CN101400887A - 对直接喷射到内燃机燃烧室中的气体燃料进行精确计量的方法 - Google Patents

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Abstract

对于直接喷射到燃烧室中的气体燃料，通过喷射阀的质量流速可受汽缸内压力的变化影响。提供一种方法和设备，用于对进入内燃机燃烧室的气体燃料进行精确计量。所述方法包括输入加燃料命令；基于燃料喷射阀上的基线压力差，根据所述加燃料命令确定喷射事件的基线脉冲宽度；估计所述基线压力差和实际压力差之间的差；通过将至少一个修正因数应用于所述基线脉冲宽度计算修正脉冲宽度，其中所述修正因数是所估计的所述基线压力差和所述实际压力差之间的差的函数。

Description

对直接喷射到内燃机燃烧室中的气体燃料进行精确计量的方法
技术领域
本发明涉及一种对直接喷射到内燃机燃烧室中的气体燃料进行精确计量的方法。更具体地，本发明涉及，通过调整燃料喷射脉冲宽度以对进到发动机的期望数量的燃料进行精确计量，对汽缸内压力和燃料供给压力之间的压力差进行补偿。
背景技术
燃烧柴油燃料的发动机是最普通类型的压缩点火发动机。所谓的柴油发动机将在高压下的液态燃料直接引入燃烧室。柴油发动机非常有效率，因为这允许采用高的压缩比且没有爆震的危险，其中爆震是指燃料混合物在燃烧室中过早爆燃。因为柴油发动机将其燃料直接引入燃烧室，所以燃料喷射压力必须大于当正在引入燃料时燃烧室内的压力。在柴油发动机中，峰值汽缸内压力通常小于20MPa(小于3，000psi)，而许多发动机具有小于10MPa(大约1,500psi)的峰值汽缸内压力。对于液态燃料，压力必须高出较多，以便燃料被雾化以便有效燃烧。现代的柴油发动机可以采用至少大约140MPa(20,000psi以上)的喷射压力，而有些发动机采用高达220MPa(大约32,000psi)的柴油喷射压力。在这些量级的喷射压力下，汽缸内压力对喷射器运行影响甚微。也即，喷射压力和燃料喷射阀的几何结构决定了质量流速。在传统的柴油发动机中，喷射压力和汽缸内压力之间的压力差如此之大，以致于汽缸内压力的波动对通过燃料喷射阀的喷嘴的质量流速不具有明显影响。只要燃料喷射压力基本恒定，当阀门打开时，柴油质量流速即为恒定，而不论汽缸内压力为多大。
最近的发展已经集中于将一些柴油燃料替代为更清洁燃烧的气体燃料，例如，天然气、纯甲烷、丁烷、丙烷、氢气及其混合物。然而，在本公开内容中，术语“气体燃料”并不限于这些实例。气体燃料在此处被定义为任何在大气压力和环境温度下处于气相的可燃烧的燃料。因为气体燃料是可压缩的流体，所以将气体燃料的压力增大到与用来喷射传统液态柴油燃料的喷射压力相等需要更多的能量。然而，不同于液态燃料，气体燃料不需要被雾化以增进燃烧，所以气体燃料不需要被加压到同样高的压力。气体燃料只需要被加压到在喷射事件发生时足以克服汽缸内压力并足以在期望的时间范围内引入期望量的燃料的喷射压力。例如，对于直接喷射的气体燃料，尽管可以使用较高的压力，但是对于某些发动机，大约18MPa(大约2,600psi)的喷射压力已经足够高。
因此，虽然可以以与液态燃料相同的喷射压力喷射气体燃料，但却可以通过以较低的压力喷射气体燃料并降低与将该气体燃料压缩到喷射压力相关的寄生负载，来提高整体效率。然而，与上述传统柴油发动机不同的是，在较低的喷射压力下，且因为气体燃料是可压缩的流体，气体燃料的流动特性不同于液态燃料的流动特性。汽缸内压力对通过喷射阀的可压缩流体的质量流速的影响取决于流动是否被扼流(choke)。如果气体燃料流动被扼流，则喷射压力的改变将改变质量流速，但是汽缸内压力的改变将对质量流速没有影响。在较低的喷射压力下，燃料喷射阀上的压力差较小并且当气体燃料未被扼流时，燃料喷射阀仍能工作，而且在这样的条件下，汽缸内压力对燃料喷射阀上的压力差有显著影响，从而汽缸内压力可以影响通过燃料喷射阀的质量流速。因此，虽然燃料喷射压力可以成为在影响气体燃料质量流速方面更为重要的因素，但是当燃料流未被扼流时，喷射器的运行也可受汽缸内压力影响。也即，采用所公开的气体燃料发动机，对于给定喷射脉冲宽度，如果汽缸内压力有变化，则质量流速可改变。
此外，取决于燃料喷射阀的致动机构，燃料喷射阀上的较低的压力差(与典型柴油燃料喷射阀上的压力差相比)，还可能影响加燃料速率，因为汽缸内压力的变化可以改变阀针开启的快慢或者当其开启时的平衡位置。例如，采用向内开启的阀针的典型设计，在燃料喷射阀之内的燃料可以作用于阀针的肩部，以提供一部分开启力。在柴油燃料喷射阀中，由于柴油燃料的压力比汽缸内压力大如此多，汽缸内压力的改变对阀针从关闭位置移向开启位置的速度不具有明显影响。然而，采用用于在较低燃料喷射压力下引入的气体燃料的燃料喷射阀，汽缸内压力的变化能够影响阀针从关闭位置移向开启位置的速度。对于气体燃料喷射阀，较高的汽缸内压力能够增大阀的开启速度，这可导致在给定喷射脉冲宽度的情况下燃料质量流速较高。
在气体燃料直接喷射式发动机中，燃料喷射阀上的压力差是可变的，且因为汽缸内压力可以从压缩冲程开始时很低的压力变化到峰值汽缸压力，取决于喷射开始的时机(timing)，可存在通过喷射阀的燃料流被扼流的时期，也可存在燃料流未被扼流的时期。
因此，需要控制燃料喷射系统以计及喷射压力和汽缸内压力之间的压力差的影响，使得期望量的气体燃料经精确计量而进入发动机的燃烧室。此处解决的与直接喷射式气体燃料发动机相关的问题，被认为是尚未被任何现有技术解决的新问题，尤其因为汽缸内压力对被喷射到已知柴油发动机的燃烧室的液态燃料的质量流速没有显著影响。
发明内容
提供一种对直接喷射到内燃机的燃烧室中的燃料进行精确计量的方法。该方法包括：输入加燃料命令；基于燃料喷射阀上的基线压力差，根据加燃料命令确定喷射事件的基线脉冲宽度；估计基线压力差和实际压力差之间的差；通过将至少一个修正因数应用于基线脉冲宽度，计算修正脉冲宽度，其中修正因数是所估计的基线压力差和实际压力差之间的差的函数。
在一优选方法中，估计基线压力差和实际压力差之间的差的步骤包括：测量燃料轨压，并且基于测得的燃料轨压和按基线压力差假定的基线燃料轨压之间的差，确定燃料轨压修正因数；以及估计瞬时汽缸内压力，并基于所估计的瞬时汽缸内压力和按基线压力差假定的基线汽缸内压力之间的差，确定汽缸内压力修正因数。
在一些实施方案中，瞬时汽缸内压力可根据包括喷射开始的命令时机(commanded timing)和进气歧管压力的输入来估计。在一些实施方案中，瞬时汽缸内压力可根据包括喷射开始的命令时机和测得的充注量流量(mass charge flow)的输入来估计。
估计基线压力差和实际压力差之间的差的步骤可包括：测量燃料轨压；指示(command)喷射开始的时机；根据测得的发动机参数估计实际汽缸内压力；通过从测得的燃料轨压减去所估计的实际汽缸内压力，估计实际压力差；以及从所估计的实际压力差减去基线压力差。
在计算估计的瞬时汽缸内压力方面，该方法可以根据喷射开始的命令时机的输入值来估计喷射开始的实际时机。也即，该方法可以包括，通过针对与喷射器驱动器响应时间相关联的时延以及从致动器到燃料喷射阀的阀部件的机械传动致动的时延进行修正，来估计喷射开始的实际时机。一旦估计出喷射开始的实际时机，就可以将瞬时汽缸内压力作为所估计的喷射开始的实际时机的函数进行较佳估计。如果该燃料喷射阀的阀部件为液压致动的，该阀部件的机械传动致动的时延可以包括液压响应时延。
在该方法的另一实施方案中，瞬时汽缸内压力可根据包括容积效率、测得的进气歧管内的压力、测得的进气歧管内的温度、环境空气温度、汽缸内径、活塞冲程长度以及排气再循环流速中的至少一个的输入来估计。替代直接对充注量流量或汽缸内压力进行测量，这些参数中的至少一个可以根据这些输入或其他测得的参数计算出。
在该方法的又一实施方案中，基线压力差和实际压力差之间的差，作为下列项中的至少一个和测得的燃料轨压的函数通过参照根据经验建立的值的查询表来估计：容积效率、测得的进气歧管内的压力、测得的该进气歧管内的温度、环境空气温度、汽缸内径、活塞冲程长度和排气再循环流速。
该方法还可以包括计算燃烧压力提升，确定燃烧提升修正因数，并且将燃烧提升修正因数应用于基线喷射脉冲宽度，来作为对修正喷射压力脉冲宽度的计算的一部分。
取代对汽缸内压力进行计算，估计的实际汽缸内压力可作为测得的发动机参数的函数从查询表确定。
取代对喷射压力的一个修正因数和汽缸内压力的另一个修正因数进行计算，可以为估计的压力差和燃料喷射阀上的基线压力差之间的差确定一个修正因数。例如，估计基线压力差和实际压力差之间的差的步骤可包括：测量燃料轨压；指示喷射开始的时机；测量瞬时汽缸内压力；通过从测得的燃料轨压减去测得的瞬时汽缸内压力，估计实际压力差；以及从所估计的实际压力差减去基线压力差。
为实行此方法，提供一种用于对可直接喷射到内燃机的燃烧室中的气体燃料进行精确计量的装置。该装置包括：燃料喷射阀，其带有设置在燃烧室中的喷嘴和可操作以开启和关闭该燃料喷射阀的致动器；和燃料供给管线相关联的压力传感器，用于测量喷射压力；至少一个与发动机相关联的传感器，用于测量能够据以确定估计的汽缸内压力的发动机参数；电子控制器，该电子控制器可编程为：通过从测得的喷射压力减去估计的汽缸内压力，计算估计的压力差；根据加燃料命令确定基线燃料喷射脉冲宽度；以及，如果与基线燃料喷射脉冲宽度相关联的预定基线压力差和所估计的压力差之间存在差异，修正基线脉冲宽度。
在一个优选的实施方案中，上述至少一个与发动机相关联的用于测量发动机参数的传感器是安装在发动机的进气歧管中的质量流速传感器，且上述电子控制器可编程以根据充气质量流速(charge massflow rate)的测量结果来计算上述估计的汽缸内压力。在另一优选实施方案中，多个传感器与发动机相关联，用于测量进气充气温度和进气充气压力，且上述电子控制器可编程以根据进气充气温度和进气充气压力的测量结果来计算上述估计的汽缸内压力。
该装置还可包括用于将排气从发动机排气管再循环到发动机进气歧管的导管、用于控制通过该导管的流速的阀，且其中上述多个传感器之一是用于确定排气再循环流速的传感器，上述电子控制器可编程以在计算上述估计的汽缸内压力方面计及所确定的排气再循环流速。为了测量穿过该导管的质量流速，该装置还可包括布置于该用于对排气进行再循环的导管中的第一压力传感器以及布置在置于该导管中的文丘里节流器(venturi restriction)中的第二压力传感器，其中上述电子控制器可编程以通过确定第一和第二压力传感器的压力测量结果之间的差来确定排气再循环流速。
在另一实施方案中，上述至少一个与发动机相关联的用于测量发动机参数的传感器是带有布置在燃烧室内的感测元件的用于测量汽缸内压力的传感器。确定汽缸内压力的其他方法是优选的，因为，虽然存在用于直接测量汽缸内压力的传感器，但是这样的仪器与可用来测量其它可据以估计汽缸内压力的参数的传感器相比要昂贵得多。然而，未来在仪器方面的发展将可以使得汽缸内压力的直接测量更能负担得起。
电子控制器可被编程为参照查询表以访问预计算的或根据经验获得的值，以便确定基线脉冲宽度并对其进行修正。例如，所述装置可包括一查询表，该查询表可由电子控制器参照以根据加燃料命令确定基线喷射脉冲宽度。该装置还可包括一查询表，该查询表可由电子控制器参照以根据测得的充气质量流速或根据测得的进气充气压力和测得的进气充气温度来估计汽缸内压力。
附图说明
图1是一流程图，其示出了通过根据包括喷射开始的时机和进气歧管压力的输入确定汽缸内压力修正因数来修正气体燃料喷射脉冲宽度的方法。该方法还基于测得的燃料轨压(fuel rail pressure)和基线燃料轨压之间的差来确定轨压修正因数。
图2是一流程图，其示出的方法与图1的方法相似，不同之处在于，使用传感器来测量进气歧管中的充注量流量，而不是测量进气歧管压力来计算汽缸内压力修正因数。
图3是一流程图，其示出的方法与图1不同之处在于，汽缸内压力修正因数是通过计算喷射开始的实际时机和计算充注量流量或汽缸内压力来确定，而不是使用传感器直接测量充注量流量。
图4是一流程图，其示出与图3相似的方法，带有计算燃烧压力提升和确定燃烧提升修正因数的额外步骤，该燃烧提升修正因数用于计算修正喷射脉冲宽度。
图5是一流程图，其示出的方法与图1的方法不同之处在于，在图5的方法中计算实际压力差以确定压力差修正因数，而不是计算汽缸内压力修正因数和轨压修正因数。
图6是一个用于实行所公开方法的装置的示意图。所述装置包括燃料供给系统、用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀、电子控制器以及用于确定燃料喷射压力和瞬时汽缸内压力的传感器。
具体实施方式
燃料喷射阀上的压力差取决于喷射压力和汽缸内压力。在共轨式燃料喷射系统中，气体燃料的喷射压力就是燃料轨中的燃料的压力，而在某些发动机中，燃料喷射压力作为发动机运行条件的函数是可变的。汽缸内压力是当燃料正在被喷射到燃烧室中时燃烧室中的瞬时压力。汽缸内压力取决于多个因数。例如，汽缸内正在被压缩的充注量(mass charge)、充气温度、发动机在当前发动机转速下的容积效率、发动机的缸径与冲程以及当前正被再循环的排气的量——如果发动机采用排气再循环的话，其中充注量自身取决于进气歧管气压。因为汽缸内压力在整个发动机循环内都改变，所以喷射事件开始的时间也影响到该压力差。喷射事件开始的实际时间取决于命令的喷射开始(commanded start of injection)、喷射器驱动器响应时间以及喷射阀对开始喷射燃料的命令的响应性。例如，如果喷射阀为液压致动的，则可能存在液压延迟。在发动机循环期间，瞬时汽缸内压力随着能量被释放而增大，且如果燃料在燃烧开始之后仍然在被喷射，则燃烧压力提升可以影响压力差。在优选实施方案中，用于气体燃料直接喷射的控制策略通过针对所有这些因数调整喷射事件的脉冲宽度进行补偿。
图1是一流程图，其图示的控制策略用于补偿燃料喷射阀上的压力差的变化，以改进燃料计量准确度。根据所公开的控制策略，多个变量被输入控制器，且电子控制器可以根据这些变量计算修正的喷射脉冲宽度。在图1所示的方法中，根据输入的加燃料命令，该电子控制器确定基线喷射脉冲宽度(PW)。该脉冲宽度是喷射事件的持续时间。基线喷射脉冲宽度是基于假定的燃料喷射阀上的基线压力差的预定喷射脉冲宽度。如果实际汽缸内压力不同于按照基线喷射脉冲宽度假定的汽缸内压力，则应用汽缸内压力修正因数(CPCF)。如图1所示，该电子控制器可以根据包括喷射开始的时机和进气歧管压力的输入来确定汽缸内压力修正因数。采用这些输入，该电子控制器可以参照查询表来确定汽缸内压力修正因数。如果实际喷射压力不同于假定的基线喷射压力，该方法还使用实际燃料喷射压力的输入来确定轨压修正因数(RPCF)。该电子控制器，通过采用基线喷射脉冲宽度并将其乘以汽缸内压力修正因数并乘以轨压修正因数，来计算修正的喷射脉冲宽度。然后，电子控制器控制向燃料喷射阀指示该修正的喷射脉冲宽度。
图2示出了一种与图1的方法相同的方法，只是图2中的方法并不是根据喷射开始的时机和进气歧管压力来确定汽缸内压力修正因数，而是用充气质量流速代替进气歧管压力。也即，根据图2所示的方法，汽缸内压力修正因数是根据喷射开始的时机和进入发动机燃烧室的充气质量流速确定。
图3中所示的方法确定基线喷射脉冲宽度(PW)和轨压修正因数(RPCF)，该方法采取的方式与图1和2中所示的方法所采取的相同。图3的方法的不同之处在于汽缸内压力修正因数的确定。一个不同点在于，在该方法中，喷射开始的实际时机根据喷射开始的命令时机的输入计算出。喷射开始的实际时机的计算，补偿由用于燃料喷射阀的驱动器的响应时间导致的延迟，且如果该燃料喷射阀由液压驱动，还补偿液压延迟。由于在压缩冲程期间燃料通常被喷射，汽缸内压力总是在增大，所以即便在喷射开始的命令时机和喷射开始的实际时机之间存在的短的时延，在实际汽缸内压力的确定中也是重要的。图3的方法的另一不同处是，充气质量流速是根据被输入到电子控制器中的发动机特性和变量计算，而不是被测量出的。例如，发动机特性可以包括活塞内径、活塞冲程以及作为发动机转速的函数的发动机的容积效率。所述变量可以包括，例如，进气充气压力和进气充气温度以及排气再循环流速。该方法优于图2的方法的地方在于，因为充气质量流速是计算得出，所以不需要仪器来测量充气质量流速，这可以降低系统成本。与直接测量充气质量流速相比，测量变量并将这些变量用于计算充气质量流速会更为容易且更为廉价，且可被测量以计算充气质量流速的部分参数也可以被用于其他发动机控制功能。
图4中所示的方法与图3中所示的方法相同，但具有计算燃烧压力提升和应用所确定的燃烧压力提升修正因数的额外步骤。由燃烧室内燃料的燃烧导致的汽缸内压力的增大，通过急剧降低燃料喷射阀上的压力差并影响该喷射阀中的力平衡，可对通过燃料喷射阀的流动有显著影响。该影响并不在所有运行条件下发生，而是更可能发生在较多燃料正被引入燃烧室从而需要较长喷射脉冲宽度之时的较高发动机负载条件下。在这类条件下，可存在在燃烧开始之时仍然在引入燃料的时期。如果发动机在一些发动机循环内采用多个燃料喷射脉冲，且在发动机循环晚期所命令的燃料喷射脉冲可以在燃烧开始之后定时发生，那么燃烧压力提升的影响也可以成为一个因数。
图5中所示的方法与其他方法不同之处在于，图5的方法计算燃料喷射阀上的压力差(PD)，并且针对基线压力差和估计的实际压力差之间的差而应用一个修正因数。在本方法的所示出的实施方案中，通过补偿燃料喷射阀驱动器响应时间以及补偿液压延迟——如果燃料喷射阀为液压致动的话——计算喷射开始的实际时机，由此来修正喷射开始的命令时机。和在图3和图4中所示的方法一样，该方法根据发动机特性和变量来计算估计的汽缸内压力。然后，通过减去计算出的汽缸内压力的估计值并将其从轨压中减去来计算压力差(PD)，其中轨压可由与燃料轨相关联的压力传感器测量。和在所有其他方法中一样，基线喷射脉冲宽度(PW)基于假定的基线压力差根据输入的加燃料命令确定。图5的方法，基于假定的基线压力差和计算出的压力差之间的差，来确定压力差修正因数(PDCF)。接着，电子控制器被编程以通过将基线喷射脉冲宽度乘以压力差修正因数来计算修正的喷射脉冲宽度。
图6是可用于实践所公开方法的装置600的示意图。总体上看，装置600包括燃料供给系统610、用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室612中的燃料喷射阀620、电子控制器650以及用于确定燃料喷射压力和瞬时汽缸内压力的传感器。
燃料供给系统610包括燃料存储容器611、压缩器612、热交换器613和压力传感器615。在所示的实施方案中，燃料存储容器611被示为可以将压缩气体保持在高压的压力容器。这样的存储容器被定额为保持最高达指定压力的气体，且在优选的实施方案中，存储容器被定额用于至少31MPa(大约4,500psi)，但是，取决于本地调节所能够设定的极限，具有更高压力额定值的容器可以用来存储处于更高压力下具有增加的能量密度的燃料。在燃料已经被压缩之后，热交换器613将该燃料冷却。压力传感器615沿着燃料供给轨615定位，并且测量其中的燃料压力，而这些压力测量结果被输入到电子控制器650。所述装置可用于带有将燃料传送到多个燃料喷射阀的燃料供给轨616的多汽缸发动机，但为了简化该装置的图示，仅示出了一个燃料喷射阀和一个燃烧室。
在一些实施方案中，存储容器可以被隔热以便以液化气体的形式存储燃料，使存储密度甚至更高。在这样的实施方案中，该装置优选包括用于在低温流体汽化之前对其进行泵取的泵来代替压缩器612，因为泵取液化气体形式的燃料，比起同样的燃料汽化之后将其用压缩器压缩要更有效率。
燃料喷射阀620将燃料直接喷射到燃烧室622中，燃烧室622由汽缸624、活塞624和汽缸盖所限定。进气阀630可操作来在进气冲程期间打开，以允许进气充气被引入燃烧室622。否则进气阀630关闭。进气充气在到燃烧室622的途中流过进气歧管632。所示的实施方案包括压力传感器634和温度传感器636，它们均放置在进气歧管632中，分别用于测量进气充气的压力和温度，其中进气充气可以仅包括空气，或者如果发动机装备有排气再循环系统(未示出)的话，可以包括空气和再循环排气。压力传感器634和温度传感器636各发送相应信号给电子控制器650，电子控制器650可被编程以处理测量的参数来估计汽缸内压力。
排气阀640在发动机排气冲程期间打开，以在活塞626在工作冲程完成之后正移向上止点时，将排气从燃烧室622排出。排气被排气歧管642带走。虽然在图6中未示出，但发动机还可包括一排气再循环系统，用于将该排气的一部分再循环回至进气歧管，以便再引入到燃烧室622中。如果该装置包括排气再循环系统，它还可包括用于测量排气再循环质量流速的传感器。
如在图6中由虚信号线所示，电子控制器650与多个部件通信，以从传感器接收测得的发动机参数并且将信号发送给发动机部件的致动器以控制其运行。电子控制器650可编程，以通过从所述测得的喷射压力减去估计的汽缸内压力来计算估计的压力差。喷射压力由压力传感器615测得，汽缸内压力可以直接测量出，或者根据测得的参数——如由压力传感器634和温度传感器636测得的进气充气压力和进气充气温度等——计算得到。一些实施方案可以采用用于测量充气质量流速的仪器，且在这样的实施方案中的电子控制器可以被编程以根据充气质量流速计算汽缸内压力。
电子控制器650还接收其他输入652，这些其他输入可以包括，例如，加燃料命令以及当前发动机转速。当汽缸内压力不是被直接测量时，由电子控制器650所做的计算结合其他已知参数来计算汽缸内压力，例如汽缸内径、每个活塞冲程的长度以及容积效率，其中容积效率可作为发动机转速的函数从查询表中获得。也即，被编程到电子控制器650中以计算汽缸内压力的公式，使用这样的已知参数来执行程控计算。在一些实施方案中，电子控制器650可被编程以从根据经验得到的查询表中检索估计的汽缸内压力，而不是计算汽缸内压力，该根据经验得到的查询表将汽缸内压力确定为某些测得的参数的函数。例如，在二维表中，对于测得的进气充气压力和测得的进气充气温度，电子控制器可以从该查询表中检索估计的汽缸内压力。
电子控制器650也可被编程以根据输入的加燃料命令确定基线燃料喷射脉冲宽度。例如，电子控制器650可以通过参照特定加燃料命令与预定燃料喷射脉冲宽度相对照的查询表来确定基线燃料喷射脉冲宽度。基线燃料喷射脉冲宽度基于燃料喷射阀上的预定基线压力差。然而，因为通过燃料喷射阀的流动可能不被扼流，所以电子控制器650被编程为，如果在预定的基线压力差和估计的压力差之间存在差异，修正基线燃料喷射脉冲宽度，其中所述估计的压力差由电子控制器650根据测得的燃料轨压和估计的汽缸内压力计算得出。
虽然已经示出和描述了本发明的特定的要素、实施方案和应用，但是可以理解的是，本发明并不限于此，因为本领域技术人员可以在不偏离本公开内容的范围的前提下作出修改，尤其是根据前述教导进行修改。

Claims (26)

1.一种对直接喷射到内燃机的燃烧室中的气体燃料进行精确计量的方法，所述方法包括：
输入加燃料命令；
基于燃料喷射阀上的基线压力差，根据所述加燃料命令确定喷射事件的基线脉冲宽度；
估计所述基线压力差和实际压力差之间的差；
通过将至少一个修正因数应用于所述基线脉冲宽度，计算修正脉冲宽度，其中所述修正因数是所估计的所述基线压力差和所述实际压力差之间的差的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的估计所述基线压力差和所述实际压力差之间的差的步骤包括：
测量燃料轨压，并且基于测得的燃料轨压和按所述基线压力差假定的基线燃料轨压之间的差，确定燃料轨压修正因数；以及
估计瞬时汽缸内压力，并基于所估计的瞬时汽缸内压力和按所述基线压力差假定的基线汽缸内压力之间的差，确定汽缸内压力修正因数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述瞬时汽缸内压力根据包括喷射开始的命令时机和进气歧管压力的输入来估计。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述瞬时汽缸内压力根据包括喷射开始的命令时机和测得的充注量流量的输入来估计。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述瞬时汽缸内压力根据包括喷射开始的命令时机的输入来估计，且所述方法还包括通过针对喷射器驱动器响应时间以及从致动器到燃料喷射阀的阀部件的机械传动致动的时延进行修正，来估计喷射开始的实际时机，并将所述瞬时汽缸内压力作为所述估计的喷射开始的实际时机的函数进行估计。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阀部件是液压致动的，且所述阀部件的机械传动致动的所述时延包括液压响应时延。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述瞬时汽缸内压力根据包括容积效率、测得的进气歧管内的压力、测得的进气歧管内的温度、环境空气温度、汽缸内径、活塞冲程长度以及排气再循环流速中的至少一个的输入来估计。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括根据所述输入计算充注量流量或汽缸内压力。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基线压力差和所述实际压力差之间的所述差，作为下列项中的至少一个和测得的燃料轨压的函数通过参照根据经验建立的值的查询表来估计：
容积效率、测得的进气歧管内的压力、测得的所述进气歧管内的温度、环境空气温度、汽缸内径、活塞冲程长度和排气再循环流速。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括计算燃烧压力提升，确定燃烧提升修正因数，并且将所述燃烧提升修正因数应用于所述基线喷射脉冲宽度，来作为对所述修正喷射压力脉冲宽度的计算的一部分。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述的估计所述基线压力差和所述实际压力差之间的差的步骤包括：
测量燃料轨压；
指示喷射开始的时机；
根据测得的发动机参数估计实际汽缸内压力；
通过从所述测得的燃料轨压减去所述估计的实际汽缸内压力，估计所述实际压力差；以及
从所述估计的实际压力差减去所述基线压力差。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括通过针对喷射开始的命令时机和实际时机之间的响应时间的延迟进行修正，根据喷射开始的所述命令时机来估计喷射开始的实际时机。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述测得的用来估计实际汽缸内压力的发动机参数包括进气歧管充气压力、进气歧管充气温度、充气质量流速和排气再循环流速中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述充气质量流速不是所述测得的发动机参数之一，且充气质量流速根据所述测得的参数估计。
15.根据权利要求13所述的方法，其中包括容积效率、汽缸内径和活塞冲程的发动机特性被用于计算所述估计的实际汽缸内压力。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述估计的实际汽缸内压力作为所述测得的发动机参数的函数从查询表确定。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述的估计所述基线压力差和所述实际压力差之间的差的步骤包括：
测量燃料轨压；
指示喷射开始的时机；
测量瞬时汽缸内压力；
通过从所述测得的燃料轨压减去所述测得的瞬时汽缸内压力，估计所述实际压力差；以及
从所述估计的实际压力差减去所述基线压力差。
18.一种用于对可直接喷射到内燃机的燃烧室中的气体燃料进行精确计量的装置，所述装置包括：
燃料喷射阀，其带有设置在所述燃烧室中的喷嘴和可操作以开启和关闭所述燃料喷射阀的致动器；
和燃料供给管线相关联的压力传感器，用于测量喷射压力；
至少一个与所述发动机相关联的传感器，用于测量能够据以确定估计的汽缸内压力的发动机参数；
电子控制器，其可编程为：
通过从所述测得的喷射压力减去所述估计的汽缸内压力，计算估计的压力差；
根据加燃料命令确定基线燃料喷射脉冲宽度；以及，
如果与所述基线燃料喷射脉冲宽度相关联的预定基线压力差和所述估计的压力差之间存在差异，修正所述基线脉冲宽度。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述至少一个与所述发动机相关联的用于测量发动机参数的传感器是安装在所述发动机的进气歧管中的质量流速传感器，且所述电子控制器可编程以根据充气质量流速的测量结果来计算所述估计的汽缸内压力。
20.根据权利要求18所述的装置，其中多个传感器与所述发动机相关联，用于测量进气充气温度和进气充气压力，且所述电子控制器可编程以根据进气充气温度和进气充气压力的测量结果来计算所述估计的汽缸内压力。
21.根据权利要求20所述的装置，还包括用于将排气从发动机排气管再循环到发动机进气歧管的导管、用于控制通过所述导管的流速的阀，且其中所述多个传感器之一是用于确定排气再循环流速的传感器，所述电子控制器可编程以在计算所述估计的汽缸内压力方面计及所述确定的排气再循环流速。
22.根据权利要求21所述的装置，还包括布置于所述用于对排气进行再循环的导管中的第一压力传感器以及布置在置于所述导管中的文丘里节流器中的第二压力传感器，其中所述电子控制器可编程以通过确定所述第一和第二压力传感器的压力测量结果之间的差来确定排气再循环流速。
23.根据权利要求18所述的装置，其中所述至少一个与所述发动机相关联的用于测量发动机参数的传感器是带有布置在所述燃烧室内的感测元件的用于测量汽缸内压力的传感器。
24.根据权利要求18所述的装置，还包括查询表，该查询表可由所述电子控制器参照以根据加燃料命令确定基线喷射脉冲宽度。
25.根据权利要求18所述的装置，还包括查询表，该查询表可由所述电子控制器参照以根据测得的充气质量流速估计汽缸内压力。
26.根据权利要求18所述的装置，还包括查询表，该查询表可由所述电子控制器参照以根据测得的进气充气压力和测得的进气充气温度来估计汽缸内压力。
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