专利名称：调节燃料喷射定时的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，包括但不限于采用向发动机的燃烧室内进行多重燃料喷射的燃料喷射系统。
背景技术：
已知内燃机通过向发动机的一燃烧室中进行单一或多重燃料喷射而工作。可通过多个燃料喷射器或被构造和操作成可进行多重喷射的单个燃料喷射器来完成多重喷射。通常，多重燃料喷射包括一引燃喷射和一主喷射。引燃喷射和主喷射的相关量可有很大不同。总体来说，引燃喷射的量比主喷射的量要小。
所希望的发动机性能所需的燃料喷射定时取决于发动机的工作是否带有引燃喷射。启动或关闭引燃喷射会影响发动机性能。例如，当由于向主燃料喷射添加或去除引燃喷射而改变发动机工作状态时通常会发生发动机的工作噪声。
因此，要消除燃料喷射方法中的、与启动或停止燃料喷射方法引燃喷射相关的发动机性能问题。
发明内容
一种调节燃料喷射定时的方法包括以下步骤检测向一内燃机的一燃烧室中所进行的燃料喷射的数量的变化；以及响应对该改变的检测而确定一定时调节时段。在该定时调节时段中调节燃料喷射定时。
图1示出了具有根据本发明的一燃料喷射系统的一内燃机。
图2示出了用于根据本发明的一燃料喷射系统的逻辑框图。
图3是示出了根据本发明的不同的定时补偿量(timing offset)对时间的曲线图。
图4是示出了根据本发明的燃料喷射定时调节的方法的流程图。
具体实施例方式
以下描述了一种用于在检测到对燃烧室的燃料喷射数量的改变时调节燃料喷射定时的方法和设备。在定时调节时段中，可以递增地，例如以一系列的步骤或增量来调节燃料喷射的定时，并且/或者至少部分地根据从检测到燃料喷射数量的变化开始所经过的时间来进行调节。
图1示出了具有燃料喷射系统的内燃机100。发动机控制模块(ECM)101控制内燃机100的一个或多个燃料喷射器103。内燃机100被显示为除了一曲柄轴117、一飞轮115、发动机转速传感器119和/或一加速踏板传感器121以外还包括一个或多个燃烧室105、活塞107、气缸109、进口阀111、出口阀113和连杆123，这些组件被布置成以本领域已知的方式工作。
在每个发动机循环过程中一次或多次将燃料喷入燃烧室105中。当传送多重喷射时，如本领域所知的，这样的喷射可包括一引燃喷射和一主喷射。一次燃料喷射事件可包括只有一次主喷射、一次引燃喷射和一次主喷射、多次引燃喷射和一次主喷射以及其它喷射数量不同的组合。可根据所需的内燃机的工作状态和性能来选择单次或多次燃料喷射。
ECM 101可包括可控制燃料喷射系统的工作和/或内燃机100的其它功能的一个或多个微处理器。ECM 101可提供对燃料喷射次数、一次或多次燃料喷射中每一次的定时、每次燃料喷射量等的控制。ECM 101可根据内燃机的负荷或转矩来选择单次或多次燃料喷射。ECM 101可根据ECM定时、来自内燃机或车辆传感器119或121的输入量等来确定或调节燃料喷射定时。
燃料喷射定时通常是以相对于活塞107处于气缸109中的一上死点位置时的度数来测量的。ECM 101可调节燃料喷射定时。该调节可为一个或多个补偿量的组合。
图2中示出了用于燃料喷射系统的一个逻辑框图。该逻辑过程可由ECM 101和/或其它控制燃料喷射定时的处理器所执行的计算机程序来完成。认为该燃料喷射系统以一种或两种模式工作。当进行燃料喷射定时调节以计算例如连续的诸燃料喷射事件之间的燃料喷射次数的改变时进行模式1。当发生例如从只有主喷射到主喷射加引燃喷射、从主喷射加引燃喷射到只有主喷射、从主喷射加N次引燃喷射到主喷射加M次引燃喷射(其中N不等于M)等等的改变时燃料喷射的次数发生变化。模式“1”持续了被称为一定时调节时段的一时间段。模式“0”是指稳态操作，此时没有发生燃料喷射定时调节以补偿在一给定的发动机循环中燃料喷射次数的变化，其中燃料喷射定时就是指稳态燃料喷射定时。
当从模式“0”变化到“1”时，定时器201启动。从模式“0”到模式“1”的改变表示检测到发动机循环中燃料喷射次数的改变。定时器201的输出量表示自检测到燃料喷射次数的变化以后所经过的时间。定时器201被设定成一与定时调节时段相等的时间。当定时器201的所经过的时间达到定时调节时段，模式则从“1”变到“0”。
定时器201的输出被输入到将所经过的时间变换成一乘数的一变换器203。该乘数可有利地采取0和1之间的一值。也可采用用于该乘数的其它值的范围。该乘数有利地至少部分地根据自燃料喷射次数变化之后所经过的时间。或者，可至少部分地采用从模式改变之后的燃烧循环的数量来计算该乘数。可通过相关的发动机测试数据来针对一特定类型的发动机校准变换器203。例如可利用确定在改变燃料喷射次数时的、可减轻或消除发动机工作噪声的燃料喷射定时的发动机测试来校准变换器203。这些发动机测试结果可被用来确定使用所经过的时间作为一变量的数学关系以计算该乘数。
将该乘数输入一组合器205中。该组合器将该乘数与一定时补偿量相组合，产生一经修改的补偿量。如图2所示，较佳地，该乘数与定时补偿量相乘，此时该组合器充当的是一乘法器。或者，该乘数可为通过组合器205加到定时补偿量上或从定时补偿量被减去的因数。可采用其它的组合方法。
定时补偿量可为例如引燃喷射定时补偿量或主喷射定时补偿量。如果例如引燃定时启动，造成燃料喷射次数的改变，则输入组合器205的定时补偿量为引燃喷射定时补偿量。主喷射根据需要及时遵循引燃喷射。如果例如引燃喷射定时停止，造成燃料喷射次数改变，则输入组合器205的定时补偿量为主喷射定时补偿量。可通过许多方法来确定定时补偿量。例如，可采用将发动机转速和发动机负荷的改变作为输入的一确定(器)(determine)211来确定定时补偿量。
将来自组合器205的、经修改的补偿量输入一转换器或多路转换器207。转换器207的输出由模式来控制。当模式为“0”、即稳态操作时，与燃料喷射次数的变化相关的燃料喷射定时补偿量为0并由转换器207输出。当模式为“1”时，转换器207输出修改过的补偿量。一组合器209将转换器207的输出，即与燃料喷射次数变化相关的燃料定时补偿量与燃料喷射系统可采用的其它燃料喷射定时因数相组合。这些因数可包括例如针对较低或较高海拔高度的定时调节、燃料温度、向发动机巡行工作模式的过渡、空气温度、发动机转速等。组合器209输出被用来控制燃料喷射的经调节的燃料喷射定时。
图3中示出了不同的定时补偿量对时间的曲线图。为了简化起见，模式从“0”转换到“1”时的时间等于0.0秒，而x轴的值表示自模式改变即自燃料喷射数量改变所经过的时间。同样是出于简化起见，曲线301、303、305和307显示的是发动机转速和负荷恒定的发动机状况。
实线301示出了例如当将引燃喷射加入主喷射时现有技术的解决方案中典型的实施方式。燃料喷射定时几乎瞬时从上死点前(BTDC)0°变到上死点前6°，即引燃喷射所希望的定时。从没有引燃喷射到有一个引燃喷射的这样一个快速变化会造成发动机工作噪声和紊乱。
三根曲线303、305和307表示经修改的补偿量的三根不同的曲线，如关于图2所述的。可采用任意数量的、具有图中所示的以外的其它形状的曲线来达到所需的效果。当燃料喷射次数增加时，例如当引燃喷射被启动或被加入到主喷射或者当引燃喷射次数增加时，可采用图3中的例子所示的曲线303、305和307。最陡的曲线303具有最短的定时调节时段，小于1.2秒。中间的曲线305具有1.8秒的调节时段。最平缓的曲线307具有2.2秒这一最长的定时调节时段。
在一单个定时调节时段过程中可采用曲线303、305和307之一。在此时段过程中，气缸每次点火时，则通过气缸点火的时间从该曲线来确定与点火相关的经修改的定时补偿量。如果气缸在0.4秒时点火并采用曲线303，则经修改的定时补偿量为大约上死点前3.5°。随着时间流逝，经修改的定时补偿量渐增或逐步增加，直到达到目标或稳态定时。
或者，在一单个定时调节时段过程中可采用两根或更多曲线。例如，在0.4秒点火的气缸可从平缓的曲线307选取上死点前0.2°的定时补偿量，在0.6秒点火的气缸可从中间曲线305选取上死点前2.5°的定时补偿量，而在0.8秒点火的气缸可从陡峭的曲线303选取上死点前5.2°的定时补偿量。可根据当前的工作状态来进行这样的渐进。
曲线303、305和307是在变换器203中实施的。当引燃喷射停止或引燃喷射次数减少时，可采用例如为曲线303、305和307沿x轴的镜像的类似的曲线来调节定时，以随时间的流逝将定时从例如上死点前6°减小到上死点前0°。
图4示出了燃料喷射定时调节的方法的流程图。在步骤401处确定是否发生燃料喷射次数的变化。如果没有检测到变化，则该方法在步骤401继续尝试检测这样的变化。当在步骤401检测到变化时，该方法继续进行到步骤403，在该步骤确定定时调节时段。可以选择定时调节时段，由此建立定时曲线303、305和307。或者，可选择定时曲线303、305和307，由此建立定时调节时段。虽然会发生延迟，但当模式从“0”变为“1”时就开始定时调节时段。在步骤405，如关于图2所述的那样调节燃料喷射定时，直到定时调节时段在步骤407结束为止，而该方法则继续进行步骤401。当定时调节时段结束时，模式从“1”变为“0”。
虽然本发明是通过一柴油发动机的单气缸作为例子来说明的，但本发明也可应用于具有一个或多个气缸的发动机；各种发动机类型，例如直列式发动机、V型发动机等；具有不同的发动机点火顺序的发动机；柴油发动机、汽油发动机或其它类型的发动机；涡轮增压发动机或非涡轮增压发动机；任何大小的发动机；以及具有可在一个发动机循环中将两股或更多股燃料喷射送入发动机燃烧室的燃料喷射器的发动机。
本发明提供了许多的优点。在将发动机的工作状态过渡到多燃料喷射工作状态或从该状态过渡到其它状态的过程中发动机紊乱或工作噪声得以减少。可得到更平滑、更可靠和有效的发动机工作状态和车辆性能，且车辆的可驾驶性以及发动机对环境的改善也得到提高。
本发明也可以其它的具体形式实施而不会背离其精神实质和实质特征。应该认为所描述的实施例仅仅是说明性的而非限定性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而非以上的描述来限定。所有落入权利要求及其等效内容的范围内的改变都在其范围内。
权利要求
1.一种方法，包括以下步骤检测向一内燃机的一燃烧室中的燃料喷射次数的变化；确定当检测到所述变化时开始的一定时调节时段；以及在所述定时调节时段中调节燃料喷射定时。
2.一种方法，包括以下步骤检测向一内燃机的一燃烧室中的燃料喷射次数的变化；确定一定时调节时段；以及在所述定时调节时段中至少部分地根据自检测之后所经过的时间来渐增地调节燃料喷射定时。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，调节步骤包括至少部分地根据自检测步骤之后所经过的时间来渐增地调节燃料喷射定时。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，检测步骤包括检测燃料引燃喷射的启动和停止之一。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，调节步骤包括确定一定时补偿量；至少部分地根据自检测之后所经过的时间来确定一乘数；将所述定时补偿量与该乘数相组合，生成一经修改的补偿量；利用所述经修改的补偿量来调节燃料喷射定时。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，定时补偿量是基于发动机转速和发动机负荷变化中的至少一项。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，随着时间流逝，所述乘数在检测到变化时的定时和稳定状态定时之间逐步递增。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在定时调节时段中所述乘数逐渐变化。
9.一种设备，包括一发动机控制模块，该控制模块被布置和构造成用来检测向一内燃机的一燃烧室中的燃料喷射次数从第一数量到第二数量的变化，从而确定一定时调节时段，并在该定时调节时段中调节燃料喷射定时；其中，发动机控制模块能与一燃料喷射系统一起工作，该燃料喷射系统能够提供第一数量和第二数量的向燃烧室内的燃料喷射，其中，第一数量和第二数量不是同一个数量。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，燃料喷射定时是至少部分地根据自检测到燃料喷射从第一数量到第二数量的变化之后所经过的时间来进行补偿的。
11.如权利要求1或2所述的方法或者如权利要求9所述的设备，其特征在于，燃料喷射定时是通过补偿引燃喷射定时来进行调节的。
12.如权利要求1或2所述的方法或者如权利要求9所述的设备，其特征在于，燃料喷射定时是通过补偿主喷射定时来进行调节的。
全文摘要
一种用来调节燃料喷射定时的方法和设备，检测(401)对一燃烧室(105)的燃料喷射次数的变化。在一定时调节时段中，可渐增地、例如通过一系列的步骤和增量调节用于燃料喷射的定时(405)，并且/或者至少部分地根据自检测到燃料喷射次数的变化之后所经过的时间来进行调节。
文档编号F02D41/30GK1922394SQ200580005598
公开日2007年2月28日 申请日期2005年2月8日 优先权日2004年2月26日
发明者S·J·迪肯森, J·T·比尤凯尔 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司