CN1989335A - 动力燃油喷射控制压力设定点限制 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机燃油系统，其对燃油喷射器(26)施加喷射控制压力来推动燃油进入燃烧室(28)。控制系统(22)的处理器产生用于表示所要求的喷射控制压力的喷射控制压力设定点数据值，并评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合由来自信号发生器(132)的用于关于内燃机速度(N)最小动态极限的数据值和来自信号发生器(130)的用于关于内燃机温度(EOT)最大动态极限的数据值限定的允许动态范围(ICPC_SP)，随后处理所要求的喷射控制压力数据值以控制由燃油系统施加到燃油喷射器(26)的燃油喷射压力，并限制所要求的喷射控制压力的数据值到允许的动态范围(ICPC_SP)。

Description

动力燃油喷射控制压力设定点限制
技术领域
本发明涉及具有燃油喷入其中的射腔室的内燃机，并涉及关于用于强有力喷射燃油的水压的闭环控制的系统和方法。更具体地，本发明涉及内燃机、系统、和方法，其中燃油通过喷射控制压力以适当定时关系直接推入内燃机燃烧室、使内燃机操作来与空气混合，并迫于由活塞施加在混合物上的压力点燃，该活塞包含在形成燃烧室的内燃机汽缸内。
背景技术
一种已知的电子内燃机控制系统包括基于处理机的内燃机控制器，其处理各种来源的数据以产生控制数据用于控制内燃机的某些参数，包括通过将燃油喷射入内燃机燃烧室的内燃机加燃料。内燃机加燃料的控制包括几个因素。一个是在喷射时喷射燃油的量。另一个是喷射的定时。因此，控制系统必须设置喷射燃油的量和在内燃机操作循环时喷射发生的定时。
一种已知的驱动机动车辆的柴油机具有将油在压力下输送到用作电子致动燃油喷射装置的油轨的油泵，或者仅仅是燃油喷射器，其使用来自油轨的油来推动燃油的喷射。油轨中的油的压力有时较佳地为喷射器控制压力，或ICP，且该压力在适当的ICP控制方案的控制下，该控制方案是内燃机控制系统中执行的全部内燃机控制方案中的一个元素。ICP是设置喷射期间喷射燃油的量的因素。
美国专利第5,460,329、5,597,118、5,722,373、和6,029,628中揭露了包含燃油喷射装置的燃油系统的实例，该燃油喷射装置利用ICP油通过柱塞推动燃油进入燃烧室。后者的装置具有一柱塞，其通过来自油轨的ICP下的油设置在泵腔内来推动燃油排出装置的内部泵腔。ICP油压将装置内的燃油压力放大到足够大数量以推动在装置出口处通常关闭的控制阀打开。当出口控制阀打开时，放大的燃油压力推动燃油通过出口并进入相应的燃烧室。
因为油轨内的ICP是设定喷射期间燃油喷射量的重要因素，精确控制ICP的能力在内燃机控制方案中显然很重要。因为改变内燃机条件可以不同的易于改变ICP的方式作用，所以ICP的控制当然复杂。
由于内燃机控制器的处理器对某些数据处理以设置所要求的ICP引起的所要求的ICP中的变化是复杂的一个原因。另一个原因是特定的油系统怎样响应变化的情况。因此，ICP的闭环控制是用于确保实际ICP对所要求ICP最佳响应的一种方案。因为燃油喷射的控制影响排气管排放，燃油喷射控制的改进可降低排气管排放中不合要求燃烧产物的量。在那些涉及排气管排放法律和法规变得越来越严格的地方，达到降低的排气管排放的能力看来对内燃机和汽车制造商来说是至关重要的。
发明内容
简言之，本发明涉及以新的方法利用某些已知参数的ICP控制的改进。2003年10月24日提交的，本发明人之一——R·罗德里格斯名义下的自有美国实用专利第10/692,866，涉及用于ICP闭环控制的图预定增益。部分控制方案包括通过从表示所要求ICP的数据值中抽象出表示实际ICP的数据值来改进ICP错误数据。用于ICP错误数据的数据值是用于ICP闭环控制的错误输入。
本发明在产生关于所要求的ICP的数据值的上下文中提出，并尤其是涉及所要求ICP设定点极限的动态调节的创新方案。
需要实现所要求的内燃机性能同时符合排气管排放要求对内燃机设计施加了严格的要求。内燃机温度和内燃机速度是通常用于燃油喷射控制方案中的参数。本发明以新的方式利用这些参数建立用于所要求ICP的设定点上限和下限。
随着内燃机温度和内燃机速度改变，动态调节设定点上限和下限，其方式是努力保持高质量的燃油喷射来确保符合相关的排气管排放要求而不损害所要求的内燃机操作和性能。
因此，本发明的一般方面涉及一种包括燃油系统的内燃机，该燃油系统对燃油喷射器施加喷射控制压力来推动燃油进入燃烧室，且燃油控制系统包括处理器，用于处理数据以产生用于表示所要求的喷射控制压力的喷射控制压力设定点数据值。
处理器评价或赋值喷射控制压力设定点数据值以符合由用于关于内燃机速度最小动态极限的数据值和用于关于内燃机温度最大动态极限的数据值限定的允许动态范围，随后处理所要求的喷射控制压力数据值以控制由燃油系统施加到燃油喷射器的燃油喷射压力，并限制所要求的喷射控制压力的数据值到允许的动态范围内。
另一一般方面涉及刚刚所描述的控制系统。该另一方面还涉及所述控制系统执行的方法。
前述的，以及本发明更多的特征和优点可从以下描述了现在预期的实施本发明最优模式的本发明优选实施例的揭示中看出。本说明书包括附图，现如下简要描述。
附图说明
图1是关于本发明认为的一部分示例性柴油机的一般原理图。
图2是根据本发明控制方案示例性实施例的示意性软件方案图。
具体实施方式
图1示出了关于本发明原理认为的一部分示例性柴油机的原理图。内燃机20用于驱动机动车辆并包括基于处理器的内燃机控制系统22，其处理各种来源的数据以产生各种控制数据来控制内燃机操作的各个方面。由控制系统22处理的数据可在外部源，例如传感器形成，和/或内部产生。
控制系统22包括喷射驱动器模块24来控制电子致动燃油喷射装置26的操作。每个装置26安装在内燃机上，内燃机与由活塞30在其中往复运动的内燃机汽缸28示出的相应的内燃机燃烧室相连。每个活塞通过相应的连杆34与机轴32偶合。内燃机控制系统22的处理器可足够快地处理数据来实时计算装置致动的定时和持续时间来设定定时和加燃油量。
内燃机20还包括油系统36，其具有泵38来从机油箱抽取油并将油在压力下传输到油轨40，该油轨40有效地作为控制流体用于向单个装置26供应油的总管。喷射压力调节器(IPR)阀门42在控制系统22的控制下通过IPR驱动器44来调节油轨40内油的液压。IPR阀门的一个实例包括电动机械致动器，其在工作循环的工作循环调整电压增加时引起阀门逐渐打开，由此逐渐将抽取的油从油轨40传输走。
每个装置26包括装在内燃机20上的本体46，内燃机与油轨40、相应的汽缸28、和燃油源48相连。装置26具有接线盒50来提供它的致动器到喷射驱动器模块24的电子连接。燃油源48向本体46的入口通道52供应液体燃油。本体46还包括燃油出口通道，即喷嘴54，燃油通过它喷射到汽缸28内，以及与油轨40内的油连通的控制流体入口通道56。
油轨40内的油的液压提供喷射控制压力或ICP，且这时根据上述美国申请第10/692,866号所述的方案控制的压力。每个装置26具有柱塞，其在装置操作的喷射阶段通过油在ICP下从油轨40将燃油推出泵腔而置于内部泵腔内。柱塞的定时和冲程由控制系统22控制。通过柱塞施加的ICP作用在泵腔内的燃油上，将燃油压力放大到足以用来将喷嘴54内通常关闭的阀门打开，使得由于放置柱塞放大的燃油压力推动燃油通过喷嘴进入汽缸28。油轨40内的实际ICP由控制系统22通过驱动器44作用在IPR阀门42上控制。
控制方案操作来建立所要求的ICP设定点并引起阀门42以促使油轨40内的实际ICP到所要求的设定点的方式操作。随着内燃机20运行和用于ICP设定点改变的改变的情况要求，方案继续促使实际ICP跟随变化的所要求的ICP设定点。可从那个申请中得知具体细节，不需要在此重复。
图2示出了形成控制系统22包含的总体控制方案一部分的本发明的具体实例。
美国申请第10/692,866号所述的方案根据各种参数，包括内燃机温度、大气压、内燃机速度和所要求的内燃机加燃油设置要求的ICP。表示内燃机温度(参数EOT)的数据值从任何适当的来源，如图1所示的内燃机油温度传感器60获得。表示内燃机速度(参数N)的数据值从任何适当的来源，如图1所示的机轴传感器64获得。
用于内燃机温度EOT的数据值输入信号发生器130，且用于内燃机速度N的数据值输入信号发生器132。信号发生器130包含多个数据值，每个表示特定的ICP的最大极限设定点。每个数据值与内燃机温度超过温度范围的相应微小跨度相关。对于任何给定的落入这些微小跨度的温度，信号发生器130将对ICP的最大极限设定点提供相应值。
信号发生器132包含许多数据值，每个表示ICP的特定最小极限设定点。每个数据值与内燃机速度超过内燃机速度范围的相应微小跨度相关。对于任何给定的落入这些微小跨度的速度，信号发生器132将对ICP的最小极限设定点提供相应值。
用于所要求ICP的数据值使用适当的运算法则计算。数据值用参数ICPC-T13标识，且只要它在信号发生器130、132允许的动态范围内，数据值就通过评价函数134传递给ICP所要求的过滤指定的过滤器。如果ICPC T13的数据值大于由信号发生器130设定的最大极限的数据值，则由信号发生器130设定的最大极限的数据值被传递到过滤器。如果ICPC T13的数据值小于由信号发生器132设定的最小极限的数据值，则由信号发生器132设定的数据值被传递到过滤器。违反由这些极限限定的允许范围的ICPC T13的赋值导致用于传递到过滤器的参数ICPC SP的数据值。然后过滤器提供用于所要求ICP的数据值，由美国申请第10/692,866号中的数据参数ICPC DES表示。
使用用于最大可允许ICP的动态调节的内燃机温度的揭示方案可防止变化的条件免受由于油黏性作用内燃机以不合要求方式影响内燃机。使用用于最小ICP的动态调节的内燃机速度的方案可防止变化的条件免受以可能有害影响燃烧质量方式限制加燃油。
尽管描述和说明了本发明的现有优选实施例，应当理解本发明的原理适用于落入以下权利要求书范围的所有实施例。

Claims (8)

1.一种内燃机(20)，包括：
一燃油系统，所述燃油系统对燃油喷射器(26)施加喷射控制压力(ICP)，以推动燃油进入燃烧室(28)；以及
一控制系统(22)，包括一处理器，用于处理数据以产生用于表示所要求喷射控制压力(ICP_DES)的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的数据值，用来评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合由关于内燃机(20)速度的最小动态极限的数据值和关于内燃机(20)温度的最大动态极限的数据值限定的可允许动态范围(ICPC_SP)，并用来限制所要求的喷射控制压力(ICP_DES)的数据值，该所述数据值随后被处理以控制由燃油系统施加到燃油喷射器(26)上的喷射控制压力到可允许的动态范围。
2.如权利要求1所述的内燃机(20)，其特征在于，所述控制系统(22)包括一信号发生器(130)，所述信号发生器(130)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机温度超过温度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最大极限；以及所述处理器处理表示根据信号发生器(130)的内燃机温度(EOT)的数据值，以当所述处理器评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，使得关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最大极限的相应数据值被处理为动态范围的一个极限。
3.如权利要求1所述的内燃机(20)，其特征在于，所述控制系统(22)包括一信号发生器(132)，所述信号发生器(132)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机速度超过内燃机速度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最小极限；以及所述处理器处理表示根据信号发生器的内燃机速度(N)的数据值，以当所述处理器评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，使得关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最小极限的相应数据值被处理为动态范围的一个极限。
4.如权利要求1所述的内燃机(20)，其特征在于，所述控制系统(22)包括第一信号发生器(130)，所述信号发生器(130)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机温度超过温度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最大极限；以及第二信号发生器(132)，所述信号发生器(132)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机速度(N)超过内燃机速度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最小极限；所述处理器处理表示根据第一信号发生器(130)的内燃机温度(EOT)的数据值，以当所述处理器评价喷射控制压力(ICP)设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，使得关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最大极限的相应数据值被处理为动态范围的一个极限，且处理器处理表示根据第二信号发生器(132)的内燃机速度(N)的数据值，以当所述处理器评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最小极限的相应数据值被处理为动态范围的另一个极限。
5.一种操作内燃机(20)的方法，所述内燃机具有对燃油喷射器(26)施加喷射控制压力(ICP)以推动燃油进入燃烧室(28)的燃油系统，以及包括一处理器的控制系统(22)，所述处理器用来处理数据以产生表示所要求喷射控制压力(ICP_DES)的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的数据值，所述方法包括：
处理数据以评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合由关于内燃机速度(N)的最小动态极限的数据值和关于内燃机温度(EOT)的最大动态极限的数据值限定的可允许动态范围(ICPC_SP)，并限制所要求的喷射控制压力(ICP_DES)的数据值，该数据值随后被处理以控制由燃油系统施加到燃油喷射器(26)上的喷射控制压力(ICP)到可允许的动态范围(ICPC_SP)。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括处理表示根据信号发生器(130)的内燃机温度(EOT)的数据值，所述信号发生器(130)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机温度(EOT)超过温度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最大极限，以当所述处理器评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，使得关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最大极限的相应数据值被处理为动态范围的一个极限。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括处理表示根据信号发生器(132)的内燃机速度(N)的数据值，所述信号发生器(132)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机速度(N)超过内燃机速度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最小极限，以当所述处理器评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，使得关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最小极限的相应数据值被处理为动态范围的一个极限。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括处理表示根据第一信号发生器(130)的内燃机温度(EOT)的数据值，所述第一信号发生器(130)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机温度(EOT)超过温度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最大极限，以当所述处理器评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，使得关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最大极限的相应数据值被处理为动态范围的一个极限；以及处理表示根据信号发生器(132)的内燃机速度(N)的数据值，所述信号发生器(132)包括多个数据值，每个数据值表示与内燃机速度(N)超过内燃机速度范围的相应微小跨度相关的喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的特定最小极限，以当所述处理器评价喷射控制压力设定点(ICPC_T13)数据值以符合可允许动态范围(ICPC_SP)时，使得关于喷射控制压力设定点(ICPC_T13)的最小极限的相应数据值被处理为动态范围的一个极限。
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