CN118019904A - 用于控制内燃机的燃料喷射的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本主题涉及一种用于减少内燃机未燃烧的碳氢化合物和微粒排放的方法和控制装置，尤其是在冷发动机条件下。要解决的问题是提供喷射曲线的自动生成，该喷射曲线考虑了内燃机的不同工作点中不同燃烧模式的要求。这是通过借助于包含多次燃料喷射的喷射曲线控制燃料喷射来实现的。通过在计算的喷雾穿透长度小于或等于喷雾穿透长度阈值的喷射循环的预定时间点将喷射信号设定为正值，并在计算的喷雾穿透长度超过喷雾穿透长度阈值的喷射循环的预定时间点将喷射信号重置为零，直到基于先前产生的燃料喷射曲线计算的燃料量超过预定燃料量为止，来生成曲线。

Description

用于控制内燃机的燃料喷射的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于通过包括多次燃料喷射的喷射曲线(profile)来控制内燃机(优选为火花点火内燃机)的燃料喷射的方法和控制装置，根据计算的待喷射燃料的喷雾穿透长度生成喷射曲线。
背景技术
即将到来的严格法律要求需要进一步减少内燃机的排放，尤其是在冷启动阶段。这需要减少原始排放物和催化剂的早期运行准备。催化剂的快速加热需要晚的点火正时，并在点火前喷射少量燃料。同时，为了减少原始排放物，特别是碳氢化合物和颗粒排放物，必须避免燃烧室中的壁受潮。这不仅是冷起动阶段的要求，也是燃油喷射的一般要求。多次燃料喷射被认为是应对上述挑战的重要措施。然而，为了在不同的环境条件下确定最佳的喷射曲线，需要进行大量的校准工作。因此，需要结合整个发动机特性图中使用的不同燃烧模式来自动确定多次喷射的喷射正时。
引用列表
专利文献
专利文献1：US 7770813 B2
发明内容
技术问题
专利文献1描述了一种方法，该方法使用多次喷射来减小喷雾穿透度，并提供连续喷射事件之间的停留(dwell)时间，该停留时间允许每个连续喷射事件独立于其他连续事件，使得总喷射事件的总喷雾穿透度相对于单个流体喷射事件的喷雾穿透度减小。
然而，专利文献1的教导既没有提供喷射曲线的自动生成，也没有考虑需要喷射正时与点火正时对准的不同燃烧模式。
描述的主题的目的是提供一种基于模型的喷射曲线的生成，该喷射曲线考虑了内燃机的各种工作点中不同燃烧模式的要求。
问题的解决方案
根据独立权利要求的主题解决了上述目的。从属权利要求描述了进一步的优选发展。
要求保护的主题包括一种用于控制内燃机(以下简称为发动机(engine))的燃料喷射的方法。优选地，发动机可以是火花点火发动机。最优选地，发动机可以是具有直接燃料喷射的火花点火发动机。
内燃机包括至少一个气缸，其中燃烧室由气缸壁、气缸盖和活塞顶部形成。活塞在曲轴的驱动下在气缸中往复运动。活塞可以经由连杆连接到曲轴。优选地，活塞可以通过活塞冲程s从下止点(BTC)移动到上止点(TDC)。取决于曲轴角度的活塞冲程s可由以下公式确定，其中j表示曲轴角度，r表示曲轴的冲程长度，ls表示杆比(rod ratio)：
数学1
发动机进一步包括至少一个燃料喷射器，燃料喷射器被配置为将燃料喷射到燃烧室中。优选地，至少一个燃料喷射器可以是高压喷射器，被配置为将燃料直接喷射到燃烧室中。高压喷射器可以由电磁阀或压电元件驱动。
此外，发动机包括至少一个控制装置，控制装置被配置为控制燃料喷射。优选地，控制装置可以是发动机控制单元(ECU)。控制装置可以集成到内燃机中，或者可选地，它可以设置在车辆内远离内燃机的位置，并且控制装置和发动机可以经由一个或多个信号线连接。控制装置可以是发动机控制装置(ECU)或一个或多个单独的控制装置。
根据要求保护的主题，燃料喷射通过以下方式控制
在喷射循环的预定时间点将计算的待喷射到燃烧室中的燃料的喷雾穿透长度与喷雾穿透长度阈值进行比较。
为了避免燃烧室中的壁和活塞受潮，要喷射的燃料的喷雾穿透长度必须短于喷雾孔和气缸壁之间的距离以及喷雾孔和活塞之间的距离。当通过进行所谓的喷雾瞄准来选择用于特定发动机的喷射器时，喷雾流距气缸壁的距离被考虑在内，喷雾瞄准显示了喷雾流在燃烧室内的位置。因此，如下所述，喷雾流的穿透长度的所需阈值可以减小到喷雾口和活塞的顶部之间的距离。
要喷射的燃料的喷雾穿透长度可能取决于几个参数。最重要的参数可能是燃料压力以及燃烧室中的压力和温度。这些参数可以在物理模型中考虑，用于计算下述喷雾穿透长度。
根据要求保护的方法，用于进行比较的第一预定时间点是喷射循环的结束。术语“喷射循环”应理解为发动机工作循环的区域，在该区域中应进行喷射以产生扭矩并满足预定燃烧模式的要求。可以独立于燃烧模式的完整喷射循环可以在排气阀关闭后不久开始，并在点火正时之前结束。然而，取决于燃烧模式，喷射循环可以例如在均匀燃烧模式中变化，喷射循环可以在进气冲程结束之前结束，以实现均匀的气缸装料(charge)。这意味着在均匀燃烧模式中，喷射循环的结束可以是例如在下止点之前。相反，在分层模式中，最后喷射事件可以例如在点火正时之前结束。在喷射循环结束时开始计算会考虑不同燃烧模式的条件，这需要将最近的喷射与点火对准。
基于计算的喷雾穿透长度与喷雾穿透长度阈值的比较，生成包括多次燃料喷射的燃料喷射曲线。这是通过在计算的喷雾穿透长度小于或等于喷雾穿透长度阈值的喷射循环的预定时间点将喷射信号设定为正值以及在计算的喷雾穿透长度超过喷雾穿透长度阈值的喷射循环的预定时间点将喷射信号重置为零来实现的。换句话说，多次喷射的喷射正时和持续时间可通过仅在喷雾穿透长度低于或等于喷雾穿透长度阈值时允许喷射来产生，喷雾穿透长度阈值代表最大允许喷雾穿透长度。如果喷雾穿透长度是允许的，通过将喷射信号设置为任意正值(例如1)，以及如果喷雾穿透长度是不允许的，则将喷射信号重置为零，可以产生由控制装置输出到喷射器的代表燃料喷射曲线的信号。在设置和重置喷射信号之间的时间小于喷射器的最小致动时间的情况下，喷射信号在该范围内被设置为零。
执行燃料喷射曲线的生成，直到基于先前生成的燃料喷射曲线计算的燃料量超过预定的燃料量为止。预定燃料量可以是满足扭矩和/或λ(lambda)控制要求所需的燃料总量。在完成燃料喷射曲线的生成之后，燃料喷射曲线被发送到用于进行喷射的喷射器。
要求保护的方法自动计算完整的喷射曲线，即喷射次数以及后续喷射循环的每次喷射的开始和结束时间。该计算以反向方式执行，从喷射循环结束开始并在喷射事件开始时结束计算。这允许多次喷射适应不同的燃烧模式，从而可以同时优化排放和燃料消耗。
根据一个方面，喷雾穿透长度阈值可以根据活塞的位置和预定的燃烧模式来确定。如上所述，要求保护的方法假设喷射器适用于燃烧室，使得当确定喷雾穿透长度阈值时，只需考虑喷雾孔和活塞的顶部之间的距离。喷雾流的穿透长度的几何阈值可使用以下公式确定:
数学2
在公式(2)中，a表示喷雾流的中心轴线和气缸的中心轴线之间的角度，d表示喷射器的喷雾孔和活塞的顶部之间的距离，根据公式(1)，该距离取决于活塞冲程s，并因此取决于曲轴角度j：
然而，为了额外考虑不同燃烧模式的要求(这些要求在发动机特性图中被预先确定)，必须调整喷雾穿透长度阈值。
预定的燃烧模式可以是例如具有分层气缸装料的稀薄燃烧、具有均质和分层气缸装料的混合气的稀薄燃烧以及用化学计量气缸装料的均质燃烧。
分层装料操作的原理是在火花塞附近输送足够浓的混合气以供燃烧，而气缸的其余部分接收非常稀薄的混合气。由于减少了泵气损失和整体上稀薄燃烧，分层装料操作在低负荷运行时能够降低燃油消耗。为了实现火花塞附近混合气的稳定点火，在压缩冲程期间会进行几次喷射，最后一次喷射在点火前进行。这意味着喷雾穿透长度阈值可以被设置为零(例如在进气冲程期间和压缩冲程的前半段期间)，以将燃烧模式的要求包括在燃料喷射曲线的生成中。
即使在中等负荷下，为了利用稀薄燃烧的优势，在发动机特性图的这一区域使用了用均匀气缸装料和分层气缸装料混合的稀薄燃烧。为了实现均匀装料，在进气冲程期间进行一次或多次喷射。然后，在压缩冲程的后半段直到点火前，通过一次或多次进一步喷射来形成分层混合气。因此，喷雾穿透长度阈值可以例如在压缩冲程的前半部分被设置为零。
对于均匀燃烧，在压缩冲程期间不需要喷射，使得喷雾穿透长度阈值可以例如在压缩冲程期间被设置为零。
根据一个方面，可以使用物理模型来计算要喷射的燃料的喷雾穿透长度，该物理模型考虑了所有相关的影响，例如燃料压力以及燃烧室内的压力和温度。该模型由以下公式表示，其中k表示校准参数，取决于燃烧室中的压力pcyl、温度Tcyl和气体浓度xcyl，Dp表示燃料压力和气缸压力之间的差值，t表示喷射开始后的时间，以及a、b表示压差Dp和时间t的加权系数：
数学3
SPL＝k·(Δp)a·tb 公式(3)
with k＝f(pcyl，Tcyl，xcyl).
与基于特性图(map-based)的校准相比，使用物理模型来确定喷雾穿透长度提高了计算的稳健性和外推法行为。
根据一个方面，当计算的喷雾穿透长度超过喷雾穿透长度阈值时，可以通过反向计算来确定喷射的开始。喷射开始和喷雾达到喷雾穿透长度阈值的时间之间的周期/距离可以通过使用特性图来识别，该特性图可以经由来自喷射器喷雾实验的测试数据来预先校准。
根据一个方面，在通过将喷射信号重置为零的下降沿和通过将喷射信号设定为正值的后续上升沿之间的燃料喷射曲线的时间段可以长于预定时间阈值。换句话说，一次喷射的结束和随后喷射的开始之间的距离可能比预定的时间阈值长。预定时间阈值可以是喷射器的停留时间，或者如果需要，可以向停留时间增加额外的偏移量，以进一步增加或减少两次喷射事件之间的距离。
根据一个方面，可以根据与内燃机的点火正时相关的预定燃烧模式来确定喷射循环的结束。如上所述，在要求保护的主题的含义内，喷射循环的持续时间可以取决于燃烧模式。为了确保最佳的可燃性和燃烧稳定性，喷射循环的结束可以进一步根据点火正时来确定。这意味着，如果点火正时改变，整个喷射曲线也会自动改变，以保持最后一次喷射结束和点火之间的距离不变。
根据一个方面，燃料喷射曲线通过在喷射循环结束时开始的反向计算来生成。被确定为第一的上升沿可表征最后一次喷射的结束，以及被确定为最后的下降沿可表征第一次喷射的开始。换句话说，由于在喷射循环结束时开始反向计算，喷射信号的第一设定值(第一上升沿)可表示最后一次喷射的结束，喷射信号的最后一个下降沿可表示第一次喷射的开始。如下所述，喷射信号的最后下降沿可根据预定燃料量来确定。
根据一个方面，每次重置喷射信号时，基于先前生成的燃料喷射曲线计算的燃料量/燃料总量被确定。首先，可以使用物理液压模型来计算对应于燃料喷射曲线的最后下降沿和前上升沿之间的时间段的喷射的燃料量/燃料的量。换句话说，可以计算最后一次喷射的燃料量，最后一次喷射的喷射持续时间由最后一个下降沿和前一个上升沿之间的时间限定。计算的燃料量可以加到先前计算的燃料量的总和上，直到先前计算的燃料量的总和超过预定燃料量。
基于物理的模型被用于计算每次喷射事件的质量流率(MFR)。该模型可以由以下公式表示：
数学4
在公式(4)中，Cd表示喷射器的流量(flow)系数，A表示喷射器的开口截面，rf表示燃料密度，Dp表示燃料压力和气缸压力之差。通过在先前确定的喷射持续时间内对质量流率(MFR)进行积分，可以计算每次喷射的燃料量。
根据一个方面，根据基于先前生成的燃料喷射曲线计算的燃料量和预定燃料量之间的差可以确定第一喷射的开始。
如上所述，要求保护的方法确保燃料的总量(所有单次喷射事件的总和)满足预定的所需(例如来自λ或扭矩控制)燃料量。因此，该方法在每个计算步骤后检查燃料总量，并在达到预定燃料量的情况下停止计算。这样，只有最早的喷射事件被用于预定燃料量的调整/控制。这是有益的，因为最早的喷射事件具有与火花事件最大的距离，并因此不会对点火行为造成干扰。
根据一个方面，喷射循环的预定时间点相对于内燃机的曲轴角度以等距间隔布置，在喷射循环的预定时间点确定燃料喷射曲线。
根据计算资源和所需的计算精度，等距间隔可以是例如1°CA,0.5°CA,0.1°CA。换句话说，该方法是在曲轴角度解决的(resolved)计算的基础上执行的，这意味着它与发动机速度无关。
要求保护的主题进一步包括一种用于内燃机的控制装置和一种内燃机，该控制装置被配置为执行上述方法或其方面，该内燃机包括该控制装置。在这种情况下，“包括控制装置”意味着控制装置可以被集成到内燃机中，或者可选地，它可以被设置在车辆内远离内燃机的位置，并且控制装置和发动机可以经由一个或多个信号线连接。
此外，要求保护的主题包括计算机程序产品，该计算机程序产品可存储在存储器以及计算机可读[存储]介质中，存储器包括指令，当由计算机或计算单元执行时，指令使计算机进行上述方法或其方面。
总之，要求保护的主题允许通过基于根据模型自动生成的燃料喷射曲线进行多次喷射，来减少内燃机的排放，同时减少其校准工作。此外，在生成燃料喷射曲线时，考虑了不同燃烧模式对多次喷射的要求。
附图说明
在下文中，将参考所附的示例性示意图基于至少一个优选示例进一步解释主题，其中：
[图1]图1示意性地描绘了单缸火花点火内燃机的示例；
[图2A]图2A示意性地描绘了根据要求保护的方法的喷射曲线的生成；
[图2B]图2B示意性地描绘了根据要求保护的方法的喷射曲线的生成；
[图2C]图2C示意性地描绘了根据要求保护的方法的喷射曲线的生成；
[图2D]图2D示意性地描绘了根据要求保护的方法的喷射曲线的生成；
[图2E]图2E示意性地描绘了根据要求保护的方法的喷射曲线的生成；
[图2F]图2F示意性地描绘了根据要求保护的方法的喷射曲线的生成；
[图3]图3描绘了描述要求保护的方法的示例性方法步骤的流程图；
[图4]图4描绘了发动机特性图的示例；
[图5]图5描绘了根据要求保护的方法取决于相应的燃烧模式的示例性的不同喷雾长度穿透阈值；
[图6A]图6A描绘了根据要求保护的方法使用不同喷射曲线实现减排的示例。
[图6B]图6B描绘了根据要求保护的方法使用不同喷射曲线实现减排的示例。
具体实施方式
在图1中，示意性地示出了火花点火单缸内燃机的示例，以解释要求保护的主题的背景。本领域技术人员清楚的是，要求保护的主题不限于单缸发动机，而是可以应用于具有任何数量气缸的发动机。
所示的单缸发动机包括由气缸壁1a、活塞2的顶部和气缸盖(未示出)形成的燃烧室1，进气阀3、排气阀4、燃料喷射器5和火花塞6被布置在气缸盖中。活塞2可以在气缸中通过活塞冲程s从下止点BTC移动到上止点TDC。
燃料喷射器5和火花塞6被电连接到控制装置7。控制装置7可根据要求保护的方法来确定燃料喷射曲线，并将其发送至喷射器5。此外，控制装置7可以控制火花塞6的点火正时。控制装置7可以被集成到内燃机中，或者可选地，它可以被设置在车辆内远离内燃机的位置，并且控制装置7和发动机可以经由一个或多个信号线连接。控制装置7可以是发动机控制装置(ECU)或一个或多个单独的控制装置。
在图1中，活塞位于BDC。然而，从图1中可以得出，如果活塞位于TDC附近(当喷射发生在点火正时附近时的情况)，为了避免活塞受潮，仅允许较小的燃料穿透长度。
图2A中示意性地描述了壁和活塞受潮的现象以及由此产生的喷雾穿透长度阈值SPLthres,0。只要活塞位于下止点附近，就不会发生活塞受潮但会发生壁受潮，这可以通过如上所述的喷射器的优化喷射目标来防止。当活塞接近上止点时，喷雾最初会冲击活塞的外侧，并且当活塞继续接近上止点时，冲击点会向活塞中心移动。描述的燃料在活塞表面上的冲击限定了由公式(2)表示的几何喷雾穿透长度阈值SPLthres,0。公式(2)的参数在图2B中示出，该图示出了具有活塞2、火花塞6和喷射器5的燃烧室1的示例。如图2B所示，最大允许喷雾穿透长度SPLthres,0取决于喷雾流7的中心轴线和气缸的中心轴线之间的角度a以及喷射器的喷雾孔和活塞顶部之间的距离d，该距离d取决于活塞冲程s。
图2C示出了逐步计算的喷雾穿透长度SPL与几何喷雾计算长度阈值SPLthres,0之间的比较的示例，这导致多次喷射的喷雾穿透长度。描绘的示例涉及具有催化剂加热的燃烧模式，其中点火正时发生在开火上止点TDCF之后。喷雾穿透长度SPL的计算从点火正时开始，以确定加速催化剂加热所需的后期多次喷射的燃料喷射曲线。
图2D示出了由根据公式(3)的模型计算的喷雾穿透长度SPL与实验结果非常匹配，其中实线表示模型数据，并且虚线表示实验数据。此外，基于图2D，可以显示如何经由反向计算来确定喷射的开始。首先，识别液压喷射的开始与当前位置/>之间的距离/>在当前位置/>喷雾已经达到一定的喷雾长度SPLk。在图2D中，位置/>由垂直虚线表示，该虚线在SPL曲线达到值SPLk的位置与x轴相交。液压喷射的开始/>也由垂直虚线表示，该垂直虚线在SPL曲线开始上升的位置与x轴相交。两个位置之间的差是距离/>例如，所述距离/>可以通过使用特性图(map)来识别，例如，/>(SPLk,RP,等)，其先前已经经由来自喷射器喷雾实验的测试数据进行了校准。然后，可以基于对当前位置/>和距离/>的了解来计算喷射的开始，例如通过从当前位置/>中减去距离/>即/>
图2E示意性地示出了通过在图2C中示出的允许喷雾穿透长度的计算得到的后期多次喷射的正时和数量。描绘了燃料喷射曲线，其包括在TDC附近区域的六次喷射，以改善催化剂加热。可以通过在计算的喷雾穿透长度小于或等于喷雾穿透长度阈值的喷射循环的预定时间点将喷射信号Sinj设定为正值，并在计算的喷雾穿透长度超过喷雾穿透长度阈值的喷射循环的预定时间点将喷射信号重置为零来生成燃料喷射曲线。从图2F可以得出，根据公式(4)计算的质量燃料率MFR也与实验结果非常吻合。
图3示出了以示例的方式描述要求保护的方法的过程步骤的流程图。在第一步骤S100中，可以根据公式(2)确定喷雾穿透阈值SPLthres。此外，可以考虑燃烧模式，如下面结合图5所述。在步骤S101中，喷射计数器k被设置为零，使得在可以开始计算的曲轴角度j被设置为最近可能的曲轴角度jlatest，即作为喷射循环结束的曲轴角度(S102)。在喷射计数器k>0的情况下，用于确定下一次喷射的曲轴角度可以被设置为曲轴角度j，其与当前曲轴角度jact的距离对应于喷射器的停留时间。这确保了两次喷射之间的与组件相关的距离保持不变。也可以在两次连续喷射之间增加或减少曲轴角度。在步骤S104中，计算步骤之间的等距间隔计数器被设置为i＝1，并且在步骤S105中，当等距间隔被设置为1°CA时，在曲轴角度j-1处，即在当前曲轴角度之前的曲轴角度处，计算喷雾穿透长度。
如果计算的喷雾穿透长度SPLk低于喷雾穿透长度阈值SPLthres，则喷射信号Sinj被设置为1(S106)，并且该方法经由步骤S106前进到下一曲轴，用于计算在那里的喷雾穿透长度。
如果计算的喷雾穿透长度SPLk等于或高于喷雾穿透长度阈值SPLthres，则终止对当前喷射的喷雾穿透长度计算，并将喷射信号Sinj设定为0(S108)。随后，基于计算的喷雾穿透长度SPLk来确定当前喷射事件的开始。为了计算当前喷射事件的开始，使用模型来返回液压喷射的开始与当前位置/>之间的距离/>在当前位置/>喷雾已经达到一定的喷雾长度SPLk，该喷射长度SPLk优选为预定值等。使用的模型可以是基于特性图的结构，该结构经由来自喷射器喷雾实验的测试数据来校准。然后，可以经由以下等式来确定喷射的液压启动SOIk：/> 这也已经结合图2D进行了描述。由于整个液压喷射持续时间是已知的，因此燃料量Qmodel,k可以基于喷射持续时间来根据公式(4)计算(S110)，如前所述。
在计算的燃料量Qmodel,k低于喷射器的最小燃料量Qmin的情况下，不产生喷射，并且该方法经由步骤S106前进到下一曲轴角度。
在计算的燃料量Qmodel,k高于喷射器的最小燃料量Qmin的情况下，将计算的燃料量Qmodel,k加到先前计算的燃料量，并且检查计算的燃料量的总和是否等于或高于预定的燃料量Qtotal。
如果计算的燃料量的总和低于预定燃料量Qtotal，则该方法前进到步骤S111以计算下一次喷射。否则，燃料喷射曲线的生成终止。
图3中示例性描述的要求保护的方法能够自动生成完整的燃料喷射曲线，该曲线可以在随后的喷射循环中喷射。该方法进行反向计算并考虑各种燃烧模式的要求以及由喷射器施加的约束。
在图4中，显示了不同燃烧模式在整个发动机特性图上的分布。在低负荷和低速度下，可以进行总空燃比l>1的分层燃烧模式C3以减少燃料消耗。在中等负荷和中等速度下，可以进行所谓的均匀分层燃烧模式C2，以将稀薄的混合气的优势扩展到更高的负荷和速度。然而，在高负荷和高速度下，可能需要均匀的燃烧模式C1来实现所需的发动机功率。
图5描绘了与相应的燃烧模式C1至C3和所产生的喷雾穿透长度阈值SPL对应的所需燃料喷射曲线的示例。可以通过在喷射循环中计算的喷雾穿透长度小于或等于喷雾穿透长度阈值的时间点将喷射信号Sinj设置为正值(例如1)、并将喷射信号重置到喷射循环中计算的喷雾穿透长度超过喷雾穿透长度阈值的零时间点，来生成每个燃料喷射曲线。除了C1至C3的任何燃烧模式之外，催化剂加热模式C4可以在发动机冷起动之后执行，这在生成燃料喷射曲线时必须额外考虑。
在所示示例中，当以均匀模式运行发动机时，在进行进气冲程期间进行三次喷射。最近一次喷射在BDC结束，使得喷雾穿透长度阈值SPLthres,C1可以在BDC后被设置为零。相比之下，所示示例显示了均匀分层模式C2在进气冲程期间的两次喷射和在压缩冲程期间的三次喷射。最近的喷射刚好在点火正时之前结束(例如在点火正时之前关闭)，这意味着喷雾穿透长度阈值SPLthres,C2只能在压缩冲程的前半部分被设置为零。就分层燃烧模式C3而言，在压缩冲程期间进行四次喷射，产生喷雾穿透长度阈值SPLthres,C3，该阈值可以在进气冲程期间和压缩冲程开始时被设置为零。关于催化剂加热模式，在延迟点火正时之前(例如点火正时之前关闭)，在TDC之后执行一次或多次喷射。这意味着可以为催化剂加热生成单独的燃料喷射曲线，催化剂加热可以根据选择的燃烧模式与其他燃料喷射模式之一相结合。
通过针对不同的燃烧模式修改几何喷雾穿透长度阈值SPLthres,0，可以具体考虑每种燃烧模式的要求。此外，通过仅在预期有潜在喷射的发动机工作循环区域中将计算的喷雾穿透长度SKL与喷雾穿透长度阈值SKLthres进行比较，可以大大减少计算工作量。
图6A、6B描绘了根据要求保护的方法使用不同喷射曲线实现减排的示例。在图6A中，描绘了用于包括三次和五次喷射的多次喷射的有效燃料消耗率be、氮氧化物NOx、碳氢化合物HC和颗粒数，与使用单次喷射时测量的值进行了比较。图6B示出了由喷射流表示的各种喷射的定时和持续时间。单次喷射在进气冲程期间被执行，并且三次多次喷射也在进气冲程期间被进行。另一方面，五次非常短的多次喷射分布在进气冲程和压缩冲程之间，其中三次喷射在进气冲程期间进行，两次喷射在压缩冲程期间进行。五次喷射中的最后一次在点火正时前不久进行。
从图6A可以得出，根据要求保护的方法生成燃料喷射曲线有助于减少排放而不影响燃料消耗。特别地，根据要求保护的主题，当进行多次喷射时，碳氢化合物HC和颗粒数量可以显著减少。虽然三次和五次喷射的氮氧化物NOx分别几乎相同，但是根据图6B所示的喷射曲线，五次喷射的碳氢化合物HC和颗粒数PN可以被进一步减少。
再次总结，要求保护的主题允许通过根据基于模型自动生成的燃料喷射曲线来进行多次喷射来减少内燃机的排放，同时减少其校准工作。此外，在生成燃料喷射曲线时考虑了当前燃烧过程对多次喷射的要求，这有助于显著减少计算工作量。
如本领域技术人员将理解的，如上文和附图所述，本公开可以体现为方法、设备(包括装置、机器、系统、计算机程序产品和/或任何其他设备)或前述的组合。
因此，本公开的实施例可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)的形式，或者结合了软件和硬件方面的实施例，其在本文中通常被称为“系统”。此外，本公开的实施例可以采取计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有包含在该介质中的计算机可执行程序代码。
应当注意，附图中可以使用箭头来表示涉及两个或更多个实体的通信、传输或其他活动。双箭头通常指示活动可以在两个方向上发生(例如，在一个方向上的命令/请求以及在另一个方向上的相应回复，或者由任一实体发起的对等通信)，尽管在某些情况下，活动可能不一定在两个方向上都发生。
单端箭头通常可以指示仅在一个方向上的活动或主要在一个方向上的活动，尽管应该注意的是，在某些情况下，这种定向活动实际上可以涉及两个方向上的活动(例如，从发送者到接收者的消息和从接收者返回到发送者的确认，或者在转移之前建立连接和在转移之后终止连接)。因此，在特定附图中用于表示特定活动的箭头类型是示例性的，不应被视为限制性的。
上文参考方法和设备的流程图和/或框图，并参考由方法和/或设备生成的图形用户界面的多个样本视图描述了各方面。应当理解，流程图和/或框图的每个块和/或流程图和/或框图中的块的组合以及图形用户界面可以由计算机可执行程序代码来实施。
计算机可执行程序代码可被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生特定的机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的程序代码创建用于实施流程图、框图的一个或多个框、附图和/或书面描述中指定的功能/动作/输出的工具。
这些计算机可执行程序代码也可以存储在计算机可读存储器中，其可以指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的程序代码产生包括指令工具的制品，该指令根据实施流程图、框图块、附图和/或书面描述中指定的功能/动作/输出。
计算机可执行程序代码还可以被加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上执行，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的程序代码提供用于实施流程图、框图块、附图和/或书面描述中指定的功能/动作/输出的步骤。或者，计算机程序实施的步骤或动作可以与操作者或人类实施的步骤或动作相结合，以便执行一个实施例。
应当注意，诸如“服务器”和“处理器”的术语在本文中可以用来描述可以在某些实施例中使用的装置，并且除非上下文另有要求，否则不应被解释为限于任何特定的装置类型。因此，装置可以包括但不限于网桥、路由器、网桥-路由器(桥接路由器)、交换机、节点、服务器、计算机、电器或其他类型的装置。这种装置通常包括用于通过通信网络进行通信的一个或多个网络接口以及相应地被配置为进行装置功能的处理器(例如，具有存储器和其他外围装置和/或专用硬件的微处理器)。
通信网络通常可以包括公共和/或专用网络；可以包括局域、广域、城域、存储和/或其他类型的网络；并且可以采用通信技术，包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、网络技术和互联网技术。
还应当注意，装置可以使用通信协议和消息(例如，由装置创建、发送、接收、存储和/或处理的消息)，并且这些消息可以由通信网络或介质来传送。
除非上下文另有要求，否则本公开不应被解释为限于任何特定的通信消息类型、通信消息格式或通信协议。因此，通信消息通常可以包括但不限于帧、包、数据报、用户数据报、信元或其他类型的通信消息。
除非上下文另有要求，否则对特定通信协议的引用是示例性的，并且应当理解，可选实施例可以适当地采用这种通信协议的变体(例如，可以不时地对协议进行修改或扩展)或其他已知的或将来开发的协议。
还应注意，本文可能描述逻辑流以展示各种方面，且不应解释为将本发明限于任何特定逻辑流或逻辑实施方式。描述的逻辑可以被划分成不同的逻辑块(例如程序、模块、函数或子程序)，而不改变整体结果。
通常，逻辑元素可以被添加、修改、省略，以不同的顺序进行，或者使用不同的逻辑结构(例如，逻辑门、循环原语、条件逻辑和其他逻辑结构)来实施逻辑元素，而不改变整体结果。
本公开可以以许多不同的形式体现，包括但绝不限于与处理器(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器或通用计算机)一起使用的计算机程序逻辑、与可编程逻辑装置(例如现场可编程门阵列(FPGA)或其他PLD)一起使用的可编程逻辑、分立组件、集成电路(例如专用集成电路(ASIC))，或包括其任何组合的任何其他装置。实施一些或全部描述的功能的计算机程序逻辑通常被实施为一组计算机程序指令，该组计算机程序指令被转换成计算机可执行形式，存储在计算机可读介质中，并由微处理器在操作系统的控制下执行。实施部分或全部描述的功能的基于硬件的逻辑可以使用一个或多个适当配置的FPGA来被实施。
实施本文先前描述的全部或部分功能的计算机程序逻辑可以以各种形式体现，包括但绝不限于源代码形式、计算机可执行形式和各种中间形式(例如，由汇编器、编译器、链接器或定位器生成的形式)。
源代码可以包括以各种编程语言(例如，目标代码、汇编语言或诸如Fortran、C、C++、JAVA或HTML之类的高级语言)中的任何一种实施的一系列计算机程序指令，用于各种操作系统或操作环境。源代码可以定义和使用各种数据结构和通信消息。源代码可以是计算机可执行形式(例如，经由解释器)，或者源代码可以被转换(例如，通过翻译器、汇编器或编译器)成计算机可执行形式。
用于执行本公开的实施例的操作的计算机可执行程序代码可以用面向对象的脚本或无脚本编程语言编写，例如Java、Perl、Smalltalk、C++等。然而，用于执行实施例的操作的计算机程序代码也可以用传统的过程编程语言编写，例如“C”编程语言或类似的编程语言。
实施本文先前描述的全部或部分功能的计算机程序逻辑可以在不同时间在单个处理器上被执行(例如并发执行)，或者可以在相同或不同时间在多个处理器上执行，并且可以在单个操作系统进程/线程下运行或在不同操作系统进程/线程下运行。
因此，术语“计算机进程”通常可以指一组计算机程序指令的执行，而不管不同的计算机进程是在相同的还是不同的处理器上被执行，也不管不同的计算机进程是在相同的操作系统进程/线程下运行还是在不同的操作系统进程/线程下运行。
计算机程序可以以任何形式(例如源代码形式、计算机可执行形式或中间形式)永久地或暂时地被固定在有形存储介质中，例如半导体存储器装置(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存可编程RAM)、磁存储器装置(例如软盘或硬盘)、光存储器装置(例如CD-ROM)、PC卡(例如PCMCIA卡)或其他存储器装置。
计算机程序可以以任意形式被固定在信号中，该信号可以使用各种通信技术中的任何一种传输到计算机，这些通信技术包括但绝不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、联网技术和互联网技术。
计算机程序可以作为附带印刷或电子文档的可移动存储介质(例如，压缩包软件)以任何形式被分发，预载有计算机系统(例如，在系统ROM或硬盘上)，或者通过通信系统(例如，互联网或万维网)从服务器或电子公告板分发。
实施本文先前描述的全部或部分功能的硬件逻辑(包括与可编程逻辑器件一起使用的可编程逻辑)可以使用传统的手动方法来设计，或者可以使用各种工具来设计、捕获、模拟或电子地记录，这些工具例如计算机辅助设计(CAD)、硬件描述语言(例如，VHDL或AHDL)或PLD编程语言(例如，PALASM、ABEL或CUPL)。
可以利用任何合适的计算机可读介质。计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或介质。
计算机可读介质的更具体示例包括但不限于具有一条或多条导线的电连接或其他有形存储介质，例如便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光盘只读存储器(CD-ROM)或其他光或磁存储装置。
可编程逻辑可以被永久地或暂时地固定在有形存储介质中，例如半导体存储器装置(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存可编程RAM)、磁存储器装置(例如软盘或硬盘)、光存储器装置(例如CD-ROM)或其他存储器装置。
可编程逻辑可以被固定在信号中，该信号可以使用各种通信技术中的任何一种传输到计算机，这些通信技术包括但绝不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、网络技术和互联网技术。
可编程逻辑可以作为附带印刷文档或电子文档(例如，压缩包软件)的可移动存储介质被分发，预载有计算机系统(例如，在系统ROM或固定磁盘上)，或者通过通信系统(例如，互联网或万维网)从服务器或电子公告板被分发。当然，一些方面可以被实施为软件(例如，计算机程序产品)和硬件的组合。还有的其他实施例可以完全由硬件或完全由软件被实施。
虽然已经描述了某些示例性方面并在附图中示出，但是应当理解，这些方面是说明性的，并且实施例不限于示出和描述的特定构造和布置，因为除了以上段落中阐述的那些之外，各种其他改变、组合、省略、修改和替换都是可能的。
本领域技术人员将理解，可以配置刚刚描述的实施例的各种改编、修改和/或组合。因此，应该理解的是，在所附权利要求的范围内，本公开可以以不同于本文具体描述的方式实施。例如，除非另有明确说明，否则本文所述的过程的步骤可以以不同于本文所述的顺序执行，并且一个或多个步骤可以组合、拆分或同时执行。
鉴于本公开内容，本领域技术人员还将理解，本文所述的不同实施例或方面可以组合起来形成其他实施例。
[参考符号列表]
1 燃烧室，气缸
2 活塞
3 进气阀
4 排气阀
5 喷射器
6 火花塞
7 喷雾流

Claims (13)

1.一种用于控制内燃机的燃料喷射的方法，其特征在于，所述内燃机包括至少一个气缸，其中燃烧室由气缸壁、气缸盖和活塞的顶部形成，所述活塞由曲轴驱动在所述气缸中往复运动，
至少一个燃料喷射器，被配置为将燃料喷射到所述燃烧室中，
以及至少一个控制装置，被配置为控制所述燃料喷射，其中
所述燃料喷射通过以下被控制
在喷射循环的预定时间点，将计算的待喷射到所述燃烧室中的燃料的喷雾穿透长度与喷雾穿透长度阈值进行比较，第一预定时间点是所述喷射循环的结束，
通过在计算的喷雾穿透长度小于或等于所述喷雾穿透长度阈值的所述喷射循环的所述预定时间点将喷射信号设定为正值)，以及在所述计算的喷雾穿透长度超过所述喷雾穿透长度阈值的所述喷射循环的所述预定时间点将所述喷射信号重置为零，直到基于先前生成的燃料喷射曲线计算的燃料量超过预定燃料量为止，，来生成包括多次燃料喷射的燃料喷射曲线，以及
将生成的燃料喷射曲线发送至所述喷射器用于进行所述喷射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷雾穿透长度阈值是根据所述活塞的位置和预定燃烧模式来确定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用物理模型计算待喷射燃料的所述喷雾穿透长度，所述物理模型考虑了所述燃料压力、所述燃料温度和所述燃烧室内的状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述计算的喷雾穿透长度超过所述喷雾穿透长度阈值时，通过逆向计算来确定喷射的开始。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过将所述喷射信号重置为零的下降沿和通过将所述喷射信号设定为所述正值的后续上升沿之间的所述燃料喷射曲线的时间段长于预定时间阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射循环的结束取决于与所述内燃机的点火正时相关的所述预定燃烧模式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述燃料喷射曲线由在所述喷射循环结束时开始的反向计算生成，其中被确定为第一的上升沿表征最后喷射的结束，以及被确定为最后的下降沿表征第一喷射的开始。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
通过使用物理液压模型计算与所述燃料喷射曲线的最后下降沿和先前上升沿之间的时间段相对应的喷射的燃料量，并且将计算的燃料量加到先前计算的燃料量的总和，直到所述先前计算的燃料量的总和超过所述预定燃料量为止，在每次重置所述喷射信号时，基于所述先前生成的燃料喷射曲线计算的所述燃料量被确定。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
根据基于所述先前生成的燃料喷射曲线计算的所述燃料量和所述预定燃料量之间的差异来确定所述第一喷射的开始。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射循环的所述预定时间点相对于所述内燃机的曲轴角度以等距间隔布置，在所述喷射循环的所述预定时间点确定所述燃料喷射曲线。
11.一种用于内燃机的控制装置，其特征在于，所述内燃机包括
至少一个气缸，其中燃烧室由气缸壁和活塞的顶部形成，所述活塞由曲轴驱动在所述气缸中往复运动，
至少一个燃料喷射器，被配置为将燃料喷射到所述燃烧室中，其中
所述控制装置被配置为进行根据权利要求1所述的方法。
12.一种内燃机，其特征在于，包括
至少一个气缸，其中燃烧室由气缸壁和活塞的顶部形成，所述活塞由曲轴驱动在所述气缸中往复运动，
至少一个燃料喷射器，
和根据权利要求11所述的控制装置，所述燃料喷射器被配置为将燃料喷射到所述燃烧室中。
13.一种可存储在存储器中的计算机程序产品，其特征在于，包括指令，当由计算机执行时，所述指令使所述计算机进行根据权利要求1所述的方法。
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