CN115247613A - 用于操作燃料喷射器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于操作燃料喷射器的方法和系统”。描述了用于根据喷射间周期期间的燃料压力变化来调整燃料喷射器操作的方法和系统。喷射间周期可以在燃料被喷射到发动机之前和之后。本文描述的方法和系统可以适用于直接燃料喷射器和进气道燃料喷射器。

Description

用于操作燃料喷射器的方法和系统
技术领域
本说明书总体上涉及用于调整将燃料喷射到内燃发动机的燃料喷射器的操作的方法和系统。
背景技术
可以操作燃料喷射器以精确地计量流向发动机气缸的燃料流量。然而，即使被命令输送相等量的燃料时，相同类型的两个喷射器也可能喷射略微不同量的燃料。燃料喷射量的差异可能与在制造燃料喷射器中使用的材料的差异和部件公差有关。用于减小方差的一种方式是确定燃料喷射器响应于燃料喷射命令喷射了多少燃料。可以使用燃料轨中的燃料压力降来估计喷射的燃料量。可以基于在在先的喷射期间燃料轨中的压力降来校正燃料喷射器喷射的燃料量。尽管这种方法消除了由燃料喷射器喷射的燃料量的一些误差，但是仍可能有改进的机会。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种用于操作燃料喷射器的方法来解决，所述方法包括：根据喷射燃料之前的平均燃料压力、在喷射所述燃料之后的平均燃料压力、在喷射所述燃料之前的喷射间周期期间的燃料压力的斜率以及在喷射所述燃料之后的喷射间周期期间的燃料压力的斜率来估计由于经由燃料喷射器喷射所述燃料而在燃料轨中引起的燃料压力降；以及基于所述估计的燃料压力降来调整随后经由所述燃料喷射器喷射的燃料。
通过补偿燃料喷射事件之前和之后的燃料压力斜率，可以提供提高由燃料喷射器喷射到发动机的燃料量的准确性的技术结果。具体地，在喷射间周期(例如，没有发动机的气缸正在喷射燃料的周期)期间可能影响通过燃料喷射器的燃料流量的燃料轨内的燃料压力变化可以是用于调整燃料校正参数的基础，所述燃料校正参数可以应用于后续燃料喷射，使得喷射的燃料量可以更接近所请求的待喷射燃料量。在喷射间周期期间发生的这些倾斜的压力变化可能与在燃料轨内加压的燃料的热增益/损失有关，而与燃料喷射无关。
本文所述的方法可以具有若干优点。具体地，所述方法可以减少喷射到发动机的燃料量的误差。此外，所述方法补偿燃料轨中可能由于燃料轨中的热变化而引起的燃料压力变化。另外，可以在车辆在道路上操作时执行所述方法。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或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示出了发动机系统的示意图；
图2示出了示例性燃料系统的示意图；
图3和图4示出了可以根据图5的方法补偿的燃料压力的图形表示；以及
图5示出了用于补偿燃料系统中的压力变化的示例性方法的高级流程图。
具体实施方式
以下描述涉及用于校正喷射到发动机的燃料量的系统和方法。具体地，可以根据燃料轨中的压力变化来调整所请求的待喷射燃料量。燃料喷射器可以包括在图1中所示类型的发动机中。燃料喷射器可以是如图2中所示的燃料系统的一部分。在图3和图4中示出了在喷射间周期期间可能影响由燃料喷射器在燃料喷射期间喷射的燃料量的压力变化。可以根据图5的方法针对喷射间压力变化补偿由燃料喷射器喷射的燃料量。
参考图1，示出了内燃发动机10。发动机10可以包括在车辆100的被配置用于在道路上推进的传动系中。在一个示例中，车辆100是混合动力电动车辆。然而，车辆100可以是仅包括内燃发动机作为推进力源的传统车辆。
包括多个气缸(图1中示出了所述多个气缸中的一个气缸)的发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述气缸盖和缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。包括任选的起动机96(例如，低电压(以小于30伏操作)电机)以在发动机起动期间转动起动发动机。起动机96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以经由皮带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩以在发动机起动期间启动发动机旋转。一旦达到阈值发动机转速，就可以将起动机与发动机分离，并且此后经由发动机气缸中的燃料燃烧来维持发动机旋转。在一个示例中，当未接合到发动机曲轴时，起动机96处于基本状态。
燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52可以由气门激活装置59选择性地激活和停用。排气门54可以由气门激活装置58选择性地激活和停用。气门激活装置58和59可以是机电装置。
燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被所属领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱83、燃料泵82和燃料轨80的燃料系统输送到燃料喷射器66。燃料轨80中的压力可以经由压力传感器81确定。在一个示例中，可以使用高压双级燃料系统来产生更高的燃料压力。在进一步的实施例中，燃料可以被输送到气缸30的在进气门52上游的进气道中，以提供燃料的进气道喷射。在更进一步的实施例中，气缸燃料的一部分可以经由直接喷射来输送，而其余部分经由进气道喷射来输送。不同的喷射器可以输送相同的燃料或不同性质的燃料，诸如汽油燃料和乙醇燃料。
进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。由于节气门62的入口在增压室45内，因此增压室45中的压力可以被称为节气门入口压力。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀(CRV)47可以选择性地调整到介于完全打开与完全关闭之间的多个位置。调整CRV 47的开度允许增压进气选择性地再循环到压缩机的上游，从而降低增压室45中的压力。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。
无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
在一个示例中，转化器70可以包括多块催化器砖。在另一个示例中，可以使用各自具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化器。
控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。除先前讨论的那些信号之外的各种信号，控制器12被示为还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到驾驶员需求踏板130以用于感测由脚132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150以用于感测由脚152施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。推进力踏板和制动踏板可以例如在枢转设置中组合以选择增加车辆速度或减小车辆速度。此外，推进力踏板可以与变速器方向选择(例如，操纵杆控制)相结合。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本描述的优选方面中，曲轴每旋转一转，发动机位置传感器118产生预定数量的等距脉冲，据此可确定发动机转速(RPM)。
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(诸如节气门62、燃料喷射器66、火花塞92等)来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。作为一个示例，控制器可以向燃料喷射器发送脉冲宽度信号以调整输送到气缸的燃料量。此外，控制器12可以经由人/机接口195从人类驾驶员或车辆乘客接收输入。人/机接口可以是触摸屏、触摸面板、钥匙开关、或其他已知的输入装置。
在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36在气缸底部附近并且在其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被所属领域技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束时并且最靠近气缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92等已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
在一些示例中，车辆100可以是具有对一个或多个车轮155可用的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆100是仅具有内燃发动机的常规车辆或仅具有电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆100包括发动机10和电机153。电机153可以是马达或马达/发电机。发动机10的曲轴40以及电机153经由变速器157连接到车轮155。在所描绘的示例中，第一离合器156设置在曲轴40与电机153之间。电机153被示出为直接联接到变速器157。控制器12可以向每个离合器156的致动器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴40与电机153和与所述电机连接的部件连接或断开，和/或将电机153与变速器157和与所述变速器连接的部件连接或断开。在其他示例中，不需要包括离合器。变速器157可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。可按各种方式配置动力传动系统，包括被配置为并联、串联或串并联式混合动力车辆。
电机153从牵引电池158接收电力以向车轮155提供扭矩。例如，在制动操作期间，电机153还可作为发电机操作，以提供电力来对电池158充电。
现在参考图2，示出了向发动机供应燃料的燃料系统的详细图示。可以经由图5的方法在图1的发动机系统中监测并控制图2的燃料系统。
燃料系统200包括由控制器12控制的各种阀和泵。燃料轨80中的燃料压力经由压力传感器81来感测。控制器12使用来自压力传感器81的压力反馈来控制燃料轨80中的压力。控制器12激活低压燃料泵206以向燃料泵流量计量阀208和任选的进气道燃料喷射器67供应燃料。燃料泵流量计量阀208控制进入高压燃料泵82的燃料量。因此，可以经由调整计量阀208的位置来调整燃料轨80中的压力。凸轮216由(图1的)发动机10驱动并且它向活塞或柱塞202提供原动力，所述活塞或柱塞作用于泵室212中的燃料。
高压燃料泵82经由止回装置将燃料引导到燃料喷射器导轨80。可以经由调整阀208来控制燃料轨80中的燃料压力。燃料轨80可以经由直接燃料喷射器66将燃料提供给发动机的一个气缸组。
低压燃料泵206还可以向燃料轨250供应燃料。可以经由燃料轨250向进气道燃料喷射器67供应燃料。可以经由压力传感器251确定燃料轨250中的压力。在发动机循环期间未喷射的燃料可以返回到燃料箱83。
因而，燃料控制(诸如燃料喷射正时和喷射的燃料量)可以考虑基于气缸空气充气估计值的最后更新而计算的计划的燃料脉冲宽度与所实现的燃料脉冲宽度之间的差值。燃料轨80的压力可以在喷射事件的过程中变化，其中压力在高压燃料泵82的冲程期间增加，然后随着从直接喷射器66输送燃料而减小。因此，在燃料供应事件的计划时间与实际燃料喷射之间可能存在燃料轨压力的变化。该压力差可能导致对喷射的燃料量的不太可靠的估计。对请求的燃料喷射量与实际燃料喷射量之间的差值(燃料供应差值)的不准确估计可能导致未来喷射事件计划不准确。
在经由联接到气缸的直接燃料喷射器66向气缸进行第一次燃料喷射之后并且在向气缸进行第二次燃料喷射之前，可以经由控制器12对联接到直接燃料喷射器66的燃料轨80中的压力进行采样。在完成向气缸的第一次燃料喷射后，可以基于在第一次喷射期间燃料轨中的压力变化来估计第一次喷射的燃料供应量(质量或体积)差，并且可以基于在先的燃料供应差值来计划经由直接燃料喷射器66向气缸的第二次燃料喷射，所述在先的燃料供应差值可以是过量的或不足的。计划第二次燃料喷射可以包括基于燃料供应差值来计划第二次喷射的发起时间和在第二次喷射期间要喷射的燃料量。可以在第一次燃料喷射之后立即执行第二次燃料喷射，其间气缸没有任何喷射事件。燃料供应差值可以被估计为在第一次喷射期间输送到气缸的预期燃料量与在第一次喷射期间输送到气缸的实际燃料量之间的差值。预期燃料输送量可以是在第一次喷射期间燃料轨80中的压力变化的函数。在一个示例中，可以如关于图5详细描述的那样确定压力变化。
因此，图1和图2的系统提供了一种发动机系统，所述发动机系统包括：发动机，所述发动机包括燃料喷射器；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器：响应于在由燃料喷射器进行的在前的燃料喷射之前燃料轨中的燃料压力变化并且响应于在由所述燃料喷射器进行的所述在前的燃料喷射之后的燃料压力变化而调整由所述燃料喷射器喷射的燃料量。所述发动机系统包括其中在所述在前的燃料喷射之前所述燃料轨中的所述燃料压力变化是紧接在所述在前的燃料喷射之前的喷射间周期期间。所述系统包括其中在所述在前的燃料喷射之后所述燃料轨中的所述燃料压力变化是紧接在所述在前的燃料喷射之后的喷射间周期期间。
在一些示例中，所述发动机系统还包括用于进行以下操作的附加指令：根据在所述在前的燃料喷射之前的平均燃料压力和在喷射所述燃料的所述在前的燃料喷射之后的平均燃料压力来估计所述燃料压力变化。所述发动机系统包括其中在所述在前的燃料喷射之前的所述燃料压力变化是基于在所述在前的燃料喷射之前的喷射间周期期间的燃料压力的斜率。所述发动机系统包括其中在所述在前的燃料喷射之后的所述燃料压力变化是基于在所述在前的燃料喷射之后的喷射间周期期间的燃料压力的斜率。所述发动机系统还包括使所述控制器基于所述在前的燃料喷射之前的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力变化的附加指令。所述发动机系统还包括使所述控制器基于所述在前的燃料喷射之后的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力变化的附加指令。
本说明书提供了一种用于在存在由于燃料轨中的热增益/损失而引起的“压力斜率”的情况下返回由于喷射引起的准确压力降的方法。在未考虑的情况下，下降斜率(例如，负斜率)使燃料压力降看起来大于实际燃料压力降，而上升斜率(例如，正斜率)使燃料压力降看起来小于实际燃料压力降。发明人已经观察到，在泵冲程之后不久，燃料压力斜率为负。在另一个泵冲程发生之前不久，燃料压力斜率为正。此类状况在未被考虑时可能对平衡喷射器的PBIB目的是非常有害的。
现在参考图3，示出了以图形方式示出由于燃料喷射引起的压力降可以如何与可能由于燃料轨内的加热和冷却引起的燃料压力变化区分开的曲线图。曲线图300包括竖直轴线和水平轴线。竖直轴线表示燃料轨中的压力或燃料轨压力，并且燃料轨内的压力沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线302表示燃料轨中的压力。可以通过将燃料轨中的压力升高到预定阈值压力、在燃料轨中的压力达到阈值压力之后停用高压燃料泵、然后根据发动机的点火顺序将燃料顺序地喷射到发动机中来提供图3的序列。在每次喷射燃料时，燃料轨中的压力都会下降，因为燃料轨中保持较少燃料。
在时间t0处，燃料喷射器的燃料喷射完成(未示出)，并且由于燃料轨的冷却，燃料轨中的压力开始逐渐降低。时间t0与时间t1之间的时间是不将燃料喷射到发动机的喷射间时间。时间t0与t1之间的时间量是喷射间周期。喷射间周期的一半在320处指示。燃料轨中在时间t0与时间t1之间的平均压力是304处的压力。304处的燃料压力可以被称为平均在前的喷射间压力，并且它可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000101
在时间t1处，燃料被喷射到发动机，并且由于燃料离开燃料轨并且燃料轨未被供应附加的燃料，因此燃料轨压力下降。时间t1与时间t2之间的时间是不将燃料喷射到发动机的第二喷射间时间。时间t1与时间t2之间的时间也可以被称为喷射间周期，并且喷射间周期在316处指示。由于时间t1处的燃料喷射而引起的实际燃料压力降在310处指示，并且其可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000102
另外，在304处的平均喷射间周期压力与在时间t1处燃料喷射开始时的燃料压力之间存在燃料压力降。304处的平均喷射间周期压力与在时间t1处燃料喷射开始时的燃料压力之间的燃料压力降由312处的距离指示，并且其可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000103
其中αi是304与时间t1之间由迹线302指示的压力斜率。T/2是在320处指示的喷射间周期的一半。特定喷射间周期的斜率可以通过以下方程经由燃料轨压力与喷射间时间的最小二乘拟合来确定：
Figure BDA0003582875370000111
其中n是燃料轨压力与喷射间时间之间的关系中的数据对的总数，tk是第k个样本的喷射间时间，并且Pk是第k个样本的燃料轨压力。替代地，可以经由其他已知方法来确定斜率。
在时间t2处，燃料再次被喷射到发动机并且燃料轨压力再次下降。曲线图在时间t2之后不久结束。在305处指示时间t1与时间t2之间的平均喷射间燃料压力。后续喷射间周期的一半在318处指示。燃料压力在时间t1处燃料喷射结束时的燃料压力与在305处指示的平均后续喷射间燃料压力之间下降。305处的燃料压力可以被称为平均后续喷射间压力，并且它可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000112
时间t1与在305处指示的平均喷射间燃料压力之间的压力降由314处的距离指示，并且其可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000113
其中αi+1是时间t1与305之间由迹线302指示的后一压力降的斜率。T/2是在318处指示的喷射间周期的一半。
在时间t1处的燃料喷射的实际压力降可以经由以下方程表达：
Figure BDA0003582875370000114
其中变量如前所述。因此，由于喷射燃料引起的实际压力降可以根据燃料喷射之前和之后的平均喷射间燃料压力、燃料喷射之前和之后的燃料压力斜率以及喷射间周期T来确定。
现在参考图4，示出了以图形方式示出由于燃料喷射引起的压力降可以如何根据第二方法与可能由于燃料轨内的加热和冷却引起的燃料压力变化区分开的曲线图。燃料轨中的燃料压力可能在经由燃料喷射器喷射燃料之前的短时间内和之后的短时间内振荡。振荡可能使得在喷射间周期期间更难以处理平均燃料压力和燃料轨压力斜率。因此，可能期望从被施加以确定由于燃料喷射引起的实际压力降的燃料压力中排除燃料喷射之前的短时间和燃料喷射之后的短时间。图4示出了如何从估计由于燃料喷射引起的燃料轨中的压力降中排除在将燃料喷射到发动机中之前的时间和之后的时间。
类似于曲线图300，曲线图400包括竖直轴线和水平轴线。竖直轴线表示燃料轨中的压力或燃料轨压力，并且燃料轨内的压力沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线402表示燃料轨中的压力。可以通过将燃料轨中的压力升高到预定阈值压力、在燃料轨中的压力达到阈值压力之后停用高压燃料泵、然后根据发动机的点火顺序将燃料顺序地喷射到发动机中来提供图4的序列。在每次喷射燃料时，燃料轨中的压力都会下降，因为燃料轨中保持较少燃料。
在时间t10处，燃料喷射器的燃料喷射完成(未示出)，并且由于燃料轨的冷却，燃料轨中的压力开始逐渐降低。时间t10与时间t11之间的时间是不将燃料喷射到发动机的喷射间时间。时间t10与t11之间的时间量是喷射间周期。在432处指示在时间t10处的喷射之后的后续时间(在所述后续时间中，可能期望从时间t11处的燃料压力降的估计值中排除燃料压力数据)，并且该时间可以被表示为x。在430处指示在时间t11处的喷射之前的在前的时间(在所述在前的时间中，可能期望从时间t11处的燃料压力降的估计值中排除燃料压力数据)，并且该时间可以被表示为y。燃料轨中在时间(t10+x)与时间(t11–y)之间的平均压力是404处的压力(404在时间(t10+x)与时间(t11–y)之间的中间)。404处的燃料压力可以被称为在前的喷射间压力，并且它可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000121
在420处指示从404到时间t11的持续时间。
在时间t11处，燃料被喷射到发动机，并且由于燃料离开燃料轨并且燃料轨未被供应附加的燃料，因此燃料轨压力下降。在432处指示在时间t11处的喷射之后的后续时间(在所述后续时间中，可能期望从时间t11处的燃料压力降的估计值中排除燃料压力数据)，并且该时间可以被表示为x。在430处指示在时间t12处的喷射之前的在前的时间(在所述在前的时间中，可能期望从时间t11处的燃料压力降的估计值中排除燃料压力数据)，并且该时间可以被表示为y。时间t11与时间t12之间的时间是不将燃料喷射到发动机的第二喷射间时间。时间t11与时间t12之间的时间也可以被称为喷射间周期，并且喷射间周期在416处指示。由于时间t11处的燃料喷射而引起的实际燃料压力降在410处指示，并且其可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000131
另外，在404处的平均喷射间周期压力与在时间t11处燃料喷射开始时的燃料压力之间存在燃料压力降。404处的平均喷射间周期压力与在时间t11处燃料喷射开始时的燃料压力之间的燃料压力降由412处的距离指示，并且其可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000132
其中αi是404与时间t11之间由迹线402指示的压力斜率(404与时间(t11-y)之间的燃料轨压力样本可以用于计算斜率αi)。T是喷射间周期，x如先前所述，并且y如先前所述。由420指示的持续时间等于
Figure BDA0003582875370000133
在时间t12处，燃料再次被喷射到发动机并且燃料轨压力再次下降。曲线图在时间t12之后不久结束。在时间(t11+x)与时间(t12–y)之间的平均喷射间燃料压力在405处指示(405在时间(t11+x)与时间(t12–y)之间的中间)。在418处指示从t11到时间405的持续时间。燃料压力在时间t11处燃料喷射结束时的燃料压力与在405处指示的平均喷射间燃料压力之间下降。405处的燃料压力可以被称为平均在前的喷射间压力，并且它可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000134
时间t11与在405处指示的平均喷射间燃料压力之间的压力降由414处的距离指示，并且其可以被表示为：
Figure BDA0003582875370000135
其中αi+1是时间t11与405之间由迹线402指示的后续压力降斜率((t11+x)与时间405之间的燃料轨压力样本可以用于计算斜率αi+1)。T是喷射间周期，x如先前所述，并且y如先前所述。由418指示的持续时间等于
Figure BDA0003582875370000136
在时间t11处的燃料喷射的实际压力降可以经由以下方程表达：
Figure BDA0003582875370000137
其中变量如前所述。因此，由于喷射燃料引起的实际压力降可以根据燃料喷射之前和之后的平均喷射间燃料压力、燃料喷射之前和之后的燃料压力斜率、喷射间周期T以及时间x和y来确定，其中燃料轨压力数据被忽略并且不用于确定燃料轨中的燃料压力降。
现在参考图5，示出了用于调整燃料喷射器的操作的示例性方法500的高级流程图。图5的方法可以作为存储在控制器非暂时性存储器中的可执行指令被并入图1和图2的系统中。另外，方法500的其他部分可以经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在502处，方法500确定工况。可以经由本文所述的传感器和致动器来确定发动机和车辆工况。在一个示例中，工况可以包括但不限于环境温度、环境压力、发动机温度、发动机转速、车辆速度、燃料轨压力和驾驶员需求踏板位置。方法500前进到504。
在504处，方法500判断是否存在用于执行基于压力的燃料喷射器平衡的条件。在一个示例中，可以在发动机温度大于阈值温度并且驾驶员需求扭矩或功率小于阈值的状况期间执行基于压力的燃料喷射器平衡。如果方法500判断存在用于执行基于压力的燃料喷射器平衡的条件，则答案为是，并且方法500前进到506。否则，答案为否并且方法500前进到515。在另一个示例性条件下，可以在通常发动机控制器将仅需要PFI而不需要DI操作的情况下发出PBIB测试脉冲。通过这种方式，如果需要用于充气冷却或预点火防止，则DI喷射量可能不会无意中减少。
在506处，方法500开始执行基于压力的燃料喷射器平衡。基于压力的燃料喷射器平衡可以根据美国专利第7,717,088号中描述的方法来执行，该专利以引用的方式完全并入本文。
控制器运行校准喷射序列预定K次(例如，3次)。所述程序还可以预先确定喷射器在校准喷射序列中的激活顺序。可以确定在校准喷射序列期间每个喷射器可以被激活(例如，从关闭位置打开)的时间和次数。其还可以包括计数机构以跟踪喷射器的激活并确保在进行到下一个校准喷射序列之前，所有喷射器循环燃料喷射。例如，对于具有4个喷射器的4缸发动机，所述程序可以预先确定校准将按以下序列用于校准喷射序列：喷射器#1、#2、#3、#4，并且校准喷射序列可以在燃料喷射器校准程序中重复3次。所述程序还可以确定，在上一次燃料喷射器校准程序结束之后经过预定时间(例如，10分钟)之后可以重复燃料喷射器校准程序。
控制单元可以针对每个喷射器运行燃料喷射器校正系数确定程序。例如，如果发动机是四缸发动机并且每个发动机具有一个喷射器，则燃料喷射器校正系数确定程序可以运行四次，每个喷射器运行一次。
控制器12请求高压燃料供应泵(例如，82)发出额外的泵冲程，增加泵冲程频率，和/或增加至少一个冲程的泵冲程，使得高压燃料轨(例如，80)中的燃料压力达到预定目标校准压力(Pm)。方法500前进到508。
在508处，方法500关闭高压燃料供应泵82，使得不再有燃料将经由燃料泵82进一步供应到高压燃料轨80。方法500前进到510。
在510处，方法以预定序列(例如，喷射器#1，喷射器#2，喷射器#3，喷射器#4，或者以针对发动机规定的点火顺序)运行一系列燃料喷射，并且重复该序列预定L次(例如，3次发动机循环，其中每个喷射器在每个发动机循环期间至少运行一次)，同时监测作为时间或燃料轨中的喷射事件的函数的燃料压力(P)曲线。可以命令每次燃料喷射提供预定的燃料喷射器脉冲宽度。喷射系列可以安排为使得在喷射结束时，P达到或下降到正常操作目标压力(Pn)以下，其中Pn是正常燃料喷射事件期间高压燃料储备的预期目标燃料压力。在一些示例中，所述程序可以监测高压燃料轨80中的燃料压力。所述程序还可以基于工况(其可以包括发动机工况)使高压燃料轨中的燃料压力在下一次校准喷射序列开始之前返回到正常运行目标压力(Pn)方法500前进到512。
在512处，方法500计算由于第j个喷射器的每次喷射引起的燃料压力降
Figure BDA0003582875370000161
(例如，如果每个喷射器在校准喷射循环喷射3次并且校准喷射循环在校准事件期间喷射3次，则k＝1、2、3…9)。
Figure BDA0003582875370000162
对应于由于第j个喷射器在第k次喷射期间的喷射而储备的高压燃料的压力降。各种发动机工况或事件可能影响燃料轨压力测量值，并且可以在计算归因于每次喷射的燃料压力降
Figure BDA0003582875370000163
时加以考虑。在一个示例中，单次燃料喷射的燃料压力降可以经由第一方程
Figure BDA0003582875370000164
来确定，其中变量如前所述。替代地，燃料压力降可以经由第二方程
Figure BDA0003582875370000165
来确定，其中变量如前所述。方法500前进到514。
在514处，方法500使用以下方程来计算在每次喷射中实际喷射的燃料量Qjk：
Figure BDA0003582875370000166
其中C是用于将燃料压力降量转换为喷射的燃料量的预定常系数。在一个示例中，C可以是燃料轨体积、燃料的有效体积模量和燃料的密度的函数。
方法500还可以使用以下方程来确定由喷射器j实际喷射的平均燃料量(Qj)：
Figure BDA0003582875370000167
其中k是喷射器j的喷射次数(例如，如果每个喷射器在校准喷射循环期间喷射3次并且校准喷射循环在校准事件期间运行3次，则k＝1、2、3…9)，并且kmax是最大k值(例如，如果每个喷射器在校准喷射循环期间喷射3次并且校准喷射循环在校准事件期间运行3次，则kmax＝9)。
方法500可以确定每个燃料喷射器的校正因子。在一个示例中，方法500可以经由以下方程来确定校正因子：
Injcorj＝β(reqInjj-Qj)
其中Injcorj是第j个喷射器的喷射器燃料喷射校正量，β是可以在0至1之间变化的增益因子，reqInjj是请求由第j个喷射器在喷射器校准序列喷射的燃料量，并且Qj是由第j个喷射器在喷射器校准序列期间喷射的平均燃料量。当然，在其他示例中，可以以替代方式确定校正因子。方法500将校正因子存储在控制器存储器中。方法500前进到516。
在516处，方法500可以通过在514处确定的喷射校正因子来调整所请求的待喷射燃料量。在一个示例中，被请求喷射的燃料量可以乘以计划喷射所请求燃料量的对应燃料喷射器的燃料喷射器校正因子，以确定特定气缸的经调整燃料喷射量。方法500将经由校正因子校正的燃料量喷射到发动机。
在515处，方法500从控制器存储器中检索燃料喷射校正因子，所述燃料喷射校正因子用作校正要喷射到发动机气缸的所请求燃料量的基础。方法500前进到516。
通过这种方式，图5的方法可以根据基于在燃料轨中观察到的压力降的校正因子来调整燃料喷射量。压力降可以被转换成燃料质量，并且实际喷射的燃料质量可以是校正实际喷射的燃料量的基础。
因此，图5的方法提供了一种用于操作燃料喷射器的方法，所述方法包括：根据喷射燃料之前的平均燃料压力、在喷射所述燃料之后的平均燃料压力、在喷射所述燃料之前的喷射间周期期间的燃料压力的斜率以及在喷射所述燃料之后的喷射间周期期间的燃料压力的斜率来估计由于经由燃料喷射器喷射所述燃料而在燃料轨中引起的燃料压力降；以及基于所述估计的燃料压力降来调整随后经由所述燃料喷射器喷射的燃料。所述方法还包括另外基于在喷射所述燃料之前的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力降。所述方法还包括另外基于在喷射所述燃料之后的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力降。所述方法还包括基于所述估计的燃料压力降来估计喷射的燃料质量。所述方法还包括在喷射所述燃料之前将所述燃料轨中的压力调整到预定压力。所述方法包括其中经由调整燃料泵来调整所述压力。所述方法还包括在将所述燃料轨中的所述压力调整到所述预定压力之后停用所述燃料泵。
图5的方法还提供了一种用于操作燃料喷射器的方法，所述方法包括：根据喷射间周期的一部分来估计由于经由燃料喷射器喷射燃料而在燃料轨中引起的燃料压力降，在所述部分中，不应用压力样本来估计所述燃料压力降；以及基于所述估计的燃料压力降来调整随后经由所述燃料喷射器喷射的燃料。所述方法包括其中所述喷射间周期是在喷射所述燃料之后。所述方法包括进一步响应于喷射所述燃料之前的平均燃料压力、在喷射所述燃料之后的平均燃料压力、在喷射所述燃料之前的喷射间周期期间的燃料压力的斜率以及在喷射所述燃料之后的喷射间周期期间的燃料压力的斜率来估计所述燃料压力降。所述方法包括其中所述喷射间周期是在喷射所述燃料之前。所述方法还包括基于所述估计的燃料压力降来估计喷射的燃料质量。
应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因而，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所使用的特定策略重复执行所示动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所描述的动作、操作和/或功能可图形表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过在包括各种发动机硬件部件的系统中结合电子控制器执行指令来实施所描述的动作。
应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制性含义，因为众多变化是可能的。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5％。
所附权利要求特别地指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种用于操作燃料喷射器的方法，其包括：
根据喷射燃料之前的平均燃料压力、在喷射所述燃料之后的平均燃料压力、在喷射所述燃料之前的喷射间周期期间的燃料压力的斜率以及在喷射所述燃料之后的喷射间周期期间的燃料压力的斜率来估计由于经由燃料喷射器喷射所述燃料而在燃料轨中引起的燃料压力降；以及
基于所述估计的燃料压力降来调整随后经由所述燃料喷射器喷射的燃料。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括另外基于在喷射所述燃料之前的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力降。
3.根据权利要求2所述的方法，其还包括另外基于在喷射所述燃料之后的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力降。
4.根据权利要求1所述的方法，其还包括基于所述估计的燃料压力降来估计喷射的燃料质量。
5.根据权利要求1所述的方法，其还包括在喷射所述燃料之前将所述燃料轨中的压力调整到预定压力。
6.根据权利要求5所述的方法，其中经由调整燃料泵来调整所述压力。
7.根据权利要求6所述的方法，其还包括在将所述燃料轨中的所述压力调整到所述预定压力之后停用所述燃料泵。
8.一种发动机系统，其包括：
发动机，所述发动机包括燃料喷射器；以及
控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器：
响应于在由所述燃料喷射器进行的在前的燃料喷射之前燃料轨中的燃料压力变化并且响应于在由所述燃料喷射器进行的所述在前的燃料喷射之后的燃料压力变化，调整由所述燃料喷射器喷射的燃料量。
9.根据权利要求8所述的发动机系统，其中在所述在前的燃料喷射之前所述燃料轨中的所述燃料压力变化是紧接在所述在前的燃料喷射之前的喷射间周期期间。
10.根据权利要求9所述的发动机系统，其中在所述在前的燃料喷射之后所述燃料轨中的所述燃料压力变化是紧接在所述在前的燃料喷射之后的喷射间周期期间。
11.根据权利要求10所述的发动机系统，其还包括用于进行以下操作的附加指令：根据在所述在前的燃料喷射之前的平均燃料压力和在喷射所述燃料的所述在前的燃料喷射之后的平均燃料压力来估计所述燃料压力变化。
12.根据权利要求11所述的发动机系统，其中在所述在前的燃料喷射之前的所述燃料压力变化是基于在所述在前的燃料喷射之前的喷射间周期期间的燃料压力的斜率。
13.根据权利要求12所述的发动机系统，其中在所述在前的燃料喷射之后的所述燃料压力变化是基于在所述在前的燃料喷射之后的喷射间周期期间的燃料压力的斜率。
14.根据权利要求13所述的发动机系统，其还包括使所述控制器基于所述在前的燃料喷射之前的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力变化的附加指令。
15.根据权利要求14所述的发动机系统，其还包括使所述控制器基于所述在前的燃料喷射之后的所述喷射间周期的半周期来估计所述燃料压力变化的附加指令。
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