CN107810320B - 直接喷射式受控点火发动机的喷射器的清洁方法 - Google Patents

直接喷射式受控点火发动机的喷射器的清洁方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及直接喷射受控点火发动机喷射器的清洁方法，在发动机怠速工作时首先计算用于清洁的待喷射最大燃料压力，通过针对发动机的至少一预定工作转速执行迭代回路，在每圈期间使喷射燃料压力值递增预定值，且确定与递增的压力对应的喷射时间，且对每个工作转速选择清洁压力使其：或等于最大燃料压力，其对应的喷射时间长于对于工作转速确定的经校准的最短喷射时间；或等于最大极限压力，若执行迭代回路时达到针对发动机/喷射器系统确定的校准压力，该极限压力与该经校准压力对应。然后施加清洁处理，包括选择允许清洁压力的工作转速且通过在长于在此工作条件下运行时允许的工作时间的处理持续时间中应用该转速并安排清洁压力来控制发动机工作。

Description

直接喷射式受控点火发动机的喷射器的清洁方法
技术领域
本发明涉及一种直接喷射式受控点火发动机的喷射器的清洁方法。
背景技术
直接喷射式受控点火发动机的喷射器的喷射孔经常会由于喷射孔的堵塞现象导致其燃料通道截面减小，而这些喷射孔的堵塞现象通常由称作炭黑的含碳物质的沉积所引起。
这种堵塞现象的影响在于，使实际喷射的燃料量相对于由发动机中央控制单元（称作Engine Control Unit或ECU）所计算和控制的燃料量减少。为了缓解这种减少，车辆配备有丰富度控制器，其根据氧探测器提供的测量值进行操作，该探测器通常称作λ探测器，且放置在排气管线中，并被设计来增加喷射时间，以使喷射的燃料量与由ECU所计算的燃料量一致。然而，这种补偿伴随着污染情况的恶化。而且，超过一定的堵塞率，则无法进行所需的校正，且这会导致由驾驶员所感受到的发动机性能下降（消耗量过大、转矩损失）。这种情况通过车载诊断系统（On-Board Diagnostics或OBD）所触发的故障指示灯的点亮来发出信号，该故障指示灯警告驾驶员需要让专业人员介入来修理喷射系统，在大多数情况下，这需要拆掉喷射器进行清洁或更换。
本发明旨在克服这个缺点，且其主要目的是提供一种直接喷射式受控点火发动机的喷射器的清洁方法，其被设计成既能作为预防措施也能作为补救措施来实施，并且适于无需拆掉喷射器则能实现喷射器的清洁。
发明内容
为此目的，本发明的目的是一种直接喷射式受控点火发动机的喷射器的清洁方法，该方法包括在所述发动机以怠速工作期间实施的清洁过程，包括：
•计算用于清洁的待喷射的最大燃料压力，即清洁压力，这是通过:针对所述发动机的至少一个预定的工作转速并且以与该转速相对应的标称工作点作为原点来执行迭代回路，称作第一迭代回路，在其每一圈期间，使喷射的燃料压力值递增预定值并且确定与递增的所述压力相对应的喷射时间，并且对于每个工作转速，选择清洁压力使其：
-或者等于最大燃料压力，所述最大燃料压力所对应的喷射时间长于对于所述工作转速所确定的经校准的最短喷射时间，
-或者等于最大极限压力，如果在执行所述迭代回路期间达到针对发动机/喷射器系统所确定的经校准的压力，则所述最大极限压力与该经校准的压力相对应，
• 以及施加清洁处理，所述清洁处理包括选择允许所述清洁压力的工作转速，并且通过在一处理持续时间中应用该转速并且安排（programmer）所述清洁压力来控制发动机的工作，所述处理持续时间长于在此类工作条件下运行时所允许的工作时间。
首先，根据本发明的清洁方法包括用于在发动机以怠速工作期间实施的清洁过程，即当车辆处于发动机转动的停止状态时。因此，可以实施这种清洁方法：
• 作为预防措施，例如在车辆的每个计划保养周期期间系统地进行，使得防止过量炭黑的形成，而过量炭黑的形成可能影响发动机工作并导致故障指示灯亮起，
•作为补救措施，当车载诊断系统触发故障指示灯亮起时。
• 此外，为了实施此清洁过程，不需要任何“机械”干预，并且包括通过内置在发动机中央控制单元中的“售后服务”：
- 首先，通过实施迭代回路，计算可用于清洁喷射器并且与对于发动机而言非“危险”的工作区域相对应的最大燃料喷射压力，称作清洁压力，
- 然后通过在一处理持续时间内安排清洁压力来控制发动机的工作，该处理持续时间长于在这种条件下运行时所允许的工作时间。
根据本发明的一个有利的实施例，在所述清洁过程开始之前，在一时间间隔期间实施所述发动机的加热阶段，所述时间间隔适于实现所述发动机的温度的稳定。
此初步阶段使得清洁过程在稳定的发动机温度下进行，因此不会影响该过程的进展和结果。
此外，有利地，根据本发明，在清洁过程启动之前和在清洁处理之后，分别进行数据的测量，所述数据即λ空气系数，其表征可用的空气/汽油混合物与所需的理论值之间的比值，并根据这些测量的结果提供关于所述清洁处理的有效性的诊断。
根据本发明的另一有利实施例，当对于所述发动机的预定工作转速，在所述第一迭代回路结束时，所选择的清洁压力低于最大极限压力时，执行第二迭代回路，直到转矩余量值等于或大于经校准的转矩余量值，在第二迭代回路的每一圈期间，首先通过所述转矩余量的等转矩增加而使所述发动机转矩递增预定值，且然后执行整个所述第一迭代回路。
（应该注意的是，“转矩余量（réserve de couple）”以通常的方式理解为定义成：当对于恒定的喷射空气质量，在由于点火提前的变化使得引起转矩变化期间，最大转矩与对于给定的点火提前的值所获得的转矩之间的比值。经校准的转矩余量值本身通常涉及降低的转矩值，在该值以下对应于发动机的危险工作区域）。
根据此有利的实施例，对于每个转速，清洁压力的确定结合了第一迭代回路和第二迭代回路，对于第一迭代回路，递增参数涉及喷射燃料压力，且在第二迭代回路中合并了第一迭代回路并且对于第二迭代回路递增参数代表发动机负载。
两个迭代回路的这种组合意味着能获得更大的清洁压力值，同时保证在该清洁压力值的确定阶段和清洁处理期间发动机的非“危险”工作条件。
此外，有利地根据本发明，并始终为了获得尽可能高的清洁压力，对于所述发动机的预定工作转速，在所述第二迭代回路结束时，所述所选择的清洁压力低于所述最大极限压力时，命令激活消耗型负载，例如制暖、除雾、前灯、空调，以便使得所述发动机的阻力转矩增加，并且再进行所述第一迭代回路的执行，然后可能再进行所述第二迭代回路的执行。
此外，根据本发明的另一有利实施例，并且特别是为了获得尽可能高的清洁压力，对所述发动机的多个不同的预定工作转速依次计算清洁压力，并且为了清洁处理，选择允许最大清洁压力的工作转速
而且，当多个工作转速允许最大清洁压力时，根据本发明，为了清洁处理，选择最高转速。事实上，通过选择最高转速可以在相同的处理持续时间内提高所进行的处理的有效性，因为每单位时间进行更多的喷射次数。
根据本发明的另一个有利实施例，首先计算对于所述发动机（1）的最高预定工作转速的清洁压力，然后依次计算对于工作转速的递减值的清洁压力，并且当对于所述工作转速之一，所选择的清洁压力是所述最大极限压力时，立即施加所述清洁处理。
此外，为了在清洁处理期间获得清洁压力，当在第一迭代回路的执行期间未达到最大极限压力时，根据本发明，有利地，从对应于所选转速的标称工作点开始，使喷射燃料压力值逐步递增预定值，然后在必要时可能逐步递增转矩余量的预定值，直到获得所述清洁压力。
附图说明
通过下面参照附图的详细说明，将明白本发明的其它特征、目的和优点，且附图以非限制性示例的方式示出优选实施例。在附图中：
- 图1是示出直接喷射式受控点火发动机的示意图，
- 图2是示出多个燃料喷射压力曲线的图，
- 图3示出根据本发明的清洁过程的总体流程图，
- 图4示出根据本发明的清洁方法实施的清洁过程的算法。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明的方法旨在提供一种直接喷射式受控点火发动机1的喷射器的清洁方法，这种方法可以是预防性的或补救性的。
根据该图1，直接喷射式受控点火发动机1被示出为单个汽缸2的形式，该汽缸2容纳一个活塞3，该活塞3致动连杆4，并且在所述汽缸的内部限定燃烧室5。
此发动机1还包括：
• 位于空气输入管线6上的输入阀8，
• 位于排出管线7上的排出阀9，
• 喷射器10，其被定位成将燃料直接喷射到燃烧室5中，由车辆的发动机控制单元11所操控，其经编程使得确定每个循环期间的喷射压力PF和喷射时间ti，
• 以及火花塞12。
本发明的目的是允许作为预防或补救措施清洁该发动机1的喷射器10，并且为此目的，根据本发明的方法尤其包括适于在所述发动机怠速工作期间实施的清洁过程。
如图3所示，所考虑的清洁方法在其整体上，在本图3中称作“过程”的并且将在下面参照图4详细描述的清洁过程之前，包括发动机1的初步加热阶段，其持续时间适于获得所述发动机的温度T°M的稳定。
而且，在实施清洁过程之后，该清洁方法还包括关于该清洁过程的有效性的信息阶段。
该信息阶段包括：首先，测量表征可用空气/汽油混合物与所需的理论值之间的比值的λ空气系数Lbfin，将该测量值Lbfin与在清洁过程开始时所测量的相应的Lbini值进行比较，且当差值（Lbfin-Lbini）低于预定阈值时提供与清洁过程的有效性相关的不利诊断，或当值（Lbfin-Lbini）大于预定阈值时提供清洁过程成功的诊断。
而且，在出现肯定诊断的情况下，则在发布该诊断之前，先使定义喷射条件的参数重新初始化。
下面参考图4描述的清洁过程本身包括第一阶段，其旨在确定喷射器10的清洁处理期间的喷射条件，该清洁处理构成此清洁过程的第二阶段，目的是在该处理期间施加一清洁压力，使得该清洁压力等于或尽可能接近与对于发动机1/喷射器10系统所确定的校准压力相对应的最大极限压力PFmax。
在该清洁过程的背景下所使用的另一个参数包括针对每个值的计数参数CTR，除了最大CTR值之外，每个值与一个发动机转速值相关联。
为了更好地理解下面的内容，将计数器的值CTR(0)和CTR(1)关联至同一个发动机转速值Nmax，该发动机转速值Nmax与发动机1的最高的预选工作转速相对应。随后的值CTR(2)，... CTR(n)... CTR(max-1)依次对应于预选的递减的发动机转速值N2 ...> Nn ...>N(max-1)。
清洁过程首先包括两个初步阶段：
• 计数器（CTR = 0）和喷射数据的初始化阶段，包括禁止先前应用的喷射参数，
• λ空气系数Lbini测量阶段，λ空气系数Lbini表征可用空气/汽油混合物与所需的理论值之间的比值。
然后该清洁过程的初始阶段包括，在与对应于最高的预选发动机转速Nmax t/mn的标称工作点对应的工作条件下，命令发动机1以该转速工作。
基于这些数据，第一次迭代包括这样的迭代回路：其包括使喷射压力值PF逐步递增，其中步幅cal例如使得cal = 10巴，并且在每次递增之后，将所计算的喷射时间ti和与所递增的压力相关联的喷射时间timin(1)进行比较，从而使得：
• 使喷射压力值PF以新的步幅递增，直到可能达到至少等于PFmax值的压力PF，
• 如果ti <timin，则执行第二迭代回路（例如图2所示，对于喷射压力的等压曲线PF1，PF2 ... PFmax，值timin(i)，timin(2)... timin(max)通常对应于特定的喷射时间，低于该喷射时间，则不再掌控喷射数据）。
该第二迭代回路的执行本身包括，在该第二回路的每一圈期间，并且在转矩余量值Cres保持低于经校准的转矩余量值Cresmax的情况下：
• 首先，通过转矩余量Cres的等转矩增加，使发动机转矩以步幅cal递增，例如使得cal = 2 N.m，
• 其次，然后执行整个第一迭代回路。
在第二迭代回路结束时，假设没有达到PFmax值，则下一个阶段是使计数器CTR增加一个单位。
此外，计数器CTR的第一递增（从CTR = 0到CTR = 1的增加）会触发消耗型负载的激活，例如制暖、除雾、前灯、空调等，并且因此导致发动机1的阻力转矩增加，然后以相同的发动机转速Nmax重新启动第一迭代回路的执行，然后可能是第二迭代回路的执行。
在计数器CTR的随后的每次递增（CTR> 1）之后，第一阶段包括存储先前获得的清洁压力（具有ti> timin的值时所获得的最大压力PF）以及获得该清洁压力时的条件：与计数器CTR的值相关联的发动机转速和发动机1的负载（转矩）。
然后对于发动机1的预选的连续转速再次执行第一和第二回路，同时使消耗型负载保持激活：
• 直到获得最大压力PFmax，
• 或者直到清洁压力的计算过程结束，这对应于递增到计数器CTR的最大值。
上述用于确定为了清洁处理而可能使用的最大清洁压力的过程因此使得选择等于最大极限压力PFmax的喷射压力，或者选择低于该最大极限压力的压力。
在第一种情况下，清洁压力=PFmax，在实际喷射压力等于PFmax的条件下，在第一迭代回路的执行结束时达到该压力。因此，可以在超过在相同工作条件下运行时所允许的工作时间的预定处理持续时间期间，在保持所述清洁压力的同时立即实施清洁处理。
另一方面，当对于发动机1的每个转速两个迭代回路的实施结束时，上述过程均未能达到等于PFmax的清洁压力时，所选择的清洁压力包括所获得的最大压力，并且假定对于发动机1的多个转速该最大压力是相同的，则使此最大压力与用于处理的最高发动机转速相关联。
此外，在这种情况下，清洁处理首先包括，在与对应于发动机预选转速的标称工作点对应的工作条件下，命令发动机1以该发动机预选转速工作。
接下来，为了获得该清洁压力，使得喷射燃料压力值的预定值逐步递增，然后在必要时可能逐步递增转矩余量的预定值，直到获得所述清洁压力。
最后，在超过在相同工作条件下运行时所允许的工作时间的预定处理持续时间期间，通过安排所述清洁压力来实施清洁处理。
此外，由于这种情况下的清洁压力低于最大极限压力PFmax，所以在相同的发动机转速下，处理持续时间相对于针对在所述最大极限压力下所执行的处理的预定处理持续时间延长。
这种用于直接喷射式受控点火发动机的喷射器的清洁方法的主要优点在于，其被设计成既可以作为预防措施也可以作为补救措施实施，并且适于进行喷射器的清洁而不需要拆掉喷射器。

Claims (12)

1.一种直接喷射式受控点火发动机（1）的喷射器（10）的清洁方法，其特征在于，其包括在所述发动机以怠速工作期间实施的清洁过程，包括：
•计算用于清洁的待喷射的最大燃料压力，即清洁压力，这是通过:针对所述发动机（1）的至少一个预定的工作转速并且以与该转速相对应的标称工作点作为原点来执行迭代回路，称作第一迭代回路，在所述第一迭代回路的每一圈期间，使喷射燃料压力值递增预定值并且确定与递增的燃料压力相对应的喷射时间，并且对于每个工作转速，选择清洁压力使其：
-或者等于最大燃料压力，所述最大燃料压力所对应的喷射时间长于对于所述工作转速所确定的经校准的最短喷射时间，
-或者等于最大极限压力，如果在执行所述迭代回路期间达到针对发动机（1）/喷射器（10）系统所确定的经校准的压力，则所述最大极限压力与该经校准的压力相对应，
• 以及施加清洁处理，所述清洁处理包括选择允许所述清洁压力的工作转速，并且通过在一处理持续时间中应用该转速并且安排所述清洁压力来控制发动机（1）的工作，所述处理持续时间长于在此类工作条件下运行时所允许的工作时间。
2.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，在所述清洁过程开始之前，在一时间间隔期间实施所述发动机（1）的加热阶段，所述时间间隔适于实现所述发动机的温度的稳定。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的清洁方法，其特征在于，在清洁过程启动之前和在清洁处理之后，分别进行数据的测量，所述数据即λ空气系数，其表征可用的空气/汽油混合物与所需的理论值之间的比值，并根据这些测量的结果提供关于所述清洁处理的有效性的诊断。
4.根据权利要求1或2所述的清洁方法，其特征在于，当对于所述发动机（1）的预定工作转速，在所述第一迭代回路结束时，所选择的清洁压力低于最大极限压力时，执行第二迭代回路，直到转矩余量值等于或大于经校准的转矩余量值，在第二迭代回路的每一圈期间，首先通过转矩余量的等转矩增加而使所述发动机转矩递增预定值，且然后执行整个所述第一迭代回路。
5.根据权利要求4所述的清洁方法，其特征在于，对于所述发动机（1）的预定工作转速，在所述第二迭代回路结束时，所述所选择的清洁压力低于所述最大极限压力时，命令激活消耗型负载，以便使得所述发动机（1）的阻力转矩增加，并且再进行所述第一迭代回路的执行。
6.根据权利要求5所述的清洁方法，其特征在于，所述消耗型负载是用于制暖、除雾、前灯、空调。
7.根据权利要求5所述的清洁方法，其特征在于，在再进行所述第一迭代回路的执行之后，再进行所述第二迭代回路的执行。
8.根据权利要求1或2所述的清洁方法，其特征在于，对所述发动机（1）的多个不同的预定工作转速依次计算清洁压力，并且为了清洁处理，选择允许最大清洁压力的工作转速。
9.根据权利要求8所述的清洁方法，其特征在于，当多个工作转速允许最大清洁压力时，为了清洁处理，选择最高转速。
10.根据权利要求8所述的清洁方法，其特征在于，首先计算对于所述发动机（1）的最高预定工作转速的清洁压力，然后依次计算对于工作转速的递减值的清洁压力，并且当对于所述工作转速之一，所选择的清洁压力是所述最大极限压力时，立即施加所述清洁处理。
11.根据权利要求8所述的清洁方法，其特征在于，为了在所述清洁处理期间获得所述清洁压力，从与所选择的转速相对应的标称工作点开始，使所述喷射燃料压力值逐步递增预定值，直到获得所述清洁压力。
12.根据权利要求11所述的清洁方法，其特征在于，为了在所述清洁处理期间获得所述清洁压力，从与所选择的转速相对应的标称工作点开始，使所述喷射燃料压力值逐步递增预定值，然后逐步递增转矩余量的预定值，直到获得所述清洁压力。
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