CN104454208B - 用于操作燃料喷射器的控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于操纵内燃发动机的燃料喷射器(160)的控制设备,内燃发动机包括汽缸(125)和燃料轨(170),汽缸容纳活塞(140),活塞连接到曲轴(145),燃料轨与燃料喷射器流体连通,以将燃料喷射到汽缸中,其中控制设备包括电子控制单元(450),电子控制单元配置为:进行第一计算任务,以计算一连串喷射的喷射开始值(SOIi),计算限定第二计算任务的开始的曲轴的角位置(DIAngPos),进行第二计算任务,以计算该一连串喷射的一组供能时间值(ETi),其中角位置根据由第一计算任务计算的该一连串喷射的第一喷射的喷射开始值(FirstSOI)来计算。

Description

用于操作燃料喷射器的控制设备
技术领域
本发明涉及用于在内燃发动机中操作燃料喷射器的控制设备。特别地,本发明涉及用于在内燃发动机中操作燃料喷射器以提高燃料喷射致动精度的控制设备。
背景技术
用于机动车辆的内燃发动机(ICE)包括发动机体,其限定容纳往复活塞的至少一个汽缸,所述活塞联接用于旋转曲轴。汽缸由汽缸盖闭合,汽缸盖与往复活塞配合,以限定燃烧室。燃料和空气混合物循环地布置在燃烧室内,并且被点燃,由此产生热的膨胀排气,该热的膨胀排气造成活塞往复运动。燃料由相应的燃料喷射器喷射到每一个汽缸中。燃料被在高压下从与高压燃料泵流体连通的燃料轨提供到每一个燃料喷射器,高压燃料泵提高从燃料源接收的燃料的压力。
一般来讲,内燃发动机以多种喷射模式同时操作,即对于每一次发动机循环,一连串的若干喷射脉冲被进行。通常的一连串喷射可能从启喷脉冲开始,跟着一个或多个预喷射,主喷射脉冲,最终终止于一个或多个延迟喷射和/或后喷射。
对于这些喷射中的每一个,电子控制单元(ECU)可能接收代表与ICE相关的来自各个传感器的多个物理参数,并且可能执行适当的计算任务,以根据若干因素(例如上述接收的信号、发动机速度、发动机扭矩请求、燃料轨压力、后处理步骤等)确定每一次开始喷射的相关物理参数。燃料喷射器于是根据计算的参数致动。
如本领域所知,最重要的喷射参数是开始喷射(SOI),其表示喷射开始的时间值,和燃料喷射器的供能时间(ET),其表示喷射过程中燃料喷射器被供能期间的时间长度。
而且,停留时间(DT)表示构成两个连续喷射脉冲之间的时间间隔,即第一喷射脉冲的供能时间(ET)的终止和第二连续喷射脉冲的开始喷射(SOI)之间的时间间隔。
SOI的时刻可在上止点(BTDC)之前的活塞的曲轴角的角度中测量,上止点是活塞在汽缸中达到的最高位置。
为了计算一连串喷射脉冲的参数,在发动机控制领域中已知连续进行两个ECU任务,即LORES压缩任务和DI_SCHEDULING任务。
LORES压缩任务估计:所有脉冲的脉冲数、脉冲燃料量、开始喷射(SOI)和DT(停留时间)。
而且,LORES压缩任务还计算DI_SCHEDULING任务之后开始计算的角位置。
DI_SCHEDULING任务基于之前的数据和燃料轨压力样本值计算所有脉冲的所有供能时间(ET)。
但是,在DI_SCHEDULING任务开始和喷射致动的第一瞬时之间存在一定时间延迟:这是由于电子控制器单元需要时间来运行在DI_SCHEDULING任务中必须进行的全部计算。
在该延迟期间,发动机条件,例如发动机速度或燃料轨压力可能改变,并且该现象可能造成喷射不准确,并且喷射的结果不与驾驶员的真实预期和该时刻发动机条件一致。
公开的实施例的目的是提供关于实际喷射用于计算电致动燃料喷射器系统的喷射致动的最终参数。
本发明的另一个目的是通过简单、合理并且廉价的技术方案满足这些目标。
这些和其他目的通过记录在独立权利要求中的本发明的实施例实现。从属权利要求描述本发明的实施例的优选的和/或特别有利的方面。
发明内容
本发明的一个实施例提供一种用于操作内燃发动机的燃料喷射器的控制设备,内燃发动机包括汽缸和燃料轨,汽缸容纳活塞,活塞连接到曲轴,燃料轨与燃料喷射器流体连通,以将燃料喷射到汽缸中,其中,控制设备包括电子控制单元,电子控制单元配置为:
进行第一计算,以计算一连串喷射的一组喷射开始值,
计算限定第二计算任务开始的曲轴的角位置,
进行第二计算任务,以计算所述一连串喷射的一组供能时间值,
其中,角位置根据由第一计算任务计算的所述一连串喷射的第一喷射的喷射开始值计算。
该实施例的优点是,其允许获得用于喷射致动的更准确的轨压力取样。
这有助于提高喷射致动的精度,并且使喷射致动与该时刻的驾驶员和发动机条件的真实期望一致。
根据本发明的另一实施例,电子控制单元配置为计算所述一连串喷射的第一有效喷射的预测的喷射开始值,该计算开始于主喷射的喷射开始值,并且减去在活塞的上止点压缩之前终止的所述一连串喷射的全部喷射的供能时间和停留时间。
该实施例的优点是,其允许计算用于每一连串喷射的实际第一喷射开始值。
根据本发明的又一实施例,电子控制单元配置为根据在第一计算任务进行时取样的燃料轨压力值计算活塞的上止点压缩之前终止的全部喷射的供能时间。
该实施例具有这样的优点:其允许估计所述一连串喷射的各个喷射的供能时间,以计算用于每一连串喷射的实际第一喷射开始值。
根据本发明的另一实施例,电子控制单元配置为接收由压力轨传感器在所述一连串喷射进行期间在不同瞬时取样的燃料轨压力值,并且使用该取样的燃料轨压力值计算该一连串喷射中的其余喷射的供能时间。
该实施例的优点是,其给出对于整个喷射模式仅具有一个压力值的轨压力的更准确信息,提高喷射精度。
根据本发明又一实施例,电子控制单元配置为根据以下公式计算限定第二计算任务开始的角位置DIAngPos:
DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中FuelCal表示在第二计算任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是取决于电子控制单元的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是所述一连串喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值,Margin是在第二计算任务结束和所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始之间在曲轴角度中表现出的预定差值,AngTooth是对应于曲轴的位置传感器的一个齿的角度数,并且ceil是上取整函数。
该实施例的优点是,其允许计算第二计算任务的开始,以更接近实际喷射来进行该实施例。
根据本发明的另一实施例,电子控制单元配置为根据由压力轨传感器在第二计算任务进行时间取样的燃料轨压力值计算所述一连串喷射的第一实际喷射的供能时间,该设备包括在该供能时间致动燃料喷射器的器件。
该实施例的优点是,其给出轨压力的更准确的信息,因为轨压力值更接近实际喷射取样,提高喷射精度。
本发明的另一实施例提供一种操作内燃发动机的燃料喷射器的方法,内燃发动机包括汽缸和燃料轨,汽缸容纳活塞,活塞连接到曲轴,燃料轨与燃料喷射器流体连通,以将燃料喷射到汽缸中,内燃发动机由电子控制单元管理,其中,该方法包括以下步骤:
进行第一计算任务,以计算一连串喷射的一组喷射开始值,
计算限定第二计算任务的开始的曲轴的角位置,
进行第二计算任务,以计算所述一连串喷射的一组供能时间值,
其中,角位置根据由第一计算任务计算的所述一连串喷射的第一喷射的喷射开始值计算。
本发明的该实施例基本上实现了上面所述的控制系统的相同的优点,特别是获得用于喷射致动的更准确的轨压力取样,并且因此提高喷射致动精度和使其与驾驶员和发动机条件的在该时刻的真实期望一致的那些优点。
根据本发明的另一方面,该方法提供一些步骤:
根据由压力轨传感器在第二计算任务进行时取样的燃料轨压力计算所述一连串喷射的第一实际喷射的供能时间,
以该供能时间致动燃料喷射器。
该实施例具有实际上进行更准确喷射的优点。
根据本发明的一方面,所述方法提供计算所述一连串喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值,所述计算开始于主喷射的喷射开始值,并且减去活塞的上止点压缩之前终止的所述一连串喷射的所有喷射的所有供能时间和停留时间的步骤。
该实施例的优点是,其允许计算用于每一连串喷射的实际第一喷射开始值。
根据本发明的又一方面,所述方法提供根据第一计算任务进行时取样的燃料轨压力值计算活塞的上止点压缩之前终止的所有喷射的供能时间的步骤。
该实施例具有这样的优点:其允许估计所述一连串喷射的各个喷射的供能时间,以计算用于每一连串喷射的实际第一喷射开始值。
根据本发明的另一方面,所述方法提供接收由压力轨传感器在所述一连串喷射进行期间不同时刻处取样的燃料轨压力值,并且将取样的燃料轨压力值用于计算所述一连串喷射中的其余喷射的供能时间的步骤。
该实施例的优点是,其给出对于整个喷射模式仅具有一个压力值的轨压力的更准确信息,提高喷射精度。
根据本发明的又一方面,所述方法提供根据以下公式计算限定第二计算任务开始的角位置DIAngPos的步骤:
DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中FuelCal表示在第二计算任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是取决于电子控制单元的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是所述一连串喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值,Margin是在第二计算任务结束和所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始之间在曲轴角度中表现出的预定差值,AngTooth是对应于曲轴的一个齿的位置传感器的角度数,并且ceil是上取整函数。
该实施例的优点是,其允许计算第二计算任务的开始,以更接近实际喷射来进行该实施例。
本发明的另一方面提供一种用于操作内燃发动机的燃料喷射器的设备,内燃发动机包括汽缸和燃料轨,汽缸容纳活塞,活塞连接到曲轴,燃料轨与燃料喷射器流体连通,以将燃料喷射到汽缸中,其中,所述设备包括:
进行第一计算任务以计算一连串喷射的一组喷射开始值的器件,
计算限定第二计算任务的开始的曲轴角位置的器件,
进行第二计算任务以计算所述一连串喷射的一组供能时间值的器件,
其中,角位置根据由第一计算任务计算的所述一连串喷射的第一喷射的喷射开始值计算。
本发明的该实施例基本上实现了上面所述的控制系统的相同的优点。
根据本发明的另一实施例,该设备包括用于计算所述一连串喷射的第一实际喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值的器件,所述计算从主喷射的喷射开始值开始,并且减去活塞的上止点压缩之前终止的所述一连串喷射的所有喷射的所有供能时间和停留时间的和。
该实施例的优点是,其允许计算用于每一连串喷射的实际第一喷射开始值。
根据本发明的又一实施例,该设备包括用于根据在第一计算任务进行时取样的燃料轨压力值计算在活塞的上止点压缩之前终止的所有喷射的供能时间的器件。
该实施例具有这样的优点:其允许估计所述一连串喷射的各个喷射的供能时间,以计算用于每一连串喷射的实际第一喷射开始值。
根据本发明的另一实施例,该设备包括用于接收由压力轨传感器在所述一连串喷射进行期间在不同时刻由压力轨传感器取样的燃料轨压力,并且将取样的燃料轨压力值用于计算所述一连串喷射的其余喷射的供能时间。
该实施例的优点是,其给出对于整个喷射模式仅具有一个压力值的轨压力的更准确信息,提高喷射精度。
根据本发明的又一实施例,该设备包括用于根据以下公式计算限定第二计算任务开始的角位置DIAngPos的器件:
DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中FuelCal表示在第二计算任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是取决于电子控制单元的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是所述一连串喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值,Margin是在第二计算任务结束和所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始之间在曲轴角度中表现出的预定差值,AngTooth是对应于曲轴的一个齿的位置传感器的角度数,并且ceil是上取整函数。
该实施例的优点是,其允许计算第二计算任务的开始,以更接近实际喷射来进行该实施例。
根据本发明的另一实施例,该设备包括用于根据在第二计算任务进行时由压力轨传感器取样的燃料轨压力值计算所述一连串喷射的第一实际喷射的供能时间的器件,该设备包括用于在该供能时间致动燃料喷射器的器件。
该实施例的优点是,其给出轨压力的更准确的信息,因为轨压力值更接近实际喷射取样,提高喷射精度。
本发明的另一方面提供一种汽车系统,包括内燃发动机,内燃发动机由电子控制单元管理,该发动机配备有与燃料轨流体连通的燃料喷射器,以将燃料喷射到汽缸中,汽缸容纳活塞,活塞连接到曲轴,电子控制单元配置为:
进行第一计算任务,以计算一连串喷射的一组喷射开始值,
计算限定第二计算任务开始的曲轴的角位置,
进行第二计算任务,以计算所述一连串喷射的一组供能时间值,
其中,角位置根据由第一计算任务计算的所述一连串喷射的第一喷射的喷射开始值计算。
本发明的该实施例基本上实现了上面所述的控制系统的相同的优点。
该根据本发明的一个方面的方法可在计算机程序的辅助下进行,该计算机程序包括用于实行上面所述的方法的所有步骤的并且为包括计算机程序的计算机程序产品的形式的计算机编码。
该计算机程序产品可体现为用于内燃发动机的控制设备,包括电子控制单元(ECU)、与ECU相关联的数据载体和存储在数据载体中的计算机程序,以使该控制设备限定以与所述方法相同方式描述的实施例。在该情况下,当控制设备执行计算机程序时,上面所述的方法的所有步骤被实行。
本发明的又一方面提供一种内燃发动机,该内燃发动机特别地布置用于实行要求保护的方法。
附图说明
现在将参照附图以示例方式描述各个实施例,附图中:
图1显示了汽车系统;
图2是属于图1的汽车系统的内燃发动机的剖视图;
图3是根据曲轴角的各个ECU任务的位置的示意图;
图4是一般的多喷射模式的示意图;
图5-6是本发明的相应实施例被应用的示例性多喷射模式;
图7显示了根据本发明的一个实施例的用于操作燃料喷射器的方法的流程图;和
图8是可用于在不同时刻将轨压力取样的任务的图示。
附图标记
100 汽车系统
110 内燃发动机(ICE)
120 发动机体
125 汽缸
130 汽缸盖
135 曲轴
140 活塞
145 曲轴
150 燃烧室
155 凸轮相位器
160 燃料喷射器
170 燃料轨
180 燃料泵
190 燃料源
200 进气歧管
205 进气导管
210 进气端口
215 汽缸阀
220 排气端口
225 排气歧管
230 涡轮增压器
240 压气机
250 涡轮机
260 中间冷却器
270 排气系统
270 排气管道
280 SCRF(SCR过滤器)
285 DOC
290 VGT致动器
300 EGR系统
305 EGR旁路阀
307 EGR旁路
310 EGR冷却器
315 EGR回路
317 EGR回路的分支
320 EGR阀
320 节气门体
340 质量空气流量和温度传感器
350 歧管压力和温度传感器
360 燃烧压力传感器
380 冷却剂和油温度和液面高度传感器
400 燃料轨压力传感器
410 凸轮位置传感器
420 曲轴位置传感器
430 催化器上游的传感器
445 油门踏板位置传感器
450 电子控制单元(ECU)
460 数据载体
465 排气温度传感器
470 排气温度传感器
480 催化剂下游的传感器
500 LORES压缩任务
510 DI_SCHEDULING任务
520 开始喷射
600 框
610 框
620 框
630 框
640 框
650 框
具体实施方式
现在将参照附图描述优选实施例。
一些实施例可包括图1和2中所示的汽车系统100,汽车系统100包括内燃发动机(ICE)110,内燃发动机(ICE)110具有限定至少一个汽缸125的发动机体120,汽缸125具有活塞140,活塞140联接用于旋转曲轴145。汽缸盖130与活塞140配合以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)布置在燃烧室150中,并且被点火,导致造成活塞140往复运动的热的膨胀排气。燃料由至少一个燃料喷射器160提供,并且空气通过至少一个进气端口210提供。燃料被在高压下从与高压燃料泵180流体连通的燃料轨170提供到燃料喷射器160,高压燃料泵180提高从燃料源190接收的燃料的压力。每一个汽缸125具有至少两个阀215,阀215由与曲轴145以正时关系(intime)一起旋转的凸轮轴135致动。阀215选择地允许空气从端口210进入燃烧室150,或者允许排气通过端口220离开。在一些示例中,凸轮相位器155可选择地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时。
空气可通过进气歧管200分配到进气端口(一个或多个)210。进气导管205可从外界环境提供空气到进气歧管200。在其他实施例中,节气门体330可被提供以调节到歧管200中的空气流量。在其他实施例中,可提供强制通风系统,例如具有旋转地联接到涡轮机250的压气机240的涡轮增压器230。压气机240的旋转提高导管205和歧管200中的空气的温度。布置在导管205中的中间冷却器260可降低空气的温度。涡轮机250由从排气歧管225接收的排气旋转,排气歧管225引导来自排气端口220的排气,并且在通过涡轮机250膨胀之前通过一系列叶片。排气离开涡轮机250,并且被引导到排气系统270。该示例显示了可变几何涡轮机(VGT),其具有VGT致动器290,VGT致动器290布置为使叶片运动以改变通过涡轮机250的排气流量。在其他实施例中,涡轮增压器230可以是固定几何形状的,和/或包括废气门。
排气系统270可包括排气管道275,排气管道275具有一个或多个排气后处理装置。后处理装置可以是配置为改变排气组分的任何装置。后处理装置的一些示例包括但不限于催化转换器(二通和三通)(例如柴油机氧化催化剂(DOC)285)、稀燃NOx捕集器、碳氢化合物吸收器、选择性催化还原(SCR)系统、SCRF(SCR过滤器)280和颗粒过滤器。其他实施例可包括排气再循环(EGR)系统300,其联接在排气歧管225和进气歧管200之间。EGR系统300可包括EGR冷却器310,以降低EGR系统300中的排气的温度。EGR阀320调节EGR系统300中的排气的流量。
汽车系统100可进一步包括与一个或多个传感器和/或装置通讯的电子控制单元(ECU)450,所述一个或多个传感器和/或装置与ICE110相关联。
ECU450可从各个传感器接收信号,各个传感器配置为产生与各个物理参数成比例的信号,所述各个物理参数与ICE110相关联。传感器包括但不限于质量空气流量和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温度以及液面高度传感器380、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲轴位置传感器420、排气压力传感器和排气温度传感器470、EGR温度传感器440、任何上面提到的催化剂的上游传感器430和下游传感器480以及油门踏板位置传感器445。而且,ECU450可产生输出信号,以控制各个控制装置,各个控制装置布置为控制ICE110的操作,包括但不限于燃料喷射器160、节气门体330、EGR阀320、VGT致动器290和凸轮相位器155。应注意,虚线用于表示ECU450和各个传感器以及装置之间的通讯,但是一些为了清楚被省略。
现在转到ECU450,该设备可包括与存储系统或数据载体460通讯的数字中央处理器单元(CPU),和接口总线。CPU配置为执行存储为存储系统中的程序的指令,并且发送信号到接口总线/从接口总线接收信号。存储系统可包括多种存储类型,包括光学存储、磁存储、固态存储和其他非易失性存储器。接口总线可配置为发送、接收和调制模拟和/或数字信号到各个传感器和控制装置/从各个传感器和控制装置发送、接收和调制模拟和/或数字信号。程序可体现本文公开的方法,允许CPU执行该方法的步骤并且控制ICE110。
存储在存储系统中的程序被从外部经由缆线或以无线方式传输。在汽车系统100之外,其通常作为计算机程序产品可见,该计算机产品在本领域中也称为计算机可读介质或机器可读介质,并且应可理解为存放在载体上的计算机程序,所述载体本质上为暂时性的或非暂时性的,因此计算机程序产品本质上可被认为是暂时性的或非暂时性的。
暂时性计算机程序产品的示例是信号,例如电磁信号,如光信号,其为用于计算机程序编码的暂时性载体。传送这样的计算机程序编码可通过由传统的调制技术调制信号实现,传统的调制技术例如为用于数字数据的QPSK,以使表示所述计算机程序编码的二进制数据表达在暂时性电磁信号上。这样的信号例如在以无线方式经由到膝上电脑的WIFI连接传输计算机程序编码时被利用。
在非暂时性计算机程序产品的情况下,计算机程序编码体现在有形存储介质中。存储介质于是为上面提到的非暂时性载体,以使计算机程序编码永久地或非永久地以可获取方式存储在该存储介质中或上。存储介质可以是计算机技术中已知的传统类型,例如闪存、Asic、CD等。
代替ECU450,汽车系统100可具有提供电子逻辑的不同类型的处理器,例如嵌入控制器、车载计算机或可在车辆中配备的任何处理模块。
图3是作为曲轴角的函数的各个ECU任务的位置示意图。
就将要进行的到汽缸#3的喷射而言,特别地,就多喷射模式中的第一喷射而言,第一ECU任务,即LORES压缩任务500被时间排程以在汽缸#3的上止点(TDCC)的曲轴角之前适当的某一曲轴角下进行。
LORES压缩任务估计一连串喷射脉冲的若干参数,例如:用于喷射模式的所有脉冲的脉冲数、脉冲燃料量、开始喷射(SOI)和DT(停留时间)。
而且,LORES压缩任务还使用下面的公式计算角位置DIAngPos(DI_SCHEDULING任务510在该角位置DIAngPos处开始计算):
(1) DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中,FuelCal表示对于在DI_SCHEDULING任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是根据ECU的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是喷射模式中第一有效脉冲的预测曲轴角,Margin是以曲轴角的角度表达的DI_SCHEDULING任务计算结束和喷射520的开始之间的预定差,AngTooth是对应于曲轴位置传感器420的一个齿的角度数,并且ceil是上取整函数,即将真实数量映射为最小的随后的整数的函数。
由于FuelCal和HWIODelay以微秒表达,因此它们必须被转换为曲轴角的角度。可使用下面的公式(2):
(2) CA Degrees=Time[us]*rpm*6/106
其中rpm是发动机每分钟的转数。
上述变量的示例性的值为:FuelCal=1000μs,HWIODelay=200μs,Margin=18度,并且AngTooth=6度,应预期,这些值仅是示例性的。不同的发动机系统可具有不同的值而不偏离本发明的各个实施例。
由于公式(1)取决于喷射模式中第一有效脉冲FirstSOI的预测曲轴角,因此为了更好地理解本发明的实施例,一般的多喷射模式示意性地图示在图4中。
图4的喷射模式由N个喷射脉冲A,B,C,D...N构成,每一个喷射脉冲由相应的开始喷射SOI A,SOIB,SOIC,SOI D...SOI N、相应的供能时间ET A,ET B,ET C,ET D…ET N和相应的停留时间DT A,DT B,DT C,DT C,…DT N限定。
但是,存在很多情况,其中取决于各个发动机的参数和其他因素(例如出于后处理再生目的或其他目的需要进行排气温度提高),不是所有图4的模式的喷射脉冲必须进行。
例如,在图5的示例性喷射模式中,喷射A不进行,该喷射模式因此从喷射B开始。
以类似的方式,在图6的喷射模式中,喷射A和喷射B不需要进行,喷射模式因此从喷射C开始。
在这两种情况下,DI_SCHEDULING任务的角位置都可推迟。
对于图5的模式,可预测代表该模式中第一喷射的开始喷射的新的角位置,并且该新的角位置在图5中被表示为预测的SOI B。
预测的SOI B角度值可由SOI D角位置和项[DT C+ET C+DT B+ET B]|SOI的和表达,即估计为SOI曲轴角,符号为:
预测的SOI B=SOI D+[DT C+ET C+DT B+ET B]|SOI。
事实上,LORES压缩任务估计用于所有脉冲的脉冲数、脉冲燃料量、开始喷射(SOI)和DT(停留时间)。
在这些估计的基础上,ET B,即脉冲B的供能时间可根据请求的由LORES压缩任务估计的燃料量B和在所述任务的时间由燃料轨压力传感器400取样的燃料轨压力来估计,即
ET B=f(燃料轨压力取样时间,请求的量B)
以类似的方式,ET C可估计为:
ET C=f(燃料轨压力取样时间,请求的量C)
通过这些数据,ECU 450具有用于用公式表示SOI B角度值的预测的公式,并且可将该值用作作为公式(1)中的输入的更准确的FirstSOI。
公式(1)然后输出DI_SCHEDULING任务必须开始的角位置DIAngPos,其为更接近分析的喷射模式中第一有效脉动的实际角度的角度值。
这意味着DI_SCHEDULING任务可能更接近喷射模式的第一有效脉冲来开始。
此时,由燃料轨压力传感器400读取并且用于喷射参数计算的燃料轨压力将更接近喷射时存在的实际燃料轨压力。
对于图6的模式,表示该模式中第一喷射的开始喷射的新的角位置可被预测,并且已经被表示为预测的SOI C。
预测的SOI C角位置可由SOI D角位置和项[DT C+ET C]|SOI的和表示,即估计为SOI曲轴角,符号为:
预测的SOI C=SOI D+[DT C+ET C]|SOI
也是在该例子中,ET C,即脉冲C的供能时间可根据请求的由LORES压缩任务估计的燃料量C和在所述任务的时间取样的燃料轨压力来估计,即
ET C=f(燃料轨压力取样时间,请求的量C)
通过这些数据,ECU 450具有用于用公式表示预测的SOI C的角度值的预测的所有数据,并且可将该值以更准确的FirstSOI用于公式(1)中。
公式(1)然后输出DI_SCHEDULING任务必须开始的角位置,其为更接近所分析的喷射模式中第一有效脉冲的实际角度的角度值,所采取的方式为:DI_SCHEDULING任务的开始可延迟更长,以更接近该喷射模式的第一有效脉冲而开始。
此时,由燃料轨压力传感器400读取的并且用于喷射参数计算的燃料轨压力将更接近喷射时存在的实际压力。
因此通常在图7的流程图中图示的本发明的实施例中,第一步被进行,其中喷射模式依据脉冲数、SOIi、DTi、ETi和燃料量被确定为扭矩请求和其他参数和条件(框600)的函数。
基于这些信息,该喷射模式中的第一有效脉冲被确定(框610)。第一有效脉冲的角度值设置为将要用于公式(1)中的变量FirstSOI的值。第一有效脉冲的角度值可被确定,如在图5-6的示例中说明的。
然后进行检查,以确定是否这样确定的角度值FirstSOI等于预定角度值MaxSOI,该预定角度值MaxSOI表示在其中喷射模式如图4中图示的包括所有可能喷射的最坏情况中计算的SOI限值(框620)。
如果该检查是肯定的,则DI_SCHEDULING任务被进行,从根据公式(1)计算的角位置DIAngPos开始(框630),并且基于由该任务计算的喷射参数,进行该喷射模式(框640)。
如果该检查是否定的,则使用FirstSOI(框650)的新值计算新的DI_SCHEDULING任务角位置DIAngPos(框650),该角位置DIAngPos相对于通过预定角度值MaxSOI计算的角位置更接近该模式的第一有效喷射。
一旦新的DI_SCHEDULING任务角位置被计算,该DI_SCHEDULING任务被在新角位置处进行(框630),并且基于由该任务计算的喷射参数,该喷射模式被进行(框640)。
上面的描述参照了其中ECU仅进行两次计算任务的情况,即由不同角位置分开的LORES压缩和DI_SCHEDULING,但是本发明的各个实施例也可适用于其中多于两个计算任务在ECU进行的不同角位置处时间排程的情况。
通过采用多个计算任务,可能将用于喷射致动的参数,例如,特别地,燃料轨压力,相对于喷射的实际正时更准确地取样。
图8图示了本发明的另一实施例的各方面。
在多喷射模式情况下,可能发生DI_SCHEDULING任务在一连串脉冲开始处使用的燃料轨压力已经改变的情况,因此估计的ETi供能时间可能是不准确的,特别是用于所述一连串喷射的最后一次喷射的,例如图8中的F...N。
在该情况下,根据本发明的实施例,燃料轨压力还在随所述一连串脉冲一起出现的不同的瞬时MEDRES1,MEDRES2…被测量,并且这些燃料轨压力值,其在时间上更接近该连串的喷射的实际喷射,被用于改进该ET估计值。
例如,在图8中的脉冲A,B,C之后,新的燃料轨压力值Prail_MEDRES2被测量,并且在喷射图中被用作输入,以计算用于喷射D和E的新的估计时间:ET(D),ET(E)等。对于所述一连串喷射F...N的另一燃料轨压力值Prail_MEDRES3也可这样。
而且,另一燃料轨压力值Prail_MEDRES1可在LORES压缩任务时间测量,以用于执行LORES压缩任务的计算。
更具体地,对于由DI_SCHEDULING任务进行的计算,在DI_SCHEDULING任务时间的燃料轨压力值可被使用,如之前的描述中说明的,以计算用于所述一连串喷射的前三个的ET,符号为:
ET(A,B,C)=InjTbl(Prail_DI_Sch,Qnty A,B,C)@DI_SCHEDULING任务
对于一些连续喷射,例如D和E,可使用在瞬时MEDRES2处的燃料轨压力值,符号为:
ET(D,E)=InjTbl(Prail_MEDRES2,Qnty D,E)@MEDRES2任务
最后,对于所述一连串喷射的最后喷射F...N,可使用在瞬时MEDRES2处的燃料轨压力Prail_MEDRES2,符号为:
ET(F,…,N)=InjTbl(Prail_MEDRES3,Qnty F,….,N)@MEDRES3任务
因此,该实施例允许对出现在喷射模式内的角位置中的燃料轨压力取样。
由于在每一MEDRES瞬时处取样的压力用于计算即将进行的脉冲的喷射参数,因此关于燃料轨压力的信息比对于整个喷射模式仅具有一个压力值更准确,提高喷射精度。
虽然在前面的概述和详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例,但是应意识到,存在大量的变形形式。还应意识到,一个或多个示例性实施例仅是示例,并且不旨在以任何方式限制范围、适用性或配置。而是前述概述和详细描述将给本领域技术人员提供实施至少一个示例性实施例的便利的路线图,其应被理解为,可在示例性实施例中描述的元件的功能和布置方面做出多种变化而不偏离所附权利要求及其法律等同物中阐明的范围。

Claims (13)

1.一种用于操作内燃发动机的燃料喷射器(160)的控制设备,内燃发动机包括汽缸(125)和燃料轨(170),汽缸(125)容纳活塞(140),活塞(140)连接到曲轴(145),燃料轨(170)与燃料喷射器(160)流体连通,以将燃料喷射到汽缸(125)中,其中控制设备包括电子控制单元(450),电子控制单元(450)配置为:
进行第一计算任务,以计算一连串喷射的一组喷射开始值(SOIi),
计算限定第二计算任务的开始的曲轴(145)的角位置(DIAngPos),
进行第二计算任务,以计算该一连串喷射的一组供能时间值(ETi),
其中,角位置(DIAngPos)根据由第一计算任务计算的该一连串喷射的第一喷射的喷射开始值(FirstSOI)计算;
其中,电子控制单元(450)配置为根据以下公式计算限定第二计算任务开始的角位置(DIAngPos):
DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中,FuelCal表示第二计算任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是取决于电子控制单元(450)的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始值,Margin是第二计算任务结束和所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始之间曲轴(145)角度中表现出的预定差值,AngTooth是对应于曲轴位置传感器(420)的一个齿的角度数,并且ceil是上取整函数。
2.根据权利要求1所述的控制设备,其中,电子控制单元(450)配置为计算该一连串喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值(FirstSOI),该计算开始于主喷射的喷射开始值,并且减去该一连串喷射的在活塞(140)的上止点压缩(TDCC)之前终止的全部喷射的全部供能时间(ETi)和停留时间(DTi)的和。
3.根据权利要求2所述的控制设备,其中,电子控制单元(450)配置为根据在第一计算任务进行时取样的燃料轨(170)压力值计算在活塞(140)的上止点压缩(TDCC)之前终止的所有喷射的供能时间(ETi)。
4.根据权利要求1所述的控制设备,其中,电子控制单元(450)配置为接收由压力轨传感器(400)在所述一连串喷射进行期间在不同的时刻(MEDRESi)处取样的燃料轨(170)压力值,并且使用取样的燃料轨(170)压力值来计算所述一连串喷射中其余喷射的供能时间(ETi)。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,电子控制单元(450)配置为根据由压力轨传感器(400)在第二计算任务进行时间处取样的燃料轨(170)的压力值计算,该设备包括用于以该供能时间(ET1)致动燃料喷射器(160)的器件。
6.一种操作内燃发动机的燃料喷射器(160)的方法,内燃发动机包括汽缸(125)和燃料轨(170),汽缸(125)容纳活塞(140),活塞(140)连接到曲轴(145),燃料轨(170)与燃料喷射器(160)流体连通,以将燃料喷射到汽缸(125)中,内燃发动机(110)由电子控制单元(450)管理,其中,所述方法包括以下步骤:
进行第一计算,以计算一连串喷射的一组喷射开始值(SOIi),
计算限定第二计算任务的开始的曲轴(145)的角位置(DIAngPos),
进行第二计算任务,以计算所述一连串喷射的一组供能时间值(ETi),
其中,角位置(DIAngPos)根据由第一计算任务计算的该一连串喷射的第一喷射的喷射开始值(FirstSOI)计算;
其中,电子控制单元(450)配置为根据以下公式计算限定第二计算任务开始的角位置(DIAngPos):
DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中,FuelCal表示第二计算任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是取决于电子控制单元(450)的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始值,Margin是第二计算任务结束和所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始之间曲轴(145)角度中表现出的预定差值,AngTooth是对应于曲轴位置传感器(420)的一个齿的角度数,并且ceil是上取整函数。
7.根据权利要求6所述的方法,包括以下步骤:
根据由压力轨传感器(400)在第二计算任务进行时取样的燃料轨(170)的压力值计算该一连串喷射的第一实际喷射的供能时间(ET1),
以该供能时间(ET1)致动燃料喷射器(160)。
8.一种包括由电子控制单元(450)管理的内燃发动机(110)的汽车系统,该发动机(110)配备有与燃料轨(170)流体连通的燃料喷射器(160),以将燃料喷射到汽缸(125)中,汽缸(125)容纳活塞(140),活塞(140)连接到曲轴(145),电子控制单元(450)配置为:
进行第一计算,以计算一连串喷射的一组喷射开始值(SOIi),
计算限定第二计算任务的开始的曲轴(145)的角位置(DIAngPos),
进行第二计算任务,以计算该一连串喷射的一组供能时间值(ETi),
其中,角位置(DIAngPos)根据由第一计算任务计算的该一连串喷射的第一喷射的喷射开始值(FirstSOI)计算;
其中,电子控制单元(450)配置为根据以下公式计算限定第二计算任务开始的角位置(DIAngPos):
DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中,FuelCal表示第二计算任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是取决于电子控制单元(450)的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始值,Margin是第二计算任务结束和所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始之间曲轴(145)角度中表现出的预定差值,AngTooth是对应于曲轴位置传感器(420)的一个齿的角度数,并且ceil是上取整函数。
9.一种用于操作内燃发动机的燃料喷射器的设备,内燃发动机包括汽缸和燃料轨,汽缸容纳活塞,活塞连接到曲轴,燃料轨与燃料喷射器流体连通,以将燃料喷射到汽缸中,其中,所述设备包括:
进行第一计算任务以计算一连串喷射的一组喷射开始值的器件,
计算限定第二计算任务的开始的曲轴角位置的器件,
进行第二计算任务以计算所述一连串喷射的一组供能时间值的器件,
其中,角位置根据由第一计算任务计算的所述一连串喷射的第一喷射的喷射开始值计算;
还包括用于根据以下公式计算限定第二计算任务开始的角位置DIAngPos的器件:
DIAngPos=ceil{[(FuelCal+HWIODelay)ang+FirstSOI+Margin]/AngTooth}*AngTooth
其中FuelCal表示在第二计算任务中进行的计算的最差情况的执行时间,HWIODelay是取决于电子控制单元的输入/输出硬件的延迟时间,FirstSOI是所述一连串喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值,Margin是在第二计算任务结束和所述一连串喷射的第一实际喷射的喷射开始之间在曲轴角度中表现出的预定差值,AngTooth是对应于曲轴的一个齿的位置传感器的角度数,并且ceil是上取整函数。
10.根据权利要求9所述的设备,还包括用于计算所述一连串喷射的第一实际喷射的第一实际喷射的预测的喷射开始值的器件,所述计算从主喷射的喷射开始值开始,并且减去活塞的上止点压缩之前终止的所述一连串喷射的所有喷射的所有供能时间和停留时间的和。
11.根据权利要求9所述的设备,还包括用于根据在第一计算任务进行时取样的燃料轨压力值计算在活塞的上止点压缩之前终止的所有喷射的供能时间的器件。
12.根据权利要求9所述的设备,还包括用于接收由压力轨传感器在所述一连串喷射进行期间在不同时刻由压力轨传感器取样的燃料轨压力,并且将取样的燃料轨压力值用于计算所述一连串喷射的其余喷射的供能时间。
13.根据权利要求9所述的设备,还包括用于根据在第二计算任务进行时由压力轨传感器取样的燃料轨压力值计算所述一连串喷射的第一实际喷射的供能时间的器件,该设备包括用于以该供能时间致动燃料喷射器的器件。
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