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喷射 燃料到气体燃料 发动机的系统和方法

阅读：477发布：2021-06-10

专利汇可以提供喷射燃料到气体燃料发动机的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明描述了控制气体燃料喷射器的喷射正时的方法。在一个实施例中，燃料喷射器是开启的，饱和燃料喷射器处于预定的曲轴角度位置。在一个实施例中，预定的曲轴角度位置对应于在发动机起动过程中电池电压增加的至少一个曲轴角度位置。，下面是喷射燃料到气体燃料发动机的系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种喷射燃料到发动机的方法，其包括：
在第一模式过程中，使发动机旋转而在所述发动机的旋转过程中不给所述发动机添加燃料，记录喷射器供给电压超过最小燃料喷射器运行电压时的曲轴间隔，以及在记录的曲轴间隔处，将气体燃料喷射器在所述发动机的之后的旋转过程中的开启对齐。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体燃料喷射器的所述开启发生在所述发动机的燃烧顺序中紧邻汽缸且在所述汽缸之前的汽缸的膨胀冲程的曲轴间隔内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中不同的所述曲轴间隔是随所述发动机的温度的变化而变化的预定间隔。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在发动机起动过程中感测所述气体燃料喷射器供给电压，并且当所述气体燃料喷射器供给电压超过所述最小燃料喷射器运行电压时开启所述气体燃料喷射器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体燃料喷射器是饱和燃料喷射器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体燃料喷射器的开启发生在汽缸的膨胀冲程的至少一部分期间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中特定的汽缸循环期间的峰值电压发生在汽缸的上止点压缩冲程之后的基本接近60度的曲轴角度处，或在所述发动机的燃烧顺序中紧邻所述汽缸且在所述汽缸之前的汽缸的上止点压缩冲程之后的基本上接近60度的曲轴角度处。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在第二模式的起动过程期间，调整所述气体燃料喷射器的喷射正时以在与所述第一模式不同的正时处传送气体燃料到汽缸。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于发动机转速大于阈值发动机转速，调整燃料喷射正时到基本正时。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在之后旋转期间喷射气体燃料，当所述气体燃料喷射器的所述供给电压基本上是所述曲轴间隔期间的峰值时喷射所述气体燃料。

说明书全文

喷射燃料到气体燃料 发动机的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机动车辆燃料控制系统和方法的领域。

背景技术

[0002] 气体燃料内燃发动机是降低燃油消耗并减少发动机排放的一种方法。与液体燃料(如汽油或酒精)相比，气体燃料发动机可以提供多个优点。例如，气体燃料在低温时能很好地挥发。此外，因为燃料在燃烧之前在发动机中不凝结，因此气体燃料可以更完全地燃烧。因此，气体燃料在一些情况下可以产生更少的不合要求的排放。

[0003] 然而，本发明人已经确定在低温时可能难以启动气体燃料发动机，因为燃料喷射器在低温时抵抗移动，并且因为车辆电压可能降到难以运行气体燃料喷射器的水平。特别是，当发动机起动转矩增加时，发动机转速和电池电压会减小。例如，在发动机起动过程中，起动机旋转发动机曲轴。当曲轴旋转时，发动机汽缸吸入并排出空气以与燃料结合，以便提供可燃混合气用以运行发动机。在曲轴旋转的过程中，空气在进气冲程进入汽缸并在压缩冲程被压缩。当汽缸活塞接近压缩冲程的上止点时发动机起动机转矩增加，因为需要做功来压缩汽缸中的空气。此外，马达转矩直接与马达电流成比例。当起动机转矩增加时，电池提供增大的电流，并且电池电压减小。如果电池电压在气体燃料喷射器的最小运行电压以下，则燃料喷射器会无法运行并且发动机会无法起动。

[0004] 此外，需注意的是尽管一些类型的燃料喷射器可以在低温时产生更大的燃料喷射器开启力(如峰值保持燃料喷射器-在高电压时被致动并在低电压时保持开启的燃料喷射器)，这种类型的燃料喷射器可能要求更昂贵的电控驱动技术。因此，峰值保持燃料喷射器(peak and hold fuel injector)可能较不可取。此外，峰值保持燃料喷射器不常用作进气道喷射器，因为正在开发具有更低的最小运行电压的饱和喷射器。然而，还没有开发出来在低温时可能遇到的较低的最小运行电压下运行的饱和燃料喷射器。

发明内容

[0005] 此处发明人提出喷射燃料到发动机的方法，其包括：在第一模式的发动机启动中，调整气体燃料喷射器的喷射正时以便在不同的曲轴间隔期间传送至少一部分气体燃料到发动机的汽缸；以及将所述气体燃料喷射器的开启与所述气体燃料喷射器的供给电压超过阈值电压时的曲轴角度对齐。

[0006] 通过调整喷射正时的起点(例如，在汽缸循环期间命令燃料喷射器开始传送燃料到发动机时的曲轴角度)以与供给到燃料喷射器的电压处于较高水平的时刻一致，可以改进气体燃料发动机的发动机冷起动。通过在施加到燃料喷射器的电压较高的时刻开始燃料喷射，可以增加燃料喷射器运行并喷射燃料的可能性。例如，对于单缸发动机，在汽缸的膨胀冲程期间当起动机啮合时，电池电压可能增加。在膨胀冲程期间，压缩的汽缸气体膨胀以加速曲轴并减小起动机所汲取的电流。因此，可能有利于在一些条件下当供给到燃料喷射器的电压较高时在汽缸的膨胀冲程或在另一个曲轴间隔驱动气体燃料喷射器。这样，可以运行较低成本的饱和型燃料喷射器以便即使当电池电压不如期望的高时仍传送气体燃料到发动机。在多缸发动机的情况下，所有汽缸的气体扭矩被叠加以产生净气体扭矩。最小气体扭矩的范围可以产生最快的曲轴速度、最小的起动机电流和最高的电池电压。

[0007] 在四缸、四冲程循环、甚至是点火发动机的情况下，每180度的曲轴角度，发动机起动循环的较高电池电压和较低电池电压部分重复。因此，每180度的曲轴角度，可以确定当电池电压超过喷射器最小运行电压时的曲轴角度区间或窗口。

[0008] 本说明可以提供多个优点。特别地，该发明可以改善发动机的起动和排放。此外，因为不需要峰值保持电路以运行气体燃料喷射器，所以该方法能够降低系统成本。另外，在寒冷的条件下，车辆动力系统可能不必被升级以运行燃料喷射器。

[0009] 根据另一方面，提供起动气体燃料发动机的方法。该方法包括在发动机起动期间，调整气体燃料喷射器的燃料喷射正时以在不同的曲轴间隔期间传送至少一部分气体燃料到发动机的汽缸；将气体燃料喷射器的开启与气体燃料喷射器的供给电压超过阈值电压时的曲轴角度对齐；以及在供给电压超过阈值电压至少一个发动机旋转之后，将气体燃料喷射器的燃料喷射正时调整为与发动机转速和负载相关的曲轴角度。

[0010] 在一个实施例中，对齐将气体燃料喷射器的开启移动到气体燃料喷射器的供给电压基本处于曲轴间隔期间的最大值时的曲轴角度。

[0011] 在另一个实施例中，对齐气体燃料喷射器的开启包括在气体燃料发动机汽缸的膨胀冲程期间开启所述气体燃料喷射器。

[0012] 在另一个实施例中，气体燃料喷射器是饱和燃料喷射器。

[0013] 在另一个实施例中，该方法进一步包括当发动机的温度变化时调整气体燃料喷射器的开启持续时间。

[0014] 根据另一方面，系统包括发动机、控制器，发动机包括汽缸和喷射燃料到发动机汽缸的气体燃料喷射器，控制器包括电子存储介质，该电子存储介质包括指令以：在第一模式期间，将气体燃料喷射器的开启对齐到气体燃料喷射器的供给电压超过阈值电压时的曲轴角度；以及在第二模式期间，将气体燃料喷射器的开启对齐到与发动机的速度和负载相关的曲轴角度，当发动机的温度处于阈值温度或在阈值温度以上时，进入所述第二模式。

[0015] 在一个实施例中，本发明的系统进一步包括在所述第一模式期间在气体燃料喷射器的开启之前，旋转发动机的曲轴至少一转。

[0016] 在另一个实施例中，第一模式进一步包括气体燃料喷射器的开启，其中曲轴角度对应于由电池和交流发电机中的至少一者供给到气体燃料喷射器的最大电压。

[0017] 在另一个实施例中，第一模式进一步包括当发动机的温度变化时调整气体燃料喷射器的开启持续时间。

[0018] 在另一个实施例中，第一模式包括喷射第一量的燃料，第二模式包括喷射第二量的燃料，第一量的燃料多于第二量的燃料。

[0019] 根据另一方面，提供喷射燃料到发动机的方法。该方法包括在第一模式的发动机起动过程中，调整气体燃料喷射器的喷射正时以在不同的曲轴间隔期间传送至少一部分气体燃料到发动机汽缸，其中不同的曲轴间隔对应于当电池电压由于汽缸气体转矩而周期性变化时的最大电池电压。

[0020] 单独地或结合相应附图来参考下述具体实施方式，本说明的上述优点和其它优点以及特征将会非常清楚。

[0021] 应该理解的是提供上述概述以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步说明的概念的选择。不表示区分所声明的主题的关键的或重要的特征，主题范围通过说明书所附的权利要求唯一地确定。此外，声明的主题不限于解决任何上述或在本发明的任何部分提及的缺点的实施方式。

附图说明

[0022] 图1显示了直喷式汽油发动机的典型实施例的示意图；

[0023] 图2A显示了在发动机冷起动期间模拟的燃料喷射器电压的曲线图，发动机处于第一速度；

[0024] 图2B显示了在发动机冷起动期间模拟的燃料喷射器电压的曲线图，发动机处于第二速度；

[0025] 图3显示了在冷起动期间I-4发动机的进气道燃料喷射正时信号的模拟图；

[0026] 图4显示了在冷起动期间I-4发动机的直接燃料喷射正时信号的模拟图；

[0027] 图5显示了在冷起动期间V-6发动机的进气道燃料喷射正时信号的模拟图；

[0028] 图6显示了在冷起动期间V-6发动机的直接燃料喷射正时信号的模拟图；以及[0029] 图7显示了在冷起动期间控制喷射正时的例程的流程图。

具体实施方式

[0030] 图1显示了直喷式汽油发动机系统(一般位于10)的示例性实施例。特别地，内燃发动机10包括多个汽缸，其中一个汽缸如图1所示。发动机10由发动机电子控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，且活塞36位于汽缸壁32内并连接到曲轴40。燃烧室30经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48相连。进气门
52由可变位置凸轮51操作。排气门54由可变位置凸轮53操作。进气凸轮51的位置由凸轮传感器55感测。排气凸轮53的位置由凸轮传感器57感测。

[0031] 进气歧管44经由节流板64与节气门体62连通。在一个实施例中，可以使用电子控制节气门。在一个实施例中，节气门是电子控制的以周期性地或连续地保持进气歧管44中的特定的真空度水平。可替换地，节气门体62和节流板64可以省略。

[0032] 还显示燃烧室30带有燃料喷射器66，该燃料喷射器66被连接到燃烧室30以便用来与来自控制器12的信号的脉冲宽度(fpw)成比例地传送燃料。燃料通过包含燃料箱和燃料导轨(未显示)的常规气体燃料系统(未显示)被传送到饱和燃料喷射器66。在直喷式发动机的情况下，如图1所示，还可以包括燃料增压器以增加燃料压力。在可替换实施例中，气体燃料可以被进气道喷射到每个汽缸，或中心燃料喷射器可以供给燃料到所有汽缸。燃料喷射器66由驱动器电路68所提供的电流驱动。

[0033] 火花塞34为燃烧室30的容纳物提供点火源。产生火花的能量由点火系统88提供。控制器12调整为火花塞92提供电压的点火线圈的充电。

[0034] 在描述的实施例中，控制器12是常规的微型计算机，并且包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出口(I/O)104、只读存储器(ROM)106、随机存储器(RAM)108和保活存储器(KAM)110。微处理器102是电子可编程的，并能够执行此处介绍的例程。

[0035] 控制器12接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，其包括但不限于：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自连接到冷却套114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接到进气歧管44的歧管压力传感器122的歧管压力(MAP)的测量值；来自连接到节流板64的节气门位置传感器58的节气门位置(TP)的测量值；以及来自连接到指示发动机转速的曲轴20的霍尔效应(或可变磁阻)传感器118的表面点火感测信号(PIP)。

[0036] 排气系统中含有的氧气浓度可以通过氧传感器126测定。此外，额外的氧传感器(未显示)可以被置于催化剂70之后。氧传感器126检测发动机供给气的氧气浓度。氧传感器可以是具有线性化输出的大范围的传感器或是指示接近化学计量条件的高增益信号的传感器。此外，驾驶员踏板130与驾驶员的脚132一同显示。踏板位置传感器(pps)134测量被驾驶员致动的踏板的角位置。

[0037] 可以理解的是显示描述的发动机10仅为了示例的目的，并且此处介绍的系统和方法可以被实施于或被适用于任何其它带有任何合适组件和/或组件布置的合适的发动机中。

[0038] 如上述讨论的，当发动机曲轴旋转时，在发动机起动过程中供给燃料喷射器的电压可能变化。此外，根据电池的强度、气门正时和电池负荷，燃料喷射器电压可能变化。为了提高在冷起动条件下燃料喷射器运行的可能性，可能有利的是，确定燃料喷射器供给电压高于燃料喷射器最小运行电压时的曲轴角度。如果发动机燃料喷射器在燃料喷射器供给电压高于燃料喷射器最小运行电压时的曲轴角度处被致动，则可以改善发动机的起动。

[0039] 现在参考图2A，其显示了在冷起动期间处于第一发动机转速的单缸发动机的燃料喷射器供给电压的模拟图。Y轴线表示燃料喷射器供给电压，燃料喷射器供给电压从图的底部向顶部增大。X轴线表示时间，时间从图的左边向右边增加。燃料喷射器供给电压200被显示成随时间变化，并且在此情况下具有720度曲轴角度的周期。特别是，当发动机起动期间旋转时，发动机汽缸经过进气、压缩、膨胀和排气事件。该曲线图说明了与一个汽缸的冲程相关的燃料喷射器供给电压。竖直线表示汽缸冲程的开始和结束。在此示例中，进气冲程被缩写为INT.，压缩冲程被缩写为COMP.，膨胀冲程被缩写为EXP，以及排气冲程被缩写为EXH。该图示出了，在膨胀冲程期间，燃料喷射器供给电压可能达到发动机循环中的最高电压值。此外，在进气冲程期间，燃料喷射器供给电压的一部分可能比较低并且随后半途增大贯穿该汽缸冲程。如果在进气冲程的一部分期间(如在曲轴角度窗口期间)燃料喷射器供给电压超过燃料喷射器的最小运行电压，则可能理想的是，在燃料喷射器供给电压处于燃料喷射器最小运行电压之上的曲轴角度期间运行燃料喷射器。在发动机具有多于单个汽缸的情况下，电压可能重复被汽缸数除的720度曲轴角度。

[0040] 在X轴线下方，图2A还说明了对应于与汽缸循环相同的间隔的一个发动机循环的周期。在一个发动机循环期间，可能存在一部分时间或曲轴角度期间燃料喷射器供给电压超过燃料喷射器的最小运行电压。此曲轴角度可以被称为喷射窗口。根据可用的燃料喷射器供给电压和燃料喷射器最小运行电压，喷射窗口可以变化。图2A显示了与汽缸循环相关的喷射窗口。

[0041] 现在参考图2B，与图2A相似，其显示了在冷起动期间单缸发动机的燃料喷射器供给电压的模拟图，但其处于第二发动机转速。同样，Y轴线表示燃料喷射器供给电压，燃料喷射器供给电压从图的底部向顶部增大。X轴线表示时间，时间从图的左边向右边增加。燃料喷射器供给电压202被显示为随时间变化。图2B使用了与图2A相同的术语和附图标记。图2B提供了在汽缸循环期间燃料喷射器的供给电压增加的解决方法。此外，图2B表明在特别说明的汽缸循环期间的最大电压发生在膨胀冲程期间，并用MAXV标记表示。

[0042] 现在参考图3，其显示了在冷起动期间I-4发动机的进气道燃料喷射正时信号的模拟图。竖直标记300表明在发动机冷起动过程中发动机旋转的开始。发动机在300的左侧是静止的，并且以汽缸冲程的方式被显示在300的右侧。顶部的线表示汽缸一的发动机位置，之后是汽缸三、汽缸四和汽缸二。竖直标记表示各汽缸中上止点和下止点的活塞位置。

[0043] 标记了302的方框显示当汽缸一处于膨胀冲程时燃料喷射器开启正时的窗口。在燃料喷射器开启正时方框中的两个数字表明在汽缸一的膨胀冲程期间适合开始喷射的汽缸号。在此示例中，汽缸二和汽缸四被表明为可以运行的汽缸燃料喷射器。注意当汽缸一处于膨胀冲程时，汽缸二处于排气冲程并且汽缸四处于进气冲程。气体燃料可能在间隔302被喷射到汽缸二或汽缸四中。如果气体燃料被喷射到汽缸二中，则一些气体可能在被导入汽缸二之前进入进气歧管。如果气体燃料被喷射到汽缸四，则与燃料被喷射到汽缸二相比，更大量的燃料可能进入汽缸四。汽缸一的附加循环显示了相似的喷射正时。

[0044] 被标记了304的燃料喷射器开启正时方框显示了当汽缸三处于膨胀冲程时燃料喷射器开启正时的窗口。在燃料喷射器开启正时方框中的两个数字表明在汽缸三的膨胀冲程中适合开始喷射的汽缸号。同样，在燃料喷射器开启正时方框中的两个数字表明在汽缸三的膨胀冲程期间适合开始喷射的汽缸号。汽缸一和汽缸二被表明是可以运行的汽缸燃料喷射器。在此阶段，汽缸一处于排气冲程并且汽缸二处于进气冲程。因此，在与上述描述同样的基础上的燃料喷射器的喷射是可能的。同样地，燃料喷射器开启正时方框306和308表明汽缸三和汽缸一以及汽缸四和汽缸三的可能的燃料喷射正时。

[0045] 应该注意的是图3-6中的喷射正时窗口是示例性的。窗口可以是当燃料喷射器的供给电压大于燃料喷射器最小运行电压或阈值电压时的任何曲轴间隔。

[0046] 现在参考图4，其显示了在冷起动期间I-4发动机的直接燃料喷射正时信号的模拟图。竖直标记400表明在发动机冷起动过程中发动机旋转的开始。与图3相似，发动机在400的左侧是静止的，并且以汽缸冲程的方式被显示在400的右侧。除了燃料喷射器开启正时方框之外，图3和图4之间的标记和标号是相同的。

[0047] 直喷式发动机的燃料喷射器开启正时可以不同于进气道燃料喷射发动机，因为当进气门开启时或在汽缸循环期间当汽缸处于压缩冲程使燃料到汽缸时，直喷式发动机能够喷射燃料到汽缸中。另一方面，为了在特定的汽缸循环期间使燃料到汽缸，进气道燃料喷射器必须在汽缸的进气门打开之前或进气门打开时喷射燃料。并且如果当汽缸的进气门关闭时气体燃料被喷射到汽缸，则喷射的燃料的一部分可以进入进气歧管并可以被导入其它汽缸中。因此，进气道燃料喷射系统和直接喷射燃料系统的燃料喷射正时可以是不同的。

[0048] 在燃料喷射器开启正时方框402处，汽缸一处于膨胀冲程。由于在此时燃料喷射器供给电压可能较高，所以可能适合喷射燃料到汽缸四和汽缸三。注意在汽缸一的膨胀冲程期间，汽缸四处于进气冲程并且汽缸三处于压缩冲程。如果在402所示的正时处燃料被喷射到汽缸四或汽缸三，则有可能大多数喷射的燃料会进入各自的汽缸而不是流到进气歧管和其它汽缸。因此，当汽缸一处于膨胀冲程时，可以期望喷射燃料到汽缸四或汽缸三中的任一者。

[0049] 在燃料喷射器开启正时方框404处，汽缸三处于膨胀冲程。由于汽缸二处于进气冲程并且汽缸四处于压缩冲程，所以可以适合在燃料喷射器开启正时方框404所指示的正时处向汽缸二和汽缸四中的任一者或两者喷射。同样，在406处，汽缸四处于膨胀冲程，汽缸一处于进气冲程并且汽缸二处于压缩冲程。因此，在燃料喷射器开启正时方框406的正时处，可以期望喷射燃料到汽缸一和汽缸二中的任一者或两者。同样，在燃料喷射器开启正时方框408，汽缸二处于膨胀冲程，汽缸三处于进气冲程并且汽缸一处于压缩冲程。因此，在燃料喷射器开启方框408的正时处，可以期望喷射燃料到汽缸三和汽缸一中的任一者或两者。当发动机旋转并且发动机位置变化移动到图的右侧时，标示出了额外的燃料喷射器开启正时方框。此外，还应该提及的是一旦发动机被起动并且燃料喷射器电压在燃料喷射器最小运行电压以上，则每个汽缸的燃料喷射器开启正时可以移动到与发动机转速和载荷相关的基本燃料喷射器正时。

[0050] 不同于每180度曲轴角度可以有一次燃烧事件的四缸发动机，六缸发动机可以每120度曲轴角度有一次燃烧事件。因此，与四缸发动机相比，在六缸发动机的汽缸冲程之间有不同的重叠。此外，一个汽缸冲程的正时可以对应于不同汽缸的两个汽缸冲程的一部分的正时。例如，在六缸发动机的汽缸一的膨胀冲程期间，汽缸五、汽缸三、汽缸二和汽缸四在两个其它汽缸冲程(如压缩和膨胀冲程)的部分旋转。另一方面，对于四缸发动机，汽缸冲程对应于另一个汽缸的单个汽缸冲程。例如，汽缸一的膨胀冲程与汽缸三的压缩冲程的正时对齐。因此，在燃料喷射器供给电压较高的曲轴间隔期间六缸发动机的喷射正时可以与四缸发动机的不同。

[0051] 现在参考图5，其显示了在冷起动期间V-6发动机的进气道燃料喷射正时信号的模拟图。竖直标记500表明在发动机冷起动过程中发动机旋转的开始。发动机在500的左侧是静止的，并以汽缸冲程的方式被显示在500的右侧。顶部的线表示汽缸一的发动机位置，之后是汽缸五、汽缸三、汽缸六、汽缸二和汽缸四。竖直标记表示在各汽缸中上止点和下止点的活塞位置。

[0052] 燃料喷射开启正时方框502显示了当汽缸一处于膨胀冲程时燃料喷射器开启正时的窗口。在燃料喷射器开启正时方框中的三个数字表明在汽缸一的膨胀冲程期间适合开始喷射的汽缸号。在此示例中，汽缸三、汽缸六和汽缸二被表明为可以运行的汽缸燃料喷射器。注意当汽缸一处于膨胀冲程时，汽缸三处于进气冲程的末期，汽缸六处于进气冲程，并且汽缸四处于在进气冲程之前的排气冲程。如果气体燃料被喷射到汽缸二，则一些气体可以在被导入汽缸二之前进入进气歧管。如果气体燃料被喷射到汽缸三或汽缸六，则与燃料被喷射到汽缸二相比，更大量的燃料可能进入汽缸三和汽缸六。

[0053] 燃料喷射器开启正时方框504、506、508、510和512显示了与汽缸一相似的正时。然而，在燃料喷射器正时方框中标示的数字是随汽缸变化的，因为汽缸冲程之间的重叠在不同的汽缸中是不同的。如图3和图4，当发动机旋转并且发动机的位置变化移动到图的右侧时，标示出额外的燃料喷射器开启正时方框。此外，如之前讨论的，还应该提及的是一旦发动机被起动并且燃料喷射器电压处于燃料喷射器的最小运行电压之上，则每个汽缸的燃料喷射器开启正时可以移动到与发动机转速和载荷相关的基本燃料喷射器正时。

[0054] 如之前讨论的，直喷式发动机的燃料喷射器开启正时不同于进气道燃料喷射发动机，因为当进气门打开时，或在汽缸循环期间当汽缸处于压缩冲程使燃料到汽缸时，直喷式发动机能够喷射燃料到汽缸。如上述提及的，四缸发动机和六缸发动机的汽缸冲程重叠是不同的。图6显示了六缸直喷式发动机的模拟的燃料喷射器正时的示例。

[0055] 竖直标记600表明在发动机冷起动过程中发动机旋转的开始。发动机在600的左侧是静止的，并且以汽缸冲程的方式被显示在600的右侧。顶部的线表示汽缸一的发动机位置，之后是汽缸五、汽缸三、汽缸六、汽缸二和汽缸四。竖直标记表示在各汽缸中上止点和下止点的活塞位置。

[0056] 燃料喷射器开启正时方框602显示了当汽缸一处于膨胀冲程时燃料喷射器开启正时的窗口。在燃料喷射器开启正时方框中的三个数字表明在汽缸一的膨胀冲程期间适合开始喷射的汽缸号。在此示例中，汽缸五、汽缸三和汽缸六被表明为可以运行的汽缸燃料喷射器。注意当汽缸一处于膨胀冲程时，汽缸五处于压缩冲程，汽缸三处于进气冲程和压缩冲程，以及汽缸六处于进气冲程。如果气体燃料被直接喷射到汽缸五、汽缸三或汽缸六中，则有可能大多数燃料会保留在它所被喷射的汽缸中，因为汽缸处于进气冲程或因为该汽缸的进气门关闭。

[0057] 燃料喷射器开启正时方框604、606、608、610和612显示了与汽缸一相似的正时。然而，燃料喷射器正时方框中标示的数字在各汽缸之间是变化的，因为汽缸冲程之间的重叠在不同的汽缸之间是不同的。并且如图3、图4和图5，当发动机旋转并且发动机的位置变化移动到图的右侧时，标明额外的燃料喷射器开启正时方框。此外，如前面讨论的，还应该提及的是一旦发动机被起动并且燃料喷射器电压处于燃料喷射器最小运行电压之上，则每个汽缸的燃料喷射器开启正时可以变换到与发动机转速和载荷相关的基本燃料喷射器正时。

[0058] 现在参考图7，其显示了喷射气体燃料到汽缸的例程的流程图。应该注意的是图3-6所说明的燃料喷射器正时在图7的例程的范围之内。此外，例程可以由图1中的发动机控制器12编程并执行。

[0059] 在702，例程700判断发动机是否被冷起动。在一个实施例中，例程700可以确定发动机运行参数的状态以确定发动机是否被冷起动。例如，如果发动机冷却剂温度低于阈值温度，并且发动机转速低于阈值转速，则可以判断发动机正在经历冷起动。

[0060] 在704，例程700从基本燃料喷射器正时变换到冷起动燃料喷射器正时。在一个实施例中，基本燃料喷射器正时可以被经验地确定并且关联于发动机转速和发动机载荷。例如，当发动机转速较低时，直接燃料喷射器可以在压缩冲程的上止点之前的压缩冲程160度曲轴角度期间喷射燃料。在更高的发动机转速下，直接燃料喷射器可以开始在进气冲程的下止点之前的20度曲轴角度开始喷射燃料。因此，气体燃料喷射器的开启可以与涉及发动机转速和载荷的曲轴角度对齐。取决于燃料喷射器特征、燃料类型和发动机设计，特定的燃料喷射器开启和关闭正时可以变化。燃料喷射器正时的变换可以在发动机停止之后第一次喷射之前完成。在一个实施例中，每个汽缸的燃料喷射器开启正时可以移动到在适于喷射燃料到汽缸的曲轴角度持续时间期间当燃料喷射器供给电压被期望为最高值时的曲轴角度。例如，燃料喷射到一个汽缸可能基本发生在进入另一个汽缸的膨胀冲程内接近60度曲轴角度处，接收燃料的汽缸紧邻在发动机的燃烧顺序中处于膨胀冲程的汽缸并在该汽缸之前。适当的燃料喷射开启正时在燃料被喷射到的汽缸的排气冲程中、进气冲程中或压缩冲程中可以较晚。此外，喷射正时可以随发动机的温度而变化。

[0061] 因此，在第一模式的发动机起动过程中，气体燃料的燃料喷射正时可以被调整以在不同的曲轴间隔期间传送至少一部分气体燃料到汽缸。并且，在第二模式中，气体燃料的燃料喷射正时可以被调整以响应发动机的转速和负载。

[0062] 在706，例程700判断是否旋转发动机而不喷射燃料到发动机。在一个实施例中，可以期望使得发动机旋转一个发动机循环或发动机循环的至少一部分以确定在什么曲轴角度处燃料喷射器供给电压大于燃料喷射器最小运行电压(例如，在发动机循环期间的峰值或基本最大测量电压处)。发动机可以被旋转一整转、半转或其中一部分，而不喷射燃料到发动机。判断是否旋转发动机可以在发动机控制器是否被预配置成具有喷射器供给电压被期望较高时的曲轴角度的基础上。如果发动机控制器被编程为使得喷射器供给电压被期望较高时所处的曲轴角度被存储在内存中，在例程700可以继续到708，在此发动机被旋转并且燃料被喷射以起动发动机。

[0063] 在714，例程700引起发动机旋转一转或一转的至少一部分而不给发动机添加燃料。当发动机旋转时，例程700可以记录燃料喷射器供给电压超过燃料喷射器最小运行电压时的曲轴间隔。在一个实施例中，可以在每个单独的燃料喷射器处监测燃料喷射器供给电压。在其它实施例中，电压源与燃料喷射器之间的单个电压可以被监测。

[0064] 在708，当发动机旋转时，例程700喷射燃料到发动机从而发动机可以被起动。在一个实施例中，其中发动机控制器被编程成具有当燃料喷射器供给电压被期望大于燃料喷射器最小运行电压时的曲轴间隔，则之后曲轴间隔可以与在特定的曲轴间隔期间适合燃料喷射的汽缸匹配。例如，如果在汽缸一膨胀冲程的0到60度曲轴角度之间的曲轴间隔期间，燃料喷射器供给电压被期望较高，则可以期望根据图4所说明的正时直接喷射气体燃料到汽缸四或汽缸三。因此，气体燃料喷射器的开启可以发生在紧邻发动机的燃烧顺序中的汽缸且在该汽缸之前的汽缸的膨胀冲程的曲轴间隔内。换言之，当一个汽缸处于膨胀冲程或处于当燃料喷射器供给电压超过燃料喷射器最小运行电压时的冲程时，燃料可被喷射到另一个汽缸。

[0065] 在另一个实施例中，当发动机旋转时，例程700可以监测燃料喷射器供给电压。当燃料喷射器供给电压超过最小供给电压时，接近或处于进气或压缩冲程的汽缸的燃料喷射器可以被打开以传送燃料到汽缸。

[0066] 在另一个实施例中，如果例程700仅从714继续，则当燃料喷射器供给电压超过燃料喷射器最小运行电压时的曲轴间隔处，燃料可以被喷射。此外，当燃料喷射器供给电压超过燃料喷射器最小运行电压时，燃料可以被喷射到可适合喷射燃料的汽缸。

[0067] 在另一个实施例中，燃料喷射正时可以被调整从而在不同的曲轴间隔期间气体燃料喷射器传送至少一部分气体燃料到发动机的汽缸，其中当电池电压由于汽缸气压扭矩而周期性变化时，所述不同的曲轴间隔对应于最大电池电压。

[0068] 因此，在708，当燃料喷射器供给电压大于燃料喷射器的最小运行电压时，例程700对齐每个汽缸的燃料喷射器开启的起点以与曲轴间隔相一致。这样，在燃料喷射器供给电压的基础上调整燃料喷射器正时，从而可以提高在冷起动期间喷射燃料以起动发动机的可能性。此外，当燃料喷射器开启正时与在阈值以上的燃料喷射器供给电压对齐时燃料喷射器开启的持续时间可以随环境或发动机温度而变化。例如，额外的燃料可以被喷射到冷发动机以占有更高的空气密度。

[0069] 在710，例程700判断发动机是否被起动。在一个实施例中，如果发动机转速超过阈值转速一预定时间量，则例程判断发动机被起动。如果发动机转速没有超过阈值，则例程700继续到退出。如果发动机转速已经超过阈值，则例程700继续到712。

[0070] 在712，例程700使喷射正时从基于燃料喷射器供给电压的正时回到基本正时。在一个实施例中，每个汽缸的喷射开启正时可以根据发动机的燃烧顺序连续地移动。当燃料没有被喷射到汽缸中时，对汽缸进行喷射正时调整，从而燃料喷射不被喷射正时的变化所干扰。在燃料喷射器正时从基于燃料喷射器供给电压的正时变换到基本燃料喷射器正时之后，例程700继续到退出。

[0071] 注意如果在没有将燃料喷射器正时从基于燃料喷射器供给电压的正时变换为基本燃料喷射器正时的情况下例程700退出，则例程700可能被重复执行直到发动机起动或发动机起动请求被撤回。

[0072] 应该意识到，此处公开的结构和例程实质上是示范性的，并且这些特定的实施例不被认为有限制的意思，因为可能有很多变化。例如，上述方法可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。

[0073] 本发明的主题包括此处公开的各种系统和结构以及其它特征、功能和/或特性的所有新的和不明显的组合和子组合。

[0074] 所附权利要求特别地指出被认为是新的和不明显的确定的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应该被理解为包括一个或更多个这种元件的合并，不要求也不排除两个或更多个这种元件。公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过对本权利要求的修改或通过在这个或相关的应用中的新的权利要求的陈述来声明。这些权利要求，无论在范围上是否比原始权利要求更宽、更窄、相当或不同，均被认为是包含在现有公开的主题以内。

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