专利名称: | 超临界燃料的直接喷射方法 | ||
专利名称(英文): | Supercritical fuel direct injection method | ||
专利号: | CN201510964593.8 | 申请时间: | 20151221 |
公开号: | CN105715399A | 公开时间: | 20160629 |
申请人: | 福特环球技术公司 | ||
申请地址: | 美国密歇根州 | ||
发明人: | R·D·普斯夫; U·克莱默 | ||
分类号: | F02D41/38; F02D41/00; F02D41/14; F02D41/40 | 主分类号: | F02D41/38 |
代理机构: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人: | 赵蓉民; 孙娜燕 |
摘要: | 本发明涉及超临界燃料的直接喷射方法。提供经由直接喷射器改善超临界燃料的输送的方法。基于燃料泵增益、喷射的燃料质量或燃料导轨中压力的改变中的一者调整喷射器控制参数,并且发动机基于调整后的参数操作喷射器。仅当流体在燃料泵中是亚临界的并且喷射器重叠不存在时,调整喷射器控制参数。 | ||
摘要(英文): | Methods are provided for improving delivery of supercritical fuels via a direct injector. An injector control parameter is adjusted based on one of a fuel pump gain, an injected fuel mass, or a change in pressure in the fuel rail, and the engine operates the injector based on the adjusted parameter. Injector control parameters are only adjusted when fluid is subcritical at the fuel pump and when injector overlap is not present. |
1.一种用于燃料系统的方法,所述方法包括: 基于排气空燃比调整燃料喷射器控制参数; 进一步基于燃料泵增益选择性调整所述燃料喷射器控制参数;以及 基于所述燃料喷射器控制参数操作燃料喷射器。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数被应 用到直接燃料喷射器,并且其中所述燃料泵增益是直接燃料喷射器泵的 增益。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料是液化石油气即 LPG。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述选择性调整包括: 响应于确定所述燃料在所述燃料泵中是亚临界的,进一步基于所述 燃料泵增益调整所述燃料喷射器控制参数;以及 响应于确定所述燃料在所述燃料泵中是超临界的,进一步基于所述 燃料泵增益不调整所述燃料喷射器控制参数;
5.根据权利要求1所述的方法,其中多次估计所述燃料泵的增益, 并且其中进一步基于所述燃料泵的估计的增益的平均值调整所述燃料喷 射器控制参数。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数控制 喷射脉冲宽度。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料泵增益是燃料导轨压 力上升相对于命令的泵送体积的斜率。
8.根据权利要求6所述的方法,其中进一步基于所述燃料泵增益的 调整包括: 随着所述燃料泵增益减小,增加所述燃料喷射器控制参数;以及 随着所述燃料泵增益增加,减小所述燃料喷射器控制参数
9.一种用于燃料喷射系统的方法,所述方法包括: 基于燃料导轨压力的改变并进一步基于确定所述燃料在燃料泵中是否 亚临界和超临界中的每个,调整燃料喷射器控制参数。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数调整 喷射体积命令。
11.根据权利要求9所述的方法,其中: 所述调整基于测量的燃料导轨压力改变与预测的燃料导轨压力改变 的差。
12.根据权利要求9所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数在 每次喷射事件之后被调整。
13.根据权利要求9所述的方法,其中: 所述调整基于测量的燃料导轨压力改变与预测的燃料导轨压力改变 的差,以及 多次估计所述燃料导轨压力改变,并且其中基于估计的燃料导轨压 力改变的平均值调整所述燃料喷射器控制参数。
14.根据权利要求9所述的方法,其中所述调整包括: 当测量的燃料导轨压力改变小于预测的燃料导轨压力改变时,增加 所述燃料喷射器控制参数,以及 当所述测量的燃料导轨压力改变大于所述预测的燃料导轨压力改变 时,减小所述燃料喷射器控制参数。
15.根据权利要求9所述的方法,其中所述燃料是LPG。
16.一种用于燃料喷射系统的方法,所述方法包括: 基于估计的喷射的燃料质量并进一步基于确定所述燃料在燃料泵中是 否亚临界和超临界中的每个,调整燃料喷射器控制参数。
17.根据权利要求16所述的方法,其中: 基于燃料导轨压力改变与燃料泵增益的比较值估计喷射的燃料质 量, 基于所述估计的喷射的燃料质量与标称喷射的燃料质量的差调整所述 燃料喷射器控制参数,以及 所述燃料喷射器控制参数控制喷射体积命令。
18.根据权利要求16所述的方法,其中所述调整包括: 当所述喷射的燃料质量小于标称喷射的燃料质量时,增加所述燃料 喷射器控制参数,以及 当所述喷射的燃料质量大于所述标称喷射的燃料质量时,减小所述燃 料喷射器控制参数。
19.根据权利要求16所述的方法,其中多次估计所述燃料泵增益, 并且其中基于燃料导轨压力改变的平均值与所述燃料泵增益的平均值的比 较调整所述燃料喷射器控制参数。
20.根据权利要求16所述的方法,其中所述燃料是LPG。
1.一种用于燃料系统的方法,所述方法包括: 基于排气空燃比调整燃料喷射器控制参数; 进一步基于燃料泵增益选择性调整所述燃料喷射器控制参数;以及 基于所述燃料喷射器控制参数操作燃料喷射器。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数被应 用到直接燃料喷射器,并且其中所述燃料泵增益是直接燃料喷射器泵的 增益。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料是液化石油气即 LPG。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述选择性调整包括: 响应于确定所述燃料在所述燃料泵中是亚临界的,进一步基于所述 燃料泵增益调整所述燃料喷射器控制参数;以及 响应于确定所述燃料在所述燃料泵中是超临界的,进一步基于所述 燃料泵增益不调整所述燃料喷射器控制参数;
5.根据权利要求1所述的方法,其中多次估计所述燃料泵的增益, 并且其中进一步基于所述燃料泵的估计的增益的平均值调整所述燃料喷 射器控制参数。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数控制 喷射脉冲宽度。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料泵增益是燃料导轨压 力上升相对于命令的泵送体积的斜率。
8.根据权利要求6所述的方法,其中进一步基于所述燃料泵增益的 调整包括: 随着所述燃料泵增益减小,增加所述燃料喷射器控制参数;以及 随着所述燃料泵增益增加,减小所述燃料喷射器控制参数
9.一种用于燃料喷射系统的方法,所述方法包括: 基于燃料导轨压力的改变并进一步基于确定所述燃料在燃料泵中是否 亚临界和超临界中的每个,调整燃料喷射器控制参数。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数调整 喷射体积命令。
11.根据权利要求9所述的方法,其中: 所述调整基于测量的燃料导轨压力改变与预测的燃料导轨压力改变 的差。
12.根据权利要求9所述的方法,其中所述燃料喷射器控制参数在 每次喷射事件之后被调整。
13.根据权利要求9所述的方法,其中: 所述调整基于测量的燃料导轨压力改变与预测的燃料导轨压力改变 的差,以及 多次估计所述燃料导轨压力改变,并且其中基于估计的燃料导轨压 力改变的平均值调整所述燃料喷射器控制参数。
14.根据权利要求9所述的方法,其中所述调整包括: 当测量的燃料导轨压力改变小于预测的燃料导轨压力改变时,增加 所述燃料喷射器控制参数,以及 当所述测量的燃料导轨压力改变大于所述预测的燃料导轨压力改变 时,减小所述燃料喷射器控制参数。
15.根据权利要求9所述的方法,其中所述燃料是LPG。
16.一种用于燃料喷射系统的方法,所述方法包括: 基于估计的喷射的燃料质量并进一步基于确定所述燃料在燃料泵中是 否亚临界和超临界中的每个,调整燃料喷射器控制参数。
17.根据权利要求16所述的方法,其中: 基于燃料导轨压力改变与燃料泵增益的比较值估计喷射的燃料质 量, 基于所述估计的喷射的燃料质量与标称喷射的燃料质量的差调整所述 燃料喷射器控制参数,以及 所述燃料喷射器控制参数控制喷射体积命令。
18.根据权利要求16所述的方法,其中所述调整包括: 当所述喷射的燃料质量小于标称喷射的燃料质量时,增加所述燃料 喷射器控制参数,以及 当所述喷射的燃料质量大于所述标称喷射的燃料质量时,减小所述燃 料喷射器控制参数。
19.根据权利要求16所述的方法,其中多次估计所述燃料泵增益, 并且其中基于燃料导轨压力改变的平均值与所述燃料泵增益的平均值的比 较调整所述燃料喷射器控制参数。
20.根据权利要求16所述的方法,其中所述燃料是LPG。
翻译:技术领域
本发明一般涉及用于基于状况控制车辆发动机直接喷射燃料诸如 液化石油气直接喷射入燃烧室的方法和系统。
背景技术
在内燃发动机中,可以控制燃烧后的气体的空燃比以解决排放问 题。空燃比误差的一个来源可能是实际燃料喷射器流率与预期燃料喷 射器流率不同。调整燃料喷射器流率的一种方式在Thomas等人在US 7,765,991中描述。其中,排气传感器的输出用在反馈路径中以估计实 际空燃比和期望空燃比之间的误差并基于该误差调整燃料喷射器脉冲 宽度,从而调整燃料喷射器流率。
然而,本文发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示 例,当使用直接喷射时,其中在至少一些发动机工况期间,燃料为超 临界(supercritical),基于排气测量值调整燃料喷射速率可能是不可靠 的。这是因为在超临界状态中,样品内的燃料密度能够显著且以复杂 方式变化,这能够导致不可靠的排气测量并因此使得空燃比估计不准 确。尽管具有不可预测的喷射特性,但超临界燃料可以从发动机部件 中有效地清洁烟灰沉积并且超临界燃料的直接喷射可以维持发动机清 洁。
发明内容
在一种方法中,上述问题可以通过一种用于燃料系统的方法解 决,该方法包括:基于排气空燃比调整燃料喷射器控制参数,基于燃料 泵增益选择性进一步调整燃料喷射器控制参数,以及基于燃料喷射器控 制参数操作燃料喷射器。用这种方式,可以在很宽的发动机温度和泵 压力范围内精确控制期望的燃料喷射量,从而确保期望的空燃比。此 外,通过允许燃料在燃料喷射器中为超临界状态,可以实现超临界燃 料的优点(诸如喷射器部件的清洁和低烟尘排放)同时也实现期望的 空燃比。
作为一个示例,可以确定通过直接喷射燃料泵输送到燃料导轨的 燃料体积与燃料导轨压力的结果增加之间的关系。该关系在本文中可 以被称为燃料泵增益,并且可以基于多个命令的泵冲程上的燃料泵增 益估计的平均值。用这种方式,燃料导轨中的压力量可以与燃料质量 相关。可以测量喷射事件时压力的改变并且该压力改变基于燃料泵增 益与喷射的燃料质量相关。作为响应,喷射器控制参数(诸如喷射增 益)可以增加,从而增加命令的喷射体积。通过基于泵送亚临界 (subcritical)燃料的燃料泵增益调整喷射器增益,可以输送期望的喷射 质量(甚至在喷射部位处的燃料密度不可预测时)。例如,泵中超临 界或亚临界燃料的确定能够用于调整操作并维持发动机中改善的空燃 比控制。
应当理解,所提供的上述发明内容以简化形式引入具体实施方式 中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的 关键或必要特征,所要求保护的范围由随附的权利要求唯一限定。此 外,所要求保护的主题不限于解决以上或本公开的任何部分提到的任 何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出一种发动机系统,其包括直接燃料喷射器和进气道燃料 喷射器并被配置成能够在至少一些发动机工况期间利用超临界燃料运 转;
图2示出耦接到发动机的一个示例燃料系统的示意图;
图3示出其中燃料变为超临界的温度和压力的曲线图;
图4示出直接喷射燃料泵增益和喷射时燃料导轨压力改变与标称 喷射体积之间的关系的曲线图;
图5示出用于基于燃料泵增益调整喷射器控制参数的一个示例预 示性序列;
图6示出用于基于燃料导轨压力改变调整喷射器控制参数的一个 示例方法;以及
图7示出用于基于燃料泵增益调整喷射器控制参数的一个示例方 法。
具体实施方式
本描述涉及调整被配置成将液化石油气(LPG)或类似燃料输送 到内燃发动机的直接燃料喷射器的控制参数。发动机可以是具有直接 燃料喷射的发动机,其中燃料被直接喷射到发动机气缸中,如图1-图 2所示。喷射的燃料可以具有如图3所示的特性。被配置成将高压燃料 输送到直接燃料喷射器的燃料泵可以根据传递函数和将溢流阀打开持 续时间与喷射的燃料质量关联(如图4所示)的传递函数增益操作。 在一些状况下,可以基于如图5所示的燃料泵增益,调整燃料喷射器 控制参数。最后,图6-图7示出方法,通过所述方法可以调整燃料喷 射器控制参数以输送期望的燃料量。
图1描绘内燃发动机10的燃烧室或气缸的一个示例实施例。发动 机10可以至少部分由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132 来自车辆操作员130的输入控制。在该示例中,输入装置132包括加 速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发 动机10的气缸(即燃烧室)14可以包括具有活塞138在其中的燃烧室 壁136。活塞138可以耦接到曲轴140,使得活塞的往复运动被转换成 曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接到客运车辆的至 少一个驱动轮。此外,起动器马达可以经由飞轮耦接到曲轴140,以 使发动机10能够起动操作。
气缸14能够经由一系列进气道142、进气道144和进气道146接 收进气空气。进气道146能够与气缸14以外的发动机10的其它气缸 连通。在一些实施例中,进气道中的一个或多个可以包括增压装置, 诸如涡轮增压器或机械增压器。例如,图1示出配置有涡轮增压器的 发动机10,所述涡轮增压器包括布置在进气道142和进气道144之间 的压缩机174和沿排气道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以至 少部分由排气涡轮176经由轴180提供动力,其中升压装置被配置为 涡轮增压器。然而,在其它示例中,诸如在发动机10设置有机械增压 器时,排气涡轮176可以可选地省略,其中压缩机174可以由来自马 达或发动机的机械输入提供动力。可以沿发动机的进气道提供包括节 流板164的节气门162以改变流率和/或提供给发动机气缸的进气空气 压力。例如,节气门162可以设置在压缩机174下游,如图1所示, 或可以替代地设置在压缩机174上游。
排气道148能够从气缸14以外的发动机10的其它气缸接收排气。 排气传感器128被示出耦接到排放控制装置178上游的排气道148。传 感器128可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器,诸 如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感 器或EGO(如图所示)传感器、HEGO(加热型EGO)传感器、NOx 传感器、HC传感器或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化 剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。
发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排 气门。例如,所示气缸14包括位于气缸14的上部区域处的至少一个 进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中,发动机 10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域处的至少 两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门150可以由控制器12经由致动器152控制。类似地,排气 门156可以由控制器12经由致动器154控制。在一些状况期间,控制 器12可以改变提供给致动器152和致动器154的信号以控制相应进气 门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由各 自的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致 动型或凸轮致动型或它们的组合。可以同时控制进气门和排气门正时 或可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮 正时或固定凸轮正时中的任意可能项。每个凸轮致动系统可以包括一 个或多个凸轮并且可以利用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸 轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT) 和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。例如,气缸14可以 替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或 VCT的凸轮致动控制的排气门。在另一些实施例中,进气门和排气门 可以由共同的气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系 统控制。
气缸14能够具有压缩比,其为活塞138在下止点与上止点时的容 积比。常规地,压缩比在9:1至10:1的范围。然而,在其中使用不 同燃料的一些示例中,压缩比可以增加。这可以发生在例如使用较高 辛烷值燃料或具有较高潜在蒸发焓的燃料时。如果使用直接喷射,由 于直接喷射对发动机爆震的影响,也可能增加压缩比。
在一些实施例中,发动机10的每个气缸可以包括用于开始燃烧的 火花塞192。点火系统190能够在所选运转模式下响应于来自控制器 12的火花提前信号SA经由火花塞192给燃烧室14提供点火火花。然 而,在一些实施例中,可以省略火花塞192,诸如当发动机10可以通 过自动点火或通过燃料喷射(如可以是一些柴油机的情况)开始燃烧。
在一些实施例中,发动机10的每个气缸可以配置有用于提供燃料 到其的一个或更多个燃料喷射器。作为一个非限制性示例,所示的气 缸14包括两个燃料喷射器166和170。所示的燃料喷射器166直接耦 接到气缸14从而以经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1 的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到气缸14中。这样,燃料喷射器 166将被称为燃料的直接喷射(以下简称为“DI”)提供到燃烧气缸 14中。虽然图1将喷射器166示为侧喷射器,但其也可以位于活塞顶 部,诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性, 当利用醇基燃料运转发动机时,此类位置可以改善混合和燃烧。替代 地,喷射器可以位于顶部并靠近进气门以改善混合。燃料可以从包括 燃料箱、燃料泵、燃料导轨和驱动器168的高压燃料系统172输送到 燃料喷射器166。此外,虽然未示出,但燃料箱可以具有提供信号给 控制器12的压力传感器。
燃料喷射器170被示为以将被称为燃料的进气道喷射(以下简称 为“PFI”)提供到气缸14上游的进气口中的配置布置在进气道146 中而不是气缸14中。燃料喷射器170可以以经由电子驱动器171从控 制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以 由燃料系统172输送到燃料喷射器170。
燃料可以在气缸的单循环期间由两个喷射器输送到气缸。例如, 每个喷射器可以输送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外, 从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随工况变化,诸如下 文所述。总喷射燃料在喷射器166和喷射器170间的相对分配可以被 称为第一喷射率。例如,经由(进气道)喷射器170喷射较大量的燃 料用于燃烧事件可以是进气道喷射与直接喷射的较高第一比率的一个 示例,而经由(直接)喷射器166喷射较大量的燃料用于燃烧事件可 以是进气道喷射与直接喷射的较低第一比率。注意,这些仅是不同喷 射率的示例,并且可以使用各种其它喷射率。附加地,应该理解,在 打开进气门事件、关闭进气门事件(例如,基本上在进气冲程之前, 诸如在排气冲程期间)期间以及在打开进气门操作和关闭进气门操作 期间,可以输送进气道喷射的燃料。类似地,例如,在进气冲程期间 以及部分地在先前的排气冲程期间、在进气冲程期间和部分地在压缩 冲程期间,可以输送直接喷射的燃料。进一步,直接喷射的燃料可以 作为单次喷射或多次喷射被输送。这些可以包括在压缩冲程期间的多 次喷射、进气冲程期间的多次喷射或压缩冲程期间的一些直接喷射与 进气冲程期间的一些喷射的组合。当执行多个直接喷射时,在进气冲 程(直接)喷射和压缩冲程(直接)喷射之间总的直接喷射的燃料的 相对分配可以被称为第二喷射率。例如,进气冲程期间喷射较大量的 直接喷射的燃料用于燃烧事件可以是进气冲程直接喷射的较高第二比 率的一个示例,而压缩冲程期间喷射较大量的燃料用于燃烧事件可以是 进气冲程直接喷射的较低第二比率的一个示例。注意,这些仅是不同 喷射率的示例并且可以使用各种其它喷射率。
如此,即使对于单个燃烧事件,喷射的燃料可以在不同正时从进 气道喷射器和直接喷射器喷射。此外,对于单个燃烧事件,每循环可 以执行输送燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或它们的任 何合适组合期间执行多次喷射。
如上所述,图1示出多气缸发动机的仅一个气缸。同样地,每个 气缸可以类似地包括它自己的一组进气门/排气门、一个或多个燃料喷 射器、火花塞等。
燃料喷射器166和燃料喷射器170可以具有不同特性。这包括尺 寸的差异,例如,一个喷射器可以具有比另一个较大的喷射孔。其它 差异包括但不限于,不同的喷雾角、不同的工作温度、不同目标、不 同喷射正时、不同喷雾特性、不同位置等。此外,根据喷射器170和 喷射器166间喷射燃料的分配比,可以实现不同效果。
燃料系统172可以包括一个燃料箱或多个燃料箱。在燃料系统172 包括多个燃料箱的实施例中,燃料箱可以容纳具有相同燃料品质的燃 料或可以容纳具有不同燃料品质的燃料,诸如不同的燃料组成。这些 差异可以包括不同的醇含量、不同辛烷值、不同蒸发热、不同燃料混 合物和/或它们的组合等。在一些示例中,燃料系统172可以包括容纳 液体燃料(诸如液化石油气(LPG))的燃料箱并且还包括容纳气体 燃料(诸如压缩天然气(CNG))的燃料箱。在其它示例中,燃料系 统172可以包括容纳第一液体燃料(诸如LPG)的燃料箱和容纳第二 液体燃料(诸如汽油)的燃料箱。燃料喷射器166和燃料喷射器170 可以被配置成从相同燃料箱、从不同燃料箱、从多个相同燃料箱或从 重叠的燃料箱组喷射燃料。在一个示例中,燃料喷射器166可以被配 置成从第一燃料箱喷射LPG并且燃料喷射器170可以被配置成从第二 燃料箱喷射汽油。在一个进一步示例中,燃料喷射器166可以被配置 成从第一燃料箱喷射LPG并且燃料喷射器170可以被配置成从第二燃料 箱喷射汽油。在又一个进一步示例中,燃料喷射器166和燃料喷射器 170中的每个可以被配置成从共同的燃料箱喷射LPG。在另一些示例 中,燃料喷射器166和燃料喷射器170中的一个或多个可以被配置成 喷射CNG。
图1中控制器12被示出为微计算机,其包括微处理器单元(CPU) 106、输入/输出端口(I/O)108、在该具体示例中被示为只读存储器芯 片(ROM)110并用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存 取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器 12可以从耦接到发动机10的传感器接收各种信号,除了前面所讨论的 那些信号之外的,还包括:来自质量空气流传感器122的进气质量空 气流(MAF)的测量值;来自耦接到冷却套118的温度传感器116的 发动机冷却剂温度(ECT);来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器 120(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传 感器的节气门位置(TP);和来自传感器124的绝对歧管压力信号 (MAP)。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。 来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中 的真空或压力指示。
存储介质只读存储器110能够利用表示处理器106可执行的指令 的计算机可读数据来编程以执行下文描述的方法以及想到但没有具体 列出的其它变体。可以由控制器执行的示例例程在图6和图7中描 述。
现在参考图2,其示出耦接到可以被配置为车辆的推进系统的内 燃发动机10的直接喷射燃料系统200。内燃发动机10可以包括多个燃 烧室或气缸14。经由缸内直接喷射器166能够将LPG燃料直接提供给 气缸14。如图2中示意性指示的,发动机10能够接收进气并且其能够 排出燃烧后的燃料和空气的产物。
燃料能够通过172处一般指示的燃料系统经由喷射器166提供到 发动机10。在该具体示例中,燃料系统172包括用于存储车载燃料的 燃料储存箱252、较低压燃料泵230(例如,燃料提升泵)、较高压燃 料泵或直接喷射燃料泵240、燃料导轨258以及各种燃料通道254、 255和256。在图2所示的示例中,燃料通道254将燃料从较低压泵230 运送到燃料过滤器206。燃料通道255在燃料到达直接喷射燃料泵240 之前将燃料从燃料过滤器206运送到燃料冷却室237。燃料通道256将 燃料从燃料喷射泵240运送到燃料导轨258。
燃料冷却室237包括从燃料通道255被供应燃料的燃料喷射器 223。燃料喷射器可以将燃料喷射到燃料冷却室237中,在冷却室237 中加压的燃料膨胀为蒸汽并冷却流入到直接喷射燃料泵240中的液体 燃料。膨胀的燃料可以经由进气道燃料喷射器170喷射到发动机10, 所述进气道燃料喷射器170将蒸发的燃料喷射到发动机进气歧管或气 缸进气流道中。替代地,膨胀的燃料可以退出燃料冷却室237并经由 通道233返回到燃料箱252。燃料喷射器223经由控制器12供应的脉 冲宽度调制电压打开和关闭。如果车辆配备有辅助汽油系统,那么该 气体燃料也可以被运送至处于汽油燃料系统的位置中的燃料蒸汽抽取 (purge)系统。用这种方式,通过将膨胀的燃料喷射到燃料冷却室 237中,进入直接喷射泵入口的燃料可以维持在阈值上限温度以下。
燃料导轨258可以将燃料分配至多个燃料喷射器166中的每个。 多个燃料喷射器166中的每个可以位于发动机10的对应气缸14中,使 得在燃料喷射器166的操作期间,燃料被直接喷射到每个对应气缸14 中。替代地(或附加地),发动机10可以包括位于每个气缸的进气口 处的燃料喷射器,使得在燃料喷射器操作期间,燃料被喷射到每个气 缸的进气口中。在所示示例中,发动机10包括四个气缸。然而,应当 理解,发动机可以包括不同数目的气缸。
较低压燃料泵230能够由控制器12操作以经由燃料通道254将燃 料提供到燃料喷射泵240。较低压燃料泵230能够被配置为可以被称为 燃料提升泵的泵。作为一个示例,较低压燃料泵230能够包括电泵马 达,由此泵两端的压力增加和/或通过泵的体积流率可以通过改变提供 给泵马达的电力来控制,从而增加或减小马达速度。例如,随着控制 器12减小提供给泵230的电力,可以减小泵230两端的体积流率和/ 或压力增加。泵两端的体积流率和/或压力增加可以通过增加提供给泵 230的电力来增加。作为一个示例,供应到较低压泵马达的电力能够 从交流发电机或其它车载能量存储装置(未示出)获得,由此控制系 统能够控制用于给较低压泵230提供动力的电负载。因此,通过变化 经由导体282提供到较低压燃料泵230的电压和/或电流,提供到燃料 喷射泵240并最终到达燃料导轨的燃料的流率和压力可以由控制器12 调整。
低压燃料泵230可以与止回阀204流体连通以促进燃料输送、防 止燃料倒流并维持燃料管路压力。具体地,止回阀204包括在指定压 差下安置并密封的球和弹簧机构以在止回阀204下游输送燃料。在一 些示例中,燃料系统250可以包括与低压燃料泵230流体连通的一系 列止回阀以进一步阻止燃料泄漏回到阀的上游。止回阀204与燃料过 滤器206流体连通。燃料过滤器206可以去除可能包含在燃料中的小 的杂质(其可能潜在限制燃料流动)。燃料可以从过滤器206输送到 燃料喷射器223和高压燃料泵(例如,燃料喷射泵)240。燃料喷射泵 240可以将从燃料过滤器接收的燃料的压力从低压燃料泵230产生的第 一压力水平增加到比第一水平高第二压力水平。燃料喷射泵240可以 经由燃料管路256将高压燃料输送到燃料导轨258。燃料喷射泵240可 以是正排量泵。可以基于车辆的工况调整直接喷射燃料泵240的操作 以确保正输送的燃料在燃料喷射泵240中处于液体状态。
直接喷射燃料泵240能够由控制器12控制以经由燃料通道256将 燃料提供到燃料导轨258。作为一个非限制性示例,燃料喷射泵240可 以利用242处指示的流量控制阀、电磁致动“溢流阀”(SV)或燃料 体积调节器(FVR)以使控制系统能够改变每个泵冲程的有效泵体积。 在一个示例中,控制系统可以被配置成改变溢流阀242在燃料喷射泵 240的泵冲程期间打开的持续时间,由此改变每个泵冲程输送到燃料 导轨258的燃料质量。与马达驱动的较低压燃料泵或燃料提升泵230 相反,燃料喷射泵240可以由发动机10机械驱动。直接喷射燃料泵 240的泵活塞244能够经由凸轮246从发动机曲轴或凸轮轴接收机械输 入。用这种方式,燃料喷射泵240能够根据凸轮驱动的单缸泵的原理 操作。
如图2描绘的,燃料传感器248被设置在燃料提升泵230下游的 通道254中。燃料传感器248可以测量燃料组成并且可以基于燃料电 容或其感测体积内的介电流体的摩尔数操作。例如,燃料中乙醇(例 如,液体乙醇)的量可以基于燃料的电容来确定(例如,当利用燃料 醇混合物时)。因为燃料蒸汽与液体燃料相比,其感测体积内的摩尔 数较小,所以燃料传感器248可以用于确定燃料的蒸发水平。如此, 当燃料电容下降时可以指示燃料蒸发。如参考图4和图5更详细描述 的,燃料传感器248可以用于确定燃料的燃料蒸发水平,使得控制器 12可以调节提升泵输出压力以减少燃料提升泵230内的燃料蒸发。
进一步,在一些示例中,直接喷射燃料泵240可以被操作为燃料 传感器248以确定燃料蒸发的水平。例如,燃料喷射泵240的活塞-气 缸组件形成填充流体的电容器。如此,活塞-气缸组件允许燃料喷射泵 240作为燃料组分传感器中的电容性元素。在一些示例中,燃料喷射 泵240的活塞-气缸组件可以是系统中最热的点,使得燃料蒸汽首先在 那里形成。在此类示例中,由于在燃料蒸发在系统中的其它地方发生 之前,燃料蒸发会发生在活塞-气缸组件处,因此直接喷射燃料泵240 可以用作传感器以检测燃料蒸发。
如图2所示,燃料导轨258包括用于提供燃料导轨压力的指示给 控制器12的燃料导轨压力传感器262。发动机转速传感器264能够用 于将发动机转速的指示提供给控制器12。因为泵240由发动机10经由 例如曲轴或凸轮轴机械驱动,所以发动机转速的指示能够用于识别燃 料喷射泵240的速度。排气传感器128能够用于将排气组分的指示提 供给控制器12。作为一个示例,气体传感器128可以包括通用排气传 感器(UEGO)。控制器能够将排气传感器128用作反馈以调整经由喷 射器166输送到发动机的燃料的量。用这种方式,控制器12能够将输 送到发动机的空燃比控制到期望空燃比。
此外,控制器12可以从其它发动机传感器接收其它发动机/排气 参数信号,诸如发动机冷却剂温度、发动机转速、节气门位置、绝对 歧管压力、排放控制装置温度等。更进一步,控制器12可以基于从燃 料传感器248、压力传感器262和发动机转速传感器264等等接收的信 号提供反馈控制。例如,控制器12可以发送信号以调整燃料喷射泵 240的电磁阀(SV)242的电流电平、电流斜坡速率(currentramprate)、 的脉冲宽度等,从而基于来自燃料传感器248、压力传感器262、发动 机转速传感器264等的信号调整燃料喷射泵240的操作、燃料压力调节 器的燃料压力设定点和/或燃料喷射量和/或正时。
控制器12能够单独致动喷射器166和喷射器170中的每个。控制 器12和其它合适的发动机系统控制器能够包括控制系统。在该具体示 例中,控制器12包括电子控制单元,电子控制单元包括输入/输出 (I/O)装置108、中央处理单元(CPU)106、只读存储器(ROM)110 或非临时性存储器、随机存取存储器(RAM)112和保活存储器(KAM) 114中的一个或多个。能够利用表示处理器106可执行的非临时性指令 的计算机可读数据来编程存储介质ROM110以执行下文描述的方法以 及预期但没有具体列出的其它变体。
如图所示,直接喷射燃料系统200是非回流燃料系统并且可以是 机械非回流燃料系统(MRFS)或电子非回流燃料系统(ERFS)。在 MRFS的情况下,燃料导轨压力可以经由定位在燃料箱252处的压力 调节器(未示出)控制。在ERFS中,压力传感器262可以安装在燃 料导轨258处以测量相对于歧管压力的燃料导轨压力。来自压力传感 器262的信号可以被反馈到控制器12,该控制器调制到燃料喷射泵 240的电压以供应期望的燃料压力和燃料流率至喷射器。
尽管图2中未示出,但在其它示例中,直接喷射燃料系统200可 以包括回流管路,由此来自发动机的过量燃料经由燃料压力调节器通 过回流管路返回到燃料箱。燃料压力调节器可以根据回流管路耦接以 在期望压力下调节输送到燃料导轨258的燃料。为了在期望水平下调 节燃料压力,燃料压力调节器可以经由回流管路将过量燃料返回到燃 料箱252。应当理解,可以调整燃料压力调节器的操作以改变期望的 燃料压力从而适应工况。
因此,图2的系统提供用于车辆系统,其包括:发动机;将燃料 供应到发动机的直接喷射燃料泵、包括燃料冷却室的直接喷射燃料 泵;与冷却室流体连通的冷却喷射器;将燃料供应到直接喷射燃料泵 的提升泵和控制器,该控制器包括在非临时性存储器中存储用于响应 于直接喷射燃料泵的体积效率增加至燃料冷却室的燃料流量的指令。 车辆系统还包括用于响应于直接喷射燃料泵的体积效率增加提升泵的 输出压力的指令。车辆系统包括其中直接喷射燃料泵的体积效率是确 定供应到直接喷射燃料泵的液体燃料的基础。车辆系统进一步包括与 燃料冷却室流体连通的进气道燃料喷射器。车辆系统还包括提供燃料 冷却室和燃料箱之间的流体连通的燃料通道。车辆系统包括其中控制 器包括用于确定直接喷射燃料泵体积效率误差的附加指令。
图3的曲线图具有表示压力的Y轴线,并且压力在Y轴线箭头的 方向上增加。图3的曲线图还包括表示温度的X轴线,并且温度在X 轴线箭头的方向上升高。
曲线302表示分隔丙烷是液体还是气体的相线。当丙烷处于曲线 302以上的状况下时,其处于液体状态,并且当丙烷处于曲线302以下 的状况下时,其处于气体状态。在高于306的温度和压力下丙烷达到超 临界状态。水平线326表示丙烷变为超临界的压力。竖直线320表示 丙烷变为超临界的温度。
曲线304表示分隔丁烷是液体还是气体的相线。当丁烷处于曲线 304以上的状况下时,其处于液体状态,并且当丁烷处于曲线304以下 的状况下时,其处于气体状态。在高于308的温度和压力下丁烷达到超 临界状态。水平线324表示丁烷变为超临界的压力。竖直线322表示丁 烷变为超临界的温度。在高于322的温度下,丁烷是超临界的。在大 于324的压力下,丁烷是超临界的。
出售用于汽车(有时以名称Autogas出售)的液化石油气是最常见 的丙烷和丁烷的混合物。因此,当配置利用LPG作为燃料源的车辆运 转时,可以期望使丙烷的温度保持低于320并且其压力小于326,使得 供应到发动机的丙烷质量可以被精确确定和调节。类似地,可以期望 使丁烷的温度保持低于322并且其压力小于324,使得供应到发动机的 丁烷质量可以被精确确定和调节。然而,在至少一些发动机工况期 间,直接喷射器处的温度可能超过温度320或温度322,并且包含丙烷 或丁烷的燃料可以分别变为超临界的。在这种情况下,此类燃料的密 度变得不可预测,并因此,喷射质量和喷射脉冲宽度之间的关系变得 不太可靠。
图4提供的两个曲线图410和420分别描绘燃料泵增益和测量的 用于喷射事件的燃料压力的降低与标称喷射体积之间的关系。每个曲 线图利用曲线412,该曲线基于在具有亚临界燃料的燃料泵入口处获 取的体积和压力测量值。
首先转到曲线图410,Y轴线表示直接喷射燃料泵的泵冲程时的 燃料导轨中的压力变化,并且压力变化在Y轴线箭头的方向上增加。 X轴线表示直接喷射燃料泵泵送的燃料体积,并且体积在X轴线箭头 的方向上增加。每个数据点414可以表示由于泵送已知体积的燃料到 燃料导轨中导致的燃料导轨压力变化的测量值。因此,每个数据点 414提供燃料泵增益的单个估计值。数据点414可以仅在其中燃料在燃 料泵入口处被确定为是液体或亚临界的状况期间被记录。确定在具体 泵冲程期间到泵的燃料体积可以基于到泵的期望燃料质量和估计的燃 料密度。如果燃料在燃料泵入口处被维持在亚临界状况,那么估计的 燃料密度可以是可预测量(例如,基于测量或估计的DI泵入口温度)。 基于若干数据点414,经由统计方法可以生成曲线412。在一个示例 中,可以针对数据点414执行线性回归以生成曲线412。在另一个示例 中,可以针对数据点414执行递归最小二乘方以生成曲线412,因为该 方法比回归一批数据更适合连续处理。此外,可以基于更多数据点 414的集合重复更新曲线412,从而基于燃料泵增益的估计的平均值提 供燃料泵增益的实时估计。用这种方式,如果燃料导轨中的燃料密度 以一些未知方式波动,那么可以实时重建经由泵进入的质量和燃料导 轨压力上升之间的关系。
因为泵正泵送亚临界燃料,所以可以精确计算每个泵冲程增加的 质量。该计算可以建立压力变化相对燃料导轨中的燃料质量变化之间 的当前关系。该计算的关系以及由于燃料喷射事件引起的测量压力的 变化,可以用于确定喷射的燃料质量而不需要燃料导轨中超临界燃料 的密度或体积弹性模量相关的信息。用这种方式,可以基于泵送亚临 界燃料引起的燃料导轨压力变化和喷射超临界燃料引起的燃料导轨压 力变化中的每个来实时确定超临界燃料的喷射质量。
现在转到曲线图420,Y轴线表示喷射事件导致的燃料导轨泵的 压力变化并且压力变化在Y轴线箭头的方向上增加。X轴线表示与Y 轴线表示的压力变化相关联的燃料体积,体积在X轴线箭头的方向上 增加并且表示泵送到燃料导轨中的燃料体积。如根据曲线图410处的 数据点414生成的,曲线412可以由曲线图420更新以将喷射事件时 的燃料导轨压力减小转换为泵送到入口的燃料的体积的估计。因为曲 线412描述的燃料导轨压力与体积之间的关系是基于亚临界燃料的测 量值确定的,所以它提供燃料导轨中燃料的体积的精确估计。因此, 无论燃料喷射器处的燃料是否为超临界的,由于燃料喷射事件导致的 压力变化可以被转换为泵送的燃料体积。此外,因为在亚临界状况下 泵送燃料,所以标称亚临界密度可以用于精确地将燃料导轨压力的下 降与喷射的燃料质量关联。
例如,可以测量喷射事件期间的燃料导轨压力的下降dP1。该喷 射事件可以具有基于期望的喷射质量和标称燃料密度确定的相关标称 喷射体积(未示出)。期望喷射质量在本文中也可以被称为标称喷射 质量。燃料导轨压力的下降dP1可以经由曲线412与泵送燃料体积dV1 关联。相关的泵送燃料体积dV1可以乘以标称燃料密度以确定实际喷 射的燃料质量。用这种方式,燃料导轨压力变化可以经由标称燃料密 度与喷射的燃料质量相关,并与燃料泵处获取的压力和体积测量值相 关。
在一些示例中,该喷射质量可以与标称喷射质量比较并且可以基 于该比较调整喷射器控制参数。例如,可以调整喷射器增益以调整期 望喷射质量和命令的喷射体积之间的关系。例如,标称喷射的燃料质 量可以大于实际喷射的燃料质量,这指示燃料导轨内的燃料密度低于 预测密度。相应地,可以增加喷射器增益以增加与期望喷射质量相关 的标称喷射体积。在一个实施例中,喷射器增益可以是其中乘以如基 于亚临界流体密度确定的标称喷射体积以确定命令喷射体积的因子。 在一个另选实施例中,喷射器增益可以是其中调节喷射器脉冲宽度和 期望喷射质量之间的关系的因子。
用这种方式,当燃料是亚临界的时,喷射器增益可以是1或接近 1,并且可以响应于喷射位置处的燃料密度变化调整喷射器增益,该 密度变化基于标称喷射质量与实际喷射燃料质量的比较来检测。例 如,在第一状况期间,可以增加喷射器增益,从而增加命令喷射体 积,并且在第二状况期间,可以减小喷射器增益,从而减小命令喷射 体积。在一个示例中,第一状况可以包括实际喷射质量小于期望喷射 质量的情况,并且第二状况可以包括实际喷射质量大于期望喷射质量 的情况。在该示例中,燃料喷射器增益的调整在期望喷射质量与实际 喷射质量的差的有符号方向上。在第二示例中,第一状况可以包括燃 料导轨处的燃料密度变得小于亚临界燃料密度估计的情况,并且第二 状况可以包括燃料导轨处的燃料密度变得大于亚临界燃料密度估计的 情况。在该示例中,燃料喷射器增益的调节在亚临界燃料密度与燃料 导轨中的当前燃料导轨密度的差的有符号方向上。
图5和图6提供例程500和例程600的流程图,其分别描绘基于 燃料导轨压力变化和喷射的燃料质量调节燃料喷射器控制参数的程 序。在一个示例中,燃料喷射器控制参数可以是燃料喷射器增益。在 另一个示例中,燃料喷射器控制参数可以是燃料喷射器的传递函数增 益。应当理解,这些示例都是非限制性的,并且调整后的喷射器控制 参数可以是除了喷射器增益或传递函数增益之外的参数。
现在参考图5,其提供基于燃料导轨压力变化并进一步基于燃料 泵中的燃料为亚临界和超临界中的每个的确定调整燃料喷射器控制参 数的程序500。
程序500可以包括基于测量的燃料导轨压力变化和预测或标称燃 料导轨压力变化的差调整喷射器控制参数。在该示例中,测量的压力 变化是由命令体积的喷射事件导致。命令喷射体积可以基于期望喷射 质量、标称燃料密度和喷射器控制参数中的一个或更多个。燃料喷射 器可以在至少一些发动机工况期间输送超临界燃料,诸如LPG。
在502中,发动机控制器确定燃料泵中的燃料为亚临界或超临界 的。在一个示例中,确定燃料泵中的燃料是亚临界或超临界可以基于 燃料泵中的温度测量值与储存在发动机控制器的存储器上的燃料的相 图(例如图3的图表)的比较。在另一个示例中,502可以包括确定直 接喷射燃料泵增益是否低于阈值下限,该阈值下限基于测量的或推断 的燃料导轨温度中的一个来确定。如果确定燃料泵中的燃料为超临界 或如果燃料泵增益低于阈值下限,那么程序500进行到503。
在一些示例中,502可以进一步包括确定当前是否存在喷射器重 叠。确定喷射器循环当前是否重叠可以基于比较燃料导轨上用于每个 喷射器的喷射脉冲信号。在此类示例中,如果存在喷射器循环的一个 或更多个重叠,那么程序500进行到530,然后到532,如在下面进一 步详细描述的。然而,如果不存在喷射器重叠,那么程序500进行到 506。用这种方式,燃料导轨压力变化可以是仅一个燃料喷射器和一 个喷射事件的结果,并且仅该燃料喷射器的控制参数可以基于燃料导 轨压力变化来调整。
在503处继续,增大供应到燃料泵的燃料的冷却或压力中的一 个,以便将燃料的状态从超临界改变为亚临界或增加燃料泵增益。程 序500继续从503到530,在530中,不基于燃料导轨压力变化调整喷 射器控制参数,并且然后到532,在532中,可以基于估计的排气空燃 比调整喷射器参数。此外,可以基于排气空燃比调整燃料喷射器控制 参数,并且如果燃料泵入口处的燃料是亚临界的,那么还基于燃料导 轨压力变化选择性调整燃料喷射器控制参数。用这种方式,可以在燃 料泵中的燃料为液体时调整燃料喷射器控制参数,提供可靠计量装 置,利用该装置校准燃料喷射器。
返回到502,如果燃料泵入口处的燃料是亚临界的,那么可以发 生燃料喷射器控制参数的适应,并且程序500进行到506。在506中命 令燃料喷射泵的满泵冲程。基于冲程长度和燃料喷射泵活塞的物理参 数,满泵冲程可以具有相关泵冲程体积。附加地,在506中,例如经 由燃料导轨中的压力传感器测量满泵冲程在燃料泵内产生的压力变 化。该调整基于测量的燃料导轨压力变化与预测的燃料导轨压力变化 的差。
在508中,基于命令的泵冲程体积和506中测量的结果压力上升 确定燃料泵增益。燃料泵增益可以是针对图4描述的增益。如其中所 述,可以基于若干泵送事件、利用基于来自事件的若干测量值执行的 线性回归确定燃料泵增益以确定压力增加相对泵送的燃料体积的斜 率。
进行到510,将燃料经由一个直接燃料喷射器喷射并经由压力传 感器测量燃料导轨中的压力最终变化。在一些示例中,510可以包括 经由一个直接燃料喷射器喷射燃料同时还经由一个或更多个进气道燃 料喷射器喷射燃料。然而,除非另行指出,本文提到的喷射经由直接 喷射器。喷射燃料包括喷射命令的燃料体积。命令的燃料喷射体积可 以基于应用到标称喷射体积的燃料喷射控制参数。标称燃料体积可以 基于期望燃料质量、经由传递函数确定。作为一个示例,标称喷射体 积可以基于期望喷射质量和标称燃料密度确定,该标称燃料密度基于 亚临界燃料特性。
在一个替代示例中,喷射燃料包括喷射燃料达命令的持续时间, 以便喷射标称质量的燃料。该持续时间可以是脉冲宽度并且可以经由 一个或更多个传递函数与标称质量关联。作为一个示例,标称喷射体 积可以基于期望喷射质量和标称燃料密度经由第一传递函数确定。标 称体积可以由喷射器控制参数调整以确定命令的喷射体积,并且传递 函数可以基于喷射器制造过程期间形成的喷射特性将命令的喷射体积 与喷射脉冲宽度关联。作为另一个示例,传递函数可以将期望喷射质 量与标称喷射器脉冲宽度直接关联,并且喷射器控制参数可以将标称 喷射器脉冲宽度调整为命令的喷射器脉冲宽度。另外,在510中,测 量燃料导轨压力变化。
在512中,510中测量的燃料导轨压力变化与预期的燃料导轨压力 变化比较。基于该比较,可以稍后在程序500中调整燃料喷射器控制 参数。可以基于508中确定的燃料泵增益和基于来自510的喷射器控 制参数的命令的喷射体积来确定预期的压力变化。例如,由于喷射事 件导致的预期压力变化可以经由针对图4中的曲线图420描述的过程 确定。在一些示例中,512中的比较可以包括比较预定数目的测量的 压力变化的平均值与对应的预期压力变化的平均值。例如,可以比较 具体喷射器的预定数目的喷射事件上的测量的压力变化和预期压力变 化,并且可以对其求取平均以形成差值的更可靠估计。在一个另选示 例中,可以针对每次泵送和喷射事件执行512中的比较,并且稍后在 程序中,调整喷射器控制参数可以包括基于512中进行的每次比较的 调整。换句话说,喷射器控制参数可以在每次喷射事件之后调整,或 替代地在已经发生预定数目的喷射事件之后周期性调整。
在一个另选实施例中,预期压力变化可以基于恒定燃料泵增益, 所述恒定燃料泵增益是仅基于亚临界燃料确定的。换言之,该另选燃 料泵增益是固定值,其描述燃料导轨压力变化相对命令的泵冲程燃料 (其中燃料在整个过程中被维持亚临界状况)体积的斜率。在该实施 例中,所述比较可以构建测量的燃料导轨压力变化与固定亚临界的预 期燃料导轨压力变化的比率并将该比率用作调整标称喷射体积或标称 喷射脉冲宽度的燃料喷射器控制参数。
基于512中进行的比较,在514中决定调整或维持喷射器控制参 数。喷射器控制参数可以响应于测量的压力下降与预期压力下降显著 不同进行调整,并且如果二者没有显著不同,那么可以维持该喷射器 控制参数。所述比较可以包括获得测量的压力变化和预期压力变化之 间的差或替代地可以包括获得两个压力变化的比率。
在一个示例中,燃料在喷射器中可以是超临界的并且其在喷射器 中的密度可能已经从第一密度变为第二密度。喷射器控制参数可能已 经被校准以精确喷射第一密度的期望燃料质量,并因此控制器可以预 期与期望喷射质量相关的压力变化。然而,因为燃料密度波动,所以 可以在喷射时从燃料导轨释放不同量的压力。因此,由于喷射器中燃 料密度的波动,测量的压力变化可以与预期压力变化不同。响应于这 种预期压力差,喷射器控制参数可以被调整以精确输送第二燃料密度 的期望燃料量。然而,如果测量的压力变化在预期值的阈值差内,那 么可以维持喷射器控制参数。用这种方式,燃料喷射器控制参数可以 被实时校准以维持期望空燃比。
具体地,在514中,如果测量的压力变化与预期压力变化相差超 过阈值差,那么程序500进行到516以调整喷射器控制参数。调整喷 射器控制参数可以包括:如果测量的压力变化比预期压力变化大阈值 量,那么减小喷射器控制参数,并且如果测量的压力变化比预期压力 变化小阈值量,那么增大喷射器控制参数。阈值差可以基于数目上的 差的大小(例如,该差是否大于预期压力变化的阈值百分比)来确定。 喷射器控制参数被调整的量可以基于渐变校正增益来确定以驱使测量 值与校正的标称值之间的差为零。在调整喷射器控制参数之后,程序 500终止。用这种方式,喷射器控制参数可以在喷射的燃料比期望的 少时控制喷射体积命令更大,并且在喷射的燃料比期望的多时控制喷 射体积命令更小。
在一个另选实施例中,其中喷射器控制参数控制喷射器脉冲宽 度,调整喷射器控制参数还可以包括当测量的燃料导轨压力变化小于 预测的燃料导轨压力变化时,增大燃料喷射器控制参数,并且当测量 的燃料导轨压力变化大于预测的燃料导轨压力变化时,减小燃料喷射 器控制参数。控制参数可以直接与脉冲宽度成正比,从而当喷射的燃 料质量小于期望喷射质量时,增大脉冲宽度,并且当喷射的燃料质量 大于期望喷射质量时,减小脉冲宽度。
返回到514,如果测量的压力变化(或测量的压力变化平均值)在 预测的压力变化(或预期压力变化的平均值)的阈值差内,程序500 进行到518,在518中,可以维持喷射器控制参数的当前值。在维持当 前喷射器控制参数之后,程序500终止。当基于燃料导轨压力变化不 调整参数时,可以继续基于排气空燃比调整喷射器控制参数。用这种 方式,如果输送到燃烧室的燃料量与期望量相差大于阈值量,那么可 以调整喷射器控制参数以调整喷射的燃料量,从而提供期望的空燃 比。在518之后,程序500终止。
用于在每次喷射事件之后基于燃料导轨压力变化调整燃料喷射器 控制参数并且其中测量的燃料泵增益与固定的亚临界燃料泵增益比较 以确定喷射器控制参数的程序500的一个具体实施例如下:可以基于 0.100g燃料的期望泵送质量执行泵送事件。基于0.580克/立方厘米 (g/cc)的标称(液体)燃料密度,期望泵送质量可以被转换为0.172cc 的泵冲程体积。泵送事件导致的燃料导轨压力变化可以被测量为0.13 巴,并因此燃料泵增益被确定为0.726巴/cc。可以基于0.13巴的燃料 导轨压力变化调整燃料喷射器控制参数。具体地,可以构造恒定燃料 泵增益与测量的0.726巴/cc的燃料泵增益的比率并将其用作燃料喷射 器控制参数。例如,当燃料在轨道中是液体时,1cc的泵冲程可以导 致1巴的燃料导轨压力增加。因此,喷射器控制参数将为(无单位) 比1.32。需注意,在燃料中的燃料是亚临界的事件中,燃料喷射器控 制参数在理论上将为1,因为亚临界燃料泵增益将是燃料行为的精确 估计。
继续该示例,随后的喷射事件可以具有0.100g的期望喷射质量。 再次基于0.580g/cc的标称燃料密度,期望或标称喷射质量可以被转换 为0.172的标称喷射体积。然而,标称喷射体积可以通过应用喷射器 控制参数被转换为命令的喷射体积。具体地,标称喷射体积可以通过 应用1.32的燃料喷射器控制参数被调整到0.228cc。用这种方式,可以 基于燃料导轨压力变化调整喷射的燃料量以将更精确的燃料量输送到 燃烧室。
现在参考图6,其提供基于估计的喷射燃料质量并进一步基于燃 料泵中的燃料是亚临界和超临界中的每个的确定调整燃料喷射器控制 参数的程序600。在所描绘的示例中,基于燃料导轨压力变化估计燃 料质量。喷射事件导致的燃料导轨压力下降可以与当前因子(其将泵 送的燃料体积和燃料导轨压力结果上升关联)连用以确定喷射事件期 间喷射的燃料质量。在一些示例中,程序600可以在仅包括直接喷射 器的发动机系统上执行,而其它示例可以包括在包括直接喷射器和进 气道喷射器两者的发动机系统上执行程序600。在其它示例中,经由 程序600调整喷射器控制参数可以包括当燃料仅经由直接喷射器输送 时仅经由程序调整。在上述示例的每个中,喷射器可以在至少一些发 动机工况期间喷射超临界燃料,诸如LPG。
在602中,发动机控制器确定燃料泵中的燃料是否为亚临界的, 如在下面参考图7进一步详细描述的。在一个示例中,在602中确定 燃料的状态可以包括确定直接喷射燃料泵增益是否高于或低于阈值下 限,该阈值下限基于推断或测量的燃料导轨温度确定。如果确定燃料 泵中的燃料为超临界的,那么程序600进行到603。否则,程序600进 行到606。
在一些示例中,602可以进一步包括确定当前是否存在喷射器重 叠。确定喷射器循环当前是否重叠可以基于比较燃料导轨上用于每个 喷射器的喷射脉冲信号。在此类示例中,如果存在喷射器循环的一个 或更多个重叠,那么程序600继续从604到630,然后到632,如在下 面进一步详细描述的。然而,如果不存在喷射器重叠,那么程序600 进行到606。用这种方式,燃料导轨压力变化可以是仅一个燃料喷射器 和一次喷射事件的结果,并且可以基于压力变化仅调整该燃料喷射器的 控制参数。
在603中,增大供应到燃料泵的燃料的冷却或压力中的一个,以便 将燃料的状态从超临界变为亚临界或增加燃料泵增益。程序600继续从 603到630,在630中,基于燃料喷射质量不调整喷射器控制参数,并 且然后到632,在632中,可以基于估计的排气空燃比调整喷射器参 数。此外,可以基于排气空燃比调整燃料喷射器控制参数,并且如果燃 料泵入口处的燃料是亚临界的,那么还基于喷射质量选择性调整燃料喷 射器控制参数。用这种方式,可以仅在燃料泵中的燃料为液体时调整燃 料喷射器控制参数,提供可靠计量装置,利用该装置校准燃料喷射器。
在606中确定将泵送的燃料体积与燃料压力上升关联的当前因 子。在一个示例中,估计当前因子包括将命令的燃料体积泵送到燃料 导轨中并经由压力传感器测量燃料导轨压力的结果上升。可以针对若 干泵送事件估计该关系并且当前因子可以基于测量的平均值。在一个 另选实施例中,当前因子为如参考图4描述的燃料泵增益并且所述关 系是经由若干泵送事件的线性回归确定的斜率。用这种方式,通过基 于若干泵送事件确定泵送的燃料体积和结果压力上升之间的关系,可 以使将两个变量关联的因子的可靠性更可靠。
在607中,基于当前喷射器控制参数,燃料由燃料喷射器喷射到 燃烧室中。基于喷射器控制参数喷射燃料可以包括启用燃料喷射器达 规定持续时间以喷射标称质量的燃料。该持续时间可以是脉冲宽度并 且可以经由一个或更多个传递函数与标称质量相关。作为一个示例, 标称喷射体积可以经由第一传递函数、基于期望喷射质量和标称燃料 密度确定。标称体积可以由喷射器控制参数调整以确定命令的喷射体 积,并且传递函数可以基于实验室确定的先验关系将命令的喷射体积 与喷射脉冲宽度相关。作为另一个示例,传递函数可以将期望喷射质 量与标称喷射器脉冲宽度直接相关,并且喷射器控制参数可以将标称 喷射器脉冲宽度调整到命令的喷射器脉冲宽度。另外,在607中,测 量燃料导轨压力变化。
在608中,基于607中测量的燃料导轨压力变化确定喷射的燃料 质量。具体地,燃料导轨压力变化经由606中确定的将泵送的燃料体 积与燃料导轨压力关联的当前因子或燃料泵增益与泵送体积相关。因 为泵送到燃料导轨中的燃料是亚临界的,所以泵送的燃料体积是已知 的。附加地,标称燃料密度用于将泵送的燃料体积与泵送的燃料质量 关联。用这种方式,基于燃料导轨压力变化与燃料泵增益的比较估计 喷射的燃料质量。
在610中,608中估计的喷射的燃料质量与标称喷射质量比较。作 为一个示例,可以基于期望空燃比确定标称喷射质量。基于610中进 行的比较在614中决定调整或维持喷射器控制参数。可以响应于喷射的 燃料质量与标称或期望喷射质量相差大于阈值量调整喷射器控制参 数,并且如果二者没有显著差别,那么可以维持喷射器控制参数。在一 个示例中,燃料在喷射器中可以是超临界的,并且其在喷射器中的密度 可能已经从第一密度变为第二密度。喷射器控制参数可能已被校准以精 确喷射第一密度的期望燃料质量。然而,因为燃料密度波动,所以喷射 时从燃料导轨释放的燃料质量可以与标称质量不同。该差可以由607 中测量的压力变化检测。响应于预期压力的该差,可以调整喷射器控 制参数以精确输送第二燃料密度的燃料。然而,如果测量的压力变化 在预期值的阈值差内,那么可以维持喷射器控制参数。用这种方式, 燃料喷射器控制参数可以被实时校准以维持期望空燃比。
具体地,在614中,如果估计的喷射燃料质量变化以与标称喷射 质量相差大于阈值差,那么程序600进行到616以调整喷射器控制参 数。调整喷射器控制参数可以包括当喷射的燃料质量小于标称喷射燃 料质量时增大燃料喷射器控制参数,并且当喷射的燃料质量大于标称 喷射燃料质量时,减小燃料喷射器控制参数。阈值差可以基于校正的 标称值与实际值之间的显著差(例如,该差是否大于预期值的阈值百 分比)确定。可以基于增益项的稳定性确定调整喷射器控制参数的量, 所调整的量经选择以确保喷射的燃料质量朝向期望值收敛而没有过度 振荡。在调整喷射器控制参数之后,程序600终止。用这种方式,喷射 器控制参数可以在喷射的质量比期望的少时控制喷射体积命令为更大, 并且在喷射的质量比期望的多时控制喷射体积命令为更小。
在一个另选实施例中,其中喷射器控制参数控制喷射器脉冲宽度, 调整喷射器控制参数还可以包括当喷射的燃料质量小于标称喷射燃料质 量时,增大燃料喷射器控制参数,并且当喷射的燃料质量大于标称喷射 燃料质量时,减小燃料喷射器控制参数。控制参数可以正比于脉冲宽 度,从而当喷射的燃料质量小于期望喷射质量时,增大脉冲宽度,并 且当喷射的燃料质量大于期望喷射质量时,减小脉冲宽度。
返回到614,如果喷射的燃料质量(或喷射的燃料质量的平均值) 在命令的喷射质量(或命令的喷射质量的平均值)的阈值差内,程序 600进行到618,在618中,可以维持喷射器控制参数的当前值。在维 持当前的喷射器控制参数之后,程序600终止。当基于喷射的燃料质量 不调整参数时,可以继续基于排气空燃比调整喷射器控制参数,其中 基于燃料导轨压力变化估计燃料质量。用这种方式,如果输送到燃烧 室的燃料质量与期望量相差大于阈值量,那么可以调整喷射器控制参 数以调整喷射的燃料量,从而提供期望空燃比。在618之后,程序600 终止。
现在转向图7,示出一种基于排气空燃比调整燃料喷射器控制参 数、进一步基于燃料泵增益选择性调整燃料喷射器控制参数以及基于 燃料喷射器控制参数操作燃料喷射器的示例预言序列。可以响应于燃 料泵中的燃料是亚临界的确定执行进一步基于燃料泵增益调整燃料喷 射器控制参数,并且响应于燃料泵中的燃料是超临界的确定不执行该 调整。尽管未明确示出,在整个序列的持续时间,基于估计的排气空 燃比调整喷射器控制参数(例如,经由用于长期和短期燃料微调的方 法)。然而,燃料从亚临界状态变为超临界状态在喷射质量上呈现显 著(和瞬时)变化。依靠排气测量校正喷射器误差可以导致燃料状态 变化的低效响应时间。因此,以开环方式(例如,基于喷射导致的压 力变化的测量值)调整喷射器控制参数在喷射校准中为大的波动提供 改善的响应时间。
喷射器控制参数可以用于直接喷射器(例如,图1中的166)并且 燃料泵增益可以是直接喷射燃料泵(例如,图2的240)的增益。图7 的序列可以根据图5和图6的方法由图1的系统提供。供应到图1的 直接喷射器166的燃料在至少一些发动机工况期间可以是亚临界的, 例如LPG。竖直标记T0-T2表示操作序列期间关注的时间。
图7的第一曲线图是燃料泵增益(例如,如参考图4描述的燃料 导轨压力上升相对命令的泵送体积的斜率)相对时间的曲线图。燃料 泵增益可以基于泵的体积效率。在一个示例中,燃料泵增益可以随泵 的体积效率增加而增加,并随泵的体积效率降低而降低。Y轴线表示 直接喷射燃料泵(例如,图2的240)增益,并且增益在Y轴线箭头 的方向上增加。替代地,Y轴线可以表示因子与上述燃料泵增益的比 率,该因子将燃料导轨压力下降与命令的喷射体积关联,其中该比率 在Y轴线的方向上增加。X轴线表示时间,并且时间在X轴线箭头的 方向上增加。水平线712代表阈值增益下限。可以确定,当燃料泵增 益高于水平线712时,燃料泵中的燃料是亚临界的,并且当燃料泵增 益低于水平线712时,燃料泵中的燃料是超临界的。
在该示例中,Y轴线表示上述比率,水平线712表示1:1的比 率。对于离开燃料导轨的给定体积的燃料,如果燃料是超临界的,那 么压力下降可以更小,并且如果燃料是亚临界的,那么压力下降可以 更大。如果是亚临界的,那么密度可以不明显改变并且泵送的燃料和 喷射的燃料之间的关系可以是1:1。然而,超临界燃料的密度可以比 亚临界燃料的密度小,因此对于给定的喷射体积,较小的质量会离开 燃料导轨,并且当泵送亚临界燃料但喷射超临界燃料时,沿Y轴线表 示的比率可以小于1:1。用这种方式,可以执行确定喷射位置处的燃 料是否是超临界的而不需要知道燃料组成。可以响应于燃料泵增益在 水平线712以下增大燃料泵处的燃料的冷却和压力中的一个。
图7的第二曲线图是燃料喷射器控制参数相对时间的曲线图。在 一个示例中,燃料喷射器可以是直接燃料喷射器(例如,图1中的喷 射器166),并且喷射器控制参数可以是控制命令的喷射体积的喷射器 增益。控制命令的喷射体积可以包括调整标称喷射体积。因此,在一 个示例中,Y轴线表示单个喷射器的直接燃料喷射器增益,并且增益 在Y轴线箭头的方向上增加。X轴线表示时间,并且时间在X轴线箭 头的方向上增加。
水平线722可以表示喷射器控制参数的默认水平或者可以表示喷 射器控制参数的期望水平。例如,喷射器控制参数可以是调整命令的 喷射体积的无单位喷射器增益,所述命令的喷射体积基于亚临界燃料 的特性。在这种情况下,水平线722可以是单位一(unity),喷射器 增益的默认水平,并且可以利用单位一的喷射器增益操作喷射器。在 其中喷射的燃料特性不是亚临界燃料(诸如,如果喷射位置处的燃料 是超临界的)的特性的状况期间,喷射器增益可以从单位一调整为不 同值。应当理解,在其它示例中,喷射器控制参数可以是除了喷射器 增益以外的参数。例如,基于燃料泵增益调整的喷射器控制参数可以 被替代为用于控制喷射器脉冲宽度而不是命令的喷射体积的参数。
图7的第三曲线图是直接喷射器处的燃料状态相对时间的曲线 图。具体地,所描绘的燃料状态在喷射器入口处、燃料导轨内。Y轴 线表示直接喷射器(例如,图2的166)处的燃料状态。当迹线处于靠 近Y轴线