CN107489554B - 用于基于经确定的燃料轨温度调整燃料喷射的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于基于经确定的燃料轨温度调整燃料喷射的系统和方法。提供了用于在沿着发动机燃料轨的多个位置处检测发动机燃料轨的温度的方法和系统。在一个示例中,一种方法可以包括,利用被粘附至发动机燃料轨并且被布置在发动机燃料喷射器附近的多个金属薄膜热电偶沿着发动机燃料轨检测温度,以及响应于检测到的燃料轨温度调整燃料喷射器操作和/或燃料轨压力。

Description

用于基于经确定的燃料轨温度调整燃料喷射的系统和方法
技术领域
本发明大体涉及用于确定并控制车辆发动机中的燃料轨(fuel rail)状况的方法和系统。
背景技术
内燃发动机可以包括被配置为经由被耦接至每个气缸的燃料喷射器将燃料直接喷射到一个或多个发动机气缸内的燃料喷射系统。由于对所喷射的燃料量的增加的控制,将燃料直接喷射到每个气缸内(相比于将燃料喷射到每个气缸上游的进气路径内)可以增加每个气缸内的空气/燃料混合气的燃烧效率。在将燃料喷射到一个或多个气缸内之前,燃料压力通常由被耦接至一个或多个燃料轨的高压泵来增加。每个燃料轨被耦接至燃料喷射器中的一个或多个,以便使加压的燃料从高压泵流向燃料喷射器。随着发动机负荷增加,每个燃料轨的温度会由于每个燃料轨靠近发动机和其部件而增加。如果燃料轨温度不被测量和/或控制,每个燃料轨内的燃料温度则会增加,直至燃料达到汽化的温度。汽化的燃料到发动机气缸内的喷射会导致气缸和/或燃料系统部件的退化。因此,发动机性能会降低。此外,如果每个燃料轨内的燃料温度在一个或多个燃料喷射器处不同,一个或多个燃料喷射器处的燃料的密度则会不同,并且太多或太少的燃料则会被喷射。
通过确定燃料轨温度来解决上述问题的尝试包括,基于被耦接至燃料轨的入口的一个或多个装置的输出来推测燃料轨温度。Jung等人在DE102007053408中示出了一种示例方法。在其中,通过测量被耦接至燃料压力阀和/或燃料流量阀的线圈的电阻,来推测燃料轨内的燃料温度。
然而,发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例,基于燃料压力阀或燃料流量阀处的状况推测燃料轨内的燃料温度不提供关于沿着燃料轨的特定位置处(例如,一个或多个燃料喷射器处)的燃料温度的信息。此外,由于每个燃料轨靠近燃料喷射器(并且因此靠近发动机气缸),空间会不可用来容纳被布置在燃料喷射器附近的温度感测装置(例如,感测装置,诸如上面描述的线圈)。
发明内容
在一个示例中,上述问题可以通过一种燃料喷射系统来解决,所述燃料喷射系统包含:至少一个燃料轨;多个燃料喷射器,所述多个燃料喷射器被耦接至所述至少一个燃料轨;以及多个金属薄膜热电偶(metal film thermocouple),所述多个金属薄膜热电偶被直接结合(bonded)至所述至少一个燃料轨。以此方式,多个位置处的燃料轨的温度在燃料轨的一个或多个表面处被直接测量,并且燃料轨状况和/或燃料喷射器喷嘴打开时间可以响应于测量到的温度而被调整。
作为一个示例,燃料轨内的燃料压力可以响应于测量到的温度中的一个或多个超过阈值温度而增加。通过响应于测量到的温度而调整燃料轨内的燃料压力,可以降低燃料轨内的燃料汽化的可能性。此外,通过响应于测量到的温度而调整燃料喷射器喷嘴打开时间,可以在燃料密度在沿着燃料轨的一个或多个位置处不同(由于一个或多个位置处的燃料温度的差异)的情况下向每个气缸输送受控量的燃料。通过以此方式控制燃料压力和燃料喷射器喷嘴打开时间,可以以增加的精度将燃料喷射到每个气缸内,并且可以增加发动机性能(例如,经由减少的排放和增加的发动机扭矩输出)。
应当理解,提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念,这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征,其范围被随附权利要求唯一地限定。此外,要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意地描绘了被配置为从燃料喷射系统接收燃料的内燃发动机的气缸。
图2示意地描绘了包括被耦接至燃料轨的多个金属薄膜热电偶的发动机燃料喷射系统。
图3示出了包括被耦接至两个燃料轨的多个燃料喷射器和多个金属薄膜热电偶的发动机燃料喷射系统的实施例的第一透视图。
图4示出了发动机燃料喷射系统的实施例的第二透视图,其中发动机燃料喷射系统与发动机的附加部件分开。
图5图示了用于确定发动机燃料喷射系统的燃料轨内的燃料温度并且响应于经确定的温度而调整发动机工况的示例方法。
图3-4近似按比例示出,但是其他相对尺寸可以被使用。
具体实施方式
以下描述涉及用于被耦接至内燃发动机的至少一个气缸(诸如通过图1示出的气缸)的燃料喷射系统的系统和方法。燃料喷射系统(诸如通过图2示出的燃料喷射系统)被配置为经由被耦接至一个或多个燃料轨的多个燃料喷射器将燃料直接喷射到发动机的一个或多个气缸内。燃料喷射系统包括被耦接至每个燃料轨的多个热电偶。在一个示例中,热电偶是金属薄膜热电偶。多个金属薄膜热电偶经由多个金属薄膜连接体被电耦接至单个控制单元,如通过图3示出的。控制单元可以被电耦接至(如通过图2示出的)发动机的控制器和/或与发动机的控制器电子通信,并且可以向控制器传输来自多个金属薄膜热电偶的信号(例如,温度读数)。控制器可以响应于温度读数调整一个或多个燃料喷射器喷嘴的打开时间,以便调整来自燃料喷射器的燃料流(诸如通过图4示出的燃料流)。通过图5示出了控制器的示例控制程序,其中控制器可以调整燃料喷嘴打开时间,并且可以额外地响应于来自多个金属薄膜热电偶的信号调整高压燃料泵的输出。以此方式,通过沿着每个燃料轨的多个位置处的多个金属薄膜热电偶测量的温度被控制单元解读,并且被传输给控制器以调整每个燃料轨内的燃料压力并减少燃料汽化的风险。此外,测量到的温度可以被控制单元用来确定燃料喷射器中的一个或多个处的燃料密度。控制器然后可以响应于经确定的燃料密度调整燃料喷射器喷嘴打开时间。对燃料压力和燃料喷射器喷嘴打开时间的调整可以增加发动机性能(经由输送期望的燃料喷射量),并且减少燃料喷射系统部件的退化的风险。
图1描述了内燃发动机10的气缸的示例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控制。在这个示例中,输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(其在本文中也被称为燃烧室)14可以包括燃烧室壁136,活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦接至曲轴140,使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接至乘客车辆的至少一个驱动轮。另外,启动马达(未示出)可以经由飞轮耦接至曲轴140,以实现发动机10的启动操作。
气缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可以与除了气缸14之外的发动机10的其他气缸(未示出)连通。在一些示例中,一个或多个进气通道可以包括升压装置,诸如涡轮增压器或机械增压器。例如,图1示出了被配置为具有涡轮增压器的发动机10,其中涡轮增压器包括在进气通道142和144之间布置的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮机176。排气涡轮机176可以通过轴180至少部分地为压缩机174提供动力,在此情况下升压装置被配置为涡轮增压器。然而,在诸如发动机10装备有机械增压器的其他示例中,排气涡轮机176可以可选地被省略,在此情况下压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道提供,用于改变提供给发动机气缸的进气的流速和/或压力。例如,如在图1中示出的,节气门162被设置在压缩机174的下游,或可替代地,可以被提供在压缩机174的上游。
排气通道148可以从除了气缸14之外的发动机10的其他气缸接收排气。排气氧传感器128被示为耦接至排放控制装置178上游的排气通道148。排气传感器128可以选自用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感器之中,例如,如,线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(如所示的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制系统或其组合。
发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如,气缸14被示为包括位于气缸14的上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些示例中,发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
进气提升气门150可以由控制器12通过致动器152控制。类似地,排气提升气门156可以由控制器12通过致动器154控制。在一些情况下,控制器12可以改变提供给致动器152和154的信号,从而控制各进气门和排气门的打开和关闭。进气提升气门150和排气提升气门156的位置可以由各气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电气门致动型或凸轮致动型或其组合。可以同时控制进气门正时和排气门正时,或可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能性中的任一个。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮,并且可以使用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。例如,气缸14可以可替代地包括通过电气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他示例中,进气和排气门可以由共同的电气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统控制。
气缸14可以具有压缩比,其为活塞138在下止点时与在上止点时的体积比。在一个示例中,压缩比在9:1至10:1的范围内。然而,在使用不同燃料的一些示例中,可以增加压缩比。例如,当使用较高的辛烷燃料或具有较高的潜在蒸发焓的燃料时,这种情况可以发生。如果使用直接喷射,由于其对发动机爆震的影响,同样可以增加压缩比。
在一些示例中,发动机10的每个气缸可以包括用于使燃烧开始的火花塞192。在所选操作模式下,响应于来自控制器12的火花提前信号SA,点火系统190可以经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而,在一些实施例中,火花塞192可以被省略,诸如其中发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射使燃烧开始,这可以是一些柴油发动机的情况。
发动机10的每个气缸被配置为具有用于向气缸提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为一个非限制性示例,气缸14被示为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可以被配置为输送从燃料系统8接收的燃料。如参照图2-4详述的,燃料系统8可以包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料喷射器166被示为直接耦接至气缸14,用于经由电子驱动器168与从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进气缸中。以此方式,燃料喷射器166提供了到燃烧气缸14内的所谓的燃料直接喷射(在下文中被成为“DI”)。虽然图1示出了设置在气缸14一侧的燃料喷射器166,但可代替地,它可以位于活塞的顶部,诸如靠近火花塞192的位置(并且如通过图3-4示出的)。当由于一些醇基燃料的较低的挥发性而以醇基燃料操作发动机时,这种位置可以增加混合与燃烧。可替代地,喷射器可以位于顶部并靠近进气门,以增加混合。燃料可以经由高压燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送至燃料喷射器166(并且如通过图2示出的)。另外,燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器(例如,压力传感器,诸如通过图2示出的压力传感器)。
燃料喷射器170被示为以如下构造布置在进气通道146中,而不是在气缸14中,该构造提供了到气缸14上游的进气道的所谓的燃料的进气道喷射(在下文中被成为“PFI”)。燃料喷射器170可以经由电子驱动器171与从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。注意,单个电子驱动器168或171可以用于两个燃料喷射系统,或如所描述的那样可以使用多个驱动器(例如,用于燃料喷射器166的电子驱动器168和用于燃料喷射器170的电子驱动器171)。
在替代示例中,燃料喷射器166和170中的每一个均可以被配置为用于将燃料直接喷射到气缸14内的直接燃料喷射器。在其他示例中,气缸14可以包括单个燃料喷射器,该燃料喷射器被配置为从燃料系统以不同相对量接收不同燃料作为燃料混合物,并且被进一步配置为作为直接燃料喷射器将该燃料混合物直接喷射到气缸内。因此,在本文中所描述的燃料系统不限于在本文中以示例方式描述的特定燃料喷射器构造。
在气缸的单个循环期间,燃料可以通过两个喷射器输送至气缸。例如,每个喷射器可以输送在气缸14中被燃烧的总燃料喷射的一部分。另外,自每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随着诸如在下文中所描述的工况(诸如,发动机负荷、爆震和排气温度)变化。可以在打开进气门事件、关闭进气门事件期间(例如,大体在进气冲程之前)、以及在打开与关闭进气门操作二者期间输送进气道喷射的燃料。类似地,例如,可以在进气冲程期间以及部分地在之前的排气冲程期间、在进气冲程期间与部分地在压缩冲程期间输送直接喷射的燃料。因此,甚至对于单个燃烧事件而言,可以从进气道和直接喷射器以不同的正时喷射所喷射的燃料。此外,对于单个燃烧事件而言,可以在每个循环执行所输送的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
燃料喷射器166和170可以具有不同的特征。这些包括尺寸的差别,例如,一个喷射器可以具有比另一个更大的喷射孔。其他差别包括但不限于不同的喷射角度、不同的操作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷射特性、不同的位置等。而且,取决于燃料喷射器170与166之间的喷射燃料的分配比,可以实现不同的效果。
燃料系统8中的燃料箱可以容纳不同燃料类型的燃料,诸如,具有不同燃料性质和不同燃料成分的燃料。差别可以包括不同的醇含量、不同的含水量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的混合燃料和/或其组合等。具有不同汽化热的燃料的一个示例可以包括作为第一燃料类型的具有较低汽化热的汽油和作为第二燃料类型的具有较大汽化热的乙醇。在另一示例中,发动机可以使用作为第一燃料类型的汽油和作为第二燃料类型的含有燃料混合物的醇(诸如,E85(其约为85%乙醇和15%汽油)或M85(其约为85%甲醇和15%汽油))用。其他可行的物质包括水、甲醇、醇与水的混合物、水与甲醇的混合物、醇的混合物等。
在又一示例中,两种燃料可以是具有不同醇成分的醇混合物,其中第一燃料类型可以是具有较低醇浓度的汽油醇混合物,诸如,E10(其约为10%乙醇),而第二燃料类型可以是具有较大醇浓度的汽油醇混合物,诸如,E85(其约为85%乙醇)。此外,第一和第二燃料也可以在其他燃料性质方面不同,诸如温度、粘度、辛烷值等的差别。而且,例如由于每天的燃料箱再注满的变化,一个或两个燃料箱的燃料特性可能会频繁地改变。
控制器12在图1中被示为微型计算机,其包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在这个具体示例中示为用于存储可执行指令的非临时性只读存储器芯片(ROM)110的用于可执冲程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器12可以接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号,除了之前所讨论的那些信号外,还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量计(MAF)的测量;来自耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自耦接至曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管内的真空或压力的指示。控制器12可以基于发动机冷却液温度推测发动机温度。控制器12从图1的各种传感器接收信号,并采用图1的各种致动器来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。例如,调整燃料喷射可以包括调整燃料喷射器166的致动器(诸如如在上面描述的电子驱动器168)以调整被喷射到气缸内的燃料量。
如在上文中所描述的,图1仅示出了多缸发动机中的一个气缸。同样地,每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。应认识到,发动机10可以包括任何合适数量的气缸,包括2、3、4、5、6、8、10、12或更多气缸。另外,这些气缸中的每一个均可以包括通过图1参照气缸14描述并描绘的各种部件中的一些或全部。
图2示意地描绘了类似于通过图1示出的燃料系统8的燃料喷射系统200(其在本文中可以被称为燃料系统200)的示例实施例。燃料系统200可以被操作为向发动机(诸如,图1的发动机10)输送燃料。燃料系统200可以被控制器操作为执行在下面参照通过图5示出的方法所描述的操作中的一些或全部。
燃料系统200包括用于在包括发动机的车辆上存储燃料的燃料存储箱210、低压燃料泵(LPP)212(在文本中也被称为燃料提升泵212)、和高压燃料泵(HPP)214(在文本中也被称为燃料喷射泵214)。燃料可以经由燃料加注通道204被提供给燃料存储箱210。燃料存储箱210可以包括压力传感器211,用于感测被存储在燃料存储箱210内的燃料的压力。
在一个示例中,LPP 212可以是被至少部分地设置在燃料存储箱210内的电动的低压燃料泵。LPP 212可以由控制器222(例如,类似于图1的控制器12)来操作,以经由低压(LP)燃料通道218向HPP 214提供燃料。作为一个示例,LPP 212可以是涡轮机(例如,离心)泵,包括电(例如,DC)泵马达,由此,泵两端的压力增加和/或通过泵的体积流速可以通过改变向泵马达提供的电力由此增加或降低泵马达的转速来控制。例如,当控制器减少向提升泵212提供的电力时,提升泵两端的体积流速和/或压力增加可以被减小。泵两端的体积流速和/或压力增加可以通过增加向提供提升泵212提供的电力来增加。作为一个示例,向低压泵马达供应的电力能够从交流发电机或其他车载能量存储装置(未示出)获得,由此控制系统能够控制被用来为低压泵提供动力的电负荷。因此,通过改变向低压燃料泵提供的电压和/或电流,在燃料喷射泵214的入口处提供的燃料的流速和压力得以调整。
LPP 212可以被流体地耦接至过滤器217,所述滤器217可以去除燃料中含有的会可能损坏燃料处理部件的小杂质。可以促进燃料输送并维持燃料管路压力的止回阀213可以被流体地设置在过滤器217的上游。泄压阀219可以被用来降低LP燃料通道218中的燃料压力(例如,来自燃料提升泵212的输出)。泄压阀219可以包括例如在指定的压力差下安置并密封的球和弹簧机构。泄压阀219可以被配置为打开的压力差设定点可以假设各种合适的值;作为非限制性示例,设定点可以是6.4巴或5巴(g)。孔口223可以被用来允许空气和/或燃料蒸汽从燃料提升泵212中放泄出来。孔口223处的这种放泄也可以被用来为用来将燃料从燃料存储箱210内的一个位置转移到另一个位置的射流泵(未示出)提供动力。在一个示例中,孔口止回阀(未示出)可以为与孔口223串联放置。在一些实施例中,燃料喷射系统200可以包括被流体地耦接至燃料提升泵212的一个或多个(例如,一系列)止回阀,以阻止燃料泄露回到阀的上游。在此背景下,上游流动指的是从第一燃料轨250和第二燃料轨260朝向LPP 212行进的燃料流动,而下游流动指的是从LPP朝向HPP 214并且随即到达燃料轨的标称燃料流动方向。
由LPP 212提升的燃料可以在较低的压力下被供应给被耦接至HPP 214的入口203的LP燃料通道218内。HPP 214然后可以将燃料输送到第一燃料轨250内,所述第一燃料轨250被耦接至第一组直接喷射器252(在文本中也被称为第一喷射器组)的一个或多个燃料喷射器。由LPP 212提升的燃料也可以被供应给第二燃料轨260,所述第二燃料轨260被耦接至第二组直接喷射器262(在文本中也被称为第二喷射器组)的一个或多个燃料喷射器。HPP214可以被操作为将向第一燃料轨250和第二燃料轨260输送的燃料的压力升高至大于由LPP 212产生的第一压力的压力。因此,当进气道燃料喷射(图2-4未示出)可以在较低的压力下被供应时,高压直接喷射可以被实现。
虽然第一燃料轨250被示为将燃料分配给第一喷射器组252的四个燃料喷射器并且第二燃料轨被示为将燃料分配给第二喷射器组262的四个燃料喷射器,但是每个燃料轨可以将燃料分配给其对应的燃料喷射器组的任何合适数量的燃料喷射器。作为一个示例,对于发动机的第一气缸组201的每个气缸,第一燃料轨250可以将燃料分配给第一喷射器组252的一个燃料喷射器,而对于发动机的第二气缸组202的每个气缸,第二燃料轨260可以将燃料分配给第二喷射器组262的一个燃料喷射器。控制器222能够经由第一直接喷射驱动器238单独致动被耦接至第一燃料轨250的第一喷射器组252的每个燃料喷射器,并且能够经由第二直接喷射驱动器239致动被耦接至第二燃料轨260的第二喷射器组262的每个燃料喷射器。控制器222、第一直接喷射驱动器238、第二直接喷射驱动器239、和其他合适的发动机系统部件(例如,传感器265和致动器263,诸如上面在图1的讨论中描述的传感器和致动器)可以包含控制系统267。虽然第一直接喷射驱动器238和第二直接喷射驱动器239被示为在控制器222外部,但是在其他示例中,控制器222能够包括第一直接喷射驱动器238和第二直接喷射驱动器239,或能够被配置为提供第一直接喷射驱动器238和第二直接喷射驱动器239的功能。控制器222可以包括未示出的额外部件,诸如被包括在图1的控制器12中的那些。
HPP 214可以是发动机驱动的正排量泵。作为一个非限制性示例,HPP 214可以使用电磁启动控制阀225(例如,燃料体积调节器、电磁阀等)来改变每个泵冲程的有效泵体积。在一个示例中,电磁启动控制阀225的致动可以由控制器222控制。HPP 214的出口止回阀273被机械地控制,而不被外部控制器电子地控制。相比于电动驱动的LPP 212,HPP 214可以被发动机机械地驱动。HPP 214包括泵活塞228、泵压缩室205(在文本中也被称为压缩室)、和阶状空间(step-room)227。泵活塞228经由凸轮230从发动机凸轮轴229接收机械输入,由此根据凸轮驱动的单个气缸泵的原理操作HPP 214。传感器(未在图2中示出)可以被设置在凸轮230附近以实现凸轮的角位置的确定(例如,在0与360度之间),其可以被传递给控制器222。
提升泵燃料压力传感器231可以被设置沿着在燃料提升泵212与燃料喷射泵214之间的LP燃料通道218。在该构造中,来自提升泵燃料压力传感器231的读数可以被解读为燃料提升泵212的燃料压力(例如,提升泵的出口燃料压力)和/或高压燃料泵的入口压力的指示。来自提升泵燃料压力传感器231的读数可以被用来评估燃料系统200中的各种部件的操作,以确定是否为燃料喷射泵214提供足够的燃料压力使得高压燃料泵吸入液体燃料而非燃料蒸汽,和/或以最小化向燃料提升泵212供应的平均电功率。
第一燃料轨250包括第一燃料轨压力传感器248,用于为控制器222提供第一燃料轨250内的燃料的压力的指示。同样地,第二燃料轨260包括第二燃料轨压力传感器258,用于为控制器222提供第二燃料轨260内的燃料的压力的指示。被耦接至第一气缸组201的第一发动机转速传感器233和被耦接至第二气缸组202的第二发动机转速传感器234可以为控制器222提供发动机转速的指示。
第一燃料轨250和第二燃料轨260通过燃料通道277(其在本文中可以被称为燃料管路277)被流体地耦接至HPP 214的出口208。此外,燃料通道277将第一燃料轨250流体地耦接至第二燃料轨260。止回阀273和泄压阀(也被称为泵泄压阀)271可以被设置在HPP 214的出口208与第一燃料轨250和第二燃料轨260之间。泵泄压阀271可以被耦接至燃料通道277的旁通通道279。当HPP 214的出口208处的压力(在一个实施例中,压缩室出口压力)高于燃料轨压力(例如,第一燃料轨250或第二燃料轨260中的任一个中的压力)时,止回阀273打开以增加从HPP 214的出口208到燃料轨(例如,第一燃料轨250和/或第二燃料轨260)内的燃料的流动。泵泄压阀271可以降低在HPP 214下游且在第一燃料轨250上游的燃料通道277中的压力。当任一燃料轨中的燃料轨压力大于阈值压力时,泵泄压阀271允许燃料从第一燃料轨250和/或第二燃料轨260中出来流向HPP 214的出口208。在一个示例中,阈值压力可以基于减少第一燃料轨250和/或第二燃料轨260的退化的预定压力。发动机燃料喷射系统200的替代实施例可以包括未通过图2示出的额外的阀(例如,流量控制阀、泄压阀等)和/或传感器(流量传感器、压力传感器等)。
在燃料喷射系统200的示例操作中,由控制器222经由LPP 212的致动将燃料从燃料存储箱210中泵出。例如,控制器222可以增加到LPP 212的电流以增加LPP 212的泵送速度。燃料通过LP燃料通道218流向HPP 214,并且被LP燃料通道218内的LPP 212加压至第一压力。HPP 214从控制器222接收信号以将燃料从LP燃料通道218泵入到燃料管路277内。例如,控制器222可以致动HPP 214的电磁启动控制阀225,以便增加HPP 214的泵送输出流速。HPP 214将燃料从入口203泵送到出口208并泵入到燃料管路277内。燃料管路277被HPP 214加压至第二压力,其中第二压力大于第一压力(例如,由于通过控制器222致动HPP 214,燃料管路277中的燃料压力大于LP燃料通道218中的燃料压力)。第一喷射器组252和/或第二喷射器组262的一个或多个燃料喷射器可以被驱动器(例如,分别地第一直接喷射驱动器238和/或第二直接喷射驱动器249)致动,以向第一气缸组201和/或第二气缸组202的一个或多个气缸输送燃料。在一个示例中,第一直接喷射驱动器238和/或第二直接喷射驱动器239可以从控制器222接收信号以增加第一喷射器组和/或第二喷射器组的一个或多个燃料喷射器的喷嘴的打开,以便增加燃料到一个或多个气缸内的喷射。
以此方式,控制器222能够控制LPP 212和HPP 214中的每一个的操作,以调整向发动机输送的燃料的量、压力、流速等。作为一个示例,控制器222能够改变燃料泵的压力设定、泵冲程量、泵占空比命令和/或燃料流速,以便将燃料输送到燃料系统的不同位置。如果需要,电子耦接至控制器222的驱动器(未示出)可以被用来向低压泵发送控制信号,以便调整低压泵的输出(例如,转速、流量输出、和/或压力)。
这里应注意,图2的燃料喷射泵214被呈现为高压泵的一种可能构造的图示性示例。在图2中示出的部件可以被移除和/或被改变,而目前未示出的额外部件可以被添加到燃料喷射泵214,同时仍然维持向燃料喷射系统200的燃料轨输送高压燃料的能力。
被耦接至第一燃料轨250的是第一多个热电偶270。第一多个热电偶270(其在本文中可以被称为第一热电偶组270)中的每个热电偶被布置在第一喷射器组252的燃料喷射器附近。第一管路热电偶276在第一燃料轨250附近的位置处被耦接至燃料管路277。
被耦接至第二燃料轨260的是第二多个热电偶272。第二多个热电偶272(其在本文中可以被称为第二热电偶组272)中的每个热电偶被布置在第二喷射器组262的燃料喷射器附近。第二管路热电偶274在第二燃料轨260附近的位置处被耦接至燃料管路277。
如下面在图3-4的讨论期间更详细地描述的,第一热电偶组270中的每个热电偶和第二热电偶组272中的每个热电偶可以由被直接结合至对应燃料轨的表面的金属薄膜构成(例如,第一热电偶组270的热电偶可以被直接结合至第一燃料轨250的一个或多个表面,而第二热电偶组272的热电偶可以被直接结合至第二燃料轨260的一个或多个表面)。第一管路热电偶276和第二管路热电偶274可以被直接结合至燃料管路277的一个或多个表面。
虽然通过图2示出的示意图示出了被包括在第一热电偶组270内的四个热电偶和被包括在第二热电偶组272内的四个热电偶,但是不同数量的热电偶可以被包括在每个组中。
每个热电偶被电耦接至控制单元278,并且可以向控制单元传输电信号(如下面在图3的讨论期间描述的)。控制单元278然后可以使用被存储在控制器的非临时性存储器中的指令来处理信号,并且可以向控制器222传输经处理的信号。以此方式,来自每个热电偶的信号可以聚集在单个连接件组(例如,控制单元278)处,并且然后编译的信号可以经由单个连接件(例如,电线或单个电信号)被发送给控制器222。在一些实施例中,控制单元278可以被集成在控制器222内,而控制器222可以使用被存储在控制器222的非临时性存储器中的指令来执行控制单元278的功能。控制单元(诸如控制单元278)的示例操作在下面参照图3-5进一步详细地讨论。此外,热电偶、电连接件和燃料喷射器的相对布置在下面参照图3-4进一步详细地讨论。
图3示出了用于发动机(诸如通过图1示出的发动机10)的燃料喷射系统300的实施例的第一透视图。燃料喷射系统300包括第一燃料轨370(类似于通过图2示出的第一燃料轨250)、第二燃料轨372(类似于通过图2示出的第二燃料轨260)、和将第一燃料轨370流体地且直接地耦接至第二燃料轨372的第一燃料管路387(类似于通过图2示出的燃料管路277)。第一燃料管路387通过燃料管路接合处393(例如,将第一燃料管路耦接至第二燃料管路的燃料通道)被流体地且直接地耦接至第二燃料管路391。加压的燃料可以经由泵(诸如通过图2示出的HPP 214)流入第二燃料管路391,流过燃料管路接合处393,并流入第一燃料管路387。
第一燃料喷射器326、第二燃料喷射器328、第三燃料喷射器330和第四燃料喷射器332被耦接至第一燃料轨370的第一轨表面301。第一、第二、第三和第四燃料喷射器在本文中可以共同被称为第一喷射器组(类似于通过图2示出的第一喷射器组252)。第一喷射器组的每个燃料喷射器被配置为将燃料从第一燃料轨370喷射到个体气缸内。例如,第一燃料喷射器326被配置为经由第一喷嘴327将燃料喷射到第一气缸334内,第二燃料喷射器328被配置为经由第二喷嘴329将燃料喷射到第二气缸336内,第三燃料喷射器330被配置为经由第三喷嘴331将燃料喷射到第三气缸338内,并且第四燃料喷射器332被配置为经由第四喷嘴333将燃料喷射到第四气缸340内。第一、第二、第三和第四气缸在本文中可以共同被称为第一气缸组(类似于通过图2示出的第一气缸组201)。第一燃料轨370被布置在第一气缸组附近并且近似平行于第一气缸组。
第一多个金属薄膜热电偶(类似于通过图2示出的第一多个热电偶270)被耦接至第一燃料轨370的多个表面,并且第一喷射器组的每个燃料喷射器在第一多个金属薄膜热电偶中的至少一个热电偶附近。例如,第一多个金属薄膜热电偶包括沿着第二轨表面303被直接耦接(例如,被直接结合)至第一燃料轨370并且在第一燃料喷射器326附近的第一热电偶302、沿着第三轨表面305被直接耦接至第一燃料轨370并且在第一燃料喷射器326附近的第二热电偶310、和沿着第四轨表面307被直接耦接至第一燃料轨370并且在第一燃料喷射器326附近的第三热电偶318。
第一喷射器组中的每个燃料喷射器类似地在第一多个金属薄膜热电偶中的三个对应的热电偶附近。例如,第二燃料喷射器328在第四热电偶304、第五热电偶312和第六热电偶320(分别被直接耦接至第二轨表面303、第三轨表面305和第四轨表面307)附近,第三燃料喷射器330在第七热电偶306、第八热电偶314和第九热电偶322(分别被直接耦接至第二轨表面303、第三轨表面305和第四轨表面307)附近,并且第四燃料喷射器332在第十热电偶308、第十一热电偶316和第十二热电偶324(分别被直接耦接至第二轨表面303、第三轨表面305和第四轨表面307)附近。通过以此方式布置热电偶,第一燃料轨370的温度可以在沿着第一燃料轨370的多个位置处(例如,在每个热电偶被耦接至第一燃料轨370的位置处,其中热电偶如在上面描述的那样被布置在燃料喷射器附近)被确定。
第五燃料喷射器376、第六燃料喷射器378、第七燃料喷射器380和第八燃料喷射器382被耦接至第二燃料轨372的第五轨表面339。第五、第六、第七和第八燃料喷射器在本文中可以共同被称为第二喷射器组(类似于通过图2示出的第二喷射器组262)。第二喷射器组中的每个燃料喷射器被配置为将燃料从第二燃料轨372喷射到个体气缸内。例如,第五燃料喷射器376被配置为经由第五喷嘴377将燃料喷射到第五气缸384内,第六燃料喷射器378被配置为经由第六喷嘴379将燃料喷射到第六气缸386内,第七燃料喷射器380被配置为经由第七喷嘴381将燃料喷射到第七气缸388内,并且第八燃料喷射器382被配置为经由第八喷嘴383将燃料喷射到第八气缸390内。第五、第六、第七和第八气缸在本文中可以共同被称为第二气缸组(类似于通过图2示出的第二气缸组202)。第二燃料轨372被布置在第二气缸组附近并且近似平行于第二气缸组。
第二多个金属薄膜热电偶(类似于通过图2示出的第二多个热电偶272)被耦接至第二燃料轨372的多个表面,并且第二喷射器组中的每个燃料喷射器在第二多个金属薄膜热电偶中的至少一个热电偶附近。例如,第二多个金属薄膜热电偶包括沿着第六轨表面341被直接耦接(例如,被直接结合)至第二燃料轨372并且在第五燃料喷射器376附近的第十三热电偶342、沿着第七轨表面343被直接耦接至第二燃料轨372并且在第五燃料喷射器376附近的第十四热电偶350、和沿着第八轨表面345被直接耦接至第二燃料轨372轨表面并且在第五燃料喷射器376附近的第十五热电偶358。第二喷射器组中的每个燃料喷射器类似地在第二多个金属薄膜热电偶中的三个对应的热电偶附近。例如,第六燃料喷射器378在第十六热电偶344、第十七热电偶352和第十八热电偶360(分别被直接耦接至第六轨表面341、第七轨表面343和第八轨表面345)附近,第七燃料喷射器380在第十九热电偶346、第二十热电偶354和第二十一热电偶362(分别被直接耦接至第六轨表面341、第七轨表面343和第八轨表面345)附近,并且第八燃料喷射器382在第二十二热电偶348、第二十三热电偶356和第二十四热电偶364(分别被直接耦接至第六轨表面341、第七轨表面343和第八轨表面345)附近。通过以此方式布置热电偶,第二燃料轨372的温度可以在沿着第二燃料轨372的多个位置处(例如,在每个热电偶被耦接至第二燃料轨372的位置处,其中热电偶如在上面描述的那样被布置在燃料喷射器附近)被确定。
作为一示例,在本文中(并参照图2-4)被描述为在某一燃料喷射器“附近”的热电偶指的是在同一燃料轨上比其他燃料喷射器更靠近该某一燃料喷射器的这些热电偶。以此方式,在某一燃料喷射器附近的热电偶适合于测量进入该燃料喷射器的燃料的温度。在一个示例中,第一热电偶302、第四热电偶304、第七热电偶306和第十热电偶308均沿着第二轨表面303被直接耦接至第一燃料轨370,但是在这四个热电偶中,仅第一热电偶302在第一燃料喷射器326附近。换言之,第一热电偶302与第一燃料喷射器326的中心轴线399相距第一距离392a,而其他三个热电偶均在与中心轴线399相距大于第一距离392a的距离处(例如,第四热电偶304与中心轴线399相距第二距离392b,并且第二距离392b大于第一距离392a)。在另一示例中,第二热电偶310、第五热电偶312、第八热电偶314和第十一热电偶316均沿着第三轨表面305被直接耦接至第一燃料轨370,但是在这四个热电偶(例如,第二、第五、第八和第十一)中,仅第二热电偶310在第一燃料喷射器326附近。换言之,第二热电偶310与第一燃料喷射器326的中心轴线399相距第三距离392c,而其他三个热电偶(例如,第五、第八和第十一)均在与中心轴线399相距大于第三距离392c的距离处(例如,第五热电偶312与中心轴线399相距第四距离392d,并且第四距离392d大于第三距离392c)。
在上面描述的燃料轨(例如,第一燃料轨370和第二燃料轨372)的一个示例中,第一轨表面301近似平行于第三轨表面305,并且第二轨表面303近似平行于第四轨表面307。第一轨表面301和第三轨表面305近似垂直于第二轨表面303和第四轨表面307两者。类似地,第五轨表面339近似平行于第七轨表面343,并且第六轨表面341近似平行于第八轨表面345。第五轨表面339和第七轨表面343近似垂直于第六轨表面341和第八轨表面345两者。燃料喷射系统的替代实施例可以包括不同数量的燃料轨。替代实施例也可以包括不同数量和/或布置的燃料轨表面。
第一燃料管路387流体地耦接第一燃料轨370和第二燃料轨372。第一管路热电偶389和第二管路热电偶374(其在本文中可以共同被称为第三多个金属薄膜热电偶)均被直接耦接(例如,被直接结合)至第一燃料管路387。第一管路热电偶389被布置在第一燃料轨370附近(例如,沿着第一燃料管路387被设置在第四燃料喷射器332附近的位置处),而第二管路热电偶374被布置在第二燃料轨372附近(例如,沿着第一燃料管路387被设置在第八燃料喷射器382附近的位置处)。通过沿着第一燃料管路387布置第一管路热电偶389和第二管路热电偶374,第一燃料管路387的温度可以被确定。
第一、第二和第三多个金属薄膜热电偶(例如,被耦接至第一燃料轨的第一至第十二热电偶、被耦接至第二燃料轨的第十三至第二十四热电偶、和被耦接至第一燃料管路的管路热电偶)中的每个热电偶经由在下面进一步详细地描述的连接件被单独电耦接至控制单元309(例如,类似于通过图2示出的控制单元278)。连接件可以被直接耦接至燃料喷射系统300的部件(例如,燃料轨、燃料管路、和/或控制单元309)的多个表面。在(通过图3示出的)一个示例中,第一多个连接件沿着第一燃料轨370的至少一个表面的长度延伸,而第二多个连接件沿着第二燃料轨372的至少一个表面的长度延伸。
例如,第一连接件319可以被直接耦接至第一燃料轨370的第二轨表面303,并且可以沿着第一燃料轨370和第一燃料管路387两者延伸以将第一热电偶302电耦接至控制单元309。第二连接件313可以被直接耦接至第一燃料轨370的第三轨表面305,并且可以沿着第一燃料轨370和第一燃料管路387两者延伸以将第二热电偶310电耦接至控制单元309。第三连接件315(其位置在图3中被指示)可以被直接耦接至第一燃料轨370的第四轨表面307,并且可以沿着第一燃料轨370和第一燃料管路387两者延伸以将第三热电偶318电耦接至控制单元309。
类似于上面描述的布置,第四热电偶304、第五热电偶312和第六热电偶320(分别)经由第四连接件321、第五连接件317和第六连接件335被单独电耦接至控制单元309,其中第四连接件321沿着第二轨表面303和第一燃料管路387延伸,第五连接件317沿着第三轨表面305和第一燃料管路387延伸,并且第六连接件335沿着第四轨表面307和第一燃料管路387延伸。第七热电偶306、第八热电偶314和第九热电偶322(分别)经由第七连接件323、第八连接件337和第九连接件347被单独电耦接至控制单元309,其中第七连接件323沿着第二轨表面303和第一燃料管路387延伸,第八连接件337沿着第三轨表面305和第一燃料管路387延伸,并且第九连接件347沿着第四轨表面307和第一燃料管路387延伸。第十热电偶308、第十一热电偶316和第十二热电偶324(分别)经由第十连接件325、第十一连接件366和第十二连接件368被单独耦接至控制单元309,其中第十连接件325沿着第二轨表面303和第一燃料管路387延伸,第十一连接件366沿着第三轨表面305和第一燃料管路387延伸,并且第十二连接件368沿着第四轨表面307和第一燃料管路387延伸。
被耦接至第二燃料轨372的热电偶(例如,被直接结合至第二燃料轨372的第二多个金属薄膜热电偶)的连接件处于与上面描述的布置类似的布置。例如,第十三连接件359可以被直接耦接至第二燃料轨372的第六轨表面341,并且可以沿着第一燃料管路387延伸以将第十三热电偶342电耦接至控制单元309。第十四连接件367可以被直接耦接至第二燃料轨372的第七轨表面343,并且可以沿着第一燃料管路387延伸以将第十四热电偶350电耦接至控制单元309。第十五连接件353(其位置在图3中被指示)可以被直接耦接至第二燃料轨372的第八轨表面345,并且可以沿着第一燃料管路387延伸以将第十五热电偶358电耦接至控制单元309。
被耦接至第二燃料轨的其他连接件也被布置为类似于上面描述的布置。例如,第十六热电偶344、第十七热电偶352和第十八热电偶360(分别)经由第十六连接件361、第十七连接件369和第十八连接件355被单独电耦接至控制单元309,其中第十六连接件361沿着第六轨表面341和第一燃料管路387延伸,第十七连接件369沿着第七轨表面343和第一燃料管路387延伸,并且第十八连接件355沿着第八轨表面345和第一燃料管路387延伸。第十九热电偶346、第二十热电偶354和第二十一热电偶362(分别)经由第十九连接件363、第二十连接件371和第二十一连接件357被单独电耦接至控制单元309,其中第十九连接件363沿着第六轨表面341和第一燃料管路387延伸,第二十连接件371沿着第七轨表面343和第一燃料管路387延伸,并且第二十一连接件357沿着第八轨表面345和第一燃料管路387延伸。第二十二热电偶348、第二十三热电偶356和第二十四热电偶364(分别)经由第二十二连接件365、第二十三连接件373和第二十四连接件385被单独耦接至控制单元309,其中第二十二连接件365沿着第六轨表面341和第一燃料管路387延伸,第二十三连接件373沿着第七轨表面343和第一燃料管路387延伸,并且第二十四连接件385沿着第八轨表面345和第一燃料管路387延伸。
插图349示出了第二燃料轨372的在第五燃料喷射器376附近的一部分的放大视图,包括被耦接至第十三热电偶342的第十三连接件359和被耦接至第十四热电偶350的第十四连接件367。通过图3示出的每个连接件和热电偶(例如,第一、第二和第三多个金属薄膜热电偶以及其对应的到控制单元309的连接件)包括与通过插图349示出的构造类似的构造。具体地,上面描述的每个连接件包括两个金属薄膜连接体(诸如通过插图349示出的第一金属薄膜连接体394和第二金属薄膜连接体395),其中每个金属薄膜连接体被耦接至热电偶(诸如第十三热电偶342)的单独腿部(诸如通过插图349示出的第一腿部396和第二腿部398)。换言之,每个多个金属薄膜热电偶中的每个热电偶(例如,被耦接至第一燃料轨370的第一多个金属薄膜热电偶、被耦接至第二燃料轨372的第二多个金属薄膜热电偶、和被耦接至第一燃料管路387的第三多个金属薄膜热电偶中的每一个中的每个热电偶)单独包括第一腿部和第二腿部。每个热电偶的第一腿部被直接耦接至对应连接件的第一连接体,并且每个热电偶的每个第二腿部被直接耦接至对应连接件的第二连接体。每个热电偶的第一和第二腿部被直接结合至对应燃料轨的表面,其中每个热电偶被耦接并且被布置为平行于所述结合表面。
参照插图349(并且作为上面在图3的讨论期间描述的每个热电偶和每个对应连接件的示例构造),第一腿部396可以由第一金属薄膜形成,并且第二腿部398可以由第二金属薄膜形成,其中两个腿部被直接耦合(例如,被直接结合)至燃料轨的表面(例如,在插图349中示出的第一和第二腿部被直接结合至第六轨表面341)。第一金属薄膜连接体394、第二金属薄膜连接体395、第一腿部396和第二腿部398可以是导电的,并且可以与它们被结合至的表面电隔离(例如,燃料轨的结合表面(诸如第六轨表面341)可以相对于连接体具有减小的电导率)。第十三热电偶342的第一腿部396和第二腿部398在腿部接合处397处被直接地且电耦接至彼此。
每个热电偶和其对应耦接的连接体的操作的代表性示例在本文中通过第十三热电偶342以及第十三连接件359的第一金属薄膜连接体394和第二金属薄膜连接体395的操作描述。第六轨表面341的温度变化可以导致第一腿部396、第二腿部398和对应连接体(例如,第一金属薄膜连接体394和第二金属薄膜连接体395)两端的温度梯度(例如,温度差)。由于第十三热电偶342的不同的金属薄膜(例如,由第一金属薄膜形成的第一腿部396和由第二金属薄膜形成的第二腿部398),第六轨表面341的温度变化可以导致热电偶和连接体两端的增加的或减小的电压(例如,由于赛贝克(Seebeck)效应)。所产生的电压的增加或减小可以增加或减小第一和第二连接体内的电流。控制单元309然后可以测量第一和第二连接体内的电流变化,以便确定第六轨表面341的在第十三热电偶342被耦接至第六轨表面341的位置处的温度变化。
第一喷射器组和第二喷射器组中的每个燃料喷射器单独包括电输入端(诸如被耦接至第一燃料喷射器326的第一电输入端311、或被耦接至第五燃料喷射器376的第五电输入端351)。在一个示例中,直接喷射驱动器(诸如通过图2示出的第一直接喷射驱动器238或第二直接喷射驱动器239)可以包括被配置为与每个燃料喷射器的电输入端连接的电连接件(图3未示出)。如在图2的讨论期间描述的,控制器(诸如通过图2示出的控制器222)可以经由直接喷射驱动器被电耦接至燃料喷射器的电输入端。控制器也可以被电耦接至控制单元309。以此方式,每个燃料喷射器可以响应于从控制器向燃料喷射驱动器传输的信号而被燃料喷射驱动器致动。从控制器向燃料喷射驱动器传输的信号可以是响应于从控制单元309向控制器传输的一个或多个信号(例如,来自热电偶的温度读数),如在下面参照图4描述的。
由于热电偶相对于控制单元309的位置差异,控制单元309可以以不同的速率从热电偶接收电信号(例如,电流)。例如,相比于来自第十三热电偶342的电流的量值变化,来自第二十二热电偶348的电流的量值变化可以由控制单元309更快地接收并处理(如下面在图5的讨论中描述的)。因此,在不补偿控制器对(例如,在没有针对信号延迟或传输延迟调整控制单元的情况下)从控制单元309接收信号的不同速率的响应(例如,如下面在图5的讨论中描述的响应,诸如高压燃料泵的致动、燃料喷射器喷嘴打开时间的调整等)的情况下,控制器对来自(例如)第二十二热电偶348的信号(例如,温度读数)的响应可以不与控制器对来自(例如)第十三热电偶342的信号的响应同相。为了补偿上述问题,控制单元309可以包括被存储在非临时性存储器中的指令,以基于控制单元309相距一个或多个热电偶的距离调整信号从控制单元309到控制器的传输时间(例如,对从热电偶接收的信号的响应)。在一个示例中,控制器(例如,发动机控制器)可以延迟调整燃料轨内的燃料的压力,和/或可以延迟调整燃料喷射器喷嘴打开时间(如下面在图5的讨论中描述的),直至控制单元309已经向控制器传输信号,该信号包括来自被电耦接至控制单元309的每个热电偶的温度读数。
在另一示例中,多个热电偶(例如,第一热电偶302和第十二热电偶324)可以在第一时间t1处向控制单元309传输信号。控制单元309可以在第二时间t2处从第十二热电偶324接收信号,其中第二时间t2在第一时间t1之后的一时间量处发生(例如,在信号从第十二热电偶324行进通过第十二连接件368并且到达控制单元309逝去的时间量之后发生)。然而,控制单元309可以在第三时间t3处从第一热电偶302接收信号,其中,由于与第十二热电偶324相距控制单元309的距离相比,第一热电偶302相距控制单元309的增加的距离,因此,第三时间t3在第二时间t2之后的一时间量处发生。换言之,控制单元309可以在它从第十二热电偶324接收信号之后的一时间量处从第一热电偶302接收信号,并且该时间量可以随着控制单元309与第一热电偶302之间的距离增加而增加。作为响应,当将温度读数存储到存储器内时,控制单元309可以调整在第二时间t2处从第十二热电偶324接收的信号(例如,温度读数)和在第三时间t3处从第一热电偶302接收的信号,使得两个信号对应于第一时间t1处的温度读数。以此方式,控制单元309可以通过基于热电偶相距控制单元309的距离调整个体温度读数的对应时间而从热电偶中的每一个向控制器(例如,发动机控制器)传输对应于某一时间的温度读数。
在第三示例中,控制器可以延迟上面描述的调整,直至控制单元309已经向控制器传输信号,该信号来自每个热电偶的温度读数的时间平均值,以便减小对喷嘴打开时间的调整的相位差。进一步的实施例可以包括补偿信号延迟并增加控制器响应时间的替代方法、控制单元构造、和/或控制器构造。进一步的实施例也可以包括上面讨论的示例中的一个或多个的组合。
图4以第二透视图的方式描绘了来自图3的燃料喷射系统300的实施例的部件。示出了来自燃料喷射器中的每一个的燃料流。具体地,示出了来自第一燃料喷射器326的第一燃料流400、来自第二燃料喷射器328的第二燃料流402、来自第三燃料喷射器330的第三燃料流404、来自第四燃料喷射器332的第四燃料流406、来自第五燃料喷射器376的第五燃料流408、来自第六燃料喷射器378的第六燃料流410、来自第七燃料喷射器380的第七燃料流412、和来自第八燃料喷射器382的第八燃料流414。此外,第一喷嘴327、第二喷嘴329、第三喷嘴331和第四喷嘴333(其位置在图3中被指示)被示为不被燃料喷射系统300的其他部件遮蔽。
如在上面参照图3描述的,每个燃料喷射器包括可以与直接喷射驱动器(诸如通过图2示出的直接喷射驱动器)连接的电输入端。在一个示例中,直接喷射驱动器可以被配置为响应于来自控制器(诸如通过图2示出的控制器222)的信号而从发动机的电能源(诸如电池、交流发电机等)向每个电输入端(诸如第一电输入端311、或第五电输入端351)传输电流。向每个燃料喷射器的电输入端传输的电流的量值和持续时间可以由控制器响应于来自控制单元309的信号(例如,温度读数)调整,以便调整被耦接至每个燃料喷射器的喷嘴的打开时间。例如,控制器可以通过向被电耦接至第一燃料喷射器326的电输入端的燃料喷射驱动器传输电流的脉冲来致动第一燃料喷射器326内的螺线管(未示出),以便调整第一喷嘴327的打开时间。以此方式,第一燃料流400可以基于从控制单元309到控制器的信号而被增加或被减少,其中来自控制单元309的信号基于来自第一燃料喷射器326附近的热电偶(诸如第一热电偶302)的温度读数。
喷嘴打开时间(和燃料流)可以由控制器响应于从被电耦接至热电偶的控制单元向控制器传输的电信号调整,如在下面参照图5进一步详细地讨论的。换言之,被耦接至燃料轨的热电偶的电输出可以被控制单元解读,以确定燃料轨的在多个位置(例如,热电偶被耦接至燃料轨的位置)处的温度,并且响应于经确定的温度,控制单元可以向控制器传输信号以调整喷嘴打开时间(并且因此调整燃料流)。下面在图5的讨论中提供了响应于热电偶输出通过控制器和控制单元对燃料喷射系统的部件的调整的进一步示例。
图3-4示出了具有各种部件的相对定位的按比例绘制的示例构造。至少在一个示例中,如果被示为彼此直接接触、或直接耦接,那么此类元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地,至少在一个示例中,被示为彼此邻近或相邻的元件可以分别是彼此邻近或相邻的。作为一示例,彼此共面接触的部件放置可以被称为共面接触。作为另一示例,在至少一个示例中,被设置为彼此分开、在其之间仅有空间而没有其他部件的元件可以被称为如此。作为又一示例,被示为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧、或彼此的左侧/右侧可以相对于彼此被称为如此。另外,如在图中示出的,在至少一个示例中,最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”,并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如在本文中使用的,顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的垂直轴线,并且被用来描述图的元件相对于彼此的定位。因此,在一个示例中,被示为在其他元件上方的元件被定位为在其他元件的正上方。作为又一示例,在图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如,诸如为圆形的、直的、平坦的、弧形的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。另外,在至少一个示例中,被示为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外,在一个示例中,被示为在另一元件内或被示为在另一元件外面的元件可以被称为如此。
图5描绘了用于确定发动机燃料喷射系统(诸如通过图1-4示出的燃料喷射系统)的燃料轨(诸如通过图2-4示出的第一燃料轨和/或第二燃料轨)内的燃料温度并且响应于经确定的温度调整发动机工况的方法500。用于执行方法500和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(诸如通过图1-2示出的控制器)基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的控制单元(诸如通过图2-4示出的控制单元)和传感器(诸如在上面参照图1-4描述的传感器(例如,热电偶,转速传感器等))接收的信号来执行。控制器可以根据在下面描述的方法采用发动机系统的发动机致动器(例如,通过图2示出的HPP 214、通过图1-4示出的燃料喷射器等)来调整发动机操作。
在一个示例中,该方法包括,基于由多个热电偶(诸如通过图2-4示出的热电偶)中的对应热电偶产生的电流确定沿着发动机燃料轨(诸如通过图2-4示出的第一燃料轨和/或第二燃料轨)的表面的多个位置中的每一个处的温度,所述多个热电偶中的每个热电偶被结合至所述多个位置处中的一个位置;以及响应于多个位置中的每一个处的经确定的温度调整多个燃料喷射器(诸如通过图1-4示出的燃料喷射器)的喷嘴打开时间,每个燃料喷射器在所述多个位置处中的一个位置处被耦接至燃料轨。
方法500包括,在502处,基于发动机系统中的各种传感器的一个或多个输出和/或发动机系统(例如,如在上面描述的各种温度传感器、压力传感器等)的工况,估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括发动机转速与负荷、发动机负荷增加的速率、燃料压力、踏板位置、燃料喷射器喷嘴打开时间、质量空气流速、涡轮机转速、压缩机入口压力、排放控制装置温度等。
在504处,该方法包括,确定环境空气(例如,发动机和燃料喷射系统周围的大气空气)的温度是否小于阈值温度。在一个示例中,阈值温度可以基于针对热电偶的期望输出精度的最小温度。例如,热电偶的输出精度(例如,由热电偶产生的电流的量值的恒定性(constancy))可以随着环境空气的温度朝向阈值温度降低而降低。
如果在504处环境空气的温度小于阈值温度,该方法继续到506,其中该方法包括维持当前的燃料喷射器喷嘴打开时间。在一个示例中,由于环境空气的温度小于阈值温度,热电偶的期望输出精度会是不可获得的。作为响应,控制器可以维持(例如,不调整)燃料喷射器喷嘴的打开时间。换言之,当热电偶的输出精度低时(例如,当环境温度接近阈值温度时),基于热电偶的输出,燃料喷射器喷嘴的打开时间不被增加或减少。
如果在504处环境空气的温度不小于阈值温度,该方法继续到508,其中该方法包括读取燃料轨和/或燃料管路在每个热电偶位置处的温度。例如,读取燃料轨和/或燃料管路的温度可以包括,测量由每个热电偶产生的电流的量值,并且将测量到的量值存储在控制单元的存储器中。控制单元然后可以将被存储在非临时性存储器中的函数应用于电流的量值,以便将测量到的电流转换为燃料轨和/或燃料管路的温度读数。在一个示例中,燃料喷射系统可以包括两个燃料轨、一个燃料管路和二十六个热电偶(其中十二个热电偶被耦接至每个燃料轨,并且两个热电偶被耦接至燃料管路,如通过图3-4示出的)。然后,在508处读取的温度(例如,如在上面描述的通过测量电流的测量到的温度)可以包括燃料轨和燃料管路在热电偶被耦接至燃料喷射系统的部件的二十六个位置中的每一个处的温度。
在508处,该方法可以包括,基于热电偶相距控制单元的距离调整个体温度读数的时间,使得来自单个组温度读数的每个温度读数(例如,来自每个热电偶的一个温度读数)可以以相同的测量时间被存储(例如,好像每个测量同时发生并且没有由于热电偶与控制单元之间的距离差异的延迟一样被存储)在控制单元的存储器中,如上面在图3的讨论期间描述的。
该方法继续到510,其中该方法包括,将传递函数应用于燃料轨的测量到的温度(例如,温度读数)以确定每个测量位置处的燃料轨内的燃料温度。确定多个位置处的燃料轨内的燃料温度可以包括,使用(被配置为具有被存储在非临时性存储器中的传递函数的)控制单元将传递函数应用于在508处基于由热电偶产生的电信号(例如,电流)确定的燃料轨的温度。在一个示例中,被存储在非临时性存储器中的传递函数可以被配置为针对燃料轨的特定几何形状(例如,厚度、表面的数量等)和/或材料成分确定燃料轨内的燃料温度。在另一示例中,传递函数可以是被存储在控制单元的非临时性存储器中的多个传递函数中的一个,并且控制单元可以基于如在上面描述的燃料轨的构造(例如,燃料轨的特定几何形状和/或材料成分)从多个传递函数选择适当的传递函数。以此方式,控制单元可以被配置为针对一个或多个燃料轨类型确定燃料轨内的燃料温度。
在单独的多个热电偶在(例如,如上面在图3的讨论期间描述的那样在)每个燃料喷射器(诸如通过图3示出的实施例,其中,第一热电偶302、第二热电偶310、和第三热电偶318在第一燃料喷射器326附近,以及在每个其他燃料喷射器附近的不同的多个热电偶)附近的实施例的一个示例中,传递函数可以组合某一燃料喷射器附近的每个热电偶的位置处的燃料轨内的燃料温度,以形成该燃料喷射器的位置处的燃料轨内的燃料的平均温度。例如,第一热电偶302、第二热电偶310和第三热电偶318的位置处的燃料轨内的燃料温度可以被组合为加权平均值(例如,基于每个热电偶相距燃料喷射器的距离),以确定第一燃料喷射器326的位置处的燃料轨内的燃料温度。
该方法继续到512,其中该方法包括确定至少一个燃料温度是否大于阈值温度。换言之,上面在多个位置处确定的每个燃料温度与阈值燃料温度进行比较,以便确定温度中的至少一个是否大于阈值温度。在一个示例中,阈值燃料温度可以基于燃料轨内的燃料的汽化温度。例如,如果燃料轨内的燃料压力遍及燃料轨近似恒定且一致,汽化温度可以是燃料从液态改变为气态的温度。如果燃料轨内的燃料压力增加或降低,汽化温度也会增加或降低。因此,阈值燃料温度会取决于(如通过燃料轨压力传感器(诸如通过图2示出的燃料轨压力传感器)确定的)燃料轨内的燃料压力。
如果不存在如在512处确定的至少一个温度大于阈值燃料温度,该方法继续到516(如在下面描述的)。
然而,如果如在512处确定的至少一个温度大于阈值燃料温度,该方法继续到514,其中该方法包括利用被耦接至燃料轨的高压燃料泵升高燃料轨内的燃料压力。例如,由于至少一个温度超过阈值燃料温度,会增加燃料轨内的燃料汽化的风险。作为响应,高压燃料泵(诸如通过图2示出的HPP 214)可以由控制器响应于从控制单元传输的增加燃料轨内的燃料压力的信号进行致动,以便减少燃料汽化的风险。增加燃料轨内的燃料压力同时可以增加燃料汽化的温度(如参照512描述的)。在一个示例中,可以增加燃料轨内的燃料压力直至燃料轨内的燃料温度不大于阈值燃料温度(其中阈值燃料温度随着燃料压力增加而增加)。
如果不存在如在512处确定的至少一个温度大于阈值燃料温度,或如果在514处燃料轨内的燃料压力已经被增加,该方法继续到516,其中该方法包括确定发动机负荷是否正在以比阈值速率大的速率增加。例如,在踩加速器踏板期间,发动机扭矩需求可以正在增加,导致发动机负荷的增加。在一个示例中,增加的发动机负荷可以基于由控制器作出的当前的发动机负荷测量与之前的发动机负荷测量的比较。
如果在516处控制器确定发动机负荷正在以比阈值速率大的速率增加,该方法继续到520,其中该方法包括一致地调整所有喷射器喷嘴打开时间以向气缸输送受控体积的燃料。在一个示例中,燃料喷射器喷嘴打开时间可以被调整为相同的打开时间,其中相同的打开时间基于当前的喷嘴打开时间的平均值和发动机负荷增加的估计量两者。换言之,燃料喷射器喷嘴的打开时间中的每一个可以被一齐调整,使得在调整之后每个燃料喷射器喷嘴具有相同的打开时间,并且经调整的打开时间可以大于如在调整之前确定的喷嘴打开时间的平均值。例如,当发动机负荷迅速增加时,燃料轨的温度可以比多个热电偶中的每个热电偶的温度更快地增加。响应于发动机负荷的迅速增加,燃料喷射器喷嘴打开时间可以被控制器一致地增加,以补偿热电偶响应的延迟(例如,热电偶输出的增加的延迟)。
如果在516处控制器确定发动机负荷未正在以比阈值速率大的速率增加,该方法继续到522,其中该方法包括确定燃料轨内的燃料温度中的每一个是否在相关范围内。在第一示例中,每个温度与每个其他温度的差通过控制单元计算,并且计算的差可以与阈值差(例如,阈值范围)比较。在一个示例中,阈值差可以基于热电偶输出的精度(如在上面参照504描述的)。换言之,阈值差可以对应于由热电偶产生的电流的量值的测量(通过控制单元)的可接受误差幅度。在第二示例中,每个温度与温度的平均值(例如,均值)的差可以通过控制单元计算,并且计算的差可以与阈值差比较。换言之,每个温度可以与第一阈值温度和第二阈值温度比较,以便确定每个温度是否在第一阈值温度之上且在第二阈值温度之下。第一阈值温度可以基于在多个位置处的温度的平均值之下的量,而第二阈值温度可以在多个位置处的温度的平均值之上的量。
如果在522处燃料轨内的燃料温度中的每一个在相关范围内(例如,诸如在上面描述的示例),该方法继续到518,其中该方法包括基于燃料类型和平均燃料温度确定燃料轨内的燃料的平均燃料密度。控制单元可以基于多个位置处的燃料温度中的每一个来计算燃料轨内的平均燃料温度。控制单元然后可以使用被存储在非临时性存储器中的指令基于燃料类型来计算燃料的平均密度。例如,燃料(例如,汽油)可以在第一温度和第一压力下具有第一密度,并且可以在第二温度和第二压力下具有第二密度。被存储在控制单元的非临时性存储器中的指令可以包括关于至少一种燃料类型在多个温度和压力下的密度的信息,以便基于所有多个位置处的平均燃料温度确定所有多个位置处的平均燃料密度。
该方法然后继续520,其中该方法包括,一致地调整所有喷射器喷嘴打开时间以向发动机的每个气缸输送受控体积的燃料。控制器可以基于从控制单元接收的信号计算对喷射器喷嘴打开时间的调整,其中所述信号包括在518处确定的平均燃料密度。作为一示例,基于发动机工况(例如,发动机转速、扭矩需求、进气流量等),控制器可以被配置为致动燃料喷射器以向发动机的气缸输送特定量的燃料。如果(如由控制单元确定的)平均燃料密度增加,喷射器喷嘴打开时间可以被控制器减少以便向气缸输送特定量的燃料。如果(如由控制单元确定的)平均燃料密度减小,喷射器喷嘴打开时间可以被控制器增加以便向气缸输送相同特定量的燃料。在一个示例中,一致地调整所有喷射器喷嘴打开时间可以包括同时将所有喷嘴打开时间都调整为相同的打开时间。由于每个燃料轨内的燃料温度在如上面在522处描述的相关范围内,在518处确定的平均密度可以紧密接近每个燃料喷射器位置处的燃料密度。以此方式,通过打开每个燃料喷射器喷嘴至相同的打开时间,每个燃料喷射器可以将近似相同量的燃料喷射到每个气缸内。在另一示例中,一致地调整所有喷射器喷嘴打开时间可以包括同时以相同量增加或减少喷嘴打开时间中的每一个。由于如在上面描述的那样平均密度紧密接近每个燃料喷射器位置处的燃料密度,以相同量增加或减少每个燃料喷射器喷嘴的喷嘴打开时间可以以相同量增加或减少向每个气缸输送的燃料量。
如果在522处燃料轨内的燃料温度中的至少一个不在相关范围内,该方法继续到524,其中该方法包括基于燃料类型、压力和每个喷射器位置处的燃料温度确定每个喷射器位置处的燃料轨内的燃料的燃料密度。换言之,控制单元可以使用被存储在非临时性存储器中的指令针对燃料类型基于多个位置处的燃料温度计算多个位置处的燃料轨内的燃料密度。例如,燃料(例如,汽油)可以在第一温度和第一压力下具有第一密度,并且可以在第二温度和第二压力下具有第二密度。被存储在控制单元的非临时性存储器中的指令可以包括关于至少一种燃料类型针对多个温度和压力的密度的信息(例如,特性压力温度曲线)。密度信息可以被控制单元使用,以便基于多个位置中的每一个处的燃料温度确定多个位置中的每一个处的燃料密度。
该方法然后继续到526,其中该方法包括,单独调整一个或多个燃料喷射器喷嘴打开时间以向气缸输送受控体积的燃料。例如(如在上面参照520描述的),基于发动机工况,控制器可以被配置为致动燃料喷射器以向发动机的气缸输送特定量的燃料。如果多个位置中的第一位置被控制单元确定为处于第一温度,并且多个位置中的第二位置被控制单元确定为处于不同的第二温度,那么控制单元可以向控制器传输信号,并且控制器可以单独调整第一和第二位置处的燃料喷射器的喷嘴打开时间以便向对应的气缸输送特定量的燃料。在一个示例中,如果第一温度大于第二温度(例如,在第一温度下的燃料密度小于在第二温度下的燃料密度),第一位置处的燃料喷射器的喷嘴打开时间可以被增加,而第二位置处的燃料喷射器的喷嘴打开时间可以被减少。以此方式,通过基于多个位置中的每一个处的温度单独调整用于每个燃料喷射器的喷嘴打开时间可以向每个气缸输送类似量的燃料。
以此方式,包括至少一个燃料轨、被耦接至所述至少一个燃料轨的多个燃料喷射器、和被直接结合至所述至少一个燃料轨的多个热电偶(例如,金属薄膜热电偶)的燃料喷射系统可以确定多个位置(例如,每个热电偶被直接结合至至少一个燃料轨的表面的位置)处的每个燃料轨内的燃料温度。例如,多个热电偶中的每个热电偶可以在多个燃料喷射器中的燃料喷射器附近。每个热电偶可以被配置为基于至少一个燃料轨的在每个热电偶被直接结合至所述至少一个燃料轨的一个或多个表面的位置处的温度向燃料喷射系统的控制单元传输信号。控制单元可以被配置为向发动机的控制器(例如,发动机计算机)传输经确定的温度,并且控制器可以响应于经确定的温度调整燃料喷射系统状况。
将多个金属薄膜热电偶直接结合至燃料喷射系统的至少一个燃料轨的技术效果是,确定至少一个燃料轨在沿着每个燃料轨的多个位置处的温度。以此方式,与控制单元通信(例如,电耦接)的控制器可以响应于(由控制单元确定的)燃料轨温度调整被耦接至燃料喷射系统的每个燃料喷射器的喷嘴的打开时间,以便将受控量的燃料喷射到发动机的气缸内。通过基于燃料轨温度喷射受控量的燃料,可以增加发动机性能(例如,到扭矩的时间)。控制器也可以响应于由控制单元确定的燃料轨温度致动高压燃料泵,以便增加至少一个燃料轨内的燃料压力。通过响应于燃料轨温度调整燃料压力,可以增加燃料的汽化温度。以此方式,可以降低燃料在每个燃料轨内汽化的可能性,并且可以减少发动机退化。
在一个实施例中,一种燃料喷射系统包括:至少一个燃料轨;多个燃料喷射器,多个燃料喷射器被耦接至至少一个燃料轨;以及多个金属薄膜热电偶,多个金属薄膜热电偶被直接结合至至少一个燃料轨。在燃料喷射系统的第一示例中,多个热电偶中的至少一个热电偶被布置在多个燃料喷射器中的每个燃料喷射器附近。燃料喷射系统的第二示例可选地包括第一示例,并且进一步包括,其中每个燃料喷射器被耦接至至少一个燃料轨的第一燃料轨表面,并且其中,对于并且在每个燃料喷射器附近:多个热电偶中的第一热电偶被直接结合至至少一个燃料轨的第二燃料轨表面,第二燃料轨表面垂直于第一燃料轨表面,多个热电偶中的第二热电偶被直接结合至至少一个燃料轨的第三燃料轨表面,第三燃料轨表面垂直于第一燃料轨表面并且平行于第二燃料轨表面,并且多个热电偶中的第三热电偶被直接结合至至少一个燃料轨的第四燃料轨表面,第四燃料轨表面垂直于第二和第三燃料轨表面并且平行于第一燃料轨表面。燃料喷射系统的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或两个,并且进一步包括正好两个燃料轨,其中两个燃料轨中的第一燃料轨被布置在发动机的第一气缸组附近并且与其平行,并且两个燃料轨中的第二燃料轨被布置在发动机的第二气缸组附近并且与其平行。燃料喷射系统的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,其中第一燃料轨通过燃料管路被耦接至第二燃料轨,并且进一步包含:第一燃料管路热电偶,第一燃料管路热电偶被直接耦接至燃料管路并且被布置在第一燃料轨附近;以及第二燃料管路热电偶,第二燃料管路热电偶被直接耦接至燃料管路并且被布置在第二燃料轨附近。燃料喷射系统的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,其中多个热电偶中的每个热电偶经由多个金属薄膜连接体被单独电耦接至控制器。燃料喷射系统的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,其中每个热电偶包括由第一金属薄膜构成的第一腿部和由第二金属薄膜构成的第二腿部。燃料喷射系统的第七示例可选地包括第一至第六示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,其中多个金属薄膜连接体沿着燃料轨的至少一个表面的长度延伸,并且多个热电偶被布置为平行于至少一个表面。
在另一实施例中,一种方法包括:基于由多个热电偶中的对应热电偶产生的电流确定沿着发动机燃料轨的表面的多个位置中的每一个处的温度,多个热电偶中的每个热电偶被结合至多个位置中的一个位置;以及响应于多个位置中的每一个处的经确定的温度而调整多个燃料喷射器的喷嘴打开时间,每个燃料喷射器在多个位置中的一个位置处被耦接至燃料轨。在方法的第一示例中,调整多个燃料喷射器的打开时间是响应于多个位置中的至少一个处的温度在阈值温度范围之外,其中阈值温度范围是在所有多个位置的平均温度之上或之下的量,并且其中调整打开时间包括基于对应热电偶的输出调整多个燃料喷射器中的每个燃料喷射器的打开时间。方法的第二示例可选地包括第一示例,并且进一步包括,其中调整多个燃料喷射器的打开时间是响应于多个位置中的每一个处的温度在阈值温度范围内,其中阈值温度范围是在所有多个位置的平均温度之上或之下的量,并且其中调整打开时间包括将多个燃料喷射器的打开时间调整为相同的打开时间,并且其中相同的打开时间基于所有多个位置的平均温度。方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或两个,并且进一步包括,经由控制器确定多个位置处的燃料轨内的燃料温度,控制器被配置为将传递函数应用于由热电偶产生的电信号。方法的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,响应于经确定的燃料温度经由被耦接至燃料轨的燃料泵的致动来调整发动机燃料轨内的燃料压力。方法的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,其中调整发动机燃料轨内的燃料压力包括响应于至少一个位置的燃料温度超过阈值温度升高燃料轨内的燃料压力。方法的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,经由控制器确定每个燃料喷射器处的燃料密度,控制器被配置为基于每个燃料喷射器处的燃料温度和燃料类型计算燃料密度,并且其中调整多个燃料喷射器的打开时间包括响应于每个燃料喷射器处的燃料密度单独调整一个或多个喷射器喷嘴打开时间。方法的第七示例可选地包括第一至第六示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,经由控制器基于所有多个位置处的平均温度确定所有多个位置处的平均燃料密度,控制器被配置为基于所有多个燃料喷射器处的燃料温度和燃料类型计算燃料密度,并且其中调整多个燃料喷射器的打开时间包括响应于平均燃料密度一致地调整所有喷射器喷嘴打开时间。方法的第八示例可选地包括第一至第七示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,响应于燃料轨温度降至阈值温度之下不调整每个燃料喷射器的喷射器喷嘴打开时间。方法的第九示例可选地包括第一至第八示例中的一个或多个或每一个,并且进一步包括,其中多个燃料喷射器的喷嘴打开时间均响应于发动机负荷的迅速增加而增加。
在用于发动机的燃料系统的一个实施例中,一种用于发动机的燃料系统包括:第一燃料轨,第一燃料轨包括被耦接至第一燃料轨的第一多个燃料喷射器;第二燃料轨,第二燃料轨包括被耦接至第二燃料轨的第二多个燃料喷射器;第一多个热电偶,第一多个热电偶由金属薄膜构成,第一多个热电偶中的每个热电偶在第一多个燃料喷射器中的一个燃料喷射器附近被结合至第一燃料轨的表面;第二多个热电偶,第二多个热电偶由金属薄膜构成,第二多个热电偶中的每个热电偶在第二多个燃料喷射器中的一个燃料喷射器附近被结合至第二燃料轨的表面;以及单个控制单元,单个控制单元被电耦接至第一多个热电偶和第二多个热电偶中的每一个;以及控制器,控制器包括具有用于以下的计算机可读指令的非临时性存储器:响应于来自多个热电偶的电信号,单独调整多个燃料喷射器的喷射正时。在用于发动机的燃料喷射系统的第一示例中,发动机控制器与单个控制单元通信,并且包括具有用于以下的计算机可读指令的非临时性存储器:响应于从第一和第二多个热电偶接收的电信号,经由单个控制单元调整第一和第二多个燃料喷射器的喷射正时。
注意,本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中,并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统执行。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序、并行地被执行,或者在一些情况下被省略。同样,实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序,但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略,所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外,所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码,其中通过配合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作实现。
应认识到,在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的,并且这些具体的实施例不被认为是限制性的,因为许多变体是可能的。例如,上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合,既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求,无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同,都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种燃料喷射系统,其包含:
至少一个燃料轨;
多个燃料喷射器,所述多个燃料喷射器分别被耦接至所述至少一个燃料轨上的多个位置;以及
多个金属薄膜热电偶,所述多个金属薄膜热电偶被直接结合至所述至少一个燃料轨,其中在所述多个位置中的每个位置附近布置有所述多个金属薄膜热电偶中的对应金属薄膜热电偶。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射系统,其中所述多个热电偶中的至少一个热电偶被布置在所述多个燃料喷射器中的每个燃料喷射器附近。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射系统,其中每个燃料喷射器被耦接至所述至少一个燃料轨的第一燃料轨表面,并且其中,对于每个燃料喷射器并且在每个燃料喷射器附近:所述多个热电偶中的第一热电偶被直接结合至所述至少一个燃料轨的第二燃料轨表面,所述第二燃料轨表面垂直于所述第一燃料轨表面,所述多个热电偶中的第二热电偶被直接结合至所述至少一个燃料轨的第三燃料轨表面,所述第三燃料轨表面垂直于所述第一燃料轨表面并且平行于所述第二燃料轨表面,并且所述多个热电偶中的第三热电偶被直接结合至所述至少一个燃料轨的第四燃料轨表面,所述第四燃料轨表面垂直于所述第二燃料轨表面和第三燃料轨表面并且平行于所述第一燃料轨表面。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射系统,其进一步包含正好两个燃料轨,其中所述两个燃料轨中的第一燃料轨被布置在发动机的第一气缸组附近并且与其平行,并且所述两个燃料轨中的第二燃料轨被布置在所述发动机的第二气缸组附近并且与其平行。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射系统,其中所述第一燃料轨通过燃料管路被耦接至所述第二燃料轨,并且所述燃料喷射系统进一步包含:
第一燃料管路热电偶,所述第一燃料管路热电偶被直接耦接至所述燃料管路并且被布置在所述第一燃料轨附近;以及
第二燃料管路热电偶,所述第二燃料管路热电偶被直接耦接至所述燃料管路并且被布置在所述第二燃料轨附近。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射系统,其中所述多个热电偶中的每个热电偶经由多个金属薄膜连接体被单独电耦接至共同的控制单元。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射系统,其中每个热电偶包括由第一金属薄膜构成的第一腿部和由第二金属薄膜构成的第二腿部。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射系统,其中所述多个金属薄膜连接体沿着所述燃料轨的至少一个表面的长度延伸,并且所述多个热电偶被布置为平行于所述至少一个表面。
9.一种用于发动机的方法,其包含:
基于由多个热电偶中的对应热电偶产生的电流确定沿着发动机燃料轨的表面的多个位置中的每一个处的温度,所述多个热电偶中的每个热电偶被结合至所述多个位置中的一个位置;以及
响应于所述多个位置中的每一个处的确定的温度调整多个燃料喷射器的喷嘴打开时间,每个燃料喷射器在所述多个位置中的一个位置处被耦接至所述燃料轨。
10.根据权利要求9所述的方法,其中调整所述多个燃料喷射器的打开时间是响应于所述多个位置中的至少一个的所述温度在阈值温度范围之外,其中所述阈值温度范围是在所有所述多个位置的平均温度之上或之下的量,并且其中调整所述打开时间包括基于所述对应热电偶的输出调整所述多个燃料喷射器中的每个燃料喷射器的打开时间。
11.根据权利要求9所述的方法,其中调整所述多个燃料喷射器的打开时间是响应于所述多个位置中的每一个处的所述温度在阈值温度范围内,其中所述阈值温度范围是在所有所述多个位置的平均温度之上或之下的量,并且其中调整所述打开时间包括将所述多个燃料喷射器的打开时间调整为相同的打开时间,并且其中所述相同的打开时间基于所有所述多个位置的所述平均温度。
12.根据权利要求9所述的方法,其进一步包含,经由控制器确定所述多个位置中的每一个处的所述燃料轨内的燃料温度,其中所述确定所述燃料温度包括将传递函数应用于由所述热电偶产生的电信号。
13.根据权利要求12所述的方法,其进一步包含,响应于所述确定的燃料温度经由被耦接至所述燃料轨的燃料泵的致动调整所述发动机燃料轨内的燃料压力。
14.根据权利要求13所述的方法,其中调整所述发动机燃料轨内的所述燃料压力包括响应于至少一个位置的燃料温度超过阈值温度而升高所述燃料轨内的所述燃料压力。
15.根据权利要求12所述的方法,其进一步包含,经由所述控制器基于每个燃料喷射器处的所述确定的温度和燃料类型确定每个燃料喷射器处的燃料的燃料密度,并且其中调整所述多个燃料喷射器的打开时间包括响应于每个燃料喷射器处的确定的燃料密度单独调整一个或多个喷射器喷嘴打开时间。
16.根据权利要求12所述的方法,其进一步包含,基于所述多个燃料喷射器中的每一个处的燃料类型和确定的温度,经由所述控制器基于所有所述多个位置处的平均温度确定所有所述多个位置处的平均燃料密度,并且其中,调整所述多个燃料喷射器的打开时间包括响应于所述平均燃料密度一致地调整所有喷射器喷嘴打开时间。
17.根据权利要求9所述的方法,其进一步包含,响应于环境温度降至阈值温度之下,不调整每个燃料喷射器的所述喷射器喷嘴打开时间。
18.根据权利要求9所述的方法,其进一步包含,响应于发动机负荷的迅速增加而不基于所述多个位置中的每一个处的所述确定的温度调整所述多个燃料喷射器的所述喷嘴打开时间。
19.一种用于发动机的燃料系统,其包含:
第一燃料轨,所述第一燃料轨包括被耦接至所述第一燃料轨的第一多个燃料喷射器;
第二燃料轨,所述第二燃料轨包括被耦接至所述第二燃料轨的第二多个燃料喷射器;
第一多个热电偶,所述第一多个热电偶由金属薄膜构成,所述第一多个热电偶中的每个热电偶在所述第一多个燃料喷射器中的一个燃料喷射器附近被结合至所述第一燃料轨的表面;
第二多个热电偶,所述第二多个热电偶由金属薄膜构成,所述第二多个热电偶中的每个热电偶在所述第二多个燃料喷射器中的一个燃料喷射器附近被结合至所述第二燃料轨的表面;
单个控制单元,所述单个控制单元被电耦接至所述第一多个热电偶和所述第二多个热电偶中的每一个;以及
控制器,所述控制器与所述单个控制单元电子通信,并且包括具有用于以下的计算机可读指令的非临时性存储器:
响应于从所述第一多个热电偶和第二多个热电偶接收的电信号经由所述单个控制单元单独调整所述第一多个燃料喷射器和第二多个燃料喷射器的喷射正时。
20.根据权利要求19所述的燃料系统,其进一步包含:
第一多个连接件,所述第一多个连接件由金属薄膜构成,所述第一多个连接件中的每个连接件被结合至所述第一燃料轨的表面,并且被配置为从所述第一多个热电偶中的热电偶中的一个向所述单个控制单元传递电信号;以及
第二多个连接件,所述第二多个连接件由金属薄膜构成,所述第二多个连接件中的每个连接件被结合至所述第二燃料轨的表面,并且被配置为从所述第二多个热电偶中的热电偶中的一个向所述单个控制单元传递电信号。
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