醇燃料的充气冷却 特性。
[0057] 在218处，转动起动之后，程序包括确定发动机转速是否高于阈值转速（比如高于 发动机怠速转速)。如果是，程序包括在220处将燃料喷射转变为上文详细说明的实现怠速 转速控制的第二喷射模型。否则，在219处，可以保持并继续转动起动时使用的第一喷射 模型直到达到发动机怠速。例如，对于较低醇含量的燃料可以增加第二比率以减小压缩喷 射的百分比，而对于较高醇含量的燃料可以减小第二比率以增加压缩喷射燃料的质量百分 比。
[0058] 图3显示了对于给定发动机汽缸相对发动机位置的气门正时和活塞位置的图谱 300。发动机起动期间，当发动机转动起动时，发动机控制器可以配置用于调节输送至汽缸 的燃料的燃料喷射模型。特别地，在发动机起动期间可以通过第一模型输送燃料，而随后在 发动机转动起动之后转变为不同的第二模型。不同的燃料喷射模型可以包括通过进气道喷 射输送一部分燃料至汽缸而通过直接喷射输送剩余部分的燃料至汽缸。此外，可以通过单 个进气行程喷射、单个压缩行程喷射或它们的组合来输送直接喷射的燃料部分。图3显示 了发动机起动期间第一喷射模型的详细示例。而图4显示了不同醇含量的燃料的示例喷射 模型。
[0059] 图谱300说明随X轴曲轴转角度数（CAD)的发动机位置。曲线308描述了活塞(沿 Y轴的）位置，从上止点（TDC)和/或下止点（BDC)参考它们的位置，并在发动机循环的四个 行程内（进气、压缩、做功和排气）进一步参考它们的位置。如正统曲线308指示的，活塞从 TDC逐渐向下移动，在做功行程的末尾最低点BDC处触底反弹（bottoming out)。然后活塞 在排气行程的末尾返回到顶部TDC处。然后在进气行程期间活塞再次移回BDC，在压缩行程 的末尾返回到初始的顶部位置TDC处。
[0060] 曲线302和304描述了正常的发动机运转期间排气门（虚线曲线302)和进气门（实 线曲线304)的气门正时。如说明的，可以刚好在做功行程的末尾处活塞触底反弹时打开排 气门。然后排气门可以在活塞完成排气行程时关闭、保持打开至少直到已经开始随后的进 气行程。类似地，可以在开始进气行程时或之前打开进气门，并且可以保持打开至少直到已 经开始随后的压缩行程。
[0061 ] 由于排气门关闭和进气门打开之间的正时差异，对于排气行程结束之前和进气行 程开始之后的一小段时间，进气门和排气门可以都是打开的。气门可以都打开的这个时间 段称为正进气门排气门重叠306 (或简称为正气门重叠)，通过曲线302和304相交处的阴 影部分表示。在一个示例中，正进气门排气门重叠306可以是发动机冷起动期间发动机当 前的默认凸轮位置。
[0062] 图谱300 (从顶部起的）的第三幅图表描述了可以在发动机起动时、发动机转动起 动期间使用的示例燃料喷射模型以减小发动机起动的排气PM排放量而不劣化发动机燃烧 稳定性。如在本说明书中详细说明的，基于自发动机起动起的燃烧事件数量通过进气道喷 射（网格框）一部分燃料且直接喷射(斜线条纹框）一部分燃料来调节喷射模型。
[0063] 在描述的示例中，描述了自发动机起动起的第一燃烧事件期间使用的燃料喷射模 型。此处，发动机起动是发动机冷起动。发动机控制器配置用于通过在312处描述的第一 进气道喷射（网格线框)、在314处描述的第二直接喷射(斜线条纹框）以及在316处描述的 第三直接喷射(斜线条纹框)向汽缸提供全部燃料量。第一进气道喷射312可以包括在第一 正时CAD1处进气道喷射的第一部分燃料（P1)。特别地，在进气门关闭事件期间（即在排气 行程期间)进气道喷射第一部分燃料。然后，通过多个喷射来直接喷射剩余部分的燃料。特 别地，在CAD2处直接喷射第二部分燃料（D2)(作为第一进气行程喷射)，而在CAD3处直接 喷射第三部分燃料（D3)(作为第二压缩行程喷射)。
[0064] 除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和多个直接喷射之外，可以调节火花 点火正时。例如，在仅进气道喷射期间（比如极端低温起动发动机时）可以向MBT提前火花 正时(如320所示)。在替代示例中，可以对压缩行程直接喷射的额外部分延迟点火(如318 所示)。
[0065] 在描述的示例中，燃料喷射模型包括进气道喷射的燃料：进气行程直接喷射的燃 料：压缩行程直接喷射的燃料设置成30 :35 :35的比率。本发明中，通过进气道喷射一部分 燃料并直接喷射剩余部分的燃料，排气催化剂温度可以迅速增加至起燃温度，改善了发动 机冷起动时的发动机性能。此外，通过将直接喷射分流为至少第一进气行程喷射和至少第 二压缩行程喷射，能达到催化剂起燃温度而不会增加排气微粒物质（PM)排放并劣化发动机 燃烧稳定性。这改善了发动机起动排放同时还改善了燃料经济性。
[0066] 现在转向图4,图谱400显示了在发动机起动期间燃料逐渐增加醇含量可以使用 的示例燃料喷射模型401-404。如本说明中详细说明的，在发动机起动期间可以基于喷射 的燃料的醇含量调节喷射模型。这样，每个喷射模型描述相对于汽缸活塞位置的喷射正时。 基于发动机循环中任何时候的汽缸活塞位置，可以在进气行程（I)、压缩行程（C)、做功行 程（P)或排气行程（E)期间将燃料喷射进汽缸。喷射模型进一步描述经由进气道喷射（网格 框)、单个或多个直接喷射(条纹框）或它们两者来喷射燃料。此外，喷射模型描述了是否同 时执行火花正时调节(例如使用火花延迟)。
[0067] 401处显示了在发动机冷起动期间针对第一燃料可以使用的第一示例喷射模型， 第一燃料具有最低的第一醇含量。特别地，第一喷射模型401描绘了在第一汽缸燃烧事件 (事件1)期间向汽缸喷射汽油的燃料喷射。在发动机冷起动期间，在进气门关闭事件期间 (即在上个汽缸燃烧事件的排气行程期间)通过第一进气道喷射（网格线)将一部分燃料喷入 汽缸，而通过第一进气行程直接喷射以及第二压缩行程直接喷射(斜线条纹框）来喷射剩余 部分的燃料。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量以及第压缩行程喷 射量彼此相差15%以内。在一个示例中，在进气门关闭事件期间(例如排气行程期间）可以 通过进气道喷射来输送35%的燃料喷射，通过进气行程直接喷射来输送35%的燃料喷射，而 通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃料喷射。
[0068] 除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和多个直接喷射之外，可以调节火花 点火正时。例如，在401处对于低醇燃料成分火花正时(粗实线）可以是TDC前12度。 [0069] 在402处显示了在发动机冷起动期间针对第二燃料可以使用的第二示例喷射模 型，第二燃料具有高于第一燃料醇含量的第二醇含量。特别地，第二喷射模型402描述了在 第一汽缸燃烧事件(事件1)向汽缸喷射E10 (具有10%的醇和90%的汽油)的燃料喷射。在 发动机冷起动期间，通过第一进气道喷射向汽缸喷射35%的燃料，通过进气行程直接喷射 来喷射30%的燃料，而通过压缩行程直接喷射来喷射35%的燃料。可以调节喷射量使得进 气道喷射量、第一进气行程直接喷射量和第二压缩行程直接喷射量可以是0%至100%。除发 动机热起动期间的单个进气道喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在402处火花正时 (粗实线）可以设置为TDC前8度。
[0070] 403处显示了在发动机冷起动期间针对第三燃料可以使用的第三示例喷射模型， 第三燃料具有比第一和第二燃料的醇含量都高的第三醇含量。特别地，第三喷射模型403 描述了在第一汽缸燃烧事件(事件1)期间向汽缸喷射E50 (具有50%的醇和50%的汽油)的 燃料喷射。在发动机冷起动期间，通过第一进气道喷射喷射的燃料为〇%，通过进气行程直接 喷射来喷射40%的燃料，而在两个压缩行程喷射(每个压缩行程喷射30%)中喷射60%的燃 料。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷射量和第二压缩行程喷射量可以 是0%至100%。除了在发动机热起动期间的单个进气道喷射之外，可以调节火花点火正时。 例如，在403处火花正时(粗实线）可以设置为TDC前13度。
[0071] 404处显示了在发动机冷起动期间针对第四燃料可以使用的第四示例喷射模型， 第四燃料具有最高的醇含量。特别地，第四喷射模型404描述了第一汽缸燃烧事件(事件1) 期间向汽缸喷射E85 (具有85%的醇和15%的汽油）的燃料喷射。在发动机冷起动期间，通 过第一进气道喷射向汽缸喷射15%的燃料，通过进气行程直接喷射来喷射15%的燃料，而在 两个压缩行程喷射(每个压缩行程喷射35%)中喷射70%的燃料。可以调节喷射量使得进气 道喷射量、第一进气行程喷射量和第二压缩行程喷射量可以是0%至100%。除发动机热起 动期间的单个进气道喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在404处火花正时(粗实线） 可以设置为TDC前15度。
[0072] 现在转向图5,图谱500显示了在发动机起动期间、转动起动期间以及发动机怠 速控制期间针对具有较低醇含量的第一燃料（比如E10)可以使用的示例燃料喷射模型 501-504。图谱550与喷射模型的图谱500比较显示了在发动机起动期间、转动起动期间和 发动机怠速控制期间针对具有较高醇含量的第二燃料（比如E85)可以使用的示例燃料喷射 模型551-554。如本说明书中详细说明的，对于任何给定的燃料，可以基于自发动机起动起 的燃烧事件数量以及基于发动机是冷起动还是热机起动来调节喷射模型。此外，随着燃料 醇含量的增加，喷射模型可以朝更多的压缩行程直接喷射和更少的进气道燃料喷射转变。 这样，每个喷射模型描述相对于汽缸活塞位置的喷射正时。基于发动机循环中任何时候的 汽缸活塞位置，可以在进气行程（I)、压缩行程（C)、做功行程（P)或排气行程（E)期间向汽 缸喷射燃料。喷射模型进一步描述是经由进气道喷射（网格框)、单个或多个直接喷射(条纹 框）还是这两种喷射来喷射燃料。此外，喷射模型描述是否同时执行任何的火花正时调节 (例如使用火花延迟)。
[0073] 501处显示了在发动机冷起动期间通过第一燃料（E10)运转时可以使用的示例喷 射模型。特别地，喷射模型501描绘了第一汽缸燃烧事件(事件1)期间向汽缸喷射E10的 燃料喷射。在发动机冷起动期间，进气门关闭事件期间（即上个汽缸燃烧事件的排气行程期 间）通过第一进气道喷射（网格框）将一部分燃料喷射进汽缸，而通过第一进气行程直接喷 射和第二压缩行程直接喷射(斜线条纹框）来喷射剩余部分的燃料。在一个示例中，在进气 门关闭事件期间（例如排气行程期间）可以通过进气道输送35%的燃料喷射，可以通过进气 行程直接喷射来输送35%的燃料喷射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃料喷 射。
[0074] 除了将燃料喷射量分流为单个进气道喷射和多个直接喷射之外，可以调节火花点 火正时。例如，在501处点火正时(实心矩形条）可以是TDC前12度。
[0075] 551处对比显示了在发动机冷起动期间通过第二燃料（E85)运转时可以使用的示 例喷射模型。特别地，喷射模型551描绘了在第一汽缸燃烧事件(事件1)期间向汽缸喷射 E85的燃料喷射。在发动机冷起动期间，在进气门关闭事件期间（即在上个汽缸燃烧事件的 排气行程期间）通过第一进气道喷射（网格框）将一部分燃料喷射进汽缸，通过第一进气行 程直接喷射和第二压缩行程直接喷射(斜线条纹框）喷射剩余部分的燃料。在一个不例中， 在进气门关闭事件期间(例如排气行程期间）可以通过进气道喷射来输送15%的燃料喷射， 可以通过进气行程直接喷射来输送15%的燃料喷射，而通过两个压缩行程直接喷射来输送 剩余70%的燃料喷射(每个压缩行程直接喷射35%)。
[0076] 除将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和多个直接喷射之外，可以调节火花点 火正时。例如，在551处火花正时(实线矩形条）可以是TDC前15度。
[0077] 在502处显示了在发动机热机起动期间通过第一燃料运转时可以使用的示例喷 射模型。特别地，喷射模型502描绘了热机起动时第一汽缸燃烧事件(事件Γ )期间向汽缸 喷射E10的燃料喷射。例如，热机起动可以包括从怠速停止再起动发动机。可替代地，热机 起动可以包括从发动机没有停机很长时间（并且因此没有冷却至环境温度）的停机再起动 发动机。在发动机热机起动期间，没有通过第一进气道喷射向汽缸喷射燃料，而通过压缩行 程直接喷射(条纹框）喷射所有燃料。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程喷 射量和第二压缩行程喷射量可以是0%至100%。相比而言，正常环境温度时的起动期间可以 通过进气道喷射来输送35%的燃料喷射，可以通过进气行程直接喷射来输送35%的燃料喷 射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余30%的燃料喷射。
[0078] 除发动机热机起动期间的单个进气道喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，与 正常环境温度的TDC前12度相比，在502处火花正时(实心矩形条）可以设置为在TDC处。
[0079] 552处对比显示了在发动机热机起动期间通过第二燃料运转时可以使用的示例喷 射模型。特别地，喷射模型552描述了热机起动时第一汽缸燃烧事件(事件Γ )期间向汽缸 喷射E85的燃料喷射。例如，热机起动可以包括从怠速停止再起动发动机。可替代地，热机 起动可以包括从发动机没有停机很长时间（并且因此没有冷却至环境温度）的停机再起动 发动机。在发动机热机起动期间，没有通过第一进气道喷射向汽缸喷射燃料，而通过压缩行 程直接喷射(条纹框）来喷射所有燃料。可以调节喷射量使得进气道喷射量、第一进气行程 喷射量和第二压缩行程喷射量可以是〇%至100%。相比而言，正常环境温度时的起动期间可 以通过进气道喷射来输送0%的燃料喷射，可以通过进气行程直接喷射来输送30%的燃料喷 射，而通过压缩行程直接喷射来输送剩余70%的燃料喷射。
[0080] 除发动机热机起动期间的单个进气道喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，与 正常环境温度的TDC前15度相比，在552处火花正时(实线矩形条）可以设置为在TDC处。
[0081] 503处显示了发动机转动起动期间以及发动机起动(热起动或冷起动)之后通过第 一燃料运转时可以使用的示例喷射模型。特别地，喷射模型503描绘了针对自第一汽缸燃 烧事件起的多个汽缸燃烧事件(事件2到η)向汽缸喷射E10的燃料喷射。在发动机转动起 动期间，在热机再起动期间燃料喷射转变为将较大部分的燃料进气道喷射进汽缸而通过进 气/压缩行程喷射来直接喷射较少的剩余部分燃料的模型。可以调节喷射量使得进气道喷 射量和直接喷射量彼此相差〇%至100%。在一个示例中，在转动起动期间可以通过进气道喷 射来输送30%的燃料喷射，而可以通过压缩行程直接喷射来输送另外70%的燃料喷射。 [0082] 除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和单个直接喷射之外，可以调节火花 点火正时。例如，在503处火花正时(实心矩形条）可以调节为TDC前13度。
[0083] 553处对比显示了在发动机转动起动期间以及发动机起动(热机起动或冷起动)之 后通过第二燃料运转时可以使用的示例喷射模型。喷射模型553描述了针对自第一汽缸燃 烧事件起的多个汽缸燃烧事件(事件2到η)向汽缸喷射Ε85的喷射。在发动机转动起动期 间，在热机再起动期间燃料喷射转变为将较大部分的燃料进气道喷射进汽缸而通过进气/ 压缩行程喷射来直接喷射较少的剩余部分燃料的模型。可以调节喷射量使得进气道喷射量 和直接喷射量彼此相差〇%至100%。在一个示例中，在转动起动期间可以不通过进气道喷射 来输送燃料喷射，在进气行程期间直接喷射30%的燃料，而通过压缩行程直接喷射另外70% 的燃料喷射。
[0084] 除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和单个直接喷射之外，可以调节火花 点火正时。例如，在553处火花正时(实心矩形条）可以调节为TDC前8度。
[0085] 504处显示了发动机起动和转动起动之后并且已经达到发动机怠速之后通过第一 燃料运转时可以使用的示例喷射模型。特别地，喷射模型504描绘了针对自完成转动起动 起的多个汽缸燃烧事件(事件η到m)向汽缸喷射E10的燃料喷射。当发动机正在暖机时在 发动机怠速控制期间，燃料喷射转变为进气道喷进汽缸的这部分燃料近似于通过进气行程 喷射来直接喷射的剩余部分的燃料的模型。此外，在压缩行程期间没有直接喷射燃料。可 以调节喷射量使彼此之间相差〇%至100%。除了将喷射的燃料量分流为单个进气道喷射和 直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在504处火花正时(实心矩形条)可以从MBT 延迟5度。
[0086] 554处对比显示了发动机起动和转动起动之后并且已经达到发动机怠速之后通过 第二燃料运转时可以使用的示例喷射模型。特别地，喷射模型554描绘了针对自完成转动 起动起的多个汽缸燃烧事件(事件η到m)向汽缸喷射E85的燃料喷射。当发动机正在暖机 时在发动机怠速控制期间，燃料喷射转变为进气道喷进汽缸的这部分燃料近似于通过两个 进气行程喷射来直接喷射的剩余部分的燃料的模型。此外，在压缩行程期间没有直接喷射 燃料。可以调节喷射量使进气道喷射量和直接喷射量彼此之间相差0%至100%。除了将喷 射的燃料量分流为单个进气道喷射和直接喷射之外，可以调节火花点火正时。例如，在554 处火花正时(实心矩形条）可以从MBT延迟20度。
[0087] 这样，基于喷射的燃料的醇含量来调节直接喷射器和进气道喷射器之间的发动机 燃料喷射量，可以利用直接喷射醇燃料的燃料效率和功率输出的优点以及进气道喷射的更 快加热催化剂的优点，这些都不劣化排气排放。同时使用进气道和直接喷射燃料系统的组 合提升了极端较冷和较热状况时发动机起动性能的稳健度。此外，正常环境温度时，同时 使用进气道和直接喷射燃料系统的组合能优化排放(特别是微粒排放物)。由于，使用涡轮 增压和直接喷射的高效发动机能增加微粒排放物。从而，在发动机起动期间通过同时使用 进气道和直接喷射燃料系统，可以实现催化剂加热和发动机暖机同时实现发动机和动力系 (包括涡轮增压发动机配置）较低的PM排放。
[0088] 注意各种发动机和/或车辆系统配置可以使用本说明书中的示例控制和估算程 序。本说明书中描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略（比如事件驱动、中断驱动、 多任务、多线程等)中的一个或多个。这样，所说明的多个步骤、操作或者功能可以按说明的 序列、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，处理的顺序不是实现本说明书中描述的 示例实施例的特征和优点所必须的，而是为了便于说明和描述。取决于使用的特定策略，可 以重复执行说明的一个或多个步骤或功能。此外，描述的步骤可以图形化地代表编程入发 动机控制系统中计算机可读的存储媒介的代码。
[0089] 应进一步理解，本说明书中的配置和程序在本质上是示例，并且这些具体实施例 不应当认为是限制，因为还可以有多种变型。例如，上述技术可以应用到V6、I4、I6、V12ji 置4缸和其它类型的发动机上。本发明的主题包括各种系统和配置（以及本发明公开的其 它特征、功能和/或特性）的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0090] 权利要求特别指出了某些认为是新颖的非显而易见的组合和子组合。这些权利要 求可提及"一个"要素或"第一"要素或其等同物。这样的权利要求应该理解为包括一个或 多个这样的要素的合并，既不要求也不排除两个或更多这样的要素。公开的特征、功能、要 素和/或属性的其它组合和子组合可通过修改当前的权利要求或在本申请或相关申请里 通过正式提交的新权利要求来要求保护。这样的权利要求，不管在保护范围上和原始权利 要求相比是宽、窄、同样的或不同的，也认为包括在本发明所公开的主题中。
【权利要求】
1. 一种运转发动机的方法，包含： 在自发动机起动起的第一燃烧事件期间， 在进气门关闭事件期间进气道喷射第一燃料量；以及 通过所述第一燃烧事件的多个喷射来直接喷射第二燃料量，所述第一和第二燃料量基 于喷射的燃料的醇含量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷所述射的燃料是醇含量变化的乙醇汽 油混合燃料。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二燃料量基于喷射的所述 燃料的醇含量包括基于所述燃料的醇含量调节所述第一进气道喷射量与所述第二直接喷 射量的第一比率，随着所述燃料的醇含量的增加而减少所述第一进气道喷射量并增加所述 第二直接喷射量。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述发动机的烟粒负荷、排气催化剂 温度和发动机温度中的一者或多者进一步调节所述第一进气道喷射量与所述第二直接喷 射量的所述第一比率。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过多个喷射来直接喷射第二燃料 量包括至少通过第一进气行程喷射和第二压缩行程喷射来喷射所述第二燃料量。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一进气道喷射量、所述第一进气行 程喷射量和所述第二压缩行程喷射量彼此相差〇%至100%。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述燃料的醇含量以及排气催化剂 温度、发动机温度和所述发动机的烟粒负荷中的一者或多者调节所述第一进气行程喷射量 相对于所述第二压缩行程喷射量的第二比率。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，调节所述第二比率包括随着所述燃料的 醇含量的增加而减小所述第一进气行程直接喷射量并增加第二压缩行程直接喷射量。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，调节所述第二比率进一步包括随着所述 燃料的醇含量的增加而增加压缩行程直接喷射的数量并减小进气行程直接喷射的数量。
10. 根据权利要求9所述的方法，进一步包含，基于所述发动机起动时喷射的所述燃料 的醇含量延迟火花正时。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，随着喷射的所述燃料的醇含量的增加 而减小所述火花延迟量。
12. 根据权利要求9所述的方法，进一步包含，针对自所述第一燃烧事件起的阈值数量 的燃烧事件继续所述进气道喷射和直接喷射燃料，所述阈值数量基于喷射的所述燃料的醇 含量，所述阈值数量随着喷射的所述燃料的醇含量的增加而增加。
13. 根据权利要求12所述的方法，进一步包含，自所述第一燃烧事件起的所述阈值数 量的燃烧事件之后，将燃料喷射转变为仅在所述压缩行程期间直接喷射所述燃料或者仅在 所述进气行程期间直接喷射所述燃料。
14. 根据权利要求9所述的方法，进一步包含，针对自所述第一燃烧事件起的阈值数量 的燃烧事件继续所述进气道喷射和直接喷射所述燃料，其中基于自所述第一燃烧事件起的 燃烧事件数量进一步调节所述第一和第二比率中的每者。
15. -种用于发动机的方法，包含： 对于自发动机起动起的多个燃烧事件， 在进气门关闭事件期间进气道喷射第一燃料量而至少通过第一进气行程喷射和第二 压缩行程喷射来直接喷射第二燃料量，所述燃烧事件的数量基于喷射的所述燃料的醇含 量。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一进气行程直接喷射量相对于 所述第二压缩行程喷射量的比率基于发动机温度和发动机烟粒负荷中的每者。
17. 根据权利要求16所述的方法，进一步包含，经过自所述发动机起动起的所述多个 燃烧事件之后，将燃烧喷射转变为在进气门关闭事件期间进气道喷射所有燃料、在所述进 气行程期间直接喷射所有燃料或者在所述压缩行程期间直接喷射所有燃料中的一者。
18. 根据权利要求16所述的方法，进一步包含，已经经过自所述发动机起动起的所述 多个燃烧事件之后，在一个或多个压缩行程和进气行程期间基于排气催化剂温度和发动机 温度减小所述第一进气道喷射量而增加所述第二直接喷射量，所述第二直接喷射量随着排 气催化剂温度的增加而减小。
19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，已经经过自所述发动机起动起的所述 多个燃烧事件之后，基于所述燃料的醇含量进一步增加所述第二直接喷射量，其中随着所 述燃料的醇含量的增加而增加所述第二压缩行程直接喷射量并相应地减小所述第一进气 行程直接喷射量。
20. -种发动机系统，包含： 发动机； 连接至发动机汽缸的第一进气道喷射器； 连接至所述发动机汽缸的第二直接喷射器；以及 具有计算机可读指令的控制系统，配置用于： 在第一汽缸燃烧事件期间，根据第一喷射模型来喷射燃料，其中所述第一喷射模型具 有第一进气道喷射量、第二进气行程直接喷射量以及第三压缩行程直接喷射量；以及 基于自所述第一事件起的汽缸燃烧事件数量，将汽缸燃料喷射从第一喷射模型转变 不同的第二喷射模型，其中所述第二喷射模型为所述第一和第二量都减小而第三量相应增 加； 其中所述第一喷射模型基于喷射的所述燃料的醇含量并且其中所述第二喷射模型基 于发动机温度和发动机烟粒负荷。
【文档编号】F02D41/30GK104100396SQ201410123760
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2013年4月1日
【发明者】G·苏尔尼拉, S·施罗德, P·C·莫伊莱宁, E·克兰吉尔 申请人:福特环球技术公司