判斷噴油器的方法
2023-06-02 21:37:31
專利名稱：判斷噴油器的方法
技術領域：
本發明涉及一種噴油器判斷方法以及用於判斷噴油器工況的方法和系統。
背景技術：
發動機控制器和發動機控制策略運行噴油器以在相對於發動機曲軸角度的精確時刻傳送精確的燃油量，從而提高發動機效率並降低發動機排放。此外，當在精確的發動機曲軸角度噴射精確的燃油量的時候，可以通過發動機汽缸在發動機曲軸產生預期的轉矩量。然而，如果噴油器或者燃油噴射系統的其他組件變差，在發動機運行過程中，發動機的轉矩和排放可能變差。例如，噴射器的反應時間的改變可能使燃油噴射時刻和噴射的燃油量變差，從而使得發動機轉矩改變並使發動機排放變差。在美國專利號7317983中，發明人描述了一種用於響應發動機速度平衡汽缸轉矩的方法。特別地，該方法根據與特定的燃油噴射和燃燒事件相關的發動機速度來調節噴射到汽缸的燃油量。然而，該方法用於糾正轉矩的不平衡而沒有判斷注射器的操作。例如，該方法調節噴射到汽缸的的燃油量來糾正轉矩的不平衡，但是該方法沒有公開確定噴油器是否在預期的性能標準裡運行。該方法也沒有判斷燃油噴射錯誤是否和噴射的燃油量的改變或者燃油噴射的開始或結束明確相關。
發明內容
發明人在這裡已經意識到上述缺點，並且已經開發了用於判斷燃油噴射的方法， 該方法包括調節噴射到一個汽缸的燃油量來平衡通過該汽缸產生的轉矩和通過不同的汽缸產生的轉矩；在調節燃油噴射量的過程中，調整(swiping)該汽缸的燃油噴射時刻；以及當用來平衡通過汽缸產生的轉矩而噴射到汽缸的燃油的最小量超出範圍的時候，顯示燃油噴射變差。通過調節燃油量和燃油噴射時刻，可以確定噴油器是否在預期的時間段裡噴射預期量的燃油。例如，調整噴射的燃油量和燃油噴射時刻可以給出這樣的數據，該數據用於確定平衡汽缸轉矩所噴射的燃油的最小量。可以將平衡汽缸轉矩的最小燃油量和平衡汽缸轉矩的最小燃油量出現的時刻與之前確定的平衡汽缸轉矩的最小噴射燃油的量和時刻進行比較。如果現在確定的平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油量超出範圍，可以說明噴油器變差。這樣，可以使用汽缸轉矩平衡和平衡汽缸轉矩的最小的噴射燃油量來判斷噴油器的運行。本發明可以提供一些益處。例如，本方法可以提供關於噴油器變差的具體信息。例如，該方法可以分離噴油器的變化是與噴射的燃油量相關還是與燃油噴射開始或結束的時刻相關。此外，實施該方法可以不需要額外的判斷硬體。此外，可以在發動機在正常的運行過程中運行的情況下實施該方法。上述優點和其他優點，以及本發明的其他特徵在單從下面的詳細描述中或者是結合附圖的情況下變得顯而易見。
應當被理解，提供上述內容來以簡要的形式介紹一系列概念，這些概念在詳細的描述中作進一步的描述。這並不意味著確定了所要求的主題內容的關鍵或本質特徵，主題內容的範圍通過遵循詳細描述的權利要求來被唯一定義。此外，所要求的主題內容不局限於解決上述任何缺點的實施或本公開的任何部分。
圖1示出了發動機的示意性描述；圖2至圖4示出了噴射的燃油量、燃油噴射時刻以及汽缸轉矩平衡之間的示例性預知關係；以及圖5示出了用於判斷噴油器操作的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式本發明涉及控制發動機的燃油噴射。圖1示出了增壓直接噴射式發動機(boosted direct injection engine)的一個例子，其中，圖5的方法調整燃油噴射時刻和燃油噴射量來判斷噴油器的操作。圖2至圖4示出了最小的噴射燃油量、燃油噴射時刻以及汽缸轉矩平衡之間的關係。參考圖1，通過電子發動機控制器12控制內燃機10，內燃機10包括多個汽缸，圖 1中示出一個汽缸。發動機10包括燃燒室30和汽缸壁32，活塞36設置在汽缸壁32裡，並且與曲軸40相連。燃燒室30通過各自的進氣閥52和排氣閥M與進氣歧管44和排氣歧管48相連通。可以通過進氣凸輪51和排氣凸輪53來操作每個進氣閥和排氣閥。可以通過進氣凸輪傳感器陽來確定進氣凸輪51的位置。可以通過排氣凸輪傳感器57來確定排氣凸輪53的位置。圖中示出噴油器66處於直接將燃油噴射到汽缸30裡的位置，這是本領域的技術人員熟知的直接噴射。噴油器66相對控制器12信號FPW的脈衝寬度成比例地供入液體燃油。通過燃油系統(未示出)將燃油供入噴油器66，燃油系統包括燃油箱、燃油泵、燃油軌道(未示出)。可以通過改變位置閥門來調節燃油泵(未示出)的流量，從而調節由燃油系統供入的燃油壓力。另外，可以在燃油軌上或者附近設置計量閥來用於閉環燃油控制。從響應於控制器12的驅動器68給噴油器66提供工作電流。圖示進氣歧管44與可選的電子節流閥62連通，節流閥62調節節流閥板64的位置來控制來自進氣增壓室46的氣流。壓縮機162從進氣口 42吸取空氣來供給增壓室46。 排氣推動與壓縮機162機械連接的渦輪164。當活塞靠近壓縮衝程的上止點，燃油自動點火的時候，在燃燒室裡開始燃燒。在一些例子中，可以將寬域廢氣氧(UEGO)傳感器(未示出)與排放裝置70上遊的排氣歧管48 連接。在其他的實施例中，可以將UEGO傳感器設置在處理裝置後面一個或多個排氣管的下遊。此外，在一些實施例中，可以用NOx傳感器代替UEGO傳感器。在一個實施例中，排放裝置70可以包括微粒過濾器和催化劑塊。在另一個例子中，可以使用多個排放控制裝置，每個排放裝置具有多個催化劑塊。在一個例子中，排放裝置70可以包括氧化催化劑。在其他例子中，排放裝置可以包括貧NOx阱(lean NOx trap) 或者選擇還原脫硝裝置(SCR)。
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在圖1中將控制器12表示為傳統的微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出埠 104、只讀存儲器106、隨機存取存儲器108、不失效記憶體(ke印alive memory) 110 以及傳統的數據總線。控制器12接收來自與發動機10連接的傳感器的各種信號，除了之前討論的那些信號外，還包括來自與冷卻套筒114連接的溫度傳感器的發動機冷卻液溫度 (ECT)；來自與用於感知用腳132調節的油門位置的油門踏板130連接的位置傳感器134 ； 來自用於感知渦輪164上遊的排氣壓力的壓力傳感器80;來自用於感知渦輪164下遊的排氣壓力的壓力傳感器82 ；來自與進氣歧管44連接的壓力傳感器122的發動機歧管壓力 (MAP)的測量；來自感知曲軸角度40位置的霍爾效應傳感器118的發動機位置傳感器；來自傳感器120的進入發動機的空氣品質的測量(例如熱線式空氣流量計)以及來自傳感器 58的節流閥位置的測量。也可以探測大氣壓力(傳感器未示出)以便用控制器12進行處理。在本發明的優選方面，發動機位置傳感器118在曲軸的每個旋轉產生預定的等間隔的脈衝數，從中可以確定發動機轉速(RPM)。在一些實施例中，在混合動力汽車中可以將發動機與電動馬達/電池系統連接。 混合動力汽車可以具有並聯配置、串聯配置或其變化或組合。在操作過程中，發動機10裡的每個汽缸一般經歷四衝程循環循環包括吸氣衝程、壓縮衝程、做功衝程以及排氣衝程。通常，在吸氣衝程中，排氣閥M關閉而吸氣閥52打開。通過進氣歧管44將空氣引入燃燒室30，並且活塞36移動到汽缸的底部來增加燃燒室 30的容積。活塞36靠近汽缸底部且處於其衝程結束的位置(例如當燃燒室達到最大容量的時候)通常被本領域的技術人員稱為下止點(BDC)。在壓縮衝程中，吸氣閥52和排氣閥 54都關閉。活塞36朝汽缸蓋移動來壓縮燃燒室30中的空氣。活塞36在其衝程結束並與汽缸蓋最接近的點(例如當燃燒室達到最小容量的時候)通常被本領域的技術人員稱為上止點(TDC)。在下文中稱為噴射的過程中，將燃油引入燃燒室。在一些實施例中，在一次汽缸循環中，可以多次將燃油噴射到汽缸中。在下文稱為點火的過程中，通過壓縮點火或者其他已知的點火方式(例如火花塞(未示出))點燃噴射的燃油，引起燃燒。在做功衝程中， 膨脹的氣體將活塞36推回到BDC。曲軸40將活塞的移動轉化為轉軸的轉矩。最後，在排氣衝程中，打開排氣閥M將燃燒後的空氣-燃油混合物釋放到排氣歧管48，並且活塞回到 TDC0需要強調的是，上述描述的僅僅作為一個例子，並且可以改變進氣閥和排氣閥的打開和/或關閉時刻，例如提供正的或負的閥門重疊(valve overlap)、晚關閉進氣閥或多個其他例子。此外，在一些例子中，可以使用二衝程循環，而不是使用四衝程循環。因此，圖1中的系統提供一種用於判斷噴油器操作的系統，包括發動機、與發動機的汽缸流體連通的噴油器以及控制器，控制器包括用於調節噴射到汽缸來平衡通過汽缸產生的轉矩的燃油量的指令，控制器包括在調節燃油噴射量的過程中調整汽缸的燃油噴射時刻的進一步的指令，控制器包括用於顯示噴射的起點或終點的時刻變差情況以及響應為了平衡通過汽缸產生的轉矩而噴入汽缸的最小燃油量超出範圍，而顯示噴射到汽缸的燃油量變差情況的進一步的指令。系統包括是直接噴射器的噴油器以及是柴油發動機的發動機。系統包括控制器，其中控制器包括平衡通過發動機的多個汽缸中的每個產生的轉矩的進一步的指令。系統包括控制器，其中該控制器包括調整燃油噴射量的指令，或者在燃油噴射量在規定限額之下時以及當汽缸轉矩沒有經歷轉矩平衡時調整燃油噴射時刻起點指令。在一些發動機(例如柴油發動機)中，由汽缸通過發動機曲軸產生的轉矩大小可以與燃油噴射時刻和燃油噴射量相關。例如，如果在汽缸的壓縮衝程的上止點之前在140 度的曲軸角度開始將一定量燃油噴射到汽缸中，並且保持燃油噴射時刻恆定，可以在某種程度上通過調節噴射到汽缸的燃油量來調節通過汽缸產生的轉矩。增加燃油可以增加汽缸裡的化學能，而從汽缸減少燃油可以減少汽缸中的化學能。另一方面，至少在一些情況下， 壓燃發動機的燃油噴射時刻時刻可以影響點火時刻，由此影響通過汽缸產生的轉矩量(至少在某些情況下)。特別是，燃油噴射時刻可以通過改變汽缸中的放熱時刻而影響轉矩的產生。另外，由於放熱的時刻可以影響例如NOx的發動機排放，所以汽缸中的放熱時刻可以影響發動機的排放。因此，可以確定噴射的燃油量和/或燃油噴射的時刻否影響汽缸的運行。圖2至圖4提供了燃油噴射特徵的可視化表示，圖5的方法用於確定相對於曲軸位置的燃油噴射時刻或者燃油噴射量是否影響汽缸轉矩和汽缸轉矩平衡。特別是，圖2至圖4示出了燃油噴射量、相對於發動機曲軸位置的燃油噴射時刻以及汽缸轉矩平衡之間的關係。現在參考圖2，示出了與燃油噴射時刻相關的汽缸轉矩平衡燃油量調節的示意性圖表。Y軸代表燃油修正量，該燃油修正量用於使得通過一個汽缸產生的轉矩與通過其他汽缸產生的轉矩平衡。或者，Y軸可以代表燃油修正量，該燃油修正量用於使通過一個汽缸產生的轉矩與在基礎操作條件下(例如，以已知的方式產生加速發動機的發動機轉矩的燃油噴射時刻和燃油量)汽缸產生的轉矩的預期量平衡。Y軸上的0對應於支配(commanding) 用於選定的發動機操作條件的基礎燃油量，而值4表明在基礎燃油量上加每衝程4毫克 (^ig/衝程)的額外的燃油。X軸代表相對於發動機曲軸位置的燃油噴射時刻位置的起點。在可替換的例子中， X軸可以示出為相對於燃油曲軸位置的燃油噴射時刻的終點。在目前的例子中，0代表用於所選發動機運行條件的燃油噴射時刻的基礎起點。例如，對於700轉/分鐘(RPM)的怠速， 燃油噴射時刻的基礎起點可以是在壓縮衝程的上止點之前的160度曲軸角度。因此，根據圖2的圖表，值0對應在壓縮衝程的上止點之前的160度曲軸角度，而-20代表在壓縮衝程的上止點之前的140度曲軸角度，以及20代表在壓縮衝程的上止點之前的180度曲軸角度。在其他的例子中，0可以對應壓縮衝程的上止點的位置。然而，維持了燃油量和燃油噴射時刻之間的關係。因此，可以不脫離本發明的範圍或意圖來改變圖2中所示的單位和/ 或數值。每條豎線202對應基礎燃油量的燃油調整量以及平衡由汽缸提供的轉矩的燃油噴射時刻調整，噴油器噴射適宜的或理想的燃油量。因此，從圖2中可以看出，平衡汽缸轉矩的最小燃油量是在相對於基礎燃油噴射時刻的-10度。此外，平衡汽缸的最小燃油量是在基礎燃油量上減去大約2毫克/衝程。從圖2可以看出，對於每個燃油噴射時刻，在-10 度曲軸角度之前或比之後，噴射到汽缸來平衡汽缸轉矩的燃油量增加。此外，可以看出，在燃油噴射時刻在-10度角的位置之後而不是在-10度角的位置之前時，以更快的速度增加為平衡汽缸轉矩而噴射的燃油量。因此，從燃油經濟的角度，最理想的是延後燃油噴射時刻 10度來提高燃油經濟。然而，如上所述，燃油噴射時刻可以影響發動機排放，從而，期望將燃油噴射時刻設為除了用於驅動條件的-10度外的曲軸角度。現在參考圖3，示出了與用於三個不同的燃油噴射條件的燃油噴射時刻相關的汽缸轉矩平衡燃油量調節的示意性圖表。X軸和Y軸與圖2中所示的相同。因此，為了簡潔省略了 X軸和Y軸的描述。每條細豎線306對應基礎燃油量的燃油調整量以及平衡由汽缸提供的轉矩的燃油噴射時刻調整，噴油器噴入汽缸的燃油量比理想燃油量少。所有的豎線304代表噴射的燃油量和從汽缸獲得平衡轉矩的燃油噴射時刻的曲線。例如，燃油噴射量和噴射時刻起點均獨立地變化，從而產生所示的數據。同樣，每條豎虛線304均與基礎燃油量的燃油調整量和平衡由汽缸提供的轉矩的燃油噴射時刻調整相對應，該汽缸中，噴油器噴射期望的燃油量或者適當的燃油量。所有的豎線304表示噴射的燃油量和從汽缸獲得平衡的轉矩的燃油噴射時刻的曲線。類似地，每條寬豎線302對應基礎燃油量的燃油調整量以及平衡由汽缸提供的轉矩的燃油噴射時刻調整，其中，噴油器噴射的燃油量比理想的多。所有的豎線302 代表噴射的燃油量和從汽缸獲得平衡轉矩的燃油噴射時刻的曲線。豎線302-306展示了同樣的圖案，除了豎線302從豎線304下移了量320。同樣地，豎線306從豎線304上移了量322。因此，當噴油器噴射的量比理想的大時，必須從基礎燃油量減去多餘的燃油來平衡在最小的燃油噴射量通過汽缸產生的轉矩。也可以從圖3中的線304(例如正常工作的噴射器)，302(例如噴油過量的噴射器)以及306(噴油過少的噴射器)看出，對於每個噴射器，使汽缸平衡的最小燃油量在相對於基礎噴油器時刻-10度的曲軸角度。因此，可以看出，可以通過確定基礎燃油量的最小燃油調整量，並且然後比較最小燃油調整量和用於發動機的其他汽缸的最小燃油調整量來檢測噴射燃油量的改變。也可以將汽缸的最小燃油調整量和被平衡的汽缸的最小燃油調整量進行比較。期望的最小燃油調整量可以存儲在存儲器中並且可以基於以預期的方式(例如噴射理想的或期望的燃油量)運行的噴射器的操作。將平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量與期望的平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量比較，可以從期望的平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量中減去平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量來得出噴射燃油量錯誤。如果噴射燃油錯誤量超出了預定範圍，則表示噴射燃油量變差的情況。例如，如果預定的範圍是平衡汽缸轉矩的燃油調整的士2毫克/衝程，並且發現需要3毫克/ 衝程的燃油調整來平衡汽缸的轉矩，則表示噴射器變差的情況。這樣，可以判斷噴油器是否噴射比期望的或理想的燃油量多或者少的燃油。應當指出的是，在可替換的例子中，不是通過發現和比較平衡發動機汽缸轉矩的最小燃油調節量，而是用由汽缸提供被平衡轉矩所需最小燃油噴射量來確定燃油噴射量是否超出範圍。因此，圖5中的方法可以以多種方法確定平衡汽缸轉矩的最小燃油量。還應當指出的是，當線304代表期望的最小燃油調節量，從線306上減去線304的量的絕對值得到距離322。同樣地，從線302上減去線304的量的絕對值得到距離320。現在參考圖4，示出了與用於三個不同燃油噴射條件的燃油噴射時刻相關的汽缸轉矩平衡燃油調節量的示意性圖表。X軸和Y軸和圖2中所示的相同。因此，為了簡潔省略了 X軸和Y軸的描述。每個窄的豎線406對應基礎燃油量的燃油調整量以及平衡由汽缸提供的轉矩的燃油噴射時刻調整，燃油噴射入汽缸比期望的晚。所有的豎線406表示噴射的燃油量和用以從汽缸獲得平衡轉矩的燃油噴射時刻的調整。同樣地，每條豎虛線404對應於基礎燃油量的燃油調整量和平衡由汽缸提供的轉矩的燃油噴射時刻調整，由噴射器在期望的發動機曲軸位置噴射燃油而將燃油噴入汽缸。所有的豎線401表示噴射的燃油量和從汽缸獲得平
8衡轉矩的燃料噴射時刻。類似地，每條寬豎線402對應於基礎燃油量的燃油調整量以及平衡由汽缸提供的轉矩的燃油噴射時刻調整，由噴射器比期望的噴射早地將燃油噴入汽缸。 圖4示出了當通過類似的控制信號運行的時候在不同時刻噴射的噴射器圖。豎線402-406展示了同樣的圖案，除了豎線406在圖表中從豎線404向左移了量 430。同樣地，豎線402在圖表中從豎線404向左移了量432。因此，當噴油器晚於所期望的時間噴射燃油，必須將燃油噴射時刻提前，以平衡汽缸產生的轉矩。也可以從圖4中的線404 (例如正常工作的噴射器)、402 (例如比期望噴射早的噴射器)以及406(比期望噴射晚的噴射器)看出，對於每個噴射器，使汽缸平衡的最小燃油量在相對於基礎噴油器時刻(例如，線404)不同的曲軸角度時刻。因此，可以看出，可以通過確定用於基礎燃油量的最小燃油調整量的曲軸角度，然後比較最小燃油調整量出現的曲軸角度和用於發動機其他汽缸的最小燃油調整量出現的曲軸角度，來檢測噴油器時刻的改變。此外，可以將汽缸的最小燃油調整量出現的曲軸角度與汽缸的最小燃油調整量出現的期望曲軸角度進行比較。可以將出現最小燃油調整量的期望的曲軸角度存儲在存儲器中， 並且該曲軸角度可以基於以期望的方式(例如，以期望或理想的曲軸角度噴射燃油)工作的噴射器的操作。當將平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量出現的曲軸角度與平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量出現的期望的曲軸角度進行比較時，可以從平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量出現的期望的曲軸角度中減去用以平衡發動機汽缸的轉矩的最小燃油調整量出現的曲軸角度，以提供噴射的燃油時刻錯誤(例如，曲軸角度單位)。 如果噴射燃油時刻(燃油噴射正時)錯誤超出了預定範圍，則可以示出噴射燃油時刻變差的情況。例如，如果預定範圍是用以平衡汽缸的轉矩的燃油時刻調整的士 10度的曲軸角度，並且發現，必須將燃油時刻提前20度的曲軸角度，以平衡汽缸的轉矩，那麼，可以示出噴油器時刻變差的情況。這樣，可以確定噴油器是否在相對於發動機曲軸位置的期望時刻噴射燃油。應當指出的是，在可替換的例子中，替代發現並比較與平衡發動機汽缸轉矩的最小燃油調節量對應的曲軸角度，可以採用與由汽缸提供的被平衡轉矩的最小燃油噴射量對應的曲軸角度來確定燃油噴射時刻是否超出範圍。因此，圖5中的方法可以以多種方法確定用以平衡汽缸轉矩的最小燃油量出現的曲軸角度。還要指出的是，當線404代表基礎的期望的最小燃油調整量，確定線406和404之間的曲軸距離的絕對值得到距離430。同樣， 確定線402和404之間的曲軸距離的絕對值得到距離432。應當注意的是，當確定了平衡汽缸轉矩噴射的燃油量的差值和平衡汽缸轉矩噴射的燃油時刻的差值時，可以將燃油噴射時刻和燃油噴射量的誤差顯示給或報告給操作員或者判斷工具。還要強調的是，噴射的燃油量的差值和噴射的燃油時刻的差值是基於平衡汽缸轉矩的最小燃油量。通過圖1的控制器12執行圖5的方法。控制器12可以包括執行圖5中描述的操作和計算的指令。在噴射器或者噴射器驅動器變差的情況下，方法500尤其有用。現在參考圖5，示出了用於判斷噴油器操作的示例方法的流程圖。在502，方法500 確定發動機運行條件。發動機運行條件可以包括但不局限於燃油噴射壓力、發動機轉速、燃油噴射時刻、噴射的燃油量、發動機載荷以及發動機溫度。在確定了發動機運行條件後，方法500進行504。
在504，方法500判斷是否出現判斷噴油器的條件。在一個例子中，當發動機以預定的怠速和載荷怠速時，出現用於判斷噴油器的條件。在其他的例子中，當發動機在基本恆定的發動機轉速和載荷下運行的時候，出現判斷噴油器的條件。因此，可以通過改變發動機運行條件來判斷噴油器的運轉。在506，方法500確定在目前運行條件下的基礎燃油噴射時刻和燃油量。基礎燃油噴射時刻可以從存儲在存儲器中的根據經驗確定的燃油噴射時刻中提取。燃油噴射時刻可以與發動機性能、燃油經濟以及排放相關。在一個例子中，基礎燃油噴射時刻以噴射的起點開始處的曲軸角表示。在另一個例子中，基礎燃油噴射時刻以規定噴射的終點處的曲軸角表示。由理想的燃油噴射量和與噴射器按時噴射的燃油量相關的噴射器轉換函數來確定燃油噴射脈衝。在一個例子中，通過燃油計算來確定噴射的燃油量。例如，將在發動機當前轉速下由踏板位置傳感器要求的驅動轉矩轉化為發動機空氣和燃油量。可以根據發動機幾何學和發動機轉矩輸出來從經驗上確定或者計算空氣和燃油量。在確定了基礎燃油噴射時刻和基礎燃油量後，方法500進行至508。在508，方法500將噴油器時刻和燃油噴射量調節到基礎時刻和基礎燃油量。特別地，方法500調節燃油噴射時刻和燃油量，因為每個汽缸都是針對基礎燃油噴射時刻和燃油量來設定的。方法500也在508開始汽缸轉矩平衡。在一個例子中，方法500通過規定第一組汽缸的燃油噴射時刻並通過調節第二組汽缸的燃油噴射時刻和燃油量來開始汽缸轉矩平衡。第二組汽缸可以包括一個或多個汽缸。在一個例子中，方法500通過同時平衡由兩個發動機汽缸產生的轉矩開始汽缸轉矩平衡。可以選擇汽缸以便它們在發動機點火次序中以360度的曲軸角間隔開，從而使一個汽缸的轉矩平衡不會和其他汽缸的轉矩平衡相互幹擾。在一個例子中，通過在汽缸燃燒活動中監測發動機轉速的變化並根據發動機轉速調節燃油量和燃油時刻來平衡汽缸的轉矩。例如，如果將燃油噴入汽缸並使其燃燒，如果在燃燒的燃油轉化為發動機轉矩的曲軸角度的間隔中，發動機轉速(例如加速度)的改變比具有基礎噴射時刻和基礎噴射量的其他發動機汽缸的發動機速度小，可以增加提供給汽缸的燃油量來平衡汽缸的轉矩。在另一個例子中，將具有合適操作的噴油器的汽缸的發動機轉速圖表存儲在存儲器中。如果噴射到汽缸的燃油量在燃燒的燃油轉化為發動機轉矩的曲軸角度的間隔中產生的發動機轉速比存儲的圖表的發動機速度小，增加噴射到汽缸的燃油量。這樣，可以通過監測和比較由在不同的發動機汽缸中燃燒燃油而產生的發動機速度增加來平衡發動機轉矩。在被平衡的汽缸中的燃油可以產生轉矩的曲軸間隔期間，發動機的速度圖表和其他汽缸或者曲線汽缸(profile cylinder)的發動機速度圖表相匹配的時候， 被平衡的發動機汽缸達到平衡條件。在調整燃油噴射時刻、燃油量以及開始汽缸轉矩平衡之後，方法500進入510。在510，當被平衡的汽缸轉矩平衡時，方法500存儲燃油時刻和燃油量。如上面在 508中描述的，當在噴射的燃油轉化為發動機轉矩的曲軸間隔中的發動機速度基本上與存儲的發動機速度圖表或者其他發動機汽缸的發動機速度相匹配的時候，可以確定汽缸轉矩被平衡了。如果方法500判斷被平衡的特定的汽缸處於平衡，將燃油控制參數存儲到存儲器中。例如，當確定了汽缸的轉矩處於平衡，將噴射的燃油量、噴射曲軸角的起點以及噴射曲軸角的終點存儲到存儲器中。在將燃油控制參數存儲到存儲器之後，方法500進入512。在512，方法500遞增地調節燃油噴射量，同時規定噴射時刻的燃油噴射起點。可
10替換地，可以規定燃油噴射時刻的終點，同時調整燃油噴射量。在汽缸轉矩平衡的過程中可以在一個汽缸循環中增加噴入一個汽缸的燃油量，並在後續的汽缸循環中減少噴入量。 因此，遞增的燃油調整包括增加和減少燃油量。增加到基礎燃油量或者從基礎燃油量減少的燃油量可以是預先確定的燃油量，或者是汽缸燃料充入量的幾分之一(a fractional amount of)(例如可以按噴入汽缸的燃油總量的5%調節燃油噴射量)。同樣地，方法500 在噴射的基礎燃油量開始，並且增加和減少基礎燃油量，以便在510中存儲汽缸的轉矩處於平衡時的燃油量。這樣，噴射到汽缸的燃油量可以圍繞著基礎燃油噴射量變化，以便可以找出平衡汽缸轉矩的最小燃油量。在遞增地改變燃油量之後，方法500進入514。在514，方法500判定噴射的燃油量的調整是否完全。在一個例子中，當已經將預定的燃油量加到基礎燃油量和從基礎燃油量減少預定的燃油量的時候，調整是完全的。例如，在一個發動機循環期間，可以在基礎燃油量上增加最大的12毫克/衝程用於燃燒。類似地，在不同的發動機循環中，可以從基礎燃油量減少12毫克/衝程用於燃燒。因此，可以完成圍繞基礎燃油量的燃油量調整。在另一個例子中，可以從基礎燃油量遞增地增加燃油噴射量直到在噴射的燃油轉化為發動機轉矩的曲軸角度間隔期間發動機轉速信號變差或者達到了一些預定的燃油噴射限制。同樣地，在不同的發動機循環期間，可以從基礎燃油量遞增地減少燃油噴射量，直到在噴射的燃油轉換成發動機轉矩的曲軸角度間隔期間發動機轉速信號變差或者到達一些預定的燃油噴射限制。如果方法500判定燃油噴射量的調整是完全的，方法500進入516。否則方法500返回到510。在516，方法500遞增地調節噴射時刻的燃油噴射起點。此外，方法500遞增地調節噴射時刻的燃油噴射終點。在一個例子中，當方法進行到516的時候，在通過516的過程中，方法500提前了噴射時刻，然後在隨後通過516的過程中，延後了噴射時刻。因此，方法 500可以在可替換的循環中提前和延後噴射時刻的起點。當提前或者延後了噴射時刻後，方法500進入518。在518，方法500判斷燃油噴射時刻的調整是否完全。在一個例子中，當噴射的燃油噴射時刻起點在預定的曲軸角度範圍裡進行的時候，調整是完全的。例如，為了完成燃油噴射時刻的調整，噴射時刻的燃油噴射起點可以在士30度曲軸角度之間變化。因此，可以用這種方法完成關於基礎燃油噴射時刻的燃油噴射時刻的調整。調整的範圍可以是預定的曲軸角度，或者調整範圍取決於發動機速度是否改變。例如，如果在提前燃油噴射時刻的時候開始減少發動機轉速，可能會停止燃油噴射時刻的遞增提前。如果方法500判斷燃油噴射時刻的調整是完全的，方法500進入520。否則，方法500返回到510。這樣，可以圍繞(例如被調整的(sw印t))基礎燃油噴射量改變燃油噴射量來確定達到汽缸轉矩平衡的最小燃油量。此外，可以圍繞噴射時刻的基礎起點改變噴射時刻的燃油噴射起點，從而生成用於噴射時刻的起點範圍的最小燃油噴射量的圖。例如，可以根據圖 5中的方法來確定諸如圖2所示的數據。在520，方法500將最小燃油噴射量和最小燃油噴射量出現的噴射時刻與預定的噴射量和噴射時刻進行比較。在一個例子中，比較包括從表示已知的期望的燃油噴射量和燃油噴射時刻的數據中減去存儲在510裡的數值。當比較燃油噴射量數據和燃油噴射時刻數據之後，方法500進入522。在522，方法500判斷最小燃油噴射量和最小燃油噴射量的曲軸角度是否在預定範圍內變化。例如，如果燃油噴射時刻的起點是在壓縮衝程的上止點之前的160度曲軸角， 而理想的噴射時刻的起點是在壓縮衝程的上止點之前的175度曲軸角，當只希望從175度曲軸角開始只有士 10度曲軸角的改變時，方法500指示噴油器時刻變差的情況。類似地， 方法500判斷噴射的燃油量是否超出範圍。例如，如果用於平衡汽缸轉矩的調整的噴射燃油量是8毫克/衝程，而平衡汽缸轉矩的期望的燃油噴射量被限制在士5毫克/衝程，方法 500指示燃油噴射量變差的情況。如果方法500判斷噴射器工況變差，方法500進入到524。 否則，方法500退出。在524，方法500指示燃油噴射量變差。在一個例子中，向車輛操作員或者判斷工具報告噴射器工況變差。在報告噴油器工況變差後，方法500退出。因此，圖5的方法提供噴油器判斷方法，包括調整噴射到汽缸的燃油量來平衡通過該汽缸產生的轉矩和通過不同的汽缸產生的轉矩；在調節噴射的燃油量的過程中調整汽缸燃油噴射時刻；以及當噴射入汽缸來平衡通過汽缸產生的轉矩的最小燃油量超出範圍的時候指示燃油噴射變差。噴油器判斷方法包括調整燃油噴射時刻包括相對於發動機的曲軸位置調整燃油噴射時刻的起點或終點。噴油器判斷方法包括變差是燃油噴射時刻的起點或終點的變差。噴油器判斷方法包括變差是噴入汽缸的燃油量的變差。噴油器判斷方法包括汽缸是發動機的多個汽缸中的一個以及為多個發動機汽缸中的每個汽缸平衡轉矩， 以及其中的變差是噴射的燃油量和燃油噴射時刻的起點或終點的變差。噴油器判斷方法包括在燃油噴射時刻的起點或終點保持基本恆定的燃燒循環中調節噴射入汽缸的燃油量， 以及在噴入汽缸的燃油量保持基本恆定的燃燒循環中調節燃油噴射時刻的起點或終點。噴油器判斷方法包括在發動機的循環中，平衡發動機的多個汽缸中的至少兩個汽缸。圖5的方法也提供用於判斷噴油器工況的方法，包括在燃油噴射時刻的最初起點或者燃油噴射時刻的終點將燃油噴入發動機汽缸；遞增地運行汽缸的燃油噴射時刻的調整，從燃油噴射時刻的最初起點或者燃油噴射時刻的終點調整燃油噴射時刻，燃油噴射時刻的調整包括多個燃油噴射時刻起點或者多個燃油噴射時刻的終點的調整；遞增地進行噴射到汽缸的燃油量的調整，對噴射到汽缸的燃油量的調整包括多個燃油噴射時刻起點中的每一個的多個噴射燃油量的調整或者多個燃油噴射時刻終點中的每一個的多個噴射燃油量的調整；當用來平衡汽缸的轉矩的噴射的燃油的最小量超出範圍的時候，顯示燃油噴射變差。該方法包括相對於發動機的不同汽缸產生的轉矩平衡所述汽缸的轉矩。該方法包括相對於汽缸的期望轉矩平衡所述汽缸的轉矩。該方法包括在怠速時對汽缸燃油噴射時刻進行調整，並且進一步包括響應於對汽缸燃油噴射時刻的調整除了在怠速還在發動機轉速處調整燃油噴射時刻。該方法包括的調整噴射到汽缸的燃油量包括增加和減少噴射到汽缸的燃油量。該方法包括的調整汽缸的燃油噴射時刻包括在燃油噴射的開始或結束髮生的時候提前和延後曲軸角度。該方法包括的顯示所述燃油噴射變差是顯示燃油噴射時刻的起點或終點變差。該方法包括的顯示所述燃油噴射變差是顯示噴射到汽缸的燃油量變差。該方法包括響應於用以平衡汽缸轉矩的噴射的最小燃油量超出曲軸角度範圍顯示燃油噴射時刻的起點或者終點變差。本領域普通技術人員將會意識到，圖5中描述的方法可以代表任何數量的處理策略的一個或多個，例如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。同樣地，可以以示出的連續、 並行或者以被忽略的某些情況執行所示的不同的步驟或功能。同樣，處理的次序不必要要求達到這裡描述的目的、特徵和優勢，為了便於示出和描述而提供該處理的次序。雖然沒有明確說明，本領域的普通技術人員可以意識到，根據使用的特定策略可以反覆地運行一個或多個所示的步驟、方法或功能。 這裡對該描述做出結論。本領域技術人員閱讀該描述，可以在不背離本發明的精神和範圍的情況下想出多種變形和修改。例如，用天然氣、汽油、柴油或者可選的燃料配置運行的單汽缸，12、13、14、15、V6、V8、V10、V12以及V16發動機可以使用本發明來獲益。
權利要求
1.一種噴油器判斷方法，包括調整噴射到汽缸的燃油量來平衡通過所述汽缸產生的轉矩和通過不同的汽缸產生的轉矩；在調整噴射的燃油量的過程中調整燃油噴射時刻；以及當噴射入所述汽缸來平衡通過所述汽缸產生的所述轉矩的最小燃油量超出範圍的時候顯示燃油噴射變差。
2.根據權利要求1所述的噴油器判斷方法，其中，調整燃油噴射時刻包括相對於發動機的曲軸位置調整燃油噴射時刻的起點或終點。
3.根據權利要求1所述的噴油器判斷方法，其中，所述變差是燃油噴射時刻的起點或終點變差。
4.根據權利要求1所述的噴油器判斷方法，其中，所述變差是噴射到所述汽缸的燃油量的變差。
5.根據權利要求1所述的噴油器判斷方法，其中，所述汽缸是發動機的多個汽缸中的一個，以及其中，平衡所述多個發動機汽缸中的每個汽缸的轉矩，以及其中所述變差是噴射的燃油量和燃油噴射時刻的起點或終點的變差。
6.根據權利要求2所述的噴油器判斷方法，其中，在燃油噴射時刻的起點或終點保持基本恆定的燃燒循環中調節噴射入所述汽缸的所述燃油量，以及其中，在噴射入所述汽缸的所述燃油量保持基本恆定的燃燒循環中調節燃油噴射時刻的所述起點或所述終點。
7.根據權利要求5所述的噴油器判斷方法，其中，在所述發動機的循環中，平衡所述發動機的多個汽缸中的至少兩個汽缸。
8.一種用於判斷噴油器工況的方法，包括在燃油噴射時刻的最初起點或者燃油噴射時刻的終點將燃油噴入發動機汽缸； 遞增地對所述汽缸的燃油噴射時刻進行調整，從燃油噴射時刻的最初起點或者從燃油噴射時刻的終點調整燃油噴射時刻，燃油噴射時刻的調整包括對多個燃油噴射時刻起點或者多個燃油噴射時刻的終點的調整；遞增地對噴射到所述汽缸的燃油量進行調整，對噴射到所述汽缸的燃油量的調整包括對多個燃油噴射時刻起點中的每一個的多個噴射燃油量或者多個燃油噴射時刻終點中的每一個的多個噴射燃油量的調整；當噴射的用來平衡所述汽缸的轉矩的最小燃油量超出範圍的時候，顯示燃油噴射的變差。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，相對於通過所述發動機的不同汽缸產生的轉矩平衡所述汽缸的所述轉矩。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，相對於所述汽缸的期望轉矩平衡所述汽缸的轉矩。
11.根據權利要求8所述的方法，其中，在怠速時對所述汽缸的燃油噴射時刻進行調整，並且進一步包括響應於對所述汽缸燃油噴射時刻的調整在怠速外的發動機轉速處調整燃油噴射時刻。
12.根據權利要求8所述的方法，其中，對噴射到所述汽缸的燃油量進行調整包括增加和減少噴射到所述汽缸的所述燃油量。
13.根據權利要求8所述的方法，其中，對所述汽缸的燃油噴射時刻的調整包括在燃油噴射的開始或結束髮生的時候提前和延後曲軸角度。
14.根據權利要求8所述的方法，其中，顯示所述燃油噴射的變差是顯示燃油噴射時刻的起點或終點的變差。
15.根據權利要求8所述的方法，其中，顯示所述燃油噴射的變差是顯示噴射到所述汽缸的燃油量的變差。
16.根據權利要求14所述的方法，其中，響應於平衡所述汽缸的轉矩的最小燃油量，顯示燃油噴射時刻的起點或終點變差。
17.一種用於判斷噴油器工況的系統，包括發動機；與所述發動機的汽缸液體連通的噴油器；控制器，所述控制器包括用於調節噴射到汽缸的燃油量來平衡通過所述汽缸產生的轉矩的指令，所述控制器包括在調節所述燃油噴射量的過程中調整所述汽缸的燃油噴射時刻的進一步指令，所述控制器包括響應於平衡通過所述汽缸產生的轉矩的噴射到所述汽缸的最小燃油量超出範圍，用於顯示燃油噴射時刻的起點或終點的變差情況以及用於顯示噴射到所述汽缸的燃油量的變差情況的進一步的指令。
18.根據權利要求17所述的系統，其中，所述噴油器是直接噴射器，以及其中發動機是柴油發動機。
19.根據權利要求17所述的系統，其中，所述控制器包括平衡通過所述發動機的多個汽缸中的每個汽缸產生的轉矩的進一步的指令。
20.根據權利要求17所述的系統，其中，所述控制器包括用於在所述汽缸的轉矩沒有經歷轉矩平衡的時候，調節超出燃油噴射量和燃油噴射時刻的起點的限制的燃油噴射量或燃油噴射時刻的起點的指令。
全文摘要
本發明公開了一種噴油器判斷方法。在一個例子中，該判斷方法可以確定噴射的燃油量或者噴射起點的時刻是否變差。因此，噴油器判斷方法可以區分不同類型的噴射器變差。
文檔編號F02D41/00GK102477909SQ201110371939
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月21日 優先權日2010年11月19日
發明者俞寅光, 麥可·J·文·尼烏斯達特, 金雍華 申請人:福特環球技術公司