[发明专利]操作内燃发动机的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种操作内燃发动机的方法。

背景技术

内燃发动机设置有汽缸，每一个汽缸都包括联接以旋转曲轴的活塞。燃料和空气混合物被喷入每一个汽缸的燃烧室中且点燃，产生导致活塞的往复运动的热膨胀废气，该燃料由喷射器提供，该喷射器从燃料共轨接收高压燃料，该燃料共轨和高压燃料泵成流体连通。

内燃发动机还通常装备有电子控制单元（ECU），且曲轴通常装备有适于发送曲轴信号至ECU的曲柄位置传感器。

为了改进发动机（特别是具有共轨燃料喷射系统的柴油发动机）中排气排放物的特性并降低燃烧噪声，采用了所谓的多燃料喷射模式，根据其在每一个发动机循环中在每一个汽缸中喷射的燃料的量被分成多次喷射。因此，典型的多喷射模式可包括预喷射（也称作先导喷射），其可继而分成两个或更多个喷射脉冲，其后是一个或多个主喷射脉冲，其后是多个后或后期喷射脉冲。

先导喷射脉冲对燃烧噪音和排气排放物两者的水平都有影响，且其持续时间或供能时间（ET）通常被映射在电子喷射控制单元的存储器中。供能时间的映射值被参照具有标称特性（即构件无漂移）的喷射系统预先确定。

但是，实际由喷射器喷入对应的发动机汽缸中的燃料值不可避免的受相对于希望或标称值偏移影响，且该事实在车辆的寿命中导致燃烧噪声和排气排放物特性的变动。

因此，使用燃料补偿策略来校准在喷射器寿命期间在燃烧中喷入的燃料量，其调节喷射器供能时间以在喷射器的寿命上实现燃料喷射量的重复的性能以及准确性。

而且，先导喷射处在喷射器性能的强非线性范围中，并由此更需要经受补偿策略。

为了校准燃料喷射量，在发动机过速运转（overrun）期间（例如当机动车的驾驶者释放在加速器踏板上的压力时）执行喷射器供能时间策略。

在这些过速运转中，发动机的电子控制单元命令在发动机的一个汽缸中的可校准的测试喷射（例如，1mm³燃料），而其他喷射器被停止供能。

喷射的燃料量和曲轴加速度成比例，且喷射器供能时间策略处理曲轴正时，以获得和加速区成比例、且从而和喷射的燃料成比例的信号。

计入下列考量对曲轴加速度信号进行处理。

在内燃往复运动发动机中，由于热动力学循环，每个汽缸中的气压扭矩都是周期性函数。在4冲程发动机中，汽缸扭矩具有720°CR的周期（频率为0.5W）。因此，4冲程发动机中的气压扭矩可表达为基础频率为0.5W的傅里叶序列（从而序列中涉及的频率是0.5w、1.0w、1.5w、2.0w、2.5w、3.0w等）。具有0.5w频率的基础频率被称作0.5阶组分。其具有720°CR的周期。

喷射器供能时间信号处理策略选择0.5阶（用于发动机的喷射阶，其中仅1汽缸喷射且其他不喷射，意味着每720°CR一次喷射），且将该信号和预定的阈值进行比较，以检测先导喷射燃料量的正确的喷射器供能时间。

但是曲轴信号对噪声非常敏感，且噪声频率可独立于驱动系：从经验上来说，特别是在高档位的情形中，特征驱动系共振频率非常接近为喷射器供能时间学习策略选定的喷射阶数（0.5）：这在正确的供能时间估计上产生了错误，其对于噪声、排放物和驾驶性具有负面的影响，且在一些情形中，导致学习策略的中止。

从用于检测高档位的噪声共振频率的对不同驱动系和应用的分析来看，获得下列档位独立噪声频率的结果是可能的：

示例1

档位5->噪声频率0.4

档位6->噪声频率0.488

示例2

档位5->噪声频率0.357

档位6->噪声频率0.4465

此外，驱动系可具有不档位独立的噪声频率。这些噪声频率接近0.5阶的喷射频率，且其还可由于驱动系容限、产量扩展（production spread）和老化而发生变动。

在这些情形中，用于喷射器供能时间策略的对曲轴信号的处理的经典方法不足以获得有价值的信号。

当考虑许多车辆处于燃料节约的目的具有高齿轮比时，该问题更为严重。

此外，在许多情形中，取决于特别是在高速公路上的驾驶方式，产生当车辆处在高档位中时运行的喷射器供能时间策略。

本发明的实施例的目的是在噪声驱动系情形中将燃料输送补偿策略拓展到更高的档位。

另一目的是提供不使用复杂装置且通过利用车辆的电子控制单元（ECU）的计算能力来补偿燃料输送的方法。

本公开的另一目的是通过简单、合理和廉价的解决方式达到这些目标。