CN102072031A - 内燃机中实际燃油喷射量的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种内燃机中，特别是柴油机中，实际燃料喷射量的确定方法，该发动机包括进气管线和排气管线，至少一个汽缸和用于所述汽缸的每一个的至少一个喷射器，该方法包括，在发动机的燃料切断状态期间，至少喷射名义燃料测试量进入一个所述汽缸中，以及与所述测试喷射相关，确定在发动机进气口处的空气质量流量MAF，确定在发动机排气管线中的参数λ，并且通过在化学计量比下评估的关系使用发动机的电子控制单元计算在所述测试喷射中实际燃料喷射量Q_fuel。

Description

内燃机中实际燃油喷射量的确定方法

技术领域

本发明涉及一种内燃机特别是柴油机中燃料实际喷射量的确定方法。

背景技术

已知，为了改善在柴油机中的排放和燃烧噪音，多重燃料喷射方式被使用，该方式基本包括将所需的燃料量分为几次喷射。

这些喷射首先可以包括所谓引燃喷射(pilot inection)，即在这些多重喷射方式中最早的喷射，这样的引燃喷射是形成扭矩的喷射。

随后一个或多个预喷射(pre-injection)被依次提供，这些喷射也是形成扭矩的喷射。

然后，主喷射被执行，其为多重喷射方式中的基本喷射且也是扭矩形成喷射，该主喷射通常在活塞的上止点(TDC)的紧前方执行。

然后执行后喷射(after injection)，其通常是部分为扭矩形成喷射，它可以被认为包括两部分：扭矩形成喷射和非扭矩形成喷射。

最后，一个或多个后期喷射可以被执行，它们是最后的喷射并且是非扭矩形成的。

在本描述中，“引燃”是指在主喷射之前喷射的一般小的燃油量，通常为约1mm³/冲程。

引燃喷射对燃烧噪声和排放，特别是对微粒物质(PM)，具有影响，且该引燃喷射在车辆的电子控制单元(ECU)中已经考虑名义系统进行规划，该名义系统是具有无漂移的部件的系统。

与车辆寿命期间的期望值相比，引燃喷射量的漂移导致增加的燃烧噪声和排放，特别是对微粒物质(PM)。

通常而言，引燃喷射量的漂移可由喷射器漂移、油轨(rail)压力传感器漂移、喷射器回流压力漂移或可能在车辆寿命期间导致的其它条件导致。

在上述原因中，喷射器漂移是最关键的。

在当前喷射器技术中，在每一个汽缸中和对于每一次喷射，实际燃料喷射量可能与期望或名义燃料量不同。

该不期望的条件可以由于几个原因导致，主要是由于生产传播(production spread)导致的喷射特性离散或由于喷射系统的老化导致的喷射特性的漂移。

当前喷射器生产工艺实际上精度不足以生产具有高公差的喷射器。此外，这些公差倾向于随着在喷射器寿命中的老化而变得更差。

由于所有这些原因，取螺线管喷射器(solenoid injector)作为一个例子，对于给定轨压下的给定激励时间，一个个喷射器的实际喷出燃料量可以是不同的。

该问题对于小量尤其严重，该小量必须具有良好精度和重复性，以便于实现排放和燃烧噪声目标。

基于此，存在对这样的功能的需要，其允许获知实际喷射的小燃料量并在燃料喷射路径中进行一些调节以便于使得实际燃料喷射量等于期望值。

检测并校正小量的通常方法包括获知阶段，以某种方式检测各汽缸的实际喷射小量，和通过一些校正实现的一个个汽缸的燃料喷射量的修正阶段。

当前的方案基于从诸如爆震传感器(knock sensor)这样的不同类型传感器的输入信号或基于曲轴轮信号估计实际喷射的小燃料量。

这些测试对于发动机的每一个汽缸以预定时间间隔重复地执行。

这些现有方案的主要缺点在于实际上这些燃料量的评估是间接的，其分析了与实际喷射量具有良好相关性的信号。但是，这些信号，例如曲轴轮信号或其他信号容易地受到噪声或来自诸如粗糙路面、电负荷或其它外部或内部条件这样的外部环境的所有类型的干扰的影响，其导致得到的评估必然没有足够的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种在小量喷射中提供一种不受外部干扰的实际燃料喷射量的可靠计算。

本发明的另一目的是使用这样的可靠实际燃料喷射量计算以在其中这些喷射器性能从名义条件显著漂移的所有情况中校正喷射策略，所述校正与小喷射特别相关。

另一目的是提供一种用于确定在内燃机中的燃料喷射量的方法，其可以在不使用复杂设备的情况下工作而且利用了通常在车辆中存在的感应设备和车辆的电子控制单元(ECU)的计算能力。

本发明的另一目的是通过合理和廉价的方案满足这些要求。

这些目的通过具有在本发明的主要方面记载的特征的方法，发动机，计算机程序和计算机程序产品和电磁信号实现。

本发明的其它方面限定本发明优选和/或特别有利的方面。

本发明提供了一种内燃机中特别是柴油机中的实际燃料喷射量的确定方法，该发动机包括进气管线和排气管线，至少一个汽缸和用于所述汽缸的每一个的至少一个喷射器，该方法包括，在发动机的燃料切断状态期间，至少喷射名义燃料测试量进入一个所述汽缸中，以及与所述测试喷射相关，确定在发动机进气口处的空气流量MAF，确定在发动机排气管线中的参数λ，并且基于由此确定的空气流量MAF和参数λ的函数使用发动机的电子控制单元计算在所述测试喷射中实际燃料喷射量Q_fuel。

优选，实际燃料喷射量Q_fuel的计算是通过在化学计量比下评估的关系

来执行。

根据本发明的优选实施例，将实际喷射量的值与名义燃料量比较以执行喷射策略的校正。

优选，在排气管线中所述参数λ的确定通过拉姆达传感器(lambda sensor)执行。

此外，空气流量MAF的确定通过在发动机的入口管线中的空气质量流量传感器执行。

喷射的燃料量Q_fuel的计算对于发动机的每个汽缸以预定或随机时间间隔执行。

根据本发明的方法可以以计算机程序的形式实现，该计算机程序包括执行本发明的方法的所有步骤的计算机代码，和以包括用于执行该计算机程序的装置的计算机程序产品的形式实现。

根据本发明的优选实施例，计算机程序产品包括用于IC发动机的控制装置，例如发动机的ECU，其中存储有程序从而该控制装置以与上述方法相同的方式定义本发明。在这种情况下，当控制装置执行计算机程序，根据本发明的方法的所有步骤被执行。

根据本发明的方法还可以实现为电磁信号的形式，该信号被调制以承载一数据位序列，其表示执行本发明的方法的所有步骤的计算机程序。

本发明还提供了一种内燃机，特别被布置为执行本发明的方法。

附图说明

现在将通过示例参考附图对本发明进行描述，在附图中：

图1是允许启用本发明的方法的发动机的主要组成的示意图。

具体实施方式

本发明包括一种用于确定在内燃机10特别是柴油机中的燃料喷射量的方法，其中发动机10包括一个或多个汽缸，每一个汽缸具有相应的喷射器11。

本发明的方法可以但不排他地应用到小燃料喷射(small fuel injection)，其中该术语在本说明书中指包括在喷射器可实现的最小可能量和约2mm³/冲程之间的燃料喷射。

首先，我们注意到已知：

(1) $\mathrm{\λ}=\frac{\mathrm{MAF}}{(\mathrm{Qfuel}*14.56)}$

其中14.56是柴油燃料的化学计量比，或换句话说，是比率(MAF/Q_fuel)_sT。可以考虑不同燃料及其混合物的其它化学计量比。

在上面的方程(1)中，MAF是空气质量流量，其可以由适当的传感器13测量，而Q_fuel是喷射的燃料量。

已知，上面的参数λ可以由在发动机排气管线中的拉姆达传感器12测量。

本发明的方法在燃料切断(fuel cut-off)期间，通过喷射名义的小燃料测试量到相应的汽缸中而执行，该量通常具有大约为引燃喷射量的值并且对扭矩没有影响。作为非限定实例，名义燃料测试可以是1mm³的燃料。燃料切断条件在驾驶员松开加速踏板时产生。

该方法的第一步包括确定空气质量流量MAF，通过在发动机进气管线中的空气质量流量传感器13执行。

此外，在燃料切断条件下测试喷射的排气效果被安装在排气管线中的氧传感器测量。特别地，在该方法的步骤中，在排气管线中参数λ的确定可以由拉姆达传感器12来执行。

基于上述测量，发动机的ECU14使用上文确定的参数执行喷射的实际燃料量Q_fuel的计算。

优选地，该方法使用从方程(1)的得出的下面关系来执行：

在化学计量比之下评估

在该点，实际喷射和由此计算的量可以与名义量进行比较，以确定可能的差异。当这样的差异被确定时，校准喷射策略可以被执行以考虑系统的漂移。

特别地，这样的校准喷射策略可以包括喷射器11的最终激活时间的校准或其它适当的策略。

为了考虑到其它可能随着时间影响喷射器的漂移，本发明的该方法以预定或随机时间间隔执行。

此外，由于喷射器漂移在同一发动机的不同喷射器之间不同(由于生产或其他因素导致的公差)，对于发动机的每一个汽缸，本发明的方法以预定或随机时间间隔执行。

本发明具有几个重要的优点和益处。

首先，通过获得进入柴油机的实际燃料喷射量的估计，本发明允许执行一些喷射器特定校正，以便于获得等于期望或名义值的实际引燃燃料喷射量。

由此，由于引燃燃料喷射量的漂移导致的排放发散的显著降低可以在车辆寿命期间实现。

作为进一步结果，也是由于引燃燃料喷射量的漂移导致的燃烧噪声的降低也可以在车辆寿命期间实现。

尽管本发明已经针对优选实施例和特定应用进行描述，可以理解上文中给出的描述是示例性的而非限制性的。本领域技术人员将会理解对特定实施例的各种修改均在所附权利要求的范围之内。由此，本发明并不局限于所公开的实施例，而是具有所附权利要求所允许的全部范围。

Claims (13)

1.一种确定内燃机中实际燃料喷射量的方法，该内燃机特别是柴油机，该发动机包括进气管线和排气管线，至少一个汽缸和用于所述汽缸的每一个的至少一个喷射器，该方法包括，在发动机的燃料切断状态期间，至少喷射名义燃料测试量进入一个所述汽缸中，以及与所述测试喷射相关，确定在发动机进气口处的空气流量MAF，确定在发动机排气管线中的参数λ，并且基于由此确定的空气流量MAF和参数λ的函数使用发动机的电子控制单元计算在所述测试喷射中实际燃料喷射量Q_fuel。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述实际燃料喷射量Q_fuel的计算是通过在化学计量比下评估的关系

来执行。

3.如权利要求1所述的方法，其中将实际喷射量的值与名义燃料量比较以执行喷射的校正。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述喷射的校正通过调节所述汽缸的喷射器的激活时间而执行。

5.如权利要求1所述的方法，其中在排气管线中所述参数λ的确定通过拉姆达传感器执行。

6.如权利要求1所述的方法，其中，空气流量MAF的确定通过在发动机的进气管线中的空气质量流量传感器执行。

7.如权利要求1所述的方法，其中，燃料喷射量Q_fuel的计算以预定或随机时间间隔执行。

8.如权利要求1所述的方法，其中，燃料喷射量Q_fuel的计算对于发动机的每个汽缸以预定或随机时间间隔执行。

9.一种内燃机，特别是柴油机，该内燃机具有用于燃烧参数的测量的相关联的传感器，其特征在于，内燃机包括ECU，该ECU构造用于执行前述权利要求中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序，包括适于执行权利要求1的方法的步骤的计算机代码。

11.一种计算机程序产品，包括如权利要求10所述的计算机程序。

12.如权利要求11所述的计算机程序产品，包括存储有所述计算机程序的控制装置。

13.一种电磁信号，其被调制为用于表示根据权利要求10的计算机程序的数据位序列的载波。

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