本发明总体上涉及一种控制车辆的内燃机的方法，且更具体地涉及一种计算燃料喷射事件发生时的曲轴角位置的方法。
背景技术：
内燃机的最佳运行要求在曲轴定位于特定的旋转角度时将燃料喷射到汽缸孔中，由此将活塞正确地定位在汽缸孔内。发动机控制器向燃料喷射器发送控制信号，燃料喷射器转而将燃料喷射到汽缸孔内，即一次燃料喷射事件。在控制信号被发送到燃料喷射器的时刻和燃料喷射器将燃料喷射到汽缸孔内的时刻之间存在时间延迟。该时间延迟随着燃料喷射器的磨损发生变化。为了补偿时间延迟的变化，必须调整燃料喷射信号的正时。计算燃料喷射事件发生时的曲轴角位置，以便发动机控制器确定何时调整燃料喷射信号的正时以及调整多少。
技术实现要素：
提供了一种控制内燃机的方法。该方法包括计算前次燃料喷射事件发生时的内燃机的曲轴角位置。发动机控制器根据以下等式计算曲轴的角位置：
在所述控制内燃机的方法的一个方面，在曲轴的旋转期间连续地感测内燃机的燃料轨内的燃料压力，以便限定燃料压力数据流。
在所述控制内燃机的方法的另一个方面，发动机控制器确认燃料压力数据流中的压降。发动机控制器还限定了燃料压力数据流中的周期开始位置和燃料压力数据流中的周期结束位置。周期开始位置被限定为在所确认的压降之前发生。燃料压力数据流在燃料压力数据流中的周期开始位置和所确认的压降之间保持基本恒定的预喷射燃料压力。周期结束位置被限定为在所确认的压降之后发生。燃料压力数据流在燃料压力数据流中的所确认的压降和周期结束位置之间保持基本恒定的后喷射燃料压力。
在所述控制内燃机的方法的另一个方面，发动机控制器在发动机循环期间将所计算的前次燃料喷射事件发生时的曲轴角位置与相对于曲轴的上死点(tdc)位置的曲轴的绝对位置相关联。将所计算的曲轴角位置与曲轴的绝对位置相关联包括根据以下等式计算前次燃油喷射事件发生时的曲轴的绝对角位置：
还提供了一种计算燃料喷射事件发生时的曲轴角位置的方法。该方法包括求第一多项式函数
在所述计算曲轴角位置的方法的一个方面，在曲轴的旋转期间连续地感测内燃机的燃料轨内的燃料压力，以限定燃料压力数据流。
在所述计算曲轴角位置的方法的另一个方面，确认燃料压力数据流中的压降。限定燃料压力数据流中的周期开始位置。周期开始位置在所确认的压降之前发生。燃料压力数据流在燃料压力数据流中的周期开始位置和所确认的压降之间保持基本恒定的预喷射燃料压力。燃料压力数据流中的周期开始位置是第一多项式函数和第二多项式函数的积分的下限，并且被定义为对于第一和第二多项式函数的积分等于零。限定燃料压力数据流中的周期结束位置。周期结束位置在所确认的压降之后发生。燃料压力数据流在燃料压力数据流中的所确认的压降和周期结束位置之间保持基本恒定的后喷射燃料压力。燃料压力数据流中的周期结束位置是第一和第二多项式函数的积分的上限，并且被定义为对于第一和第二多项式函数的积分等于2π。
在所述计算曲轴角位置的方法的另一个方面，在发动机循环期间将所计算的燃油喷射事件发生时的曲轴角位置与相对于曲轴的上死点(tdc)位置的曲轴绝对位置相关联。将所计算的曲轴角位置与曲轴绝对位置相关联包括根据以下等式计算前次燃油喷射事件发生时的曲轴的绝对角位置：
还提供了一种车辆。该车辆包括具有多个汽缸的内燃机和可绕曲柄轴线旋转的曲轴。燃料轨可操作成将加压燃料供应到多个汽缸中的每一个中。发动机控制器控制内燃机的运行。发动机控制器包括处理器和有形非瞬时性存储器，该存储器上记录有包括曲轴角位置计算算法的计算机可执行指令。处理器可操作成根据以下等式执行曲轴角位置计算算法，以计算燃料喷射事件发生时的曲轴角位置：
在所述车辆的一个方面，处理器可操作成执行曲轴角位置计算算法，以基于所计算的前次燃料喷射事件发生时的曲轴角位置来调整未来燃料喷射事件的燃料喷射正时，使得未来燃料喷射事件在期望的曲轴角位置处发生。
在所述车辆的另一个方面，处理器可操作成执行曲轴角位置计算算法，以确认燃料压力数据流中的压降。然后，处理器可以在所确认的压降之前限定燃料压力数据流中的周期开始位置以及在所确认的压降之后限定燃料压力数据流中的周期结束位置。燃料压力数据流在燃料压力数据流中的周期开始位置和所确认的压降之间保持基本恒定的预喷射燃料压力。燃料压力数据流在燃料压力数据流中的所确认的压降和周期结束位置之间保持基本恒定的后喷射燃料压力。
在所述车辆的另一个方面，处理器可操作成执行曲轴角位置计算算法，以计算前次燃料喷射事件发生时的相对于曲轴的上死点(tdc)位置的曲轴的绝对角位置。处理器根据以下等式计算曲轴的绝对角位置：
因此，计算燃料喷射事件发生时的曲轴角位置的方法使发动机控制器能够调整燃料喷射事件的正时，使得在曲轴处于最佳角位置时发生燃料喷射事件。本文所述的方法提供了一种新型独特的用于计算燃料喷射事件发生时的曲轴角位置的过程，这使得发动机控制器进行的计算比其它已知的方法少。减少计算次数以及改变发动机控制器计算燃料喷射事件发生时的曲轴角位置所必须执行的过程类型缩短了发动机控制器的处理时间，这使得发动机控制器能够执行其它重要的计算和/或处理，从而改善发动机控制器和内燃机的运行。
通过对实施教导的最佳实施例的详细描述并结合附图，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是车辆的示意性侧视剖面图。
图2是示出相对于曲轴角位置的燃料压力数据流的示意图。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将认识到，诸如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等的术语对于附图是描述性的，并不代表如所附权利要求所限定的本发明范围。此外，本文可以按照功能和/或逻辑块部件和/或各种处理步骤来描述本教导。应当认识到，这样的块部件可以包括配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件。
参照附图，其中在若干视图中，相同的附图标记表示相同的零件，图1中车辆以20大体示出。参照图1，车辆20可以包括任何类型的可移动平台，可移动平台包括内燃机22。例如，车辆20可以包括(但不限于)轿车、卡车、摩托车、atv、牵引车、飞机等。内燃机22可以包括任何类型和/或配置的发动机。例如，内燃机22可以包括(但不限于)汽油发动机或柴油发动机。另外，内燃机22可以配置为(但不限于)旋转式发动机、直列式发动机或v型发动机。内燃机22包括至少一个汽缸24和绕曲柄轴线28旋转的曲轴26。如本领域所已知的，活塞30通过连杆连接到曲轴26，并且在汽缸24内以往复运动方式运动。应当理解，内燃机22可以包括任何数量的汽缸24和活塞30，例如1、2、3、4个等。内燃机22包括燃料轨32，燃料轨32将加压燃料供应到汽缸24中。内燃机22的具体类型、配置和操作与本发明的教导不相关，均是本领域技术人员所熟知的，因此在此不再详细描述。
车辆20还包括用于控制内燃机22运行的发动机控制器34。可替换地，发动机控制器34可以称为控制器、车辆控制器、专用计算机、发动机控制单元(ecu)、发动机控制模块(ecm)等。发动机控制器34可以包括计算机和/或处理器，并且包括管理和控制内燃机22运行所必需的所有软件、硬件、存储器、算法、连接、传感器等。照此，如下所述的方法可以体现为可在发动机控制器34上操作的程序或算法。应当理解，发动机控制器34可以包括如下任何装置：这些装置能够分析来自各种传感器的数据，对数据进行比较，做出控制内燃机22的运行所需的必要决定，以及执行控制内燃机22的运行所需的必要任务。
发动机控制器34可以体现为一个或多个数字计算机或主机，每个具有一个或多个处理器36、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、电可编程只读存储器(eprom)、光驱、磁力驱动器等，高速时钟电路、模数转换(a/d)电路、数模转换(d/a)电路和任何所需的输入/输出(i/o)电路、i/o设备和通信接口以及信号调节和缓冲电子器件。
计算机可读存储器可以包括参与提供数据或计算机可读指令的任何非瞬时/有形介质。存储器可能是非易失性或易失性的。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘及其它永久存储器。示例性的易失性介质可以包括动态随机存取存储器(dram)，其可以构成主存储器。存储器的实施例的其它示例包括软盘、软磁盘或硬盘、磁带或其它磁性介质，cd-rom、dvd和/或任何其它光学介质以及其它合适的存储器设备(如闪存)。
发动机控制器34包括有形非瞬时性存储器38，其上记录有包括曲轴角位置计算算法40的计算机可执行指令。发动机控制器34的处理器36配置为执行曲轴角位置计算算法40。曲轴角位置计算算法40实现了控制车辆20的内燃机22的方法。作为所述控制内燃机22的方法的一部分，曲轴角位置计算算法40实现了计算燃料喷射事件发生时的曲轴26的角位置的方法，然后发动机控制器34可以使用该方法来控制未来燃料喷射事件的正时。
所述控制内燃机22的方法包括：在曲轴26的旋转期间连续地感测内燃机22的燃料轨32内的燃料压力，以限定燃料压力数据流42。可以以任何合适的方式来感测燃料轨32中的燃料压力，包括(但不限于)连接至燃料轨32的一个或多个压力传感器。燃料轨32中的燃料压力可被传送到发动机控制器34，并保存在发动机控制器34的存储器38中。燃料轨32中的燃料压力的连续监测限定了燃料压力数据流42，燃料压力数据流42可以被定义为曲轴26旋转期间的燃料轨32中的燃料压力。
燃料压力数据流42是曲轴26旋转时的燃料轨32内的燃料压力的连续函数。参照图2，燃料压力数据流42的燃料压力沿着垂直轴线56大体表示，曲轴26的角旋转沿着水平轴线58大体表示。如图2所示，燃料压力数据流42形成以42大体示出的连续线。在燃料喷射到其中一个发动机汽缸24中的每个燃料喷射事件中，燃料轨32内的燃料压力下降到大致恒定的后喷射燃料压力46。燃料压降44由燃料压力数据流42中的大体竖直的线段44表示。后喷射燃料压力46由燃料压力数据流42中的水平线段46大体表示。在每次燃料压降44(即每次燃料喷射事件)之后，燃料轨32内的燃料压力增加到基本恒定的预喷射压力。燃料压力从后喷射燃料压力46到预喷射燃料压力50的增加由燃料压力数据流42中的倾斜线段48大体表示。预喷射燃料压力50由燃料压力数据流42中的水平线段50大体表示。所述循环针对每次燃料喷射事件重复其自身。
一旦通过在曲轴26旋转时连续感测燃料轨32中的燃料压力来限定燃料压力数据流42，则发动机控制器34可以确认燃料压力数据流42中的压降44。可以选择或确认燃料压力数据流42中的任何压降44。如上所述，燃料压力数据流42中的压降44在燃料喷射事件下发生。因此，当燃料轨32中的燃料压力下降时，通过确定曲轴26的角位置，发动机控制器34可以确定燃料被喷射到发动机汽缸24中时的曲轴26的角位置。
为了计算燃料压力数据流42中所确认的压降44处的曲轴26角位置，发动机控制器34在燃料压力数据流42中的周期开始位置52和周期结束位置54之间求一对等式的积分。发动机控制器34在所确认的压降44之前的位置处限定燃料压力数据流42中的周期开始位置52。周期开始位置52应当这样限定，即使得燃料压力数据流42在燃料压力数据流42中的周期开始位置52和所确认的压降44之间保持基本恒定的预喷射燃料压力50。因此，周期开始位置52不应延伸到燃料压力数据流42的倾斜段48(即表示从后喷射燃料压力46到预喷射燃料压力50的燃料压力增加)。
发动机控制器34在所确认的压降44以后或之后的位置处限定燃料压力数据流42中的周期结束位置54。周期结束位置54应当这样限定，即使得燃料压力数据流42在燃料压力数据流42中的所确认的压降44和周期结束位置54之间保持基本恒定的后喷射燃料压力46。因此，周期结束位置54不应延伸到燃料压力数据流42的倾斜段48(即表示从后喷射燃料压力46到预喷射燃料压力50的燃料压力增加)。通过将周期开始位置52和周期结束位置54沿水平轴线58限定为彼此相距得尽可能远来提高计算的准确性，而周期开始位置52或周期结束位置54不包括燃料压力数据流42的表示燃料轨32中的压力增加的倾斜段48的任何部分。
如上所述，发动机控制器34在周期开始位置52和周期结束位置54之间求第一多项式函数l1和第二多项式函数l2的积分。燃料压力数据流42中的周期开始位置52是第一多项式函数l1和第二多项式函数l2的积分的下限，并且被定义为包括零值。燃料压力数据流42中的周期结束位置54是第一多项式函数l1和第二多项式函数l2的积分的上限，并且被定义为包括2π值。
第一多项式函数l1由以下等式1定义：
在等式1中，p(θ)是内燃机22的燃料轨32内相对于燃料喷射事件期间的曲轴26的角位置的燃料压力数据流42，θ是曲轴26的角位置。
第二多项式函数l2由以下等式2定义：
在等式2中，p(θ)是内燃机22的燃料轨32内相对于燃料喷射事件期间的曲轴26的角位置的燃料压力数据流42，θ是曲轴26的角位置。
发动机控制器34通过将积分的第二多项式函数除以积分的第一多项式函数来计算燃料喷射事件发生时的内燃机22的曲轴26角位置。因此，发动机控制器34根据以下等式3计算所确认的或前次燃料喷射事件发生时的曲轴26角位置：
在等式3中，γinj是所确认的燃料喷射事件发生时的曲轴26角位置，并在图2中用参考线60大体示出，l1是第一多项式函数的积分，而l2是第二多项式函数的积分。应当理解，由于曲轴26的角位置是基于所限定的周期开始位置52和所限定的周期结束位置54来计算，因此所计算出的曲轴26角位置(γinj60)是相对于周期开始位置52和周期结束位置而言。
在发动机控制器34已计算出所确认的燃料喷射事件发生时的曲轴26角位置之后(即γinj60)，发动机控制器34则可以在发动机循环期间将前次或所确认的燃料喷射事件发生时的曲轴26角位置与相对于曲轴的上死点(tdc)位置的曲轴的绝对位置相关联。曲轴26的tdc位置62可被定义为内燃机22的特定的一个发动机汽缸24的tdc。然而，曲轴26的tdc位置62可被定义为包括曲轴26的一些其它旋转位置。
发动机控制器34可以通过根据以下等式4计算前次燃料喷射事件发生时的曲轴26的绝对角位置而将所计算的曲轴26的角位置与曲轴26的绝对位置相关联：
在等式4中，γabs是前次或所确认的燃料喷射事件发生时的曲轴26相对于tdc位置62的绝对位置，γinj是所计算的前次燃料喷射事件发生时的曲轴26角位置，z＝周期开始位置52与周期结束位置54之间发生的曲轴26的角旋转，γoffset是燃料压力数据流42的曲轴26的tdc位置62和周期开始位置52之间的曲轴26的角旋转。燃料压力数据流42的曲轴26的tdc位置62和周期开始位置52之间的曲轴26的角旋转(即γoffset)在图2中用尺寸线64表示。参照图2，应当理解，前次或所确认的燃料喷射事件发生时的曲轴26相对于tdc位置62的绝对位置和所计算的前次燃料喷射事件发生时的曲轴26的角位置γinj60包括图2的曲线图中所示出的相同定位，不同之处在于，所计算的前次燃料喷射事件发生时的曲轴26的角位置γinj60被限定或基于周期开始位置52，而前次燃料喷射事件发生时的曲轴26的绝对位置是相对于tdc位置62而言。
然后，发动机控制器34可以基于所计算的燃料喷射事件发生时的曲轴26位置来调整内燃机22的运行或控制。如上所述，由于燃料喷射器的磨损，当燃料相对于曲轴26的角位置喷射到汽缸24的孔内时，燃料喷射到发动机汽缸24中的控制信号与实际喷射之间的时间或时间延迟可能发生变化，从而改变燃烧期间的发动机汽缸24中的活塞30的位置。因此，通过计算前次燃料喷射事件发生时的曲轴26的旋转位置，发动机控制器34可以确定当曲轴26和活塞30处于燃烧的最佳位置时是否正在发生燃料喷射事件。如果发动机控制器34确定前次燃料喷射事件发生时的曲轴26角位置并未处于期望的或最佳角位置，则发动机控制器34可以调整燃料喷射控制信号的正时，使得未来燃料喷射事件能够在曲轴26的期望角位置处发生。
以上详细描述和附图或图对本发明来说是支持性和描述性的，本发明的范围仅由权利要求来限定。尽管已经详细描述了用于实施所要求保护的教导的一些最佳方式和其它实施例，但是还存在用于实践所附权利要求中限定的本发明的各种替代设计和实施例。