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CN111305959A - 用于发动机的控制方法以及发动机 - Google Patents

用于发动机的控制方法以及发动机 Download PDF

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CN111305959A
CN111305959A CN201811510137.6A CN201811510137A CN111305959A CN 111305959 A CN111305959 A CN 111305959A CN 201811510137 A CN201811510137 A CN 201811510137A CN 111305959 A CN111305959 A CN 111305959A
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CN
China
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fuel injection
engine
valve timing
intake
injection phase
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CN201811510137.6A
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董威
王怀起
张野
周少颖
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Vitesco Automotive Changchun Co Ltd
Original Assignee
Vitesco Automotive Changchun Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于发动机(1)的控制方法和相应的发动机。所述发动机(1)具有进气门、用于向进气道内喷射燃料的燃料喷射系统(4)、以及用于可变地调整进气正时的可变气门正时系统(3)，所述方法包括：根据发动机(1)的运行参数来确定预估的燃料喷射相位；确定可变气门正时系统(3)的调节状态；利用由可变气门正时系统(3)的调节引起的进气门正时的变化对预估的燃料喷射相位进行校正以得出经校正的燃料喷射相位，用于使进气门开启与燃料喷射在时间上完全不重合；利用所述经校正的燃料喷射相位进行燃料喷射。

Description

用于发动机的控制方法以及发动机
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的控制方法以及发动机，所述发动机具有进气门、用于向进气道内喷射燃料的燃料喷射系统、以及用于可变地调整进气正时的可变气门正时系统。
背景技术
目前的进气道多点喷射(MPI)发动机应用广泛，技术成熟、稳定。但是随着国家第六阶段排放法规的出台，给这种传统技术方案带来了很大的挑战。具体在于如何降低气体排放物和颗粒排放物，以满足国六法规的要求。按照传统的设计理念，燃料喷射器在设计流量时要考虑发动机最大油耗点的性能要求，同时考虑高负荷、高转速时对排气系统加浓保护的要求，但对于所允许的燃料喷射器最大允许开启角度(即燃料喷射器流量)没有具体的要求。
然而，燃料喷射器流量这个参数对发动机的性能有着直接的影响。如果流量设计小了，发动机的性能就无法得到保障，无法达到设计的功率。在高转速、高负荷区间还可能无法满足用于保护排气系统的供油量，从而造成排气系统温度过高，烧毁催化器等危险。如果流量设计大了，则会增加喷油器的最小喷油量，对炭罐脱附速度和适用工况产生影响，在极限情况下，可能无法在发动机怠速工况进行炭罐脱附。
国六排放法规对气体排放物和颗粒物(PN)排放的严格要求，对燃料喷射器的流量设计也变相的提出了新的需求，那就是尽量避开进气门喷射。在进气道多点喷射发动机中，燃油被喷射到进气道内并在进气道内进行预混合，当进气门开启的时候被吸入气缸进行进一步混合。如果在进气门开启的情况下实施喷射，就会影响到燃油在进气道内预混合的时间和效果，进而影响气缸内的燃油混合效果。这会影响燃烧后的排放产物，比如，开进气门喷射会造成碳氢化合物(HC)和颗粒物排放的升高。
发明内容
本发明的目的是，针对具有可变气门正时系统的进气道喷射(MPI)发动机，进一步改进燃料喷射相位的精度，以提高燃烧效率并降低排放。
本发明提出一种用于发动机的控制方法，所述发动机具有进气门、用于向进气道内喷射燃料的燃料喷射系统、以及用于可变地调整进气正时的可变气门正时系统，所述方法包括：根据发动机的运行参数来确定预估的燃料喷射相位；确定可变气门正时系统的调节状态，利用由可变气门正时系统的调节引起的进气门正时的变化对预估的燃料喷射相位进行校正以得出经校正的燃料喷射相位，用于使进气门开启与燃料喷射在时间上完全不重合；利用所述经校正的燃料喷射相位进行燃料喷射。
根据本发明，由于在燃料喷射相位的计算中考虑到了由可变气门正时系统引起的进气门正时的变化，所以能够更为精确地确定燃料喷射相位，尤其是避免了在进气门开启的情况下实施喷射的情况。由此，本发明能够在兼顾燃烧效率的同时降低排放。
在一优选实施方式中，利用由可变气门正时系统引起的进气门正时的偏移量对燃料喷射相位进行校正。通过这种方式，可以简单地在燃料喷射相位的计算中考虑到进气门正时的偏移量，从而以极低的计算成本实现精确的燃料喷射相位控制。
优选地，使与预估的燃料喷射相位对应的曲轴转角减去与所述进气门正时偏移量对应的曲轴转角，以便得出与经校正的燃料喷射相位对应的曲轴转角。
优选地，燃料喷射系统执行进气道内多点燃料喷射。
优选地，预估的燃料喷射相位的确定不考虑由可变气门正时系统引起的进气门正时的改变。
优选地，发动机的运行参数包括：发动机转速、和/或进气道压力、和/或发动机启动信号、和/或发动机水温、和/或进气温度、和/或燃料喷射系统的参数。
优选地，燃料喷射相位包括燃料喷射的起始时刻以及喷射时长。
本发明还提出一种发动机，所述发动机具有进气门、用于向进气道内喷射燃料的燃料喷射系统、以及用于可变地调整进气正时的可变气门正时系统，所述发动机还包括发动机控制单元，该发动机控制单元被构造为用于实施根据本发明的方法。
附图说明
图1示出根据本发明的发动机的部分部件的框图。
图2示出发动机的颗粒物排放与喷油结束时刻的关系的一个示例。
图3示出可变气门正时系统对于进气门开启相位的调节的示意图。
图4示出对燃料喷射相位进行校正的逻辑原理框图。
具体实施方式
本发明的发动机1是一种内燃发动机，尤其是汽油发动机或柴油发动机。该发动机1包括气缸、进气门5、排气门6以及燃料喷射系统4。燃料喷射系统4可以包括用于向进气道内喷射燃料的多个燃料喷射器(喷油器)。特别地，该燃料喷射系统4布置为实施进气道内多点燃料喷射。该发动机还包括用于可变地调整气门正时的可变气门正时系统3(VVT)。可选地，该可变气门正时系统3还能够可变地调整排气门正时。
另外，该发动机1包括发动机控制单元2，该发动机控制单元2接收来自发动机部件的信号，例如但不限于，发动机转速信号7、进气道压力信号8、发动机启动信号9、发动机水温信号10、进气温度信号11、燃料喷射系统4的参数或状态信号等等。另外，该发动机控制单元2对发动机部件进行控制，例如但不限于，控制可变气门正时系统3、燃料喷射系统4等。
在图2所示的图表中，横轴示出结束燃料喷射时的曲轴转角，其中0度的曲轴转角代表发动机1的进气下止点。纵轴示出该工况的PN排放值，而图2中的竖线标记进气门开启的时刻对应的曲轴转角。如图2所示，当燃料喷射的同时进气门开启时间越长，则颗粒物排放越差。所以，应当避免在进气门开启的情况下实施燃料喷射。
通常，由于存在可变气门正时系统3，所以在发动机1运行中进气门正时或者说进气门开启相位是可以被改变的。如图3所示，在可变气门正时系统3不进行调节或者说调节为零时，进气门开启相位对应于180度的曲轴转角范围。而在可变气门正时系统3以最大程度调节(在本实施例中为60度)时，进气门有可能开启的转角范围为240度。
在这种情况下，如果是简单地避免在进气门开启的情况下实施燃料喷射，则需要在计算燃料喷射相位时完全避开上述的进气门有可能开启的转角范围，即完全避开上述的240度的转角范围。也就是说，所允许的燃料喷射系统4的开启范围仅有720度-240度＝480度的曲轴转角范围。这样便使得燃料喷射相位的受到了很大的限制。
下面，参照图4介绍根据本发明的方法。在根据本发明的方法中，首先确定预估的燃料喷射相位(即燃料喷射的起始时刻以及喷射时长)，该预估的燃料喷射相位根据发动机1的运行参数求得。例如，在发动机1启动时可以根据启动信号以及冷却水温度来确定预估的燃料相位。而在发动机1正常运行期间，则可以主要根据发动机转速和进气道压力来确定该预估的燃料喷射相位。另外，在确定该预估的燃料喷射相位时也可以考虑其它参数，如涉及发动机运行状态的参数以及燃料喷射系统4的参数等。
接下来，确定可变气门正时系统3的调节状态，并利用由可变气门正时系统3引起的进气门正时变化来对燃料喷射相位进行校正，从而使进气门开启与燃料喷射在时间上完全不重合，或者说使二者相对应的曲轴转角范围完全不重合，由此得出一个经校正的燃料喷射相位。
在此，可以利用由可变气门正时系统3引起的进气门正时的偏移量对燃料喷射相位进行校正。特别是通过预估的燃料喷射相位对应的曲轴转角减去所述进气门正时偏移量对应的曲轴转角，得出经校正的燃料喷射相位对应的曲轴转角。
最后，利用所述经校正的燃料喷射相位进行燃料喷射。在具体计算中，根据进气门正时的调节方向，所述进气门正时偏移量可能为正数也可能为负数。
由于在原有燃料喷射相位计算的结果上减掉偏移量(以没有可变气门正时控制的凸轮轴转角为基准的偏移量)，实现了燃料喷射相位控制与可变气门正时控制的随动功能。消除了可变气门正时对燃料喷射相位的影响。由此，消除了可变气门正时控制对燃料喷射系统流量计算的限制。
同样针对如图3所示的可变气门正时系统3，如果实现了上述随动功能，那么受进气门开启限制而不能进行燃料喷射的角度就由原来的240度缩小到了180度，即限制在进气门驱动凸轮本身的包角范围内。因此，在燃料喷射器流量计算时所允许喷射的最大角度也就变成了720度-180度＝540度的曲轴转角。这样设计出来的燃料喷射器流量比没有随动功能可以减小8％。为后续的驾驶性和碳罐脱附提供了更大的空间。

Claims (8)

1.一种用于发动机(1)的控制方法，所述发动机(1)具有进气门、用于向进气道内喷射燃料的燃料喷射系统(4)、以及用于可变地调整进气正时的可变气门正时系统(3)，所述方法包括：
根据发动机(1)的运行参数来确定预估的燃料喷射相位；
确定可变气门正时系统(3)的调节状态；
利用由可变气门正时系统(3)的调节引起的进气门正时的变化对预估的燃料喷射相位进行校正以得出经校正的燃料喷射相位，用于使进气门开启与燃料喷射在时间上完全不重合；
利用所述经校正的燃料喷射相位进行燃料喷射。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，利用由可变气门正时系统(3)引起的进气门正时的偏移量对燃料喷射相位进行校正。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，使与预估的燃料喷射相位对应的曲轴转角减去与所述进气门正时偏移量对应的曲轴转角，以便得出与经校正的燃料喷射相位对应的曲轴转角。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述燃料喷射系统执行进气道内多点燃料喷射。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的控制方法，其特征在于，预估的燃料喷射相位的确定不考虑由可变气门正时系统(3)引起的进气门正时的改变。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述发动机(1)的运行参数包括：发动机转速、和/或进气道压力、和/或发动机启动信号、和/或发动机水温、和/或进气温度、和/或燃料喷射系统的参数。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述燃料喷射相位包括燃料喷射的起始时刻以及喷射时长。
8.一种发动机(1)，所述发动机(1)具有进气门、用于向进气道内喷射燃料的燃料喷射系统(4)、以及用于可变地调整进气正时的可变气门正时系统(3)，所述发动机(1)还包括发动机控制单元(2)，该发动机控制单元(2)被构造为用于实施根据权利要求中1-7中任一项所述的方法。
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