CN103256134B

CN103256134B - 喷射燃料的系统和方法

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Publication number: CN103256134B
Application number: CN201310049770.0A
Authority: CN
Inventors: J·P·斯泰容
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2019-10-29
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: RU2013107527A; US8949002B2; DE102013202663B4; DE102013202663A1; CN103256134A; US20130218440A1; RU2573410C2

Abstract

本发明涉及喷射燃料的系统和方法。公开用于调整内燃发动机的燃料喷射的方法和系统。在一个示例中，当燃料喷射器为汽缸提供的燃料预喷射次数从第一发动机循环期间的第一次数转换到第二发动机循环期间的第二次数时，燃料压力中的变化是预定的。该方法和系统可以减少发动机排放和改善发动机噪音特性。

Description

喷射燃料的系统和方法

技术领域

本说明书涉及将燃料喷射进内燃发动机。在一个示例中，公开了将燃料压力与燃料预喷射次数一起调整的方法。本方法对压缩点火发动机特别有用。

背景技术

通过在发动机汽缸内压缩空气-燃料混合物促进柴油发动机中的燃烧。当空气-燃料混合被压缩时，汽缸内的温度和压力上升，以至于空气-燃料混合物在没有外部提供的点火源，诸如火花塞的情况下点燃。空气-燃料混合物的点燃释放热并升高了汽缸内的温度和压力。取决于状况，发动机燃烧可能增加发动机噪音并降低驾驶者满意度。

一种解决燃烧噪音的方法是在汽缸循环期间提供燃料预喷射。在燃料主喷射脉冲之前引入燃料预喷射到汽缸。通过调整燃料预喷射的次数和时机(或正时)，在空气-燃料混合物燃烧期间有可能改变点火时间和热释放率，以减少燃烧噪音并提高驾驶者满意度。但是，在发动机工作范围，固定次数的燃料预喷射可能不能提供期望的发动机燃烧噪音和热释放特性。相反，希望根据发动机工况来改变燃料预喷射次数。尽管如此，如果当燃料喷射的次数改变时改变了燃料预喷射次数，并且所喷射的燃料的压力未在理想的水平，则发动机噪音就可能不在理想的范围内。

发明内容

发明人在此已意识到上述缺点，并且已开发了一种给发动机加燃料的方法，其包含：从基于燃料压力和燃料预喷射次数之间的第一关系为汽缸供应燃料转换到基于燃料压力和燃料预喷射次数之间的第二关系为汽缸供应燃料，所述转换响应当控制参数增大时的第一状况。

通过当燃料预喷射次数改变时在不同燃料压力控制表之间改变，有可能在响应发动机工况的变化而改变燃料预喷射次数时，为燃料喷射器提供改善的燃料压力控制。例如，当向汽缸提供单个燃料预喷射脉冲时，第一燃料导轨压力控制表可以是控制燃料导轨的燃料压力的依据。另一方面，当向汽缸提供两个燃料预喷射脉冲时，第二燃料导轨压力控制表可以是控制燃料导轨的燃料压力的依据。因此，响应为汽缸提供的燃料预喷射次数，通过在两个燃料导轨的燃料压力表之间跃变可以调整燃料导轨压力。这样，当燃料预喷射次数改变时，燃料压力可以快速地改变，以便于可以减少不同工况之间的燃料压力滞后。

在另一示例中，一种给发动机加燃料的方法包含：当控制参数增大时，在第一状况第一次进行转换：从以基于第一燃料预喷射次数的第一燃料压力为汽缸提供燃料转换到以基于第二燃料预喷射次数的第二燃料压力为汽缸提供燃料；以及当控制参数减小时，在第二状况第二次进行转换：从以基于第二燃料预喷射次数的第二燃料压力为汽缸提供燃料转换到以基于第一燃料预喷射次数的第一燃料压力为汽缸提供燃料。

在另一示例中，该方法进一步包含，通过至少部分地关闭燃料导轨压力控制阀，从在较低的燃料压力为发动机输送燃料转换到在较高的燃料压力为发动机输送燃料。

在另一示例中，该方法进一步包含，其中第一燃料压力和第二燃料压力进一步基于发动机转速和扭矩需求，并且其中燃料预喷射的第二次数少于燃料预喷射的第一次数。

在另一示例中，通过调整高压泵计量阀和燃料导轨压力控制阀，使第二燃料压力转换到第一燃料压力。

在另一示例中，发动机系统包含：汽缸；燃料导轨；与燃料导轨流体相通并将燃料直接喷射进汽缸内的燃料喷射器；以及包括存储在非临时性介质中的计算机程序的控制器，计算机程序包括在汽缸的循环期间基于提供给汽缸的燃料预喷射次数调整燃料导轨中的燃料压力的可执行指令，该控制器包括通过增大高压燃料泵计量阀命令和减小燃料导轨压力控制阀命令来增加燃料导轨中的燃料压力的指令。

在另一示例中，在减小燃料导轨压力控制阀命令之前增大燃料导轨压力控制阀命令。

在另一示例中，发动机系统进一步包含当改变燃料预喷射次数时在两个或更多个燃料压力存储结构之间变化的额外指令。

在另一示例中，两个或更多个燃料压力存储结构是包括多个燃料压力值的表格。

在另一示例中，发动机系统进一步包含当控制参数增大时在第一状况调整燃料导轨中的燃料压力，以及当控制参数减小时在第二状况调整燃料压力的额外控制器指令。

在另一示例中，发动机系统进一步包含接收燃料导轨压力控制阀命令的燃料导轨压力控制阀，为燃料导轨供应燃料的高压燃料泵，以及响应高压燃料泵计量阀命令而调节到高压燃料泵的燃料流量的计量阀。

在另一示例中，发动机系统进一步包含通过减小高压燃料泵计量阀命令以及增大燃料导轨压力控制阀命令来减小燃料导轨中的燃料压力的额外指令。

本发明可以提供若干优点。具体地，本方法对在燃料喷射模式之间转换可能是有益的。特别地，本方法通过允许在燃料喷射器提供不同次数的燃料预喷射的状况之间的更快速燃料压力变化，可以减少诸如HC、NOx和CO的发动机排放。此外，本方法可以减少校准发动机的时间量，这是因为可以避免校准燃料喷射模式改变之间的逐步转换。

当单独参照以下说明书或连同附图时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。

应该理解提供上述发明内容以简化形式介绍了选择的概念，这些概念在具体实施方式中将被进一步描述。这不意味着确定所要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任意部分中的任意缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了发动机的示意描述；

图2示出了为发动机供应燃料的燃料系统的详细描述；

图3示出了示例的燃料预喷射次数映射图；

图4和5示出了调整为汽缸供应的燃料预喷射脉冲数量的示例转换；

图6示出了具有两汽缸组的发动机的示例汽缸编号次序；

图7示出了调整燃料预喷射次数的示例点火次序和模式改变时间间隔；

图8和9示出了燃料预喷射的示例转换顺序；以及

图10示出了调整燃料压力和为发动机汽缸供应的燃料预喷射次数的方法的示例流程图。

具体实施方式

本发明涉及补偿在汽缸循环期间为汽缸输送的燃料预喷射次数的改变。图1示出了增压柴油发动机的一个示例，在此图10的方法可以调整燃料预喷射次数和燃料压力以改善发动机排放和/或减少燃烧噪音。图2示出了用于具有两汽缸组的发动机的示例燃料输送系统。图3示出了燃料预喷射的示例映射图。图4-5和图8-9示出了响应燃料预喷射脉冲数量的燃料压力调整的示例。图6和7示出了具有两汽缸组的示例汽缸布局和点火次序。最后，图10是调整燃料压力和为发动机汽缸供应的燃料预喷射数量的示例方法的流程图。

参见图1，包含多个汽缸的内燃发动机10由发动机电子控制器12控制，图1中示出了内燃发动机10的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36位于其中并被连接到曲轴40。示出了通过相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48相通的燃烧室30。通过进气凸轮51和排气凸轮53使每个进气和排气门工作。通过进气凸轮传感器55可以确定进气凸轮51的位置。通过排气凸轮传感器57可以确定排气凸轮53的位置。

示出了定位为将燃料直接喷射进燃料燃烧室30内(本领域技术人员熟知其为直接喷射)的喷射器66。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地输送燃料。通过图2中示出的燃料系统将燃料输送给燃料喷射器66。通过改变调节至燃料泵(未示出)的流量的入口计量阀和燃料导轨压力控制阀来调整燃料系统所输送的燃料压力。。

示出了与可选电子节气门62相通的进气歧管44，节气门62调整节流板64的位置以便控制来自进气增压室46的空气流。压缩机162从进气口42吸入空气以供应给增压室46。排气使通过轴161连接到压缩机162的涡轮141旋转。在一些示例中，可提供增压空气冷却器(或中冷器)。通过调整可变叶片控制装置72和压缩机旁路阀158可以调整压缩机速度。在替代的示例中，除可变叶片控制装置72之外，废气门74可以代替或被使用。可变叶片控制装置72调整可变几何涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时，排气能够经过涡轮164，供应使涡轮164旋转的少量能量。当叶片处于闭合位置时，排气能够经过涡轮164并且将增强的力施加给涡轮164。可替换地，废气门74允许排气在涡轮164周围流动以便减少供应给涡轮机的能量量。压缩机旁路阀158允许在压缩机162的出口的压缩空气回到压缩机162的入口。这样，可以降低压缩机162的效率以便影响压缩机162的流量，并降低压缩机喘振的可能性。

当随着活塞36接近上止点压缩冲程燃料自动点燃时，燃烧室30中就开始燃烧。在一些示例中，通用排气氧(UEGO)传感器126可以被连接到排放装置70上游的排气歧管48。在其它的示例中，UEGO传感器可以位于一个或更多个排气后处理装置的下游。此外，在一些示例中，UEGO传感器可以被具有NOx和氧传感元件两者的NOx传感器替代。

在较低的发动机温度，电热塞68可以将电能转换为热能，以便升高燃烧室30中的温度。依靠升高燃烧室30中的温度，通过压缩可以更容易地点燃汽缸的空气-燃料混合物。

在一个示例中，排放装置70能够包含微粒过滤器和催化剂砖。在另一示例中，能够使用各具有多砖的多个排放控制装置。在其它的示例中，排放装置可以包括稀NOx捕集器或选择催化还原(SCR)，和/或柴油微粒过滤器(DPF)。

通过排气再循环(EGR)阀80可以为发动机提供EGR。EGR阀80是三向阀，其关闭或允许排气从排放装置70的下游流向压缩机162上游的发动机进气系统中的位置。在替代的示例中，EGR可以从涡轮164的上游流向进气歧管44。EGR可以绕过EGR冷却器85，或可替换地，EGR可以通过流经EGR冷却器85被冷却。在其它的示例中，可以提供示例高压和低压EGR系统。

在图1中示出了作为常规微型计算机的控制器12，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口104、只读存储器(ROM)106、随机存储器(RAM)108、保持记忆存储器(KAM)110和常规数据总线。示出的控制器12接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，除之前讨论的那些信号之外，包括：来自连接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；连接到加速器踏板130用于感测脚132调整的加速器位置的位置传感器134；来自连接到进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量结果；来自压力传感器122的增压压力；来自氧传感器126的排气氧浓度；来自感测曲轴40位置的霍尔传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量结果；以及来自传感器58的节气门位置的测量结果。也可以感测大气压力(传感器未示出)用于控制器12进行处理。在本发明的一个优选方面中，发动机位置传感器118在凸轮轴的每个旋转均产生预定数量的等间距的脉冲，根据其能够确定发动机转速(RPM)。

在工作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般是排气门54关闭并且进气门52打开。通过进气歧管44将空气引入燃烧室30，并且活塞36移动至汽缸底部以便增加燃烧室30内的体积。活塞36接近汽缸底部并且在其冲程末端(例如当燃烧室30处于其最大体积时)的位置，本领域技术人员通常称之为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，排气门54和进气门52关闭。活塞36朝汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程末端并且最接近汽缸盖(例如当燃烧室30处于其最小体积时)的位置，本领域技术人员通常称之为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在一些示例中，在单个发动机循环期间可以多次将燃料喷射到汽缸。在以下称为点燃的过程中，以压缩点燃的方式点燃所喷射的燃料引起燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体推动活塞36回到BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的转动扭矩。最后，在排气冲期间，排气门54打开以便将燃烧过的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞回到TDC。请注意，仅仅作为一个示例描述以上内容，并且进气和排气门打开和/或关闭时机可以改变，诸如从而提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或其它各种示例。此外，在一些示例中，可以使用两冲程循环而不是四冲程循环，

现在参见图2，示出了为发动机供应燃料的燃料系统的详细描述。图1的发动机系统中可以包括图2的燃料系统，并且通过图10的方法可以控制图2的燃料系统。

燃料系统200包括控制器12控制的各种阀和泵。通过压力传感器242和220感测燃料导轨244和222中的燃料压力。控制器12利用来自压力传感器242和220的压力反馈控制燃料导轨244和222中的压力。控制器12激活燃料泵206和230以便为计量阀232和208供应燃料。止回阀234和210允许燃料流向高压燃料泵255和256并限制来自高压燃料泵255和256的回流。计量阀232和208控制进入高压燃料泵255和256的燃料量。凸轮238和216由发动机驱动并为在泵室252和212中对燃料产生作用的活塞250和202提供原动力。

高压燃料泵255和256通过止回阀240和218将燃料引导至燃料喷射器导轨244。通过调整阀232、208、226和246可以控制燃料导轨244和222中的燃料压力。在工况期间，可以设置燃料导轨压力控制阀226和246部分地打开，以便于燃料泵255和256供应的至少一部分燃料回到燃料箱204。在某些状况期间可以使燃料导轨压力控制阀226和246至少部分地打开额外量以便减小燃料导轨222和244中的燃料压力。在某些状况下可以至少部分地关闭燃料导轨压力控制阀226和246以便增加燃料导轨222和244中的燃料压力。燃料导轨222通过燃料喷射器66可以为发动机的一汽缸组提供燃料，而燃料导轨244通过燃料喷射器66可以为发动机的第二汽缸组提供燃料。在一些示例中，单一高压燃料泵通过可选的通道237为燃料导轨244和222提供燃料。可以分开控制燃料导轨压力控制阀246和燃料导轨压力控制阀226，以便于燃料压力增加和减少的时机可以在不同时间出现。同样地，通过计量阀232和208可以分开控制高压燃料泵255和高压燃料泵256。

因此，图1和图2的系统规定了发动机系统，其包含：汽缸；燃料导轨；与燃料导轨流体连通并直接将燃料喷射进汽缸内的燃料喷射器；以及包括存储在非临时性介质中的计算机程序的控制器，计算机程序包括在汽缸的循环期间基于向汽缸提供的燃料预喷射次数来调整燃料导轨中的燃料压力的可执行指令，控制器包括在达到调整燃料预喷射次数的状况后延迟调整燃料导轨中的燃料压力的指令，延迟的持续时间基于发动机曲轴角窗口。该控制器也包括通过增大高压燃料泵计量阀命令和减小燃料导轨压力控制阀命令来增加燃料导轨中的燃料压力的指令。

发动机系统也包括，其中在减小燃料导轨压力控制阀命令之前增大燃料导轨压力控制阀命令。发动机系统包括其中曲轴角窗口基于没有燃料喷射到汽缸组的多个汽缸的曲轴时间间隔。发动机系统进一步包含当改变燃料预喷射次数时在两个或更多个燃料压力存储结构之间变化的额外的指令。发动机系统也包括其中燃料压力存储结构是包括多个燃料压力数值的表格。发动机系统进一步包含通过减小高压燃料泵计量阀命令和增大燃料导轨压力控制阀命令来减小燃料导轨中的燃料压力的额外指令。

在一些示例中，发动机系统进一步包含当控制参数增大时在第一状况调整燃料导轨中的燃料压力，以及当控制参数减小时在第二状况调整燃料导轨中的燃料压力的额外控制器指令。发动机系统进一步包含燃料导轨压力控制阀，为燃料导轨供应燃料的高压燃料泵，以及调节至高压燃料泵的燃料流量的计量阀。发动机系统进一步包含通过调整计量阀和燃料导轨压力控制阀来增加燃料导轨中的燃料压力的额外的指令。

现在参见图3，示出了燃料预喷射次数的示例映射图。表格包括多个单元。每个单元包括一个值，该值代表在汽缸的一个循环期间以及在一个发动机循环过程内提供给发动机汽缸的燃料喷射的总次数。例如，数值2代表在汽缸的一个循环期间对汽缸的一次燃料预喷射和一次燃料主喷射。表格Y轴代表当响应发动机扭矩需求时所提供的指示的发动机扭矩。表格X轴代表发动机转速。因此，对于唯一的发动机扭矩和转速而言，表格输出在一个发动机循环期间提供给发动机汽缸的燃料预喷射次数。表格示出了在较低的发动机转速以及负荷下增加次数的燃料预喷射，以便在这种状况下减少发动机噪声。

现在参见图4，示出了从提供第一燃料预喷射次数到提供第二燃料预喷射次数的转换示例。特别地，图4的示例示出了当发动机显示的扭矩增加时从两次燃料预喷射到一次燃料预喷射的转换。依靠图1和2的系统并通过图10的方法可以提供图4的转换。

Y轴代表燃料导轨压力并且燃料导轨压力沿着Y轴箭头的方向增加。X轴代表显示的发动机扭矩并且显示的发动机扭矩沿着X轴箭头的方向增加。垂直标线402和404代表可以基于发动机扭矩调整燃料预喷射次数的示例发动机扭矩水平。垂直标线402代表当发动机扭矩减小时使利用一次预喷射所喷射进汽缸内的燃料向以两次预喷射喷射燃料转换的发动机扭矩。垂直标线404代表当发动机扭矩增加时使利用两次预喷射所喷射进汽缸内的燃料向以一次预喷射喷射燃料转换的发动机扭矩。

图4的示例转换在420开始，在此燃料喷射压力是相对低的并且以两次预喷射将燃料喷射到汽缸。随着发动机扭矩朝400N-m增加时，燃料导轨的燃料压力增加以便于燃料压力增加至在422所示的水平。燃料输送系统进入既不增加也不减少预喷射次数的滞后区域。随着发动机扭矩继续增加，增加燃料导轨中的压力以便于燃料导轨的燃料压力到达在424所示的水平。一旦发动机扭矩到达在500N-m的滞后上限，燃料导轨的燃料压力下降并且在每个发动机循环期间为每个汽缸提供一次燃料预喷射。一旦发动机扭矩到达在500N-m的滞后上限，燃料压力减小到在426所示的水平。

在一个示例中，通过从第一燃料导轨理想压力表格转变到第二燃料导轨理想压力表格来改变燃料压力，第一燃料导轨理想压力表格输出基于发动机扭矩和第一燃料预喷射次数的理想的燃料导轨的燃料压力，第二燃料导轨理想压力表格输出基于发动机扭矩和第二燃料预喷射次数的不同的理想燃料导轨的燃料压力。在其它的示例中，发动机转速也可以是调整燃料压力的依据。例如，当发动机扭矩为499N-m并且提供两次燃料预喷射时，第一表格可以输出1400bar的燃料导轨压力。当发动机扭矩为500N-m并且提供一次燃料预喷射时，第二表格可以输出1200bar的燃料导轨压力。因此，随着发动机扭矩增加，第二表格的输出代替了第一表格的输出，并且燃料压力与燃料预喷射次数一起改变。

随着发动机扭矩继续增加，当提供一次燃料预喷射时燃料导轨压力也增加至在428所显示的水平。从426到428的燃料导轨的燃料压力增加由从燃料导轨的第二理想压力表格输出的值提供。从420到424的燃料导轨的燃料压力增加由从燃料导轨的第一理想压力表格输出的值提供。如果在404燃料预喷射次数没有减少，则燃料压力就基于燃料导轨的第一理想压力表格的输出遵循从424到430的虚线。

这样，在发动机循环期间可以改变为汽缸提供的燃料压力和燃料预喷射次数。从燃料导轨的一个理想压力表向燃料导轨的另一个理想压力表转换允许燃料喷射压力命令的逐步改变，以便于在燃料预喷射次数的转换期间可以针对燃料预喷射次数更好地优化燃料导轨压力。

现在参见图5，示出了调整提供给汽缸的预喷射脉冲数量的示例转换的图。具体地，示出了说明从一次燃料预喷射到两次燃料预喷射的转换顺序的图。图5的图与图4的图相似，因此为简洁起见省略了图的相似特征的描述。垂直标线502代表滞后下限，而垂直标线504代表滞后上限。

图5的转换在528开始，在此发动机在相对高的发动机扭矩下工作。使发动机在高发动机扭矩下工作，并且在相对高的燃料压力下提供单次燃料预喷射。随着发动机扭矩需求减少，减小燃料压力并且燃料导轨的燃料压力下降至在526所指明的水平。当进一步减小发动机扭矩时，燃料导轨中的燃料压力就将进一步减小至在524所示出的水平。因此，在514和528之间示出的发动机扭矩水平下的燃料压力是燃料导轨的第二理想燃料压力表的输出，其与为图4所描述的相似。随着发动机扭矩减小并到达滞后下限502，调整燃料导轨压力至燃料导轨的第一理想燃料压力表输出的水平，并且燃料导轨压力增加至在522示出的水平。此外，燃料预喷射次数从一增加至二。当发动机扭矩进一步减小时，燃料压力就减小至在520示出的水平。如果在垂直标线502处还未调整燃料预喷射次数，燃料压力就遵循524和540之间的虚线的轨迹。

应当注意，在图4和5的示例中以及遍及整个说明书，在任一汽缸循环中提供的燃料预喷射次数可以是从零到五的数量。因此，可以提供基于发动机转速、燃料预喷射次数和发动机扭矩的六个理想的燃料压力表，并且其可以在图1-2的系统以及图10的方法中使用。

现在参见图6，示出了示例发动机组配置。发动机600包括多个汽缸，具体是8个汽缸。第一汽缸组602包括1、3、5和7号汽缸。第二汽缸组604包括2、4、6和8号汽缸。图6的发动机可以具有如在图7中所示的点火次序以便提高发动机平衡并减少发动机振动。

现在参见图7，示出了用于调整燃料预喷射次数和燃料压力的示例点火次序和模式改变的时间间隔。发动机点火次序是1-2-7-3-4-5-6-8。因此，示例发动机是八汽缸发动机。结合图6应当注意，发动机不以汽缸编号(例如1-8)的顺序点火。更确切地说，发动机以汽缸组一和二交叉跳跃的顺序燃烧，以及连续地燃烧两个汽缸事件，其中汽缸位于相同汽缸组中(例如汽缸6和8)。

区域702示出了发动机点火次序中特殊的一部分，在此二号汽缸组的燃料喷射事件在一个发动机循环内持续最长时间或曲轴角分离。具体地，当没有燃料被射喷到一号汽缸组的时候，在区域702中一号汽缸组的7和3号汽缸中发生燃料喷射。这允许二号汽缸组的燃料导轨压力在2号汽缸的燃料喷射的结束到4号汽缸的燃料喷射的开始之间转换，而不影响所喷射的燃料量。因此，通过选择性选择，其中二号燃料导轨的燃料压力从第一压力向第二压力转换，与一个发动机循环内的其它时机相比，可以增加燃料压力转换的时间量。因此，当燃料预喷射次数从第一值向第二值转换时，燃料压力可以具有达到理想燃料压力的更大可能性。

相似地，区域704示出了发动机点火次序中特殊的一部分，其中一号汽缸组的燃料喷射事件在一个发动机循环内持续最长时间或曲轴角分开。具体地，燃料喷射在区域804中二号汽缸组的6和8号汽缸中发生。这允许1号汽缸组的燃料导轨压力在5号汽缸燃料喷射的结束到1号汽缸燃料喷射的开始之间转换，而不影响所喷射的燃料量。从而，通过选择性选择，其中一号燃料导轨的燃料压力从第一压力向第二压力转换，与一个发动机循环内的其它时机相比，可以增加燃料压力转换的时间量。因此，当燃料预喷射次数从第一值向第二值转换时，燃料压力可以具有达到理想燃料压力的更大可能性。

现在参见图8，示出了燃料预喷射的示例转换顺序。通过图1和2的系统执行图10的方法可以提供图8的顺序。示出了包括汽缸1、3、5和7的发动机的一个汽缸组的汽缸正时。请注意，实际燃料喷射时间可能与图8和9中示出的正时不同，因为图8和9是为了说明此处所描述的方法而不是示出特殊的燃料喷射正时。

图8顶部的第一、第三、第五和第七图代表了如图6中所示的八汽缸发动机的1、7、3和5号汽缸的汽缸冲程。进气冲程缩写为INT，而压缩冲程缩写为COMP。膨胀冲程缩写为EXP，而排气冲程缩写为EXH。

距图8顶部的第二、第四、第六和第八图代表了如图6中所示的八汽缸发动机的1、7、3和5号汽缸的燃料喷射事件。1号汽缸的预喷射表示为802和804。1号汽缸的主喷射脉冲表示为806。7号汽缸的预喷射表示为810和812。7号汽缸的主喷射脉冲表示为814。3号汽缸的预喷射表示为820和822。3号汽缸的主喷射脉冲表示为824。5号汽缸的预喷射表示为830和832。5号汽缸的主喷射脉冲表示为834。

距图8顶部的第九图是代表高压燃料泵命令的图。高压燃料泵命令增大以便增加高压燃料泵的输出压力。高压燃料泵命令沿着X轴的方向减小以便减小高压油泵的输出压力。

距图8顶部的第十图是代表燃料导轨压力阀命令的图。燃料导轨压力命令增大以便增加燃料导轨压力。燃料导轨压力命令沿着X轴的方向减小以便减小燃料导轨压力。

距图8顶部的第十一图是代表燃料导轨压力的图。燃料导轨压力沿着X轴的方向减小。燃料导轨压力沿着远离X轴的垂直方向增加。

在时间T₀发动机以较低的扭矩和转速工作。因此，在发动机汽缸的各自循环期间为每个汽缸提供两次预喷射。示出了高压泵命令，其增大以便随着指明的发动机扭矩的增加而增加燃料压力。燃料导轨压力控制阀命令是控制部分地打开的燃料导轨压力阀状态。以对应于增大高压泵命令的渐增趋势示出了燃料导轨压力。基于第一理想燃料压力表的输出控制燃料导轨的燃料压力。第一理想燃料压力表的输出基于两次燃料预喷射。因此，燃料压力处于较高的水平并增加。在各自汽缸的压缩冲程期间示出了在每个汽缸循环期间的燃料预喷射和燃料主喷射的燃料喷射正时。但是，可以提供其它的燃料预喷射和燃料主喷射正时。

在时间T₁，发动机工况到达判断希望从两次燃料预喷射向单燃料预喷射转换的状态(例如在发动机扭矩增大的期间)。发动机工况可以包括发动机扭矩、发动机转速或发动机控制参数的组合。在一些示例中，在发动机工况达到向不同燃料预喷射次数转换的状况的时间可以改变燃料预喷射次数。但是，在本示例中，延迟燃料预喷射次数，以便延长当改变燃料预喷射次数时允许燃料压力改变的时间。因此，直到时间T₂才调整燃料预喷射次数和燃料压力。从而T₁和T₂之间的时间是当出现改变预喷射的次数和燃料压力的状况时的时间和当变化被命令时的时间之间的延迟时间。高压泵计量阀命令继续遵循基于两次预喷射的高压泵计量阀命令，并且其随着指示的发动机扭矩的增大而增大。燃料压力遵循增大的高压泵计量阀命令。

在时间T₂，减少高压燃料泵计量阀命令，并且命令燃料导轨压力控制阀打开以允许更多燃料从燃料导轨回到燃料箱。通过大体上同时打开燃料导轨压力控制阀并减少高压燃料泵计量阀命令，可以减小燃料导轨中的燃料压力。

在时间T₂和T₃之间，命令或调整燃料导轨压力控制阀至更加闭合的状态。进一步减少高压燃料泵计量阀命令以命令燃料导轨压力下降。调整燃料导轨压力至基于第二理想燃料压力表的数值。从第二理想燃料压力表输出的燃料压力数值基于单个燃料预喷射脉冲。此外，在一个汽缸循环期间为汽缸输送的燃料预喷射次数从两个燃料喷射脉冲减少至单个燃料喷射脉冲。因此，燃料导轨的燃料压力减小。

在时间T₃，由于发出了调整燃料压力和燃料预喷射次数的命令，所以发生第一燃料喷射。此外，到时间T₃时高压燃料泵计量阀命令到达较低的水平。相似地，到时间T₃时燃料导轨压力控制阀命令到达较低的水平。但是，在一些示例中，高压燃料泵计量阀和燃料导轨压力控制阀命令可能在燃料压力向较低压力转换之后的第一燃料喷射事件之前或之后达到较低的水平。由于发出了调整调整燃料压力和燃料预喷射次数的命令，所以到第一喷射的时间时已减小燃料导轨压力。因此，燃料导轨的燃料压力达到适合燃料喷射事件的数值，燃料喷射事件包括单个燃料预喷射脉冲和燃料主喷射脉冲。在时间T₃之后汽缸组的其余汽缸也收到包括单个燃料预喷射脉冲和燃料主喷射脉冲的燃料喷射。

应当注意，基于汽缸组的汽缸之间的燃料喷射之间的持续时间，燃料导轨压力调整和对燃料预喷射次数的调整从T₁延迟到T₂。在T₂和T₃之间的时间，燃料被喷射到二号汽缸组但未被喷射到一号汽缸组。具体地，在时间T₂和时间T₃之间，两次燃料喷射事件在汽缸6和8中发生。没有对一号汽缸组的燃料喷射提供曲轴的180度旋转(例如，八汽缸发动机的汽缸循环之间的90度)，其中可以调整供应给一号汽缸组的燃料的燃料压力。从而，能够调整为一号汽缸组供应燃料的燃料导轨中的燃料压力，而不影响在燃料预喷射期间所喷射的燃料量。因此，可以提高在两次燃料预喷射和一次燃料预喷射之间转换的时间输送给发动机的燃料量。

现在参见图9，示出了燃料预喷射的示例转换顺序。通过图1和2的系统执行图10的方法可以提供图9的顺序。示出了发动机的包括汽缸1、3、5和7的一个汽缸组的汽缸正时。图9的图与图8的图相似，因此为简洁起见省略了图的相似部分的描述。描述了图8和9之间的区别。图9代表了随着显示的发动机扭矩减小从较低的燃料预喷射次数到较高的燃料预喷射次数的转换。

1号汽缸的燃料喷射事件包括预喷射902和904以及燃料主喷射906。相似地，7号汽缸的燃料喷射事件包括燃料预喷射910和912以及燃料主喷射914。3号汽缸的燃料喷射事件包括燃料预喷射920和922以及燃料主喷射924。5号汽缸的燃料喷射事件包括燃料预喷射930和932以及燃料主喷射934。

在时间T₀，发动机以较高的扭矩和转速工作，但是显示的发动机扭矩和转速处于减小的趋势。因此，在发动机汽缸的各自循环期间为每个汽缸提供一次燃料预喷射。以减小的趋势示出了高压燃料泵计量阀命令，并且燃料压力遵循燃料泵计量阀命令。受控的燃料导轨的燃料压力基于第二理想燃料压力表的输出。第二理想燃料压力表的输出基于一次燃料预喷射。因此，与如果提供两次燃料预喷射时的燃料压力的水平相比，该燃料压力处于较低的水平。

在时间T₁，发动机工况达到判断希望从一次燃料预喷射向两次燃料预喷射转换的状态(例如在发动机扭矩减小的期间)。发动机工况可以包括发动机扭矩、发动机转速或发动机控制参数的组合。在一些示例中，在发动机工况达到向不同燃料预喷射次数转换的状况的时间可以改变燃料预喷射次数。但是，在本示例中，延迟燃料预喷射次数，以便延长当改变燃料预喷射次数时允许燃料压力改变的时间。因此，直到时间T₃才调整燃料预喷射次数和燃料压力。从而T₁和T₃之间的时间是当出现改变预喷射次数的状况时的时间和燃料压力和当变化被命令时的时间之间的延迟时间。

在时间T₂，高压燃料泵计量阀命令增大以便增加高压燃料泵的输出。同时，命令燃料导轨压力控制阀进一步打开。这样，可以增加高压燃料泵的输出而不减小燃料导轨压力。

在时间T₃，高压燃料泵命令处于较高的水平，并且燃料导轨压力命令以逐步的方式减少。当命令高压燃料泵计量阀至较高的水平时关闭燃料导轨压力控制阀允许在时间T₃燃料导轨压力的快速增加。调整燃料导轨压力至基于第一理想燃料压力表的输出的数值。从第一理想燃料压力表输出的燃料压力数值基于两个燃料预喷射脉冲。此外，在一个汽缸循环期间输送给汽缸的燃料预喷射次数从一个燃料喷射脉冲增加至两个燃料喷射脉冲。因此，燃料导轨中的燃料压力增加。

在时间T₄，由于发出了调整燃料压力和燃料预喷射次数的命令，所以第一燃料喷射发生。由于发出了调整燃料压力和燃料预喷射次数的命令，所以到第一喷射的时间时已增加燃料导轨压力。因此，燃料导轨的燃料压力达到适合燃料喷射事件的数值，燃料喷射事件包括两个燃料预喷射脉冲和一个燃料主喷射脉冲。在时间T₄之后汽缸组的其余汽缸也收到包括两个燃料预喷射脉冲和一个燃料主喷射脉冲的燃料喷射。

与图8相似，基于汽缸组的汽缸之间的燃料喷射之间的持续时间，燃料导轨压力调整和对燃料预喷射次数的调整从T₁延迟到T₃。在T₃和T₄之间的时间，燃料被喷射到二号汽缸组但未被喷射到一号汽缸组。具体地，在时间T₃和时间T₄之间，两次燃料喷射事件在汽缸6和8中发生。无对一号汽缸组的燃料喷射提供曲轴的180度旋转(例如，八汽缸发动机的汽缸循环之间的90度)，其中可以调整供应给一号汽缸组的燃料的燃料压力。从而，能够调整为一号汽缸组供应燃料的燃料导轨的燃料压力，而不影响在燃料预喷射期间所喷射的燃料量。因此，可以增加在一次燃料预喷射和两次燃料预喷射之间转换的时间输送给发动机的燃料量。

现在参加图10，示出了在一个汽缸循环期间调整燃料压力和所提供的燃料预喷射次数的方法的流程图。由图1和2的控制器12通过存储在非临时性存储器中的指令可以执行图10的方法。

在1002，方法1000确定发动机工况。发动机工况可以包括但不限于发动机转速、发动机扭矩需求、指明的发动机扭矩、发动机位置和发动机温度。在发动机工况被确定之后方法1000进入1004。

在1004，方法1000基于工况选择燃料预喷射次数和燃料压力。此外，在1004可以确定喷射的燃料量。在一个示例中，多个理想燃料压力表被编索引并基于多个可用的燃料预喷射脉冲。例如，在汽缸的一个循环期间，基于发动机工况燃料系统规定了零次、一次或两次燃料预喷射，就提供三个理想燃料压力表。每个理想燃料压力表包括基于在当前发动机循环期间将要喷射给汽缸的燃料预喷射次数的燃料压力需求。在一些示例中，理想燃料压力表可以进一步基于发动机转速和指明的发动机扭矩。相似地，提供了用于确定在一个汽缸循环期间提供的燃料预喷射次数的表格(例如，参见图3)。燃料预喷射次数可以被编索引并基于发动机转速和指明的发动机扭矩。所喷射的燃料量可以根据经验确定并以表格的形式被存储在存储器中。利用发动机转速和指明的发动机扭矩可以将含有喷射的燃料量的表格编索引。在预喷射次数和燃料压力被确定之后，方法1000进入1006。

在1006，方法1000基于工况判断是否存在转换燃料预喷射次数的要求。例如，如果之前的工况要求单次燃料预喷射，并且当前的工况要求两次燃料预喷射，则方法1000可以判断存在转换燃料预喷射次数的要求。所述转换可以基于发动机转速、指明的扭矩和/或其它控制参数。如果方法1000判断存在改变燃料预喷射次数的状况，答案是确定的并且方法1000进入1010。否则，答案是否定的并且方法1000进入1008。

在1008，方法1000以在1004确定的理想预喷射次数输送燃料。此外，在汽缸循环期间喷射的燃料量在预喷射和主喷射之间分配，预喷射和主喷射在一个汽缸循环期间输送给汽缸。因此，在一个汽缸循环期间可以几次打开和关闭燃料喷射器，以便以理想的预喷射次数输送理想的燃料量。在燃料被输送给汽缸后，方法1000退出。

在1010，方法1000选择转换在发动机的一个循环期间输送给汽缸的燃料压力和预喷射次数的时机。在一个示例中，如在图8和9中所描述的，在满足改变燃料压力和第一燃料预喷射次数的状况之后，方法1000可以延迟从一个燃料喷射压力和第一燃料预喷射次数的转换。延迟可以是从存在希望变化的状况的时间到对于特定汽缸组来说燃料喷射事件之间的时间最多的特定曲轴角窗口。例如，可以延迟汽缸组的燃料压力调整和预喷射次数调整直至发动机在曲轴时间间隔或窗口内，其中相对的汽缸组具有处于燃烧顺序的两个相邻的燃料喷射事件(例如，在汽缸的一个循环期间燃料被输送给汽缸，包括预和主喷射)。这样，对汽缸组的燃料压力和预喷射次数的调整可以是预定的，其中无燃料喷射发生或其中在进行燃料压力调整的汽缸组的少数几次燃料喷射事件期间燃料压力变化将会发生。

在单高压燃料泵为两条燃料导轨供应燃料的示例中，在汽缸组的喷射事件之间的最长周期期间，通过调整汽缸组的燃料导轨压力控制阀可以增加或减小燃料导轨压力。在希望改变燃料预喷射的状况出现的时间，可以调整高压燃料泵的输出压力。因此，通过时间上交叉的两个不同的命令(例如，高压燃料泵压力命令和燃料导轨压力控制阀命令)可以调整燃料导轨中的压力。在确定燃料压力调整的时机和燃料预喷射次数调整的时机之后，方法1000进入1012.。

在1012，方法1000选择修正的燃料喷射压力和燃料预喷射次数。在一个示例中，方法1000从自第一表格中提取理想的燃料压力转变到从第二表格中提取理想的燃料压力。第一和第二表格基于不同的燃料预喷射次数。此外，第一和第二表格的输出可以基于发动机扭矩、转速和诸如发动机温度的其它工况。从含有燃料预喷射次数的表格(例如，参见图3)中提取燃料预喷射的次数。通过发动机扭矩和发动机转速，可以将含有燃料预喷射次数的表格编索引。在其它的示例中，基于发动机温度和/或其它控制变量可以进一步将含有燃料预喷射次数的表格编索引。在修正的燃料喷射压力和燃料预喷射次数被确定之后，方法1000进入1014。

在1014，方法1000在1010确定的时机向理想的燃料压力和燃料预喷射次数转换。通过调整控制至高压燃料泵的流量的计量阀，可以增加燃料压力。此外，通过调整燃料导轨压力控制阀的位置，可以调整燃料压力。可以大体上同时或时间上交错地调整高压燃料泵计量阀和燃料导轨压力控制阀。通过调整燃料喷射器的打开和关闭时间调整燃料预喷射脉冲的数量。

在一个示例中，当响应减少的燃料预喷射次数和增大的指明的发动机扭矩而降低燃料导轨压力时，在从较高压力向较低压力的燃料压力转换开始之前，通过随着增大指明的发动机扭矩而增大高压燃料泵计量阀命令来增加高压燃料泵输出。减小高压燃料泵计量阀命令并且在至较低燃料压力的转换的开始打开燃料导轨压力阀。关闭燃料导轨阀并且随着燃料导轨压力下降减少高压燃料泵输出。通过在燃料导轨压力阀是部分地打开时增加高压燃料泵输出，在燃料预喷射次数的转换之后随后再次增加燃料导轨压力。图8提供了这种顺序的示例。

在另一示例中，当响应增加的燃料预喷射次数和指明的发动机扭矩的减小而增加燃料导轨压力时，在从较低压力向较高压力的燃料压力转换开始之前，通过随着减小指明的发动机扭矩而减小高压燃料泵计量阀命令来较少高压燃料泵输出。增大高压燃料泵计量阀命令并且打开燃料导轨压力阀为向燃料导轨的较高燃料压力转换做准备。当打开燃料导轨压力控制阀时，通过增大高压燃料泵计量阀命令，燃料导轨中的燃料压力可以基本保持恒定。当高压燃料泵输出较高时，关闭燃料导轨压力控制阀以增加燃料导轨压力。通过在燃料导轨压力阀是部分地打开时较小高压燃料泵输出，在燃料预喷射次数的转换之后，随后再次减小燃料导轨压力。图9提供了这种顺序的示例。

在燃料压力和燃料预喷射次数被调整之后，方法1000退出。

图10的方法可以一次为所有汽缸或一个汽缸确定燃料压力和预喷射次数。如果为单个汽缸确定了燃料压力和预喷射次数，方法1000就可以针对每个汽缸执行。

因此，图10的方法规定了给发动机加燃料的方法，包含：从基于燃料压力和燃料预喷射次数之间的第一关系为汽缸供应燃转换变到基于燃料压力和燃料预喷射次数之间的第二关系为汽缸供应燃料，所述转换响应控制参数增大时的第一状况。该方法包括，转换被定时以在其中没有汽缸组的燃料喷射事件的汽缸循环期间，在最长的曲轴角窗口发生。这样，该方法规定了调整燃料压力和做出燃料压力调整时的时机。

该方法进一步包含通过至少部分地打开燃料导轨压力控制阀，从在较高的燃料压力为发动机输送燃料向在较低的燃料压力输送燃料转换。该方法也包含在转换到较高燃料压力之前，至少部分地立即增加燃料导轨压力控制阀的打开量。该方法也包括，其中在第一状况之后延迟转换直至其中没有出现燃料喷射事件的最长曲轴角窗口。该方法也包括，其中控制参数是发动机扭矩或发动机转速。该方法也包括，其中第一关系基于燃料压力映射图和燃料预喷射次数映射图。在一些示例中，该方法包括，其中转换包括通过调整高压泵计量阀和燃料导轨压力控制阀来增加燃料压力。该方法也包括，其中转换包括通过调整高压泵计量阀和燃料导轨压力控制阀来减小燃料压力。

图10的方法也规定了一种给发动机加燃料的方法，包含：当控制参数增大时，在第一状况第一次转换：从以基于第一燃料预喷射次数的第一燃料压力为汽缸提供燃料转换到以基于第二燃料预喷射次数的第二燃料压力为汽缸提供燃料；以及当控制参数减小时，在第二状况第二次转换：从以基于第二燃料预喷射次数的第二燃料压力为汽缸提供燃料转换到以基于第一燃料预喷射次数的第一燃料压力为汽缸提供燃料。该方法也包括，其中第一和第二状况是不同的状况，其中第一状况是第一发动机扭矩而第二状况是第二发动机扭矩，并且其中第一发动机扭矩大于第二发动机扭矩。

在一些示例中，该方法包括，其中第一和第二状况是不同的状况，其中第一状况是第一发动机转速而第二状况是第二发动机转速，并且其中第一发动机转速高于第二发动机转速。该方法也包括，其中延迟第一汽缸组的第一次转换，以在没有针对第一汽缸组的燃料喷射事件的发动机循环期间的最长曲轴角窗口开始，以及其中延迟第二汽缸组的第一次转换，以在没有针对第二汽缸组的燃料喷射事件期间的最长曲轴角窗口开始。该方法进一步包含，其中第一燃料压力和第二燃料压力进一步基于发动机转速和扭矩需求，并且其中第二燃料预喷射次数少于第一燃料预喷射次数。该方法包括，其中通过调整高压泵计量阀和燃料导轨压力控制阀使第二燃料压力向第一燃料压力转换。

该方法进一步包含，通过至少部分地关闭燃料导轨压力控制阀，从在较低的燃料压力为发动机输送燃料向在较高的燃料压力为发动机输送燃料转换。

本领域技术人员中的一个能理解，图10中描述的方法可以代表任意数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务处理、多线程等等。就这一点而论，所描述的各种步骤或功能可以按说明的顺序执行、并行地被执行，或者在一些实例中被省略。同样地，实现此处所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为便于图释和说明提供了所述处理顺序。尽管没有被明确地说明，但是本领域技术人员应认识到，取决于正在被使用的特定策略可以重复执行所描述的步骤、方法或功能中的一个或更多个。

在此总结本说明书，本领域技术人员阅读此说明书会想起许多变更或更改，而不违背本说明书的精神和范围。例如，以天然气、汽油、柴油或代用燃料配置工作的单汽缸、I2,I3,I4,I5,V6,V8,V10,V12和V16发动机能够有利地使用本说明书。

Claims

1.一种给发动机加燃料的方法，其包含：

当控制参数从所述控制参数的滞后区域的下限增大到所述滞后区域的上限时，将到汽缸的燃料压力从所述滞后区域的所述下限处的第一燃料压力增加到所述滞后区域的所述上限处的较高燃料压力；并且

在达到所述较高燃料压力之后，将所述燃料压力从所述较高燃料压力减小到在所述滞后区域的所述上限处的第二燃料压力，所述第一燃料压力基于燃料压力和燃料预喷射次数之间的第一关系被确定，所述第二燃料压力基于燃料压力和所述燃料预喷射次数之间的第二关系被确定，其中当所述燃料压力从所述第一燃料压力增加到所述较高燃料压力时，所述预喷射次数既不增加也不减少，通过同时打开燃料导轨压力控制阀并且减少高压燃料泵计量阀命令，所述燃料压力从所述较高燃料压力减小到所述第二燃料压力。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含，在所述燃料压力从所述第一燃料压力增加到所述较高燃料压力之前，立即地至少部分增加所述燃料导轨压力控制阀的打开量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制参数是发动机扭矩或发动机转速。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一关系基于燃料压力映射图和燃料预喷射次数映射图。

5.一种给发动机加燃料的方法，其包含：

当控制参数从所述控制参数的滞后区域的下限增大到所述滞后区域的上限时，将到汽缸的燃料压力第一次从第一燃料压力转换到第二燃料压力，所述第一燃料压力基于在所述滞后区域的所述下限处的第一燃料预喷射次数，所述第二燃料压力基于在所述滞后区域的所述上限处的第二燃料预喷射次数；并且

当所述控制参数从所述滞后区域的所述上限减小到所述滞后区域的所述下限时，将所述燃料压力第二次从所述第二燃料压力转换到所述第一燃料压力，

其中在所述第一次转换和所述第二次转换两者期间，所述预喷射次数在所述滞后区域中既不增加也不减少，并且所述转换包括通过调节高压燃料泵计量阀和燃料导轨压力控制阀同时改变燃料压力。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制参数是发动机扭矩。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制参数是发动机转速。