[发明专利]预点火控制的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及响应于预点火检测结果控制车辆引擎的方法和系统。

背景技术/发明内容

在某些操作工况下，具有较高压缩比例、或增压以提供比输出的引擎，可能易于出现低速预点火燃烧事件。由于预点火引起的早期燃烧可能导致很高的缸内压力，最终可能引起与燃烧爆震相似但强度更大的燃烧压力波。已有人开发出根据引擎操作工况对预点火进行预测和/或早期检测的方法。此外，检测步骤之后，可采取各种预点火缓解步骤。

一种用于对付预点火的方法举例示于Miyazaki等人的US 7,275,519中。本发明中，在检测到预点燃风险后，立即于压缩冲程中执行缸内浓燃料喷射。随后恢复化学计量的燃料喷射。在替代方法中，可立即执行缸内稀燃料喷射，从而缓解发生预点火的风险。然而，此类方法的一个潜在问题在于，空燃比的突然改变会降级催化剂效率，从而导致废气排放水平降级。

因此，在一个例子中，所述问题可以通过如下的引擎操作方法解决，其包括：响应于汽缸中预点火指示，于第一时段期间用浓于化学计量的第一空燃比操作所述汽缸；以及于第二时段期间将所述汽缸从所述第一空燃比变为稀于化学计量的第二空燃比。本发明中，所述第二空燃比和第二时段中的一个或一个以上可以是基于所述第一空燃比和所述第一时段中的一个或一个以上。

在一个例子中，引擎控制器可根据引擎操作工况(例如引擎转速、供气温度、歧管压力、燃料辛烷、引擎预点火计数等)判定预点火的前馈可能性，并根据所述前馈可能性限制引擎负荷。例如，引擎负荷可随着供气温度的上升受到限制。通过限制负荷及缓慢提升负荷，可以减少与预点火有关的异常燃烧事件的发生。

然而，即使是限制了负荷，预点火仍有可能发生。预点火的指示可以是基于引擎操作工况，例如爆震强度(根据爆震传感器的判定)、曲柄轴加速度(根据曲柄轴传感器的判定)、火花塞电离，及/或基于由于汽缸异常燃烧事件导致的汽缸压力的变化。响应于预点火指示，引擎控制器可执行基于燃料喷射的预点火缓解操作。此时，受影响汽缸可被加浓一时段，之后汽缸再减稀操作一时段。此外，根据汽缸的预点火历史记录(例如根据预点火计数决定)，还可进一步限制引擎负荷。

在基于燃料喷射的预点火缓解操作期间，引擎控制器可加浓汽缸，即于第一时段(例如第一数量个燃烧事件)期间以浓于化学计量的第一空气喷射燃料比操作汽缸。所述加浓操作(即第一时段和第一空燃比的加浓程度)可以是基于引擎操作工况(如引擎转速和负荷)、预点火反馈(如预点火指示)、预点火计数及历史记录、以及预点火性质(例如是间断性还是持续性)。例如，响应于更频繁的预点火历史记录(如通过更高的预点火计数表示)，加浓操作可执行更长时段及/或使之更浓。在另一个例子中，预点火指示是基于缸内燃烧压力或爆震强度，则响应于预点火时更高的缸内燃烧压力、更高的振动强度或更高的爆震强度，加浓操作可执行更长的时段并使加浓程度更高。

本发明响应于预点火的发生进行汽缸加浓操作，可以达到冷却汽缸供气的效果，从而减少异常燃烧事件的进一步发生。然而，其得到的浓于化学计量的空燃比(AFR)也会减少排出供气中氧气含量，从而降级控排装置催化剂效率。

因此，为了减少汽缸加浓导致的催化剂降级，当第一时段结束后，引擎控制器可将汽缸从第一空燃比变成于第二时段(例如第二数量个燃烧事件)期间以稀于化学计量的第二空气喷射燃料比操作。可以根据前一加浓操作的第一时段和第一空燃比，调整所述减稀操作的所述第二时段和所述第二空燃比中的一个或一个以上。例如，当第一浓燃料喷射的浓度增加时，可增加减稀操作的第二时段(例如更大数量的燃烧事件)及/或增加燃料喷射的减稀程度(即使之更稀)。在一个示例中，控制器可集合加浓期间过多的喷射燃料量(或加浓后剩余的未燃燃料)，并相应地确定减稀操作以使得第一时段期间过多的喷射燃料量被第二时段期间产生的过多的供气氧气量所补偿。在替代实施例中，控制器可集合所耗的过量供气氧气，并推断催化效率在所述(第一)时段期间可能会有所降低，并相应地调节稀燃料喷射以使得催化效率得到恢复。例如，稀燃料喷射可一直进行直至催化效率回到一阈值。由此，通过对浓燃料喷射执行这种调节，汽缸操作总时段期间的平均空燃比得以保持在化学计量或接近化学计量。当稀燃料喷射的所述(第二)时段结束后，控制器可根据引擎操作工况恢复汽缸中化学计量的燃料喷射。