專利名稱:用于控制燃油噴射信號(hào)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及電子控制的燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及在發(fā)動(dòng)機(jī)加速和減速過程中控制燃油噴射信號(hào)，其中，與多次燃油噴射相聯(lián)系的至少一次燃油噴射可以被禁止以控制燃油排放。
背景技術(shù)：
電子控制的燃油噴射器在本技術(shù)領(lǐng)域：
是為人們所熟知的，它們包括液壓致動(dòng)電子控制的燃油噴射器以及機(jī)械致動(dòng)電子控制的燃油噴射器。電子控制的燃油噴射器通常根據(jù)從電子控制器接收的噴射信號(hào)來將燃油噴射到特定的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中。這些信號(hào)包括波形，這些波形表示所需的燃油噴射率以及噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)相應(yīng)的氣缸中的所需的燃油定時(shí)和燃油量。
對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放物的排放規(guī)定在全世界均日益嚴(yán)格，例如，限制碳?xì)浠衔铩⒁谎趸嫉呐欧?、散粒釋放以及氮氧化?NOx)的釋放?？s減燃油噴射波形，即噴射到燃燒室的噴射次數(shù)和燃油的噴射率以及這樣的燃油噴射所想要的量和定時(shí)是控制排放和滿足這樣的排放標(biāo)準(zhǔn)的一種方式。結(jié)果，人們就采用了多次燃油噴射技術(shù)(multiple fuel injection technique)來改變?nèi)紵^程中的燃燒特性，以試圖減少排放和噪音的等級(jí)，在多次燃油噴射技術(shù)中燃油噴射波形包括多個(gè)獨(dú)立的噴油信號(hào)。多次燃油噴射通常包括將在特定噴射事件中對(duì)輸入氣缸的全部燃油分成獨(dú)立的燃油噴射，例如在需要三次噴油的場(chǎng)合有一先期噴油、一主噴油以及一后繼噴油。這些噴射中的每一次通常被認(rèn)為是一次射油，而在本領(lǐng)域中使用的術(shù)語“噴射”也可以指實(shí)際的燃油噴射或發(fā)送給燃油噴射器的指令電流信號(hào)，該信號(hào)表示向發(fā)動(dòng)機(jī)噴射或供給燃油。在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工況下，可能需要使用不同的噴射策略以實(shí)現(xiàn)所想要的發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放物控制。
如在當(dāng)前文本中一直所使用的，噴射事件定義為在發(fā)動(dòng)機(jī)的一次循環(huán)中在氣缸中發(fā)生的噴射。例如，一個(gè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于一特定的氣缸所進(jìn)行的一次循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程以及排氣沖程。因此，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中的噴射事件包括在活塞的四個(gè)沖程期間發(fā)生在氣缸中的噴射或稱射油的次數(shù)。如本技術(shù)領(lǐng)域：
所用的術(shù)語“射油”也可以指實(shí)際的燃油噴射或者發(fā)送到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)行燃油噴射或供給的指令電流信號(hào)。
在特定的加速事件過程中，由于多種原因，不是所有在多次噴油的燃油噴射事件的各獨(dú)立噴油中供給到發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油能被燃燒。例如，當(dāng)使用渦輪加載器的場(chǎng)合，在一次加速事件過程中，由于與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的渦輪加載設(shè)備必須加速旋轉(zhuǎn)以輸送更多的空氣量以與燃油的增加相應(yīng)，因此，輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量較低。當(dāng)高濃度的燃油混合物被引入氣缸時(shí)，與相對(duì)含油較少的燃油混合物相比，有更多的燃油傾向于與氣缸壁接觸。由于氣缸壁通常比氣缸內(nèi)部溫度低，燃油不會(huì)燃燒，而是與氣缸壁潤(rùn)滑油混合。這些燃油會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)油的潤(rùn)滑性質(zhì)劣化，會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，這些未被燃燒的燃油會(huì)以碳?xì)浠衔锏男问脚懦?，這是一種污染物質(zhì)，并由此成為發(fā)動(dòng)機(jī)排放物中一種不想要的成份。
此外，在加速事件過程中，燃油噴射事件的持續(xù)時(shí)間會(huì)減少。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度的增加，將多次噴油噴射入氣缸的縮減時(shí)間窗中變得越來越難。快速改變的發(fā)動(dòng)機(jī)速度會(huì)導(dǎo)致所有的噴油產(chǎn)生定時(shí)錯(cuò)識(shí)，尤其是后繼噴油，因?yàn)樗窃谥鲊娪秃蟮臅r(shí)間延遲。這樣，在一特定的燃油噴射事件中的一次噴油的終點(diǎn)和該次燃油噴射事件后的下一次噴油的起點(diǎn)的時(shí)間差減少。因此，隨著兩次噴油之間的定時(shí)得越來越緊，精確地供給獨(dú)立的噴油顯得尤為重要。然而，對(duì)于特定的噴油而言，改變的發(fā)動(dòng)機(jī)速度對(duì)應(yīng)于曲柄角度的改變。因此，對(duì)于在每個(gè)燃油噴射事件中每次噴油的噴射所確定的理想角度會(huì)與實(shí)際的理想噴射角度稍有偏差。由于有偏差的噴油會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、效率和排放物產(chǎn)生負(fù)面影響，因此，這種情況是不可取的。
另一方面，在一減速過程中，供給到一燃油噴射事件中的燃油量減少。隨著燃油量的減少，將燃油物理地分割成若干次獨(dú)立的噴油變得越來越難。對(duì)于足夠少的燃油量，不適當(dāng)?shù)姆指钊加土繒?huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、效率和排放不正確或不理想。
此外，在一減速事件過程中，每次燃油噴射的持續(xù)時(shí)間會(huì)減少。如上述針對(duì)加速事件論述的那樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度改變時(shí)，獨(dú)立噴射的時(shí)間-角度的轉(zhuǎn)換會(huì)不正確。這樣，在減速事件過程中錯(cuò)誤的(或有偏差的)燃油噴射事件會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、效率和排放產(chǎn)生負(fù)面影響。
另外，其它發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況也會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、效率和排放。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)的海拔或大氣壓力會(huì)支配特定燃油噴射策略的修改。
因此，希望提供一種控制向發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃油的裝置和方法，以在加速和減速過程中控制排放。因此，本發(fā)明旨在克服上述一個(gè)或多個(gè)問題。
發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一個(gè)方面，揭示了一種在加速和減速事件中電子控制多次射油的燃油噴射事件的方法，從而在這些事件中更好地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油排放。尤其是，一電子控制器運(yùn)行成可根據(jù)特定的感測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)以及其它的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，如冷卻液溫度和大氣壓力，識(shí)別加速或減速事件，并隨后動(dòng)態(tài)地調(diào)整燃油噴射次數(shù)，以控制在加速或減速過程中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給。這樣，在加速或減速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放物可以被保持在預(yù)定限度內(nèi)。
為更好理解本發(fā)明，可以參照以下附圖圖1為在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中可使用的電子控制燃油噴射器系統(tǒng)的典型示意圖；圖2為三次燃油噴射事件的示意框圖；圖3為三次燃油噴射事件的示范性的電流波形圖的示意圖；以及圖4為根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容構(gòu)造的電子控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的圖解說明。
具體實(shí)施方式參照?qǐng)D1，其中示出了一液壓致動(dòng)電子控制的燃油噴射系統(tǒng)12的一實(shí)施例，該系統(tǒng)為適于直噴式壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)14的一個(gè)示例性配置。燃油系統(tǒng)12包括一個(gè)或多個(gè)電子控制的噴油裝置，如燃油噴射器16，這些噴油裝置適于定位在發(fā)動(dòng)機(jī)14的相應(yīng)氣缸蓋孔中。盡管圖1所示的實(shí)施例應(yīng)用于直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，但人們會(huì)認(rèn)可和預(yù)見、并可以理解，本發(fā)明也同樣可應(yīng)用于諸如V型發(fā)動(dòng)機(jī)或轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)可以包含任意多個(gè)氣缸或燃燒室。此外，盡管圖1所示的實(shí)施例還示出了一個(gè)液壓致動(dòng)電子控制的噴油系統(tǒng)，但人們同樣可以認(rèn)可和預(yù)見，本發(fā)明也可以同樣應(yīng)用于其它類型的噴油裝置，包括電子控制的燃油噴射器、機(jī)械致動(dòng)電子控制的燃油噴射器單元、以及帶有數(shù)控燃油閥的、流體致動(dòng)的共軌噴油系統(tǒng)。
圖1的燃油系統(tǒng)12包括用于將致動(dòng)流體供應(yīng)到各燃油噴射器16的設(shè)備或裝置18、用于將燃油供應(yīng)到各燃油噴射器的設(shè)備或裝置20、用于控制噴油系統(tǒng)的電子控制裝置22，所述電子控制裝置22控制的內(nèi)容包括燃油噴射器16噴射燃油的方式和頻率，包含定時(shí)、每一噴射事件的噴射次數(shù)、每一噴射的油量、各次噴射之間的時(shí)間延遲以及噴射時(shí)間曲線圖。該系統(tǒng)還可以包括用于再循環(huán)流體和/或從離開各燃油噴射器16的致動(dòng)流體回收液壓能量的設(shè)備或裝置24。
致動(dòng)流體供應(yīng)裝置18較佳的是包括致動(dòng)流體貯槽或容器26、相對(duì)低壓的致動(dòng)流體傳送泵28、致動(dòng)流體冷卻器30、一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)流體過濾器32、用于在致動(dòng)流體中產(chǎn)生相對(duì)高壓的高壓泵34、以及至少一根相對(duì)高壓致動(dòng)流體的總管或軌道38。共軌通道38布置成與相對(duì)高壓的致動(dòng)流體泵34的出口流體連通。軌道分支通道42將各燃油噴射器16的致動(dòng)流體入口連接到高壓共軌通道40。在機(jī)械致動(dòng)電子控制的燃油噴射器中，通常用某種類型的凸輪致動(dòng)結(jié)構(gòu)或其它用于致動(dòng)這樣的燃油噴射器的機(jī)械裝置來替代總管38、共軌通道40和分支通道42。美國(guó)專利第5,947,380號(hào)和第5,407,131號(hào)中揭示了一些機(jī)械致動(dòng)電子控制的燃油噴射器的例子。
設(shè)備24可以包括用于各燃油噴射器的廢物積累流體控制閥52、公共的再循環(huán)管線54以及連接在致動(dòng)流體泵34和再循環(huán)管線54之間的液壓電動(dòng)機(jī)56。離開每一燃油噴射器16的致動(dòng)流體排出裝置的致動(dòng)流體將進(jìn)入再循環(huán)管線54，再循環(huán)管線54將這樣的流體載帶到液壓能量再循環(huán)或回收裝置24。再循環(huán)的致動(dòng)流體的一部分被引導(dǎo)到高壓致動(dòng)流體泵34，另一部分則經(jīng)由再循環(huán)管線36回到致動(dòng)流體貯槽26。
在較佳的實(shí)施例中，致動(dòng)流體是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，致動(dòng)流體貯槽26是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的貯槽。這使噴油系統(tǒng)能作為附屬的子系統(tǒng)連接于發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)?；蛘撸聞?dòng)流體可以是燃油或其它類型的液體。
燃油供應(yīng)裝置20較佳地包括燃油箱44、布置成在燃油箱44和各燃油噴射器16的燃油入口之間流體連通的燃油供應(yīng)通道46、相對(duì)低壓的燃油傳送泵48、一個(gè)或多個(gè)燃油過濾器50、燃油供應(yīng)調(diào)節(jié)閥51、以及布置成在各燃油噴射器16和燃油箱44之間流體連通的燃油循環(huán)和返回通道49。
電子控制裝置22較佳的是包括電子控制模塊(ECM)58(也稱作控制器)，其用途在本技術(shù)領(lǐng)域：
中是為人們所熟知的。ECM58通常包括諸如微控制器或微處理器之類的處理裝置、諸如比例積分微分(PID)控制器之類的用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)速度的調(diào)速器、以及包括輸入/輸出電路、供電電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、電磁鐵驅(qū)動(dòng)器電路、模擬電路和/或程序控制邏輯陣列的電路以及相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器連接到微控制器或微處理器，并且存儲(chǔ)指令組、映射表、查找表格、變量等。ECM 58可用于控制燃油噴射的許多方面，包括(1)燃油噴射定時(shí)，(2)在噴射事件中的總的燃油噴射量，(3)燃油噴射壓力，(4)在每一噴射事件中獨(dú)立的噴射或射油的次數(shù)，(5)獨(dú)立的噴射或射油之間的時(shí)間間隔，(6)每次噴射或射油持續(xù)時(shí)間，(7)與每次噴射或射油相關(guān)聯(lián)的油量，(8)致動(dòng)流體壓力，(9)燃油噴射器波形的電流電平，以及(10)上述參數(shù)的任何組合?？梢元?dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和載荷而可變地控制每一個(gè)這樣的參數(shù)。ECM58接收多個(gè)傳感器輸入信號(hào)S1-S8，這些信號(hào)對(duì)應(yīng)于已知的傳感器輸入，如包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、冷卻液溫度、大氣壓力、致動(dòng)流體壓力、氣缸活塞位置以及用來確定隨后的噴射事件的噴射參數(shù)的所需組合的工況在內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況。
例如，圖1中示出發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器60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)溫度傳感器包括發(fā)動(dòng)機(jī)油溫傳感器。不過，也可以使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑傳感器來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器60產(chǎn)生在圖1中用S1所標(biāo)示的信號(hào)，并通過線路S1輸入到ECM58。在圖1所示的該特定的實(shí)施例中，ECM58發(fā)出控制信號(hào)S9，以控制出自泵34的致動(dòng)流體壓力，還發(fā)出燃油噴射信號(hào)S10，以使各燃油噴射器內(nèi)的電磁鐵或其它電氣致動(dòng)裝置通電，藉此來控制各燃油噴射器16中的燃油控制閥并將燃油噴射到各相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中?？梢元?dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和載荷可變地控制各噴射參數(shù)。在使用燃油噴射器16時(shí)，控制信號(hào)S10是燃油噴射信號(hào)，該信號(hào)是發(fā)送到燃油噴射器電磁鐵或其它致動(dòng)裝置的一ECM指令的電流。
人們可以認(rèn)同的是，在任何特定的燃油噴射事件中的燃油噴射類型一般會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況而變化。在改進(jìn)排放的努力中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在特定發(fā)動(dòng)機(jī)工況下在燃油噴射事件過程中將多次噴射的燃油供給到一氣缸即可以達(dá)到所需的發(fā)動(dòng)機(jī)工況也可達(dá)到排放物控制。圖2示出了包括三次獨(dú)立燃油噴射在內(nèi)的多次噴射，即，包括第一燃油噴射或稱先期射油62、第二燃油噴射或稱主射油64、以及第三燃油噴射或稱后繼射油66。如圖2所示，先期射油62在主射油64之前噴射到燃燒室中，且提前某一預(yù)定的時(shí)間因子、曲柄角或主延遲63；而后繼射油則根據(jù)一預(yù)定的時(shí)間因子、曲柄角或后繼延遲65安排在主射油64之后。根據(jù)與電子控制器58相關(guān)的程序編制以及存儲(chǔ)在ECM58的存儲(chǔ)器中的各種不同的映射表和/或查找表格包括有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)載荷、與軌道通道40相關(guān)的壓力(軌壓)、所想要的總油量以及射油的其它參數(shù)的映射表和/或表格，控制器58能動(dòng)態(tài)地確定射油的合適次數(shù)、每次射油所需要的油量以及諸次射油之間的分隔，并且，控制器59能確定各次射油以及后繼延遲65的定時(shí)和持續(xù)時(shí)間。在如圖2所示的三次射油的多次噴射中，要供給到燃燒室的總?cè)加偷囊徊糠謱⒆鳛橄绕谏溆?2來噴射，總?cè)加偷囊徊糠謱⒆鳛橹魃溆?4的一部分來噴射，并且所要噴射的總?cè)加偷钠溆嗖糠謩t將作為后繼射油66來噴射。在某些特定的發(fā)動(dòng)機(jī)工況下，三次射油的多次燃油噴射在廢氣排放物方面是有利的，包括顆粒排放物減少和/或NOx排放物減少，并且還可以實(shí)現(xiàn)所想要的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。多次燃油噴射事件根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)工況可以包括二、三或多次噴油。
圖3示出了三次噴油的噴射事件的示范性電流波形，其中示出了第一或先期射油控制信號(hào)68、第二或主射油控制信號(hào)70、第三或后繼射油控制信號(hào)72，主延遲信號(hào)74位于先期和主射油之間，而后繼延遲信號(hào)76位于主射油和后繼射油之間。每個(gè)控制信號(hào)68、70、72的持續(xù)時(shí)間可通過ECM58改變，而延遲信號(hào)74和75的持續(xù)時(shí)間同時(shí)也可通過ECM58控制。在一較佳實(shí)施例中，主射油的定時(shí)和持續(xù)時(shí)間可以通過ECM58確定并設(shè)置，而先期射油和后繼射油的定時(shí)和持續(xù)時(shí)間可隨后根據(jù)主射油定時(shí)確定。在這方面，先期射油的開始通常可以根據(jù)已知參數(shù)確定，如主射油的定時(shí)和先期提前，而后繼射油的定時(shí)將只是根據(jù)主射油的終止的一個(gè)延時(shí)。同樣地，可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見到用于確定與三次燃油噴射相關(guān)的不同的參數(shù)的其它方法。
圖3示出了與一典型的液壓致動(dòng)電子控制燃油噴射器或其它燃油噴射設(shè)備相關(guān)的電流水平的接通(pull-in)和保持(hold-in)。當(dāng)使用液壓致動(dòng)電子控制燃油噴射器時(shí)，噴射信號(hào)通常包括雙層形式(two-tier form)，其包括接通電流水平和基本較低的保持電流水平。較高的接通電流用于快速打開燃油噴射器，并由此減少反應(yīng)時(shí)間，即，在燃油噴射信號(hào)的啟動(dòng)和燃油實(shí)際開始進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間。一旦燃油噴射開始，就用較低的保持電流在余下的噴射事件中保持噴射器打開。先期、主和后繼接通持續(xù)時(shí)間同樣表示在了圖3的代表性電流波形中。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，燃油的類型、采用的燃油噴射設(shè)備及其它參數(shù)，可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，圖3所示的波形可以相應(yīng)地更改和變換。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容構(gòu)造成的控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，其設(shè)置成可向燃油噴射設(shè)備16產(chǎn)生燃油噴射信號(hào)S10。在發(fā)動(dòng)機(jī)加速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的速度會(huì)根據(jù)所要求的加速度增加，將附加量的燃油供給到發(fā)動(dòng)機(jī)以便加速。在該加速事件過程中供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量通常由燃油、扭矩或電子控制裝置22適用的其它映射表或表格確定或限制，其中映射表和查找表格可以按現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式中的任何一種執(zhí)行。在加速事件中供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的附加量的燃油需要相應(yīng)量的附加空氣，以保持所需的排放物和性能標(biāo)準(zhǔn)，這通常由與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的渦輪加載器(turbo charger)產(chǎn)生并供給。渦輪加載的空氣與燃油混合，以利于供給到發(fā)動(dòng)機(jī)14中的相應(yīng)氣缸的所有燃油完全燃燒。
然而，在某些加速條件下，渦輪加載設(shè)備不能達(dá)到為了增加與供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的附加量燃油成正比的空氣量所需的響應(yīng)。這樣，在空氣/燃油混合物中燃油含量過高的某些加速度事件中，空氣與燃油比會(huì)顯著減小。在沒有渦輪加載器的發(fā)動(dòng)機(jī)中也可能發(fā)生同樣的情況?？諝饬坎怀浞滞ǔＪ怯捎跍u輪加載設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間的延遲，加載設(shè)備通常需要時(shí)間旋轉(zhuǎn)至加速事件過程中所需的容量來執(zhí)行。與含油相對(duì)少的燃油混合物相比，較高的燃油空氣比允許更多的燃油與氣缸壁接觸。氣缸壁通常相對(duì)較冷，在那里燃油可能不會(huì)燃燒，而是與氣缸壁潤(rùn)滑油混合。未燃燒的燃油會(huì)劣化油的潤(rùn)滑特性，它也可能會(huì)作為碳?xì)浠衔飶陌l(fā)動(dòng)機(jī)排出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這些事件中的任何一個(gè)都是不希望發(fā)生的。
此外，根據(jù)燃油控制策略的可響應(yīng)性，在加速事件過程中，每個(gè)燃油噴射事件的持續(xù)時(shí)間可隨發(fā)動(dòng)機(jī)速度的增加而減小。另外，在一次射油的終點(diǎn)和后一次射油的起點(diǎn)之間的持續(xù)時(shí)間或間隔會(huì)減小，由此，每個(gè)獨(dú)立射油的精確定時(shí)變得更加重要。然而，在加速事件過程中，每次個(gè)別的射油的起點(diǎn)會(huì)不在理想的時(shí)間發(fā)生。其原因在于，每次射油的啟始相對(duì)角度通常會(huì)變換到一個(gè)絕對(duì)的曲柄角度值，該角度值對(duì)應(yīng)于在相應(yīng)的燃油噴射事件過程中與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的曲柄軸的角度位置。然而，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的速度快速改變，射油的實(shí)際布局會(huì)因?yàn)榍S到達(dá)計(jì)算角度位置的時(shí)間而變得不那么精確。因此，在所需的定時(shí)或持續(xù)時(shí)間很難達(dá)到所需量的燃油。例如，如果在噴射定時(shí)中考慮加速度，可能難以得到所有想要的燃油。 這種存在偏差的射油定時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能不穩(wěn)定，且在加速過程中產(chǎn)生劣質(zhì)的排放物。此外，由于空氣-燃油比的問題，被供給到氣缸的燃油會(huì)產(chǎn)生不希望的排放物。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在加速期間，與先期射油相關(guān)的燃油量可被減少，或者可以完全取消先期射油，而將與其關(guān)的燃油量放到或分配到剩余的射油中。在另一個(gè)實(shí)施例中，為了使氣缸壁暴露到先期噴射燃油最小化，可以將先期射油的定時(shí)移動(dòng)得靠近壓縮沖程的活塞上死點(diǎn)。
為了克服在加速事件中的這些問題，在加速過程中可以禁止一次或多次射油事件。在加速過程中的燃油噴射事件中禁止若干次射油，如先期射油，可以減小燃油滲透至氣缸壁的發(fā)生，這將減少潤(rùn)滑油被燃油稀釋，并且降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放物中的碳?xì)浠衔锔碑a(chǎn)品的量。氣缸中未燃燒的燃油的量的減小有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率并改善排放物。此外，如上所述，獨(dú)立射油的次數(shù)減少有助于減少在主射油/后繼射油順序的啟始過程中的與時(shí)間-角度轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤相關(guān)的問題。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在一加速事件中，可以禁止先期射油或后繼射油中的任何一個(gè)，或禁止兩次射油，由此，在加速事件中，如上所述的發(fā)生問題的可能性可被顯著減小。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以去除先期、主或后繼射油中的一個(gè)或其任意的組合。然而，在較佳實(shí)施例中，主射油被保留，而先期射油和/或后期射油中的任一個(gè)被取消。
另一方面，在減速事件中，供給到發(fā)動(dòng)機(jī)14的氣缸的燃油量快速地減少。隨著燃油量的減少，精確分割所需量的燃油進(jìn)入多次獨(dú)立的射油變得非常困難。不恰當(dāng)?shù)胤指钊加瓦M(jìn)入適當(dāng)?shù)纳溆褪录?huì)在減速事件過程中導(dǎo)致不理想的發(fā)動(dòng)機(jī)性能及較低的發(fā)動(dòng)機(jī)效率。此外，在減速事件過程中，在燃油噴射事件過程中每次射油開始時(shí)時(shí)間-角度的轉(zhuǎn)換(曲柄軸的位置)會(huì)由于發(fā)動(dòng)機(jī)速度的變化(降低)而產(chǎn)生偏差，這與以加速事件論述相同。這種偏差或錯(cuò)識(shí)也會(huì)導(dǎo)致不理想的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，并由此導(dǎo)致較低的發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
為克服在減速事件中的這些問題，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在減速事件中射油的總次數(shù)減少?？烧J(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，在減速事件過程中，可以僅禁止先期射油、僅禁止后繼射油或同時(shí)禁止先期射油和后期射油。這樣，供給到相應(yīng)氣缸的燃油量可以以減少的射油次數(shù)來分割，因此，可以減少在多次射油的開始時(shí)間內(nèi)與時(shí)間-角度轉(zhuǎn)換的錯(cuò)誤相關(guān)的問題。相應(yīng)地，在減速事件過程中禁止一次或多次射油也降低了在減速事件過程中如上所述的問題發(fā)生的可能性。或者，可以也禁止主射油。然而，出于排放物和性能的原因，較佳地應(yīng)保持主射油。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)到加速事件或減速事件之一時(shí)，一次或多次被禁止的射油中的燃油被完全地從相應(yīng)的燃油噴射事件中去除。因此，實(shí)質(zhì)上，在該實(shí)施例中，與剩余的每次射油相關(guān)的燃油量保持不變，但在特定的燃油噴射事件中供給的總?cè)加土勘人璧臏p少，而在燃油噴射事件中的總射油次數(shù)也被減少。然而，在較佳實(shí)施例中，通過將與被禁止的射油相關(guān)的燃油分配到剩余的射油中，一次或多次被禁止的射油中的燃油被保持用于特定的燃油噴射事件。這該實(shí)施例中，在特定燃油噴射事件中被供給的燃油總量保持所需水平，但燃油噴射事件中總的射油減數(shù)減少，而與一個(gè)或多次剩余噴射相關(guān)的燃油量增加。
此外，還可認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，在特定的燃油噴射事件中將一次或多次被禁止的射油的燃油量分配到剩余的一次或多次射油中的實(shí)施例中，如果在一次或多次被禁止的射油中的燃油總量小于燃油的臨界燃油量，這樣，這些量的燃油可以被完全從特定的燃油噴射事件中去除，而不是將它們分配到剩余的一次或多次射油中。其原因在于，在特定的燃油事件中，再分配如此少量的燃油進(jìn)入剩余射油事件中可能不是有效或理想的，或者，甚至可能是不可行的，完全將其去除可能是更理想的選擇。
ECM58也可以被設(shè)計(jì)成，當(dāng)加速或減速事件被檢測(cè)到時(shí)，取消或禁止僅對(duì)于相應(yīng)的加速或減速的持續(xù)時(shí)間的一次或多次射油。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)趕上而不再加速或減速時(shí)，無論是哪個(gè)特定事件，燃油噴射信號(hào)均可返回到正常狀態(tài)，也就是說，被禁止的一次或多次射油可以重新起作用，既可以在多個(gè)燃油噴射信號(hào)上逐漸地重新起作用，或者也可以更突然地在單個(gè)燃油噴射事件中重新起作用，或者，電子控制裝置22可以在一段特定時(shí)間內(nèi)保持禁止一次或多次燃油噴射或保持到滿足其它預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)?？梢哉J(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，為此實(shí)施的特定策略對(duì)于其它各種實(shí)施例之間是可以變化的。
為實(shí)踐本發(fā)明，電子控制裝置22或ECM58必須能夠運(yùn)行成可進(jìn)行檢測(cè)、確定或者識(shí)別特定發(fā)動(dòng)機(jī)加速或減速的條件，這樣，噴射信號(hào)能夠相應(yīng)地得以控制，以便達(dá)到對(duì)于將排放物保持在適當(dāng)限度內(nèi)所必須的理想的燃油噴射波形，這包括其中的射油次數(shù)。這可以通過各種方式實(shí)現(xiàn)，并且可以采用其中的任何一種或其組合。在一實(shí)施例中，一信號(hào)產(chǎn)生裝置，如發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器78，被連接到ECM58上，它可運(yùn)作成向ECM輸出一指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度的信號(hào)80。根據(jù)來自發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器78的輸入信號(hào)，ECM58可運(yùn)行確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度隨時(shí)間變化的變化率。如果發(fā)動(dòng)機(jī)速度變化的變化率超過了一預(yù)定的臨界值，例如，在約1000rpm至約2000rpm每秒的范圍內(nèi)，ECM58將確定或識(shí)別該速度變化率指示一個(gè)加速或減速事件，該事件將超出一預(yù)定的排放限度，并且由此可相應(yīng)地控制燃油噴射信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，ECM58可運(yùn)行接收一信號(hào)82，該信號(hào)82指示供給到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的燃油混合物的空氣-燃油比。在特定的加速事件中，空氣-燃油比將由于供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量的增加而減小。在其它一些特定的減速事件中，空氣-燃油比將由于供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量的減少而增大。ECM58將由此確定或識(shí)別加速或減速條件，即空氣-燃油比是否增大或減小到一預(yù)定的臨界量。此外，ECM58將隨后控制燃油噴射信號(hào)。
可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，ECM58同樣還可連接一個(gè)或多個(gè)其它信號(hào)機(jī)構(gòu)，用于向其提供表示能夠影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能、效率及排放物的條件的信號(hào)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)的海拔(altitude)可以支配對(duì)一特定燃油噴射策略的改變，以將發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行保持在理想的排放限度之間。這些機(jī)構(gòu)可以為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的各種機(jī)構(gòu)中任意一些，如發(fā)動(dòng)機(jī)油或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液傳感器形式的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器84，或大氣壓力傳感器86，或其它一些傳感器。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明的裝置和方法在所有類型的發(fā)動(dòng)機(jī)(如用于車輛、機(jī)床、海洋船只、發(fā)動(dòng)機(jī)、固定式發(fā)動(dòng)機(jī)等中的發(fā)動(dòng)機(jī))中具有特定用途。因此，本發(fā)明的裝置和方法提供了這樣一種控制系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法基于會(huì)產(chǎn)生不想要的排放物的特定的加速或減速條件，用于在任何多次射油信號(hào)中控制射油的數(shù)量。
可以認(rèn)識(shí)和預(yù)見的是，由電子控制裝置22或類似裝置監(jiān)控的發(fā)動(dòng)機(jī)性能的發(fā)動(dòng)機(jī)臨界值和時(shí)間周期可以預(yù)先編程入電子控制裝置22內(nèi)，或者，可以在與電子控制裝置22相關(guān)的存貯裝置或數(shù)據(jù)存貯裝置內(nèi)存貯的映射表或表格中得到這些數(shù)值?；蛘?，可以通過適當(dāng)?shù)墓交驍?shù)學(xué)計(jì)算確定這些數(shù)值，這些公式或數(shù)學(xué)計(jì)算可以通過ECM58在連續(xù)循環(huán)或固定時(shí)間間隔中執(zhí)行。在這方面，與軌道壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、先期/主/后繼持續(xù)時(shí)間、先期/主/后繼燃油量、后繼定時(shí)延遲、先期/主定時(shí)以及其它參數(shù)相關(guān)的適當(dāng)?shù)娜加陀成浔砜梢员淮尜A或者編程入ECM58，供在發(fā)動(dòng)機(jī)所有的運(yùn)行條件中使用。這些貯存在ECM可編程存儲(chǔ)器中的操作用映射表、表格和/或數(shù)學(xué)計(jì)算公式可確定和控制與適當(dāng)?shù)亩啻螄娚涫录嚓P(guān)的不同的參數(shù)，以達(dá)到理想的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。因此，可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，電子控制裝置22能夠以在現(xiàn)有技術(shù)已知的各種方式中的任何一種執(zhí)行這些步驟。
可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，電子控制裝置22可以確定或識(shí)別特定的加速或減速事件、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和大氣壓力，并且根據(jù)供給其中的各種供給信號(hào)中的僅一種，減少、取消或禁止與燃油噴射信號(hào)相關(guān)的一次或多次燃油噴射，或者，它可以基于這些供給的組合進(jìn)行這些操作，甚至可以給予不同的供給值以不同的比重(weight)。此外，可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，電子控制裝置22采取的動(dòng)作可以為各種動(dòng)作中的一種或其組合，它能夠采用進(jìn)行以下運(yùn)作如取消或禁止僅先期射油、取消或禁止僅后繼射油、或取消或禁止先期射油和后繼射油。
可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，ECM58可以被設(shè)計(jì)成僅針對(duì)相應(yīng)的加速或減速事件的持續(xù)時(shí)間取消或禁止一次或多次燃油噴射。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)趕上而不再加速或減速時(shí)，無論是哪個(gè)特定事件，燃油噴射信號(hào)均可返回到正常狀態(tài)，也就是說，被禁止的一次或多次射油可以重新起作用，既可以在多個(gè)燃油噴射信號(hào)上逐漸地重新起作用，或者也可以更突然地在單個(gè)燃油噴射事件中重新起作用，或者，電子控制裝置22可以在一段時(shí)間內(nèi)保持禁止一次或多次燃油噴射或保持到滿足其它預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。
可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，當(dāng)在特定的加速事件過程中禁止一次或多次射油而使供給至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量減少時(shí)，可以犧牲此事件中發(fā)動(dòng)機(jī)效率和性能以控制排放物。還可以認(rèn)識(shí)并預(yù)見的是，在特定的減速事件中禁止一次或多次射油不會(huì)特別損害發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在減速，在該減速過程中通常不必提供附加燃油。然而，可理解的是，在兩種事件中，發(fā)動(dòng)機(jī)14的整體排放物均可以保持在理想限度內(nèi)，并且在較佳實(shí)施例中的整體排放物可保持在理想限度內(nèi)。
如從前面的描述中可以清楚地看到的，本發(fā)明的某些方面并不受到這里所述的例子的特定細(xì)節(jié)限制，因此也可以認(rèn)為，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域：
的人們可以想到其它的變型和應(yīng)用，或者其等效方式。因此，旨在使權(quán)利要求
書覆蓋不超出本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的、所有的這樣的變型和應(yīng)用。
在研究了附圖、本說明書以及所附權(quán)利要求
書之后，可以得知本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種在特定的加速和減速條件下用于控制直噴式壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制直噴式燃油噴射器的一次噴射事件的多次射油信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟感測(cè)與發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的多個(gè)條件，所述條件包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和大氣壓力；將所述燃油噴射事件過程中所需噴射的燃油量作為所述多個(gè)條件的函數(shù)確定下來，其中，在所述噴射事件之前確定所述所需的燃油量；將所需的一個(gè)多次射油信號(hào)作為所需燃油量的函數(shù)確定下來；基于所述被感測(cè)的條件之一確立一加速或減速條件；將所述多次射油信號(hào)作為所述已確立的加速或減速條件以及發(fā)動(dòng)機(jī)感測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和大氣壓力至少其中之一的函數(shù)來加以修改；將所述多次射油的噴射信號(hào)作為所述修改步驟的函數(shù)確定下來；以及將所述多次射油的噴射信號(hào)供給到所述直噴式燃油噴射器。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述加速或減速條件是依據(jù)預(yù)定臨界排放限度被超出而確立的。
3.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述被感測(cè)的條件是發(fā)動(dòng)機(jī)的速度。
4.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述被感測(cè)的條件為被供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和空氣混合物的空氣-燃油比。
5.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述多次射油的噴射信號(hào)的修改包括禁止至少一次噴油。
6.如權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟當(dāng)識(shí)別出已確立的加速或減速條件時(shí)，在多次射油的噴射信號(hào)中重新允許所述至少一次被禁止的噴射。
7.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述多次射油信號(hào)包括先期噴油、主噴油和后繼噴油，所述至少一次被禁止的噴油為所述先期噴油。
8.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，噴油信號(hào)包括先期噴油、主噴油和后期噴油，所述至少一次被禁止的噴油為所述后繼噴油。
9.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述多次射油的噴射信號(hào)中將來自所述至少一次被禁止的噴油的燃油重新分配到其它噴油中。
專利摘要
本發(fā)明公開了這樣一種裝置和方法，當(dāng)預(yù)定的臨界排放限度將被超過時(shí)，該裝置和方法用于在特定的加速和減速事件中控制多次射油噴射信號(hào)，該裝置和方法包括一電子控制器，該電子控制器與發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制燃油噴射器相連接，并運(yùn)行成可根據(jù)某些感測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)識(shí)別特定的加速或減速條件。該控制器還可控制成，當(dāng)識(shí)別出特定的加速或減速條件時(shí)取消或禁止與多次射油噴射信號(hào)相關(guān)的一次或多次射油。
文檔編號(hào)F02D41/30GK1995721SQ200510138169
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年12月31日
發(fā)明者B·G·麥吉 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan