[发明专利]改进直喷式内燃发动机中的燃料蒸发的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及改进直喷式内燃发动机中的燃料蒸发的系统和方法。

背景技术

本发明的发明人认识到发动机在起动之后不久产生的排放占整个驾驶循环的排 放的较大部分。由于在特定工况下燃料蒸发和雾化减少，使用缸内直接喷射器的发动 机甚至会产生更大的排放。例如，在发动机的起动之后，燃料系统压力还未达到在燃 烧室中产生足够的燃料雾化的压力，进而导致排放增加。此外，在起动之后的较低的 发动机温度会进一步减少直喷燃料的蒸发率。在又一个示例中，蒸发率可以随燃料成 分改变。例如，包含汽油和醇类的混合燃料比仅包含汽油或包含较低浓度的醇类的燃 料的蒸发率低。

发明内容

在一个方法中，通过一种在直喷式内燃发动机中使用的方法可以解决上述问题中 的至少一些，该方法包括：关闭汽缸的排气门；在排气门关闭之后开启进气门；在排 气门关闭和进气门开启之间使汽缸的活塞离开上止点移动以使汽缸体积膨胀，并将汽 缸中的压力减少到小于汽缸的进气歧管的压力；在排气门关闭之后经缸内直接喷射器 启动将燃料直接喷射到汽缸中。在一些示例中，本发明人认识到若以与进气门开启基 本上相同的正时或在进气门开启后启动燃料喷射可以进一步改进燃料的蒸发。

以此方式，通过协调直喷燃料与进气门开启的正时，同时还在进气门和排气门之 间使用负气门重叠可减少汽缸内的压力以改进燃料蒸发。这些减少的汽缸压力可以改 进直喷燃料的蒸发率，因为在低汽缸压力下，燃料沸点温度降低。此外，通过将汽缸 内的压力减少到小于进气歧管中的压力可以增加在进气门开启时到汽缸中的空气输 入率，进而可以改进输入空气与直喷燃料的混合，进而增加燃料蒸发率。因此，如本 文所述通过改进燃料蒸发可以减少在发动机起动之后产生的排放。

在另一个方法中，提供一种操作内燃发动机的方法。该方法包括，在第一工况下， 操作发动机以使至少一个进气门和至少一个排气门之间具有负气门重叠，在开启进气 门之前使燃烧室的活塞离开上止点移动以使汽缸的体积膨胀，并将汽缸内的压力减小 到小于进气歧管压力，在进气门开启之后或同时直接喷射燃料到发动机的燃烧室中； 在第二工况下，操作发动机以使进气门和排气门之间具有正气门重叠并直接喷射燃料 到燃烧室中。

附图说明

图1示出包括缸内直接燃料喷射器的内燃发动机的示例汽缸的示意图；

图2是描述选择和执行燃料蒸发模式的示例方法的流程图；

图3是示出不同气门控制方法的发动机汽缸内的燃料沸点温度的比较的图表；

图4是示出不同气门控制方法的发动机汽缸内的燃料蒸发率的比较的图表；

图5是示出改变喷射开始对燃料蒸发率的影响的图表；

图6是示出改变喷射开始对缸内温度和燃料沸点温度的影响的图表；

图7A-图7D是示出发动机控制示例的正时图；

图8A-图8C是示出附加的发动机控制示例的正时图；

图9是示出发动机如何在不同的燃料蒸发模式之间切换的正时图。

具体实施方式

图1示出包括缸内直接燃料喷射器66的内燃发动机10的示例汽缸30的示意图。 在一个示例中，发动机10可以配置为车辆的汽油发动机或灵活燃料发动机。例如， 发动机10可以配置为使用包括汽油和醇类的混合物的燃料操作。发动机10可以包括 多个汽缸，其中的一个如图1所示。应理解每个汽缸类似地可以包括其自身的进气门 /排气门组、燃料喷射器、火花塞等。

发动机10可以由包括控制器12的控制系统控制。包括控制器12的发动机控制 系统可以经一个或多个用户输入装置从车辆驾驶员132接收用户输入。在一个示例 中，用户132可以利用加速器踏板130提供输入到控制器指示通过踏板位置传感器 134确定的驾驶员扭矩或速度要求。此外，车辆驾驶员可以经在133标示的点火开关 起动发动机。

发动机10的燃烧室30可以包括在其中定位有活塞36的燃烧室壁32。活塞36 可以在提供最小汽缸体积的上止点(TDC)位置和提供最大汽缸体积的下止点(BDC) 位置之间移动。活塞36可以连接到曲轴40，曲轴40进而经中间变速器系统可以连 接到车辆的驱动轮。曲轴40可以与设置在其他发动机汽缸中的发动机的其他的活塞 连接。此外，起动机马达可以连接到曲轴40以在起动期间辅助起动转动发动机10。