CN102884298B - 燃料喷射系统及控制燃料喷射系统的电子控制装置 - Google Patents

燃料喷射系统及控制燃料喷射系统的电子控制装置 Download PDF

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Abstract

一种用于内燃机的燃料喷射系统，包括至少一个燃料电子喷射器（1）和电子控制单元（11），所述电子控制单元配置成在发动机气缸中的燃料喷射阶段中向燃料电子喷射器（1）提供至少第一电气命令（Si）以便执行第一燃料喷射（P），以及第二电气命令（S2）以便执行在时间上与第一燃料喷射（P）相继的第二燃料喷射（M），第一和第二电气命令（S1、S2）在时间上以电气停留时间（DT）分开，以便第二燃料喷射（M）相对于第一燃料喷射（P）在时间上无任何间断性的情况下开始。电子控制单元（11）进一步配置成使得第一和第二燃料喷射（P、M）在以减少的燃料点火延迟为特征的发动机操作条件中执行，其中燃料燃烧普遍扩散，并且在燃料燃烧过程中释放的热对于喷油规律是灵敏的。

Description

燃料喷射系统及控制燃料喷射系统的电子控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机中的燃料喷射速率形态(IRS，fuelinjectionrateshaping)，尤其是涉及设置有共轨式燃料喷射系统的类型。
背景技术
正如已知的，在最新一代共轨式燃料喷射系统中，电子喷射器由电子控制单元来电子地控制，其中电子控制单元经适当地编程以向电子喷射器提供电气命令，以便提供燃料喷射策略，所述燃料喷射策略具体地旨在实现与燃料消耗或者污染物排放水平方面的给定目标。
例如，EP1,035,314B1以申请人的名义披露共轨式燃料喷射系统，其中电子控制器经编程为使得在同一个发动机气缸和同一个发动机循环中，燃料喷射系统实行多个时间上连续的燃料喷射，所述多个暂时连续的燃料喷射包括：
-压缩结束上止点周围的主要燃料喷射，如果需要则被分成两个主要燃料子喷射；
-主要燃料喷射之前的两个燃料喷射，一个燃料喷射离主要燃料喷射足够远，以便产生不同于主要燃料喷射燃烧的燃烧，并且一个燃料喷射离主要燃料喷射足够近，以便产生继主要燃料喷射的燃烧后的燃烧；以及
-主要燃料喷射之后的两个燃料喷射，一个燃料喷射离主要燃料喷射足够远，以便产生不同于主要燃料喷射燃烧的燃烧，并且如果需要则该燃料喷射被分成两个或者更多个燃料子喷射，并且一个燃料喷射离主要燃料喷射足够近，以便产生继主要燃料喷射的燃烧后的燃烧。
替代地，FR2,761,113B1披露了这样的共轨式燃料喷射系统，其中电子控制单元编程为使得燃料喷射系统以两种不同的操作模式操作，在这两种操作模式中，在同一个发动机气缸和同一个发动机循环中，执行主要燃料喷射和在前的辅燃料喷射。然而，在第一操作模式中，辅燃料喷射在离主要燃料喷射足够远处被执行，以便与主要燃料喷射液压分离并经过一停留时间，而在第二操作模式中，辅燃料喷射在离主要燃料喷射足够近处被执行，以便部分地与主要燃料喷射重叠。另外，当要求发动机以中等到低速度和/或负载操作时使得共轨式燃料喷射系统以第一操作模式操作，以及当要求发动机以高速度和/或负载操作时使得共轨式燃料喷射系统以第二操作模式操作。
替代地，EP1,657,422A1和EP1,795,738A1以申请人的名义披露了这样的共轨式燃料喷射系统，其中电子控制器被编程为使得特定的燃料喷射模式被执行，所述特定的燃料喷射模式一般被称为“燃料喷射速率形态”。具体地，电子控制单元被编程为在预设的持续时间内将至少第一电气命令提供至电子喷射器，从而导致执行辅燃料喷射，以及在取决于发动机操作条件的持续期间内将后续的电气命令提供至电子喷射器，从而导致执行主要燃料喷射，其中两个电气命令在时间上隔开一电气停留时间，以便相对于辅燃料喷射，在时间上没有任何间断性的情况下，开始主要燃料喷射，因此产生所谓的“双顶点(two-hump)”瞬时燃料流率轮廓。
为了满足相对于辅燃料喷射在时间上没有任何间断性的情况下开始主要燃料喷射的约束，在上述专利文献中，提出了不同的燃料喷射速率形态，在其中一个燃料喷射速率形态中，如在FR2,761,113B1中，使得辅燃料喷射接近主要燃料喷射到以便与所述主要燃料喷射重叠，而在另一个燃料喷射速率形态中，恰好当辅燃料喷射结束时开始主要燃料喷射。
发明内容
本申请人已进行了深入的实验活动，一方面，旨在量化降低燃料消耗和污染物排放水平方面的优势，这源于如下燃料喷射速率形态策略的实施，其中在相对于辅燃料喷射时间上没有任何间断性的情况下开始主要燃料喷射，另一方面，旨在确认可使所述优势最大化的特定的燃料喷射速率形态的使用模式。
首先，实验活动已强调了，一般地，辅燃料喷射和主要燃料喷射之间重叠程度越高，降低燃料消耗和污染物排放水平方面的优势越不明显，并且因此当辅燃料喷射终止时恰好开始的主要燃料喷射产生比辅燃料喷射主要燃料喷射部分地重叠更加显著的优势。
其次，实验活动已确认出特定的燃料喷射速率形态的使用模式，其中恰好在辅燃料喷射终止时开始主要燃料喷射，这就增加了这种类型的燃料喷射速率形态在降低燃料消耗和污染物排放水平方面的固有的优势。
因为当今可用的燃料喷射和燃烧的数学模型无法保证必要程度的可靠性和准确性，所以申请人需要获得的结果无法通过计算机模拟获得，因此该实验活动已变得必要。实际上，至今为止，因为燃料微滴的最小尺寸(直径＝1(im))和燃烧室的尺寸(直径＝100mm)之间的比率太小，并且需要数量超常的计算单元(1012)，所以还不能够在计算机上对燃料喷洒和燃烧现象进行数字建模。特别地，为了对这些现象进行数字建模，需要引入子模型，子模型的使用将不可避免地引入计算误差，越多的燃料液滴被雾化，即燃料喷射压力越高，则计算误差就越加显著。就数值方面，为了获得符合真实的结果，需要使用数量级为1,000,000的燃料微滴数量来以公式表示上述提及的现象的数字模型，但是当前可用的数字模型并不允许超过数量级为1000的燃料微滴量。
因此，本发明的目标是提供特定的燃料喷射速率形态的使用模式，其中恰好在辅燃料喷射终止时开始主要燃料喷射，这能够增加这种类型的燃料喷射速率形态在降低燃料消耗和污染物排放水平方面的固有的优势。
如在所附的权利要求中限定的，通过本发明所涉及的用于内燃机的共轨式燃料喷射系统将实现上述目标。
附图说明
图1示出用于共轨式燃料喷射系统的燃料电子喷射器；以及
图2至图7示出发动机工程量的曲线图。
具体实施方式
为了能够使本领域技术人员能再现和使用本发明，现在参考附图详细地描述本发明。对所描述的实施方式的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且所描述的一般原理能够被应用至其他实施方式和应用场合，这些应用不背离本发明的由附加的权利要求限定的保护范围。因此，本发明不应被认为被限制于所描述和说明的实施方式，而应该被授予最广泛的保护范围，该保护范围与本文中所公开和要求的原则和特征相一致。
图1示出用于内燃机(未示出)的，尤其是用于柴油发动机的高压燃料喷射系统2的燃料喷射器，该燃料喷射器作为一个整体由1表示，其中所述高压燃料喷射系统使用虚线示意性示出，且尤其是共轨式类型。
燃料电子喷射器1包括中空的喷射器本体3，该喷射器本体沿着纵向轴线延伸并且具有侧燃料入口4，该侧燃料入口设计为通过高压燃料供给管道流体连接至共用轨道，所述共用轨道随之流体连接至燃料喷射系统2的高压泵(未示出)。喷射器本体3端接燃料喷雾器5，所述燃料喷雾器基本上包括燃料喷嘴6，所述燃料喷嘴通过一管道与燃料入口4流体连通，该管道如虚线所示，并且所述燃料喷嘴具有设有燃料喷射孔的锥形末端，并且所述燃料喷雾器还包含关闭器针7，所述关闭器针可在燃料喷雾器5内随着打开和关闭冲程轴向滑动，并且具有设计为接合燃料喷嘴6的锥形末端的锥形末端，以便在控制杆8的作用下打开和关闭燃料喷嘴6的孔，其中所述控制杆可在喷射器本体3的底部部件中轴向滑动。在一个不同实施方式中，关闭器针7与控制杆8制成单一件，因此，所述关闭器针直接打开和关闭燃料喷嘴6的孔。
被设计成控制控制杆8的运动的燃料计量伺服阀9容纳在喷射器本体3的顶部部件内。燃料计量伺服阀9包括由电子控制单元11控制的电子致动器10，所述电子控制单元被编程为在发动机气缸中的每个燃料喷射阶段和对应的燃料燃烧循环期间为电子致动器10供应一个或多个电气命令，从而使得执行对应的燃料喷射。在本描述以及权利要求中，术语“电气命令”意为指示在给定的持续时间和演变情况下的电流信号。
燃料计量伺服阀9还包括控制室12，所述控制室通过入口通道13与燃料入口4永久地流体连通，以及通过燃料出口通道14与燃料排出装置(未示出)永久地流体连通，所述燃料出口通道通过与对应的阀座配合操作的关闭器(shutter)15被打开和关闭，其中布置出口通道14以填充或者清空控制室12，并且因此使得控制杆8响应于控制室12中的燃料压力的降低或者增加来执行轴向打开和关闭冲程，从而使得燃料喷雾器5打开和关闭，因此使得燃料喷射或者在其他情况下进入相应发动机气缸。
燃料计量伺服阀9能够是具有螺线管电子致动器10的类型或者是具有压电式电子致动器10的类型，并且所述燃料计量伺服阀可以是具有所谓的“非平衡”液压结构的类型，其中当所述燃料计量伺服阀被关闭时，关闭器元件15受到一侧上的燃料压力和在另一侧上的推压装置(通常为弹簧形式)的相反作用，所述燃料计量伺服阀也可以是具有所谓的“平衡的”液压结构的类型，其中由于由燃料施加在致动器上的轴向推动基本上为零，所以当所述燃料计量伺服阀被关闭时，关闭器元件15仅经受到推压装置的作用。
例如，从申请人的名义的EP1,106,816B1中已知，燃料计量伺服阀具有螺线管电子致动器和非平衡的液压结构，其中所述阀座为锥形座，控制室的燃料出口通道的校准部分在此出来，而关闭器元件为通过能在电子致动器的作用下在套管内滑动的杆控制的球状物。
从EP1,795,738A1以及从EP1,621,764B1(均以申请人的名义)中，替代地，已知燃料计量伺服阀具有螺线管电子致动器和平衡的液压结构，其中关闭器元件是能以流体密封的方式在轴向固定的杆上轴向滑动的套管，在此布置出口通道，而阀座为由所述杆和法兰之间的半径区域定义的环形台肩。所述半径区域与所述杆制成为单一件，并且所述杆以悬臂形式从半径区域延伸。所述半径区域容纳在喷射器本体内，并且通过被拧在内螺纹上的有螺纹的环形螺母、以流体密封的方式保持与喷射器本体的台肩轴向接触。
例如，从WO2009/092507A1和WO2009/092484A1中已知不同于两个上述专利文献所说明的燃料计量伺服阀的带有螺线管致动器和平衡的液压结构的燃料计量伺服阀。
从以申请人的名义的EP1,612,398B1以及从WO2008/138800A1中，替代地，已知具有压电式电子致动器和非平衡的液压结构的燃料计量伺服阀，其中关闭器元件是能以流体密封的方式在轴向固定的套管上轴向滑动的杆，而所述阀座为套管的环形台肩。
再次参考图1，根据本发明的第一方面，电子控制器11被编程为控制燃料计量伺服阀9，以便实施燃料喷射速率形态策略，以使得在一发动机气缸和一发动机循环内，燃料电子喷射器1执行包含至少第一燃料喷射(在下文中被称为“辅燃料喷射”)、以及后续的燃料喷射(在下文中被称为“主要燃料喷射”)的燃料喷射阶段，其中所述主要燃料喷射相对于辅燃料喷射在时间上没有任何间断性的情况下开始，并且所述主要燃料喷射恰好在所述辅燃料喷射停止时发生。
结果，为了便于描述起见，在下面的描述中，术语“喷射速率形态”将被用于指示特定的燃料喷射阶段，该特定的燃料喷射阶段包括辅燃料喷射和后续主要燃料喷射，其中所述主要燃料喷射基本上在所述辅燃料喷射结束时、在相对于辅燃料喷射在时间上没有任何间断性的情况下开始，以便(从发动机的角度来看)消除辅燃料喷射和主要燃料喷射部分和显著重叠的情况，从而导致如图2所示的双燃料顶点喷射曲线。
此外，被用于限定主要燃料喷射相对于辅燃料喷射何时开始的副词“基本上”在此被用于包括理想的情况，如图2所示，其中辅燃料喷射和主要燃料喷射之间的液压停留时间为零，以便主要燃料喷射恰好在辅燃料喷射终止时开始，并且副词“基本上”还包括所有真实的情况，其中考虑到存在不可避免的因素，例如所包含的所有部件(无论是在电子喷射器内部或者外部)老化和磨损、燃料动力学条件(当主要燃料喷射的电子命令发生时燃料电子喷射器以该燃料动力学条件操作)等，辅燃料喷射和主要燃料喷射之间的液压停留时间不恰好为零，使得在主要燃料喷射和辅燃料喷射之间存在极小的重叠，在任何情况下，从发动机的角度，在辅燃料喷射和主要燃料喷射过程中，这种极小的重叠都不会明显地改变双顶点瞬时燃料流率轮廓，如图2所示，其中所述辅燃料喷射虽然是连续的，但是在任何情况下，都能相对于主要燃料喷射清晰地确认并分辨出辅燃料喷射。通过图3中的例子示出这些真实情况中的一种，其中用于辅燃料喷射和主要燃料喷射的电气命令之间的电气停留时间为30μs。
为了获得所述的燃料喷射速率形态，在发动机循环中的每个燃料喷射阶段中，电子控制器11被编程为在预定持续时间产生至少一个第一电气命令S1，以启动电子致动器10，因此致动关闭器15并且导致控制杆8执行第一打开冲程，随后是对应的第一关闭冲程，以执行辅燃料喷射，以及在根据发动机操作条件函数的持续时间内产生第二电气命令S2，以启动电子致动器10，并因此致动关闭器15，并且导致控制杆8执行第二打开冲程，随后是对应的第二关闭冲程，以执行辅燃料喷射。两个电气命令S1和S2在时间上分开一电气停留时间，该电气停留时间通过DT指示，以便恰好当引导喷射终止时开始主要燃料喷射，即从液压角度来看，使得引导和主要燃料喷射分开一零液压停留时间。在控制杆8和关闭器针7的运动方面，零液压停留时间对应于这样的运动条件，其中恰好当控制杆8和关闭器针7到达响应于第一电气命令S1而执行的关闭冲程末端时，所述控制杆和关闭器针响应于第二电气命令S2开始打开冲程，因此在时间上没有间断性的情况下生成控制杆8和关闭器针7的运动曲线。
图2示出了顶部曲线图，该顶部曲线图通过虚线示出电气命令的时间演变，所述电气命令由S1和S2指示，以分别用于辅燃料喷射和主要燃料喷射，并由电子控制器10提供，该顶部视图还通过实线示出了由D指示的、相对于燃料喷雾器5关闭情况下的坐标“零”，控制杆8以及因此关闭器针7响应于电气命令S1和S2的的位移的时间演变。另外，图2还示出底部曲线图，该顶部曲线图示出通过Qi指示的瞬间燃料流速的时间演变，所述瞬间燃料流速在辅燃料喷射和主要燃料喷射期间(分别由字母P和M识别)，并且随后在控制杆8和打开/关闭针7的位移D进行时被喷射至发动机气缸内。
如在图2所示底部曲线图中可以注意到的，辅燃料喷射和主要燃料喷射在时间上是连续的，或者从不同的角度看，是由基本上零液压停留时间分开的，这能够获得双顶点瞬时燃料流速曲线Qi，就降低燃料消耗和污染物排放方面该曲线提供了给定的优势，这将在下面被更加充分地讨论。
如在图2所示顶部曲线图中可以注意到的，生成用于辅燃料喷射的第一电气命令S1，然后该第一电气命令被供应至燃料电子喷射器1，该第一电气命令从由T1指示的时刻开始，并且具有包含拖尾延伸的时间演变，该时间演变从最小值(通常为零)上升至最大值，目的在于激励电子致动器10，第一保持延伸段保持在最大值且具有很短的持续时间，目的在于维持电子致动器10的激励，第一向前延伸从最大值下降至最大值和最小值之间的中间值，第二保持延伸保持在中间值处，目的还是在于维持电子致动器10的激励，并且最终第二向前延伸段从中间值下降至最小值，该第二向前延伸段在图2中由T2指明的瞬间终止。如果需要，第二保持延伸段能够具有零持续时间，因此在实践中是不存在的，因此产生第一电气命令S1，该第一电气命令仅包括从最小值上升至最大值的拖尾延伸段、保持在最大值的保持延伸段、以及从最大值下降至最小值的向前延伸段。
生成第二电气命令S2，然后该第二电气命令被供应至燃料电子喷射器1，第二电气命令从由T3指明的时刻开始，以便控制杆8开始对应的打开冲程，而不是在已经达到响应于第一电气命令S1而执行的关闭冲程末端后才开始，因此产生相对于辅燃料喷射在时间上没有任何间断性的情况下开始的主要燃料喷射。特别地，为了准确地获得如图2的底部曲线图所示的双顶点瞬时燃料流速曲线Qi，时刻T3是这样的，使得恰好当控制杆8到达响应于第一电气命令S1而执行的关闭冲程的末端时，开始响应于第二电气命令S1的打开冲程。在时间上没有任何间断性的情况下，控制杆8所作用的关闭器针7也执行与控制杆8的位移相同的位移，因此判定燃料喷雾器5的燃料喷射喷嘴的喷射孔关闭基本上为零的时间，该时间对应于辅燃料喷射和主要燃料喷射之间的液压停留时间，该停留时间也基本上为零。
替代地，时间间隔T3-T2定义两个电气命令S1和S2之间的上述电气停留时间DT。
第二电气命令S2具有与第一电气命令S1非常相似的时间发展，唯一的区别是第二保持延伸段始终存在并且具有比第一电气命令S1的对应的保持延伸段(在存在的情况下)要长的持续时间，并且能够根据发动机操作条件而改变。在图2中，第二电气命令S2在由T4表示的时刻终止。
在辅燃料喷射过程中喷射的燃料量VP基本上独立于燃料压力，并且与气缸燃烧室的体积成比例。特别地，在用于客运机动车辆的发动机上的应用中，在辅燃料喷射过程中喷射的燃料量位于1-3mm3的范围内，而在用于工业机动车辆的发动机上的应用中，所述数值增加至5-7mm3。
替代地，在主要燃料喷射过程中喷射的燃料量VM不仅依赖于单个发动机气缸的位移，而且还依赖于由发动机速度和负载限定的发动机工作点，并且所述燃料量从怠速时的最小数值4-5mm3开始增加至比55mm3(单个气缸位移大约为330cc)、或者比70mm3(单个气缸位移大约为500cc)高的最大数值，假设该最大数值存在于最大扭矩(即，位于1900和2300r.p.m.之间)时。
因为在主要燃料喷射过程中待被喷射的燃料量比在辅燃料喷射过程中待被喷射的燃料量要高，所以在主要燃料喷射过程中，控制杆8执行的打开冲程比其在辅燃料喷射过程中所执行的打开冲程长。也就是说，在辅燃料喷射和主要燃料喷射过程中，控制杆8的移动在所谓的“弹道式”条件下中发生，所不同的是，在主要燃料喷射过程中，控制杆8到达可能的最大升程，以便通过燃料喷雾器的瞬时燃料流速达到可能的最大值(参看图2的曲线图)，并且还为了促成主要喷射的鲁棒性和可重复性。
再次参考图1，根据本发明的进一步方面，此外，电子控制单元11被编程为以上述方式执行燃料喷射速率形态，即以使得仅在以降低燃料点火延迟表征的发动机操作条件中，辅燃料喷射和主要燃料喷射之间的液压停留时间将会是零，在上述操作条件中燃料燃烧普遍扩散，并且在燃料燃烧过程中释放的热对于燃料喷射规律是灵敏的。
更为详细地，电子控制单元11编程为成形在发动机工作点中的燃料喷射速率的形态，其中所述发动机工作点包含在发动机操作平面的范围内，所述发动机操作平面大致位于发动机功率曲线所包含的区域的中心处。
图4示出发动机操作平面，其中横坐标轴代表发动机速度(RPM)，而纵坐标轴代表发动机负载，发动机负载表示为平均有效压力(MEP)，正如已知的，其为每发动机循环的有效功和位移容积之间的比率。此外，图3示出发动机功率曲线，正如已知的，该曲线为指示由发动机根据发动机速度所供应的最大功率的曲线，并且发动机操作平面的区域大致位于所述发动机功率曲线所包含的区域的中心处，并且在所述发动机操作平面的区域中如上所述地成形燃料喷射速率的形态。
如在图4中可以理解的，上述燃料喷射速率形态在其中特别有利的区域的特征在于包含在大致1500和3000r.p.m.之间的发动机速度和包含在大致4和14巴之间的平均有效压力。
图5和图6示出替代的曲线图，其分别代表污染物排放水平的平均减少以及燃料消耗的平均减少，所述平均减少在图4所示的发动机操作区域中实施上述燃料喷射速率形态的型式批准周期上获得。
特别地，图5和图6中所示曲线图在横坐标轴上表示以巴表达的燃料喷射压力，并且在纵坐标轴上表示以度表达的发动机曲轴，其中被喷射至燃烧室中的燃料质量的预定部分已燃烧，通常为50％(50％质量燃烧分数-MFB50％)。纵坐标轴上的度为指示发动机循环中的燃料燃烧位置的角相位的量，并且例如可计算为发动机循环中放热率(HRR)曲线的数学矩心。
另外，图5和图6示出各种水平的曲线，其特征在于相对于尚未实施上述燃料喷射速率形态的情况所计算的不同的差值：在图5中，所述情况涉及到污染物排放水平的平均减少量，所述差值表示所谓的“过滤式烟度单位(filter-smokenumber)”(FSN)，正如已知的，该过滤式烟度单位为发动机冒烟的数量指示，该数量指示随之为烟尘量指示。测试都在相同的氮氧化物(NOx)水平下实施，其中氮氧化物是在燃料燃烧过程中产生的。在与燃料消耗的平均减少量相关的图6中，所述差值表示所谓的“制动器马力小时比油耗”(BSFC)，正如已知的，该制动器马力小时比油耗为燃料效率的数量指示，并且被定义为燃料消耗和所产生的功率之间的比率，因此，制动器马力小时比油耗还被理解成每单位功率的燃料消耗。
此外，图5和图6示出与在相同的燃料消耗下获得的污染物排放的最低水平相对应的那些点，以及示出与在相同的污染物排放水平下获得的最低燃料消耗相对应的那些点。
根据图5和图6的分析，可以理解，就质量方面而言，根据来自发动机应用的要求，其为在相同污染物排放水平处的燃料消耗减少量，或者为在相同燃料消耗处的污染物排放水平的减少量，其中根据来自发动机应用的要求，允许实现这样的燃料喷射速率形态，其中辅燃料喷射和主要燃料喷射之间的液压停留时间为零并且在图4中所示的发动机操作区域中执行。就数量方面，替代地，由申请人实行的实验活动使得能够确定在型式批准周期上的量大约为2％的燃料消耗平均减少量的数量，所述型式批准周期称为“新欧洲行驶循环”(NEDC)，该周期被所有汽车制造商用于计算燃料消耗，并且满足根据欧5标准以及根据未来的欧6标准的排放水平，对于给定相同的燃烧噪音(CN)和吸烟的情况，减少量的最大值甚至达到5-6％，并且实验活动使得能够根据欧5标准以及根据欧6标准来确定在型式批准周期上的量大约为20％的吸烟平均减少量的数量，对于给定相同的燃料消耗和燃烧噪音的情况，其中减少量的最大值甚至达到30％。特别地，在NEDC的市郊驾驶周期中已经普遍地获得2％的优势。
此外，图7最终示出特定燃料消耗的比较性曲线图，其被表达为g/CVh，在各种发动机工作点中，上述比值由发动机速度和平均有效压力限定，通过满足由欧5标准所设定的限制的燃料喷射策略获得，在图6中通过首字母缩略EU5识别，并且其中主要燃料喷射之前有一个或者两个(根据发动机工作点)辅燃料喷射，所述辅燃料喷射布置成离主要燃料喷射足够远，以产生不同于主要燃料喷射燃料消耗的燃料消耗，并且具有根据本发明的燃料喷射速率形态，在图7中通过首字母缩略IRS识别。此外，由申请人实施的实验活动已强调对于范围在8和14巴之间(与该范围对应的是降低的点火延迟)的平均有效压力，已经记录了燃烧噪音减少，如果该燃烧噪音减少投入燃料消耗和污染物排放减少，则该燃烧噪音减少使得能够增加燃料喷射提前(正如已知的，燃料喷射提前的增加导致燃料消耗减少)，并且使得能够增加燃料喷射压力(正如已知的，燃料喷射压力的增加导致所产生的NOx和烟尘的总量减少)。另外，假设产生相同的NOx和烟尘总量，通过作用于排气循环(EGR)，能够根据要求改变所产生的NOx部分，正如已知的，在大多数柴油发动机车辆中，所述NOx部分当前不是由排气后处理系统处理来处理，而是正如已知的，相对于通过布置在排气装置处的柴油微粒过滤器处理的烟尘部分，所述NOx部分仅通过作用于燃料消耗来控制。特别地，排气循环量的增加导致所产生的NOx的量减少以及所产生的烟尘的量增加，而排气循环的量的减少导致所产生的NOx的量增加以及所产生的烟尘的量减少。
此外，由申请人实施的实验活动已强调，对于4和8巴之间(与该范围对应的是较长的点火延迟)的平均有效压力，替代地，已经记录了燃料噪音增加了以及由燃烧所产生的烟尘的量降低了相同的量，这将在主要燃料喷射之前没有辅燃料喷射的情况下获得。结果，在所述发动机操作条件下，为了减少点火延迟，有必要也设想先于辅燃料喷射和主要燃料喷射的另一辅燃料喷射，该另一辅燃料喷射布置成离后续的辅燃料喷射足够远，从而产生不同的燃料燃烧。提供这样的另一辅燃料喷射也能够改善在燃烧噪音下由燃料燃烧产生的NOx和烟尘的量之间的平衡，也是由于燃料喷射提前的增加和燃料喷射压力的增加。就数量方面，提供这样的另一辅燃料喷射能够使得其中辅燃料喷射和主要燃料喷射之间的液压停留时间为零的燃料喷射速率形态实现类似于如下燃料喷射策略的NVH(噪音、振动、以及轮胎粗糙性的首字母缩写)性能，从而维持燃料燃烧减少的优势，在上述燃料喷射速率形态中，在主要燃料喷射之前具有两个辅燃料喷射，其中辅燃料喷射布置成离主要燃料喷射足够远，以产生不同于主要燃料喷射燃料燃烧的燃料燃烧。关于NVH性能，正如已知的，这是在汽车领域中使用非常广泛使用以用来测量机动车辆的舒适性的评估，并且该评估是三个参数组合的结果：行驶过程中机动车辆的噪音水平、驾驶员察觉到的振动、以及在突然运动转变(例如，坑洞)期间前进时机动车辆的轮胎粗糙性。
最终，由申请人实行的实验活动已强调，当发动机是冷的或者正加热时，考虑到较长的点火延迟，相较于未实施所述燃料喷射速率形态并且主要燃料喷射之前有两个辅燃料喷射(两个辅燃料喷射布置成离主要燃料喷射足够远，以便产生不同于主要燃料喷射燃料燃烧的燃料燃烧)的燃料喷射策略，辅燃料喷射和主要燃料喷射之间的液压停留时间为零的燃料喷射速率形态已被证明是不利的，如果确实不是略有不利的话。这导致申请人注意到，仅对于比40-45℃高的发动机冷却剂温度(优选包含在65℃和80℃之间)，辅燃料喷射与主要燃料喷射之间的液压停留时间为零的燃料喷射速率形态证明是有利的。
显而易见地是，在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，上述燃料喷射系统可进行其他修改和改进。
例如，燃料喷射系统能够具有不同于上述共轨式结构的结构，特别地，为本申请人的名义下的EP1,612,401B1、EP1,612,405B1和EP1,612,406B1中所描述的类型，其中加压的燃料累积体积不是由单个集中的共轨限定，而是被分成不同的并且分散的累积体积，或者燃料喷射系统是在销售共轨之前所使用的类型，其中直接由高压燃料泵对燃料喷射器进行供应，其中以这样的方式操作高压燃料泵，使得在压力下与燃料喷射器的致动同步实行燃料运送，也就是，所述运送在时间上间断、使用发动机分阶段、并且周期恒定。
此外，关于执行多个燃料喷射，对于零液压停留时间情况下的辅燃料喷射和主要燃料喷射以及可能地对于上述另一步辅燃料喷射，能够结合在以本申请人的名义提交的上述专利号EP1,035,314B1中描述的燃料喷射中的一个或多个。
另外，所有以上参考辅燃料喷射以及参考相对于辅燃料喷射在没有任何间断性的情况下开始的主要燃料喷射所述的内容不得被视为被限制于这样的单个燃料喷射对，但是是有效的并且因此可被应用于由燃料喷射系统提供的任何在时间上连续的燃料喷射对。
最终，所有以上参考相对于辅燃料喷射在时间上没有任何间断性的情况下、基本上在辅燃料喷射终止时开始的燃料喷射速率形态所述的内容都是有效的，并因此还能够被应用至辅燃料喷射与主要燃料喷射重叠的燃料喷射速率形态，尽管随着重叠程度的增加优势逐渐不太明显。

Claims (14)

1.一种用于内燃机的燃料喷射系统(2)，包括至少一个燃料电子喷射器(1)和电子控制单元(11)，所述电子控制单元配置成在发动机气缸中的燃料喷射阶段中，向所述燃料电子喷射器(1)提供至少第一电气命令(S1)以引起实行第一燃料喷射(P)、以及第二电气命令(S2)以引起在时间上与待执行的所述第一燃料喷射(P)相继的第二燃料喷射(M)，所述第一电气命令(S1)和所述第二电气命令(S2)在时间上以一电气停留时间(DT)分开，以便所述第二燃料喷射(M)相对于所述第一燃料喷射(P)在时间上无任何间断性的情况下、并且基本上在所述第一燃料喷射(P)结束时开始；其特征在于，所述电子控制单元(11)进一步配置成使得所述第一燃料喷射(P)和所述第二燃料喷射(M)在以减少的燃料点火延迟为特征的发动机操作条件中、在所述内燃机加热时执行并且在以包含在1500与3000r.p.m.之间的发动机速度以及包含在4与14巴之间的平均有效压力为特征的发动机工作点内执行，当发动机是冷的或者正加热时，所述第一燃料喷射布置成离所述第二燃料喷射足够远，以便产生不同于所述第二燃料喷射燃料燃烧的燃料燃烧。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射系统，其中，所述电子控制单元(11)进一步配置成使得所述第一燃料喷射(P)和所述第二燃料喷射(M)在包含在一发动机操作平面的区域内的发动机工作点中执行，所述发动机操作平面大致位于由发动机功率曲线包含的区域的中心处。
3.根据前述权利要求1-2中任一项所述的燃料喷射系统，其中，所述电子控制单元(11)进一步配置成使得所述第一燃料喷射(P)和所述第二燃料喷射(M)在发动机冷却剂温度比40-45℃高时执行。
4.根据前述权利要求1-2中任一项所述的燃料喷射系统，其中，所述电子控制单元(11)进一步配置成向所述燃料电子喷射器(1)提供第三电气命令，以使得先于所述第一燃料喷射(P)和所述第二燃料喷射(M)、并且远离所述第一燃料喷射一非零停留时间来执行第三燃料喷射。
5.根据前述权利要求1-2中任一项所述的燃料喷射系统，其中，在所述第一燃料喷射期间喷射的燃料量与在所述第二燃料喷射期间喷射的燃料量不同。
6.根据权利要求5所述的燃料喷射系统，其中，在所述第一燃料喷射期间喷射的燃料量比在所述第二燃料喷射期间喷射的燃料量小。
7.根据前述权利要求1-2中任一项所述的燃料喷射系统，其中，所述燃料电子喷射器(1)包括：燃料喷雾器(5)，所述燃料喷雾器包括燃料喷嘴(6)以及沿着打开和关闭冲程可移动以用于打开和关闭所述燃料喷雾器(5)的关闭器针(7)；以及能操作以控制所述燃料喷雾器(5)的燃料计量伺服阀(9)；其中所述燃料计量伺服阀(9)能通过所述第一电气命令(S1)操作，以使得所述燃料喷雾器(5)的所述关闭器针(7)执行第一打开位移，随后是第一关闭位移，所述第一关闭位移在所述关闭器针(7)关闭所述燃料喷嘴(6)时终止，从而导致所述燃料喷嘴(6)的第一打开程度，并且所述燃料计量伺服阀(9)随后能通过所述第二电气命令(S2)操作，以使得所述燃料喷雾器(5)的所述关闭器针(7)执行第二打开位移，随后是第二关闭位移，从而导致所述燃料喷嘴(6)的第二打开程度；并且其中，所述关闭器针(7)的所述第二打开位移在所述关闭器针的所述第一关闭位移结束时开始，以便产生在所述第一关闭位移与所述第二打开位移之间在时间上没有任何间断性的运动曲线。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射系统，其中，所述燃料喷嘴的所述第一打开程度与所述第二打开程度不同。
9.根据权利要求8所述的燃料喷射系统，其中，所述燃料喷嘴的所述第一打开程度比所述第二打开程度小。
10.根据前述权利要求1-2中任一项所述的燃料喷射系统，其中，所述第一电气命令(S1)和所述第二电气命令(S2)中的每一个为在时间上变化的电流，以便定义包含拖尾延伸段、第一保持延伸段、第一下降延伸段、第二保持延伸段和第二下降延伸段的曲线，其中所述拖尾延伸段从一最小值上升至一最大值，所述第一保持延伸段保持在所述最大值处，所述第一下降延伸段从所述最大值下降至所述最小值与最大值之间的中间值，所述第二保持延伸段保持在所述中间值处，并且所述第二下降延伸段从所述中间值下降至所述最小值。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的燃料喷射系统，其中，所述第一电气命令(S1)和所述第二电气命令(S2)中的每一个为在时间上变化的电流，以便定义包含从一最小值上升至一最大值的拖尾延伸段、保持在所述最大值处的保持延伸段、以及从所述最大值下降至所述最小值的下降延伸段的曲线。
12.根据前述权利要求1-2中任一项所述的燃料喷射系统，其中，所述燃料喷射系统为共轨式。
13.根据权利要求3所述的燃料喷射系统，其中，所述电子控制单元(11)进一步配置成使得所述第一燃料喷射(P)和所述第二燃料喷射(M)在发动机冷却剂温度包含在65℃与80℃之间时执行。
14.一种电子控制单元(11)，所述电子控制单元(11)如前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统中的所述电子控制单元那样配置，用于控制燃料喷射系统(2)。
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