專利名稱：用于控制多次燃油噴射的供給量的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種電子控制的燃油噴射系統(tǒng)，更具體地，涉及一種用于將多次噴射的燃油精確供給至內(nèi)燃機(jī)氣缸的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的排放物的規(guī)定，包括例如碳?xì)浠衔?、一氧化碳、顆粒物和氮氧化物(NOx)的排放規(guī)定，正變得日益嚴(yán)格。由發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商實(shí)施的控制排放以符合這樣的排放標(biāo)準(zhǔn)的一種方法是，嚴(yán)格地控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的燃油噴射。例如，可以改變?cè)谝粏蝹€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)過(guò)程中的燃油噴射的次數(shù)、在一次噴射過(guò)程中的燃油噴射量、噴射的定時(shí)、以及每次噴射的燃油供給率都是可以變化的，以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的排放物特性。
對(duì)于此類噴射控制方法，已知有一種名為分開(kāi)式噴射(split injection)的方法。分開(kāi)式噴射通常是這樣的，即，在一個(gè)特定的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中，將供給入燃燒室的整個(gè)燃油分成兩次或多次噴射。例如，可將一單次的燃油噴射分成一個(gè)先期噴射(pilot injection)和一個(gè)主噴射，或者是一個(gè)主噴射和一個(gè)后繼噴射(anchor injection)。然而，各次分開(kāi)的噴射的可控制性歷來(lái)受到與噴射器特定類型相關(guān)的機(jī)械的和其它的局限性的某些限制。即使采用更為先進(jìn)的電(子)控(制)噴射器，在特定的發(fā)動(dòng)機(jī)工況下，有時(shí)仍難以在分開(kāi)式噴射的過(guò)程中精確地控制燃油供給量。
現(xiàn)有的分開(kāi)式或稱多次燃油噴射系統(tǒng)不能在發(fā)動(dòng)機(jī)的所有轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷情況下始終實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。特別是，由于對(duì)期望的各種類型的噴射特性有著各種限制，因此，借助現(xiàn)有的噴射系統(tǒng)，可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)先期射油過(guò)程中最佳燃油可噴射量、各次特定噴射事件的最佳定時(shí)、相繼的兩次噴射之間的最佳持續(xù)時(shí)間、以及緊密相連的兩次噴射之間的最佳相互作用。于是，可能發(fā)生以下問(wèn)題，例如，在一給定的噴射事件中噴射過(guò)多燃油、燃油噴射過(guò)快、和/或噴射燃油超過(guò)了一個(gè)期望的停止點(diǎn)，這些都對(duì)廢氣排放和燃油經(jīng)濟(jì)性造成不利的影響。
例如，當(dāng)一個(gè)噴射事件包括三個(gè)不同的燃油噴射時(shí)，由于特定系統(tǒng)的機(jī)械的或其它的局限性，各次噴射之間的持續(xù)時(shí)間可能過(guò)短，以致噴射器件可能還沒(méi)來(lái)得及完全結(jié)束初始噴射后續(xù)的噴射就按規(guī)定時(shí)間開(kāi)始了。由于在后續(xù)噴射開(kāi)始之前初始噴射沒(méi)有完全結(jié)束，在該事件過(guò)程中所供給的燃油的量會(huì)明顯地偏離期望的量，在某些情況下可能高達(dá)30立方密耳(cubic mil)。這種非所愿的且難以預(yù)料的燃油供給量會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和廢氣排放造成不利的影響。
在能實(shí)現(xiàn)多次噴射和不同噴射速率的各先進(jìn)系統(tǒng)中，希望能根據(jù)操作者期望的目標(biāo)和發(fā)動(dòng)機(jī)在特定時(shí)間點(diǎn)的工況來(lái)控制噴射特性，和/或把多次分開(kāi)噴射的燃油供給至特定的氣缸。這可能包括例如把燃油噴射分成為在一特定事件中的兩次或多次獨(dú)立的噴射(如一次先期噴射、一次主噴射和一次后繼噴射)、在每次噴射過(guò)程中改變所供給的燃油量、在一特定事件過(guò)程中使一次或多次噴射提前、和/或調(diào)整多種噴射之間的持續(xù)時(shí)間以實(shí)現(xiàn)操作者選定的目標(biāo)，如最小的廢氣排放、最優(yōu)的燃油消耗、降低噪聲、減少煙氣或其它類似的目標(biāo)。在某些情況下，可能希望改變對(duì)燃燒室的燃油噴射在開(kāi)始時(shí)、過(guò)程中或結(jié)束時(shí)的燃油供給率，以控制所用的特定燃油的燃燒特性。此外，可能要在不同的噴射控制策略之間進(jìn)行切換，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同工況時(shí)，如高海拔或低海拔、高扭矩或高轉(zhuǎn)速負(fù)荷、或其它已知的工況，可以實(shí)現(xiàn)操作者期望的目標(biāo)。當(dāng)前在用的各種燃油噴射系統(tǒng)不便于進(jìn)行這種型式的控制。
因此，本發(fā)明旨在解決上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明揭示了一種修整發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括接收一操作者期望的目標(biāo)，以及相應(yīng)于操作者期望的目標(biāo)而確定燃油噴射器的工作模式。該方法還包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是在穩(wěn)態(tài)下工作，以及檢測(cè)多個(gè)噴射器之一的工作模式。該方法進(jìn)一步包括將檢測(cè)到的多個(gè)噴射器之一的工作模式與所述確定的工作模式相比較，以確立該噴射器是否在確定的工作模式下工作，以及將多個(gè)噴射器之一的檢測(cè)到的工作模式改為確定的工作模式。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及另一種發(fā)動(dòng)機(jī)修整方法。該方法包括接收一操作者期望的目標(biāo)，以及相應(yīng)于所述操作者期望的目標(biāo)而確定燃油噴射器的工作模式。該方法還包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷是在穩(wěn)態(tài)下工作；以及選擇多個(gè)噴射器之一。該方法進(jìn)一步包括檢測(cè)該選定噴射器的工作模式，并記錄下該選定噴射器的檢測(cè)到的工作模式。該方法另外包括對(duì)每個(gè)剩下未被選擇的噴射器依序重復(fù)上述過(guò)程；將記錄下來(lái)的選定噴射器的工作模式與確定的工作模式相比較，以確立該選定的噴射器是否在確定的工作模式下工作；以及對(duì)確立的沒(méi)有以確定的工作模式工作的多個(gè)選定的噴射器中的每一個(gè)，將檢測(cè)到的工作模式改為確定的工作模式。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)示例性燃油控制系統(tǒng)的示意圖；圖2是一個(gè)示例性的現(xiàn)有波形示意圖，其循序地對(duì)準(zhǔn)一個(gè)相應(yīng)的燃油噴射速率軌跡；圖3是一個(gè)示意圖，示出了燃油噴射量與后繼延遲(anchor delay)持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系；圖4a是一個(gè)流程圖，示出了圖1所示燃油控制系統(tǒng)的一個(gè)示例性的運(yùn)行方法；以及圖4b是一個(gè)流程圖，示出了圖1所示燃油控制系統(tǒng)的另一個(gè)示例性的運(yùn)行方法。
具體實(shí)施例方式
在本申請(qǐng)文件中，所謂“噴射事件”被定義為在發(fā)動(dòng)機(jī)的單個(gè)循環(huán)過(guò)程中所發(fā)生的各次燃油噴射。例如，一個(gè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)循環(huán)包括活塞經(jīng)過(guò)進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹行程或稱動(dòng)力沖程、以及排氣沖程的移動(dòng)。因此，一臺(tái)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中的噴射事件包括經(jīng)過(guò)四個(gè)沖程的某一個(gè)活塞移動(dòng)循環(huán)期間所發(fā)生的各次噴射或射油。術(shù)語(yǔ)“射油”，如本領(lǐng)域常用的那樣，是指燃油的實(shí)際噴射，或指將電命令信號(hào)傳送給一燃油噴射器或其它燃油致動(dòng)裝置，指示對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行所需的燃油噴射或供給。
參見(jiàn)圖1，其中示出了一個(gè)示例性的、本發(fā)明的燃油噴射系統(tǒng)12，其構(gòu)造成與壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)14一起使用。燃油噴射系統(tǒng)12可以包括一個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)的電控燃油噴射裝置，如燃油噴射器16，其位于發(fā)動(dòng)機(jī)14的相應(yīng)的氣缸蓋孔中。雖然圖1所示的實(shí)施例采用了一個(gè)直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，但應(yīng)該理解，目前的燃油噴射系統(tǒng)12也可以等同地應(yīng)用于其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，如V型發(fā)動(dòng)機(jī)和/或旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)14可以包含任意數(shù)量的氣缸或燃燒室。此外，雖然圖1所示的實(shí)施例示出燃油噴射器16是液壓致動(dòng)的或電控的，但同樣應(yīng)該認(rèn)識(shí)和預(yù)想到，燃油噴射器12還可以等同地包括變化型的燃油噴射裝置，例如電致動(dòng)和控制的噴射器、機(jī)械致動(dòng)電控的噴射器、與高壓燃油共軌(common fuel rail)相關(guān)的數(shù)控燃油閥、或本領(lǐng)域已知的其它類型的燃油噴射器。
燃油噴射系統(tǒng)12可以包括用于向每個(gè)燃油噴射器16供給致動(dòng)流體的裝置18、用于向每個(gè)燃油噴射器16供給燃油的裝置20、用于對(duì)燃油噴射器16的工作進(jìn)行電控的裝置22，所述工作包括噴射燃油的方式和頻率、噴射的開(kāi)始和停止定時(shí)、每個(gè)噴射事件的噴射次數(shù)、每次噴射的噴油量、各次噴射之間的延時(shí)、每次噴射的壓力或流量曲線(profile)。燃油噴射系統(tǒng)12還可以包括裝置24，其用于使流體再循環(huán)和/或使離開(kāi)各燃油噴射器16的致動(dòng)流體恢復(fù)液壓能量。
用于供給致動(dòng)流體的裝置18最好包括一致動(dòng)流體貯槽或儲(chǔ)器26、一相對(duì)低壓的致動(dòng)流體傳送泵28、一致動(dòng)流體冷卻器30、一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)流體過(guò)濾器32、一用于在致動(dòng)流體中產(chǎn)生相對(duì)高壓的高壓泵34、以及至少一個(gè)致動(dòng)流體總管38。可以將致動(dòng)流體總管38中的一個(gè)共軌(common rail)通道40布置成與高壓泵34的出口相連通。一個(gè)支軌(rail branch)通道42可以將每個(gè)燃油噴射器16的致動(dòng)流體入口連接至共軌通道40。在機(jī)械致動(dòng)電控噴射器的情況下，致動(dòng)流體總管38、共軌通道40和支軌通道42可以用某些凸輪致動(dòng)配置或其它機(jī)械裝置來(lái)代替而致動(dòng)各噴射器。機(jī)械致動(dòng)電控燃油噴射單元的實(shí)例在美國(guó)專利5,947,380和5,407,131中有披露。
裝置24可以包括一用于每個(gè)噴射器的廢物聚集流體控制閥52、一共用再循環(huán)管線54、以及一連接在高壓泵34和再循環(huán)管線54之間的液壓馬達(dá)56。離開(kāi)每個(gè)燃油噴射器16的致動(dòng)流體排放口的致動(dòng)流體可以進(jìn)入再循環(huán)管線54，以便供給至液壓能量再循環(huán)或回復(fù)裝置24。再循環(huán)的致動(dòng)流體的一部分可以被引入高壓泵34，而另一部分則通過(guò)再循環(huán)管線36返回至致動(dòng)流體貯槽26。
在一個(gè)較佳實(shí)施例中，致動(dòng)流體可以是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，而致動(dòng)流體貯槽26可以是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油貯槽。在此方式下，可以將燃油噴射系統(tǒng)12作為一寄生的子系統(tǒng)連接于發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)?；蛘?，致動(dòng)流體可以是燃油。
燃油供給裝置20最好包括一油箱44、一布置成在油箱44和每個(gè)燃油噴射器16的燃油入口之間形成流體連通的供油通道46、一相對(duì)低壓的燃油傳送泵48、一個(gè)或多個(gè)燃油過(guò)濾器50、一供油調(diào)節(jié)閥51、以及一布置成在油箱44和每個(gè)燃油噴射器16之間形成流體連通的燃油循環(huán)和返回通道49。
電控裝置22最好包括一控制器，具體地是一電控模塊(ECM)58，其總的應(yīng)用在本領(lǐng)域是眾所周知的。ECM58包括一微控制器或微處理器、一用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速器(如比例積分微分(PID)控制器)、電路(包括輸入/輸出電路、電源電路、信號(hào)處理電路、電磁鐵驅(qū)動(dòng)(solenoid driver)電路、模擬電路、和/或程控邏輯陣列)、以及相關(guān)的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可以連接于微控制器或微處理器，以儲(chǔ)存指令組、映射表、查找表格、各種變量、各種關(guān)系、各方程式和更多內(nèi)容。
ECM 58可以控制燃油噴射的很多方面。這些方面可以包括(1)燃油噴射定時(shí)；(2)在一個(gè)噴射事件中的燃油噴射總量；(3)燃油噴射壓力；(4)每個(gè)噴射事件中獨(dú)立的噴油或稱射油的次數(shù)；(5)各次獨(dú)立的噴油或射油之間的時(shí)間間隔；(6)每次噴油或射油的持續(xù)時(shí)間；(7)致動(dòng)流體壓力；(8)噴射器波形的電平；以及(9)上述各參數(shù)的任意組合。以上每個(gè)參數(shù)均可獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷而可變地控制。
ECM 58可以接收多個(gè)傳感器輸入信號(hào)S1-S8，它們對(duì)應(yīng)于與發(fā)動(dòng)機(jī)14的工況相關(guān)的已知的傳感器輸入信號(hào)。例如，這些傳感器輸入信號(hào)可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油或冷卻液的溫度、致動(dòng)流體和/或燃油的壓力、氣缸內(nèi)活塞的位置和其它已知的工況。例如，圖1中示出的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器61連接于發(fā)動(dòng)機(jī)14。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器61可以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)油溫。然而，也可以變換地或附加地采用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器61可以產(chǎn)生一標(biāo)識(shí)為S1的信號(hào)，該信號(hào)被引向ECM 58。類似地，圖示的一軌壓傳感器68連接于致動(dòng)流體總管38。軌壓傳感器68可以檢測(cè)一軌壓(例如共軌通道40內(nèi)的致動(dòng)流體的壓力)，并產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)識(shí)為S2的信號(hào)，該信號(hào)被引向ECM 58。
這些傳感器輸入信號(hào)可以被用來(lái)確定和控制一噴射事件的噴射參數(shù)的精確組合。響應(yīng)于接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)S1-S8，ECM 58可以發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)S9來(lái)控制來(lái)自高壓泵34的致動(dòng)流體的壓力，還可發(fā)出一個(gè)燃油噴射控制信號(hào)S10，該控制信號(hào)可導(dǎo)致每個(gè)燃油噴射器16對(duì)每個(gè)相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸噴射燃油。信號(hào)S10可以包括一ECM指令的電流，該電流被引向燃油噴射器16的電磁鐵或其它電致動(dòng)器。
圖2示出了包含在信號(hào)S10中的一個(gè)示例性的電流波跡或波形63。波形63可以包括一先期電流脈沖62、一主電流脈沖64和一后繼電流脈沖66，后繼電流脈沖66循序地對(duì)準(zhǔn)一個(gè)速率軌跡曲線(rate trace profile)68，后者描述了燃油噴射流速。速率軌跡曲線68可以包括響應(yīng)于先期電流脈沖62的先期射油70、響應(yīng)于主電流脈沖64的主射油72、以及響應(yīng)于后繼電流脈沖66的后繼射油74。
當(dāng)主射油72和后繼射油74以分開(kāi)射油的方式工作時(shí)，將主脈沖信號(hào)64和后繼脈沖信號(hào)66分隔開(kāi)的一個(gè)后繼延遲電流信號(hào)76可產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的后繼延遲78。也就是說(shuō)，如圖2中的分開(kāi)式曲線段80所示，在后繼延遲電流信號(hào)持續(xù)期間，燃油流速大大降低。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)一個(gè)指令進(jìn)行兩次噴射的噴射信號(hào)而言，可以將各次噴射總地稱之為第一次噴射(如主噴射)、第二次噴射(如后繼噴射)和噴射延遲(如后繼延遲)。
由于很難制造出具有相同工作特性的氣缸噴射系統(tǒng)，而且主射油72和后繼射油74非常接近，因此后繼延遲電流信號(hào)76的持續(xù)時(shí)間可能不足以在主射油72和后繼射油74之間產(chǎn)生一個(gè)分隔，即不能實(shí)現(xiàn)明顯地降低流速。這種現(xiàn)象被稱之為“靴子(boot)”狀況，如圖2中的靴形曲線段82所示。
根據(jù)例如周圍工況、期望的發(fā)動(dòng)機(jī)性能、最小排放量之類的變量，有利的是，在特定情況下，燃油噴射器16以“分開(kāi)”模式工作。在其它情況下，有利的是，燃油噴射器16以能產(chǎn)生“靴子”狀況的模式工作。無(wú)論希望用哪一種模式，所有燃油噴射器16都應(yīng)該以期望的模式工作。為實(shí)現(xiàn)期望的模式，可以對(duì)每個(gè)燃油噴射器16的“分開(kāi)”/“靴子”模式進(jìn)行檢測(cè)。于是，可以將那些在非所愿的工況下工作的燃油噴射器16修正成在期望的模式下工作。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)14處于穩(wěn)態(tài)工況下，可以通過(guò)監(jiān)視調(diào)速器所希望的燃油量的變化來(lái)確定燃油噴射器16的工作模式。圖3示出了在同一噴射指令情況下，以“分開(kāi)”模式工作的燃油噴射器16所供給的燃油量與給定軌壓和主電流脈沖64持續(xù)時(shí)間的“靴子”模式相比的差值?？偟貋?lái)說(shuō)，如文中描述的那樣，后繼延遲的持續(xù)時(shí)間會(huì)影響燃油噴射器16的工作模式，例如它究竟是以“分開(kāi)”模式還是“靴子”模式來(lái)供給燃油。如圖3所示，對(duì)于后繼持續(xù)時(shí)間小于ΔX的情況，曲線82’顯示燃油噴射器16是以“靴子”模式工作。曲線80’顯示，對(duì)于后繼持續(xù)時(shí)間大于ΔX的情況，燃油噴射器16是以“分開(kāi)”模式工作。圖3所示的曲線代表通過(guò)對(duì)類似的噴射器類型進(jìn)行性能測(cè)試而采集到的統(tǒng)計(jì)積累數(shù)據(jù)，ΔY是一個(gè)預(yù)定的數(shù)值，其源自于“靴子”模式和“分開(kāi)模式”所供給的燃油量的積累的統(tǒng)計(jì)平均差值。
可以通過(guò)調(diào)整后繼延遲電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間來(lái)改變?nèi)加蛧娚淦?6的工作模式。這已知為修整(trimming)發(fā)動(dòng)機(jī)14。一個(gè)期望的持續(xù)時(shí)間的調(diào)整(已知為后繼延遲電流信號(hào)補(bǔ)償)可以是一個(gè)預(yù)定值，其源自于“靴子”狀況的統(tǒng)計(jì)最大持續(xù)時(shí)間，如圖3中的ΔX所示。
流程圖84(其具有圖4a所示的第一部分86)示出了用于修整發(fā)動(dòng)機(jī)14的一個(gè)較佳實(shí)施例的順序過(guò)程，也就是檢測(cè)某一給定的燃油噴射器16的工作模式，并根據(jù)需要加以調(diào)整。如框88所示，可以將預(yù)定的ΔX和ΔY值存入ECM58的存儲(chǔ)器。
在該較佳實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)14可以在穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下工作。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)14還可以在穩(wěn)態(tài)負(fù)荷下工作。于是，如判定框90所示，ECM 58隨后可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷是否在穩(wěn)態(tài)下工作。取決于ECM 58的各種發(fā)動(dòng)機(jī)的修整查找映射表的數(shù)據(jù)可以包括一對(duì)應(yīng)的固定軌壓和主射油持續(xù)時(shí)間。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不在穩(wěn)態(tài)下工作，那么軌壓和主射油持續(xù)時(shí)間就會(huì)發(fā)生波動(dòng)，使查找映射表內(nèi)的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。因此，如果不能檢測(cè)到穩(wěn)態(tài)，那么就要放棄發(fā)動(dòng)機(jī)修整測(cè)試，如框92所示。
當(dāng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，就可以確立對(duì)某一噴射事件而言由調(diào)速器(未圖示)所請(qǐng)求的平均燃油量，如框94所示。應(yīng)該注意的是，與供給單獨(dú)氣缸的數(shù)量相對(duì)的是，上述的就是希望平均地供給至正經(jīng)歷噴射事件的所有氣缸的燃油量。
隨后，ECM可以選擇第一氣缸來(lái)進(jìn)行測(cè)試，如框96所示。如框98所示，可以將后繼延遲電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間增加，增加的量就是后繼延遲電流信號(hào)的補(bǔ)償持續(xù)時(shí)間ΔX。請(qǐng)回到圖3，顯然，如果被測(cè)試的燃油噴射器16在任何情況下都以“靴子”模式工作，即沿著“靴子”模式的曲線段82’，在穩(wěn)態(tài)情況下，后繼延遲電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間的增量ΔX會(huì)導(dǎo)致燃油噴射器16切換至“分開(kāi)”模式，即沿著“分開(kāi)”模式的曲線段80’。由此，可以實(shí)現(xiàn)燃油消耗的顯著減少。相反，如果被測(cè)試的燃油噴射器16在穩(wěn)態(tài)下以“分開(kāi)”模式工作。當(dāng)后繼延遲電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間增加ΔX時(shí)，燃油噴射器繼續(xù)以“分開(kāi)”模式工作。由此，燃油消耗的任何變化都是可忽略的。
如框100所示，在幾次完整的噴射事件過(guò)后，就可以確立由調(diào)速器所請(qǐng)求的新的燃油量，并加以平均。隨后就可以計(jì)算出穩(wěn)態(tài)的燃油量與某一噴射事件的新燃油量之差，如框102所示。所述差值可以是穩(wěn)態(tài)燃油量與某一特定噴射事件的特定燃油量之差，或者是相對(duì)于平均燃油噴射量的差。
在判定框104處，將框102處計(jì)算獲得的差值與預(yù)定的ΔY量作比較。如果計(jì)算出來(lái)的量大于ΔY的量，那么ECM 58就可以確立被測(cè)試的燃油噴射器16在穩(wěn)態(tài)情況下以“靴子”模式工作，如框106所示。相反，如果計(jì)算出來(lái)的量小于ΔY的量，那么ECM 58可以記錄燃油噴射器16在穩(wěn)態(tài)情況下以“分開(kāi)”模式工作，如框108所示。
在該較佳實(shí)施例中，ECM 58可以確定是否所有氣缸都已被測(cè)試，如框112所示，而框112是在如圖4b所示的流程圖84的第二部分110內(nèi)。如果仍有未被測(cè)試的氣缸，ECM 58可選擇下一個(gè)氣缸來(lái)測(cè)試，如框114所示，并回到圖4a的框98，如前所述的那樣開(kāi)始對(duì)選定的氣缸進(jìn)行測(cè)試。
在該實(shí)施例中，在測(cè)試所有氣缸之前或之后，ECM 58可以接收一個(gè)與燃油噴射系統(tǒng)12的工作相關(guān)的操作者輸入信號(hào)，如框115所示。該操作者輸入信號(hào)可以表示一個(gè)特定操作者期望的目標(biāo)，并且可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)14的當(dāng)前應(yīng)用而變化。例如，當(dāng)在一特定地區(qū)工作時(shí)，消除噪聲可能比發(fā)動(dòng)機(jī)效率或廢氣排放更為重要。其它類似的權(quán)衡之處(例如使白和/或黑煙的生成最小化、使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和/或轉(zhuǎn)速輸出最優(yōu)化、遵守按照海拔或地區(qū)而變化的排放規(guī)定、改變從發(fā)動(dòng)機(jī)14抽取動(dòng)力的附加負(fù)荷的水平、采用替代型燃油、和本領(lǐng)域眾所周知的其它類似的權(quán)衡之處)都可以由人工設(shè)定在ECM 58中。
這些可權(quán)衡之處預(yù)先設(shè)定在ECM 58的存儲(chǔ)器中，并直接對(duì)應(yīng)于“靴子”模式或“分開(kāi)”模式下的工作。在此方式下，如框116所示，當(dāng)已經(jīng)選擇了第一操作者期望目標(biāo)時(shí)，ECM 58可以確定希望在“靴子”模式下工作，而當(dāng)已經(jīng)選擇了第二操作者期望目標(biāo)時(shí)，ECM 58可以確定希望在“分開(kāi)”模式下工作。
操作者期望的目標(biāo)可以通過(guò)任何已知的手段來(lái)人工地加以指示。例如，可以為發(fā)動(dòng)機(jī)14設(shè)置一個(gè)人工開(kāi)關(guān)，這個(gè)開(kāi)關(guān)可以在對(duì)應(yīng)于不同預(yù)定目標(biāo)、在發(fā)動(dòng)機(jī)14啟動(dòng)或維修時(shí)的軟件設(shè)置、或本領(lǐng)域熟知的其它類似手段的多個(gè)位置之間移動(dòng)。如下文中將要詳細(xì)描述的那樣，在接收到操作者期望目標(biāo)的人工選擇并確定一相應(yīng)的工作模式之后，ECM 58就可以確定相應(yīng)的工作模式是“靴子”模式還是“分開(kāi)”模式，如判斷框117所示。
如果希望單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)14的所有燃油噴射器16都以“靴子”模式工作，那么ECM 58可以使與被發(fā)現(xiàn)以“分開(kāi)”模式工作的氣缸相關(guān)的每個(gè)燃油噴射器16的后繼電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間減小ΔX，如框118所示。相反，如果希望燃油噴射器16以“分開(kāi)”模式工作，那么ECM 58就可以使與被發(fā)現(xiàn)以“靴子”模式工作的氣缸相關(guān)的每個(gè)燃油噴射器16的后繼電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間增加ΔX，如框120所示。
在一個(gè)變化型實(shí)施例中，后繼延遲電流信號(hào)76可以逐漸地變化一個(gè)小于ΔX的時(shí)間值，直到為后繼延遲電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間確定一個(gè)更精確的值，以在噴射器工作模式中產(chǎn)生一個(gè)變化。
在又一個(gè)變化型實(shí)施例中，可以將ECM 58設(shè)計(jì)成可檢測(cè)一燃油噴射器16的工作模式，并根據(jù)需要加以調(diào)整，這是通過(guò)監(jiān)視實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)代替(或與之結(jié)合)由調(diào)速器請(qǐng)求的燃油。由于從“靴子”模式切換至“分開(kāi)”模式而造成的燃油噴射器16的燃油噴射量的變化會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生相應(yīng)的變化，這可以由該實(shí)施例的ECM 58檢測(cè)到。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)檢測(cè)氣缸的瞬時(shí)發(fā)火轉(zhuǎn)速來(lái)確定轉(zhuǎn)速變化。ECM 58可根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)后繼延遲電流信號(hào)76，以使燃油噴射器16以所需的模式來(lái)工作。
在一個(gè)實(shí)施例中，可以將本發(fā)明所揭示的修整技術(shù)應(yīng)用于具有兩次射油的任何噴射信號(hào)。例如，包括先期噴射和主噴射、或先期噴射和后繼噴射、或主噴射和后繼噴射的噴射信號(hào)。
可以認(rèn)識(shí)到，圖4a和4b所示流程圖中的各步驟可以有各種變化形式而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。特別是，可以添加、重新安排和/或刪除一些步驟。所有這些變化都旨在由本發(fā)明的揭示內(nèi)容所涵蓋。
工業(yè)應(yīng)用性采用燃油噴射系統(tǒng)12可以在發(fā)動(dòng)機(jī)14的特定工況下提供改善的排放控制。雖然用來(lái)供給多次燃油噴射的特定噴射波形可以根據(jù)特定的工況和/或操作者期望的目標(biāo)來(lái)變化，但不管電控燃油噴射器類型、發(fā)動(dòng)機(jī)類型和所用燃油類型如何，本系統(tǒng)還是能確定與后繼延遲電流信號(hào)相關(guān)的定時(shí)。對(duì)此，可以將合適的燃油映射表儲(chǔ)存或編程入ECM 58，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)14的任何穩(wěn)態(tài)下使用。儲(chǔ)存在ECM 58的可編程存儲(chǔ)器中的這些工作映射表、表格和/或數(shù)學(xué)方程式可以確定和控制與適當(dāng)?shù)亩啻螄娚涫录嚓P(guān)的各種參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)期望的目標(biāo)。
從以上內(nèi)容的清楚可見(jiàn)，燃油噴射系統(tǒng)12的特定方面并不受文中所述實(shí)施例的細(xì)節(jié)的限制，因此可以設(shè)想，其它的變化和應(yīng)用或等同物對(duì)熟悉本領(lǐng)域的人員而言都是可能的。因此，本申請(qǐng)旨在涵蓋這些不偏離本發(fā)明精神和范圍的變化和應(yīng)用。
本發(fā)明的其它方面、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)對(duì)附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的研究而獲得。
標(biāo)號(hào)和步驟12燃油噴射系統(tǒng)，14發(fā)動(dòng)機(jī)16燃油噴射器18致動(dòng)流體供給裝置20供油裝置22用于對(duì)燃油噴射器進(jìn)行電控的裝置24用于使流體再循環(huán)的裝置26致動(dòng)流體貯槽或儲(chǔ)器28傳送泵30致動(dòng)流體冷卻器32致動(dòng)流體過(guò)濾器34高壓泵36再循環(huán)管線38致動(dòng)流體總管40共軌通道42支軌通道44油箱46供油通道48燃油傳送泵49燃油返回通道50燃油過(guò)濾器51供油調(diào)節(jié)閥52流體控制閥54再循環(huán)管線56液壓馬達(dá)
58電子控制模塊(ECM)61發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器62先期電流脈沖63波形64主電流脈沖66后繼電流脈沖68速率軌跡曲線70先期射油72主射油74后繼射油76后繼延遲電流信號(hào)78后繼延遲80“分開(kāi)式”曲線段80’曲線(分開(kāi)段)82“靴子”曲線段82’曲線(靴子段)84流程圖86(流程圖84的)第一部分88步驟記錄ΔX和ΔY90步驟發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷是否處于穩(wěn)態(tài)？92步驟放棄測(cè)試94步驟對(duì)某一完整的噴射事件而言，記錄下由調(diào)速器所請(qǐng)求的穩(wěn)態(tài)平均燃油量(調(diào)速器為每個(gè)氣缸調(diào)配相同的燃油總量)96步驟選擇第一氣缸來(lái)進(jìn)行測(cè)試98步驟使后繼延遲電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間增加ΔX100步驟對(duì)一個(gè)完整的噴射事件，記錄下由調(diào)速器請(qǐng)求的新的燃油量1 02步驟計(jì)算新的燃油量與穩(wěn)態(tài)燃油量之差，104步驟上述差值是否大于ΔY106步驟在增加后繼延遲電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間之前，記錄下噴射器是以“靴子”模式工作108步驟在增加后繼延遲電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間之前，記錄下噴射器是以“分開(kāi)”模式工作110(流程圖84)的第二部分112步驟是否所有氣缸都已被測(cè)試？114步驟選擇下一個(gè)氣缸來(lái)測(cè)試115步驟接收操作者期望的目標(biāo)116步驟根據(jù)目標(biāo)確定工作模式117步驟是否需要各氣缸在“靴子”狀況下工作？118步驟對(duì)被發(fā)現(xiàn)以“分開(kāi)”狀況工作的氣缸而言，使后繼電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間減小ΔX120步驟對(duì)被發(fā)現(xiàn)以“靴子”狀況工作的氣缸而言，使后繼電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間增加ΔX。
權(quán)利要求
1.一種修整發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括接收一操作者期望的目標(biāo)；相應(yīng)于所述操作者期望的目標(biāo)而確定燃油噴射器的工作模式；確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是在穩(wěn)態(tài)下工作；檢測(cè)多個(gè)噴射器之一的工作模式；將檢測(cè)到的多個(gè)噴射器之一的工作模式與所述確定的工作模式相比較，以確立該噴射器是否在確定的工作模式下工作；以及將所述多個(gè)噴射器之一的檢測(cè)到的工作模式改為確定的工作模式。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)是在穩(wěn)態(tài)負(fù)荷下工作。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述噴射器的工作模式包括“分開(kāi)”模式和“靴子”模式。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個(gè)噴射器都在各重復(fù)的噴射事件中將燃油供給至相應(yīng)的氣缸。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對(duì)每個(gè)噴射事件的一部分發(fā)生一個(gè)后繼延遲電流信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)選定的噴射器的工作模式的步驟包括確立“靴子”模式和“分開(kāi)”模式在燃油供給量之間的統(tǒng)計(jì)平均差值；確立后繼延遲電流信號(hào)補(bǔ)償量；確立所有噴射器對(duì)一個(gè)噴射事件的穩(wěn)態(tài)燃油供給量；使后繼延遲電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間增加所述預(yù)定的后繼延遲電流信號(hào)補(bǔ)償量，以產(chǎn)生一個(gè)將由噴射器供給的新的燃油量；記錄下由噴射器供給的新的燃油量；計(jì)算出穩(wěn)態(tài)燃油量與新的燃油量之間的差值；以及確定穩(wěn)態(tài)燃油量與新的燃油量之間的差值是否大于“靴子”模式和“分開(kāi)”模式在燃油供給量之間的預(yù)定統(tǒng)計(jì)平均差值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述記錄下選定的噴射器的工作模式的步驟包括如果穩(wěn)態(tài)燃油量與新的燃油量之間的差值大于“靴子”模式和“分開(kāi)”模式在燃油供給量之間的預(yù)定統(tǒng)計(jì)平均差值，則在增加后繼延遲電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間之前，記錄下所選定的噴射器正以“靴子”模式工作，還包括如果穩(wěn)態(tài)燃油量與新的燃油量之間的差值小于“靴子”模式和“分開(kāi)”模式在燃油供給量之間的預(yù)定統(tǒng)計(jì)平均差值，則在增加后繼延遲電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間之前，記錄下所選定的噴射器正以“分開(kāi)”模式工作。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述改變選定噴射器的工作模式的步驟包括使后繼延遲電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間改變，改變的量是所述預(yù)定的后繼延遲電流信號(hào)補(bǔ)償量。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟檢測(cè)多個(gè)噴射器中的每一個(gè)噴射器的工作模式；將檢測(cè)到的多個(gè)噴射器中的每一個(gè)噴射器的工作模式與確定的工作模式作比較，以確立哪一個(gè)噴射器沒(méi)有以確定的工作模式工作；以及對(duì)所述確立的沒(méi)有以確定的工作模式工作的多個(gè)噴射器中的每一個(gè)，將該檢測(cè)到的工作模式改成所述確定的工作模式。
10.一種發(fā)動(dòng)機(jī)修整方法，包括接收一操作者期望的目標(biāo)；相應(yīng)于所述操作者期望的目標(biāo)而確定燃油噴射器的工作模式；確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是在穩(wěn)態(tài)下工作；選擇多個(gè)噴射器之一；檢測(cè)該選定噴射器的工作模式；記錄下該選定噴射器的工作模式；對(duì)每個(gè)剩下未被選擇的噴射器依序重復(fù)上述過(guò)程；將記錄下來(lái)的所述選定噴射器的工作模式與所述確定的工作模式相比較，以確立該噴射器是否在確定的工作模式下工作；以及對(duì)所述確立的沒(méi)有以確定的工作模式工作的多個(gè)噴射器中的每一個(gè)，將檢測(cè)到的工作模式改為確定的工作模式。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種修整發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括接收一操作者期望的目標(biāo)，以及相應(yīng)于操作者期望的目標(biāo)而確定燃油噴射器的工作模式。該方法還包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是在穩(wěn)態(tài)下工作，以及檢測(cè)多個(gè)噴射器之一的工作模式。該方法進(jìn)一步包括將檢測(cè)到的多個(gè)噴射器之一的工作模式與所述確定的工作模式相比較，以確立該噴射器是否在確定的工作模式下工作，以及將所述多個(gè)噴射器之一的檢測(cè)到的工作模式改為確定的工作模式。
文檔編號(hào)F02M47/00GK1995727SQ20051013816
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者B·G·麥吉 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司