CN102162402B - 利用可控制的燃料喷射器计量供给燃料质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用可控制的燃料喷射器计量供给燃料质量的方法。具体地，提供了一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，包括：识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域；监测操作者扭矩请求；确定与操作者扭矩请求相关联的总的期望燃料质量；识别与总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；以及当总的期望燃料质量与非线性燃料质量输送区域对应时，命令多个部分喷射事件以喷射总的期望燃料质量，所述多个部分喷射事件具有与线性燃料质量输送区域对应的喷射持续时间。

Description

利用可控制的燃料喷射器计量供给燃料质量的方法
技术领域
本发明涉及可控制的燃料喷射器。
背景技术
在该部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能和可能不构成现有技术。
电子燃料喷射是一种已知的用于压缩点火式内燃发动机和火花点火式内燃发动机中的燃料输送的方法。燃料喷射器可以是安装在发动机上并定位成将加压燃料输送到发动机气缸的燃烧室中的螺线管驱动阀装置或压电阀装置。优选在各燃烧循环期间给各喷射器赋能并持续一定时间段（即，喷射持续时间），该时间段根据关于发动机操作状况的预先校准的参数来确定。各气缸的每个燃烧循环都可出现多个燃料喷射事件。
已知的燃料喷射器相对于喷射持续时间具有线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域。燃料质量输送的线性区域包括这样的命令的喷射持续时间，其在预先确定的燃料压力下具有对应的、已知的唯一燃料质量输送。燃料质量输送的线性区域包括燃料质量输送在恒定的燃料压力下随喷射持续时间增加而单调增加的区域。
燃料质量输送的非线性区域包括这样的命令的喷射持续时间，其在预先确定的燃料压力下具有未知的或不可预知的燃料质量输送，包括燃料喷射器能够以不同的燃料喷射持续时间输送相同的燃料质量的量的区域。线性区域与非线性区域的边界在不同的燃料喷射器系统中可改变。
发明内容
一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，包括：识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域；监测操作者扭矩请求；确定与操作者扭矩请求相关联的总的期望燃料质量；识别与总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；以及当总的期望燃料质量与非线性燃料质量输送区域对应时，命令多个部分喷射事件以喷射总的期望燃料质量，所述多个部分喷射事件具有与线性燃料质量输送区域对应的喷射持续时间。
本发明还包括以下方案：
方案1. 一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，所述方法包括：
识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域；
监测操作者扭矩请求；
确定与所述操作者扭矩请求相关联的总的期望燃料质量；
识别与所述总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；以及
当所述总的期望燃料质量与所述非线性燃料质量输送区域对应时，命令多个部分喷射事件以喷射所述总的期望燃料质量，所述多个部分喷射事件具有与所述线性燃料质量输送区域对应的喷射持续时间。
方案2. 根据方案1所述的方法，还包括：
将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中，所述多个部分喷射事件均计量供给与所述线性燃料质量输送区域相关联的部分燃料质量。
方案3. 根据方案2所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中包括：
将所述总的期望燃料质量划分到各自具有相等燃料质量的多个部分喷射事件中，并且其中所述部分喷射事件与所述线性燃料质量输送区域对应。
方案4. 根据方案3所述的方法，还包括：
使所述非线性燃料质量输送区域内的预先确定的燃料质量范围与一定量的部分喷射事件相关联；
选择与所述总的期望燃料质量相关联的预先确定的燃料质量范围；
确定与所述选择的预先确定的燃料质量范围相关联的部分喷射事件的量；以及
将所述总的期望燃料质量划分到所述量的部分喷射事件中，以便为所述量的部分喷射事件中的每一个来确定燃料质量。
方案5. 根据方案3所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量划分到所述量的部分喷射事件中包括：将所述总的期望燃料质量除以部分喷射事件的量，且使所述部分喷射事件的量增加，直到所获得的燃料质量与所述线性燃料质量输送区域相关联为止。
方案6. 根据方案2所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中包括：
用预先确定的燃料质量输送点去除所述总的期望燃料质量，以确定商；
从所述商中舍去任何小数部分，其中所获结果为部分喷射事件的量，其中所述量的部分喷射事件中的每一个均包括大致与所述预先确定的燃料质量输送点相等的燃料质量；以及
将所述小数部分与所述预先确定的燃料质量输送点相乘，以便为剩余的燃料喷射事件确定剩余燃料质量输送。
方案7. 根据方案6所述的方法，其中，所述预先确定的燃料质量输送点是这样的燃料质量输送点，其与这样的燃料质量输送区域相关联，所述燃料质量输送区域所对应的喷射事件包括的喷射持续时间和燃料质量小于与所述非线性燃料质量输送区域对应的喷射事件的喷射持续时间和燃料质量。
方案8. 根据方案2所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中包括：
参照查找表，所述查找表由与总的期望燃料质量相关联的燃料质量索引，并且基于所述线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域而对应于预先确定的多个部分喷射事件；
在所述查找表中定位所述总的期望燃料质量；以及
从所述查找表选择对应的多个部分喷射事件，以获得所述总的期望燃料质量。
方案9. 根据方案1所述的方法，其中，所述直喷式燃料喷射器是螺线管致动阀装置和压电阀装置中的一种。
方案10. 根据方案1所述的方法，其中，所述非线性燃料质量输送区域包括非单调区域。
方案11. 根据方案1所述的方法，其中，包括连续地执行所述多个部分喷射事件。
方案12. 根据方案1所述的方法，还包括：
命令所述多个部分喷射事件中的每个部分喷射事件之间的中间停顿时间。
方案13. 一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，所述方法包括：
识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非单调燃料质量输送区域；
监测操作者扭矩请求；
基于所述操作者扭矩请求来确定总的期望燃料质量；
识别与所述总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；
当所述总的期望燃料质量与所述非单调的燃料质量输送区域对应时，将所述总的期望燃料质量分摊到多个部分喷射事件中；以及
命令所述多个部分喷射事件。
方案14. 根据方案13所述的方法，其中，所述多个部分喷射事件中的每个喷射事件都与所述线性燃料质量输送区域对应。
方案15. 根据方案14所述的方法，其中，分摊所述总的期望燃料质量包括：
将所述总的期望燃料质量划分到具有相等的燃料质量的所述多个部分喷射事件中，其中具有相等燃料质量的所述部分喷射事件与所述线性燃料质量输送区域对应。
方案16. 根据方案14所述的方法，其中，分摊所述总的期望燃料质量包括：
使所述非单调燃料质量输送区域内的多个预先确定的燃料质量范围与预先确定量的部分喷射事件相关联；
选择与所述总的期望燃料质量相关联的预先确定的燃料质量范围；
确定与所述选择的预先确定燃料质量范围相关联的部分喷射事件的量；以及
将所述总的期望燃料质量划分到所述量的多个部分喷射事件中，以便为所述量的部分喷射事件中的每一个来确定燃料质量。
方案17. 根据方案14所述的方法，其中，分摊所述总的期望燃料质量包括：
用预先确定的燃料质量输送点去除所述总的期望燃料质量，以确定商；
从所述商中舍去任何小数部分，其中所获结果为部分喷射事件的量，其中所述量的部分喷射事件中的每一个均包括大致与所述预先确定的燃料质量输送点相等的燃料质量；以及
将所述小数部分与所述预先确定的燃料质量输送点相乘，以便为剩余的燃料喷射事件确定剩余燃料质量输送。
方案18. 一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，所述方法包括：
识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域；
监测操作者扭矩请求；
基于所述操作者扭矩请求来确定总的期望燃料质量；
识别与所述总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；
基于所述总的期望燃料质量来确定多个连续的部分喷射事件；以及
当所述总的期望燃料质量与所述非线性燃料质量输送区域对应时，命令与所述线性燃料质量输送区域对应的多个连续的部分喷射事件，以获得所述总的期望燃料质量，其中所述线性燃料质量输送区域对应于这样的喷射事件，所述喷射事件包括的喷射持续时间和燃料质量小于和所述非线性燃料质量输送区域对应的喷射事件的喷射持续时间和燃料质量。
方案19. 根据方案18所述的方法，其中，确定所述多个连续的部分喷射事件包括：
使所述非线性燃料质量输送区域内的预先确定的燃料质量范围与一定量的部分喷射事件相关联；
选择与所述总的期望燃料质量相关联的预先确定的燃料质量范围；
确定与所述选择的预先确定燃料质量范围相关联的部分喷射事件的量；以及
将所述总的期望燃料质量划分到所述量的部分喷射事件中，以便为所述量的部分喷射事件中的每一个确定燃料质量。
方案20. 根据方案18所述的方法，其中，确定所述多个连续的部分喷射事件包括：
用预先确定的燃料质量输送点去除所述总的期望燃料质量，以确定商；
从所述商中舍去任何小数部分，其中所获结果为部分喷射事件的量，其中所述量的部分喷射事件中的每一个均包括大致与所述预先确定的燃料质量输送点相等的燃料质量；以及
将所述小数部分与所述预先确定的燃料质量输送点相乘，以便为剩余的燃料喷射事件确定剩余燃料质量输送。
附图说明
作为示例，现在将参考附图来描述一个或多个实施例，附图中：
图1是根据本发明的示例性发动机系统的示意图；
图2以曲线图示出根据本发明的、在不同的燃料轨压力下在喷射持续时间的范围内的示例性燃料喷射器的燃料质量输送；
图3是根据本发明的控制流程图；
图4是根据本发明的控制流程图；以及
图5图示出根据本发明的、利用了确定部分燃料质量输送事件的方法在喷射持续时间范围内的燃料质量喷射。
具体实施方式
现在参考附图，其中的描绘仅仅是为了例示出某些示例性实施例，而不是为了限制这些实施例，图1示意性地示出根据本发明实施例的内燃发动机10和附随的控制模块5。发动机10有选择地以多种燃料模式操作，包括：受控自动点火(HCCI)燃烧模式、均质火花点火(SI-H)燃烧模式、和中间分层充气火花点火燃烧模式。发动机10有选择地以化学计量的空气/燃料比和以主要在化学计量稀侧的空气/燃料比操作。本发明可应用于各种内燃发动机系统和燃烧循环。
在一个实施例中，发动机10可耦联至变速器装置，以将牵引功率传递至车辆的传动系统。变速器可包括混合动力变速器，该混合动力变速器包括可操作以将牵引功率传至传动系统的扭矩机。
示例性发动机10包括具有往复运动的活塞14的多缸直喷式四冲程内燃发动机，往复运动的活塞14可在气缸15中滑动地运动，其限定了可变容积的燃烧室16。每个活塞14均连接至旋转的曲轴12，直线往复运动通过旋转的曲轴12转换成旋转运动。进气系统向进气歧管29提供进气，进气歧管29将空气引导并分配到燃烧室16的进气流道中。进气系统包括气流管道系统和用于监测及控制气流的装置。进气装置优选包括用于监测质量空气流量和进气温度（MAF/TIN）的质量空气流量传感器32。节气门阀34优选包括电子受控装置，所述电子受控装置用来响应于来自控制模块5的控制信号（ETC）而控制到发动机10的气流。进气歧管29中的压力传感器36构造成检测歧管绝对压力和大气压力（MAP/BARO）。具有称为废气再循环（EGR）阀38的流量控制阀的外部流动通道将废气从发动机排气再循环至进气歧管29。发动机10可包括其他系统，包括将加压的进气输送至发动机10的涡轮增压器系统50或替代性增压器系统。控制模块5可操作以通过控制EGR阀38的开度来控制到进气歧管29的废气的质量流量。
通过一个或多个进气阀（或进气门）20控制从进气歧管29进入燃烧室16的气流。通过一个或多个排气阀（排气门）18控制从燃烧室16出来并流到排气歧管39的排气流。发动机10配备有控制和调整进气阀20与排气阀18的打开和关闭的系统。在一个实施例中，可通过分别控制进气可变凸轮定相/可变升程控制（VCP/VLC）装置22和排气可变凸轮相位/可变升程控制（VCP/VLC）装置24来控制和调整进气阀20与排气阀18的打开和关闭。进气和排气VCP/VLC装置22、24构造成分别控制和操作进气凸轮轴21和排气凸轮轴23。进气凸轮轴21和排气凸轮轴23的旋转与曲轴12的旋转联系起来并由其指示（indexed），从而将进气阀20与排气阀18的打开和关闭与曲轴12和活塞14的位置联系起来。
进气VCP/VLC装置22优选包括这样的机构，该机构可操作，以响应于来自控制模块5的控制信号（INTAKE）来为每个气缸15开关和控制进气阀20的阀升程并可变地调整和控制进气凸轮轴21的定相。排气VCP/VLC装置24优选包括可控制的机构，该可控制的机构可操作，以响应于来自控制模块5的控制信号（EXHAUST）为每个气缸15可变地开关和控制排气阀18的阀升程并可变地调整和控制排气凸轮轴23的定相。
进气与排气VCP/VLC装置22与24均优选包括可控制的两级可变升程控制（VLC）机构，该可控制的两级可变升程控制（VLC）机构操作，以便相应地将进气阀20与排气阀18的开度或阀升程的量级控制到两个离散级中的一个。两个离散级优选包括优选地用于负载速度（或低速）、低负载操作的低升程阀打开位置（在一个实施例中大约4-6 mm），以及优选用于高速和高负载操作的高升程阀打开位置（在一个实施例中大约8-13 mm）。进气与排气VCP/VLC装置22与24均优选包括可变凸轮定相（VCP）机构，以分别控制和调整进气阀20和排气阀18的打开和关闭的定相（即相对正时）。调整定相指的是使进气阀20和排气阀18的打开时间相对于相应气缸15中的曲轴12和活塞14的位置而变动。进气和排气VCP/VLC装置22和24的VCP机构均优选具有大约60o-90o曲柄旋转的定相权限（phasing authority）范围，从而允许控制模块5使进气阀20和排气阀18中的一个的打开和关闭相对于各气缸15的活塞14的位置提前或推迟。定相权限的范围由进气和排气VCP/VLC装置22和24限定和限制。进气和排气VCP/VLC装置22和24包括凸轮轴位置传感器，以确定进气凸轮轴21和排气凸轮轴23的旋转位置。利用由控制模块5控制的电动液压、液压、和电动控制力中的一种来驱动VCP/VLC装置22和24。
发动机10包括燃料喷射系统，该燃料喷射系统包括多个高压燃料喷射器28，多个高压燃料喷射器28均构造成响应于来自控制模块5的信号（INJ_PW）（即脉冲宽度）将一定质量的燃料直接喷射到燃烧室16的一个中。在一个实施例中，从包括共用燃料轨40的燃料分配系统向燃料喷射器28供应加压燃料。在一个实施例中，压力传感器48监测燃料轨40内的燃料轨压力，并向控制模块5输出与燃料轨压力对应的信号（FR_PRESS）。
燃料分配系统优选包括高压（例如200 bar/20 MPa）燃料泵46，以经由燃料轨40向燃料喷射器28输送加压燃料。控制模块5确定优选的燃料轨压力（FP_PW），所述优选的燃料轨压力（FP_PW）基于操作者扭矩请求和发动机转速，并经由燃料泵46控制。燃料喷射器28优选包括螺线管致动的装置或压电致动的装置中的一种，具有穿过气缸盖15中的开口放置以便将加压燃料喷射到燃烧室16中的喷嘴。喷射器的喷嘴包括以多个开口、喷散角、和表示给定压力下的体积流率的流速为特征的燃料喷射器喷头（tip）。示例性的燃料喷射器喷嘴包括具有70度的喷散角和100 bar时10 cc/s流率的8孔装置。参考图2描述燃料喷射器操作特性。
具有由控制模块5监测的信号输出（C_PRESS）的压力传感器30监测气缸13内的缸内压力。压力传感器30可包括将缸内压力水平转变成电信号的压力变换器。压力传感器30实时地监测缸内压力，包括在各燃烧事件期间。
控制模块5在发动机10的正在进行的操作期间经由来自曲柄传感器42的输入来命令与活塞14的位置（SOI角度）对应的喷射的开始（以下称为SOI）。SOI角度是燃料喷射器28被致动以便将燃料喷射到燃烧室16中时的曲柄角度。相对于曲轴12的上止点（TDC）位置测量SOI角度，在该上止点处，活塞14处于燃烧室16内的行程的最高位置处，所述最高位置与燃烧室16的最小容积关联。
在示例性发动机10中，控制模块5为各气缸13关于各燃烧事件利用燃料喷射器28来命令燃料喷射事件。喷射事件由喷射持续时间和所喷射的燃料质量限定。在一个实施例中，控制模块5在各燃烧事件期间命令主燃料喷射事件。基于操作者扭矩请求由控制模块5来选择主燃料喷射事件的燃料质量。控制模块5监测来自操作者的输入信号，例如通过加速器踏板8的位置的输入信号（PEDAL_POS），以确定操作者扭矩请求。
发动机10优选包括火花点火系统，通过该火花点火系统能向火花塞提供火花能量，以响应于来自控制模块5的信号点燃或帮助点燃燃烧室16的每个燃烧室中的气缸充量。
发动机10配备有用于监测发动机操作的各种传感装置，包括：具有输出RPM并操作以监测曲轴旋转位置（即曲柄角度和转速）的曲柄传感器42、在一个实施例中构造成监测燃烧的燃烧传感器30、和构造成监测废气的废气传感器40、通常还包括空气/燃料比传感器。燃烧传感器30包括可操作以监测燃烧参数状态的传感器装置，并被描绘成可操作以监测缸内燃烧压力的气缸压力传感器。由控制模块5监测燃烧传感器30和曲柄传感器42的输出，控制模块5关于各燃烧事件来为各气缸15确定燃烧定相，即燃烧压力相对于曲轴12的曲柄角度的正时。还可由控制模块5监测燃烧传感器30，以便关于各燃烧循环为各气缸15确定平均有效压力（IMEP）。优选地，使发动机10和控制模块都5机械化，以在各气缸着火事件期间为发动机气缸15中的每个气缸监测和确定IMEP的状态。替代地，在本发明的范围内可使用其他传感系统来监测其他燃烧参数的状态，例如离子传感点火系统、和非介入式气缸压力传感器。
控制模块、模块、控制器、处理器和相似的术语指的是以下各项中的一项或多项的任意合适的一种或各种组合，这些项包括：专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的中央处理单元（优选微处理器）和相关联的存储器和储存器（只读的、可编程只读的、随机存取的、以及硬盘驱动器等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路、以及提供所述功能的其它合适的部件。控制模块具有一组控制算法，包括存储在存储器中并被执行以提供期望功能的常驻软件程序指令和校准。优选在预设循环期间执行算法。算法诸如由中央处理单元执行，并可操作以监测来自传感装置和其他网络控制模块的输入，并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。在正在进行的发动机和车辆的操作期间，可以例如每隔3.125毫秒、6.25毫秒、12.5毫秒、25毫秒和100毫秒的有规律的间隔来执行循环（loop cycle）。替代地，可响应于事件的发生来执行算法。
控制模块5经由控制信号ETC来控制节气门阀34，以控制进入到发动机中的进气的质量流量。在一个实施例中，命令节气门阀34以敞开节气门并利用涡轮增压器系统50，以便通过改变进气量和再循环废气量来控制歧管压力。涡轮增压器系统50优选包括可变几何涡轮装置。控制模块5发送信号（VGT），以指引可变几何涡轮装置的叶片角度。用VGT位置传感器测量叶片角度，以便向控制模块5提供反馈控制。通过控制可变几何涡轮装置的叶片角度，控制模块5控制增压水平，从而控制进气量和再循环的废气量。在替代实施例中，能够利用增压器系统以类似的方式来改变歧管压力。
控制模块5通过经由控制信号EGR来控制废气再循环阀38的开度来控制废气量。通过控制废气再循环阀38的开度，控制模块5控制再循环的废气率以及废气量与进气量的比率。
图2示出了数据曲线图，该数据曲线图图示了12 MPa和20 MPa的燃料轨压力时在喷射持续时间的范围内来自示例性燃料喷射器28的喷射燃料质量（mg）。如图2所示，各燃料喷射器28具有与喷射持续时间对应的线性喷射燃料质量输送区域和非线性喷射燃料质量输送区域。对于特定的硬件应用而言，优选实验确定地且基于燃料喷射器28的流特性和燃料轨压力地，识别对应于预先限定的喷射持续时间范围的线性喷射燃料质量区域和非线性喷射燃料质量区域。区域Ⅰ和Ⅲ描绘了具有喷射燃料质量的线性输送的喷射持续时间。喷射燃料质量的线性输送包括喷射燃料质量随喷射持续时间的增加而单调地增加的操作。区域Ⅱ描绘了具有喷射燃料质量的非线性输送的喷射持续时间。喷射燃料质量的非线性输送包括喷射燃料质量不随喷射持续时间的增加而单调地增加的操作。线性燃料质量输送区域中的燃料喷射事件导致与已知的喷射持续时间对应的已知且唯一的燃料质量输送。
区域Ⅰ与具有导致燃料喷射器28部分打开的喷射持续时间（即燃料喷射器28未全开的喷射持续时间）的喷射事件对应。区域Ⅰ的特征在于：在已知的燃料压力下具有对应的喷射燃料质量（mg）的以毫秒为单位的喷射持续时间。与区域I相关联的喷射持续时间可以是预先确定的，并且可以在正在进行的操作期间根据燃料喷射器28的操作响应来调整。在一个实施例中，区域Ⅰ与这样的喷射事件对应，所述喷射事件包括的喷射持续时间和燃料质量小于和非线性燃料质量输送区域对应的喷射事件的喷射持续时间和燃料质量。
区域Ⅱ与这样的喷射事件对应，所述喷射事件具有导致燃料喷射器28的全开或部分打开的喷射持续时间，并且所述喷射持续时间可与达到并维持燃料喷射器28中的全升程状况相关联。区域Ⅱ的特征在于：可能或可能不随喷射持续时间的增加而单调地增加以毫秒为单位的喷射持续时间。
当在燃烧事件期间待喷射的总的期望燃料质量对应于区域Ⅱ内的喷射持续时间时，可通过在燃烧事件期间命令多个喷射事件来获得总的期望燃料质量，其中每一个喷射持续时间均与区域Ⅰ对应。
区域Ⅲ与具有导致燃料喷射器28全开的喷射持续时间（即燃料喷射器完全打开的喷射持续时间）的喷射事件对应。区域Ⅲ的特征在于：在已知的燃料压力下具有对应的喷射燃料质量（mg）的以毫秒为单位的喷射持续时间。与区域Ⅲ相关联的喷射持续时间可以是预先确定的，并可在正在进行的操作期间根据燃料喷射器28的操作响应来调整。
图3是用于控制燃料喷射器28的操作以响应于操作者扭矩请求计量供给到发动机10的燃料的控制方案300。控制方案300在图3中图示，并在此被描述成包括离散的要素。这样的图示是为了便于说明，并且应认识到的是，由这些要素执行的功能可组合成一个或多个装置，例如以软件、硬件、和/或专用集成电路实现的装置。例如，可作为控制模块5中的一种或多种算法来执行控制方案300。控制方案300包括监测操作者扭矩请求（305），和为燃料喷射器28中的每个燃料喷射器确定与操作者扭矩请求相关联的总的期望燃料质量（310）。控制方案300确定总的期望燃料质量是否在预先限定的非线性燃料质量输送区域内（315）。如果不在预先限定的非线性燃料质量输送区域内，那么命令单个燃料喷射事件以计量供给燃料，从而获得总的期望燃料质量（325）。如果在预先限定的非线性燃料质量输送区域内，那么控制方案300将总的期望燃料质量分摊到多个部分喷射事件中，所述多个部分喷射事件均计量供给与预先限定的线性燃料质量输送区域中的一个相对应的部分燃料质量（320）。在为多个部分喷射事件中的每个喷射事件确定燃料质量之后，控制方案300命令燃料喷射器28，以通过执行多个部分喷射事件来获得总的期望燃料质量（330）。如在此所描述的各喷射事件的特征在于，燃料喷射器28的喷射持续时间和相关联的喷射燃料质量。
控制方案300基于预先限定的线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域来确定总的期望燃料质量是否在预先限定的非线性燃料质量输送区域内（315）。如在上文中所描述地，燃料喷射器28以包括线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域的喷射持续时间操作。诸如区域Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的燃料质量输送区域在图2中被图形地示出，并由喷射燃料质量和喷射持续时间限定。在操作中，控制方案300定位与总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域，并确定燃料质量输送区域是否处于线性区域（例如，在一个实施例中，区域Ⅰ和Ⅲ）中的一个中，或者处于非线性区域（例如，在一个实施例中，区域Ⅱ）中。
当总的期望燃料质量与预先限定的线性燃料质量区域中的一个区域（例如在一个实施例中的区域Ⅰ和Ⅲ）对应时，命令单个喷射事件以计量供给燃料，从而获得总的期望燃料质量（325）。当总的期望燃料质量与预先限定的非线性燃料质量输送区域中的一个区域（例如在一个实施例中的区域Ⅱ）对应时，将总的期望燃料质量分摊到多个部分喷射事件中，所述多个部分喷射事件均计量供给包括了总的期望燃料质量的一部分的部分燃料质量。当确定总的期望燃料质量与预先限定的非线性燃料质量输送区域中的一个区域对应时，控制方案300分摊总的期望燃料质量（320）。部分喷射事件中的每个喷射事件计量供给与预先限定的线性燃料质量输送区域中的一个区域（例如区域Ⅰ）相关联的燃料质量。控制模块5为多个部分喷射事件来致动各燃料喷射器28，以获得总的期望燃料质量（330）。在部分喷射事件期间输送的部分燃料质量的累加和为总的期望燃料质量。
用于将总的期望燃料质量分摊到各自计量供给部分燃料质量以输送总的期望燃料质量的多个部分喷射事件中（320）的第一种方法包括：将总的期望燃料质量划分到各自计量供给相等的燃料质量的多个部分喷射事件中。可将非线性燃料质量输送区域划分成多个预先确定的燃料质量范围，各范围均与预先确定量的部分喷射事件相关联。控制方案300选择与总的期望燃料质量对应的预先确定的燃料质量范围，以确定部分喷射事件的量（或数量）。将总的期望燃料质量划分到所述量的部分喷射事件中，以确定各自计量供给相等燃料质量的各部分喷射事件的燃料质量。例如，对于与非线性燃料质量输送区域对应的总的期望燃料质量而言，例如，在一个实施例中与区域Ⅱ对应且在3 mg与9 mg之间，可限定两个预先确定的燃料质量范围。在一个实施例中，第一预先确定的燃料质量范围可包括介于3 mg与6 mg之间的燃料质量范围，而第二预先确定的燃料质量范围可包括介于6 mg与9 mg之间的的燃料质量范围。可将在3 mg与6 mg之间的总的期望燃料质量划分成各自计量供给相等燃料质量的两个部分喷射事件，并可将在6 mg与9 mg之间的总的期望燃料质量输送划分成各自计量供给相等燃料质量的三个部分喷射事件。替代地，可将总的期望燃料质量除以部分喷射事件的量，并使部分喷射事件的量增加，直到所得到的燃料质量与线性燃料质量输送区域中的一个区域（例如区域Ⅰ）相关联时为止，从而产生各自计量供给相等燃料质量的多个部分喷射事件。
图4示出了用于利用上述控制方案300将总的期望燃料质量分摊到多个部分喷射事件中的第二种方法400，其中所述多个部分喷射事件各自计量供给与预先限定的线性燃料质量输送区域中的一个区域对应的部分燃料质量（320）。第二种方法400包括确定总的期望燃料质量（TFM）是否在非线性燃料质量区域内（405）。如果总的期望燃料质量TFM不在非线性燃料质量区域内，则作为单个喷射事件来喷射TFM。如果总的期望燃料质量TFM在非线性燃料质量区域内，则从总的期望燃料质量TFM中减去预先确定的燃料质量点（PFM）（410）。优选地，预先确定的燃料质量点是位于燃料质量输送区域（例如区域Ⅰ）中的最大燃料质量。将预先确定的燃料质量输送点指定为第一部分燃料质量（第一喷射燃料质量），并且控制方案300确定结果（x）是否在非线性燃料质量输送区域内（415）。当结果（x）不在非线性燃料质量输送区域内时，所述结果为（第n（nth））部分燃料质量(第n喷射燃料质量)。如果结果在非线性燃料质量输送区域内，则从该结果中减去预先确定的燃料质量点（420）。将预先确定的燃料质量点指定为（第n）部分燃料质量（第n喷射燃料质量），并在使n递增后重复步骤415。
替代地，控制方案300可通过用预先确定的燃料质量点PFM去除总的期望燃料质量，来分摊总的期望燃料质量。所得到的结果为商，并且除非该商为整数，否则存在小数部分（remainder）。可从该商中舍去小数部分，并将该小数部分与预先确定的燃料质量点PFM相乘。结果为用于剩余的部分喷射事件的剩余燃料质量。被舍去小数部分的商或整数是部分喷射事件的量，其中部分喷射事件中的每个部分喷射事件均具有大致与预先确定的燃料质量输送点PFM相等的相关联的燃料质量输送。在燃烧循环期间，可以任何顺序来喷射剩余的部分喷射事件和所述量的包括预先确定的燃料质量输送点PFM的部分喷射事件。
用于将总的期望燃料质量分摊到多个部分喷射事件中的第三种方法包括基于总的期望燃料质量输送来选择预设的部分喷射事件，所述多个部分喷射事件各自计量供给与预先限定的线性燃料质量输送区域中的一个区域对应的部分燃料质量（320）。可基于线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域产生燃料质量阵列，所述燃料质量阵列与总的期望燃料质量相关联并与已分摊的预先确定的多个部分喷射事件对应。该阵列优选与关于区域Ⅱ的总的期望燃料质量相关，并可存储在预先确定的查找表中。控制方案300在查找表中定位总的期望燃料质量，并选择对应的部分喷射事件。可根据与特定的硬件应用对应的试验结果来预先确定和校准对应的部分喷射事件。
在将总的期望燃料质量分摊到多个部分喷射事件中之后，控制方案300致动燃料喷射器（330）。每个部分喷射事件均具有相关联的燃料质量喷射和喷射持续时间。可根据与特定的硬件应用对应的试验结果并关于如在下文中所描述那样的停顿时间动力学（dwell time dynamics）来预先确定和校准喷射持续时间。停顿时间指的是喷射事件之间的时间段，包括部分喷射事件，在该时间段中，喷射器28中没有一个喷射器输送燃料。停顿时间动力学是指：响应于来自控制模块5的脉冲宽度信号而影响各燃料喷射器28的打开和关闭的机电响应特性和燃料流特性，从而影响每个喷射事件期间的燃料输送和在多个部分喷射事件中输送的总燃料质量。
多个部分喷射事件可导致连续的喷射事件，或者可包括中间停顿时间。对于例如在喷射事件之间存在最小的或没有停顿时间的连续喷射事件而言，与相同持续时间的较早出现的部分喷射事件相比，较后出现的部分喷射事件在每喷射持续时间中可具有增大的喷射燃料质量。例如，给定喷射持续时间的第一燃料喷射事件导致喷射燃料质量的第一个量，而在短的停顿时间之后的随后的燃料喷射事件对于相同的给定喷射持续时间可能导致具有比第一燃料喷射事件更大的喷射燃料质量的量。
在另一实施例中，基于总的期望燃料质量和上述线性区域与非线性区域来确定燃料喷射器28的致动。控制模块5在存储器中存储预先确定地查找表，所述查找表由与非线性区域对应的总的期望燃料质量来索引。查找表中的总的期望燃料质量包括燃料喷射器28相等的喷射持续时间。相等的喷射持续时间可预先确定，并可根据致动期间燃料喷射器28的操作响应以及关于如上文所述的停顿时间动力学来调整。在操作中，控制模块5在查找表中定位总的期望燃料质量，并确定与总的期望燃料质量对应的相等的喷射持续时间。
图5示出了数据图，该数据图图示了利用确定部分燃料事件的第一种方法在喷射持续时间的范围内的燃料质量喷射的结果。对于在6 mg与9 mg之间的总的期望燃料质量而言，确定了三个燃料质量部分喷射事件，对于在3 mg与6 mg之间的总的期望燃料质量输送而言，确定了两个燃料质量部分喷射事件，并且对于在0 mg与3 mg之间的总的期望燃料质量而言，确定了一个燃料质量输送喷射事件。第一部分燃料喷射事件（第一喷射）从1 mg的燃料质量到3 mg的燃料质量变动，第二部分燃料喷射事件（第二喷射）从1.5 mg到3 mg变动，而第三部分喷射事件（第三喷射）从2 mg到3 mg变动。如数据图所示，期望的燃料质量输送与喷射持续时间之间的线性关系导致了使控制策略300因而能够精确地喷射从0 mg至9 mg范围的燃料质量的期望量。
本公开已描述了某些优选的实施例及所述实施例的变型。本领域的技术人员在阅读并理解说明书后可以认识到更多的变型和改变。因此，本公开不局限于作为用于实施本发明所设想的最佳模式而公开的特定实施例，而是，本公开意在包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，其特征在于，所述方法包括：
识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域；
监测操作者扭矩请求；
确定与所述操作者扭矩请求相关联的总的期望燃料质量；
识别与所述总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；以及
当所述总的期望燃料质量与所述非线性燃料质量输送区域对应时，命令多个部分喷射事件以喷射所述总的期望燃料质量，所述多个部分喷射事件具有与所述线性燃料质量输送区域对应的喷射持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中，所述多个部分喷射事件均计量供给与所述线性燃料质量输送区域相关联的部分燃料质量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中包括：
将所述总的期望燃料质量划分到各自具有相等燃料质量的多个部分喷射事件中，并且其中所述部分喷射事件与所述线性燃料质量输送区域对应。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
使所述非线性燃料质量输送区域内的预先确定的燃料质量范围与一定量的部分喷射事件相关联；
选择与所述总的期望燃料质量相关联的预先确定的燃料质量范围；
确定与所述选择的预先确定的燃料质量范围相关联的部分喷射事件的量；以及
将所述总的期望燃料质量划分到所述量的部分喷射事件中，以便为所述量的部分喷射事件中的每一个来确定燃料质量。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量划分到所述量的部分喷射事件中包括：将所述总的期望燃料质量除以部分喷射事件的量，且使所述部分喷射事件的量增加，直到所获得的燃料质量与所述线性燃料质量输送区域相关联为止。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中包括：
用预先确定的燃料质量输送点去除所述总的期望燃料质量，以确定商；
从所述商中舍去任何小数部分，其中所获结果为部分喷射事件的量，其中所述量的部分喷射事件中的每一个均包括大致与所述预先确定的燃料质量输送点相等的燃料质量；以及
将所述小数部分与所述预先确定的燃料质量输送点相乘，以便为剩余的燃料喷射事件确定剩余燃料质量输送。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预先确定的燃料质量输送点是这样的燃料质量输送点，其与这样的燃料质量输送区域相关联，所述燃料质量输送区域所对应的喷射事件包括的喷射持续时间和燃料质量小于与所述非线性燃料质量输送区域对应的喷射事件的喷射持续时间和燃料质量。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述总的期望燃料质量分摊到所述多个部分喷射事件中包括：
参照查找表，所述查找表由与总的期望燃料质量相关联的燃料质量索引，并且基于所述线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域而对应于预先确定的多个部分喷射事件；
在所述查找表中定位所述总的期望燃料质量；以及
从所述查找表选择对应的多个部分喷射事件，以获得所述总的期望燃料质量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述直喷式燃料喷射器是螺线管致动阀装置和压电阀装置中的一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非线性燃料质量输送区域包括非单调区域。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，包括连续地执行所述多个部分喷射事件。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
命令所述多个部分喷射事件中的每个部分喷射事件之间的中间停顿时间。
13.一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，其特征在于，所述方法包括：
识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非单调燃料质量输送区域；
监测操作者扭矩请求；
基于所述操作者扭矩请求来确定总的期望燃料质量；
识别与所述总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；
当所述总的期望燃料质量与所述非单调的燃料质量输送区域对应时，将所述总的期望燃料质量分摊到多个部分喷射事件中；以及
命令所述多个部分喷射事件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个部分喷射事件中的每个喷射事件都与所述线性燃料质量输送区域对应。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，分摊所述总的期望燃料质量包括：
将所述总的期望燃料质量划分到具有相等的燃料质量的所述多个部分喷射事件中，其中具有相等燃料质量的所述部分喷射事件与所述线性燃料质量输送区域对应。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，分摊所述总的期望燃料质量包括：
使所述非单调燃料质量输送区域内的多个预先确定的燃料质量范围与预先确定量的部分喷射事件相关联；
选择与所述总的期望燃料质量相关联的预先确定的燃料质量范围；
确定与所述选择的预先确定燃料质量范围相关联的部分喷射事件的量；以及
将所述总的期望燃料质量划分到所述量的多个部分喷射事件中，以便为所述量的部分喷射事件中的每一个来确定燃料质量。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，分摊所述总的期望燃料质量包括：
用预先确定的燃料质量输送点去除所述总的期望燃料质量，以确定商；
从所述商中舍去任何小数部分，其中所获结果为部分喷射事件的量，其中所述量的部分喷射事件中的每一个均包括大致与所述预先确定的燃料质量输送点相等的燃料质量；以及
将所述小数部分与所述预先确定的燃料质量输送点相乘，以便为剩余的燃料喷射事件确定剩余燃料质量输送。
18.一种对用于内燃发动机的直喷式燃料喷射器进行控制的方法，其特征在于，所述方法包括：
识别与预先限定的喷射持续时间范围对应的线性燃料质量输送区域和非线性燃料质量输送区域；
监测操作者扭矩请求；
基于所述操作者扭矩请求来确定总的期望燃料质量；
识别与所述总的期望燃料质量对应的燃料质量输送区域；
基于所述总的期望燃料质量来确定多个连续的部分喷射事件；以及
当所述总的期望燃料质量与所述非线性燃料质量输送区域对应时，命令与所述线性燃料质量输送区域对应的多个连续的部分喷射事件，以获得所述总的期望燃料质量，其中所述线性燃料质量输送区域对应于这样的喷射事件，所述喷射事件包括的喷射持续时间和燃料质量小于和所述非线性燃料质量输送区域对应的喷射事件的喷射持续时间和燃料质量。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定所述多个连续的部分喷射事件包括：
使所述非线性燃料质量输送区域内的预先确定的燃料质量范围与一定量的部分喷射事件相关联；
选择与所述总的期望燃料质量相关联的预先确定的燃料质量范围；
确定与所述选择的预先确定燃料质量范围相关联的部分喷射事件的量；以及
将所述总的期望燃料质量划分到所述量的部分喷射事件中，以便为所述量的部分喷射事件中的每一个确定燃料质量。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，确定所述多个连续的部分喷射事件包括：
用预先确定的燃料质量输送点去除所述总的期望燃料质量，以确定商；
从所述商中舍去任何小数部分，其中所获结果为部分喷射事件的量，其中所述量的部分喷射事件中的每一个均包括大致与所述预先确定的燃料质量输送点相等的燃料质量；以及
将所述小数部分与所述预先确定的燃料质量输送点相乘，以便为剩余的燃料喷射事件确定剩余燃料质量输送。
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