壓力確定方法及機動車輛的製作方法

2023-05-16 11:50:16

壓力確定方法及機動車輛的製作方法
【專利摘要】本發明提供了壓力確定方法及機動車輛，壓力確定方法被提供以用於機動車輛的噴射系統的燃料分配導軌，該方法包含最大化燃料導軌壓力以最小化發動機的微粒排放。該方法基於計算壓力確定設定點壓力，通過對燃料質量部分與脈衝寬度之比的平方以及燃燒室壓力求和而確定該計算壓力，其中該計算壓力被至少暫時地輸出為設定點壓力。
【專利說明】壓力確定方法及機動車輛
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年4月11日提交的德國專利申請No. 102013206424. 1的優先權， 為了所有目的，其整體內容被併入本文以供參考。

【技術領域】
[0003] 本發明涉及用於確定機動車輛的噴射系統的燃料分配導軌中的設定點壓力的方 法，並且涉及用於執行壓力確定方法的機動車輛。

【背景技術】
[0004] 燃料分配導軌系統可以在各種類型的多缸發動機(諸如機械增壓的直噴汽油發動 機）中使用。燃料導軌被用來經由噴嘴將燃料噴射到燃燒室內。所要噴射的燃料遭受到燃 料分配導軌和噴嘴中的燃料分配導軌壓力。燃料噴射器的焦化可能在燃料分配導軌的運轉 期間發生。噴射器焦化顯著地促進微粒排放。
[0005] 在已知的噴射系統中，基於預先確定的特性圖，通常基於實際的發動機負荷與每 分鐘轉速（rpm)，確定燃料分配導軌中的設定點壓力。設定點壓力被優化為使得實際的噴射 脈衝寬度不會降至最小允許燃料脈衝寬度之下。因此，不會為這種情況頻繁地選擇最大可 能燃料分配導軌壓力。


【發明內容】

[0006] 發明人在此已經認識到上述方法的潛在問題。通過優化設定點壓力以達到噴射的 最小可能脈衝寬度，發動機的性能潛力因此不會耗盡。另外，由於未選擇最大可能燃料分配 導軌壓力，噴射器尖端焦化的減輕不會被最大化。
[0007] 發明人已經認識到上述問題，並且已經開發了一種用於最大化燃料導軌壓力以減 輕噴射器尖端焦化並減少發動機的微粒排放的方法。該方法包含，基於計算壓力確定機動 車輛的噴射系統的燃料分配導軌中的設定點壓力，該計算壓力通過對燃料質量部分與脈衝 寬度之比的平方以及燃燒室壓力求和來確定，並且輸出該計算壓力至少暫時地作為設定點 壓力。
[0008] 應當理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實 施方式中被進一步描述。這並不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或必要特徵，要求保 護的主題的範圍被緊隨【具體實施方式】之後的權利要求唯一地限定。另外，要求保護的主題 不限於解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1示出了根據本申請的機動車輛，
[0010] 圖2示出了機動車輛的詳細視圖，以及
[0011] 圖3示出了根據本申請的壓力確定方法。

【具體實施方式】
[0012] 本申請涉及用於確定機動車輛的噴射系統的燃料分配導軌中的設定點壓力的方 法，並且涉及用於執行壓力確定方法的機動車輛。
[0013] 將燃料直接噴射到內燃發動機的燃燒室內是已知的。為了這個目的，包含噴嘴的 噴射系統可以被連接至燃料分配導軌。
[0014] 在已知的噴射系統中，例如，在機械增壓的直噴汽油發動機的噴射系統中，基於預 定的特性圖確定燃料分配導軌中的設定點壓力。在這種類型的設定點壓力確定中，必須以 相對大的安全裕度進行確定，以便達到噴射的最小可能脈衝寬度。因此，會頻繁發生的是不 為這種情況選擇最大可能燃料分配導軌壓力。發動機的性能潛力因此不會耗盡。此外，可 能導致噴嘴的焦化，並且可能導致顆粒產物增加。
[0015] 本申請基於通過提供壓力確定方法以及適合於執行該壓力確定方法的機動車輛 來減少這些缺點。
[0016] 這可以通過壓力確定方法而被實現。
[0017] 在包含確定機動車輛的噴射系統的燃料分配導軌中的設定點壓力的壓力確定方 法的一個示例中，通過對燃料質量部分與脈衝寬度之比的平方以及燃燒室壓力求和而確定 計算壓力。計算壓力被至少暫時地輸出為設定點壓力。因此，響應於測量的燃料導軌壓力 以及其他參數，控制系統調整泵運轉以及其他運轉參數，以提供設定點壓力。
[0018] 代替將特性圖用於燃料分配導軌中的設定點壓力的是，設定點壓力基於最小可允 許噴射脈衝寬度，從而導致噴射時間儘可能短並且噴射壓力儘可能高。以此方式，可以降低 噴嘴焦化以及顆粒形成。可以減少顆粒排放，特別是在汽油直噴發動機的情況下的微粒排 放。
[0019] 在壓力確定方法的一個實施例中，計算壓力與最大壓力進行比較。在計算壓力小 於最大壓力的情況下，計算壓力被輸出為設定點壓力。在計算壓力大於或等於最大壓力的 情況下，最大壓力被輸出為設定點壓力。
[0020] 以此方式保護噴射系統免受由於過高燃料分配導軌壓力而造成的損壞。
[0021] 在壓力確定方法的另一實施例中，燃料質量部分與脈衝寬度之比提供有均衡系 數。
[0022] 這使該方法對不同車輛類型的簡單適用成為可能。以此方式，可以考慮由於發動 機和噴射系統的不同設計而存在的不同參數。
[0023] 根據本申請的機動車輛包含發動機和噴射系統，其中發動機具有至少一個燃燒 室，噴射系統具有壓力單元、燃料分配導軌以及用於將燃料直接噴射到至少一個燃燒室的 噴嘴。此外，根據本申請的機動車輛具有控制單元，該控制單元以數據傳送的方式連接至發 動機和噴射系統。根據本申請，控制單元配置為使得執行根據本申請的每個實施例中所述 的壓力確定方法。
[0024] 因此，壓力確定方法的優點使機動車輛受益。以此方式，可以至少降低機動車輛的 噴嘴的焦化。機動車輛可以具有增加的排氣質量，並且相對於該排氣質量滿足更嚴格的閾 值調節。
[0025] 利用附圖和以下描述更詳細地解釋本申請的示例性實施例。
[0026] 通過示例，圖1概述了根據本申請的機動車輛10。機動車輛10具有至少一個發動 機11、被配置為執行圖3的控制程序的控制單元14、和噴射系統12。用於使發動機11運轉 的燃料可以被存儲在燃料箱15中。燃料箱15經由燃料管路17以燃料引導的方式連接至 噴射系統12。
[0027] 通過示例，圖1示出了具有四個車輪16的雙軌機動車輛10。機動車輛10還可以 是單軌的，並且可以具有不同於四個的多個車輪16。此外，機動車輛10的組裝可以不同於 所示的構造。
[0028] 根據本申請，發動機11是內燃發動機11，特別是具有活塞和曲軸的往復活塞發動 機11，該發動機被配置為根據火花點火原理運轉。
[0029] 控制單元14以數據傳輸的方式連接至發動機11和噴射系統12。控制單元14被 示為接收來自多個傳感器26的信息，並將控制信號發送給多個執行器27。通過示例的方 式，圖2以詳細的輪廓草圖的方式更詳細地示出了這種布置，其中經由數據線路18接收以 及發送信息。作為一個示例，傳感器可以包括位於燃料分配導軌13上的壓力傳感器22和燃 燒室壓力傳感器20。作為另一示例，執行器可以包括壓力控制閥23和燃料噴嘴21。執行 器還可以包括燃料泵調節閥，因此控制系統基於在本文中所描述的各種方法調整燃料泵運 轉，諸如活塞行程。控制單元14可以包括包含處理器和存儲器(未示出）的控制器，其中控 制器可以接收來自各種傳感器的輸入數據，處理輸入數據，以及基於對應於一個或更多個 程序被編程在其中的指令或代碼，響應於已處理的輸入數據而觸發執行器。在本文中關於 圖3對示例控制程序進行描述，示例控制程序可以作為指令存儲在控制器中的存儲器中。
[0030] 這裡，通過示例的方式，發動機11被示為具有四個燃燒室19的直列四缸發動機， 其中四個燃燒室19可以被布置成一行。發動機11具有至少一個燃燒室19。以能夠感測至 少一個燃燒室19中的當前燃燒室壓力D的方式配置發動機。具體地，為了這個目的，發動 機11具有至少一個燃燒室壓力傳感器20。作為替代選擇，例如，可以通過活塞的行程位置 和/或通過曲軸的角度位置直接確定燃燒室壓力D。
[0031] 噴射系統12包含燃料分配導軌13、至少一個噴嘴21和壓力單元。例如，壓力單元 由泵24、壓力傳感器22和壓力控制閥23形成。這裡，燃料分配導軌13被液壓地連接至泵 24中的噴嘴21、壓力傳感器22以及壓力控制閥23。燃料管路17可以用於液壓連接。
[0032] 噴射系統12被配置成將燃料噴射到至少一個燃燒室19內。噴射系統12是直接 噴射系統12。對於每個燃燒室19,噴射系統具有被連接至燃料分配導軌13的至少一個噴 嘴21。這裡，具體地，噴嘴21是通過多個孔將燃料輸送到燃燒室19內的多孔噴嘴21。
[0033] 燃料分配導軌壓力在燃料分配導軌13以及在至少一個噴嘴21中佔主要地位。被 輸送到燃燒室19內的燃料遭受到燃料分配導軌13和至少一個噴嘴21中的燃料分配導軌 壓力。在發動機11的運轉期間，在噴嘴21打開期間通過燃料分配導軌壓力將燃料噴射到 燃燒室19內。在一個示例中，調整燃料導軌壓力以將燃料噴射到燃燒室19內可以基於被 修整為最大值的最小脈衝寬度。
[0034] 通過泵24累積燃料分配導軌壓力。泵24可以是高壓泵24。此外，止回閥25可 以被布置在泵24的下遊，該止回閥25防止燃料沿相反方向從燃料分配導軌13流入泵24。 在一個示例中，通過調整高壓燃料泵出口壓力而執行調整燃料導軌壓力。
[0035] 通過壓力傳感器22確定燃料分配導軌壓力。例如，通過壓力控制閥23設定燃料 分配導軌壓力。如果壓力控制閥23打開，燃料會從燃料分配導軌13中流出，因而燃料分配 導軌壓力會降低。如果此時通過泵24輸送到燃料分配導軌13內的燃料的量比通過噴嘴21 流入燃燒室19的燃料的量更少，還可以通過噴嘴21的運轉來降低燃料分配導軌壓力。
[0036] 至少一個燃燒室壓力傳感器20、至少一個噴嘴21、壓力傳感器22和壓力控制閥23 可以經由數據線路18連接至控制單元14。
[0037] 圖3通過圖示中從開始31到結束38以示例性的方式示出了壓力確定方法30,壓 力確定方法30可以由控制單元14執行。壓力確定方法30確定在燃料分配導軌13中佔主 要地位的設定點壓力A，用於之後的噴射運轉。然後，將燃料分配導軌壓力設定為設定點壓 力A可以由噴射系統12的壓力單元執行。
[0038] 基於預定的最小可允許脈衝寬度W、需要噴射的燃料質量以及當前燃燒室壓力D， 計算壓力E在壓力確定方法30中的計算壓力E確定34中被確定。此外，還應考慮均衡系 數C。在一個示例中，計算壓力E可以被至少暫時地輸出為設定點壓力A。
[0039] 具體地，為了確定計算壓力E，燃料質量部分K被設定為與脈衝寬度W成比例。求 燃料質量部分K與脈衝寬度W之比的平方。比的平方加上當前燃燒室壓力D。
[0040] 此外，燃料質量部分K與脈衝寬度W之比的平方提供有均衡係數C。比的平方與均 衡係數C之積然後再加上當前燃燒室壓力D。
[0041] 根據設計預定最小可允許脈衝寬度W。通過最小可允許脈衝寬度W確定噴嘴21打 開的最短時間。在一個示例中，最小脈衝寬度是通過被耦接至燃料導軌的燃料噴射器可實 現的最小脈衝寬度。另外，最小脈衝寬度可以被存儲在控制器的存儲器中，並且基於存儲的 值，控制器可以限制發送至一個或更多個或每個噴射器的被命令的燃料脈衝寬度。
[0042] 在燃料質量部分確定32中確定燃料質量部分K。為了這個目的，根據發動機11的 瞬時運轉狀態，通過預定的特性圖確定需要噴射的燃料質量。燃料質量部分K產生自根據 在單個燃燒室加注期間噴射到燃燒室19內的全部燃料質量以及在該燃燒室加注期間的噴 射運轉的次數。還可以通過單個噴嘴21或多個噴嘴21的多次噴射運轉進行單個燃燒室加 注。例如，控制器可以響應於期望的發動機扭矩而確定所要噴射的燃料質量K。
[0043] 均衡係數C是預定的值或預定的特性圖。通過均衡係數C的方式，可以考慮發動 機11和噴射系統12 (特別是噴嘴21)的各個參數。
[0044] 直接通過燃燒室壓力傳感器20的方式，或例如間接通過壓縮燃燒室19的容積的 活塞的行程位置，或間接通過曲軸的角度位置，在燃燒室壓力確定33中確定燃燒室壓力D。 例如，可以基於氣門正時以及發動機曲軸位置確定當前燃燒室壓力。
[0045] 在計算壓力確定34中確定計算壓力E之後，設定點壓力命令36、37發生。基於設 定點壓力命令36、37,隨後可以發生燃料分配導軌壓力的設定。
[0046] 設定點壓力A可以是計算壓力E，例如，該方法可以以第一模式運轉。然後，在計算 壓力命令36中，計算壓力E被輸出為設定點壓力A。在一個不例中，在第一模式下，基於僅 通過最小脈衝寬度W、燃燒室壓力D以及需要的燃料質量K確定的設定點而調整燃料導軌壓 力。
[0047] 此外，在設定點壓力命令36、37之前執行設定點壓力檢查35是可能的。這裡，檢 查計算壓力E是否超過指定最大可允許燃料分配導軌壓力的最大壓力B。在一個示例中，最 大壓力B基於修整的最小脈衝寬度的壓力設定點，其中修整包括將設定點限制於固定的最 大值。在另一示例中，控制器可以基於最小脈衝寬度W、需要噴射的燃料質量K以及當前燃 燒室壓力D確定壓力設定點。對於計算壓力Ε不小於最大壓力Β的情況，該方法可以以第 二模式運轉，其中然後最大壓力Β被輸出為最大壓力命令37中的設定點壓力Α。例如，在第 二模式下，基於獨立於最小脈衝寬度W、燃燒室壓力D以及需要的燃料質量Κ的設定點而調 整燃料導軌壓力。例如，在第二模式下，設定點可以基於發動機轉速/負荷表或計算值。
[0048] 通過壓力單元的控制，將燃料分配導軌壓力設定為設定點壓力Α可以隨後發生。 如果設定點壓力A位於通過壓力傳感器22檢測的當前燃料分配導軌壓力之上，則通過泵24 的運轉來增加燃料分配導軌13中的壓力。
[0049] 如果設定點壓力A位於通過壓力傳感器22檢測的燃料分配導軌壓力之下，壓力控 制閥23可以打開，並且同時泵24的運轉可以降低。對於壓力單元不具有壓力控制閥23的 情況，還可以在將燃料噴射到燃燒室19內期間僅通過降低泵的運轉來降低燃料分配導軌 壓力。如果考慮到燃料分配導軌壓力的快速降低，則可以另外通過更緩慢地關閉節氣門以 較慢的方式減少空氣加注。噴射的燃料量因此被增加，並且燃料分配導軌壓力可以更快速 地下降。
[0050] 可以通過控制單元14控制壓力確定方法30。例如，可以基於在第一模式中確定的 設定點達到了固定的設定點而選擇第二模式。
[0051] 注意，本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發動機和/或車輛系統配置 一起使用。在本文中所公開的控制方法和程序可以作為可執行指令存儲在非臨時性存儲器 中。在本文中所描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略中的一個或多個，諸如事件 驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所描述的各種動作、操作或功能可以所示順序執 行、並行執行，或者在一些情況下被省略。同樣，所述處理順序不是實現在本文中所描述的 本發明的示例實施例的特徵和優點所必須的，而是為了便於圖釋和說明而提供。取決於所 使用的特定策略，所示出的動作、操作或功能中的一個或多個可以被重複執行。另外，所描 述的動作、操作或功能可以圖形地表示被編入發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的 非臨時性存儲器的代碼。
[0052] 應認識到，在本文中所公開的配置和程序本質上是示範性的，並且這些具體的實 施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用於V-6、1-4、 1-6、V-12、對置4缸和其它發動機類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統和 構造和其它的特徵、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0053] 本申請的權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和子組 合。這些權利要求可能涉及"一個"元件或"第一"元件或其等同物。這些權利要求應當被 理解為包括一個或多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元件。所公開 的特徵、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過修改現有權利要求或通過在這 個或關聯申請中提出新的權利要求而得要求保護。這些權利要求，無論與原始權利要求範 圍相比更寬、更窄、相同或不相同，都被認為包括在本公開的主題內。
【權利要求】
1. 一種壓力確定方法，其包含： 確定機動車輛的噴射系統的燃料分配導軌中的設定點壓力，通過對燃料質量部分與脈 衝寬度之比的平方以及燃燒室壓力求和來確定計算壓力；以及 所述計算壓力被至少暫時地輸出為設定點壓力。
2. 根據權利要求1所述的壓力確定方法，其包含： 所述計算壓力與最大壓力進行比較， 在所述計算壓力小於所述最大壓力的情況下，所述計算壓力被輸出為設定點壓力；以 及 在所述計算壓力大於或等於所述最大壓力的情況下，所述最大壓力被輸出為設定點壓 力。
3. 根據權利要求1所述的壓力確定方法，其中所述燃料質量部分與所述脈衝寬度之比 提供有均衡係數。
4. 一種方法，其包含： 基於被修整為最大值的最小脈衝寬度調整燃料導軌壓力。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中基於壓力設定點調整所述燃料導軌壓力，所述設 定點基於所述修整的所述最小脈衝寬度。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中所述最小脈衝寬度是通過被耦接至所述燃料導軌 的燃料噴射器可實現的最小脈衝寬度，所述最小脈衝寬度被存儲在控制器的存儲器中。
7. 根據權利要求5所述的方法，其中控制器基於所述最小脈衝寬度、需要噴射的燃料 質量以及當前燃燒室壓力確定所述設定點。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中所述控制器響應於期望的發動機扭矩而確定所述 需要噴射的燃料質量。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中基於氣門正時以及發動機曲軸位置確定所述當前 燃燒室壓力。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中通過調整高壓燃料泵出口壓力而執行調整所述 燃料導軌壓力。
11. 根據權利要求10所述的方法，其中修整包括將所述設定點限制於固定的最大值。
12. -種方法，其包含： 在第一模式下，基於僅通過最小脈衝寬度、燃燒室壓力以及需要的燃料質量確定的設 定點而調整燃料導軌壓力；以及 在第二模式下，基於獨立於所述最小脈衝寬度、燃燒室壓力以及需要的燃料質量的設 定點而調整所述燃料導軌壓力。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中基於在所述第一模式中確定的設定點達到固定 的設定點而選擇所述第二模式。
14. 根據權利要求12所述的方法，其中獨立於所述最小脈衝寬度、燃燒室壓力以及需 要的燃料質量的所述設定點基於發動機轉速。
【文檔編號】F02D41/30GK104100397SQ201410146041
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2013年4月11日
【發明者】K·格萊瑟, J·沃傑恩, O·貝克邁爾, K·豪恩伯肯, J·林澤爾 申請人:福特環球技術公司