CN105452634A - 一种控制燃料喷射系统的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃发动机（628）的重力给料电子燃料喷射系统（200）的方法和电子控制单元（ECU）。该方法包括以下步骤：测定发动机转速和发动机负荷要求、确定在内燃发动机（628）的燃烧的四冲程循环中的当前相位、和基于发动机转速和发动机负荷要求及四冲程循环的当前冲程而定位在内燃发动机（628）的四个冲程中的任意冲程中燃料喷射的起始点和停止点。

Description

一种控制燃料喷射系统的方法及其装置

下面的说明书描述并确定本发明的性质和实施本发明的方式。

技术领域

本发明涉及一种控制内燃发动机的燃料喷射系统的方法。更具体地，本发明涉及一种控制汽油燃料喷射系统的方法。

背景技术

通常，通过多种方式为火花点火式发动机提供燃料。燃料喷射的最经济模式中的一种模式是电子燃料喷射（EFI）系统。目前，EFI系统包括燃料箱、燃料泵、电子控制单元（ECU）和燃料喷射器，该燃料喷射器可以相对于发动机转速而以例如在0到100Hz之间的频率操作。

通常，EFI系统包括用于形成在燃料喷射器处实现适当雾化所需压力的燃料泵。雾化是重要的，因为它确保燃料与空气的正确混合。因此，燃料喷射器被要求确保在内燃发动机中的完全燃烧。然而，可认为对于较小的发动机可以不需要这种高压泵。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供一种用于控制内燃发动机的重力给料电子燃料喷射系统的方法。该方法包括以下步骤：测定内燃发动机的至少一个发动机参数、确定内燃发动机的四冲程循环中的当前相位；所述方法的特征是基于至少一个发动机参数和四冲程循环的当前冲程而定位在内燃发动机的四个冲程中的任意冲程中燃料喷射的起始点和停止点的步骤。

在本发明的另一方面中，提供一种用于控制内燃发动机的重力给料电子燃料喷射系统的电子控制单元（ECU）。该ECU包括用于测定内燃发动机的至少一个发动机参数的装置、用于确定内燃发动机燃烧的四冲程循环中的当前相位的装置、和用于定位所述内燃发动机的任意冲程中的燃料喷射的起始点和停止点的装置，其中燃料喷射的起始点和停止点的定位是基于至少一个发动机参数和循环的当前冲程而完成。

附图说明

图1是图示说明根据本发明一个实施例的控制内燃发动机的燃料喷射系统的方法的流程图；

图2中示出了根据本发明一个实施例的用于实现控制燃料喷射系统的方法的重力给料电子燃料喷射（EFI）系统；

图3是图示说明根据本发明一个实施例的在内燃发动机中的四冲程循环期间的燃料喷射持续时间的变化的图形；

图4是图示说明根据本发明一个实施例的相对于进气歧管处的压力在四冲程循环期间燃料喷射正时和燃料喷射持续时间的变化的图形；

图5是图示说明根据本发明一个实施例的相对于内燃发动机转速的燃料喷射器的工作频率的变化的图形；

图6示出了根据本发明一个实施例的用于控制内燃发动机的燃料喷射系统的电子控制单元（ECU）。

具体实施方式

图1是图示说明根据本发明一个实施例的用于控制内燃发动机的燃料喷射系统的方法100的流程图。

方法100包括用于控制内燃发动机的燃料喷射系统的多个步骤。例如，在本实施例中所说明的燃料喷射系统可以是汽油燃料喷射系统。

方法100开始于步骤102。在步骤104中，测定一个或多个发动机参数。发动机参数可包括发动机转速、扭矩需求和发动机负荷要求。在内燃发动机的工作期间，发动机转速和发动机负荷可连续地变化。因此，基于发动机转速和发动机负荷要求而控制燃料喷射。在步骤106中，确定四冲程循环的当前相位。在该时间点的四冲程循环的相位可以利用多种技术来确定。一种方法是获知活塞在内燃发动机气缸内的当前位置。例如，利用包括带缺失齿的曲柄轮、及电感式传感器或电容式传感器的单元来确定活塞的位置。这种技术对于本领域技术人员会是已知的，因此省略了对它们的工作的说明。

在步骤108中，根据四冲程循环的当前相位及发动机转速和发动机负荷要求而改变燃料喷射持续时间。一般来说，已知的是在四冲程循环的吸气或进气冲程期间将四冲程循环中的燃料喷射正时。然而，为了实现最佳功率输出并且为了满足多种发动机转速和发动机负荷要求，对燃料喷射持续时间的调整会是必须的。在本发明中，可在一个时间段内连续地改变燃料喷射的持续时间，以便满足发动机转速和发动机负荷要求。此外，在四冲程循环的不同相位（吸气、压缩、点火和排气）中，燃料喷射持续时间的起始和停止的位置也有变化。

因此，本发明提供用于改变燃料喷射的起始时间和改变燃料喷射的停止时间的完全的灵活性。根据本发明，这两种燃料喷射正时被定位在循环的四个冲程中的任意位置。喷射持续时间也基于发动机参数而改变。

在本文件中，燃料喷射正时是指燃料喷射的起始时间或燃料喷射的停止时间或者两者。

在步骤110中，基于发动机转速而改变至少一个燃料喷射器的工作频率。在一个示例性实施例中，相对于发动机转速的增加而改变燃料喷射器的工作频率。

上面对燃料喷射策略的说明可适合于任何四冲程内燃发动机。上面所说明方法的一个优点可以是在电子燃料喷射（EFI）系统的回路中不使用燃料喷射泵的情况下实现适当的燃料雾化和流量。

图2中示出了根据本发明一个实施例的用于实现控制燃料喷射系统的方法的重力给料电子燃料喷射（EFI）系统200。

在本发明的一个实施例，燃料喷射系统200包括燃料贮存器202、燃料供给管线204、燃料喷射器206、和电子控制单元（ECU）208。为了说明的目的，设置了一个燃料喷射器206。然而，可以存在任意的燃料喷射器数量。此外，燃料喷射器206可以采用不同的取向和位置而存在。在一个实施例中，燃料喷射器206位于内燃发动机的进气歧管处（在附图中未示出）。在另一个实施例中，燃料喷射器206可以位于内燃发动机的气缸体（在附图中未示出），例如在汽油直接点火（GDI）技术中。燃料喷射器206的这种不同的定位对于本领域技术人员而言会是已知的，并且省略了对这种定位的说明。

应注意的是，燃料喷射系统200不包括燃料喷射泵，该喷射泵是用于形成在内燃发动机中被喷射燃料的所需压力。利用重力将燃料从燃料贮存器202进料至燃料喷射器206。

在一个示例性实施例中，燃料喷射器206能够实现燃料的准确的计量和雾化。燃料喷射器206也可充当用于使燃料增压的容积式泵。

图3是图示说明根据本发明一个实施例的在内燃发动机中的四冲程循环期间燃料喷射持续时间的变化的图形。

提供用于图示说明在不同的循环期间燃料喷射持续时间的变化的图形300。轴线302代表燃料喷射的持续时间。例如，在一个特定的时间点，曲柄的角度与四冲程循环中的时间或持续时间有关。阴影区304、306和308代表四冲程循环中所采用的不同的燃料喷射正时和燃料喷射持续时间。在一个实施例中，基于发动机转速和发动机负荷要求，而改变燃料喷射持续时间。例如，在高速和高负荷状态期间（例如当车辆正在上坡行驶时），增大燃料喷射持续时间。

在一个实施例中，如阴影区304中所示，燃料喷射可在吸气或进气冲程的开始处发生。在内燃发动机的进气歧管（在附图中未示出）处出现的压力降可以用于形成正好在四冲程循环中的进气冲程的起始时燃料喷射的优点（advantage）。在相同的实施例中，燃料喷射持续时间（在燃料喷射的起始点与停止点之间的持续时间）至少部分地与发动机的吸气冲程重叠。

图4是图示说明根据本发明一个实施例的、相对于在进气歧管处的压力在四冲程循环期间燃料喷射正时和燃料喷射持续时间的变化的图形400。

图形400包括第一特征曲线402和第二特征曲线404。X轴410b对于第一和第二特征曲线402和404是共同的，X轴代表以秒为单位的时间。轴线410a代表以Pa（帕斯卡）或巴（bar）为单位的压力，轴线412代表以V（伏特）为单位的电压信号。

第一特征曲线402显示在不同的四冲程循环期间在内燃发动机进气歧管处的压力变化。第二特征曲线404显示在不同的四冲程循环（I、II和III）处的不同的燃料喷射正时和燃料喷射持续时间。相位406描绘了在四冲程循环的各部分的一个部分（图示为II）处的内燃发动机的进气歧管处的压力降。在一个实施例中，相位406可代表四冲程循环（图示为II）中的进气或吸气冲程。第二特征曲线404的部分408代表四冲程循环（II）的燃料喷射持续时间。应注意的是，在进气歧管处的压力降被用于形成喷射燃料与空气的混合物的优点。也可观察到，起始点414位于四冲程循环（III）的进气冲程的开始。然而，根据各种实施例，燃料喷射的起始点和停止点可以位于四冲程循环的任意冲程或相位处。

此外，也应注意的是，在四冲程循环（II）期间的起始点414和停止点416是不同于四冲程循环（III）的起始点418和停止点420。在一个实施例中，在四冲程循环（III）期间，可存在增加的燃料需求，因此存在增大的燃料喷射持续时间（图示为422）。当与四冲程循环（II）相比较时，通过改变起始点418和停止点420而改变喷射持续时间422。

图5是图示说明根据本发明一个实施例的相对于内燃发动机转速的燃料喷射器206的工作频率的变化的图形500。

图形500包括代表燃料喷射器的工作频率的轴线502、和代表内燃发动机的转速的轴线504。特征曲线506显示燃料喷射器206的工作频率与内燃发动机的转速之间的关系。可从特征曲线506中观察到，燃料喷射器的工作频率可与内燃发动机的转速成比例地增加。

图6中示出了根据本发明的一个实施例的、用于控制内燃发动机628的燃料喷射系统200的电子控制单元（ECU）208。

在本发明的一个实施例中，ECU208是嵌入系统。ECU208包括存储器602、微处理器604、总线606、输入和输出（I/O）端口608、和通信接口610。

在一个实施例中，ECU208被配置为控制燃料喷射系统200从而满足内燃发动机628的燃料需求。更具体地，ECU208控制燃料喷射器206，该燃料喷射器206同时充当燃料喷射器和容积式泵。在一个示例性实施例中，ECU208适合于控制燃料喷射系统200的操作参数，诸如燃料喷射的工作频率、流量、脉冲、占空比等。ECU208也可包括振荡器（在附图中未示出）或系统时钟、电源模块（PSM）（在附图中未示出）、模拟信号调理器和数字信号调理器。

在另一个实施例中，ECU208具有被安装在存储器602中的一组预定义指令。例如，存储器602可以是只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电可擦除可编程存储器（EEPROM）和非易失性RAM中的一种。这组预定义指令是借助于机器（如微处理器604或微控制器）而执行。因此，根据本实施例的ECU208适合于执行预定义指令，这些预定义指令包括发动机转速和发动机负荷要求的测定；在内燃发动机628的四冲程循环中的当前相位的确定；和基于包括发动机转速和发动机负荷要求的至少一个发动机参数及内燃发动机628的循环的当前相位的循环中的燃料喷射持续时间的变化。更具体地，燃料喷射的起始点和停止点被改变并且被定位于四冲程循环中任意冲程中。此外，ECU208适合于基于发动机转速要求而控制燃料喷射器206的工作频率。

在一个实施例中，用于确定四冲程循环的当前冲程的装置接收来自曲轴位置传感器618的输入。在另一个实施例中，可以用“气缸中压力传感器”（未图示）来确定四冲程循环的当前冲程。可将来自压力传感器的读数与查找表（存储于存储器602中）进行比较并且可以确定四冲程循环的当前冲程。来自曲轴位置传感器618的电子信号或脉冲主要是在I/O端口608处被接收，并且按照存储于ECU208的存储器602中的预定义指令而由微处理器604进行处理。

在本发明的一个实施例中，用于改变并定位燃料喷射的起始点和停止点的装置经过I/O端口608而发送电信号从而向燃料喷射器206的螺线管通电和向燃料喷射器206的螺线管断电。

也可观察到，不同于常规的电子燃料喷射系统，其中相对于曲轴位置或活塞位置，喷射的开始是固定的或者喷射时间的结束是固定的，根据本发明的ECU208改变喷射的起始时间和喷射的停止时间并且将起始点和停止点定位在四冲程循环中的0度到720度（构成内燃发动机曲轴的两次旋转）之间的任意位置。

在一个实施例中，ECU208接收来自进气压力传感器616、进气温度传感器614、发动机转速传感器620和曲轴位置传感器618的输入。内燃发动机的进气阀624和排气阀622是由凸轮626所操作。此外，在一个示例性实施例中，燃料喷射器206是由ECU208通过接收来自传感器的输入而控制。

根据在本发明各种实施例中所公开的内容，本领域技术人员可容易想到某些小的修改。本发明的范围应当仅由本文中所附的权利要求进行解释。

Claims (5)

1.一种用于控制内燃发动机（628）的重力给料电子燃料喷射系统（200）的方法，包括：

测定所述内燃发动机（628）的至少一个发动机参数，

确定在所述内燃发动机（628）的四冲程循环中的当前相位；

所述方法的特征在于以下步骤：

基于至少一个发动机参数及所述四冲程循环的当前冲程，将燃料喷射的起始点和停止点定位在所述内燃发动机（628）的所述四冲程的任意冲程中。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述起始点位于所述内燃发动机（628）的进气冲程的开始处。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述燃料喷射持续时间至少部分地与所述发动机（628）的吸气冲程重叠。

4.如权利要求1所述的方法，包括基于至少一个发动机参数而控制至少一个燃料喷射器（206）的工作频率的步骤。

5.一种用于控制内燃发动机（628）的重力给料电子燃料喷射系统（200）的电子控制单元（ECU）（208），包括：

用于测定所述内燃发动机（628）的至少一个发动机参数的装置（208）；

用于确定在所述内燃发动机（628）的燃烧的四冲程循环中的当前相位的装置（208）；和

用于定位在所述内燃发动机（628）的任意冲程中的燃料喷射的起始点和停止点的装置（208），其中所述燃料喷射的所述起始点和所述停止点的定位是基于所述至少一个发动机参数和所述循环的当前冲程而完成。