用于控制燃料喷射和燃料喷射系统的方法

用于控制燃料喷射和燃料喷射系统的方法
【专利摘要】本发明涉及用于控制燃料喷射和燃料喷射系统的系统和方法，其中燃料喷射系统包括燃料泵和多个喷射阀，每个喷射阀均连接到内燃发动机的汽缸，其中燃料泵和/或喷射阀产生引起燃料压力波动的压力波，并且其中根据内燃发动机中需求的相应的当前燃料量，通过使用至少一个致动器减少或增加燃料喷射量，以在燃料喷射系统中产生额外的压力波，所述额外的压力波用所述燃料压力波动的至少临时提升修改燃料压力波动。
【专利说明】用于控制燃料喷射和燃料喷射系统的方法
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2013年9月13日提交的德国专利申请N0.102013218358.5的优先权，其全部内容通过弓I用的方式并入本文以用于所有目的。

【技术领域】
[0003]本公开涉及操作放置在燃料系统中以生成额外压力波的致动器的方法和系统。

【背景技术】
[0004]共用燃料导轨喷射系统可用在各种类型的多缸发动机中。该燃料导轨通过泵供给燃料，以产生喷射器喷嘴的必需的压力，从而将燃料喷射到燃烧室中。要喷射的燃料经受在燃料分配导轨和喷射喷嘴内的燃料分配导轨压力。泵和燃料喷射器的操作产生压力波，该压力波导致燃料喷射系统中的燃料压力波动。燃料压力波动引起单独喷射过程的喷射燃料量的不期望的波动。
[0005]Ricc1-Ottati等人在美国6345606中示出了解决燃料系统中的燃料压力波动的一种途径。在其中，经调节或调制通过控制阀的燃料流率，压电致动的燃料喷射器可用于补偿在燃料喷射系统的共用导轨内的压力脉冲。在燃料压力降低期间，压电电压降低，从而降低通过控制阀的燃料流率，并因此补偿了系统中的压力脉冲。Kensuke等人在日本2005-163639A中示出了解决燃料系统中的燃料压力波动的另一种途径。在其中，多级喷射用于设置预喷射和主喷射之间的正时，使得其可以阻止实际命令的喷射量的喘振，所述喘振是由于预喷射期间的燃料的压力脉动所引起的。因此，特定喷射模式的预喷射在多级喷射期间用于抑制压力脉动。
[0006]Ricc1-Ottati等人的以上途径的潜在问题是使用压电燃料喷射器修改喷射期间的燃料流率以便补偿系统中的压力脉冲。因此，通过改变不可提供如期望的准确速率整形的输入信号的变化，该方法控制燃料喷射器的速率形状。Kensuke的途径的另一个潜在问题是为补偿喷射器压力波的目的而相对于主喷射设置预喷射的正时。这不允许多级喷射系统为至燃烧室的燃料输送进行优化。


【发明内容】

[0007]本发明人已经认识到上述问题并且开发出用于改进燃料系统中的压力波动的系统和方法。用于控制燃料喷射系统的燃料喷射的方法，其中燃料喷射系统包括燃料泵和多个喷射阀，每个喷射阀均连接到内燃发动机的汽缸，其中燃料泵和/或喷射阀产生引起燃料压力波动的压力波，其中根据内燃发动机中需求的相应的当前燃料量，通过使用至少一个致动器减少或增加燃料喷射量，以在燃料喷射系统中产生额外的压力波，或临时修改燃料喷射系统中的平均燃料压力，其中额外压力波用所述燃料压力波动的至少临时升压修改燃料压力波动。
[0008]作为一个示例，设定点燃料导轨压力可基于发动机载荷和发动机转速设置，使得最小允许脉冲宽度不下冲。可启动放置在燃料系统中的致动器以产生额外的压力波，从而将燃料喷射系统中的平均燃料压力临时修改为设定点燃料导轨压力。致动器的启动可以被确定，以便喷射器的正时可以针对发动机工况而被优化。
[0009]这样，在修改燃料系统中出现的压力波动的所选工况期间，可将致动器放置在燃料喷射系统中，其中压力波动为具有高压泵和喷射器或其谐波的频率的燃料压力振荡。通过启动致动器以产生额外的压力波，可以针对性的方式实现燃料系统压力。例如，在燃料以最小脉冲宽度喷射之前，可启动致动器以更好地使更精确的燃料计量可用。致动器的使用允许燃料喷射系统的优化，并且允许基于发动机工况设定正时和脉冲宽度，而不调节正时和脉冲宽度来补偿压力波动。
[0010]应该理解，提供以上
【发明内容】
是为了以简化形式引入所选概念，其将在【具体实施方式】中进一步描述。这并非意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1示意性示出了说明多缸发动机的一个汽缸和燃料系统的发动机。
[0012]图2示意性示出了根据本公开的实施例的燃料系统。
[0013]图3说明了每次喷射需求的燃料量和每次喷射所输送的燃料量之间的变化。
[0014]图4用图形示出了示例性的四缸喷射燃料压力波动。
[0015]图5说明了使用致动器提升燃料系统中的压力波的示例。
[0016]图6说明了使用致动器暂时改变燃料系统的当前平均压力水平的示例。
[0017]图7是燃料系统中用于产生额外压力波的致动器的启动的示例性时间线的图形表不。
[0018]图8示出用于操作燃料系统的示例方法，其中致动器放置在该燃料系统中。
[0019]图9示出启动燃料系统中的致动器的示例方法。

【具体实施方式】
[0020]本公开涉及用于控制燃料喷射和燃料喷射系统的系统和方法。图1和图2所说明的内燃发动机中的燃料系统可具有在燃料系统操作期间出现的压力波动。如图3和图4所说明的，这些压力波动可引起喷射的燃料量的不期望的波动。如图5、图6和图7所示，可启动放置在图2所说明的燃料系统中的致动器，以提供燃料系统中额外的压力波，从而修改压力波动并且因此修改喷射的燃料量。可响应于燃料压力波动和需求的燃料量，诸如使用图8和图9所示的示例性方法而操作致动器。
[0021]在操作具有高压燃料喷射系统的机动交通工具期间，出现的潜在问题是:压力波可由喷射阀的打开和关闭过程引起，并且也可由燃料泵的操作引起，并且压力波导致燃料压力波动和单独喷射过程的喷射的燃料量的不期望的波动。因为燃料压力波动，导致喷射燃料量的相对大的百分比变化，所以在可能需要相对少的燃料量的这种操作相位中，此类燃料压力波动可以是特别严重的。
[0022]用于阻尼液压管线中的压力振荡的装置和方法从DE 10316946 A1中已知。这里借助于控制装置/调整装置控制例如具有压电元件的致动器，以便形成压力振荡，所述压力振荡至少大致与液压管线中的压力振荡反向，并且至少大致与该液压管线中的压力振荡的振幅相等，该液压管线中的压力振荡是在传感器的辅助下检测到的并且由压力源输出。当不同的压力振荡集合到一起时，借助于出现的叠加可在理想情况下实现振荡的消除。
[0023]本公开的一个目的是提供用于燃料喷射系统的操作的方法和装置，其更好地使更精确的燃料计量可用，特别是在用相对低的需求的燃料量的操作相位中。
[0024]使用根据本公开的用于控制燃料喷射系统的燃料喷射的方法，其中燃料喷射系统包括燃料泵和多个喷射阀，每个喷射阀均连接到内燃发动机的汽缸，并且其中燃料泵和/或喷射阀产生引起燃料压力波动的压力波，根据内燃发动机中需求的相应的当前燃料量，使用至少一个致动器减少或增加燃料喷射量，以便在燃料喷射系统中可产生额外的压力波，或暂时改变燃料系统的当前平均压力水平，其中额外的压力波用所述燃料压力波动的至少临时扩增修改燃料压力波动。
[0025]本公开特别基于操纵燃料压力波动和由燃料喷射系统中的压力波针对性产生的平均压力水平的概念，以便导致燃料计量精确度的提高，其中燃料压力波动由于喷射阀的打开和关闭过程或由于燃料泵的操作已经出现。这特别应用于需求的燃料量相对低的操作相位中。
[0026]根据本公开，在此处没有发生上述常规途径中存在的燃料压力波动的液压抑制或阻尼，但是用临时提升或减少可稳定发生的燃料压力波动，并且可以受控的方式使用燃料压力波动以根据需求扩增或减少燃料喷射量。例如，受控减少燃料喷射量在燃料喷射阀的最小通流或其可变性通过控制喷射阀不再充分可调节的情形中可以是期望的或有利的。
[0027]根据本公开的燃料计量的操纵或控制也可用于补偿喷射阀可变性，诸如由于制造和老化发生例如“从项目到项目”，其中特别是在常规途径中，提供此类补偿的用于调整燃料喷射的调整装置可以被省略。
[0028]特别地，通过使用包括至少一个压电元件的致动器(例如，以快速压电致动器或磁性致动器的形式)可特别实施根据本公开的操纵或控制，如果这在当前被认为是喷射的燃料量的变化，那么致动器产生压力波或平均压力调节。这里，可以针对性的方式使用变体中的最大值和最小值(“峰值”和“谷值”)以根据需求增加或减少喷射的燃料喷射量。
[0029]除了压电元件或压电开关的开关可用于产生压力波。因此，在其他实施例中，通过以常规的方式借助于可变可用磁场或电场而引起流体的粘度改变或硬化，并且通过使用所述流体的粘度改变或硬化来控制用于产生压力波的致动器，可使用磁流变液或电流变液。
[0030]在一个示例中，电流变液可以是作为载流流体的硅油中的聚氨酯微粒的电流变悬浮液。在另一个示例中，在例如矿物油或合成油的载流流体中的磁性极化(例如，铁)微粒的悬浮液也可用作磁流变液。
[0031]因此，根据本公开，压力波诱发的喷射燃料量的变化可以针对性的方式产生，并且其可用于提高燃料计量的准确性，特别是在需求相对小的燃料量的情况下。
[0032]在以下说明和从属权利要求中可发现其他实施例。
[0033]下面参考附图使用示例性实施例解释本公开。
[0034]图1是示出多缸发动机10的一个汽缸的示例性实施例的示意图，该发动机10可包括在汽车的推进系统中。通过包括控制器12的控制系统和车辆操作员132经由输入装置130的输入，至少部分控制发动机10。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。
[0035]控制器22在图1中示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 23、在该特定的示例中示为只读存储器芯片(ROM) 106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) 108、保活存储器(KAM) 110和数据总线。控制器22可接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，其包括:来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118 (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);以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可由控制器22从信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供在进气歧管中的真空或压力指示。注意可使用上述传感器的各种组合，诸如没有MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。例如，在化学计量比操作期间，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。进一步地，该传感器连同检测到的发动机转速可提供被引入汽缸中的充气(包括空气)的估计。
[0036]存储介质只读存储器106可用表示由处理器102可执行的指令的计算机可读数据编程，该指令用于执行下述方法以及预期的但没有具体列出的其他变体。
[0037]发动机10的燃烧室(即，汽缸)30包括其中放置有活塞36的燃烧室壁32。如图所示，活塞36耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统耦接到交通工具的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可经由飞轮耦接到曲轴40，以使发动机10的起动操作可用。
[0038]如图1的示例中所示，燃烧室30经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并且经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个节气门和/或两个或更多个排气门。
[0039]在本示例中，进气门52和排气门54经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53均可包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器22操作的凸轮廓线变换(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)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气门52和排气门54的位置分别由位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可由电动气门致动控制。例如，汽缸30可替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0040]如图1所示，进气通道42包括具有节流板64的节气门62。在该具体实施例中，节流板64的位置可通过控制器22经由提供给电动马达或包括节气门62的致动器的信号而被改变，这是通常被称为电子节气门控制(ETC)的配置。以这种方式，可操作节气门62以改变提供到在其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气。例如，节流板64的位置通过节气门位置信号TP提供到控制器22。进气通道42还包括用于提供各自的信号MAF和MAP到控制器22的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
[0041]在一些实施例中，燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室可在具有或不具有点火火花的压缩点火模式下操作。在其他示例中，在所选的操作模式下，发动机10可另外地或可替代地包括点火系统，该点火系统响应于从控制器22接收的火花提前信号经由火花塞向燃烧室30提供点火火花。
[0042]所示排气传感器126耦接到在排放控制装置70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEG0(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO、HEG0(加热型EGO)、N0X、HC或CO传感器。所示排放控制装置70沿排气传感器126下游的排气通道48布置。装置70可为三元催化剂(TWC)、N0X捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10的操作期间，通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个汽缸，排放控制装置70可被周期性地重置。
[0043]燃料喷射器7被显示为直接耦接到燃烧室30，以便将燃料与经由电子驱动器68从控制器22接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接喷射到燃烧室30中。以这种方式，燃料喷射器7提供进入燃烧室30内的燃料的所谓的直接喷射。例如，燃料喷射器可安装在燃烧室(如图1所示)的侧面或其顶部。如下面将参考图2更加详细所述，燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统1输送至燃料喷射器7。在一些实施例中，在提供进入燃烧室30上游的进气道的所谓的燃料的进气道喷射的配置中，燃烧室30可替代地或另外地包括布置在进气歧管44中的燃料喷射器。
[0044]如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸；应该理解，每个汽缸均可类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
[0045]图2是示出共用导轨系统形式的燃料喷射系统的示例设计的示意图。图2示出内燃发动机10的燃料喷射系统1的示例，该系统包括第一燃料泵2，该第一燃料泵2从燃料箱3中抽吸燃料，并且经由至少一个燃料泵管线4在高压下将燃料朝至少一个共用燃料导轨5输送。喷射器管线6将泵送的燃料馈送到燃料喷射器7，以供给燃料以供内燃发动机10的汽缸30中的燃烧，诸如图1所示的汽缸。
[0046]燃料回流管线11与燃料箱3流体连通，以将多余的燃料从共用燃料导轨5返回至箱。回流管线11耦接到第一燃料泵2的吸入侧，该第一燃料泵2在所示的示例性实施例中呈现为高压泵2。在另一个示例中，燃料系统可以为无返回的系统。
[0047]燃料回流管线11包括控制元件系统9，该控制元件系统9以示例的方式显示为包括多个平行阀13和14。在该示例实施例中，阀13、14分别包括两个平行止回阀15和16，其经配置限制在相反方向上的流量。第一止回阀13布置在第二止回阀14的下游，但是布置在燃料回流管线11耦接到燃料泵2的点的上游。两个止回阀13、14都连接到燃料箱3。第一止回阀13经设计使得来自回流管线的燃料压力可排出到燃料箱3，并且因此当达到或超过燃料回流管线11中的校准的燃料压力阈值时，燃料箱3可发生燃料流动。第二止回阀14经设计使得没有燃料可以从燃料回流管线11流出到燃料箱3中，并且因此当内燃发动机10停止时，燃料回流管线11中的燃料压力由此得以维持。第二止回阀14经设计使得燃料可经由位于燃料箱3内的第二低压燃料泵17从燃料箱3朝燃料回流管线11流动并且流入燃料回流管线11。
[0048]致动器8被显示为处于燃料泵管线4和/或喷射器管线6上的可行的位置。在一个示例中，只有一个致动器包括在所述系统中。在另一个示例中，两个或更多个致动器包括在所述系统中。在燃料系统中，致动器8是与喷射器7的致动器分离的致动器。
[0049]通过也称为喷射器的喷射阀7的打开和关闭过程以及也通过燃料泵2的操作，可在燃料喷射系统1中引起压力波。根据本公开，以这种方式引起的燃料波动可借助于产生额外压力波的至少一个致动器8 (例如其可设计为压电开关，并且以示例的方式在图2中指示了其可能的位置)修改，根据当前需求的燃料量，通过致动器8可以针对性的方式减少或增加由喷射阀7所喷射的相应燃料量。由燃料泵2和/或喷射阀7所引起的燃料压力波动可被临时修改，以便通过所得的稳定的燃料波动或所得的平均燃料压力的短暂改变而实现精确的燃料计量。由致动器8在所限定的时间点产生的相应的压力波动可以针对性的方式使用，以增加或减少喷射量。致动器8可位于共用导轨5或喷射管线6上。致动器8不用于控制通过喷射器7的燃料喷射。
[0050]图3是每次喷射需求的燃料量对每次喷射输送的燃料量的示例性图形表示300。基于每次喷射需求的燃料量，控制器可设定喷射器的燃料脉冲宽度和正时。如线302所示，每次喷射输送的燃料量应该与每次喷射需求的燃料量以线性方式相互关联。然而，由于燃料系统中的压力波动，诸如那些可由操作高压泵和/或喷射器产生的压力波动，对于给定的需求的燃料量，每次喷射输送的燃料量示出了可变性，从而导致如上阈值范围304和下阈值范围306所示的输送量范围。因为压力波动具有较大影响，所以在较低的需求量处输送量的范围可以较大。因此，对于喷射过程的喷射的燃料量的不期望波动可引起经由喷射器要输送到燃烧室的不期望的量。如由靠近线302的上阈值范围304和下阈值范围306的范围所示，随着每次喷射需求的燃料量的增加，系统中的压力波动对每次喷射的输送量的影响较少。例如，在每次喷射需求的燃料量低的地方，诸如在线308处每次喷射需求的燃料量，每次喷射输送的燃料量可以是沿着线308的量。因此，燃料系统中的燃料压力波动引起每次喷射输送的燃料量的不期望波动，并且可引起每次喷射需求的燃料量与每次喷射输送的燃料量之间的大百分比的偏差。
[0051]图4示意性示出了具有四个汽缸的发动机的燃料系统压力波动的示例迹线400，其中作为示例，所述四个汽缸的点火序列为1-3-4-2。在其他示例中，诸如1-2-4-3的其他点火序列也是可能的。进一步地，其他数目的汽缸和布置也是可能的。燃料系统压力402示出了由于泵的操作引起的波动。在404，打开第一喷射器以将燃料输送至汽缸1。脉冲宽度408控制喷射器的打开持续时间。当喷射器打开时，由于燃料从燃料系统中去除并且输送至燃烧室，燃料系统中的压力在404处下降。当喷射器关闭时，在406处燃料系统示出压力波动的频率比来自泵的噪音的频率更高。这些高频波动可来自于喷射器的操作。当泵操作时，在第一喷射之后燃料系统压力增加。在用于其他汽缸的喷射的脉冲宽度410、412和414之后，可以看到燃料系统压力中的类似波动。这些燃料压力波动引起燃料系统压力的改变，其可导致在随后的喷射期间所输送的燃料量不准确。如图3所示，在低的需求燃料量处，并且如果喷射正时不允许所述系统在下一次喷射之前稳定燃料系统压力，燃料压力波动可更重要。因此，为了更好地使更接近每个喷射器的需求的燃料量的每个喷射器的输送的燃料量可用，放置在如图2所示的燃料系统中的致动器可用于修改燃料系统中出现的压力波动。
[0052]图5和图6用图形示出使用致动器生成燃料系统中的额外压力波以修改燃料系统压力并影响每次喷射输送的燃料量。致动器可放置在如图2所示的燃料系统中。
[0053]图5说明了通过使用放置在燃料系统中的致动器生成额外的压力波，修改燃料系统中的燃料压力波动以临时提升所述燃料压力波动的示例图示500。例如，提升燃料系统中的压力可增加每次喷射期间输送的燃料量，并且减少喷射的燃料量与需求的燃料量的百分比变化。这可在当需求相对低的燃料量时完成，并且此类燃料压力波动引起不期望的波动，其可引起喷射的燃料量与需求的燃料量的大百分比偏差。曲线502说明了由于放置在燃料系统中的高压泵而产生的压力波动。在该示例中，当喷射器在时间510打开达脉冲宽度512时，对于此次喷射则输送了可小于需求的燃料量的燃料量。脉冲宽度可接近最小脉冲宽度，并且因此需求少燃料量。在打开喷射器之前的时间，可通过控制器用控制信号504启动致动器，以产生系统中额外的压力波506。额外的压力波506与已经存在于系统中的压力波502相互作用，以产生整体压力波508。在该示例中，在喷射器脉冲宽度512开始的时间510，整体压力波508比压力波508具有更高的振幅。因此，燃料压力波动在燃料系统中临时提升，其可引起燃料喷射量的增加，并且导致每次喷射输送的燃料量在每次喷射需求的燃料量的可接受的偏差内。在该示例中，由于在燃料系统中的泵操作，所以仅有一个致动器用于产生额外的压力波以提升燃料压力波动。在另一个示例中，一个以上的致动器可用于产生多个额外的压力波以提升燃料压力波动。
[0054]图6说明了通过使用放置在燃料系统中的致动器生成额外的压力波以临时修改燃料喷射系统中的平均燃料压力从而修改燃料系统中的燃料压力波动的示例图600。在该示例中，燃料系统中的压力波动606来自操作中的泵和喷射器。当喷射器关闭时，喷射器脉冲宽度602完成，从而将高频噪音添加到泵的噪音。压力波动606在随后的喷射612中可引起不期望的波动。可通过控制器用控制信号604启动致动器，以便产生额外压力波608来临时修改燃料喷射系统中的平均燃料压力，从而产生整体压力波610。因此，整体压力波可以在平均燃料压力下，其可导致每次喷射输送的燃料量在每次喷射需求的燃料量的可接受的偏差内。在该示例中，喷射器压力波和泵压力波引起燃料压力波动，其导致喷射的燃料量的不期望的波动。致动器可用于产生额外的压力波，其减少了喷射的燃料量的不期望的波动。该示例说明了启动致动器以产生减少输送的燃料量的燃料系统压力。
[0055]图7示出了启动放置在燃料喷射系统中的致动器以修改燃料系统中的燃料压力波动，从而更好地使更精确的燃料计量可用的示例图700。图700概括了当可启动致动器以修改燃料压力波动时在发动机操作期间可遇到的各种情形和说明的实例。图700说明了燃料系统压力702与时间的关系，致动器控制信号704、724与时间的关系，喷射器脉冲宽度706、712、718、726与时间的关系，在每个脉冲宽度所需求的燃料量708、714、720、728与时间的关系，以及在每个脉冲宽度所输送的燃料量710、716、722、730与时间的关系。
[0056]在时间段t0至tl期间，示出了燃料系统压力702中的燃料压力波动。由于燃料泵和/或喷射器的操作，燃料压力可波动。在燃料系统中压力的改变可引起输送的燃料量示出与需求的燃料量的百分比偏差。
[0057]在时间段tl至t2期间，使用控制器启动致动器以提供致动器控制信号704，以便在喷射事件之前修改在燃料系统中的燃料压力波动，从而更好地使输送的燃料量能够在需求的燃料量的可接受范围内。在该示例中，致动器信号704用于产生额外的压力波，其临时提升燃料压力波动并因此提升燃料系统压力702。
[0058]在时间段t2至t3期间，用喷射器脉冲宽度706打开并关闭喷射器，以便将燃料输送到燃烧室。在该示例中，脉冲宽度处于最小脉冲宽度。在先前的时间段tl至t2中的致动器控制信号704之后，脉冲宽度706出现。因此，在脉冲宽度706开始并且喷射器打开时，燃料系统压力702临时提升。在燃料系统中增加的压力可增加输送的燃料量710，使得输送的燃料量等于需求的燃料量708。例如，在具有低的需求的燃料量的最小脉冲宽度处，存在于燃料系统中的压力波动可导致要输送的燃料量比发动机操作参数所需求的燃料量更小。因此，在燃烧事件期间的空燃比未被优化。通过在喷射之前经由放置在燃料系统中的致动器增加燃料系统压力，使需求的燃料量和输送的燃料量能够更好地具有低的百分比变化，从而优化燃烧过程，其中致动器产生额外的压力波以临时提升系统压力。
[0059]在时间段t3至t4期间，说明了可在喷射事件之后出现的燃料系统压力702的波动。燃料系统压力702示出了由于喷射器关闭和泵的操作而导致的较高频率波动以及低频率波动。在燃料系统压力702中的这些压力波动可影响在随后的喷射中输送的燃料量。在时间段t4至t5期间，需求大量的燃料并且应用更长的脉冲宽度712。需求的燃料量714匹配输送的燃料量716。例如，在较大的需求的燃料量处，由于喷射器打开达更长的时间段，所以燃料系统压力波动对输送的燃料量的变化的百分比可具有较小的影响。因此，当需求的燃料量大时，可以无需启动致动器。
[0060]在时间段t5至t6期间，说明了可在喷射事件之后出现的燃料系统压力702的压力波动。可看到与那些在时间段t3至t4描述的压力波动类似的压力波动。
[0061]在时间段t6至t7期间，在最小脉冲宽度718处，需求低的燃料量720。在该时间段和先前的时间段期间，致动器未启动。因此，没有提供修改燃料系统中的压力波动的额外的压力波。输送的燃料量722被看作小于需求的燃料量720。这是示出燃料系统中的压力波动如何引起输送的燃料量的不期望波动的示例。因此，由于喷射到燃烧室的不精确的燃料量，所以发动机的燃烧效率可衰退。
[0062]在时间段t7至t8期间，看到燃料系统压力702由于如先前所述的泵和喷射器的操作而存在的压力波动而改变。
[0063]在时间段t8至t9期间，将致动器信号724应用到致动器，以产生燃料系统中额外的压力波，从而临时修改燃料系统中的平均燃料系统压力。具有最小波动的燃料系统压力702被看作几乎是恒定的。
[0064]在时间段t9至tlO期间，喷射器脉冲宽度726应用到喷射器，以将燃料输送到燃烧室。由于启动致动器而在先前时间段期间产生额外的压力波，所以在喷射开始处的燃料系统压力702几乎是恒定的。输送的燃料量730等于需求的燃料量728。这是需求的中等燃料量的示例。在时间tlO之后，燃料系统压力702由泵建立支持(back up)，并且示出由于泵和燃料喷射而导致的压力波动。
[0065]图8示出了用于操作其中放置有致动器的燃料喷射系统的示例方法800。
[0066]在802，该方法可测量和/或估计发动机工况。工况可包括冷却剂温度、周围温度和压力、空燃比等。
[0067]在804，该方法可测量燃料导轨压力。燃料导轨压力可使用放置在燃料系统中的压力传感器测量。在一个示例中，压力传感器可放置在泵的上游。在另一个示例中，压力传感器可放置在燃料导轨中。压力可随着时间被测量以确定存在于燃料系统中的压力波动。在另一个示例中，模型可用于利用交通工具操作参数计算存在于燃料系统中的压力波动。
[0068]在806，该方法可确定喷射器正时。可以基于诸如期望的空燃比、汽缸中的空气和燃料混合物、进气门正时等参数确定喷射器正时。
[0069]在808，该方法可确定需求的燃料量、喷射量。需求的燃料量可基于期望的空燃比、凸轮正时等确定。
[0070]一旦确定燃料喷射正时和需求的燃料量，程序800就前进到810，在810，确定需求的燃料量是否低于阈值燃料量。在一个示例中，阈值燃料量可基于设定的燃料量，该设定的燃料量诸如为这样的量，低于该量，则每次喷射输送的燃料量的不期望波动导致与每次喷射需求的燃料量的高百分比变化。在另一个示例中，可基于发动机转速和发动机载荷设定阈值燃料量。
[0071]如果在810为是，即需求的燃料量小于阈值燃料量，则该方法前进到812。如图3所示，在低于阈值燃料量的需求的燃料量处，存在于燃料系统中的压力波动可引起输送的燃料量的大偏差。在812，该方法可确定脉冲宽度是否小于阈值脉冲宽度。阈值脉冲宽度可设定为接近最小脉冲宽度。如果是，即脉冲宽度小于阈值脉冲宽度，则该方法前进到814以启动致动器来提升该示例方法中的燃料压力。例如，在第一工况期间，方法800可提升存在于燃料系统中的燃料压力波动。第一工况可包括在最小脉冲宽度处的脉冲宽度或低于阈值量的需求的燃料量。在另一个示例方法中，通过启动致动器，燃料压力可修改为处于平均燃料压力。图9示出启动致动器的示例方法。该方法然后可前进到822并且继续如所确定的燃料喷射。
[0072]如果在810为否，即需求的燃料量不小于阈值燃料量，或如果在812为否，即脉冲宽度不低于阈值脉冲宽度，则该方法前进到816。在816，该方法确定压力波动是否在可接受范围之外。例如，可确定具有高振幅的压力波动在可接受范围之外。在另一个示例中，对于确定的喷射器正时和燃料量，可确定压力波动的平均燃料压力高于或低于燃料压力。如果在816为否，则该方法前进到820并且不启动致动器。该方法然后前进到822并且继续如所确定的燃料喷射。
[0073]如果在816为是，即压力波动在可接受范围之外，则该方法前进到818并且启动致动器以修改平均燃料压力。例如，在第二工况期间，当压力波动具有的振幅高于阈值振幅时，可启动致动器以产生降低压力波动的振幅的额外的压力波。在另一个示例中，可启动致动器以将平均燃料压力修改到增加的平均值。该方法然后可继续如在822确定的燃料喷射。
[0074]转向图9，其示出了启动燃料系统中的致动器的示例方法900。例如，该方法可在方法800的步骤814和步骤818处运行。启动致动器产生可以针对性的方式使用的额外的压力波，从而更精确地输送每次喷射的燃料量。
[0075]在902，该方法可确定致动器是否正被启动。如果致动器未被启动，则该方法前进到904并且不启动致动器。然后该方法结束。
[0076]如果在902，该方法确定致动器正被启动，则该方法前进到906。在906，该方法确定将要修改的燃料导轨中的压力波动。在一个示例中，可使用储存的波形以便确定可存在于燃料系统中的压力波动。
[0077]在908，该方法可确定用于需求的燃料量的致动器信号。这可包括在910确定期望的致动器压力波以修改燃料系统中的压力波动，以及在912确定用于致动器启动的控制信号和控制信号的正时。例如，如果方法800确定致动器被启动以提升燃料系统压力，则方法900在908可确定将燃料系统压力修改到增加的致动器信号。
[0078]在914，该方法可以在确定的正时用确定的致动器信号启动致动器，以产生系统中的额外的压力波，该额外的压力波以针对性的方式修改燃料系统中的压力波动，使得输送的燃料量可以等于需求的燃料量。
[0079]这样，致动器可提供在燃料系统中以产生额外的压力波来修改燃料系统中的燃料压力波动，从而在某些工况下的燃料喷射期间更好地启用更精确的燃料计量。这允许为需求的燃料量优化燃烧过程。在燃料喷射期间，可根据需要操作致动器以输送需求的燃料量。因此，可以使用放置在燃料系统中的至少一个致动器通过产生额外的压力波而优化燃料喷射系统的燃料计量。
[0080]燃料系统中的压电致动器的启动可以各种方式控制。例如，致动器启动正时可被选择为具有和燃料泵和/或喷射器启动操作一样的频率，以及引起压力波添加到一起的相位，其中在添加波形的峰值期间，喷射器启动的正时(例如，准时)出现，以提供增加的压力。在其他工况下，启动正时可仍然具有共同频率，但是具有取消波的峰值的不同相位，使得喷射器燃料压力较低或具有比否则可能出现的情况低的最小阀，并且喷射器可在该较低持续时间期间启动，以准时减少给定喷射器的喷射的燃料量。这样，在没有必要对平均导轨压力做出大改变的情况下，喷射器的调节比(turn down rat1)或动态范围可以增加，并且进一步地，以这样的方式，在无需改变平均导轨压力的情况下，即使从一个燃烧事件到下一个燃烧事件，要点燃的下一个喷射器可仍然具有在期望值处的压力，使得实现有效导轨压力的迅速改变。
[0081]注意，在此包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或交通工具系统配置一起使用。在此公开的控制方法和程序可存储为非暂时性存储器中的可执行指令。在此描述的特定程序可表示任何数目的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种行为、操作和/或功能可按说明的顺序执行、并行执行、或在一些情况下被省略。同样，处理的顺序不是实现在此所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述而提供。根据所使用的具体策略，可重复执行所说明的行为、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所述行为、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内的代码。
[0082]应该清楚，因为可能有许多变化，所以在此公开的配置和程序实际上是示例性的，并且这些特定的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缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的不同系统和配置，以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0083]随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提交新的权利要求而要求保护。此类权利要求，无论比原始权利要求的保护范围更宽、更窄、相同或不同，同样被视为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于控制燃料喷射系统的燃料喷射的方法，其中所述燃料喷射系统包括燃料泵和多个喷射阀，每个喷射阀连接到内燃发动机的汽缸，其中所述燃料泵和/或喷射阀产生引起燃料压力波动的压力波，其中: 根据在所述内燃发动机中需求的相应的当前燃料量，通过使用至少一个致动器减少或增加所述燃料喷射量，以在所述燃料喷射系统中产生额外的压力波，或临时修改所述燃料喷射系统中的所述平均燃料压力，所述额外的压力波用所述燃料压力波动的至少临时提升修改所述燃料压力波动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述致动器包括至少一个压电元件。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述致动器由磁流变液或电流变液控制或调整。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述致动器包括至少一个磁性致动器。
5.一种用于包括高压泵、致动器和喷射器的燃料喷射系统的方法，其包括: 启动放置在所述喷射器和所述泵之间的所述致动器，以产生额外的压力波来修改所述燃料系统中的压力波动，所述额外的压力波处于所述高压泵和所述喷射器和/或其谐波的频率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中启动所述致动器包括以相对于所述喷射器的启动的确定的相位生成所述额外的压力波。
7.一种用于燃料系统的方法，其包括: 在第一工况期间，通过启动在喷射器上游的致动器而临时提升燃料压力；以及 在第二工况期间，通过启动上游的所述致动器而临时减小燃料压力。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一工况包括需求的燃料量低于阈值量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二工况包括所述燃料压力波动的振幅大于阈值振幅。
10.一种用于具有向多个喷射器供给燃料的燃料导轨的燃料喷射系统的方法，其包括: 确定所述燃料系统中的燃料压力波动； 确定喷射正时和脉冲宽度； 确定需求的燃料量；以及 通过经由所述燃料系统中的致动器产生额外的压力波而修改所述燃料压力波动和所述喷射正时。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述额外的压力波提升所述燃料压力波动。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述额外的压力波修改所述平均燃料压力。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述致动器由压电元件启动，以产生所述额外的压力波。
【文档编号】F02D41/30GK104454207SQ201410464834
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】O·贝克迈尔, J·沃雅恩, D·范贝贝尔, K·格莱瑟, U·鲁特 申请人:福特环球技术公司