專利名稱：用于估計燃料噴射壓力的方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及內燃機，特別是柴油發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。詳細地說，本發(fā)明涉 及用于估計噴射器的燃料噴射壓力的方法，該噴射器屬于內燃機的燃料噴射系統(tǒng)。
背景技術：
眾所周知汽油和柴油發(fā)動機提供有燃料噴射系統(tǒng)。這種燃料噴射系統(tǒng)通常包括燃料軌道和多個電控噴射器，電控噴射器通過各自的 連接管道與軌道保持流動連接，并且重復開啟和關閉，以便提供燃料的計量噴射給該發(fā)動 機。在單一噴射過程中，噴射器提供燃料量，其依賴于在噴射器開啟時的該燃料噴射 壓力，和依賴于該脈沖寬度，其是在該噴射器開啟和隨后的關閉之間的時間。該燃料噴射壓力通常借助于設置在該軌道內的壓力傳感器來測量。然而，在該軌道內的該壓力不總是相應于燃料噴射壓力，因為后者受壓力波的影 響，該壓力波由相同噴射器的之前燃料噴射產(chǎn)生，并且其沿該連接管道傳播，在其中在該軌 道壓力的鄰近區(qū)域產(chǎn)生壓力波動。從之前噴射的結束開始，這個壓力波動逐漸衰減，并且在衰減周期之后穩(wěn)定在該 軌道壓力值，該周期依賴于該軌道壓力值本身，和依賴于在該之前噴射過程中由該噴射器 噴射的燃料量。因此，當在兩個隨后噴射之間的停留時間足夠長時，這個壓力波動通?？梢员缓?略，例如當該噴射器被提供在每個發(fā)動機循環(huán)用于執(zhí)行一個單獨噴射時。相反地，當在兩個隨后噴射之間的停留時間非常短時，該壓力波動必須被精確考 慮，例如當該噴射器被提供在每個發(fā)動機循環(huán)用于執(zhí)行多個噴射時，根據(jù)多點噴射模式。在該后者情況下，如果忽略該壓力波動，其意味著將在該燃料噴射壓力的確定上 引入誤差，該誤差反映燃料噴射量相對于期望量的偏差，導致差的燃料燃燒和污染排放和 噪音增加。為了避免這種缺陷，考慮了許多策略，通過給在軌道內測量的壓力值應用適當?shù)?修正系數(shù)，其考慮壓力波動的影響。這種修正系數(shù)通常是由發(fā)動機控制器(ECU)使用經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或圖來確定， 其使修正系數(shù)與停留時間、在之前噴射過程中噴射的燃料量相關聯(lián)，并且與多個其它重要 的發(fā)動機操作參數(shù)，如發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷，相關聯(lián)。儲存在該數(shù)據(jù)集或圖中的該修正系數(shù)是通過校準行為實驗測定的。這種校準行為通常規(guī)定在不同的該停留時間、之前噴射的燃料量和每個其它發(fā)動 機操作參數(shù)值的情況下去操作測試燃料噴射系統(tǒng)的噴射器。對于所述值的每個組合，該校準行為還提供去測量在連接管道內的燃料噴射壓 力，并且去比較這個壓力測量和在燃料軌道內的壓力，以便去評估必須儲存在該數(shù)據(jù)集或 圖內的適當?shù)男拚禂?shù)。
由此得出結論，當前策略的重要缺陷是非常深的校準行為，其通常要求長的時間 和高的費用去完成。

發(fā)明內容
當前發(fā)明的實施例的目的是以簡單、合理和便宜的解決方法去解決或者至少肯定 減少上面的缺點。這個目的是通過本發(fā)明的主要方面的特征來獲得。本發(fā)明的其它方面記載了發(fā)明 的更優(yōu)的和/或特殊的優(yōu)點。發(fā)明提供用于估計屬于內燃機燃料噴射系統(tǒng)的噴射器的燃料噴射壓力的方法，其 中燃料噴射系統(tǒng)包括燃料軌道和至少一個噴射器，該噴射器通過連接管道與燃料軌道保持 流動連接。方法包括步驟根據(jù)方程式P = B · e_Atc0S( t)，對在連接管道內的壓力波動進行建模這個方程式是從系統(tǒng)的集總參數(shù)模型(lamped parameter model)導出的。A、B和 ω是參數(shù)，t是代表時間的變量，確定在噴射器開啟和噴射器之前(previous)關閉之間的停留時間，和應用所述測定的停留時間到所述方程式，以便計算燃料噴射壓力。事實上，發(fā)明提供一估計策略，其以在連接管道內的壓力的集總參數(shù)模型為基礎。參數(shù)A和B通常依賴于在燃料軌道內的壓力，依賴于燃料量(其在之前噴射過程 中由相同噴射器所噴射)，依賴于燃料噴射系統(tǒng)老化系數(shù)和產(chǎn)品擴展。參數(shù)ω通常依賴于燃料噴射系統(tǒng)的幾何布局。參數(shù)Α、Β和ω的評估可以要求實驗校準行為，盡管如此其與當前策略所需要的相 比需要較少努力。此外，一旦參數(shù)A、B和ω被評估，根據(jù)發(fā)明的方法允許更精確的估計燃料噴射壓 力，其反映在污染排放和噪音減少中。實驗評估的參數(shù)A和B可以最終被儲存在各自的數(shù)據(jù)集或者圖中，其使參數(shù)A和 B的值與燃料軌道壓力和先前的燃料噴射量相互關聯(lián)。根據(jù)發(fā)明的實施例，方法還包括步驟確定在燃料軌道內的壓力，確定在之前噴射過程中由噴射器所噴射的燃料量，和使用確定的燃料軌道壓力和之前的燃料噴射量來確定參數(shù)A和B。燃料軌道壓力可借助于設置在燃料軌道內的壓力傳感器來測量，而之前的燃料噴 射量可以從經(jīng)驗數(shù)據(jù)集或圖來確定，數(shù)據(jù)集或圖使所述量和多個發(fā)動機操作參數(shù)(如發(fā)動 機速度和發(fā)動機載荷)相關聯(lián)。已知燃料軌道壓力和之前的燃料噴射量，參數(shù)A和B可以從經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或 圖中確定，數(shù)據(jù)集或圖使測定的參數(shù)A和B與燃料軌道壓力和之前燃料噴射量分別相關聯(lián)。最終，確定的參數(shù)A和B可以以燃料噴射系統(tǒng)老化系數(shù)和/或產(chǎn)品擴展為基礎隨 后被修正。根據(jù)發(fā)明的實施例，參數(shù)ω對于燃料噴射系統(tǒng)的特定幾何布局是常數(shù)，并且是經(jīng)驗確定的。根據(jù)發(fā)明的另一實施例，在噴射器開啟和噴射器之前關閉之間的停留時間1可以 通過以下階段來確定確定在噴射器開啟和噴射器之前開啟之間的時間間隔，確定由噴射器執(zhí)行的之前噴射的脈沖寬度，使用所述確定的時間間隔和所述確定的之前脈沖寬度來計算在噴射器開啟和噴 射器之前關閉之間的停留時間。根據(jù)發(fā)明的方法可以包含在用于操作內燃機燃料噴射系統(tǒng)的更廣的方法中，以便 避免由于壓力波動影響在燃料噴射量上的偏差。事實上，用于操作燃料噴射系統(tǒng)的這種方法包括步驟確定在單一噴射過程中由噴射器噴射的燃料量，根據(jù)發(fā)明估計燃料噴射壓力，和使用所述確定的燃料量和所述估計的燃料噴射壓力來計算必須應用于所述噴射 器的脈沖寬度。根據(jù)發(fā)明的方法可以以計算機程序的形式，程序包括程序代碼以執(zhí)行發(fā)明的方法 的所有步驟，和以計算機程序產(chǎn)品的形式，其包括用于執(zhí)行計算機程序的工具，來實現(xiàn)。根據(jù)發(fā)明的更優(yōu)的實施例，計算機程序產(chǎn)品包括，以用于內燃機的基于微處理器 的控制系統(tǒng)，如發(fā)動機的ECU，程序被儲存在其中以使得控制裝置以與本方法相同的方式定 義發(fā)明。在這種情況下，當控制系統(tǒng)執(zhí)行計算機程序時，根據(jù)發(fā)明的方法的所有步驟被執(zhí) 行。根據(jù)發(fā)明的方法也可以以電磁信號的方式來實現(xiàn)，信號被調制以執(zhí)行數(shù)據(jù)位序 列，其代表計算機程序去執(zhí)行本發(fā)明的方法的所有步驟。


當前發(fā)明將借助于并不局限于實例參考附圖被描述，其中圖1是柴油發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)的示意圖；圖2是部分噴射模式的示意圖，其顯示沿時間線由相同噴射器11所執(zhí)行的兩個隨 后的噴射，噴射器屬于圖1中的燃料噴射系統(tǒng)。
具體實施例方式發(fā)明將在下文中被描述，參考柴油發(fā)動機2的燃料噴射系統(tǒng)1，其也可以應用于火 花點火式內燃機的燃料噴射系統(tǒng)。燃料噴射系統(tǒng)1包括燃料軌道10和多個噴射器11，其中每個噴射器被設置在柴油 發(fā)動機2的各缸20內，并且通過連接管道12與燃料軌道10保持流動連接。每個噴射器11通常包括針和電促動器，該促動器在關閉位置(其中噴射器11阻 止包含在軌道10內的燃料退出)和開啟位置(其中噴射器11允許包含在軌道10內的燃 料被提供給相應缸20)之間移動針。在每個噴射器開啟和隨后噴射器關閉之間的時間通常稱為脈沖寬度，并且定義單 獨的燃料噴射。
燃料噴射系統(tǒng)1還包括燃料箱13、泵14 (其用于從油箱13給燃料軌道10提供燃 料)，用于調節(jié)在燃料軌道10內的壓力以便在預定的值的范圍內維持壓力的傳統(tǒng)裝置(未 顯示)，和壓力傳感器15 (其設置在燃料軌道10內用于測量其中壓力)。燃料噴射系統(tǒng)1也包括基于微處理器的控制器16 (E⑶)，其產(chǎn)生并應用電信號到 噴射器11的促動器，以便重復開啟和關閉每個單獨的噴射器11，所以在發(fā)動機運行過程中 其通過多個相繼噴射提供燃料給相應的發(fā)動機缸20。特別是，當前實施例的控制器16被設定用于命令每個噴射器11根據(jù)多點噴射模 式在每個發(fā)動機循環(huán)執(zhí)行多個燃料噴射，其通常包括至少前噴射、主噴射和后噴射?？刂破?6也被設定用于基于多個發(fā)動機操作參數(shù)如發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷而 調節(jié)噴射模式和所述模式的各噴射。例如，控制器16能夠調節(jié)在每個單獨噴射過程中通過每個單獨噴射器11被噴射 的燃料量。事實上，在單獨噴射過程中由一個噴射器11所噴射的燃料量依賴于脈沖寬度和 依賴于在噴射器11開啟時的燃料噴射壓力，該壓力是當噴射器11開啟時在各自連接管道 12內的壓力。發(fā)明提供用于估計所述燃料噴射壓力的方法，其考慮在連接管道12內的壓力波 動，該波導是由于被相同噴射器11所執(zhí)行的之前噴射引起的。發(fā)明的方法參考單獨噴射器11在下文中被披露，因為其可以同樣被應用到燃料 噴射系統(tǒng)1的每個噴射器11。方本法，根據(jù)方程式P = B*e-Atcos (cot)(1)提供對在連接管道12內的壓力波動進行建模，其中t是代表時間的變量；A和B是參數(shù)，其主要依賴于在燃料軌道10內的壓力(FRP)，以及依賴于在之前噴 射過程中由噴射器11所噴射的燃料量(PFQ)；和ω是依賴于燃料噴射系統(tǒng)1的幾何布局的參數(shù)。參數(shù)ω是常數(shù)，所以其是經(jīng)驗確定的并且被存儲在E⑶16中。參數(shù)A和B由E⑶16所確定，從燃料軌道壓力(FRP)和之前燃料噴射量(PFQ)的 確定開始。方程式來自于系統(tǒng)的集總參數(shù)模型。通過改變燃料軌道壓力(FRP)和燃料噴射量 (PFQ)使得測量的壓力波與上述方程式相符，A和B被確定。根據(jù)最小均方差方法，兩個參 數(shù)被選擇，保持在測量壓力和計算壓力之間的誤差最低的可能。燃料軌道壓力(FRP)由E⑶16通過壓力傳感器15測量，而之前燃料噴射量(PFQ) 由ECU16從經(jīng)驗數(shù)據(jù)集或者圖中確定，數(shù)據(jù)集或圖使之前燃料噴射量(PFQ)與多個發(fā)動機 操作參數(shù)如發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷相關聯(lián)。參數(shù)A和B最終由ECU16從經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或者圖中確定，數(shù)據(jù)集或圖分別使 參數(shù)A和B與燃料軌道壓力(FRP)和之前燃料噴射量(PFQ)相關聯(lián)。最終，這個經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或者圖可以分別使參數(shù)A和B也與多個其它發(fā)動機操作參數(shù)如發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷相互關聯(lián)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)參數(shù)A和B也依賴于老化系數(shù)和/或燃料噴射系統(tǒng)1的組件的產(chǎn)品擴展 (production spread)0因此，本方法規(guī)定ECU基于這個燃料噴射系統(tǒng)老化系數(shù)和/或產(chǎn)品擴展最終修正 確定的參數(shù)A和B。根據(jù)發(fā)明，方法還包括步驟確定在噴射器11開啟和噴射器11之前關閉之間的停留時間DT，和應用所述確定的停留時間DT到代表壓力波動的方程式，以便計算在噴射器11開 啟時的燃料噴射壓力。參考圖2，停留時間DT可以通過E⑶16使用以下階段來確定確定在噴射器開啟IO和噴射器之前開啟IPO之間的時間間隔Tl，確定已經(jīng)由噴射器11所執(zhí)行的之前噴射的脈沖寬度PPW，從述定確所的時間間隔TI減去所述確定的之前脈沖寬度PPW，用于獲得在噴射器 開啟IO和噴射器之前關閉IPC之間的停留時間DT。時間間隔TI和之前脈沖寬度PPW可以由ECU16從經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或圖中來確 定，其分別使時間間隔TI和之前脈沖寬度PPW與多個發(fā)動機操作參數(shù)如發(fā)動機速度和發(fā)動 機載荷相互關聯(lián)。如上面，發(fā)明的方法可以被ECU16所用，用于調節(jié)在單獨噴射過程中由噴射器11 所噴射的燃料量，以避免由于在連接管道12內的壓力波動影響的噴射量偏差。事實上，這種調節(jié)可以由E⑶16按以下步驟執(zhí)行確定要由噴射器11噴射的燃料量，根據(jù)之前披露的方法，估計燃料噴射壓力，和使用所述確定的燃料量和估計的燃料噴射壓力用于計算必須應用到噴射器11的 脈沖寬度，用于提供預定的燃料量。這個燃料量可以由ECU16從經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或圖來確定，該數(shù)據(jù)集或圖使燃料 量與多個發(fā)動機操作參數(shù)如發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷相互關聯(lián)。當前發(fā)明參考特定更優(yōu)的實施例和特殊應用被描述，可以理解，在上文中提出的 描述是借助于并不局限于實例被獲得。那些本領域技術人員將認識對特定實施例的各種修 改在附加權利要求書的范圍內。因此，意圖是發(fā)明不局限于公布的實施例，而是其具有由后 面的權利要求書的語言所允許的全部范圍。
權利要求
1.一種用于估計噴射器(11)的燃料噴射壓力的方法，該噴射器屬于內燃機( 的燃料 噴射系統(tǒng)(1)，所述燃料噴射系統(tǒng)(1)包括燃料軌道(10)和至少一個噴射器(11)，該噴射 器通過連接管道(1 與所述燃料軌道(10)保持流動連接，其中所述方法包括步驟根據(jù)方程式P = B · e_AtC0S( t)，對在所述連接管道(1 內的壓力波動進行建模， 其中A、B和ω是參數(shù)，t是代表時間的變量，確定在所述噴射器開啟(IO)和噴射器之前關閉(IPC)之間的停留時間(DT)，和 應用所述確定的停留時間(DT)到所述方程式，以便計算所述燃料噴射壓力。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括步驟 確定在所述燃料軌道(10)內的所述燃料軌道壓力(FRP)，確定在所述之前噴射過程中由所述噴射器所噴射的燃料量(PFQ)，和 使用所述確定的燃料軌道(10)壓力和之前燃料噴射量(PFQ)來確定參數(shù)A和B。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述燃料軌道壓力(FRP)借助于設置在所述燃料 軌道內的壓力傳感器(1 來測量。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述之前燃料噴射量(PFQ)是從經(jīng)驗數(shù)據(jù)集或圖 中確定的，該數(shù)據(jù)集或圖使所述之前燃料噴射量(PFQ)與多個發(fā)動機操作參數(shù)相關聯(lián)。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中參數(shù)A是從經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或圖中確定的，該數(shù) 據(jù)集或圖使參數(shù)A與至少燃料軌道壓力(FRP)和之前燃料噴射量(PFQ)相互關聯(lián)。
6.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述方法規(guī)定基于燃料噴射系統(tǒng)老化系數(shù)和/或 產(chǎn)品擴展來修正參數(shù)A。
7.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中參數(shù)B是從經(jīng)驗確定的數(shù)據(jù)集或圖中確定的，該數(shù) 據(jù)集或圖使參數(shù)B與至少燃料軌道壓力(FRP)和之前燃料噴射量相關聯(lián)。
8.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述方法規(guī)定基于燃料噴射系統(tǒng)老化系數(shù)和/或 組件產(chǎn)品擴展來修正參數(shù)B。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中參數(shù)ω是常數(shù)并且是經(jīng)驗確定的。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于在噴射器開啟和噴射器之前關閉之間的 所述停留時間(DT)是通過以下階段來確定的確定在所述噴射器開啟(IO)和所述噴射器之前開啟(IPO)之間的時間間隔(Tl)， 確定由所述噴射器(11)執(zhí)行的所述之前噴射的脈沖寬度(PPW)， 使用所述確定的時間間隔(Ti)和所述確定的之前脈沖寬度(PPW)用于計算在噴射器 開啟(IO)和噴射器之前關閉(IPC)之間的停留時間(DT)。
11.一種用于操作內燃機(2)的燃料噴射系統(tǒng)(1)的方法，所述燃料噴射系統(tǒng)(1)包括 燃料軌道(10)和至少一個噴射器(11)，該噴射器通過連接管道(1 與所述燃料軌道(10) 保持流動連接，其中所述方法包括步驟確定在單一噴射過程中借助于所述噴射器(11)噴射的燃料量， 根據(jù)前面任何一個權利要求估計燃料噴射壓力，使用所述確定的燃料量和所述估計的燃料噴射壓力用于計算必須應用到所述噴射器 (11)的脈沖寬度。
12.—種計算機程序，其包括計算機代碼，用于執(zhí)行根據(jù)任何一個前面權利要求所述的方法。
13.一種計算機程序產(chǎn)品，其包括根據(jù)權利要求12所述計算機程序。
14.如權利要求13所述的計算機程序產(chǎn)品，其包括所述計算機程序被儲存在其中的控 制裝置。
15.一種電磁信號，其被調制成用于代表根據(jù)權利要求13所述計算機程序的數(shù)據(jù)位序 列的載體。
全文摘要
用于估計噴射器(11)的燃料噴射壓力的方法，該噴射器屬于內燃機(2)的燃料噴射系統(tǒng)(1)，所述燃料噴射系統(tǒng)(1)包括燃料軌道(10)和至少一個噴射器(11)，其通過連接管道(12)與所述燃料軌道(10)保持流動連接，其中所述方法包括步驟根據(jù)所述方程式P＝B·e-Atcos(ωt)，對在所述連接管道(12)內的所述壓力波動進行建模，其中A、B和ω是參數(shù)，t是代表時間的變量，確定在所述噴射器開啟(IO)和噴射器之前關閉(IPC)之間的所述停留時間(DT)，和應用所述確定的停留時間(DT)到所述方程式，以便計算所述燃料噴射壓力。
文檔編號F02D41/38GK102052178SQ20101053511
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2009年11月3日
發(fā)明者保羅·贊伯尼, 文森佐·蘭皮諾, 馬特奧·阿拉西亞, 馬西米利亞諾·梅利斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司