專利名稱：在直接噴射系統(tǒng)中補償可變?nèi)剂蠂娚淦魈卣鞯南到y(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在汽缸事件期間通過至少一個燃料噴射器執(zhí)行多次燃料噴射的 發(fā)動機操作模式期間控制內(nèi)燃發(fā)動機的直接噴射燃料輸送系統(tǒng)中的至少一個燃料噴 射器的燃料噴射正時的方法和用于車輛的具有至少一個汽缸的發(fā)動機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在使用直接噴射燃料輸送系統(tǒng)的發(fā)動機系統(tǒng)中，精確的燃料計量對于發(fā)動機系統(tǒng) 的有效操作非常必要。燃料控制策略可以考慮與直接噴射燃料輸送系統(tǒng)中的燃料噴射 器的操作相關(guān)的各種延遲以保持精確的燃料控制，更具體地為保持精確的燃料噴射正 時。具體地，控制系統(tǒng)可以按照考慮到關(guān)聯(lián)于燃料噴射器的各種類型的延遲而提前的 正時發(fā)送燃料噴射信號到一個或多個燃料噴射器，以便可以在期望的時間執(zhí)行燃料噴 射。
例如，一些燃料控制策略可以考慮到燃料噴射器的開啟延遲和關(guān)閉延遲而提前信 號正時。在一個示例中，可以按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)提前燃料噴射信號正時以考慮燃料噴射器 針閥的開啟延遲或關(guān)閉延遲。換言之， 一些燃料控制策略對開啟延遲和/關(guān)閉延遲分 配可以用于所有工況的單一值。
然而，本發(fā)明人在此認(rèn)識到燃料噴射器的開啟延遲和關(guān)閉延遲可以隨著發(fā)動機的 操作的模式和工況變化而改變。因此，若在整個變化的工況中使用固定的響應(yīng)時間延 遲，燃料計量將變得不精確。具體地，由于實際的響應(yīng)時間相比較于燃料控制系統(tǒng)使 用的固定的響應(yīng)時間延遲值的變化，指令的燃料噴射時間可能不符合期望的燃料噴射 時間，這進(jìn)而可以導(dǎo)致在每個汽缸之間輸送的燃料和噴射正時不平衡。汽缸不平衡可 以導(dǎo)致在汽缸之間的扭矩變化，這可以導(dǎo)致噪聲、振動、及不平穩(wěn)性(NVH)增加。 此外，不精確的燃料計量可以導(dǎo)致一些汽缸(若不是所有)以濃空燃比操作，造成燃 料經(jīng)濟(jì)性降低和尾管排放增加。
另外，本發(fā)明人還認(rèn)識到在汽缸事件中發(fā)生多次噴射事件(例如分段噴射)的發(fā) 動機操作模式中，在燃料噴射之間的燃料壓力以及持續(xù)期的變化可以影響與燃料噴射 器相關(guān)的響應(yīng)時間延遲。具體地，在燃料噴射事件的噴射結(jié)東之后，存在發(fā)生燃料噴 射器針閥彈跳的瞬態(tài)工況，針閩彈跳會影響燃料噴射器的響應(yīng)時間延遲，因為燃料噴 射器針閥在噴射開始時可能只需行進(jìn)較少的距離。此外，燃料壓力變化可以影響燃料 噴射器針閥彈跳和燃料噴射器的響應(yīng)時間延遲。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方案中，提供一種可以解決上述問題中的至少一些的方法，該方法用于在 汽缸事件中通過至少一個燃料噴射器執(zhí)行多個燃料噴射事件的發(fā)動機搡作模式期間 控制內(nèi)燃發(fā)動機的直接噴射燃料輸送系統(tǒng)中的至少一個燃料噴射器的燃料噴射正時。 該方法包括，在第一燃料噴射事件的噴射結(jié)東之后的第一燃料噴射器針閥彈跳工況期 間，在第一時間發(fā)送用于第二燃料噴射事件的噴射開始信號，及在第一燃料噴射的噴 射結(jié)東之后的不同于第一燃料噴射器針閥彈跳工況的第二燃料噴射器針閥彈跳工況 期間，在早于第一時間的第二時間發(fā)送用于第二燃料噴射事件的噴射開始信號。
通過識別發(fā)生針閥彈跳的瞬態(tài)工況，并通過基于燃料壓力和燃料噴射器針閥彈跳 動作修正燃料噴射器針閥的開啟延遲時間主動地補償瞬態(tài)工況，即使工況改變，也可 以保持燃料噴射正時精確性。以此方式，在發(fā)動機系統(tǒng)的操作范圍中可以改進(jìn)燃料計 量精確性，改進(jìn)汽缸平衡和燃料經(jīng)濟(jì)性，及減少尾管排放。
此外，從該控制例程產(chǎn)生的改進(jìn)精確性的燃料噴射正時可以提供更高的控制精 度，這進(jìn)而可以有助于使用具有更寬松的操作公差的燃料噴射器構(gòu)件，而基本上不減 少燃料計量精確性。以此方式，可以減少構(gòu)件的成本，同時還可以保持精確的燃料計 量。


圖l示出展現(xiàn)示例發(fā)動機系統(tǒng)的一個汽缸的示意圖2示出示例燃料系統(tǒng)的示意圖； 圖3示出示例燃料噴射器的示意圖4示出用作燃料計量策略的部分的示例響應(yīng)時間延遲加法映射(adder map) 的圖示；
圖5示出示例燃料噴射器針閥的彈跳特征的圖示；及
圖6示出根據(jù)不同的搡作模式調(diào)節(jié)燃料噴射正時的控制例程的示例高級流程圖。
具體實施例方式
圖1示出可以包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中的多汽缸發(fā)動機io的一個汽缸的示意圖。 發(fā)動機10至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)和經(jīng)輸入裝置130來自車輛駕駛員 132的輸入控制。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和產(chǎn)生成比例的踏板位 置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室(即汽缸)30可以包括在其中 具有活塞36的燃燒室壁32?；钊?6可以連接到曲軸40以便活塞的往復(fù)運動可以轉(zhuǎn) 變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40經(jīng)中間變速器系統(tǒng)可以連接到車輛的至少一個驅(qū)動輪。 此外，起動機馬達(dá)可以經(jīng)飛輪連接到曲軸40以實現(xiàn)發(fā)動機10的起動操作。
燃燒室30可以經(jīng)進(jìn)氣歧管42從進(jìn)氣道"接收進(jìn)氣，經(jīng)排氣道48排出燃燒廢氣。
6應(yīng)的進(jìn)氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒室30連 通。在一些實施例中，燃燒室30可以包括兩個或多個進(jìn)氣門和/或兩個或多個排氣門。
進(jìn)氣門52可以通過控制器12經(jīng)電動氣門執(zhí)行器(EVA) 51控制。類似地，排氣 門54可以通過控制器12經(jīng)EVA53控制。在一些工況下，控制器12可以改變提供到 EVA 51和EVA 53的信號以控制相應(yīng)的進(jìn)氣門和排氣門的開啟和關(guān)閉。進(jìn)氣門52和 排氣門54的位置可以分別通過氣門位置傳感器55和氣門位置傳感器57確定。在替 代的實施例中，通過一個或多個凸輪可以驅(qū)動進(jìn)氣門和排氣門中的一個或多個，可以 使用凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變 氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個以改變氣門操作。例如，汽缸30可以替代地包 括經(jīng)電動氣門驅(qū)動控制的進(jìn)氣門和經(jīng)包括CPS和/或VCT的凸輪驅(qū)動控制的排氣門。
燃料噴射器66如圖所示直接連接到燃燒室30用于成比例于經(jīng)電子驅(qū)動器68從 控制器12接收的信號脈沖寬度FPW在其中直接噴射燃料。以此方式，燃料噴射器提 供所稱的燃料直接噴射到燃燒室30。例如，燃料噴射器可以安裝在燃燒室的側(cè)面或 燃燒室的頂部。燃料可以通過圖2進(jìn)一步詳細(xì)描述的燃料系統(tǒng)輸送到燃料噴射器66。 在一些實施例中，燃燒室30可以替代地或附加地包括設(shè)置在進(jìn)氣道44中的燃料噴射 器，配置為提供所稱的進(jìn)氣道燃料噴射到燃燒室30的上游的進(jìn)氣道中。
進(jìn)氣歧管42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在該具體的示例中，經(jīng)提供 到節(jié)氣門62包括的電動馬達(dá)或執(zhí)行器的信號通過控制器12可以改變節(jié)流板64的位 置，該配置通常稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。以此方式，可以搡作節(jié)氣門62以在其 他發(fā)動機汽缸之間改變提供到燃燒室30的進(jìn)氣。通過節(jié)氣門位置信號TP,節(jié)流板64 的位置可以提供到控制器12。進(jìn)氣歧管42還包括分別提供信號MAF和MAP到控制器 12的質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122。
點火系統(tǒng)88可以在選擇的操作模式下，響應(yīng)于來自控制器12的點火提前信號 SA,經(jīng)火花塞92向燃燒室30提供點火火花。雖然示出火花點火構(gòu)件，在一些實施例 中，燃燒室30或發(fā)動機10的一個或多個其他的燃燒室可以在壓縮點火的模式中操作， 可以使用或不使用點火火花。
排氣傳感器126如圖所示連接到排放控制裝置70的上游的排氣道48。傳感器126 可以是用于提供排氣空燃比的指示的任何合適的傳感器，如線性氧傳感器或UEGO(通 用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、兩態(tài)氧傳感器或EGO、 HEGO(加熱型EGO) 、 NOx傳感器、 HC傳感器、或CO傳感器。排放控制裝置70如圖所示沿著排氣傳感器126的下游的 排氣道48設(shè)置。排放控制裝置70可以是三元催化劑(TWC) 、 NOx捕集器、各種其 他的排放控制裝置、或其中的組合。在一些實施例中，在發(fā)動機10的搡作期間，通 過在特定的空燃比之內(nèi)操作發(fā)動機的至少一個汽缸可以定期地重新設(shè)定排放控制裝 置70。
控制器12如圖1所示為微計算機，包括微處理器單元(CPU) 102、輸入/輸出
端口 (1/0)104、用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲媒體，在該具體示例中所示為 只讀存儲器芯片(ROM) 106、隨機存取存儲器(RAM) 108、?；畲鎯ζ?KAM) 110、 及常規(guī)數(shù)據(jù)總線。除了上述那些信號之外，控制器12如圖所示還接收來自連接到發(fā) 動機10的傳感器的各種信號，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120的引入的質(zhì)量空 氣流量(MAF)的測量值；來自連接到發(fā)動機冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動 機冷卻劑溫度(ECT);來自連接到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其他類型的傳 感器)的齒面點火傳感器信號(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置TP;及 來自傳感器122的歧管絕對壓力信號MAP。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號RPM可以由控制器12從 信號PIP產(chǎn)生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可以用來指示進(jìn)氣歧管中的 真空或壓力。注意可以使用上述傳感器的各種組合，如使用MAF傳感器，而不使用 MAP傳感器，或相反。在化學(xué)計量比操作期間，MAP傳感器可以指示發(fā)動機扭矩。此 外，該傳感器與檢測的發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起可以提供引入到汽缸中的充氣(包括空氣)的 估計值。在一個示例中，用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器118可以在曲軸每旋轉(zhuǎn)一周 時產(chǎn)生預(yù)定數(shù)目的等間隔脈沖。此外，應(yīng)理解燃料系統(tǒng)可以提供各種信號和/或信息 到控制器，如參考圖2進(jìn)一步詳細(xì)描述。
注意圖1僅示出多汽缸發(fā)動機的一個汽缸，每個汽缸類似地可以包括其自身的進(jìn) 氣歧管/排氣歧管、進(jìn)氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。在一個示例中，發(fā)動機 汽缸可以在通過氣門正時確定的特定的預(yù)定點火順序中操作。
現(xiàn)參考圖2，在200示意性地示出具有高壓直接燃料噴射的示例燃料系統(tǒng)。燃料 系統(tǒng)200可以包括如圖所示具有第一燃料泵212的燃料箱210,燃料泵212可以安裝 到燃料箱210的內(nèi)部、外部或鄰近于燃料箱210。第一燃料泵212可以稱為低壓泵， 且可以將燃料壓力提高到中間壓力水平(例如約4xl()5帕斯卡(=4巴))。加壓的 燃料可以離開燃料泵212并可以輸送到稱為高壓泵的第二燃料泵214，高壓泵取決于 工況可以將燃料壓力提高到充分的高壓水平(例如約50-1 50 ><105帕斯卡(=50-150 巴))。第二燃料泵214可以輸送加壓的燃料到燃料導(dǎo)管216,燃料導(dǎo)管216然后將 燃料分配到多個直接燃料噴射器218,其中的一個可以是燃料噴射器66。
燃料壓力可以通過燃料導(dǎo)管壓力傳感器"0測量。燃料導(dǎo)管壓力傳感器"O可以 發(fā)送壓力測量信號到控制器12以在各種工況中控制燃料壓力。具體地，第一燃料泵 212和第二燃料泵214可以與控制器12通信，并可以基于各種工況和/或發(fā)動機操作 的模式接收指令信號以調(diào)節(jié)燃料壓力。在一個示例中，第二燃料泵214可以具有控制 器12可以調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)泵行程以取決于工況改變產(chǎn)生的燃料壓力的增加。
注意雖然圖2示出各種直接連接，如在第一燃料泵和第二燃料泵之間，但可以在 中間連接各種附加的閥門、過濾器、和/或其他裝置，同時還可以連接第一燃料泵和
第二燃料泵。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖3，示出可以包括在如上所述的直接燃料噴射系統(tǒng)中的示例電子燃料噴
射器的橫截面圖。燃料噴射器66可以從控制器12接收燃料脈沖寬度信號FPW以控制 燃料噴射。信號FPW通過使電磁執(zhí)行器線圈312通電來控制燃料噴射以啟動來自燃料 噴射器"的燃料的噴射開始(SOI)。另外，F(xiàn)PW可以指令來自燃料噴射器66的燃 料的噴射結(jié)東(EOI)。具體地，在燃料噴射期間，加壓的燃料可以經(jīng)入口 306從燃 料導(dǎo)管216 (如圖2所示)輸送到燃料噴射器66，入口 306的流量通過連接到針閥 308具有線圈312的電磁執(zhí)行器控制，針閥308從閥座升起以噴射燃料到汽缸30中。 應(yīng)理解各種針閥構(gòu)件特征，如針閥的形狀可以影響噴射幾何特性以及噴射器的流 率。此外，針閩的尺寸和形狀還可以影響流量和噴射模式以及響應(yīng)時間。具體地，由 于具體類型的噴射器可以影響SOI和EOI，每種不同類型的燃料噴射器可以具有不同 的響應(yīng)時間延遲。
此外，如上所述，SOI和EOI響應(yīng)時間延遲可以隨著燃料壓力變化而改變。具體 地，燃料噴射器的針閥必須作用于或克服燃料導(dǎo)管壓力以實現(xiàn)S0I和/或E01。因此， 取決于燃料導(dǎo)管壓力，燃料噴射器可以要求更多或更少時間和/或能量以實施SOI和/ 或EOI操作。
因此，為了根據(jù)在車輛的操作范圍中的每個汽缸中的期望的噴射正時(或期望的 噴射角)精確地計量燃料的量，在一個示例中，可以使用根據(jù)燃料壓力變化改變用于 SOI和EOI的燃料控制信號的響應(yīng)時間延遲的燃料控制策略。具體地，燃料噴射器開 啟延遲和關(guān)閉延遲可以映射為燃料壓力的函數(shù)。
圖4示出可以用作上述燃料控制策略的部分的示例響應(yīng)時間延遲加法映射。當(dāng)發(fā) 送SOI和/或EOI信號到燃料噴射器時，該映射可以指示控制器中燃料噴射判斷 (arbitration)考慮的響應(yīng)時間延遲。如圖所示，響應(yīng)時間延遲的長度隨著燃料壓 力變化而改變?？傊?，該映射顯示隨著燃料壓力增加，響應(yīng)時間延遲也增加。應(yīng)理解 在燃料控制策略中可以使用多個不同的響應(yīng)時間延遲加法映射。例如，第一響應(yīng)時間 延遲加法映射可以適用于SOI,不同于第一響應(yīng)時間延遲加法映射的第二時間延遲加 法映射可以適用于EOI?；蛘?，在一些實施例中，對SOI和EOI可以使用相同的響應(yīng) 時間延遲加法映射。應(yīng)理解可以使用響應(yīng)時間延遲加法映射以調(diào)節(jié)發(fā)動機系統(tǒng)中的每 個燃料噴射器的SOI和/或EOI。此外，應(yīng)理解圖4中的映射為一個示例，可以使用
其他的映射。例如，在噴射時間的曲軸轉(zhuǎn)角位置可以對壓力映射以確定每個汽缸的合 適的噴射正時。
在一個實施例中，可以按照控制器12 (如圖1所示)中的查找表實施圖4的響應(yīng) 時間延遲加法映射?？刂破?2可以接收燃料壓力測量值，并可以查找對應(yīng)于燃料壓 力測量值的SOI和/或EOI的響應(yīng)時間延遲。控制器可以考慮到響應(yīng)時間延遲而調(diào)節(jié) 燃料控制信號值變化的時間來啟動SOI和/或EOI。在一個示例中，在高燃料壓力工 況下，控制器可以發(fā)送信號以較早地啟動SOI,因為由于燃料噴射器的針閥要求更多 的時間克服高燃料壓力的原因，增加了響應(yīng)時間延遲。在另一個示例中，在低燃料壓力工況下，控制器可以發(fā)送信號以較晚地啟動SOI,因為由于燃料噴射器的針閩要求 更少的時間克服低燃料壓力的原因，減少了響應(yīng)時間延遲。通過改變噴射信號正時以 包括基于燃料壓力變化而改變的響應(yīng)時間延遲，可以增加燃料計量精確性，這進(jìn)而可 以改進(jìn)汽缸平衡，減少排放，及改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性。
在一些實施例中，上述發(fā)動機控制系統(tǒng)可以包括各種不同的發(fā)動機控制模式。在 一些發(fā)動機控制模式中，發(fā)動機控制系統(tǒng)可以指令發(fā)動機系統(tǒng)中的一個或多個燃料噴 射器以在單個汽缸事件(例如四行程循環(huán))中執(zhí)行多次或分段燃料噴射。應(yīng)理解在一 些工況下，期望執(zhí)行分段燃料噴射，例如以改進(jìn)發(fā)動機的操作效率，使排氣系統(tǒng)中的 排放控制裝置再生，增加各種發(fā)動機構(gòu)件的操作溫度等。
在單個汽缸事件中執(zhí)行多次燃料噴射的發(fā)動機控制模式期間，后續(xù)燃料噴射事件 的SOI的燃料噴射正時，即在第一燃料噴射事件之后執(zhí)行的燃料噴射的SOI的燃料噴 射正時，會受到在上次燃料噴射的EOI和下次燃料噴射的SOI之間在可校準(zhǔn)的閾值時 間限制之內(nèi)的流逝的時間的量影響。換言之，燃料噴射器針閥開啟響應(yīng)時間延遲可以 是燃料噴射事件之間流逝的時間的函數(shù)。除了其他因素之外，這樣的相關(guān)性可以與燃 料噴射器構(gòu)件的特征相關(guān)。具體地，在EOI之后的瞬態(tài)工況中，燃料噴射器針閥未與 閥座齊平落座，而是相對于閥座在開啟位置和關(guān)閉位置之間移動，這種現(xiàn)象在本文中 稱為針閥彈跳(needle bounce)。
在發(fā)生針閥彈跳的瞬態(tài)工況期間，要求較少的時間和能量起動后續(xù)SOI,這是因 為> 由于燃料噴射器針閥在移動中而不是在完全關(guān)閉位置，燃料噴射器行進(jìn)較少的距 離就可以到達(dá)開啟位置。因此，在這些瞬態(tài)工況期間可以基于針閥位置或基于針閥彈 跳動作調(diào)節(jié)后續(xù)SOI的響應(yīng)時間延遲。附加地(或替代地)，基于可以影響燃料噴射 器針閥動作的上次燃料噴射的持續(xù)期可以調(diào)節(jié)后續(xù)SOI的響應(yīng)時間延遲。例如，在基 本上較短的燃料噴射事件期間，由于持續(xù)期較短，針閥會彈跳且未穩(wěn)定在開啟位置。 針閥彈跳動作可以影響后續(xù)噴射的響應(yīng)時間延遲，而較長的燃料噴射持續(xù)期不會影響 響應(yīng)時間延遲。
注意上述閾值時間限制可以對應(yīng)于燃料噴射器針閥落座在與閩座齊平的關(guān)閉位 置的時間。此外，多至閾值時間限制的所流逝的時間可以對應(yīng)于發(fā)生燃料噴射器針閥 彈跳和/或燃料噴射器針閥未齊平地落座在閥座上的瞬態(tài)工況。此外，閾值時間可以 適用于上次燃料噴射事件的持續(xù)期以確定持續(xù)期是否影響后續(xù)噴射的響應(yīng)時間延遲。
在一些實施例中，后續(xù)燃料噴射事件的SOI的響應(yīng)時間延遲可以映射為從上次燃 料噴射事件的EOI以來流逝的時間的量的函數(shù)。具體地，該映射可以顯示出響應(yīng)時間 延遲隨著從上次噴射事件的EOI流逝的時間增長的關(guān)系。這是由于隨著燃料噴射事件 之間的時間流逝針閥彈跳減少的原因，這導(dǎo)致要求更多的針閥行程以在SOI期間將針 閥移動到開啟位置，這進(jìn)而導(dǎo)致較大的響應(yīng)時間延遲。在后續(xù)燃料噴射的SOI的響應(yīng) 時間延遲和針閥彈跳動作之間的關(guān)系參考圖5在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如上所述，燃料噴射事件的SOI和EOI的響應(yīng)時間延遲可以隨著燃料壓力改變。 此外，本發(fā)明人已認(rèn)識到燃料壓力還可以影響發(fā)生針閥彈跳的瞬態(tài)工況的長度，且可 以用來校準(zhǔn)閾值時間限制，在該閾值時間限制中，針閥彈跳可以影響后續(xù)燃料噴射的 SOI的響應(yīng)時間延遲。具體地，隨著燃料壓力改變，作用在燃料噴射器針閩上的力的 l也改變，以致針閥必須克服更多或更少的力以在開啟位置和關(guān)閉位置之間行進(jìn)。因 此，變化的燃料壓力可以改變?nèi)剂蠂娚淦麽橀y的彈跳動作和針闊穩(wěn)定在針閥與閥座齊 平的關(guān)閉位置所要求的時間的量。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖5,示出在燃料噴射事件的EOI之后的瞬態(tài)工況期間可以發(fā)生的燃料噴 射器針閥彈跳動作的圖示。該圖示包括在某段時間上的兩條針閥彈跳動作軌跡，兩條 針閥彈跳動作軌跡對應(yīng)于兩種不同的燃料壓力水平。實線描述的第一軌跡顯示在第一 燃料壓力Pl上的燃料噴射器針閥的彈跳動作。虛線描述的第二軌跡顯示在低于第一 燃料壓力PI的第二燃料壓力P2上的燃料噴射器針閥的彈跳動作。第一軌跡從燃料噴 射器針閥在指令要求的相對于閥座完全關(guān)閉的位置開始，然而針閥的關(guān)閉力促使針閥 跳出閥座，而彈跳產(chǎn)生的力促使針閥朝完全開啟位置移動。燃料噴射器針閥的上行和 下行順序重復(fù)，每次彈跳的彈跳力減少，直到在時間Tl針閩穩(wěn)定在與閥座齊平的關(guān) 閉位置。第二軌跡沿著的路徑類似于第一軌跡的路徑，然而由于較低的燃料壓力，彈 跳動作的振幅可以增加，因為來自燃料壓力的較少的力可以作用在燃料噴射器針閥 上。在燃料噴射器針閥穩(wěn)定并與閥座齊平之前彈跳動作增加的振幅可以導(dǎo)致更長的瞬 態(tài)工況。因此，第二軌跡在流逝的時間的量大于時間Tl的第二時間T2在燃料噴射器 針閥位于關(guān)閉位置時穩(wěn)定。
應(yīng)理解雖然參考針閥彈跳描述瞬態(tài)工況，在這些工況中其他的操作參數(shù)也可以改 變，在確定響應(yīng)時間延遲時也可以考慮其他的操作參數(shù)。此外，應(yīng)理解對針閥彈跳工 況的一般引用可以包括基本上較少針閥彈跳發(fā)生或無針閥彈跳發(fā)生的工況。
注意隨著燃料壓力增加，來自燃料壓力作用在燃料噴射器針閥上的力的量可以有 助于阻抑燃料噴射器針閥的彈跳力，導(dǎo)致燃料噴射器針閥達(dá)到穩(wěn)定的瞬態(tài)工況較短。
因此，基于在燃料壓力和燃料噴射器針閥穩(wěn)定正時之間的關(guān)系，基于測量的燃料 壓力可以校準(zhǔn)閾值時間限制，在該閾值時間限制中針閥彈跳可以影響后續(xù)燃料噴射的 SOI的響應(yīng)時間延遲。以此方式，在分段燃料噴射搡作模式中，可以調(diào)節(jié)燃料噴射響 應(yīng)時間延遲以在發(fā)動機系統(tǒng)的搡作范圍中保持精確的燃料計量。
在一個示例中，可以從預(yù)定燃料噴射器針閥彈跳動作特征和燃料壓力隨時間推移 的函數(shù)產(chǎn)生后續(xù)燃料噴射事件的SOI的響應(yīng)時間延遲。因此，從上次燃料噴射的EOI
以來流逝的時間和燃料壓力可以輸入到映射中以產(chǎn)生后續(xù)燃料噴射事件的SOI的響 應(yīng)時間延遲。通過考慮在瞬態(tài)工況中的燃料壓力和燃料噴射器針閥彈跳動作，可以改 進(jìn)響應(yīng)時間延遲的精確性，這進(jìn)而可以改進(jìn)燃料計量精確性和汽缸平衡，同時減少尾 管排放。 現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖6,示出用于調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于燃料噴射事件的響應(yīng)時間延遲的示例控制例程。 該控制例程可以使用在燃料控制策略中以在發(fā)動機系統(tǒng)的搡作范圍中有助于精確的 燃料計量。具體地，控制例程可以考慮在燃料噴射事件中的燃料噴射器針閥的開啟響 應(yīng)時間延遲和關(guān)閉響應(yīng)時間延遲兩者對燃料壓力的相關(guān)性，并基于壓力可以增加或減 少延遲時間以保持精確的燃料計量。此外，在分段燃料噴射搡作中，控制例程可以識 別可以發(fā)生針閥彈跳的瞬態(tài)工況，并可以基于燃料壓力確定瞬態(tài)工況穩(wěn)定的閾值時間 限制?？刂评炭梢曰谠陂撝禃r間之前燃料噴射事件的SOI是否發(fā)生來調(diào)節(jié)后續(xù)燃 料噴射事件的響應(yīng)時間延遲。通過主動地補償燃料壓力的變化和在燃料噴射事件之間 的瞬態(tài)工況，可以改進(jìn)噴射正時精確性，減少加燃料誤差，這進(jìn)而可以改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì) 性和汽缸平衡，且可以減少尾管排放。
在602控制例程開始，在此接收燃料壓力。如上所述，通過位于燃料導(dǎo)管中的壓 力傳感器可以測量燃料壓力。在一些實施例中，燃料壓力可以從其他的燃料相關(guān)參數(shù) 導(dǎo)出。
接下來在604，基于接收的燃料壓力可以調(diào)節(jié)第一燃料噴射事件的SOI和EOI的 響應(yīng)時間延遲。在一個示例中，接收的燃料壓力可以應(yīng)用于響應(yīng)時間延遲加法映射， 如圖4中所示的加法映射。映射可以產(chǎn)生為燃料壓力函數(shù)的響應(yīng)時間延遲。應(yīng)理解在 一些實施例中SOI和EOI的響應(yīng)時間延遲可以從不同的映射或映射運算產(chǎn)生?；蛘?， 在一些實施例中，SOI和EOI可以從相同的映射或映射運算中產(chǎn)生。
接下來在606,例程可以確定發(fā)動機系統(tǒng)是否在分段燃料噴射模式中操作。分段 燃料噴射模式可以包括在單個汽缸事件中的多個燃料噴射事件。若確定發(fā)動機系統(tǒng)在 分段燃料噴射模式中操作，則控制例程轉(zhuǎn)到608。否則，控制例程結(jié)東。
在60S,基于接收的燃料壓力可以校準(zhǔn)閾值時間限制。閾值時間限制可以是第一 燃料噴射事件的EOI之后的時間，在該時間燃料噴射器針閥穩(wěn)定在燃料噴射器的閥座 中的關(guān)閉位置。在閾值時間限制之前，存在的瞬態(tài)噴射器針閩彈跳工況可以影響第二 燃料噴射事件的SOI的響應(yīng)時間延遲。具體地，因為在瞬態(tài)針閥彈跳工況中，針閥不 一定位于關(guān)閉位置，可以要求較少的時間和/或能量使針閥位于開啟位置，因此影響 SOI的響應(yīng)時間延遲。此外，參考圖5如上所述，作用在燃料噴射器針閥上的燃料壓 力的量可以影響彈跳動作以致隨著燃料壓力變化，針閥必須克服更多或更少的壓力， 該壓力可以改變針閥彈跳工況發(fā)生的時間范圍。在一個示例中，校準(zhǔn)閾值時間可以包 括延長閾值時間以考慮由于較低的燃料壓力發(fā)生針閥彈跳的較長的瞬態(tài)工況。在另一 個示例中，校準(zhǔn)閾值時間可以包括減少閾值時間以考慮由于較高燃料壓力發(fā)生針閥彈 跳的較短的瞬態(tài)工況。
接下來在610,例程確定后續(xù)燃料噴射事件的SOI的時間是否大于閾值時間。應(yīng)
理解若在閾值時間之前發(fā)生后續(xù)燃料噴射的SOI，則由于上次燃料噴射事件的EOI正 在發(fā)生針閥彈跳動作可以影響燃料噴射器的響應(yīng)時間延遲。因此，通過確定后續(xù)燃料
噴射事件的SOI是發(fā)生在閾值時間之前還是之后，可以合適地調(diào)節(jié)響應(yīng)時間延遲以考 慮燃料噴射器針閥彈跳。因此，若例程確定后續(xù)燃料噴射事件的SOI的時間大于閾值 時間，控制例程轉(zhuǎn)到612。否則，例程確定后續(xù)燃料噴射事件的SOI的時間少于(或 等于)閾值時間，則控制例程轉(zhuǎn)到614。
在612,基于燃料壓力可以調(diào)節(jié)后續(xù)燃料噴射事件的SOI和EOI的響應(yīng)時間延遲, 且可以不考慮針閥彈跳，因為燃料噴射器針閥穩(wěn)定在關(guān)閉位置。如上所述，在一些實 施例中，可以利用響應(yīng)時間延遲加法映射以產(chǎn)生SOI和EOI的響應(yīng)時間延遲。響應(yīng)時 間延遲加法映射可以產(chǎn)生為接收的燃料壓力的函數(shù)的響應(yīng)時間延遲。在一個具體的實 施例中，在高燃料壓力工況下，可以增加SOI和EOI響應(yīng)時間延遲，因為燃料噴射器 針閥需要更多的時間克服燃料壓力。
在614,基于燃料壓力和從上次燃料噴射事件的EOI以來流逝的時間可以調(diào)節(jié)后 續(xù)燃料噴射事件的SOI的響應(yīng)時間延遲。換言之，因為在發(fā)生針閥彈跳的瞬態(tài)工況期 間啟動后續(xù)燃料噴射事件的SOI,可以調(diào)節(jié)響應(yīng)時間延遲以考慮燃料壓力和燃料噴射 器針閥的彈跳動作。
如上所述，在一些實施例中，可以使用響應(yīng)時間延遲加法映射以產(chǎn)生SOI的響應(yīng) 時間延遲。在一個示例中，SOI響應(yīng)時間延遲可以映射為燃料壓力和針閥彈跳動作的 函數(shù)，其中針閥彈跳動作可以為從上次燃料噴射事件的EOI以來流逝的時間的函數(shù)。 具體地，隨著時間的流逝，針閥彈跳動作對SOI的響應(yīng)時間延遲的影響減少，因為燃 料噴射器針閩的彈跳振幅可以隨著每次彈跳變小。在一個具體的實施例中，可以指令 后續(xù)噴射的SOI在閾值時間之前的從上次燃料噴射事件的EOI以來已經(jīng)流逝的少量的 時間之后的時間啟動。因此，存在瞬態(tài)工況且燃料噴射器針閥可以具有基本上較大的 彈跳振幅，這意味著當(dāng)指令后續(xù)噴射的SOI啟動時針閥行進(jìn)較少的距離就可以到開啟 位置。因為針閥行進(jìn)較少的距離，所以要求較少的時間和/或能量以啟動后續(xù)噴射的 SOI。因此，在該示例中，流逝較少量的時間可以指示較大的彈跳振幅，較大的彈跳 振幅可以減少噴射器針閥的響應(yīng)時間延遲。此外，應(yīng)理解可以結(jié)合流逝的時間考慮燃 料壓力以產(chǎn)生響應(yīng)時間延遲，因為隨著可以影響燃料噴射器針閥的響應(yīng)時間的燃料壓 力變化，燃料噴射器針閥必須克服變化的力的量。
接下來在616,基于燃料壓力，可以調(diào)節(jié)后續(xù)噴射事件的EOI的響應(yīng)時間延遲。 如上所述，在一些實施例中，可以使用響應(yīng)時間延遲加法映射以產(chǎn)生SOI的響應(yīng)時間 延遲。響應(yīng)時間延遲加法映射可以產(chǎn)生為接收的燃料壓力的函數(shù)的響應(yīng)時間延遲。在 一個具體的示例中，在高燃料壓力工況下，可以增加EOI響應(yīng)時間延遲，因為燃料噴 射器針閥需要更多的時間克服燃料壓力。在另一個示例中，在較低燃料壓力工況下， 可以降低EOI響應(yīng)時間延遲，因為燃料噴射器針閥需要更少的時間克服燃料壓力。
通過識別發(fā)生針閥彈跳的瞬態(tài)燃料工況，并通過基于燃料壓力和燃料噴射器彈跳 動作修正燃料噴射器針閥的開啟延遲時間以主動地補償瞬態(tài)工況，即使工況改變，燃
料噴射正時也可以保持精確。以此方式，可以改進(jìn)在發(fā)動機系統(tǒng)的搡作范圍中的燃料 計量精確性和汽缸平衡，改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性，并減少尾管排放。
此外，從該控制例程產(chǎn)生的改進(jìn)精確性的燃料噴射正時可以提供更高的控制精 度，這進(jìn)而可以有助于使用具有更寬松的操作公差的燃料噴射器，而基本上不減少燃 料計量精確性。以此方式，可以減少構(gòu)件的成本，同時還可以保持精確的燃料計量。
應(yīng)理解上述控制例程在整個車輛操作中可以執(zhí)行多次。此外，應(yīng)理解在發(fā)生多個 燃料噴射事件的單個汽缸事件中控制例程可以執(zhí)行多次。
在一些實施例中，應(yīng)理解上次燃料噴射事件的持續(xù)期可以用來確定后續(xù)噴射的 SOI的響應(yīng)時間延遲。在一個示例中，在燃料噴射持續(xù)期少于閾值持續(xù)期時，可以減
少響應(yīng)時間延遲。換言之，當(dāng)燃料噴射持續(xù)期少于閾值持續(xù)期時可以更早地發(fā)送soi信號。
應(yīng)注意，本文中包括的示例控制和估值例程可用于各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配 置。本文所述的具體例程可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一種或多種，如事件驅(qū)動、 中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各種步驟、搡作或功能可以按所示的順 序執(zhí)行、并行執(zhí)行，或在一些情況下略去。類似地，處理的順序不是實現(xiàn)本文中所述 的示例實施例的特征和優(yōu)點所必需的，而是為便于演示和說明而提供。取決于所使用 的具體策略，可以重復(fù)執(zhí)行所示步驟或功能中的一個或多個。此外，所述步驟可以在 圖形上表示編程到發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質(zhì)中的代碼。
應(yīng)理解，在本文中公開的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實施例不應(yīng) 被視為具有限制意義，因為大量的變體是可能的。本公開的主題包括在本文中公開的 各種系統(tǒng)和配置，及其他特征、功能，和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見的組合及 子組合。
本申請的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非顯而易見的特定組合及子組合。這些權(quán) 利要求可能引用"一個"元素或"第一"元素或其等價。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為 包括對一個或一個以上這樣的元素的結(jié)合，而不是要求或排除兩個或兩個以上這樣的 元素。所公開的特征、功能、元素和/或?qū)傩缘钠渌M合及子組合可以通過本申請權(quán) 利要求的修改或通過在本申請或相關(guān)申請中提出新的權(quán)利要求來請求保護(hù)。這樣的權(quán) 利要求，無論是在范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、等價或不同，都應(yīng)被視為包括 在本申請的主題之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種在汽缸事件期間通過至少一個燃料噴射器執(zhí)行多次燃料噴射的發(fā)動機操作模式期間控制內(nèi)燃發(fā)動機的直接噴射燃料輸送系統(tǒng)中的至少一個燃料噴射器的燃料噴射正時的方法，所述方法包括在第一燃料噴射事件的噴射結(jié)束之后的第一燃料噴射器針閥彈跳工況期間，在第一時間發(fā)送用于第二燃料噴射事件的噴射開始信號，及在所述第一燃料噴射事件的噴射結(jié)束之后的不同于所述第一燃料噴射器針閥彈跳工況的第二燃料噴射器針閥彈跳工況期間，在早于所述第一時間的第二時間發(fā)送用于所述第二燃料噴射事件的噴射開始信號。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一燃料噴射器針閥彈跳工況 包括第一燃料噴射器針閩彈跳振幅，所述第二燃料噴射器針閥彈跳工況包括小于所述 第一燃料噴射器針閥彈跳振幅的第二燃料噴射器針闊彈跳振幅。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一燃料噴射器針閬彈跳工況 包括從所述第一燃料噴射事件的噴射結(jié)東以來的第一流逝時間量，所述第二燃料噴射 器針閩彈跳工況包括從所述第一燃料噴射事件的噴射結(jié)東以來的大于所述第一流逝 時間量的第二流逝時間量。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括基于燃料壓力的變化在不同于所述第一時間和第二時間的第三時間發(fā)送用于所 述第二燃料噴射事件的噴射開始信號。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括基于所述第一燃料噴射事件的持續(xù)期在不同于所述第一時間和第二時間的第三 時間發(fā)送用于所述第二燃料噴射事件的噴射開始信號。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述第二燃料噴射器針閥彈跳工況 包括基本上無針閥彈跳。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括基于燃料壓力改變發(fā)送用于所述第一燃料噴射事件的噴射開始信號和噴射結(jié)東 信號的正時。
8. —種用于控制內(nèi)燃發(fā)動機的直接噴射燃料輸送系統(tǒng)中的至少一個燃料噴射器 的燃料噴射正時的方法，所述方法包括在汽缸事件期間通過至少一個燃料噴射器執(zhí)行多個燃料噴射事件的發(fā)動機操作 模式中，響應(yīng)于在所述燃料噴射器的針閥彈跳停止的閾值時間之前發(fā)生的第二燃料噴 射事件的期望的噴射開始時間，調(diào)節(jié)發(fā)送到所述至少一個燃料噴射器的用于第二燃料 噴射事件的噴射開始信號的正時以考慮所述至少一個燃料噴射器的響應(yīng)時間延遲。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于操作參數(shù)的變化調(diào)節(jié)發(fā)送用 于所述第二燃料噴射事件的所述噴射開始信號的正時。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述操作參數(shù)包括燃料壓力。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述操作參數(shù)包括所述第一燃料噴 射事件的持續(xù)期。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于在所述閾值時間之前發(fā)生的 所述第二燃料噴事件的期望的噴射開始時間，對發(fā)送到所述至少一個燃料噴射器的噴 射開始信號的正時進(jìn)行提前。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括響應(yīng)于在所述闊值時間之后發(fā)生的所述第二燃料噴射事件的期望的噴射開始時 間，對發(fā)送到所述至少一個燃料噴射器的噴射開始信號的正時進(jìn)行提前。
14. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括響應(yīng)于燃料壓力的變化調(diào) 節(jié)所述閾值時間。
15. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)發(fā)送到所述至少一個燃料噴射器的用于所述第二燃料噴射事件的噴射結(jié)東 信號的正時以基于燃料壓力考慮所述至少一個燃料噴射器的響應(yīng)時間延遲。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括基于燃料壓力調(diào)節(jié)所述第一燃料噴射事件的噴射開始信號和噴射結(jié)東信號的提 前的正時。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，當(dāng)燃料壓力增加時，對發(fā)送所述 第一燃料噴射事件的噴射開始信號及噴射結(jié)東信號和所述第二燃料噴射事件的噴射 結(jié)東信號的提前的正時進(jìn)行提前。
18. —種用于車輛的具有至少一個汽缸的發(fā)動機系統(tǒng)，包括 用于直接噴射燃料到內(nèi)燃發(fā)動機的至少一個汽缸的至少一個燃料噴射器； 供應(yīng)燃料到所述至少一個燃料噴射器的燃料導(dǎo)管；接近于所述燃料導(dǎo)管設(shè)置的用于測量所述燃料導(dǎo)管中的燃料的燃料壓力的壓力 傳感器；及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)配置為發(fā)送信號到所述至少一個燃料噴射器以控制到所 述內(nèi)燃發(fā)動機的至少一個汽缸的燃料噴射，在汽缸事件中通過所述至少一個燃料噴射 器執(zhí)行多次燃料噴射的發(fā)動機操作模式中，所述控制系統(tǒng)基于燃料壓力、所述第一燃 料噴射事件的持續(xù)期、及在所述燃料噴射器的針閥彈跳停止的閾值時間之前發(fā)生的所 述第二燃料噴射事件的期望的噴射開始時間，調(diào)節(jié)發(fā)送到所述至少一個燃料噴射器的用于第二燃料噴射事件的噴射開始信號的正時以考慮所述至少一個燃料噴射器的響應(yīng)時間延遲。
19. 如權(quán)利要求18所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)配置為隨著 燃料壓力降低和所述第一燃料噴射事件的持續(xù)期增加提前所述正時。
20. 如權(quán)利要求19所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，響應(yīng)于在所述閾值時間之 后發(fā)生的所述第二燃料噴射事件的期望的噴射開始時間，所述控制系統(tǒng)配置為對發(fā)送 到所述至少一個燃料噴射器的所述第二燃料噴射事件的噴射開始信號的正時進(jìn)行提
全文摘要
本發(fā)明涉及在直接噴射系統(tǒng)中補償可變?nèi)剂蠂娚淦魈卣鞯南到y(tǒng)及方法，其中提供一種在汽缸事件期間通過至少一個燃料噴射器執(zhí)行多次燃料噴射的發(fā)動機操作模式期間控制內(nèi)燃發(fā)動機的直接噴射燃料輸送系統(tǒng)中的至少一個燃料噴射器的燃料噴射正時的方法，該方法包括在第一燃料噴射事件的噴射結(jié)束之后的第一燃料噴射器針閥彈跳工況期間，在第一時間發(fā)送用于第二燃料噴射事件的噴射開始信號，及在第一燃料噴射事件的噴射結(jié)束之后的不同于第一燃料噴射器針閥彈跳工況的第二燃料噴射器針閥彈跳工況期間，在早于第一時間的第二時間發(fā)送用于第二燃料噴射事件的噴射開始信號。
文檔編號F02D41/40GK101377165SQ20081021408
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者約瑟夫·萊爾·托馬斯 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司