CN106536905A

CN106536905A - 用于多脉冲燃料喷射的喷射器控制的系统和方法

Info

Publication number: CN106536905A
Application number: CN201580038420.1A
Authority: CN
Inventors: D.M.凯里; E.A.本哈姆
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: WO2016011111A1; CN106536905B; US9677496B2; DE112015002823T5; US20160017837A1

Abstract

本发明公开用于使用多脉冲燃料喷射来控制燃料喷射器的系统、设备和方法。根据本公开的至少一个方面，所述系统包括燃料序列控制器，其被配置成用于与燃料喷射器一起使用，所述燃料喷射器具有通过包括轨压和喷射速率形状的主体压力特性模型化的喷射器配置，其中所述燃料序列控制器被结构化成在所确定的主体压力特性下确定从所述燃料喷射器递送的喷射燃料量的估计。

Description

用于多脉冲燃料喷射的喷射器控制的系统和方法

技术领域

本公开大体上涉及燃料喷射器，尤其是用于内燃机的高压燃料喷射器。

背景技术

使用燃料喷射器的燃料喷射系统通常用于控制进入内燃机的每个汽缸中的燃料的流量。燃料喷射器一般被设计成移动阀门以打开端口，从而将一定量的燃料喷洒到对应的汽缸中，并且随后移动所述阀门以关闭所述端口，从而停止燃料的喷洒。某些燃料喷射系统被配置成在内燃机的单个循环内多发地而不是每个循环单发地将燃料喷洒到汽缸中，这可以被称为多脉冲燃料喷射。通常，多脉冲燃料喷射包括两个脉冲(例如，“先导”脉冲，紧接着是“主”脉冲)或三个脉冲(例如，先导脉冲，紧接着是主脉冲，紧接着是“后”脉冲)，但两个脉冲、三个脉冲或更多脉冲的许多其它组合是常见的。多脉冲燃料喷射的基本问题是，跟在前面的脉冲之后的后面的脉冲会受到由前面的脉冲产生的压力扰动影响。在阀门在每个脉冲结束时关闭燃料喷射器的端口时，在阀门关闭的时刻会在喷射器主体体积中出现流体锤效应，从而导致喷射器主体中的压力脉动。归因于常规燃料喷射器主体的相对小的体积，这些压力扰动可能是比较显著的，并且可能影响从喷射器递送的燃料的量。后面的脉冲将递送比等效的单脉冲事件更多或更少的燃料，这取决于脉冲之间的时间间隔以及由前面的脉冲产生的压力扰动的量值和形状。压力扰动的影响被更多脉冲的添加加重，从而导致对喷射到内燃机中的燃料的较差控制。因此，在此技术领域中仍然需要进一步的贡献。

发明概要

公开一种用于诊断和调整对用于多脉冲燃料喷射序列中的燃料喷射器的控制的系统、设备和方法。其它实施例包括用于调谐和控制燃料喷射器的独特的方法、系统和设备。提供此概要以引入对本文在说明性实施例中进一步描述的概念的选择。此概要无意识别所主张的标的的关键或实质特征，且无意用作限制所主张的标的的范围的辅助。通过以下描述和图式，进一步的实施例、形式、目的、特征、优势、方面和益处将变得显而易见。

附图简述

本文的描述参考附图，在附图中，相同的参考数字在所有若干视图中指代相同的部分，且其中：

图1是根据本公开的发动机系统的实施例的示意性框图；

图2A是在示例性发动机系统的300mg喷射的以毫秒计的时间内以巴(bar)计的主体压力和以每毫秒毫克(mg/msec)计的喷射速率的图表；

图2B是在示例性发动机系统的150mg喷射的以毫秒计的时间内以巴(bar)计的主体压力和以每毫秒毫克(mg/msec)计的喷射速率的图表；

图2C是在示例性发动机系统的50mg喷射的以毫秒计的时间内以巴(bar)计的主体压力和以每毫秒毫克(mg/msec)计的喷射速率的图表；

图3是示例性燃料喷射关系的示意图；

图4是燃料喷射关系的另一实施例的示意图；

图5是调整过的燃料喷射关系的燃料喷射关系的示意图；

图6A是根据本公开的实施例的随时间的调整燃料喷射速率形状的图表；

图6B是根据本公开的实施例的随时间的轨压的图表；

图6C是根据本公开的实施例的随时间的燃料喷射器主体压力的图表；

图7是根据本公开的发动机系统的随时间的所预测和实际的燃料喷射器主体压力的图表；

图8A是根据本公开的发动机系统的随时间的燃料喷射器的第二脉冲的所预测和实际的燃料喷射器燃料量的图表；

图8B是根据本公开的发动机系统的随时间的所预测的燃料喷射器主体压力的图表；

图9是根据本公开的燃料喷射器的第二脉冲的加燃料误差与发动机系统的平均主体压力降之间的相关性的图表；以及

图10是根据本公开的用于控制来自发动机系统的排放的方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了促进对本发明的原理的理解，现在将参考在图式中说明的实施例，且将使用特定语言来描述所述实施例。然而，将理解，由此无意限制本发明的范围，本文预期与本发明相关的领域中的技术人员正常会想到的在所说明的实施例中的任何更改和进一步修改，以及在其中说明的本发明的原理的任何进一步应用。

示例性系统包括具有共轨燃料系统和至少一个共轨燃料喷射器的内燃机。实例性系统可包括任何数目的共轨燃料喷射器并且可包括多组燃料喷射器。所述系统包括用于将依据喷射器启用时间和共轨的轨压而递送的燃料喷射器燃料量模型化的构件，使得实际喷射的燃料量将在工况下与所命令的燃料量匹配。下文描述用于将依据喷射器启用时间和轨压而递送的燃料喷射器燃料量模型化的非限制性实例性构件。本文还预期本文另外描述的用于将依据轨压而递送的燃料喷射器燃料量模型化的任何构件。此类模型可包括查找参考表或一组计算，并且可以是静态的或者对系统的变化的条件自适应。在本公开的一个方面中，所述系统包括用于补偿在多脉冲燃料喷射序列的后面的脉冲中出现的燃料喷射器燃料量中的变化的构件，包括用于补偿具有可变的喷射特性的喷射器的构件。所述补偿构件可包括将每个个别喷射器的喷射特性以及由具有一定的喷射特性的喷射器的前面的脉冲产生的压力扰动模型化。在给出一定的喷射特性和所得的压力扰动的模型的情况下，可以从轨压和温度确定命令启用时间和/或脉冲间隔调整，并且将其应用于如本文进一步描述的控制结构。

根据如图1中所示的本公开的至少一个实施例，系统100可包括发动机10，所述发动机包括一个或多个燃料喷射器12。发动机10可以是内燃机，包括(但不限于)使用汽油、酒精、其组合或燃料的其它合适的混合物的火花点火发动机，或使用柴油或其它合适的燃料的压缩点火发动机。发动机10可以具有一个或多个燃烧汽缸(未图示)，以从燃料的燃烧产生机械功率。燃料喷射器12与发动机10成流体连通，并且被结构化成将燃料引入到每个汽缸中。虽然在图1中描绘四个燃料喷射器12，但发动机10可包括更少或更大数目的燃料喷射器12。在某些实施例中，发动机10可包括用于每个汽缸的一个燃料喷射器12。燃料喷射器12可以与共燃料轨14成流体连通，所述共燃料轨以相对高的压力将燃料供应给每个燃料喷射器12。轨14使得供应给燃料喷射器12的燃料的压力(在下文称为“轨压”)能够独立于发动机速度和负荷条件，这进一步使得发动机10能够在低发动机速度下产生更高的转矩。燃料喷射器12进一步包括主体，其具有相对于轨14的体积较小的体积。因此，在工作速度中，喷射器12的主体内的压力(在下文称为“主体压力”)可能相对于轨压波动。

可以通过高压泵30将燃料供应给轨14。在某些实施例中，可以通过包括升压泵32的相对低压燃料电路来馈给高压泵，所述升压泵可以沉浸在含有燃料的槽34中。燃料调节器36可以控制从槽34到高压泵30的燃料的流量，如图1中所示。

系统100可以进一步包括控制器20，其与发动机10通信并且被配置成控制发动机10的一个或多个方面，包括控制经由燃料喷射器12将燃料喷射到发动机10中。因此，控制器20可以与燃料喷射器12通信并且被配置成在规定时间命令每个燃料喷射器12开启和关闭以按需要将燃料喷射到发动机10中。控制器20可包括一个或多个模块22，其被配置成执行控制器20的操作，如本文进一步描述。

控制器20可以进一步被结构化成控制发动机10的其它参数，其可包括可以使用通过控制器20激活的致动器控制的发动机10的方面。具体来说，控制器20可以与致动器和传感器通信以用于接收和处理传感器输入并且传输致动器输出信号。致动器可包括(但不限于)燃料喷射器12。传感器可包括用于监视系统100的参数和功能的任何合适的装置。举例来说，传感器可包括压力传感器16，其与轨14通信并且被结构化成将轨14内的压力的测量传送到如图1中所示的控制器20。在至少一个实施例中，系统100可包括温度传感器18，其包括(但不限于)热电偶或热敏电阻器，其与轨14通信并且被结构化成将轨14内的温度的测量传送到如图1中所示的控制器20。在至少一个实施例中，系统100可包括氧传感器38(即，含氧传感器)，其与控制器20通信并且被结构化成确定由内燃机10产生和排出的排放气体的特性。在一个实例中，氧传感器38可以将排放气体中的氧的浓度确定为所调节的排放的浓度的代理。

如将通过以下描述了解，可以在控制器20中实施使燃料喷射参数(例如，相关的所估计的喷射燃料量)与和喷射器压力模型相关联的喷射压力响应参数相关的本文中所描述的技术，所述控制器可包括用于控制系统100的不同方面的一个或多个模块。在一种形式中，控制器20是例如柴油发动机控制器等发动机控制器。控制器20可以包括数字电路、模拟电路或这两种类型的混合组合。而且，控制器20可以是可编程的、集成的状态机，或其混合组合。控制器20可包括一个或多个算术逻辑单元(ALU)、中央处理单元(CPU)、存储器、限值器、调节机、滤波器、格式转换器，或类似者，未将其示出以保持清楚。在一种形式中，控制器20是根据由编程指令(例如软件或固件)界定的操作逻辑来执行算法和过程数据的可编程的种类。替代地或另外，控制器20的操作逻辑可以至少部分由硬连线逻辑或其它硬件界定。

除了本文中所描述的传感器的类型之外，系统和方法可以涵盖任何其它合适的传感器及其相关联的参数。因此，传感器可包括用于感测发动机系统100的任何相关的物理参数(包括电气参数、机械参数和化学参数)的任何合适的装置。如本文所使用，术语“传感器”可包括用于直接地或间接地感测任何发动机系统参数和/或这些参数的各种组合的任何合适的硬件和/或软件。

图2A说明对来自连接到具有大约2100巴的标称压力的共燃料轨的示例性燃料喷射器的300毫克(mg)燃料的单个喷射的主体压力响应。图2A呈现在以毫秒(msec)计的时间内的以巴(bar)计的燃料喷射器的主体压力和相同周期内的以毫克/毫秒(mg/msec)计的喷射速率。喷射速率曲线可以被称为从喷射开始(“SOI”)到喷射结束(“EOI”)的喷射器的“喷射速率形状”。SOI是在喷射器实际开始喷射燃料时，与在将命令启用时间发送到喷射器时无关。类似地，EOI是在喷射器实际停止喷射燃料时，与在出现命令停用时间时无关。因此，喷射速率形状包括从SOI到EOI的实际燃料脉冲的持续时间(即，不是来自命令启用时间和停用时间的所命令的持续时间)。从喷射器分配的燃料的量取决于驱动喷射器的压力的量，并且可以通过喷射速率曲线下方的区域来量化。

如图2A中所示，主体压力响应于喷射器的致动而波动。具体来说，在SOI处，主体压力起初在喷射器打开时下降，且穿过喷射器的燃料的流动速率快速地增加。在初始瞬时下降之后，主体压力随后在轨压驱使流穿过主体时增加。在EOI处，主体压力可以在喷射器关闭时达到峰值，且燃料流动穿过喷射器的势头停止。在EOI处喷射器的关闭所导致的压力波通常被称为“流体锤”。如图2A中所示，压力波随后在主体内振荡接近+/-200巴，但喷射速率已经大体上返回到零(即，不流动)，如EOI之后的主体压力的波动中所见。因为来自喷射器的燃料的流动速率受到主体压力驱动，所以图2A中演示的主体压力的波动可能影响通过后面的喷射脉冲递送的燃料量，这取决于脉冲之间的间隔周期。

图2B说明对来自连接到具有大约2100巴的标称压力的轨的示例性燃料喷射器的150mg燃料的单个喷射的主体压力响应。虽然从SOI到EOI的持续时间小于图2A中说明的条件，但主体压力中的类似的后EOI振荡是明显的。图2C说明对来自连接到具有大约2100巴的标称压力的轨的示例性燃料喷射器的50mg燃料的单个喷射的主体压力响应。虽然从SOI到EOI的持续时间小于图2A和2B中说明的条件，但主体压力中的类似的后EOI振荡是明显的。图2A、2B和2C中说明的后EOI主体压力响应的比较显著，所得的压力波的相位和振幅取决于SOI的时序和喷射持续时间。此类比较进一步指示，在多脉冲喷射序列中，后面的喷射脉冲的SOI处的主体压力将取决于相对于由前面的脉冲(例如，先导脉冲)产生的压力波的后面的喷射脉冲(例如，主脉冲)的时序。因此，在多脉冲喷射序列中的脉冲之间存在相互作用，其影响在发动机的单个循环中由多脉冲喷射序列递送的总的加燃料量。虽然有可能在一定程度上考虑此脉冲相互作用，但在命令喷射量、轨压和脉冲间隔的燃烧图的校准过程中，此类校准工作通常使用标称喷射器硬件(或其小样本)执行。喷射器性能中的正常生产变化和年龄相关改变将影响这些多脉冲相互作用，且因此影响发动机的既定性能(在针对给定加燃料命令的转矩输出、排放和燃料经济方面)。

燃料喷射器12的主体中产生的压力波是各种参数的函数，所述参数包括在喷射器之间不显著变化的稳定特性(例如，主体体积)，以及在喷射器之间且对于给定喷射器随时间可变的特性。在根据本公开的至少一个实施例中，已经形成动态多输入、单输出主体压力模型来使用喷射速率形状和轨压估计主体压力。根据本公开的示例性模型的频域传递函数包括：

其中P_B(S)是喷射器主体压力；P_R(S)是轨压；U(S)是喷射速率形状；D(S)是排泄流量形状；C_I是喷射器的电容；ω_n是喷射器主体的自然频率；ξ是喷射器主体的衰减率；以及S是界定量值和频率的复数。可以经由轨温度对方程1的所公开的模型参数的影响而直接地或间接地在所述模型中包括额外的因素，例如轨温度和初始加燃料速率。此外，主体压力模型可以通过对方程1进行微分而产生主体压力速率方程。主体压力速率可用于进一步界定喷射器对前面的脉冲的响应。

关于对方程1的输入，可以通过压力传感器16确定轨压P_R(S)。替代地，轨压P_R(S)可以是由高压泵30产生的压力和燃料穿过轨14的流动速率的函数。排泄流量形状D(S)是不进入发动机10的汽缸的在给定脉冲中的燃料的量。具体来说，在致动喷射器12时，燃料在两个地方离开喷射器12：(1)穿过喷射器12的喷嘴中的喷洒孔并且进入汽缸，和(2)穿过喷射器先导阀到达燃料排泄回路(图1中未示出)。提供燃料排泄回路以用于将来自喷射器主体体积的残余的燃料排泄到低压力排泄。喷射器先导阀定位在燃料排泄回路中以用于控制燃料穿过排泄回路的流量。排泄流事件一般比喷射事件领先数百毫秒。对于较大的加燃料量，来自排泄流量形状D(S)的排泄流量一般可以包括总喷射的燃料的大约10％到15％。然而，在某些实施例中，排泄流量可以更小或更大。

喷射器电容C_I与喷射器主体体积相关并且表示导致燃料的流动速率中的改变所需的喷射器主体体积中的压力差。衰减率ξ表示从轨14到喷射器12的燃料路径中的压力损失，包括但限于从轨14到喷射器12的流动区域中的改变和燃料滞后导致的损失。自然频率ω_n表示在喷射器12关闭时的EOI所导致的喷射器主体内的燃料的振荡率，并且将喷射器12连接到轨14的线路中的燃料的质量(所述质量具有动量)与喷射器主体中的未喷射的燃料的相依性相互作用。对图2A到2C的检查指示，可以将主体压力波的振荡模型化为具有自然频率ω_n的简谐系统(例如，亥姆霍兹谐振器)。因此，方程1的形式包括简谐系统的模型的特定方面。

可以从燃料喷射器的性能特性确定喷射速率形状U(S)。在至少一个实施例中，可以从喷射器12的加燃料到启用时间特性导出喷射速率形状U(S)，其可以存储在查找表中，所述查找表具有两个输入(加燃料命令和测得的轨压)和一个输出(在测得的压力下产生所要的加燃料量所需的喷射器启用时间)。然而，确定喷射器12的加燃料到启用时间特性可能会随着喷射器的使用由于磨损、积垢、碎屑等而随时间改变。而且，燃料喷射器一般在喷射器的致动命令(例如，打开或关闭)之后展现延迟周期，并且可能在燃料喷射期间经历喷射器响应中的变化，尤其在喷射器随着使用而磨损时。此类变化影响实际喷射的燃料量对所命令的燃料量。因此，需要信息来适当地识别每个燃料喷射器的性能特性。一种方法是通过初始校准数据、通过在制造时输入的数据，和/或通过在系统的先前操作期间采用并且在采用数据时存储为喷射器的同时期表征的数据来表征喷射器。然而，如所述，喷射器的性能特性一般由于使用而随时间变化。另一种方法是使用模型来估计给定燃料喷射器随时间的实际喷射速率形状U(S)。虽然可以使用任何合适的喷射速率形状估计模型以用于如本文中所描述的方程1的输入，但在标题为“用于燃料喷射控制的系统、方法和设备”的美国专利申请第14/233,733号中完全地公开了一个此类模型，所述申请以全文引用的方式并入本文来用于所有目的并且概括如下。

对于基于单脉冲测量的采用闭环加燃料控制的系统，可以使用实际喷射的燃料量来计算可变的燃料喷射器特性。对于单个喷射脉冲，喷射的燃料量是初始压力、命令启用时间和所计算的喷射器特性的函数，其可以如下模型化。参看图3，说明性数据110使用模型化的喷射速率形状104描绘说明性“实际”喷射速率形状102。实际的喷射速率形状102是实际的喷射速率形状可能看似的形状的代表性实例，且不表示任何特定燃料喷射器的实际速率形状。如图3中所示，对于实际的喷射速率形状102，梯形喷射速率形状可用于紧密地近似喷射的燃料速率，尤其在曲线下方的区域(表示喷射的总燃料)必须匹配(而不是即时喷射的加燃料量)的情况下。曲线102、104是喷射器对喷射命令116的响应，其说明在时间零处打开喷射器的命令，和在命令值返回到零时在稍后时间关闭喷射器的命令。

梯形模型曲线104和实际曲线102两者都展现在喷射器打开且燃料喷射开始之前的开始延迟时间106，和在喷射命令返回到零(或断开)之后以某一时间周期出现的结束延迟时间108。开始延迟时间106和结束延迟时间108是适当起作用的喷射器的正常响应，并且是可预测的。因此，开始延迟时间106和结束延迟时间108可以指示喷射器性能。

梯形模型曲线104和实际曲线102两者都展现打开速率形状斜率112和关闭速率形状斜率114，其中实际系统中在大部分打开和关闭事件中是线性的。梯形模型曲线104包括峰值喷射速率110部分。虽然实际曲线102在整个喷射事件中展现某一速率增加，直到喷射命令116返回到零之后的某一时间周期为止，然而，单个峰值喷射速率110可以提供紧密地估计在整个加燃料事件中喷射的燃料的量的喷射速率形状。在某些实施例中，可以将四边形或其它形状用于近似，从而允许在喷射速率上升之后以及在喷射速率下落之前的峰值喷射周期期间的斜率或其它函数。举例来说，在至少一个实施例中，可以通过靴状初始喷射速率形状紧接着大致梯形速率形状来模型化实际的喷射速率形状。

延迟时间106、108、峰值速率110以及上升斜率112和下落斜率114的值取决于系统工况。举例来说，给定一组值可以取决于系统的燃料轨压。在某些额外的或替代性实施例中，喷射命令的启用时间、轨中的燃料的温度、具有所述燃料系统的发动机的发动机速度、喷射器的排出压力和/或影响燃料喷射量的任何其它参数可以用作系统工况。因此，可以存储对应于各种工况的每个模型化参数(即，延迟时间106、108、峰值速率110、上升斜率112和下落斜率114)的多个值，且/或可以存储被存储为工况的函数的模型化参数的值。

参看图4，将工作压力P1的初始条件和所命令的喷射时间T1描绘为数据200。可以通过初始校准数据、在制造时输入的数据，和/或在系统的先前操作期间采用并且在采用数据时存储为喷射器的同时期表征的数据来确定数据200。数据200包括加燃料量的模型化曲线204。开始延迟206和结束延迟208，以及加燃料的峰值速率210。所述实例中的数据200存储到峰值212的打开时间和从峰值214开始的关闭时间，其与存储在来自图3的数据中的斜率112、114形成对比但是与其等效。可以利用斜率、上升时间和下落时间或任何等效的数据结构来表征上升和下落喷射速率描述。数据200还包括总的喷射持续时间218，其可以替代地或等效地被存储为峰值加燃料处的时间或可以从其确定总的加燃料量的某一其它时间。模型化曲线204下方的区域是在数据200中描绘的喷射事件的总的加燃料量。

参看图5，将工作压力P1的调整过的条件和所命令的喷射时间T1描绘为调整过的曲线304。通过实时地利用燃料量虚拟传感器并且确定调整过的开始延迟306、调整过的峰值速率310和调整过的结束延迟308来确定调整过的曲线304。调整过的曲线304下方的区域表示在加燃料事件期间在P1、T1处喷射的总的燃料量，其可以在给定的所命令的喷射时间T1内测得。调整过的曲线304下方的区域(即，喷射的总的燃料量)的了解和其它喷射特性使得能够确定喷射速率形状，如本文中所描述。另外或替代地，例如在调整过的开始延迟306、调整过的结束延迟308和/或调整过的峰值速率310大于不同于标称值的预定量时，调整过的曲线304可用于诊断喷射器。另外或替代地，可以利用调整过的曲线304来调整偏移数据，例如，其中针对第一压力P1和第二压力P3确定调整过的曲线304，可以将处于P1和P3之间的第三压力P2的数据类似地调整为压力P1和P3的调整过的数据。如本文所使用，调整可以指喷射器的性能由于磨损、积垢碎屑等而随时间改变或调整所借助的过程。不打算限制术语“调整”的范围。在一些形式中，“调整”可以指调整喷射速率形状来考虑磨损、积垢、碎屑等所借助的过程。

对于所有工况，在那个条件下的调整过的曲线参数与喷射加燃料量之间可以存在直接的相关性。曲线下方的综合区域等于每个工况下的喷射加燃料量。在某些实施例中，可以将在一个工况下发生的改变外推到另一工况或所有工况。因此，在一个实例中，用于在P1、T1处提供燃料喷射事件的操作可以响应于经更新的喷射延迟信息而调整喷射开始时间和/或所命令的喷射持续时间，并且提供更接近所设计的加燃料事件的加燃料事件。通过利用控制结构(例如，主体压力模型和喷射速率形状模型)中的参数之间的关系，可以在所有工况(包括未进行直接的加燃料测量的工况)下估计界定例如开始延迟、结束延迟、峰值速率和斜率等参数的所有速率形状。可以利用任何实时燃料量虚拟传感器或任何燃料量传感器。在标题为“包括自适应喷射燃料量估计的燃料控制系统”的美国专利6,557,530中描述了喷射燃料量估计器的非限制性实例，所述美国专利以全文引用的方式并入本文来用于所有目的。本文可以利用任何其它合适的喷射燃料量估计器来确定调整过的数据，例如图5中描绘的数据。可以将本文中所描述的实例性喷射速率形状模型化概念用作燃料喷射模型来更新燃料喷射模型和/或诊断燃料喷射器。

因此，控制结构可以被设计成利用多个工况下的信息，以便提炼、更新并确认用于表示喷射器在所有工况下在喷射事件期间的喷射速率形状特性的模型化参数中的每一者。基于喷射器特性，界定参数的一些喷射速率形状可以在某些工况下具有更强的信噪比，这可以被控制结构有利地使用。作为说明性实例，在喷射量相对低的工况下，在喷射加燃料量与打开延迟之间的关系中可能存在相对强的相关性。作为另一说明性实例，在喷射量相对高的工况下，关于命令启用时间的喷射加燃料量的峰值速率与改变速率之间的关系中可能存在相对强的相关性。虽然控制结构可以使用仅基于单个工况下的加燃料量估计的方法和信息来确定界定完整的喷射速率形状的所有值，但此类控制结构将在模型化所需的工况范围的过程中遭受固有的不确定性(即，噪声)。因此，控制结构可以使用多个工况下的信息，以便提炼、更新并确认用于表示喷射器所有工况下在喷射序列期间的喷射速率形状特性的模型化参数中的每一者。通过使用充分广的范围的轨压和加燃料条件上的加燃料测量，与每个个别测量相关联的固有不确定性或噪声可以达到平衡，并且可以所要的准确水平来描述喷射速率形状的关键特性。因此，可以使用针对单个脉冲燃料事件的所公开的速率形状模型化概念充分准确地估计给定喷射器的喷射速率形状U(S)，从而提供主体压力模型的有用的输入来补偿在多脉冲喷射序列中递送的燃料，其中除了第一脉冲之外的喷射的燃料量是由前面的脉冲产生的动态主体压力的函数。

图6A示出燃料喷射器的实例性喷射速率形状U(S)，其可以输入到方程1的主体压力模型中。图6B示出实例性轨压P_R(S)，其可以输入到所述主体压力模型中。将主体压力模型应用于图6A和6B中示出的输入会产生随时间的所估计的主体压力P_B(S)，如图6C中所示。可以使用与喷射器主体通信的压力传感器来测量实际主体压力以验证主体压力模型。虽然将压力传感器安装在每个喷射器主体中会由于发动机系统的增加的成本和复杂性而不合意，但此类压力传感器可以提供经验数据来与通过方程1预测的所估计的主体压力进行比较。如图7中所示，测得的主体压力与通过方程1的主体压力模型所预测的所估计的主体压力紧密地相关。

通过方程1所预测的所估计的主体压力可用于估计多脉冲喷射序列的后面的脉冲的喷射加燃料量。举例来说，由第二脉冲递送的实际加燃料量取决于相对于由初始脉冲产生的动态主体压力波在何时命令第二脉冲。图8A示出二脉冲喷射序列的第二脉冲的喷射加燃料量的经验和模型数据，其中在图8B中示出通过方程1模型化的在第二脉冲的时间处的主体压力。图8A和8B的比较指示在所估计的主体压力高于标称值时，第二脉冲的喷射加燃料量大于目标值。具体来说，在所估计的主体压力波接近峰值压力值或在其附近时，第二脉冲的喷射加燃料量显著高于目标值。类似地，在所估计的主体压力低于标称值时，第二脉冲的喷射加燃料量小于目标值。更一般地，第二脉冲的实际和所预测的喷射加燃料量与通过方程1模型化的所估计的主体压力和谐振荡。而且，主体压力模型产生与如图8A中所见的经验数据紧密相关的所估计的喷射加燃料量。此外，图9依据加燃料量的误差或偏差对与标称值的平均主体压力增量而示出第二脉冲的主体压力与喷射加燃料量之间的相关性。穿过图10的数据的实线表示对数据的简单回归曲线拟合，所述数据围绕所述曲线拟合紧贴地分布。

因此，方程1的主体压力模型实现主体压力波对从多脉冲喷射序列中的喷射器的后面的脉冲递送的实际的喷射加燃料量的影响的紧密估计，从而使得能够调整后面的脉冲的时序、持续时间和/或间隔以针对所述多脉冲喷射序列产生所要的总喷射加燃料量。在某些实施例中，可以调整脉冲的质心以通过调整控制结构的命令参数而产生所要的加燃料结果。此外，可以将主体压力模型扩展到第三或任何数目的后面的喷射脉冲。通过将所述模型应用于针对后面的脉冲所预测的条件，可以估计第三或后续脉冲的时间处的主体压力，并且使用其来计算给定所估计的主体压力下的喷射加燃料量，并且针对每个脉冲连续地依此类推。因此，可以估计多脉冲喷射序列的每个个别脉冲的喷射加燃料量，这使得能够调整每个后面的脉冲的时序、持续时间、质心和/或间隔，使得多脉冲喷射序列产生所要的总喷射加燃料量。而且，可以进一步制定主体压力模型，从而依据所要的燃料量、所要的SOI、主体压力、主体压力速率和其它喷射器特性而输出喷射器命令启用时间或间隔调整。此外，此外，所公开的方法可以实现关于在多脉冲喷射序列中递送的总燃料量的反馈，除了如本文中所描述的针对每个喷射器唯一地确定的喷射特性之外，其为开环控制的形式。因此，此总加燃料量反馈对于二脉冲多脉冲喷射序列来说可以是最有利的，其中开环补偿控制结构中的任何误差与后面的(即，第二)脉冲直接对应。

控制器20可以专门地专用于估计喷射燃料量，并且使所述燃料量与一个或多个命令参数相关，所述一个或多个命令参数与和喷射器主体压力模型相关联的喷射压力响应参数的界定相关联。在某些实施例中，控制器20可包括被结构化成在功能上执行控制器20的操作的一个或多个模块22。包括模块22的本文的描述强调控制器20的方面的结构独立性，并且说明控制器20的操作和责任的一个分组。执行类似的整体操作的其它分组被理解成在本申请的范围内。模块可以实施于硬件和/或非瞬时计算机可读存储媒体上的软件中，并且模块可以分布在各种硬件或软件组件上。

图10是包括被结构化成在多脉冲燃料喷射序列中控制一个或多个燃料喷射器的控制器901的处理子系统900的示意性说明。控制器900可包括解译所存储的喷射关系914的喷射器界定模块902。实例性所存储的喷射关系914包括在指定工况下对应于一定数目的燃料性能参数的一定数目的燃料命令参数。控制器900可包括：喷射器表征模块904，其确定燃料喷射序列期间的加燃料结果916；以及喷射器更新模块906，其解译当前工况910并且响应于加燃料结果916和当前工况910而更新所存储的喷射关系914。控制器901可以进一步包括喷射器诊断模块908，其响应于加燃料结果和当前工况而提供故障值912。

实例性所存储的喷射关系914包括喷射速率形状模型，例如，在图3到图5中描述的在调整之前的模型，且对所存储的喷射关系914的实例性更新包括调整之后的经更新的模型，例如在图4和图5中描绘的在调整之后的模型。所存储的喷射关系914可包括对应于燃料压力值和喷射器命令启用时间的喷射速率形状模型。所存储的喷射关系914可以进一步包括喷射延迟的开始、喷射延迟的结束、峰值喷射速率、从喷射的开始到峰值喷射的时间、从喷射速率下降的开始到喷射结束的时间、打开速率形状斜率，和/或关闭速率形状斜率。在某些实施例中，控制器901可包括当前工况910是燃料轨压、燃料温度、喷射器排出压力、发动机工作速度，和喷射器命令启用时间。

在根据本公开的至少一个实施例中，控制器901可包括喷射器主体压力关系918，其可包括对应于燃料压力值、燃料温度值和/或喷射器命令启用时间的喷射器主体压力模型。喷射器主体压力关系918可以进一步与所存储的喷射关系914合并，从而在给定所存储的喷射关系914的情况下在指定工况下在喷射器命令启用时间处确定喷射器主体压力。可以通过喷射器界定模块902解译喷射器主体压力关系918。

以下示意性流程描述提供执行用于调整对燃料喷射器的控制的操作的说明性实施例。所说明的操作被理解为仅是示例性的，并且可以对操作进行组合或分割，和添加或移除，以及整体或部分地重新排序，除非在本文明确陈述相反情况。可以通过执行非瞬时计算机可读存储媒体上的计算机程序产品的计算机来实施所说明的某些操作，其中所述计算机程序产品包括致使计算机执行所述操作中的一者或多者或向其它装置发出执行所述操作中的一者或多者的命令的指令。

根据本公开的一种控制燃料喷射器的方法可包括用于解译喷射器特性的操作，所述喷射器特性包括命令值与喷射量的关系。所述方法可包括用于界定包括轨压和喷射速率形状的用于燃料喷射器的喷射器主体压力模型的操作。所述方法可以进一步包括用于将喷射器主体压力模型应用于燃料喷射器的多脉冲喷射序列的前面的脉冲以确定后面的脉冲的命令启用时间处的主体压力的操作。所述方法可以进一步包括用于确定多脉冲喷射序列的加燃料结果并且响应于所述加燃料结果而更新多个燃料命令参数中的至少一者的操作。

所述方法可包括用于解译喷射速率形状和轨压并且计算命令值处的主体压力以确定喷射器的多脉冲喷射加燃料序列期间的喷射器的喷射量的操作。所述方法可以进一步包括用于响应于相对于加燃料命令值的喷射量而确定喷射偏差值的操作。所述方法可以进一步包括用于响应于喷射偏差值和主体压力而更新喷射器特性的操作。实例性喷射器特性可以包括喷射速率形状、喷射延迟的开始、喷射延迟的结束、峰值喷射速率、从喷射的开始到峰值喷射的时间、从喷射速率下降的开始到喷射结束的时间、打开速率形状斜率，和/或关闭速率形状斜率。

其它实例性喷射器特性可包括在指定工况下命令值与喷射量的关系。实例性指定工况包括燃料轨压、燃料温度、喷射器主体压力、发动机工作速度和/或喷射器命令启用时间。实例性方法可以进一步包括响应于喷射偏差值而提供故障值。

另一组实例性实施例是包括解译喷射器主体压力关系的喷射器界定模块的设备，其中所述喷射器主体压力关系包括指定工况下的轨压。喷射器主体压力关系可以进一步并入所存储的喷射关系。所述设备包括：喷射器表征模块，其确定燃料喷射序列期间的加燃料结果；以及喷射器更新模块，其解译当前工况并且响应于加燃料结果和所述当前工况而更新喷射器主体压力关系和所存储的喷射关系。

再一组实例性实施例是一种系统，其包括：内燃机，其包括共燃料轨和至少一个共轨燃料喷射器；用于依据燃料轨的轨压将从燃料喷射器的多脉冲喷射序列递送的燃料喷射器燃料量模型化的构件；以及用于在多脉冲燃料喷射序列期间响应于当前工况和命令加燃料量而更新燃料喷射器燃料量的模型和/或诊断燃料喷射器的构件。在某些实施例中，用于将所递送的燃料喷射器燃料量模型化的构件包括喷射器主体压力估计。

本文中所描述的某些操作包括用于解译一个或多个参数的操作。如本文利用的解译包括通过以下方式来接收值：通过在所属领域中已知的任何方法，至少包括从数据链路或网络通信接收值、接收指示值的电子信号(例如，电压、频率、电流或PWM信号)、接收指示值的软件参数、从非瞬时计算机可读存储媒体上的存储器位置读取值、通过在所属领域中已知的任何构件将值接收为运行时参数；和/或通过接收可借以计算所解译的参数的值；和/或通过参考被解译为参数值的默认值。

预期根据本公开的多种实施例。所述系统实施例可以在多种方法、过程、程序、步骤和操作中用作控制发动机的燃料喷射器的构件。虽然已经在图式和前述描述中详细地说明和描述了本发明，但应把其视为说明性的且本质上不是限制性的，应理解，已经示出和描述仅某些示例性实施例。本领域技术人员将了解，在没有实质上脱离本发明的情况下，许多修改在实例性实施例中是可能的。因此，希望所有此类修改包括于在所附权利要求书中界定的本公开的范围内。实际上，本公开不旨在是详尽的或限制本公开的范围。

Claims

1.一种设备，其包括：

燃料序列控制器，其被配置成用于与燃料喷射器一起使用，所述燃料喷射器具有通过包括轨压和喷射速率形状的主体压力特性模型化的喷射器配置，所述燃料序列控制器被结构化成通过对所述轨压和所述喷射速率形状进行操作而确定对应于所述喷射器配置的所述主体压力特性，所述燃料序列控制器进一步被结构化成在所述所确定的主体压力特性下确定从所述燃料喷射器递送的喷射燃料量的估计，其中所述主体压力特性包括所述燃料喷射器的主体内的压力。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述主体压力特性进一步包括以下各者中的一者或多者：排泄流量形状、喷射器电容、衰减率，和所述燃料喷射器的所述主体的自然频率。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述喷射器配置包括多脉冲喷射序列，其中每个脉冲具有命令启用时间和停用时间。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述燃料序列控制器进一步被结构化成调整所述喷射器配置的一个或多个脉冲的所述命令启用时间和停用时间以调整所述喷射燃料量。

5.如权利要求3所述的设备，其中所述燃料序列控制器进一步被结构化成调整所述喷射器配置的一个或多个脉冲的质心。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述主体压力特性是数学关系、回归方程、自适应表格及其组合中的一者。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述喷射燃料量的所述估计是工作参数的函数，所述工作参数包括燃料压力值、燃料压力比率、燃料温度值和/或喷射器命令启用时间中的至少一者。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述燃料序列控制器进一步被结构化成通过对所述轨压和所述喷射速率形状进行操作而确定对应于所述喷射器配置的主体压力特性比率。

9.一种系统，其包括：

内燃机，其包括共燃料轨和至少一个共轨燃料喷射器，所述燃料喷射器具有多脉冲燃料喷射序列的能力；

用于依据所述燃料轨的轨压将从所述燃料喷射器的所述多脉冲燃料喷射序列递送的所述燃料喷射器燃料量模型化的构件；以及

用于响应于当前工况和命令加燃料量而更新所述燃料喷射器燃料量的所述模型和/或诊断所述燃料喷射器的构件。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述用于将所递送的所述燃料喷射器燃料量模型化的构件包括喷射器主体压力估计。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述喷射器主体压力估计包括所述轨压。

12.如权利要求10所述的系统，其中所述喷射器主体压力估计包括所存储的喷射关系。

13.如权利要求9所述的系统，其中所述用于更新所述燃料喷射器燃料量的所述模型的构件包括调整所述多脉冲燃料喷射序列的一个或多个加燃料命令的时序。

14.如权利要求9所述的系统，其中所述用于更新所述燃料喷射器燃料量的所述模型的构件包括调整所述多脉冲燃料喷射序列的一个或多个脉冲的质心。

15.一种方法，其包括：

界定包括轨压的用于燃料喷射器的喷射器主体压力模型；

将所述喷射器主体压力模型应用于所述燃料喷射器的多脉冲喷射序列的前面的脉冲以确定后面的脉冲的命令启用时间处的所述主体压力；

确定所述喷射器的所述多脉冲喷射序列的加燃料结果；以及

响应于所述加燃料结果而更新多个燃料命令参数中的至少一者。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述喷射器主体压力模型进一步包括以下各者中的一者或多者：喷射速率形状、排泄流量形状、喷射器电容、衰减率，和所述燃料喷射器的所述主体的自然频率。

17.如权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括：

解译喷射速率形状和所述轨压并且计算命令值处的主体压力，以确定所述喷射器的所述多脉冲喷射加燃料序列的所述加燃料结果；

响应于所述加燃料结果而确定喷射偏差值；以及

响应于所述喷射偏差值和所述主体压力而更新喷射器特性，其中所述喷射器特性包括喷射速率形状、喷射延迟的开始、喷射延迟的结束、峰值喷射速率、从喷射的开始到峰值喷射的时间、从喷射速率下降的开始到喷射结束的时间、打开速率形状斜率，和/或关闭速率形状斜率。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述加燃料结果包括在所述多脉冲喷射序列期间从所述燃料喷射器递送的总的喷射燃料量。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述喷射燃料量的所述估计进一步是工作参数的函数，所述工作参数包括轨压、主体压力、命令启用时间、工作速度和温度中的至少一者。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述燃料命令参数包括所述多脉冲喷射序列的每个脉冲的命令启用时间和停用时间。