燃料喷射器温度缓和的制作方法_4

文档序号:9430417阅读:来源:国知局
制器可通过将各自校正信号430D、460D、490D和510D设置为零(O)来选择性地并且独立地停用由校正模块420D、450D、480D和500D中的每一个执行的校正。例如,如果发动机传感器被损坏并且对应的已测量的参数不可靠,那么可停用相关的校正。
[0034]现参照图4,根据另一个实施方案说明了熏蒸的温度模块320。在图2的实施方案中,模块320根据发动机运行参数确定温度信号340。在图4的实施方案中,模块320采用一个或多个查找表和/或公式以确定信号340。稳态基准温度模块400P确定基准温度信号。在近化学计量比运行的发动机中,可从空气质量流量和发动机转速确定基准温度,所述空气质量流量和发动机转速代表引入到燃烧室240中的燃料的量和引入燃料量的频率。在其他实施方案中(未示出),可从其他发动机参数确定基准温度,所述其他发动机参数代表引入到燃烧室240中的燃料的量和引入燃料量的频率。例如,在迪塞尔循环发动机中,可采用燃料质量流量和发动机转速。基准温度信号410P表示由于直接喷射的燃料的燃烧所造成的稳态喷射器温度。校正模块420P根据已知参数确定校正信号430P以影响汽缸内的温度。通过如图4所示的示例,在奥托循环发动机中,当量比、空气质量流量和发动机转速是可用来确定奥托循环发动机的校正信号的参数。代替当量比,可采用其他决定性参数如过量空气比。校正模块450P根据点火定时确定校正信号460P。对于如图4所示的奥托循环发动机,火花定时、空气质量流量和发动机转速是可影响点火定时和温度信号340的参数。代替火花定时,可采用点火定时的其他决定性参数如燃烧定相,可在非火花点火式发动机中采用所述燃烧定相。校正模块480P根据歧管空气温度、空气质量流量和发动机转速确定校正信号490P,并且表示基准温度信号410P的由于歧管空气温度所造成的变化。校正模块500P根据发动机冷却剂温度、空气质量流量和发动机转速确定校正信号510P,并且表示基准温度信号410P的由于发动机冷却剂温度所造成的变化。对于模块420P、450P、480P和500P中的每一个,可采用替代空气质量流量和发动机转速的发动机运行参数。通过将信号410P、430P、460P、490P和510P加在一起来产生温度信号340。控制器可通过将各自校正信号430P、460P、490P和500P设置为零(O)来选择性地并且独立地停用由校正模块420P、450P、480P和500P中的每一个执行的校正。例如,如果发动机传感器被损坏并且对应的已测量的参数不可靠,那么可停用相关的校正。
[0035]现参照图5,根据第一实施方案示出了减少并且优选地防止针对直接燃料喷射器130的短期和长期损坏的燃料系统保护算法900。当确定喷射器温度信号390高于第一预定值时,在步骤910中进入算法900。在步骤920中,进气阀定时被提前,使得进气阀190提前预定的量打开,并且保持在此提前的定时处至少直到温度信号390降低到第二预定值以下。在优选实施方案中,第二预定值小于第一预定值,使得滞后被引入以降低循环进入和循环离开算法900的可能性。图6说明根据沿着轴线950的曲柄转角的正常进气阀升程剖面940,和由步骤920命令的提前的进气阀升程剖面960。通过提早打开进气阀190,正常进气阀升程剖面940被移位预定的曲柄转角量970。在常规发动机中,进气阀的打开通常发生在上止点(TDC)前约10度处。在排气冲程的末端很久之前提早打开进气阀190增加了打开的进气阀190与排气阀200之间的重叠持续时间。如图6所见,提前的进气阀冲程剖面960重叠接近排气冲程的末端的排气阀冲程剖面980。由于此重叠,某种排放气体由于汽缸-进气歧管压力梯度而返回至进气歧管中,然后与新的空气-燃料混合物一起重新进入燃烧室240。收集燃烧室240中的排放气体用来降低燃烧温度,并且因此减少喷射器温度信号390。通过提前进气阀定时,有效压缩比增加,这是因为与正常进气阀定时相比,进气阀的关闭比下止点后更早地发生。因此,压缩过程开始地更早,使得伴随着固定的点火定时(火花定时),压缩过程有效地表示延迟燃烧(如在图8的CA50的延迟中可看到的那样,下文将更详细地描述)。
[0036]现参照图7,根据第二实施方案示出了减少并且优选地防止针对直接燃料喷射器130的短期和长期损坏的燃料系统保护算法1000。发动机100被校准用于步骤1010期间的运行,在校准期间,可采用提前进气阀定时的技术以降低直接燃料喷射器130在各种发动机运行状态下的温度。对于其中直接燃料喷射器的温度升高到高于第一预定值的发动机校准期间的这些发动机运行状态,发动机可被校准至提前的进气阀定时,以使温度降低低于第二预定值。发动机运行状态至少针对稳态状态,并且可包括瞬态状态(尤其已知会发生的这些状态)。当发动机如步骤1010中校准的那样运作时,在发动机100的正常运行期间命令步骤1020和1030。在步骤1020中,监视直接燃料喷射器130的温度,并且当所述温度升高到高于第三预定值时,命令步骤1030,其中采用温度缓和技术以使所述温度降低低于第四预定值。温度缓和技术可以是算法900中描述的那些技术。或者,或另外地,直接喷射的燃料可流经直接燃料喷射器130,以冷却喷射器并且降低所述喷射器的温度。可采用其他已知温度缓和技术。第一预定值和第三预定值、以及第二预定值和第四预定值可以是相同的量,或不同的量。例如,第三预定值可小于第一预定值,而第四预定值可小于第三预定值。
[0037]或者,在发动机校准期间,所述发动机可被校准以针对特定发动机运行状态的提前进气阀定时,以降低直接燃料喷射器130的温度,而在正常发动机运行期间,可采用温度模块300以确定温度信号390何时升高到高于第一预定值,使得可采用附加的缓和技术以维持温度信号390低于第二预定值。这些附加的缓和技术包括进一步提前进气阀定时或者使喷射的燃料直接流经直接燃料喷射器130。
[0038]实验性测试被设计并且被实施以在减少喷射器温度信号390 (尖端温度)时量化提前进气阀定时的性能,并且这些测试的结果在图8-11中说明。在这些数字中的每一个的右手侧的图例中,第一数字表示排气凸轮相位器位置(排气阀定时),而第二数字表示进气凸轮相位器位置(进气阀定时)。正值被解释为针对远离排气凸轮中心线990朝720°曲柄转角的排气凸轮相位器位置延迟定时,并且针对远离进气凸轮中心线995朝0°曲柄转角的进气凸轮相位器位置提前定时。例如,在图8中,基准校准‘10-8’指从排气凸轮中心线延迟10°的排气阀定时(排气阀稍后关闭),和从进气凸轮中心线提前8°的进气阀定时(进气阀提早打开)。在图8-11中的每一个中,排气阀定时被固定在10°处。
[0039]参照图8,对于固定的排气阀定时和燃烧定时,由于进气阀定时被提前,可通过安装在喷射器尖端中的热电偶测量的喷射器温度信号390下降。与基准发动机校准(‘10-8’)相比,对于校准发动机,在TDC将喷射器尖端温度降低约50摄氏度之前将进气阀定时从8度提前到15度,但对于不同的发动机来说结果可能变化。
[0040]当燃烧定时固定时,提前进气阀定时导致了更高的燃料消耗。然而,通过由点火定时调整来提前燃烧定时(提前火花定时),与基准案例(’ 10-8’ )相比,可在仍维持较低喷射器尖端温度的同时实现类似或甚至更低的制动燃油消耗率(BSFC)。这在图9中说明,其中由于提早达到指示燃烧定时的整合的热释放50%值(CA50),BSFC得以降低。再次参照图5,在步骤930中,通过提前点火定时来提前燃烧定时,从而改善制动燃油消耗率。
[0041]当进气阀定时和火花定时在测试范围中被提前时,燃烧稳定性未受明显影响。参照图10,由于进气阀定时被提前,总指示平均有效压力的变化系数(指示燃烧稳定性)是在预定范围内。如由图11中的’ 10-25’测试案例所说明的那样,当进气阀和排气阀的重叠增加到超过预定数量的曲柄转角时,涡轮入口温度随着增加的
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