用于操作内燃发动机的方法和装置制造方法

用于操作内燃发动机的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于操作具有多个汽缸的内燃发动机的方法，所述方法包括，在一个工作周期期间，根据分别定义多个单次喷射过程中的每个相应喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间以及时间设定的可设定分流因素，针对所述多个汽缸中的每个汽缸在多个喷射过程中分配燃料，其中针对至少一个喷射过程执行随机变化。
【专利说明】用于操作内燃发动机的方法和装置
[0001]相关申请
[0002]本申请书主张2012年6月12日提交的德国专利申请N0.102012209785.6的优先权权益，其全部内容在此引用作为参考。
【技术领域】
[0003]本公开涉及用于操作内燃发动机的方法和装置。具体地，本公开涉及用于操作内燃发动机的方法和装置，通过其方法能够避免或至少降低发生在发动机操作期间且由于压力波的产生而导致的发动机运行的不稳定。
【背景技术】
[0004]利用了具有多个喷射(也称为“分流喷射”)的内燃发动机操作，尤其地，其用于降低颗粒排放。在这方面，通过多个按时间顺序排列分布的燃料喷射的喷射来替代工作周期期间的单个燃料喷射的传统喷射，其中相比单个喷射的情况，针对每个单个喷射过程使用相对较少的燃料。
[0005]然而，在多个喷射情况的实践中，发生的问题在于在具有多个喷射的模式中操作时，发生在具有高燃料压力的系统的燃料管线中的压力波可导致内燃发动机以不稳定方式操作。
[0006]这种不稳定是由共同燃料管线中的压力脉动所产生的实际喷射量的不希望的偏差所导致的。根据全部汽缸处的多个喷射的分配和时间顺序设置，由于因燃料的相应提取弓I起的激励的不利叠加，会导致产生这些大的压力脉动。

【发明内容】

[0007]此处本发明人已认识到上述问题并提供至少部分解决这些问题的方法。在一个实施例中，用于操作具有多个汽缸的内燃发动机的方法包括，在一个工作周期期间，根据分别定义多个单次喷射过程中的每个相应喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间以及时间设定的可设定分流因素，在多个喷射过程中分配用于多个汽缸中的每个汽缸的燃料，其中针对至少一个喷射过程执行随机变化。
[0008]因此，根据本公开用于操作包含多个汽缸的内燃发动机的方法，在一个工作周期期间，根据分别定义单次喷射过程中的相应喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间以及时间设定的可设定分流因素，在多个喷射过程中分配每个汽缸的燃料喷射，其中针对至少一个喷射过程执行随机变化。
[0009]具体地，本发明是基于在具有多次喷射的内燃发动机的操作模式期间在公差值所定义范围内执行针对单次喷射过程的分流因素的随机变化的概念。通过该装置或通过增加针对单次喷射过程的燃料喷射的分流或分配，结果，可能地减少燃料管线内的压力波。在这方面，已通过每个喷射过程和每个汽缸中的分流因素的边际变化，实现燃料管线内的压力波降低。[0010]从下面的【具体实施方式】(单独地或与连同附图一起)可容易地显见上述优势和其他优势，以及本描述的特征。
[0011]应该理解，提供上述总结以便以简化的形式引入详细描述中被进一步描述的概念的选择。其不意味着确认了所要求主题的关键或基本特征，其保护范围由权利要求唯一限定。此外，所要求的主题不局限于解决上面或本公开任何部分所提及的任何缺点的实施。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1示出了包含发动机的车辆系统的示意性描述。
[0013]图2描述了图1发动机的燃烧室或汽缸的示例性实施例。
[0014]图3示出了显示用于根据本公开的方法的组件的概观的方框图。
[0015]图4示出了更详细地说明存在于图3的设置中的分流单元的方框图。
[0016]图5示出了更详细地说明存在于图4的分流单元中的进一步功能块的方框图。
[0017]图6至图8示出了根据本公开的实施例，用于随机改变分流喷射参数的方法的流程图。
[0018]图9示出了针对多个汽缸的燃料喷射事件的示例性顺序的图示。
【具体实施方式】
[0019]发动机可被配置成在分流喷射模式下操作，其中在汽缸周期期间不只向给定汽缸执行燃料喷射。根据喷射的频率，在燃料系统中可产生压力波，导致系统组件的退化。为了中断和/或阻止这些波，可随机调节燃料喷射的各种参数。例如，可随机调节汽缸多个喷射事件中的第一喷射事件的燃料质量，使其远离根据工况确定的设定点燃料质量。通过调节较迟的燃料喷射事件(在相同的汽缸周期期间实施至相同的汽缸)来补偿调节的燃料质量。
[0020]根据本公开，所述随机变化可发生在针对至少一个喷射过程的时间设定中。根据进一步实施例，通过使压力脉动的激励失谐的一个汽缸中至少一个喷射的时间设定来执行所述随机变化。
[0021]根据一个实施例，因此以如下方式发生针对至少两个喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间的随机变化，即相比无随机变化的类似操作，使得减少产生的压力波。
[0022]根据进一步实施例，随机变化既发生在针对至少一个喷射过程的时间设定，还发生在针对至少两个喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间。
[0023]根据进一步实施例，在预定的公差范围内发生针对至少两个喷射过程的设定点燃料质量的随机变化。根据进一步实施例，以如下方式发生针对至少两个喷射过程的设定点燃料质量的随机变化，即相比无随机变化的类似操作，减少产生的压力波。
[0024]根据一个实施例，以如下方式发生针对每个汽缸的设定点燃料质量的随机变化，即使得针对相应汽缸，在全部喷射过程中所喷射的设定点燃料质量的总和保持不变。
[0025]根据一个实施例，所述方法还具有故障诊断步骤，其中作为分流因素的总和值的函数来生成故障信息。具体地，这可发生在当相应燃烧周期的分流比总和大于I (和/或大于100%)时。
[0026]本公开还涉及用于操作包含多个汽缸的内燃发动机的装置并且其被配置用于执行具有上述特征的方法。[0027]图1示出了包含发动机系统8的车辆系统6的示意性描述。发动机系统8可包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包括通过进气通道42被流体连接至发动机进气歧管44的节气门62。发动机排气装置25包括排气歧管48，其最终导向将排出气体输送至大气的排气通道35。节气门62可位于增压装置(例如涡轮增压器50，或机械增压器)下游且在后冷器(未示出)上游的进气通道42中。因此，后冷器可被配置用于降低通过增压装置压缩的进入空气的温度。涡轮增压器50可包括被安排在进气通道42和进气歧管44之间的压缩器52。被安排在排气歧管48和排气通道35之间排气涡轮54可通过涡轮轴56至少部分地动力推动压缩器52。
[0028]发动机排气装置25可包括一个或更多个排放控制装置70，其可被安装在排气装置中的紧密耦合位置。一个或更多个排放控制装置可包括三元催化器、贫NOx过滤器、SCR催化器、PM过滤器等等。
[0029]发动机系统8可进一步包括沿发动机汽缸体11分布的一个(如所述的)或更多个爆震传感器90。当被包括时，多个爆震传感器可沿着发动机汽缸体对称地或非对称地分布。爆震传感器90可以是加速计或离子传感器。
[0030]车辆系统6可进一步包括控制系统14。控制系统14被示出接收来自多个传感器16 (本文描述了其各种示例)的信息并将控制信号发送至多个致动器81 (本文描述了其各种示例)。作为一个示例，传感器16可包括(位于排气歧管48中的)排出气体传感器126、爆震传感器90、温度传感器127以及(位于排放控制装置70下游的)压力传感器129。如本文更详细讨论的，可将其他的传感器例如压力、温度、空气/燃料比和成分传感器连接至车辆系统6中的各个位置。作为另一个示例，所述致动器可包括燃料喷射器66以及节气门62。控制系统14可包括控制器12。所述控制器可接收来自各种传感器的输入数据、处理该输入数据并根据其内对应一个或更多个例程所编程的指令或编码响应于所处理的输入数据来触发致动器。本文参照图6至图8描述了示例性控制例程。
[0031]图2描述了内燃发动机10(图1中)的燃烧室或汽缸的示例性实施例。发动机10可接收来自包含控制器12的控制系统的控制参数以及来自车辆操作者130的借助输入装置132的输入。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板以及用于形成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(本文还称为“燃烧室”)30可包括其中安有活塞138的燃烧室壁136。可将活塞138连接至曲轴140，使活塞的往复运动转化成曲轴的转动运动。可通过变速器系统将曲轴140连接至客车的至少一个驱动轮。进一步地，可通过飞轮将起动马达连接至曲轴140，使发动机10能够进行起动操作。
[0032]汽缸30可通过一系列进气空气通道142、144和146接收进入空气。进气空气通道146除汽缸30外还可与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或更多个通道可包括增压装置例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图2示出了配置有包含被安排在进气通道142和144之间的压缩器174和沿排气通道148安排的排气涡轮176的涡轮增压器的发动机10。排气涡轮176可通过轴180至少部分地动力推动压缩器174，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他的示例中，例如在发动机10被配备有机械增压器的示例中，可以可选地省略排气涡轮176，其中可通过来自马达或发动机的机械输入动力推动压缩器174。可沿着发动机的进气通道配备包含节流板164的节气门20，用以改变被供应至发动机汽缸的进入空气的流速和/或压力。例如，如图2所示可将节气门20布置在压缩器174的下游，或替代性地将其配备在压缩器174的上游。
[0033]排气通道148除汽缸30之外还可接收发动机10的其他汽缸的排出气体。排出气体传感器128被示出在排放控制装置178上游连接至排气通道148。传感器128可选自用于提供对排出气体的空气/燃料比的指示的各种合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用的或宽域排出气体氧传感器)、双态氧传感器或EGO (如所述的)、HEGO (加热的EG0)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他的排放控制装置或其组合。
[0034]排气温度可由位于排气通道148中的一个或更多个温度传感器(未示出)评估。替代性地，可根据发动机工况(例如速度、负载、空气-燃料比(AFR)、火花延迟等等)推断排气温度。进一步地，可以通过一个或更多个排出气体传感器128计算排气温度。可意识到，可通过本文列出的温度评估方法的任何组合来替代性地评估排出气体的温度。
[0035]发动机10的每个汽缸可包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸30被示出包含位于汽缸30上部区域内的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸30)可包括位于汽缸上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0036]可通过控制器12通过借助凸轮致动系统151的凸轮致动来控制进气门150。类似地，可通过控制器12借助凸轮致动系统153来控制排气门156。凸轮致动系统151和153可均包括一个或更多个凸轮并可利用由控制器12操作以改变气门操作的凸轮轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个。进气门150和排气门156的位置可分别由气门位置传感器155和157确定。在替代性实施例中，所述进气和/或排气门可由电动气门致动进行控制。例如，汽缸30可替代性地包括由电动气门致动所控制的进气门以及由包含CPS和/或VCT系统的凸轮致动所控制的排气门。仍在其他实施例中，所述进气和排气门可由共同的气门致动器或致动系统或由可变气门正时致动器或致动系统控制。
[0037]汽缸30可具有一个压缩比，该压缩比指当活塞138在底部中心与顶部中心的体积t匕。按照惯例，该压缩比在9:1至10:1范围内。然而，在一些利用不同燃料的示例中，可提高该压缩比。这可发生在，例如，当利用较高辛烷值的燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时。如果利用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，也可提高该压缩比。
[0038]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。在选定操作模式下，响应于来自控制器12的点火提前信号SA,点火系统190能够通过火花塞192向燃烧室30提供点火火花。然而，在一些实施例中，可省略火花塞192，例如在发动机10可通过自行点火或通过喷射燃料(如一些柴油发动机的情况)启动燃烧的情况。
[0039]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可被配置有一个或更多个燃料喷射器，用以向其提供燃料。作为非限制性示例，汽缸30被示出包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出直接地连接至汽缸30，以便与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地向其中喷射燃料。在该方式中，燃料喷射器166向燃烧汽缸30提供了所谓的直接喷射(以下还称为“DI”)。虽然图2示出了作为侧喷射器的喷射器166，但是其还可位于活塞的上部，例如邻近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性原因，当借助醇基燃料操作发动机时，该位置可增强混合和燃烧。替代性地，可将该喷射器位于进气门的顶部和附近，以增强混合。
[0040]燃料可从包含燃料箱、燃料泵以及燃料轨的高压燃料系统80运输至燃料喷射器166。例如，燃料箱19可存储液体燃料例如汽油、具有一定酒精浓度范围的燃料、各种汽油-乙醇的混合燃料(例如，E10、E85)以及其组合。如所示的，燃料箱19可被连接至燃料泵21，用以加压被输送至燃料轨51的燃料。燃料轨51中的燃料轨压力传感器102可被配置感应当前的燃料轨压力并将感应的值提供至控制系统14的控制器12。在一些示例中，可根据传感器102所感应的燃料轨压力和/或根据其他的参数值，控制泵21。可通过供油端口 83，将液体燃料加满燃料箱19。燃料可通过燃料轨51从燃料箱19输送至发动机10的喷射器，例如示例性的喷射器166。虽然仅示出了与燃料轨连接的单个喷射器，但是应该意识到，每个汽缸可配备有额外的喷射器。
[0041]替代性地，可在较低的压力下通过单级燃料泵运输燃料，在该情况下，相比如果利用高压燃料系统的情况，更加限制了压缩冲程期间的直接燃料喷射的正时。进一步地，虽然未示出，但是燃料箱可具有将信号提供至控制器12的压力换能器。应该意识到，在替代实施例中，喷射器166可以是将燃料供应至汽缸30上游的进气口内的进气道喷射器。
[0042]如上所述，图2示出了多缸发动机的仅一个汽缸。因此每个汽缸可类似地包括其自身的一套进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。
[0043]图2中的控制器12被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU) 106、输入/输出端口(I/O) 108、在该特定示例中被示作只读存储芯片(ROM) 110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 112、保活存储器(KAM) 114以及数据总线。除了之前讨论的那些信号外，控制器12可接收各种来自被连接至发动机10的传感器的信号，包括来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自被连接至冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT);来自被连接至曲轴140的霍尔效应传感器120 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)、来自EGO传感器128的汽缸AFR以及来自爆震传感器和曲轴加速度传感器的异常燃烧。控制器12可从信号PIP形成发动机转速信号RPM。可利用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP指示进气歧管中的真空或压力。
[0044]可借助表示由用于执行下面方法以及其他所预先考虑的但未明确列出的变体方法的处理器106所执行的指令的计算机可读数据，编程存储介质只读存储器110。
[0045]图3首先示出了用于根据本公开的方法用于在多喷射模式中操作内燃发动机的组件的概观。在一个示例中，图3所示的组件可被包括为上述控制器12的一部分。
[0046]根据图3的方框图，分流单元107用于计算从每个喷射过程的所需燃料质量所喷射的燃料质量，要喷射的燃料质量由转矩模型定义。对于全部汽缸的相应喷射过程而言计算的燃料质量是相同的。在这方面，可能地，针对内燃发动机的每个状态设定不同的分流比。
[0047]喷射持续时间单元121用于计算每个喷射过程的喷射持续时间。该计算包括相应喷射过程上的压力差，其包括作为每个喷射喷嘴的气门正时和动态燃料流量的函数的汽缸内部压力的计算。[0048]时间设定单元131用于设定单次喷射过程的时间，其中通过喷射开始(SOI)和喷射结束(EOI)来定义每个喷射过程的这个时间设定。在时间设定单元131内，可针对每个发动机状态手动设置喷射开始(SOI)。根据内燃发动机的状态，喷射系统可允许高达例如每个汽缸且每个发动机周期五个喷射过程。在这方面，通常针对第一、第二、第三和第四喷射过程设置喷射开始，而针对第五喷射过程设置喷射结束(Ε0Ι )。在分级燃烧或分级负载的操作情况中，第五喷射过程还可与喷射设定相连。
[0049]根据图4，示例性实施例中的分流单元107被分为三个功能块111、109和113。第一功能块111可允许设定一个比率，该比率定义了针对每个发动机周期且针对全部汽缸的分流。可针对每个发动机状态对该比率进行预定义或对其进行手动设置。此外，根据图4，发生借助以转矩模型为基础计算的燃料质量的单次分流比的简单乘法。
[0050]对于五个喷射过程中的每个过程而言，根据图4，可在功能块111中设定分流比(或分流因素)，该分流比(或分流因素)定义了设定点燃料质量(mf_inj)、喷射持续时间(ti_dinj_dur)以及由喷射开始和喷射结束所确定的时间设定(a_inj_soi/a_inj_eoi)。在该方面，可能地，针对每个喷射喷嘴以不同的方式动态设置通常由喷射喷嘴的供应商所预定义的Q参数。
[0051]根据图4,将设定点燃料质量(mf_inj_l至mf_inj_5)提供至第二功能块109。如下面所解释的，根据图4的这个第二功能块109用于在具有多个喷射的内燃发动机的操作期间减少压力波的形成。
[0052]图5示出了用于说明该第二功能块109的详细图示。如果功能块109被激活，在示例性实施例中第一喷射过程和第二喷射过程发生燃料质量的随机变化，而第三喷射过程保持不变。该变化发生在针对该目的所提供的随机块中(在由预定义的公差值所定义的区域中)。通过针对单次喷射过程在燃料喷射的分流或分配中的这样的降低或增加的方法，可能因此减少了燃料管线内的压力波。
[0053]在该方面，为了维持发动机负载，必须使要喷射的设定点燃料质量的最终总和保持不变。如果，例如，在上述示例中用于第一喷射过程的燃料质量降低了百分之三(％)，那么用于第二喷射过程的燃料质量必须增加导致相同设定点燃料质量的因子。
[0054]此外，根据图5，喷射过程的这五个喷射比率被结合在一个矢量“rat_inj_spli”中。还如图5所显见的，在第三功能块113中，检查相应喷射周期的分流比的总和是否大于I (对应于高于100%的值),若是则形成故障信息。
[0055]现返回图6，其描述了用于将燃料喷射至发动机的方法600。可通过发动机控制器，例如图1和图2中的控制器12，根据其上所存储的指令，执行方法600。方法600根据工况设定发动机的每个汽缸的每个燃烧事件的燃料喷射参数，且然后如果被指示，则随机地改变至少一个喷射参数，以阻止或中断燃料轨或其他燃料系统组件内的压力脉动。
[0056]在602中，确定发动机操作参数。所述操作参数可由从各种发动机传感器接收的信号确定。例如，可测量、评估或推断发动机转速、发动机负载、发动机温度、从发动机起动之后的持续时间、燃料轨压力、排气后处理再生状态以及其他参数。
[0057]在604处，根据先前确定的工况设定燃料喷射参数。所述燃料喷射参数包括分流t匕(其包括每个燃烧周期在每个汽缸所执行的喷射次数以及每个分流喷射的燃料质量)、喷射正时(喷射开始和/或喷射结束)以及喷射持续时间。可针对不同的操作参数来优化喷射参数。例如，相比发动机运行条件期间，在发动机起动顺序期间可执行较少的喷射事件。进一步地，排气后处理装置(例如贫NOx捕集器或颗粒过滤器)的净化或再生可依赖于排气温度的增加；可在净化期间调节燃料喷射参数来提高排气温度。
[0058]在606处，方法600包括将燃料分流喷射至汽缸。将燃料喷射至汽缸包括，在608处，根据所需的空气-燃料比(AFR)喷射总燃料质量。即，可选择在一个汽缸周期期间被喷射至一个汽缸的燃料总量，以便将空气-燃料比维持在所需的比率(例如化学计量)并输送所请求的转矩量。进一步地，如610处所示，根据604处设定的分流比将该总燃料质量分配于分流喷射。
[0059]当燃料喷射开始时，在612处监测燃料喷射压力。监测燃料喷射压力可包括监测燃料轨压力、将燃料从轨运输至喷射器的一个或更多个管线中的压力、喷射器本身的压力和/或其他合适的压力。在614处，方法600确定是否检测到重复的压力脉动。该重复的压力脉动可包括在燃料轨、燃料运输管线或其他燃料系统组件中传播的压力波。可根据监测的燃料喷射压力检测该重复的压力脉动。在一个示例中，振幅低于阈值的压力波可以不被检测为重复的压力脉动。压力波的阈值振幅可以是高于其就可发生发动机组件退化的振幅，和/或可以是高于其车辆操作者就可察觉振动的振幅。该压力脉动可以是重复的，即在给正时间段内发生至少一次以上。
[0060]如果未检测到重复的压力脉动，方法600进行至616，以维持604处所确定的燃料喷射参数，且方法600返回。如果检测到重复的压力脉动，方法600进行至618，以随机改变一个或更多个分流喷射参数，从而中断压力脉动。如620处所示的和下面有关图7所更详细解释的，这可包括随机调节分流比和/或持续时间。进一步地，如622处所示的和下面有关图8所更详细解释的，随机改变一个或更多个分流喷射参数可包括随机调节喷射正时。可在当前燃烧周期上执行对一个或更多个燃料喷射参数的随机调节，或这可以在随后燃烧周期上执行。进一步地，这种随机调节可应用于多缸发动机的单个汽缸的燃料喷射且同时维持剩余汽缸的初始喷射参数，或可应用于发动机的一个以上汽缸的燃料喷射事件。
[0061]对燃料喷射参数的随机调节可改变两个或更多个分流喷射期间所输送的燃料质量。为了确保总燃料质量被输送至汽缸，可合计每个分流喷射的燃料质量并将其与目标总燃料质量比较，该目标总燃料质量根据所需的空气-燃料比进行设置。在624处，可确定是否输送了 100%的总燃料质量。如果没有，即，如果实际输送了比所需的燃料更多或更少的燃料，那么方法600进行至626，以便设定错误标志，并采取默认措施。例如，可终止所述的随机调节，在随后燃烧事件中喷射额外的燃料等等。
[0062]如果输送了 100%的总燃料质量，那么方法600可选地进行至628，以便针对随后燃料周期重复随机变化，且然后方法600返回。
[0063]现返回至图7，其示出了用于随机改变汽缸燃料喷射事件的分流比的方法700。可在上面所解释的方法600的执行期间，通过控制器实施方法700，以响应于对随机地改变给定分流燃料喷射的质量和/或持续时间的指示。方法700包括，在702处，确定第一分流喷射的初始燃料质量。可根据要被输送至汽缸的总燃料质量以及该燃料质量中通过该第一喷射所输送的分数(还称为分流比)，确定该初始燃料质量。例如，如果在给定的燃烧周期期间在单个汽缸上执行相等质量的三个燃料喷射，那么第一分流喷射的初始燃料质量可以是总燃料质量的1/3。[0064]在704处，应用公差函数，以将第一燃料质量维持在阈值范围内。例如，公差函数可如下面所述地限制随机变化，以便低于阈值量(例如10%)地调节第一燃料质量。因为根据工况设定燃料喷射参数(以便以为了最大化功率、最少化颗粒或其他所需结果来优化的量和正时来输送燃料)，所以对分流喷射所输送的燃料数量的主要调节可导致减小的转矩、过量的颗粒或其他不量条件。因此，公差函数可将对喷射参数的变化维持在可允许在不干扰燃料效率、排放或其他参数情况下中断压力波的范围内。
[0065]公差函数所规定的变化范围可以是合适的范围。例如，它可以是固定的范围，例如小于10%的变化。在其他的示例中，公差可取决于初始喷射参数。作为示例，如果第一分流喷射预定输送的初始燃料质量相对小，那么公差可仅允许2%的燃料质量减少，以防止当输送少量燃料时所发生的计量误差，且同时允许燃料质量存在较大增加，例如5%。
[0066]在706处，将随机变化函数应用于第一分流喷射的初始燃料质量。该随机变化函数可以是由上述公差界定的随机数发生器，例如真随机数发生器或伪随机数发生器。在一个示例中，可通过由随机变化函数指定的百分位数来调节燃料喷射的燃料质量和/或持续时间。进一步地，在一些实施例中，可应用其他的过滤器或函数，以形成应用于燃料质量的变化，例如高斯函数。仍进一步地，可将额外的函数应用于由随机数发生器形成的随机数，以确保该数不同于例如形成的最后随机数。
[0067]在708处，可根据706处所应用的随机变化来调节第一分流喷射的燃料质量和/或持续时间。例如，第一分流喷射的燃料质量可以增加5%。为了输送被调节的燃料质量，还可调节喷射的持续时间。例如，在稳定的燃料喷射压力下，为了使第一分流喷射的燃料质量增加5%，可增加燃料喷射器打开的持续时间，以输送额外的燃料。在710处，第二分流喷射的燃料质量和/或喷射的持续时间可以调节对应的量。为了维持整个汽缸周期的所需或所命令的总燃料喷射质量，可调节第二分流喷射，以补偿第一分流喷射的变化。例如，如果第一喷射的燃料质量增加了 5%，那么第二分流喷射的燃料质量可降低5%。在该方式中，可通过对第二喷射的调节，补偿对第一喷射的随机调节，从而将与无随机变化所输送的相同数量的燃料输送至汽缸。通常在汽缸周期的一个另外的分流喷射上执行所述补偿，并因此如712处所示，如果执行第三分流喷射，则保持且不调节它的质量和持续时间。
[0068]图8示出了用于随机调节分流喷射的喷射正时的方法800。类似于方法700，可在上面所解释的方法600的执行期间，通过控制器实施方法800，以响应于对随机改变给定分流燃料喷射的喷射正时的指示。
[0069]在802处，方法800包括确定第一分流燃料喷射的初始正时。喷射正时可包括喷射开始或喷射结束。如上所解释的，可根据操作参数确定分流喷射的喷射正时。在804处，类似于上述在704处应用的公差，应用公差将喷射正时维持在阈值范围内。在806处，应用随机变化函数，以随机地改变分流喷射正时。该随机变化可类似于方法700在706处所执行的随机变化。在808处，可根据806处所确定的随机变化，调节第一分流喷射正时。
[0070]虽然上述方法随机地调节了分流喷射的燃料质量或喷射正时，但是在一些实施例中可调节燃料质量和喷射正时两者。进一步地，在一些实施例中，可调节第一分流喷射的燃料质量，且还可调节第二分流喷射的燃料质量和喷射正时。进一步地，响应于对压力波正传播于燃料系统的指示，上述方法随机地改变了燃料喷射参数。然而，在一些实施例中，可在压力波建立之前主动地执行随机变化，以便阻止压力波的建立。在这些实施例中，可在每个汽缸周期上自动地执行随机变化或在选定汽缸周期上自动地执行随机变化。
[0071]因此，所述方法提供了一种方法，其包括在单个燃烧周期期间在两个或更多个喷射中将燃料分流喷射至一个汽缸；并随机地改变所述两个或更多个喷射中的至少一个喷射。所述随机改变可包括随机改变燃料喷射质量、喷射正时以及喷射持续时间中的一个或更多个。在一个示例中，该随机改变包括随机改变所述两个或更多个喷射中的第一喷射的燃料喷射质量，且所述方法可进一步包括根据并为了补偿第一喷射的随机变化，调节所述两个或更多个喷射中的第二喷射的燃料喷射质量，其中维持所述两个或更多个喷射(即使具有随机变化)的所需的喷射燃料总量。在另一个示例中，该随机改变包括随机改变所述两个或更多个喷射中的一个喷射的喷射正时。
[0072]在实施例中，方法包括在第一汽缸周期期间将包含至少第一燃料质量和第二燃料质量的燃料分流喷射至一个汽缸；并针对多个随后汽缸周期中的每个周期，相对于第二燃料质量，随机改变第一燃料质量的分流比。所述方法包括随机地调节第一燃料质量并调节第二燃料质量，以补偿对第一燃料质量的调节。调节第一燃料质量包括以低于阈值量从初始的设定点燃料质量调节第一燃料质量。所述初始设定点燃料质量可根据发动机工况被设定。在实施例中，所述方法可进一步包括在第一汽缸周期期间喷射第三燃料质量，其中在每个随后的发动机周期上维持所述第三燃料质量。在每个随后的汽缸周期上，被喷射至汽缸的总燃料质量可保持恒定。
[0073]如本公开中所使用的，在四冲程发动机中，汽缸周期或燃烧周期可指的是给定汽缸的包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程的完整周期。在完整的发动机周期中每个汽缸可经历燃烧或汽缸周期。另外，虽然上述方法随机地调节了第一喷射的燃料质量、持续时间和/或正时，但是应该理解可将对喷射参数的随机调节应用至在一个汽缸周期中所执行的两个或更多个喷射中的适当喷射。例如，如果分流喷射包括五个喷射事件，那么可随机地改变第一、第二、第三、第四或第五喷射。进一步地，如果随机地改变喷射事件使得其燃料质量改变，那么可调节较后的燃料喷射，以补偿该随机变化。因此，如果随机改变第一喷射，那么可调节第二、第三、第四或第五喷射，以补偿该改变。在一些实施例中，为了补偿第一喷射的改变，可调节第二喷射和第三喷射两者。如下面更详细讨论的，其他的喷射调节也是可能的。
[0074]现参照图9，其示出了示例性分流燃料喷射的顺序。通过执行图6方法的图1和图2系统，提供图9顺序。其示出了包括汽缸1、2、3和4的发动机的汽缸正时。应该注意实际的燃料喷射时间可不同于图9所示的正时，因为图9旨在说明本文所述的方法，而不是不出了具体的燃料喷射正时。
[0075]图9顶部的第一、第三、第五和第七绘图表示四缸发动机的汽缸编号一、三、四和二的汽缸冲程。进气冲程缩写为INT，而压缩冲程缩写为C0MP。膨胀冲程缩写为EXP，而排气冲程缩写为EXH。
[0076]图9顶部的第二、第四、第六和第八绘图表示发动机的汽缸编号一、三、四和二的燃烧喷射事件。如图9中所示，在每个燃烧周期期间每个汽缸发生三个喷射事件(或分流喷射)。汽缸编号一的第一汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如902a、904a和906a所示。汽缸编号三的第一汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如908a、910a和912a所示。汽缸编号四的第一汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如914a、916a和918a所不。汽缸编号二的第一汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如920a、922a和924a所示。
[0077]同样地，汽缸编号一的第二汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如902b、904b和906b所示。汽缸编号三的第二汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如908b、910b和912b所示。汽缸编号四的第二汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如914b、916b和918b所示。汽缸编号二的第二汽缸周期的第一分流喷射、第二分流喷射以及第三分流喷射分别如920b、922b和924b所示。
[0078]如上所解释的，可根据工况确定分流喷射数目以及每个分流喷射的喷射正时、燃料质量以及持续时间。在图示的示例中，可以以分级燃烧在怠速运转发动机作，且因此，对于给定汽缸的每个燃烧事件而言，执行三个分流喷射，第三分流喷射正时与点火正时对应。
[0079]在汽缸一的第一汽缸周期的喷射期间，每个喷射事件902a、904a和906a输送相等的燃料质量。然而，在第二汽缸周期，已经将随机变化应用于第一喷射902b的燃料质量，从而导致燃料质量减少。使第二个喷射904b增加对应量。第三喷射906b输送了与第一汽缸周期的第三喷射906a相同的燃料质量。
[0080]对于汽缸三而言，已经将随机变化应用于第一汽缸周期的第一喷射908a，从而增加燃料质量。使第二个喷射910a减少对应量，且第三喷射912a不从初始设定点燃料质量改变。对于第二汽缸周期而言，由于随机变化的原因，第一喷射908b增加且第二喷射910b减少。
[0081]对于汽缸四而言，第一汽缸周期的第一喷射914a、第二喷射916a以及第三喷射918a的燃料质量等于初始设定点燃料质量。然而，第一喷射914a的喷射正时已经延迟。对于第二汽缸周期而言，第二喷射916b的正时已经提前。
[0082]对于汽缸二而言，第一汽缸周期的第一喷射920a的燃料质量增加且第二喷射922a的燃料质量减少。而且，第二喷射922a的喷射正时延迟。对于第二汽缸周期而言，第一喷射920b的燃料质量减少，第二喷射922b的燃料质量增加，且第二喷射922b的喷射正时提前。
[0083]因此，图9所示的顺序包括,在一些示例中仅随机改变燃料质量,在其他示例中仅随机改变喷射正时，且在其他示例中随机改变燃料质量和喷射正时两者。是否仅对参数或多个参数执行对喷射参数的随机调节可取决于压力波的振幅、每个喷射参数的随机变化的公差(例如，如果调节燃料质量的公差非常窄，那么还可调节喷射正时)以及其他的参数。
[0084]应该注意本文所涵盖的示例性控制和评估程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所述的特定程序可表示许多处理策略例如事件驱动、间歇驱动、多任务操作、多线程等等中的一个或更多个策略。因此，可以图示顺序、并行地执行所述的各种措施、操作和/或功能，或在某些情况中省略。同样地，处理的顺序不是必要的以用于达到本文所述的示例性实施例的特征和优势，而是提供为了便于说明和描述。可根据所使用的特定策略，重复地执行一个或更多个的所示措施、操作和/或功能。进一步地,所述的措施、操作和/或功能可以图表表示被编程至发动机控制系统中的电脑可读存储介质的非短暂性存储器的编码。
[0085]应该意识到本文所公开的配置和程序实质是示例性的，且因为许多的变化是可能的，所以这些特定实施例不应被视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4以及其他的发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置的全部新颖和非显见的组合以及子组合，以及本文所公开的其他特征、功能和/或特性。
[0086]权利要求特别指出了被视为新颖和非显见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元素或“第一个”元素或其等同物。该权利要求应该被理解为包括一个或更多个这些元素的结合(既不需要也不排除两个或两个以上这样的元素)。在该或相关申请书中可借助本权利要求的修订或借助新权利要求的提出，要求所公开的特征、功能、元素和/或特性的其他组合和子组合的权利。这些权利要求(在对原权利要求的保护范围上不论更广泛、更窄、相等或不同)还可被视为涵盖在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于操作具有多个汽缸的内燃发动机的方法，所述方法包括，在一个工作周期期间，根据分别定义多个单次喷射过程中的每个相应喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间以及时间设定的可设定分流因素，针对所述多个汽缸中的每个汽缸在所述多个喷射过程中分配燃料， 其中 针对至少一个喷射过程执行随机变化。
2.根据权利要求1中所述的方法，其中所述随机变化发生于针对至少一个喷射过程的时间设定。
3.根据权利要求2中所述的方法，其中在一个汽缸处通过至少一个喷射的时间设定来执行所述随机变化，以使压力脉动的激励失谐。
4.根据权利要求1中所述的方法，其中所述随机变化发生于针对至少两个喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间。
5.根据权利要求1中所述的方法，其中所述随机变化既发生于针对至少一个喷射过程的时间设定，也发生于针对至少两个喷射过程的设定点燃料质量和/或喷射持续时间。
6.根据权利要求5中所述的方法，其中在预定义的公差范围内针对至少两个喷射过程发生所述设定点燃料质量的所述随机变化。
7.根据权利要求1中所述的方法，其中针对至少两个喷射过程发生所述设定点燃料质量的所述随机变化，以便与无所述随机变化的类似操作相比，减少压力波。
8.根据权利要求1中所述的方法，其中针对所述汽缸中的每个汽缸以如下方式发生所述设定点燃料质量的所述 随机变化，即使得针对所述相应汽缸，在全部的所述喷射过程中要喷射的所述设定点燃料质量的总和保持不变。
9.根据权利要求1中所述的方法，其中所述方法还包括作为所述分流因素的总和值的函数生成故障信息。
10.一种用于操作包含多个汽缸的内燃发动机的装置， 其中 所述装置被配置成用于执行如权利要求1中所述的方法。
11.一种方法，包括: 在单个燃烧周期期间将燃料以两个或更多个喷射分流喷射至一个汽缸内；以及 随机改变所述两个或更多个喷射中的至少一个喷射。
12.根据权利要求11中所述的方法，其中所述随机改变包括随机改变燃料喷射质量、喷射正时以及喷射持续时间中的一个或更多个。
13.根据权利要求12中所述的方法，其中所述随机改变包括随机改变所述两个或更多个喷射中的第一喷射的燃料喷射质量，且进一步包括根据并为了补偿所述第一喷射的所述随机变化，调节所述两个或更多个喷射中的第二喷射的燃料喷射质量，其中针对所述两个或更多个喷射，即使具有所述随机变化，仍维持喷射燃料的所需总量。
14.根据权利要求12中所述的方法，其中所述随机改变包括随机改变所述两个或更多个喷射中的一个喷射的喷射正时。
15.一种方法，包括: 在第一汽缸周期期间将燃料以至少第一燃料质量和第二燃料质量分流喷射至一个汽缸内；以及 针对多个随后汽缸周期中的每个周期，随机地改变所述第一燃料质量相对于所述第二燃料质量的分流比。
16.根据权利要求15中所述的方法，其中随机改变所述分流比包括随机调节所述第一燃料质量并调节所述第二燃料质量以补偿对所述第一燃料质量的所述调节。
17.根据权利要求16中所述的方法，其中调节所述第一燃料质量包括从初始设定点燃料质量以低于阈值量来调节所述第一燃料质量。
18.根据权利要求16中所述的方法，其进一步包括根据发动机工况设定所述初始设定点燃料质量。
19.根据权利要求15中所述的方法，其进一步包括在所述第一汽缸周期期间喷射第三燃料质量，其中在所述多个随后发动机周期中的每个周期上维持所述第三燃料质量。
20.根据权利要求19中所述的方法，其中在所述多个随后汽缸周期中的每个周期上，被喷射至所述汽缸的燃料总质量`保持恒定。
【文档编号】F02D41/30GK103485913SQ201310232640
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】G·卢旺, J·沃杰恩, K·格莱瑟, M·马里奇诺, H·H·鲁兰德, T·洛伦茨, M·K·施普林格 申请人:福特环球技术公司