[发明专利]用于在燃烧气体燃料的排气行程期间控制点火能量以减少涡轮迟滞的系统和方法

说明书

本发明涉及用于在燃烧气体燃料的排气行程期间控制点火能量以减少涡轮迟滞的系统和方法。提供了用于调整在汽缸燃烧事件的排气行程期间喷射的气体燃料燃烧所需的火花的点火能量以便减少涡轮迟滞的方法和系统。在一个示例中，一种方法包含：在汽缸燃烧事件的压缩行程期间利用第一点火能量燃烧第一量的气体燃料；以及在汽缸燃烧事件的排气行程期间利用第二点火能量燃烧第二量的气体燃料，第二点火能量低于第一点火能量。可以基于汽缸内压力和汽缸负荷来调整第二点火能量。

技术领域

本申请大体涉及用于减少具有液化丙烷气(liquid propane gas,LPG) 燃料输送系统的升压发动机系统中的涡轮迟滞的方法和系统。

背景技术

涡轮增压发动机利用涡轮增压器来压缩进气空气并增加发动机的动力输出。涡轮增压器可以利用排气驱动的涡轮来驱动压缩进气空气的压缩机。当压缩机的转速增加时，向发动机提供增加的升压。在瞬变状况期间，一旦接收到增加的扭矩需求，在涡轮和压缩机转速增加至提供所需升压的所必须的期望转速之前，就可能会存在涡轮增压器响应的延迟。这种涡轮增压器响应的延迟(被称为涡轮迟滞)会导致提供所要求的发动机动力的延迟。例如，在车辆发动状况期间，诸如当从怠速开始加速时，与压缩机上的增加的负荷相结合的最小排气流会导致涡轮迟滞。因此，当从怠速转速开始加速时，涡轮迟滞会降低车辆对驾驶员的扭矩需求的响应，并且因此降低驱动控制。

Pallett等人在US 8,355,858B2中示出了一种用于减少涡轮迟滞的示例方法。其中，除了第一燃料喷射外，在相同汽缸循环期间的燃烧之后执行第二燃料喷射。来自第二燃料喷射的未燃烧的燃料被输送到涡轮上游的排气中，由此提供增加的热以增加涡轮转速。

然而，发明人在此已经认识到这种方法的问题。例如，在排气中提供未燃烧的液体燃料会产生增加的碳烟和颗粒物质。此外，由于燃烧室中的热传递，排气热会被损失掉。因此，如Pallett所描述的那样执行第二燃料喷射会导致退化的燃料经济性和排放。

发明内容

在一个示例中，可以通过一种发动机方法来解决上述问题，该方法包含：在汽缸燃烧事件的压缩行程期间利用第一点火能量燃烧第一量的气体燃料；以及在汽缸燃烧事件的排气行程期间利用第二点火能量燃烧第二量的气体燃料，第二点火能量低于第一点火能量。

作为示例，发动机系统可以被配置为具有液化石油气(LPG)燃料输送系统，并且气体燃料(例如，LPG)可以被直接喷射到燃烧室内。基于发动机工况(诸如在扭矩需求增加大于阈值的情况下)，可以执行利用火花点火的第二燃料喷射，以减少将涡轮转速增加至期望的转速所需的时间。具体地，可以在汽缸燃烧事件的压缩行程期间在火花点火之后执行第一稀进气行程喷射。随后，在相同汽缸燃烧事件期间，可以在汽缸燃烧事件的排气行程期间执行并通过火花点火燃烧第二燃料喷射。可以调整第二燃料喷射的量以便将总空燃比维持在化学计量比或略微浓。另外，为了第二燃料喷射的有效且完全的燃烧，可以调整为燃烧所提供的火花的点火能量，由此减少寄生的损失。因此，为第二燃料喷射的燃烧所提供的点火火花的点火能量可以低于为第一燃料喷射的燃烧所提供的点火火花的点火能量。可以通过调整点火线圈停延时间和/或点火启动 (strike)频率中的一个或更多个来调整点火能量。

以此方式，额外的排气能量可以通过火花点燃第二燃料喷射来产生。额外的排气能量然后可以被用来将涡轮转速增加至期望的转速。一旦实现期望的涡轮转速和/或歧管绝对压力(MAP)，就可以使发动机在没有后燃料喷射的情况下运转。

此外，在汽缸燃烧事件的排气行程期间喷射并点燃燃料可以减少涡轮增压器加速至期望的转速的持续时间并提供期望的升压。因此，可以减少涡轮迟滞，同时还减少到燃烧室的热损失和颗粒物质形成。另外，通过调整用于第二燃料喷射量的燃烧的点火能量，可以控制燃烧，并且可以减少寄生的电能损失。