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技术领域

本发明总体涉及一种操作机动车辆的内燃发动机的方法，所述内燃发动 机诸如是柴油发动机或者汽油发动机。更特别地，本发明涉及一种确定由发 动机燃料喷射器喷射的实际燃料量以及该燃料喷射实际发生的时刻的方法。

背景技术

已知机动车辆的内燃发动机通常包括燃料喷射系统，所述燃料喷射系统 包括将处于高压的燃料输送到燃料轨的高压燃料泵以及与燃料轨流体连通 的多个燃料喷射器，多个燃料喷射器中的每个被设置用于将计量的量的燃料 喷射到发动机的对应燃烧室内。

常规地，根据多喷射模式，每个燃料喷射器在每个发动机循环执行多个 喷射脉冲。该多喷射模式通常包括主喷射和若干较小的喷射，所述主喷射被 执行以在曲轴处产生扭矩，所述若干较小的喷射被在主喷射之前执行(例如， 先导喷射和预喷射)和/或在主喷射之后执行(例如，后喷射和后置喷射)。 这些较小的喷射脉冲中的每个用于将少量的燃料喷射到燃烧室中，通常为少 于2.5mm³(例如1mm³)，以减少内燃发动机的污染物排放和/或燃烧噪声。

燃烧喷射器通常实施为机电阀，所述机电阀具有针状件和电磁致动器 (例如，螺线管)，所述针状件通常通过弹簧在关闭方向上偏置，所述电磁 致动器(例如，螺线管)使得针状件响应于通电电流而朝向打开位置移动。 通电电流由电子控制单元提供，所述电子控制单元通常构造为确定待由每个 单个的喷射脉冲喷射的燃料量，以计算用于喷射期望的燃料量所需要的通电 电流的持续时间(即，通电时间)，从而最终相应地给燃料喷射器通电。

然而，可能发生的是，在喷射脉冲期间实际喷射的燃料量不同于期望的 喷射燃料量。该不期望的情况可能由若干因素导致，所述因素包括喷射特征 的漂移和燃料喷射器的生产扩散。特别地，电命令与喷射器针状件位移之间 的关联可能不由理想情况影响、难以在喷射器制造期间控制，诸如，致动器 的磁导率漂移、针状件的弹簧系数的公差、老化效应以及温度依赖性。因此， 很可能的是，两个燃料喷射器(即使是相同的生产槽)响应于相同的电命令 而不同地表现。

作为这些因素的结果，对于给定的通电时间和给定的燃料轨压力，实际 上喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料量可能在喷射器-喷射器之间不同和/ 或随着喷射系统的老化而变化。

这一问题对于较小的喷射脉冲是关键的，为了在污染物排放和燃烧噪声 的方面实现期望的改进，所述较小的喷射脉冲的良好的精确度和可重复性是 必要的。

为了解决这一缺点，在内燃发动机在关闭状态下运行的同时，电子控制 单元常规地构造为执行用于定时测量由每个燃料喷射器喷射的实际燃料量 的规程。

根据已知的解决方案，实际喷射的燃料量可以基于从不同类型的传感器 (诸如，爆震传感器)得出的输入信号估算或者基于曲轴轮信号而估算。

这些现有解决方案的缺点在于，该燃料量估算是间接的并且涉及例如曲 轴轮信号或者其他信号容易由噪声以及来自于外部环境(诸如，不平的路面、 电载荷以及其他外部和内部情况)所有类型的干扰所影响，以至于产生的估 算可能并不总是可靠的。

另一缺点在于，这些已知的解决方案中的一部分不能够在执行所谓的 “停止和启动航行规程”期间被执行。

停止和启动航行策略是设置用于当机动车辆滑行时使得离合器断开接 合并且关闭发动机的策略，从而节省燃料和减少污染物排放。在这些情况下， 由于离合器断开接合，涉及燃料喷射量的常规估算的传感器中的一部分不能 够被使用。

已知的解决方案的又一缺点在于，所述传感器不能够测量喷射的开始 (SOI)。SOI是表示喷射脉冲开始的参数并且通常就发动机曲轴的角度位置 表示。

SOI理想地与电子控制单元向燃料喷射器施加通电电流的时刻一致。然 而，由于燃料喷射器(特别是螺线管喷射器)的结构设计，总是存在通电电 流的施加于燃料喷射器实际打开之间的一定延迟。该延迟并不是对于所有燃 料喷射器相同的，而是受也影响燃料喷射量的相同因素——诸如，致动器的 磁导率漂移、针状件弹簧系数的公差、老化效应以及温度依赖性——影响。 结果，可能发生的是，即使在通电电流在同一时刻施加的情况下，两个相同 类型的(例如，相同生产槽的)燃料喷射器也在不同时刻打开。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定由燃料喷射器喷射的实际燃料量的策略， 所述策略更加可靠并且相对于已知的策略而言更少受到外部干扰的影响。

本发明的另一目的是提供一种用于确定燃料喷射实际上发生的时刻的 策略。

本发明的又一目的是借助于合理的并且甚至廉价的解决方案而满足这 些目的。

通过本发明的具有独立权利要求记载的特征的实施方式实现这些以及 其他目的。从属权利要求限定本发明的优选和/或特别有利的方面。

更特别地，本发明的实施方式提供一种操作内燃发动机的方法，其中， 内燃发动机包括与燃料泵和燃料喷射器流体连通的燃料轨，并且其中所述方 法包括以下步骤：

-操作燃料喷射器以执行燃料喷射，

-在燃料喷射期间，对代表燃料轨内的燃料压力的信号进行采样，

-使用压力信号作为第一积分变换的输入，得到第一函数的输出值，所 述第一函数具有作为变量的由燃料喷射器导致的燃料轨压力降以及表示燃 料喷射开始的时刻的定时参数；

-使用压力信号作为第二积分变化的输入，得到作为输出的第二函数的 值，所述第二函数具有作为变量的由燃料喷射器导致的燃料轨压力降以及表 示燃料喷射发生的时刻的定时参数，

-使用第一函数的值和第二函数的值来计算由燃料喷射器导致的燃料 轨压力降的值以及定时参数的值，

-计算由燃料喷射器喷射的燃料量的值，其作为燃料轨压力降的计算值 的函数。

该解决方案提供一种确定实际喷射的燃料量和燃料喷射器的实际定时 的可靠和有效的策略，其具有低的计算工作量并且不需要另外的传感器，从 而是成本有效的解决方案。

而且，提出的策略可以在强烈的瞬变期间进行并且甚至在执行停止和启 动航行策略期间进行，这是因此燃料轨内的压力不受离合器影响。

根据本发明的方面，燃料轨压力信号可以在衢州角度区域(即，称为发 动机曲轴的角度位置)中采样。

这一方面的优点在于，燃料喷射量的确定独立于发动机速度。

根据本发明的另一方面，第一函数的值可以通过如下积分变换计算：

L α = ∫ 0 2 π P ( θ ) · c o s ( θ ) d ( θ ) ≅ T α ( ΔP i n j , γ i n j ) = ΔP i n j · sinγ i n j ]]>

其中，L_α是第一函数T_α的值，P是燃料轨压力，θ是曲轴的角位置，0 是在曲轴角度区域中的积分区间[0,2π]的预定起始值，2π是在曲轴角度区 域中的积分区间[0,2π]的预定最终值，ΔP_inj是由燃料喷射器导致的燃料轨 压力降，γ_inj是燃料喷射与积分区间的起始值0的角距离。

如能够从等式理解的那样，该积分变换能够有效地得到第一函数T_α的 值L_α，该值具有良好的逼近、仅仅取决于燃料轨压力降ΔP_inj以及燃料喷射 实际发生的时刻，即，角距离γ_inj。

根据本发明的另一方面，第二函数的值可以通过如下积分变换来计算：

L β = ∫ 0 2 π P ( θ ) · sin ( θ ) d ( θ ) ≅ T β ( ΔP i n j , γ i n j ) = ΔP i n j · ( 1 - cosγ in j ) ]]>

其中，L_β是第二函数T_β的值，P是燃料轨压力，θ是曲轴的角位置， 0是在曲轴角度区域中的积分区间[0,2π]的预定起始值，2π是在曲轴角度区 域中的积分区间[0,2π]的预定最终值，ΔP_inj是由燃料喷射器导致的燃料轨 压力降，γ_inj是燃料喷射与积分区间的起始值的角距离。

如能够从等式理解的那样，该积分变化能够有效地得到第二函数T_β的 值L_β，该值具有良好的逼近、仅仅取决于燃料轨压力降和燃料喷射实际发生 的时刻，其又由角距离γ_inj表示。

本发明的一个方面提供为，积分区间的起始值可以是曲轴的一角位置， 对于该角位置，燃料泵的活塞已经完成了压缩冲程。

该解决方案保证，在积分区间期间，燃料轨压力不受泵影响。

根据本发明的另一方面，由燃料喷射器喷射的燃料量的值可以将燃料轨 的液压容量考虑在内而计算。

这一方面提供了用于计算从燃料轨内的压力降开始的燃料喷射量的可 靠的解决方案。

本发明的一个方面特别地提供为，液压容量可以基于燃料轨内的压力的 平均值而变化。

本发明的这一方面提高了该策略的可靠性，这是由于燃料轨的液压容量 通常取决于压力水平。

根据本发明的另一方面，液压容量的值可以借助学习程序来确定，所述 学习程序在发动机处于燃料切断状态(即使在执行停止和启动航行策略期间) 操作时被执行、并且所述学习程序包括以下步骤：

-操作燃料泵以在每个压缩冲程将预定体积的燃料输送到燃料轨中，

-测量由于输送所述体积的燃料导致的燃料轨压力增量的值，

-计算液压容量的值，所述液压容量的值作为输送到燃料轨中的燃料的 体积以及燃料轨压力增量的测量值的函数。

该解决方案提供了用于获得燃料轨的液压容量的可靠和有效策略。

本发明的一个方面提供为，学习程序可以包括以下步骤：

-计算在在输送所述体积的燃料期间燃料轨压力的平均值，

-存储液压容量的计算值，从而使得液压容量的计算值与燃料轨压力的 计算平均值相关联。

该解决方案产生阵列或映射，所述阵列或映射使得燃料轨压力的每个值 与液压容量的对应值相关联，这又可以有效地用来计算燃料喷射量。

根据本发明的一个方面，由燃料喷射器执行的燃料喷射可以包括单个喷 射脉冲。

可以在内燃发动机在关闭状态下运行的同时实施的本发明的这一方面 可以可靠地用来确定由单个喷射脉冲实际上喷射的燃料量。

根据本发明的另一方面，例如根据多喷射模式，由燃料喷射器执行的燃 料喷射可以包括多个喷射脉冲。

可以在关闭状态模式或者正常操作模式下实施的本发明的这一方面能 够有效地用来确定在每个发动机循环由燃料喷射器实际喷射的总的燃料量。

在任何情况下，该方法可以进一步包括以下步骤：

-计算燃料喷射量的计算值与燃料喷射量的预定目标值之间的差，

-使用所计算的差来修正燃料喷射器的通电时间。

本发明的这一方面实现了用于补偿燃料喷射量的可能的误差的闭环控 制策略。

本发明的另一方面提供为，所述方法包括以下步骤：

-计算定时参数的计算值与定时参数的预定值之间的差，

-使用所计算的差来修正燃料喷射器的喷射的开始。

本发明的这一方面实现了用于补偿喷射定时的可能的误差的闭环控制 策略。

本发明的方法可以借助于包括用于执行上述方法的所有步骤的计算机 长须代码的计算机程序而执行，并且能够为包括计算机程序的计算机程序产 品的形式。所述方法还可以实施为电磁信号，所述信号被调制以携带表示用 于执行所述方法的所有步骤的计算机程序的数据比特序列。

本发明的另一实施方式提供一种内燃发动机，所述内燃发动机包括与燃 料泵和燃料喷射器流体连通的燃料轨以及电子控制单元，所述电子控制单元 被配置为：

-操作燃料喷射器以执行燃料喷射，

-在燃料喷射期间，对代表燃料轨内的燃料压力的信号进行采样，

-使用压力信号作为第一积分变换的输入，得到作为输出的第一函数的 值，所述第一函数具有作为变量的由燃料喷射导致的燃料轨压力降以及表示 燃料喷射开始的时刻的定时参数，

-使用压力信号作为第二积分变换的输入，得到作为输出的第二函数的 值，所述第二函数具有作为变量的由燃料喷射导致的燃料轨压力降以及表示 燃料喷射开始的时刻的定时参数，

-使用第一函数的值和第二函数的值来计算由燃料喷射导致的燃料轨 压力降和的值以及定时参数的值，

-计算作为燃料轨压力降的值的函数的、由燃料喷射所喷射的燃料量的 值。

这一实施方式基本上实现与上述相同的效果，特别地实现以低的计算量 且不需要另外的传感器来提供用于确定实际喷射燃料量和燃料喷射的实际 定时的可靠和有效的策略，从而呈现成本有效的解决方案。

根据本发明的一个方面，电子控制单元可以被配置为对曲轴角域(即， 称为发动机曲轴的角位置)中的燃料轨压力信号进行采样。

这一方面的优点在于，燃料喷射量的确定独立于发动机速度。

根据本发明的另一方面，电子控制单元可以被配置为通过如下积分变换 来计算第一函数的值：

L α = ∫ 0 2 π P ( θ ) · c o s ( θ ) d ( θ ) ≅ T α ( ΔP i n j , γ i n j ) = ΔP i n j · sinγ i n j ]]>

其中，L_α是第一函数T_α的值，P是燃料轨压力，θ是曲轴的角位置，0 是在曲轴角域中积分区间[0,2π]的预定起始值，2π是在曲轴角域中积分区 间[0,2π]的预定最终值，ΔP_inj是由燃料喷射导致的燃料轨压力降，γ_inj是燃 料喷射与积分区间的起始值0的角距离。

如能够从等式理解的那样，该积分变换能够有效地得到第一函数T_α的 值L_α，该值具有良好的逼近、仅仅根据燃料轨压力降ΔP_inj和燃料喷射发生 的时刻，即角距离γ_inj。

根据本发明的另一方面，电子控制单元可以被配置为通过如下积分变换 来计算第二函数的值：

L β = ∫ 0 2 π P ( θ ) · sin ( θ ) d ( θ ) ≅ T β ( ΔP i n j , γ i n j ) = ΔP i n j · ( 1 - cosγ i n j ) ]]>

其中，L_β是第二函数T_β的值，P是燃料轨压力，θ是曲轴的角位置， 0是曲轴角域中的积分区间[0，2π]的预定起始值，2π是在曲轴角域中积分 区间[0,2π]的预定最终值，ΔP_inj是由燃料喷射导致的燃料轨压力降，γ_inj是 燃料喷射与积分区间的起始值0的角距离。

如能够从等式理解的那样，该积分变化能够有效地得到第二函数T_β的 值L_β，该值具有良好的逼近、仅仅取决于燃料轨压力降和燃料喷射实际发生 的时刻，其又由角距离γ_inj表示。

本发明的一个方面提供为，积分区间的起始值可以是曲轴的一角位置， 对于该角位置，燃料泵的活塞已经完成了压缩冲程。

该解决方案保证，在积分区间期间，燃料轨压力不受泵影响。

根据本发明的另一方面，电子控制单元可以被配置为将燃料轨的液压容 量考虑在内而计算由燃料喷射所喷射的燃料量的值。

本发明的这一方面提供了用于计算从燃料轨内的压力降开始的燃料喷 射量的可靠解决方案。

本发明的一个方面特别地提供为，电子控制单元可以被配置为基于燃料 轨内的压力的平均值而改变液压容量的值。

由于燃料轨的液压容量通常取决于压力水平，因此本发明的这一方面增 加了策略的可靠性。

根据本发明的另一方面，电子控制单元可以被配置为借助学习程序确定 液压容量的值，所述学习程序在发动机处于燃料切断状态操作(即使在执行 停止和启动航行策略期间)时被执行、并且所述学习程序包括以下步骤：

-操作燃料泵以在每个压缩冲程将预定体积的燃料输送到燃料轨中，

-测量由于输送所述体积的燃料而导致的燃料轨压力增量的值，

-计算液压容量的值，所述液压容量作为输送到燃料轨中的燃料的体积 以及燃料轨压力增量的测量值的函数。

该解决方案提供一种用于得到燃料轨的液压容量的可靠和有效的策略。

本发明的一个方面提供为，学习程序进一步包括以下步骤：

-计算在输送所述体积的燃料期间燃料轨压力的平均值，

-存储液压容量的计算值，从而使得液压容量的计算值与燃料轨压力的 计算平均值相关联。

该解决方案允许产生阵列或映射，所述阵列或映射使得燃料轨压力的每 个值与液压容量的对应值相关联，这又可以有效地用来计算燃料喷射量。

根据本发明的一个方面，由燃料喷射器执行的燃料喷射可以包括单个喷 射脉冲。

可以在内燃发动机在关闭状态下运行的同时实施的本发明的这一方面 可以可靠地用来确定由单个喷射脉冲实际上喷射的燃料量。

根据本发明的另一方面，例如根据多喷射模式，由燃料喷射器执行的燃 料喷射可以包括多个喷射脉冲。

可以在关闭状态模式或者正常操作模式下实施的本发明的这一方面能 够有效地用来确定在每个发动机循环由燃料喷射器实际喷射的总的燃料量。

在任何情况下，电子控制单元可以进一步被配置为：

-计算燃料喷射量的值与燃料喷射量的预定目标值之间的差，

-使用所计算的差来修正燃料喷射器的通电时间。

本发明的这一方面实现了用于补偿燃料喷射量的可能的误差的闭环控 制策略。

本发明的另一方面提供为，电子控制单元可以被配置为：

-计算定时参数的计算值与定时参数的预定目标值之间的差，

-使用所计算的差来修正燃料喷射器的喷射的开始。

本发明的这一方面实现了用于补偿喷射定时的可能的误差的闭环控制 策略。

本发明的另一实施方式提供一种用于操作内燃发动机的装置，其中，内 燃发动机包括与燃料泵和燃料喷射器流体连通的燃料轨，所述装置包括：

-用于操作燃料喷射器以进行燃料喷射的器件，

-用于对表示在燃料喷射期间燃料轨内的燃料压力的信号进行采样的 器件，

-用于使用压力信号作为第一积分变换的输入而得到作为输出的第一 函数的值的器件，所述第一函数具有作为变量的由燃料喷射导致的燃料轨压 力降和表示燃料喷射开始的时刻的定时参数，

-用于使用压力信号作为第二积分变换的输入而得到作为输出的第二 函数的值的器件，所述第二函数具有作为变量的由燃料喷射导致的燃料轨压 力降和表示燃料喷射开始的时刻的定时参数，

-用于使用第一函数的值和第二函数的值来计算由燃料喷射导致的燃 料轨压力降的值以及定时参数的值的器件，

-用于计算作为燃料轨压力降的值的函数的、由第一喷射所喷射的燃料 量的值的器件。

这一实施方式基本上实现与上述相同的效果，特别地实现以低的计算量 且不需要另外的传感器来提供用于确定实际喷射燃料量和燃料喷射的实际 定时的可靠和有效的策略，从而呈现成本有效的解决方案。

根据本发明的一个方面，该装置可以包括用于对曲轴角域(即，称为发 动机曲轴的角位置)中的燃料轨压力信号进行采样的器件。

本发明的这一方面的优点在于，燃料喷射量的确定对于发动机速度。

根据本发明的另一方面，该装置可以包括用于通过如下积分变换来计算 第一函数的值的器件：

L α = ∫ 0 2 π P ( θ ) · c o s ( θ ) d ( θ ) ≅ T α ( ΔP i n j , γ i n j ) = ΔP i n j · sinγ i n j ]]>

其中，L_α是第一函数T_α的值，P是燃料轨压力，θ是曲轴的角位置，0 是在曲轴角域中积分区间[0,2π]的预定起始值，2π是在曲轴角域中积分区 间[0,2π]的预定最终值，ΔP_inj是由燃料喷射导致的燃料轨压力降，γ_inj是燃 料喷射与积分区间的起始值0的角距离。

如能够从等式理解的那样，该积分变换能够有效地得到第一函数T_α的 值L_α，该值具有良好的逼近、仅仅根据燃料轨压力降ΔP_inj和燃料喷射发生 的时刻，即角距离γ_inj。

根据本发明的另一方面，该装置可以包括用于通过如下积分变换来计算 第二函数的值的器件：

L β = ∫ 0 2 π P ( θ ) · sin ( θ ) d ( θ ) ≅ T β ( ΔP i n j , γ i n j ) = ΔP i n j · ( 1 - cosγ i n j ) ]]>

其中，L_β是第二函数T_β的值，P是燃料轨压力，θ是曲轴的角位置， 0是曲轴角域中的积分区间[0，2π]的预定起始值，2π是在曲轴角域中积分 区间[0,2π]的预定最终值，ΔP_inj是由燃料喷射导致的燃料轨压力降，γ_inj是 燃料喷射与积分区间的起始值0的角距离。

如能够从等式理解的那样，该积分变化能够有效地得到第二函数T_β的 值L_β，该值具有良好的逼近、仅仅取决于燃料轨压力降和燃料喷射实际发生 的时刻，其又由角距离γ_inj表示。

本发明的一个方面提供为，积分区间的起始值可以是曲轴的一角位置， 对于该角位置，燃料泵的活塞已经完成了压缩冲程。

该解决方案保证，在积分区间期间，燃料轨压力不受泵影响。

根据本发明的另一方面，该装置可以包括用于将燃料轨的液压容量的值 考虑在内而计算由燃料喷射所喷射的燃料量的器件。

本发明的这一方面提供一种用于计算从燃料轨内的压力降开始的燃料 喷射量的可靠解决方案。

本发明的一个方面特别地提供为，该装置可以包括用于基于燃料轨内的 压力的平均值来改变液压容量的值的器件。

由于燃料轨的液压容量通常取决于压力水平，因此本发明的这一方面增 加了该策略的可靠性。

根据本发明的另一方面，该装置可以包括用于在发动机在燃料切断状态 下操作(即使在执行停止和启动航行策略期间)的同时执行用于确定液压容 量的学习程序的器件，用于执行学习程序的器件包括：

-用于操作燃料泵以在每个压缩冲程将预定体积的燃料输送到燃料轨 中的器件，

-用于测量由于输送所述体积的燃料导致的燃料轨压力增量的值的器 件，

-计算作为输送到燃料轨中的燃料的体积和燃料轨压力增量的测量值 的函数的、液压容量的值的器件。

该解决方案提供了用于得到燃料轨的液压容量的策略的可靠和有效的 策略。

本发明的一个方面提供为，用于执行学习程序的器件可以进一步包括：

-用于计算在输送所述体积的燃料期间燃料轨压力的平均值的器件，

-用于存储液压容量的计算值，从而使得液压容量与燃料轨压力的计算 的平均值相关联的器件。

这一解决方案产生阵列或者映射，所述阵列或者映射使得燃料轨压力的 每个值与对应的液压容量的值相关联，这又可以有效地用来计算燃料喷射量。

根据本发明的一个方面，由燃料喷射器执行的燃料喷射可以包括单个喷 射脉冲。

可以在内燃发动机在关闭状态下运行的同时实施的本发明的这一方面 可以可靠地用来确定由单个喷射脉冲实际上喷射的燃料量。

根据本发明的另一方面，例如根据多喷射模式，由燃料喷射器执行的燃 料喷射可以包括多个喷射脉冲。

可以在关闭状态模式或者正常操作模式下实施的本发明的这一方面能 够有效地用来确定在每个发动机循环由燃料喷射器实际喷射的总的燃料量。

在任何情况下，该装置可以进一步包括：

-用于计算燃料喷射量的计算值与燃料喷射量的预定目标值之间的差 的器件，

-用于使用所计算的差来修正燃料喷射器的通电时间的器件。

本发明的这一方面实现了用于补偿燃料喷射量的可能的误差的闭环控 制策略。

本发明的另一方面提供为，该装置可以进一步包括：

-用于计算定时参数的值与定时参数的预定目标值之间的差的器件，

-用于使用所计算的差来修正燃料喷射器的喷射的开始的器件。

本发明的这一方面实现了用于补偿喷射定时的可能的误差的闭环控制 策略。

附图说明

现将参考附图、通过示例的方式描述本发明。

图1示意性地示出了汽车系统。

图2是图1的截面A-A。

图3是表示用于确定通过发动机燃料喷射器喷射的实际燃料量和该喷射 实际发生的时刻的方法的流程图。

图4是表示在执行图3的方法期间、随曲轴角度位置的燃料轨压力变化 的图。

图5更详细地示出图1的汽车系统的燃料喷射器。.

图6是表示燃料喷射量的闭环控制策略的流程图。

图7是表示喷射的开始的闭环控制策略的流程图。

图8是在执行燃料轨的液压容量的学习程序期间、随曲轴角度位置的燃 料轨压力变化的图。

附图标记列表

100汽车系统

110内燃发动机

120发动机缸体

125汽缸

130汽缸盖

135凸轮轴

140活塞

145曲轴

150燃烧室

155凸轮相位器

160燃料喷射器

170燃料轨

180燃料泵

190燃料源

200进气歧管

205空气进气管道

210进气端口

215阀

220排气端口

225排气歧管

230涡轮增压器

240压缩机

250涡轮

260中冷器

270排气系统

275排气管道

280后处理装置

290VGT致动器

300排气再循环系统

310EGR冷却器

320EGR阀

330节气门体

340空气质量流量和温度传感器

350歧管压力和温度传感器

360燃烧压力传感器

380冷却剂和油温度和水平传感器

400燃料轨压力传感器

410凸轮位置传感器

420曲柄位置传感器

430排气压力和温度传感器

440EGR温度传感器

445加速器踏板位置传感器

450ECU

460存储系统

600方框

605方框

610椭圆

615椭圆

620方框

625方框

630方框

具体实施方式

一些实施方式可以包括如图1和图2所示的汽车系统100(例如，机动 车辆)，所述汽车系统包括内燃发动机(ICE)110，所述内燃发动机具有限 定至少一个汽缸125的发动机缸体120，所述汽缸具有联接为使得曲轴145 旋转的活塞140。汽缸盖130与活塞140协作以限定燃烧室150。燃料和空 气混合物(未示出)设置在燃烧室150中并且被点燃，这产生热膨胀排气而 导致活塞140的往复运动。燃料由每个燃烧室的至少一个燃料喷射器160提 供并且空气通过至少一个进气端口210提供。燃料从与高压燃料泵180流体 连通的燃料轨170在高压下提供到燃料喷射器160，所述高压燃料泵使得从 燃料源190接收的燃料的压力增大。

高压燃料泵180可以实施为容积泵，所述容积泵具有汽缸和容纳在汽缸 内侧以限定操作室的往复活塞。活塞通过定时系统由发动机曲轴145驱动并 且在上止点(TDC)位置与下止点(BDC)位置之间移动，所述上止点位置 对应于操作室的最小容积，所述下止点位置对应于操作室的最大容积。由于 往复运动，活塞循环地执行使得操作室填充来自燃料源190的燃料的吸入行 程以及随后将高压下的燃料输送到燃料轨170内侧的压缩行程。

汽缸125中的每个具有通过在时间上随曲轴145旋转的凸轮轴135致动 的至少两个阀215。阀215选择性地允许空气从端口210进入燃烧室150中 并且交替地允许排气通过端口220离开。在一些示例中，凸轮相位器155可 以选择性地改变凸轮轴135与曲轴145之间的正时。

空气可以通过进气歧管200分配到进气端口(一个或多个)210。空气 进气管道205可以从外部环境向进气歧管200提供空气。在其他实施方式中， 节气门体330可以被设置以规制进入歧管200中的空气的流动。在其他实施 方式中，可以设置具有旋转地联接到涡轮250的压缩机240的加压空气系统 (诸如涡轮增压器230)。压缩机240的旋转增加空气进气管道250和歧管 200中的空气的压力和温度。设置在管道205中的中冷器260可以降低空气 的温度。涡轮250通过从排气歧管225接收排气而旋转，所述排气歧管225 引导来自排气端口220的排气并在通过涡轮250膨胀之前将所述排气引导通 过一系列叶片。排气离开涡轮250并且被引导到排气系统270中。这一示例 示出了可变几何涡轮(VGT)，其中VGT致动器290被设置以使得叶片移动 从而改变通过涡轮250的排气的流动。在其他实施方式中，涡轮增压器230 可以是固定几何的和/或包括废气门。

排气系统270可以包括具有一个或更多排气后处理装置280的排气管道 275。后处理装置可以是构造为改变排气的成分的任意装置。后处理装置280 的一些示例包括但不局限于催化转换器(二元或三元)、氧化催化剂、稀Nox 捕集器、烃类吸附器、选择性催化还原(SCR)系统以及颗粒过滤器。其他 实施方式可以包括联接在排气歧管225与进气歧管200之间的排气再循环 (EGR)系统300。EGR系统300可以包括EGR冷却器310以降低EGR系 统300中的排气的温度。EGR阀320规制EGR系统300中的排气的流动。

汽车系统100还可以包括与一个或者多个传感器和/或与ICE110相关联 的装置通信的电子控制单元(ECU)450。ECU450可以从各个传感器接收 输入信号，所述各个传感器被配置为产生与ICE110相关联的各个物理参数 成比例的信号。所述传感器包括但不局限于：质量流量和温度传感器340、 歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温度和水平 传感器380、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲轴位置传感器 420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440以及加速器踏板位 置传感器445。传感器还包括上述已经提到的后处理系统270的所有传感器。 而且，ECU450可以产生向设置为控制ICE110的操作的各个控制装置的输 出信号，所述控制装置包括但不局限于：燃料喷射器160、节气门体330、 EGR阀320、VGT致动器290以及凸轮相位器155。注意到，虚线用于表示 ECU450与各个传感器和装置之间的通信，但为了清晰而省略了一部分。

现在转到EGU450，这一设备可以包括与存储器系统和接口总线通信的 数字中央处理单元(CPU)。CPU被配置为执行在存储器系统460中存储为 程序的指令并且将信号发送到接口总线和/或从接口总线接收信号。存储器系 统460可以包括各种存储类型，其包括光存储、磁存储、固态存储以及其他 非易失性存储器。接口总线可以被配置为向各个传感器和控制装置发送模拟 和/或数字信号和/或从各个传感器和控制装置接收模拟/数字信号以及调制 模拟和/或数字信号。程序可以实施本文所描述的方法，其允许CPU执行方 法的步骤并且控制ICE110。

存储在存储器系统460中的程序经由线缆或者以无线的方式从外侧传送。 汽车系统100外侧通常可见为计算机程序产品，所述计算机程序产品在本领 域中还称为计算机可读介质或者机器可读介质，并且所述计算机程序产品应 被理解为保存在载体上的计算机程序，所述载体性质上是暂时性的或者非暂 时性的，其结果是，计算机程序产品能够被认为在性质上是暂时性的或者非 暂时性的。

暂时性计算机程序产品的示例是信号，例如电磁信号，诸如光信号，所 述信号是计算机程序代码的暂时性载体。携载这种计算机程序代码可以通过 用于数字数据的常规调制技术(诸如，QPSK)实现，从而使得表示所述计 算机程序代码的二进制数据施加到暂时性电磁信号。当经由WiFi连接以无 线的方式向笔记本电脑传送计算机程序时，这种信号例如被使用。

在非暂时性计算机程序产品的情况下，计算机程序代码以有形存储介质 实施。存储介质则是上述的非暂时性载体，从而使得计算机程序代码以可恢 复的方式永久地或者非永久地存储在该存储介质中或者该存储介质上。存储 介质可以是计算机技术中已知的常规类型，诸如，闪速存储器、专用集成电 路、光盘等。

代替ECU450，汽车系统100可以具有不同类型的处理器以提供电子逻 辑，例如，嵌入式控制器、车载计算机或者可以部署在车辆中的任意处理模 块。

ECU450中的任务中的一个是操作燃料喷射器160以将燃料喷射到燃烧 室150中。

在这方面，应注意到的是，每个燃料喷射器160均通常实施为机电阀， 所述机电阀具有：喷嘴，所述喷嘴与对应的燃烧室150流体连通；针状件， 所述针状件通常在针状件的关闭位置下由弹簧偏压；以及电磁致动器(例如， 螺线管)，所述电磁致动器响应于通电电流而使得针状件朝向喷嘴的打开位 置移动。以此方式，在电磁致动器被提供有通电电流(也称为电命令)时， 燃料轨170与汽缸125之间的直接连接打开，这使得一定量的燃料喷射到燃 烧室150中。这些事件中的任意一个常规地被称为“喷射脉冲”。

在正常操作期间，ECU450通常命令每个燃料喷射器160在每个发动机 循环执行“燃料喷射”，其中燃烧喷射包括根据多喷射模式的多个喷射脉冲。

单个喷射脉冲的定时取决于电命令施加到燃料喷射器160的致动器的时 刻。因此，ECU450通常被配置为确定喷射脉冲的喷射开始(SOI)并且然 后相应地开始施加电命令。

SOI通常表示为当燃料喷射开始时的发动机曲轴145的角度位置。这一 角度位置通常量化为角位移，即，燃料喷射开始时曲轴145的角度位置与选 择为参考的曲轴145的预定角度位置之间的差。曲轴145的参考角度位置通 常选择为活塞140达到上止点(TDC)的位置。

通过单个燃料喷射脉冲喷射到燃烧室150中的燃料量通常取决于燃料轨 170中的燃料的压力以及针状件位移，所述针状件位移与电命令的持续时间 (即，通电时间ET)相关联。因此，ECU450通常被配置为确定待通过每 个单个喷射脉冲喷射的燃料量，以计算喷射期望的燃料量必要的通电时间， 并且最终相应地给燃料喷射器160通电。

然而，由于燃料喷射器160的老化效应和/或生产扩散(spread)，实际 上由燃料喷射器160喷射的SOI和/或燃料的量有时可能与期望的SOI和/或 燃料的量不同。

为此，ECU450可以被配置为执行用于确定实际的SOI和由每个燃料喷 射器160响应于给定的通电时间而喷射的燃料的实际的量的方法，例如，以 便诊断喷射系统的效率和/或能够为了准确地喷射期望的燃料量和/或以期望 的定时喷射的目的而校正电命令。

该方法可以在发动机处于切断状态的同时被执行，例如而不仅在执行停 止和启动航行策略期间被执行，并且该方法要求ECU450此时操作一个燃料 喷射器160而保持其他燃料喷射器不活动。

如图3的流程图所示，该方法规定，给燃料喷射器160通电预定时间以 执行燃料喷射(方框600)。该燃料喷射可以包括单个(即，仅仅一个)喷射 脉冲或者根据多喷射模式的多个喷射脉冲。

在执行燃料喷射的同时，该策略还规定对燃料轨170内的压力采样(方 框705)。燃料轨压力可以通过燃料轨压力传感器400采样。特别地，压力可 以在角度区域(即，参考曲轴角度位置)中采样，以使得压力独立于发动机 速度。

在这些规定的状态下，燃料轨170内的压力的变化通常由燃料喷射以及 通过高压燃料泵180输送的燃料影响，以使得压力P关于曲轴角度位置θ的 曲线图为图4所示那样。实际上，燃料轨压力P具有由椭圆610表示的增加 和由椭圆615表示的降低，所述增加由高压燃料泵180的压缩行程所导致， 所述降低由燃料喷射所导致。

如从图4看到的，能够确定包含由燃料喷射导致的压力下降而不包含由 泵导致的压力增加的角区间。即使该角区间不是实际上对应于曲轴145的全 部旋转，而是实际上对应于曲轴145的全部旋转的选择的部分，该角区间可 以被指定为从0到2π范围的延伸范围。以此方式，在选择的角区间[0,2π] 期间，燃料轨压力由燃料喷射影响而不由泵180影响。为了实现这一效果， 角区间[0,2π]的至少起始值0应选择为对应于燃料泵180的活塞的位置的 角度位置，所述燃料泵的活塞的位置包括在活塞的上止点(TDC)位置与活 塞的下止点(BDC)位置之间。更特别地，当曲轴145在起始角度位置0时， 燃料泵180的活塞应在已经经过TDC位置并且因此已经完成压缩行程之后 执行进气行程。

使用角区间[0,2π]作为积分的区间，该策略可以规定，ECU450计算 如下积分变换(方框620)：

L α = ∫ 0 2 π P ( θ ) · c o s ( θ ) d ( θ ) ]]>

L β = ∫ 0 2 π P ( θ ) · s i n ( θ ) d ( θ ) ]]>

其中，L_α是通过第一积分变换得到的值，L_β是通过第二积分变换得 到的值，P是燃料轨压力，θ是曲轴的角位置，0是曲轴角域中的积分区 间[0,2π]的预定起始值，2π是曲轴角域中的积分区间[0,2π]的预定最终值。

看图4，燃料轨的压力P可以认为是两个贡献的和：

P＝P_eq+δP_noise

其中，P_eq表示燃料轨170的当量压力(例如，平均压力)，并且δP_noise表 示由于压力波和传感器的电子噪声导致的压力波动。

结果，前面的积分变换可以改写为如下：

L α = ∫ 0 2 π P ( θ ) · c o s ( θ ) d ( θ ) = ∫ 0 2 π [ P e q + δP n o i s e ] · c o s ( θ ) d ( θ ) ]]>

L β = ∫ 0 2 π P ( θ ) · s i n ( θ ) d ( θ ) = ∫ 0 2 π [ P e q + δP n o i s e ] · s i n ( θ ) d ( θ ) ]]>

然而，压力波动δP_noise的频谱比当量压力P_eq的频谱大得多，以至于压 力波动对于积分变换的贡献是可忽略的，即：

∫ 0 2 π δP n o i s e · c o s ( θ ) d ( θ ) ≅ ∫ 0 2 π δP n o i s e · s i n ( θ ) d ( θ ) ≅ 0 ]]>

结果，前述积分变换可以改写为如下：

L α = ∫ 0 2 π P ( θ ) · cos ( θ ) d ( θ ) ≅ ∫ 0 2 π P e q · cos ( θ ) d ( θ ) = T α ( ΔP i n j , γ i n j ) = ΔP i n j · sinγ i n j ]]>

L β = ∫ 0 2 π P ( θ ) · sin ( θ ) d ( θ ) ≅ ∫ 0 2 π P e q · sin ( θ ) d ( θ ) = T β ( ΔP i n j ,