用于控制燃料喷射器的系统.pdf

本发明提供一种用于发动机的喷射器控制系统和方法，该系统包括：分配模块，计算发动机的第一平均发动机速度和第二平均发动机速度之间的差值；以及燃料补偿模块，基于该差值补偿多个燃料喷射器中的第一燃料喷射器的经验燃料量。经验燃料量对应于发动机燃料续航力。

1.  一种用于发动机的喷射器控制系统，包括：
分配模块，计算发动机的第一平均发动机速度和第二平均发动机速度之间的差值；以及
燃料补偿模块，基于所述差值补偿多个燃料喷射器中的第一燃料喷射器的经验燃料量；
其中所述经验燃料量对应于发动机燃料续航力。

2.  如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：
所述分配模块保持所述多个燃料喷射器的当前燃料供给量；
所述分配模块确定所述第一平均发动机速度；
所述分配模块将从所述第一燃料喷射器移除的喷射器燃料移除量分配到所述多个喷射器中的其他燃料喷射器；以及
所述分配模块在分配所述喷射器燃料移除量后确定所述第二平均发动机速度。

3.  如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括激活模块，当所述激活模块判定所述发动机工作在稳态工作点时，该激活模块激活所述控制系统。

4.  如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述激活模块基于一组稳定条件判定所述发动机工作在稳态条件下，其中所述一组稳定条件包括以下至少之一：发动机冷却剂温度大于标准发动机冷却剂温度、所述发动机的扭矩输出需求保持第一时间段的稳定、以及所述控制系统保持第二时间段的未激活。

5.  如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述分配模块基于所述发动机的标准转数确定所述第一和第二平均发动机速度，且所述分配模块基于所述发动机的速度变化从燃料移除阵列读取所述燃料移除量。

6.  如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述燃料补偿模块比较所述差值与从发动机速度变化阵列读取的发动机速度变化值，且当所述差值大于所述发动机速度变化值时，所述燃料补偿模块降低燃料供给水平值，当所述差值小于所述发动机速度变化值时增加所述燃料供给水平值。

7.  如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，当所述喷射器样本值大于样本阈值时，所述燃料补偿模块增加喷射器样本值，且所述燃料补偿模块调整所述经验燃料量。

8.  如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，当所述燃料供给水平值低于燃料供给水平阈值时，所述燃料补偿模块从所述经验燃料量中减去标准燃料量，且当所述燃料供给水平大于所述燃料供给水平阈值时，所述燃料补偿模块将所述标准燃料量加到所述经验燃料量上。

9.  如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述燃料补偿模块将所述经验燃料量加到所述发动机燃料续航力下的所述第一燃料喷射器的所需燃料供给量上。

10.  如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述分配模块解除对所述多个燃料喷射器的所述当前燃料供给量的控制。

11.  一种用于控制发动机中的燃料喷射器的方法，其特征在于，包括：
计算发动机的第一平均发动机速度和第二平均发动机速度之间的差值；和
基于所述差值补偿多个燃料喷射器中的第一燃料喷射器的经验燃料量；
其中所述经验燃料量对应于发动机燃料续航力。

12.  如权利要求11所述方法，其特征在于，进一步包括：
保持所述多个燃料喷射器的当前燃料供给量；
确定所述第一平均发动机速度；
将从所述第一燃料喷射器移除的喷射器燃料移除量分配到所述多个喷射器中的其他燃料喷射器；
在分配所述喷射器燃料移除量后确定所述第二平均发动机速度。

13.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：当所述发动机工作在稳态工作点时激活所述方法。

14.  如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：基于一组稳定条件判定所述发动机工作在稳态条件下，其中所述一组稳定条件包括以下至少之一：发动机冷却剂温度大于标准发动机冷却剂温度、所述发动机的扭矩输出需求保持第一时间段的稳定、以及所述控制系统保持第二时间段的未激活。

15.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：基于所述发动机的标准转数确定所述第一和第二平均发动机速度，和基于所述发动机的速度变化从燃料移除阵列读取所述燃料移除量。

16.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：比较所述差值与从发动机速度变化阵列读取的发动机速度变化值，且当所述差值大于所述发动机速度变化值时降低燃料供给水平值，当所述差值小于所述发动机速度变化值时增加所述燃料供给水平值。

17.  如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括：当所述喷射器样本值大于样本阈值时，增加喷射器样本值并调整所述经验燃料量。

18.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括：当所述燃料供给水平值低于燃料供给水平阈值时，从所述经验燃料量中减去标准燃料量，且当所述燃料供给水平大于所述燃料供给水平阈值时，将所述标准燃料量加到所述经验燃料量上。

19.  如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括：将所述经验燃料量加到所述发动机燃料续航力下的所述第一燃料喷射器的所需燃料供给量上。

20.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：解除对所述多个燃料喷射器的所述当前燃料供给量的控制。

用于控制燃料喷射器的系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机，特别涉及一种用于燃料喷射器的控制系统。
背景技术
本部分的内容仅仅提供有关本发明的背景信息，而不构成在先技术。
传送到发动机的燃料和空气喷射量受到控制，以满足燃料的经济性要求和排放标准。闭环控制系统探测从发动机排出的排气中的氧气水平，以控制流入发动机的空气和燃料的量。
当诸如燃料喷射器等发动机元件功能不正常时，传送到发动机的燃料喷射量可能与需要的水平不同。燃料喷射器的变化和/或劣化可能导致被传送到发动机的燃料喷射量不准确。向发动机传送不准确的燃料喷射量可能会增加排放和/或降低燃料经济性。
发明内容
通过这里提供的描述将使得本发明进一步的应用领域变得清楚。应该理解这里的描述和特定的示例都仅仅是为了说明，而不是限定本发明的范围。
用于发动机的喷射器控制系统和方法包括分配模块，计算发动机的第一平均发动机速度和第二平均发动机速度之间的差值；以及燃料补偿模块，基于该差值补偿多个燃料喷射器中的第一燃料喷射器的经验燃料量。该经验燃料量对应于发动机的燃料续航力。
另一方面，分配模块保持多个燃料喷射器的当前喷射量。分配模块确定第一平均发动机速度。分配模块将从第一燃料喷射器移除的喷射器燃料移除量分配到多个喷射器中的其他燃料喷射器。在分配了喷射器燃料移除量后，分配模块确定第二平均发动机速度。
另一方面，控制系统进一步包括激活模块，当激活模块判定发动机工作在稳态工作点时，激活控制系统。激活模块基于一组稳定条件确定发动机工作在稳态工作状态，其中一组稳定条件包括以下至少之一：发动机冷却剂温度大于标准发动机冷却剂温度、发动机的扭矩输出需求保持第一时间段的稳定、以及控制系统保持第二时间段的未激活。
另一方面，分配模块基于发动机的标准转数确定第一和第二平均发动机速度，且分配模块基于发动机的速度变化从燃料移除阵列读取燃料移除量。燃料补偿模块将差值与从发动机速度变化阵列中读取的发动机速度变化值进行比较，且燃料补偿模块在该差值大于发动机速度变化值时减小燃料供给水平值，并在差值小于发动机速度变化值时增加燃料供给水平值。该分配模块解除对多个燃料喷射器的当前燃料供给量的控制。
另一方面，燃料补偿模块增加喷射器样本值，且燃料补偿模块在喷射器样本值大于样本阈值时调整经验燃料量。当燃料供给水平值小于燃料供给水平阈值时，燃料补偿模块从经验燃料量减去标准燃料量；且当燃料供给水平大于燃料供给水平阈值时，燃料补偿模块将标准燃料供给量加到经验燃料量上。燃料补偿模块将经验燃料量加到发动机燃料续航力下的第一燃料喷射器的所需燃料供给量上。
附图说明
这里描述的附图仅仅是为了说明的目的，而不是以任何方式对本发明的范围进行限定。
图1是根据本发明的示例性柴油机燃料喷射系统的功能方块图；
图2是说明执行本发明的控制系统的示例性模块的功能方块图；
图3是说明本发明的控制系统的流程图。
具体实施方式
接下来对优选实施例的描述在本质上仅仅是示例性的，而不是为了限定本发明、本发明的应用或使用。为了清楚的目的，相同的附图标记在各图中被用来指示相似的构件。这里使用的“激活”意味着使用所有发动机汽缸的运行。“未激活”意味着使用少于发动机汽缸总数的汽缸(一个或多个汽缸未启用)进行的运行。这里使用的术语“模块”意味着专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的(共享的、专用的、或群组的)处理器和存储器、组合逻辑电路、或能够提供上述功能的其他适合的元件。
现在参考图1，示例性发动机系统10包括发动机12，该发动机12通过燃烧空气和燃料的混合物来产生驱动扭矩。空气通过压缩机16被吸进进气歧管14。进气歧管14中的空气被分配到汽缸18中。尽管描述了四个汽缸18，但可以认识到该发动机系统能在具有多个汽缸的柴油发动机中应用，所说的多个包括但不限于2、3、5、6、8、10、12和16个汽缸。
空气通过进气口被吸进汽缸18。燃料轨道(fuel rail)20把燃料提供给燃料喷射器22。燃料喷射器22直接将燃料喷射到汽缸18中。进气阀24选择性地打开和关闭，以使得空气能进入汽缸18。活塞(未显示)在汽缸18内压缩空气/燃料混合物。来自被压缩的混合物的热量点燃燃料，产生力以驱动活塞。活塞驱动曲轴(未显示)以产生驱动扭矩。
汽缸18内的燃烧排气(废气)在排气阀28处于打开位置时通过排气歧管26被压出。排气在排气系统(未显示)中得到处理。尽管描述了单个进气和排气阀24和28，但可以想到发动机12的每个汽缸18能够包括多个进气和排气阀24和28。
控制模块30基于发动机工作状态确定并且控制要被供应到每个汽缸18的燃料喷射量。控制模块30与发动机系统10的多个元件相通信，该多个元件包括但不限于发动机速度传感器32和发动机冷却剂温度传感器34。发动机速度传感器32响应于发动机12的转速并产生每分钟转数(RPM)的形式的发动机速度信号。冷却剂温度传感器34探测发动机12内的冷却剂的温度，并产生指示发动机12的工作温度的冷却剂温度信号。控制模块30基于发动机12的发动机速度信号、冷却剂温度信号、和燃料需求水平中的至少一个确定发动机12的工作点。
本发明的喷射器控制系统提供经验燃料量以在发动机12的不同燃料续航力下补偿每个燃料喷射器22的所需燃料供给量，从而补偿喷射器22的物理性和功能性变化和/或劣化，喷射器的这种变化和/或劣化通常导致燃料供给(fueling)过度或不足。尽管喷射器控制系统被显示为在柴油发动机12中工作，但本领域技术人员将很容易地想到，本发明预计了在内燃机的喷射器控制系统中的应用。
参考图2，控制模块30包括存储模块40。存储模块40包括燃料移除阵列42、发动机速度变化阵列44、和燃料经验阵列46。燃料移除阵列42基于发动机12的标准(calibrated)转数内的发动机速度变化存储一组发动机燃料量。该发动机速度变化阵列44基于发动机工作状态存储发动机速度变化值，其中发动机工作状态包括但不限于发动机12的希望的燃料续航力和发动机速度。发动机经验阵列46存储由喷射器控制系统50计算的用于燃料喷射器22的“经验(learned)”燃料量。
控制模块30在发动机12的不同燃料续航力下供应经验燃料量以补偿燃料喷射器22的所需燃料供给量。在本实施例中，控制模块30存储用于各燃料喷射器22的燃料经验阵列46之一。而且，每个燃料经验阵列46包括多个分别与发动机12的每一燃料续航力相关联的单元。
激活模块48与发动机速度传感器32和发动机冷却剂温度传感器34通信。激活模块48通过检查三个稳定条件确定发动机12是否工作在稳态工作点：(1)发动机冷却剂的温度是否大于标准发动机冷却剂温度；(2)发动机系统10的驾驶者/操作者需要的输出扭矩是否在一段时期内保持稳定；(3)喷射器控制系统50是否在一段时期内未激活。如果所有三个条件都满足，则激活模块48激活喷射器控制系统50。
喷射器控制系统50包括分配模块52和燃料补偿模块54。喷射器控制系统50在每个燃料喷射器22上以相同的方式单独工作。在本实施例中，如下所述，喷射器控制系统50在喷射器控制系统50的单个工作循环过程中循环通过每个燃料喷射器22。
分配模块52“冻结”或保持每个燃料喷射器22的当前燃料供给量，并确定发动机12的标准转数期间的第一平均发动机速度。分配模块52随后基于由分配模块52确定的发动机12的当前速度变化从燃料移除阵列42中读取喷射器燃料移除量。分配模块52发送燃料移除命令以从燃料喷射器22的第一燃料喷射器移除喷射器燃料移除量。该分配模块52向燃料喷射器22的其他燃料喷射器平均地分配喷射器燃料移除量。
在喷射器燃料移除量被分配到其他燃料喷射器22后，分配模块52确定由发动机系统10经历的第二平均发动机速度。在本实施例中，分配模块52计算标准转数期间的第二发动机平均速度。优选地，在标准转数期间，发动机系统10不会响应由驾驶者/操作者要求的速度(即，扭矩输出)的改变。分配模块52计算第一和第二平均发动机速度之间的差值。
燃料补偿模块54比较平均发动机速度的差值的绝对值与从发动机速度变化阵列44中读取的对应的发动机速度变化值。在本实施例中，发动机速度变化值能够被标准化。如果绝对值大于发动机速度变化值，则燃料补偿模块54确定第二平均发动机速度是否大于第一平均发动机速度。如果第二平均发动机速度大于第一平均发动机速度，则燃料补偿模块54判定，按当前所需的燃料续航力，第一燃料喷射器正工作在燃料供给不足(under fueling)状态下，并增加燃料供给水平值。如果第二平均发动机速度小于第一平均发动机速度，则燃料补偿模块54判定，按当前所需的燃料续航力，第一燃料喷射器正工作在燃料供给过度(over fueling)状态下，并降低燃料供给水平值。
燃料补偿模块54随后增加喷射器样本值并确定喷射器样本值是否大于标准样本阈值。如果喷射器样本值大于标准样本阈值，则燃料补偿模块54基于燃料供给水平值调节当前所需的燃料续航力下的、与第一燃料喷射器相关联的经验燃料量。如果燃料供给水平值的绝对值大于燃料供给水平阈值，则燃料补偿模块54确定燃料供给水平值是否大于燃料供给水平阈值。如果燃料供给水平值大于燃料供给水平阈值，则燃料补偿模块54增加标准燃料量到经验燃料量。如果燃料供给水平值小于燃料供给水平阈值，则燃料补偿模块54从经验燃料量减去标准燃料量。
通过调整第一燃料喷射器的经验燃料量，燃料补偿模块54在第一燃料喷射器的当前燃料续航力下的所需燃料供给量上加上经验燃料量。分配模块解除对燃料喷射器22的燃料供给量的控制。燃料补偿模块54继续工作以清除第一燃料喷射器的样本值和燃料供给水平值。换句话说，燃料补偿模块54根据第一燃料喷射器在当前所需的燃料续航力下是处于燃料供给过度状态还是燃料供给不足状态，来调整供应到第一燃料喷射器的经验燃料量。
在本实施例中，喷射器控制系统50连续地在每个燃料喷射器22上执行操作。而且，喷射器控制系统50在喷射器控制系统50的操作之间保持一段时期的未激活状态。
现在参看图3，接下来将更加详细地描述用于运行喷射器控制系统50的示例性方法300。对于每个燃料喷射器22都执行方法300。控制在步骤302开始方法300的执行。在步骤304，控制确定发动机12是否工作在稳态工作点。如果发动机12没有工作在稳态工作点，则方法300返回到步骤304。如果发动机12工作在稳态工作点，则控制前进到步骤306。在步骤306，控制冻结喷射器22的燃料供给量。在步骤308，控制确定发动机12的第一平均发动机速度。在步骤310，控制从第一喷射器移除喷射器燃料量并将该喷射器燃料量分配到燃料喷射器22的其他燃料喷射器。
在步骤312，控制确定发动机12的第二平均发动机速度。在步骤314，控制确定第一和第二平均发动机速度之间的差值。在步骤316，控制确定第一和第二平均发动机速度之间的差值的绝对值是否大于发动机速度变化值。如果绝对值大于发动机速度变化值，则控制前进到步骤318。在步骤318，控制确定第二平均发动机速度是否大于第一平均发动机速度。如果第二平均发动机速度小于第一平均发动机速度，则控制在步骤320中降低燃料供给水平值。如果第二平均发动机速度大于第一平均发动机速度，则控制在步骤322增加燃料供给水平值。
在步骤324，控制增加样本值。在步骤326，控制确定样本值是否大于样本阈值，如果样本值不大于样本阈值，则控制返回到步骤308。如果样本值大于样本阈值，则控制前进到步骤328。在步骤328，控制确定燃料供给水平值的绝对值是否大于燃料供给变化。如果绝对值不大于燃料供给变化，则控制前进到步骤340。如果绝对值大于燃料供给变化，则控制前进到步骤330。在步骤330，控制确定燃料供给水平值是否大于燃料供给阈值(即，零)。如果燃料供给大于燃料供给阈值，则控制在步骤332中，在用于当前燃料续航力下的第一喷射器的经验燃料量上，加上标准燃料量。如果燃料供给水平值小于燃料供给阈值，则控制从经验燃料量减去标准燃料量。在步骤336，控制解冻燃料喷射器22的燃料供给量，并且以经验燃料量补偿第一喷射器的所需的燃料供给量。在步骤338，控制清除样本和与当前燃料续航力下的第一燃料喷射器相关的燃料供给水平值。在步骤340，方法300结束。
根据上面的描述，本领域技术人员能够想到本发明的宽范围的教导能够以不同的方式实现。因此，尽管本发明结合特定示例进行了说明，但由于通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域技术人员能够很容易地想到其他变更，所以本发明实际的范围不受其限定。