專利名稱:預(yù)測燃料噴射量的系統(tǒng)和方法以及發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明主要涉及具有電起動燃料噴射器的內(nèi)燃機(jī),該噴射器將燃料噴入發(fā)動機(jī)的燃燒室。本發(fā)明尤其涉及一種系統(tǒng)和方法,該系統(tǒng)和方法在計算由燃料噴射器在噴射期間所噴射的燃料量的過程中應(yīng)用了幾個變量,這些變量例如包括噴射器控制壓力和施加給該燃料噴射器的噴射器起動信號的持續(xù)時間。
背景技術(shù):
一種已知的發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)包括一個基于處理器的發(fā)動機(jī)控制器,該控制器處理各種數(shù)據(jù),進(jìn)而為發(fā)動機(jī)提供燃料噴射數(shù)據(jù)。燃料噴射數(shù)據(jù)代表將要供應(yīng)給發(fā)動機(jī)用于燃燒的燃料量。該控制系統(tǒng)還包括噴射器控制組件,或者是噴射器驅(qū)動組件,用于操作燃料噴射器,該燃料噴射器按照相應(yīng)燃料噴射數(shù)據(jù)的噴射量將燃料噴射進(jìn)入發(fā)動機(jī)。來自于發(fā)動機(jī)控制器的燃料噴射數(shù)據(jù)被提供給噴射器控制組件,該噴射器控制組件有自己的處理器,以便處理提供來的數(shù)據(jù),從而得出合適的數(shù)據(jù),促使燃料噴射器按照與發(fā)動機(jī)控制器計算出的燃料噴射數(shù)據(jù)相關(guān)的噴射量來噴射燃料。出于此處不必討論的任何一種或多種原因,當(dāng)發(fā)動機(jī)控制策略和/或噴射器校準(zhǔn)使其適合這么做時,噴射器控制組件可以對所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的調(diào)整。
噴射器控制組件還包括噴射器驅(qū)動器,每個驅(qū)動器給各個燃料噴射器的電致動器發(fā)送電流信號。燃料噴射器可以有一個或多個電致動器,這取決于它的特定構(gòu)造。施加給燃料噴射器以促使燃料噴射的信號通常稱之為脈寬調(diào)制信號。在具有單個致動器的燃料噴射器情況中,起動信號是真脈沖,其脈寬設(shè)定噴射的時間量,因此施加該脈沖后,基本上決定了噴射器噴入相應(yīng)發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)的燃料量。在所述的已知發(fā)動機(jī)控制器中,由噴射器控制組件通過處理發(fā)動機(jī)控制器提供給它的燃料噴射數(shù)據(jù)計算脈寬。
任何特定燃料噴射器的電起動的特定特征取決于燃料噴射器的特定結(jié)構(gòu)。前面所提到的是單致動器型的。另一種燃料噴射器,即一種用于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器,包括加強柱塞,以便直接向相關(guān)發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)產(chǎn)生高壓燃料噴射。該加強柱塞包括給定端部面積的頭部和具有較小的端部面積的柱塞桿或桿,該頭部暴露在控制室內(nèi)的控制液體中,例如油中,該柱塞桿暴露在噴射室內(nèi)液體燃料中。電致動器包括滑閥,該滑閥采用兩個電致動器,即螺旋線圈,來進(jìn)行控制,將加壓控制液體導(dǎo)入控制室內(nèi),并將控制液體從該控制室中排走。
當(dāng)一個用于啟動燃料噴射的電信號被施加給兩個滑閥電致動器中的一個時,控制液體在壓力作用下通過滑閥的一部分導(dǎo)入控制室,以使加強柱塞下行,并促使噴射室內(nèi)的燃料在壓力作用下從燃料噴射器的噴嘴噴入相關(guān)發(fā)動機(jī)汽缸。加強柱塞按一定系數(shù)放大了控制液體的壓力,該系數(shù)等于頭部面積與活塞桿尾端面積的比值,進(jìn)而導(dǎo)致該放大的壓力被施加給噴射室內(nèi)的液體燃料。因此,使燃料以實際高于控制液體壓力的壓力噴射到燃燒室中。
當(dāng)用于終止燃料噴射的電信號被施加給另一個電致動器時,滑閥進(jìn)行工作,以終止加強柱塞的下行,但允許控制液體通過滑閥的另一部分從控制室中排出,致使加強柱塞能上行,以使噴射室中重新充入液體燃料,以準(zhǔn)備下一噴射過程。
具有上述滑閥的燃料噴射器的例子描述在美國專利NO.3837324,NO.5460329,NO.5479901和NO.5597118中。
在單個電致動器控制一個燃料噴射閥的情況中,施加給致動器的電脈沖的開始啟動噴射,而且當(dāng)脈沖結(jié)束時噴射終止。噴射時間因此由施加給噴射器致動器的實際電脈沖的脈寬,即持續(xù)時間,來設(shè)定。
通常指定的美國專利NO.6029628是一個燃料噴射器的例子,該噴射器包括兩個電致動器,這兩個致動器分別操作各閥機(jī)構(gòu)。供給閥機(jī)構(gòu)由一個電供給閥致動器控制,用于有選擇性地控制流經(jīng)供給通道的控制液體流,以使加強柱塞下行。排出閥機(jī)構(gòu)由一電排出閥致動器控制,用于有選擇性地控制流經(jīng)排出通道的控制液體流。每個閥致動器都是可選擇地彼此單獨操作,以有選擇地操作各自獨立的閥機(jī)構(gòu)。當(dāng)排出閥機(jī)構(gòu)沒起動時,供給閥機(jī)構(gòu)的起動啟動噴射,當(dāng)排出閥機(jī)構(gòu)起動時,噴射終止。
使用兩個電信號來設(shè)置燃料噴射的持續(xù)時間(每一個信號施加給該兩個驅(qū)動器中各一個),就象前面所描述的具有兩個用于操作滑閥致動器的燃料噴射器所述的那樣,原因是兩個致動器之間的起動時間的差,而不是實際電脈沖的持續(xù)時間控制噴射的持續(xù)時間。但是兩個電信號在效果上限定了用于操作燃料噴射器的脈寬,該脈寬相當(dāng)于單個脈沖信號的脈寬,該單脈沖信號決定只有一個電致動器的燃料噴射器的噴射時間。因此,結(jié)合上下文,該脈寬應(yīng)理解為包括單個信號的實際脈寬或從一個信號啟動噴射并用另一個信號終止噴射的這種應(yīng)用中產(chǎn)生的等效脈寬。
這種已知的發(fā)動機(jī)控制器還包括一個或多個查詢表,其處理器應(yīng)用此表來計算期望的燃料噴射數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)然后經(jīng)過處理以計算出控制燃料噴射器的電脈沖的寬度。這些查詢表從燃料噴射器的實際測試中得來。燃料噴射器根據(jù)噴射器控制壓力和起動信號脈寬的值的各種組合來測繪。每一種值的組合都為期望的燃料噴射數(shù)據(jù)限定了對應(yīng)值。需要足夠多的組合來覆蓋變量的相關(guān)范圍,但是所能獲得的查詢表的大小最后決定了有多少組合能實際上儲存在控制器的儲存器中。
增加查詢表的大小從而增加能儲存的組合數(shù),將賦予查詢表更高的分辨率,這對增加燃料精度是有用的。但增加容納儲存數(shù)據(jù)所需的電子儲存介質(zhì)的尺寸將增加控制器的成本。為獲得更大量的數(shù)據(jù)需要更多的數(shù)量的測繪。
較少的儲存組合數(shù)會降低分辨率,并因此會降低燃料噴射精度。為了導(dǎo)出期望的燃料噴射數(shù)據(jù),處理器有時可能得插入測繪數(shù)據(jù),而且在燃料噴射器出現(xiàn)非線形性的地方,線形插入不能得出那種從具有更高分辨率的更大的表中所取得的精度。
不考慮燃料噴射器的種類或如何將燃料噴射器數(shù)據(jù)測繪進(jìn)控制器中,為確保合適的燃料供給,燃料噴射器的校準(zhǔn)也是很重要的。大規(guī)模生產(chǎn)方法因固有地引起不同燃料噴射器之間的校準(zhǔn)的變化,但是用這些方法可以使這些變化的范圍減到最小,但這些范圍完全夠用了,以致于根據(jù)多種不同校準(zhǔn)種類或校準(zhǔn)組來劃分各種不同種類的噴射器這種方法可以適用于大規(guī)模生產(chǎn)。前面所描述的燃料噴射器數(shù)據(jù)的測繪因而代表著平均數(shù)據(jù),該平均數(shù)據(jù)從多個獨立的燃料噴射器數(shù)據(jù)的測繪中獲得,這些獨立的燃料噴射數(shù)據(jù)從所有燃料噴射器中統(tǒng)計得出,其中所計算出的燃料噴射數(shù)據(jù)可以被進(jìn)一步處理,以用于計算各個燃料噴射器校準(zhǔn)。
因此,在被安裝到發(fā)動機(jī)之前,一個用大規(guī)模生產(chǎn)方法生產(chǎn)出的燃料噴射器先工作以便得出其實際校準(zhǔn)。該實際校準(zhǔn)決定燃料噴射器屬于那些不同的校準(zhǔn)種類中的具體哪一種。然后該燃料噴射器根據(jù)此特定種類來標(biāo)識。在制造發(fā)動機(jī)的時候,相應(yīng)的發(fā)動機(jī)控制器以這樣一種方式進(jìn)行編程,即使控制器可以得到用于每一種特定發(fā)動機(jī)汽缸的特定燃料噴射器校準(zhǔn)類別??刂破饔么藬?shù)據(jù)來校準(zhǔn)傳給燃料噴射器的電控制信號,尤其是用發(fā)動機(jī)控制器計算出的給定噴射數(shù)據(jù)來確?;旧蠈⑾嗟鹊娜剂蠂娚淞?,噴射到每個燃燒室中。
美國專利NO.5575264披露了一種用于將實際性能數(shù)據(jù)和燃料噴射器聯(lián)系起來的方法。數(shù)據(jù)在儲存在介質(zhì)中,例如電可擦可編程得只讀存儲器(EEPROM)中,該介質(zhì)安裝在燃料噴射器主體上,并適合被相應(yīng)的發(fā)動機(jī)控制器讀取。
美國專利NO.5839420涉及一種為燃料噴射器的變化性而對一燃料噴射系統(tǒng)進(jìn)行補償?shù)姆椒?。每一個燃料噴射器都包括存儲介質(zhì),該介質(zhì)包括識別燃料噴射器的實際校準(zhǔn)的校準(zhǔn)代碼。有關(guān)發(fā)動機(jī)控制器基于燃料噴射器的校準(zhǔn)代碼,將每一個燃料噴射器原始的激活時間轉(zhuǎn)化為校準(zhǔn)的激活時間。
美國專利NO.5634448涉及另外一種為燃料噴射器的變化提供補償,進(jìn)而使燃料噴射器平衡的方法。
美國專利NO.4402294涉及一種校準(zhǔn)燃料噴射器的系統(tǒng)。
其它涉及計算發(fā)動機(jī)燃料和/或校正計算因數(shù),如單個燃料噴射器校準(zhǔn),的系統(tǒng)和方法的專利有美國專利NO.4379332;NO.4619234;和NO.5806497。
在需要很大的努力來測繪并對各燃料噴射器進(jìn)行校正,且需要足夠量的測繪數(shù)據(jù)以覆蓋影響發(fā)動機(jī)燃料噴射的變化參數(shù)的相關(guān)范圍的大量介質(zhì)的情況下,如前所述,理想的是提供一種這樣的系統(tǒng)和方法,該方法減小了測繪困難的程度和所需的數(shù)據(jù)存儲量。本發(fā)明的目的就是朝此方向努力的。
發(fā)明簡述本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法,該系統(tǒng)和方法用于計算噴射過程中的燃料噴射量,而不用一個或多個查詢表,該查詢表包含期望的發(fā)動機(jī)燃料噴射值,該期望燃料噴射值與各變量參數(shù),例如噴射器控制壓力和起動信號脈沖寬度,的不同組合關(guān)聯(lián)。而且,本發(fā)明的系統(tǒng)和方法還包括根據(jù)可得出該期望發(fā)動機(jī)噴射燃料值的最終結(jié)果值的公式來處理各變量參數(shù)。處理過程由處理器執(zhí)行得很快,足以能實時地連續(xù)更新所期望的發(fā)動機(jī)燃料噴射。
一相關(guān)方面的內(nèi)容涉及一種用于得出該公式的系統(tǒng)和方法,包括得出用在公式中的某些系數(shù)。
因此,本發(fā)明更上位的內(nèi)容涉及一種得出公式的方法,該公式用于計算在噴射過程中由電起動燃料噴射器噴射的燃料量,其中噴射持續(xù)時間由施加給燃料噴射器的電信號持續(xù)時間設(shè)定,而噴射壓力由施加給燃料噴射器的工作液體壓力設(shè)定。該方法包括通過給燃料噴射器施加各種組合的方法來測繪燃料噴射器,這些組合是挑選出的不同工作液體壓力與挑選出的不同電信號持續(xù)時間的組合。針對每一組合,進(jìn)行燃料噴射量測量,以為該組合形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)組,該數(shù)據(jù)組包括相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力,相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間,和噴出的燃料量,該燃料量是在燃料噴射器應(yīng)用了此相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力和相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間的情況下所噴射得到的燃料量。將來自于數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,用以建立用于計算燃料噴射量的多項數(shù)學(xué)公式中的各項,其中該公式中的各項包括用作變量的電信號持續(xù)時間和工作液體壓力。
本發(fā)明的另一更上位的內(nèi)容涉及一種用于導(dǎo)出一公式的系統(tǒng),該公式用于計算在噴射過程中由電起動燃料噴射器噴射的燃料量,其中噴射持續(xù)時間由施加給燃料噴射器的電信號持續(xù)時間設(shè)定,噴射壓力由施加給燃料噴射器的工作液體壓力設(shè)定。該系統(tǒng)包括利用給燃料噴射器施加不同組合來測繪燃料噴射器的裝置,這些組合是挑選出的不同工作液體壓力與挑選出的不同電起動信號持續(xù)時間之間的組合。針對每一組合,進(jìn)行燃料噴射量測量,以為該組合建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)組,這些數(shù)據(jù)組包括相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力,相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間,和噴出的燃料量,該燃料量是在燃料噴射器應(yīng)用了此相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力和相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間的情況下所噴射得到的燃料量。一處理器處理來自于數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù),以建立一多項數(shù)學(xué)公式中的各項,該公式用于計算燃料噴射量,其中公式中的各項包括用作變量的電信號持續(xù)時間和工作液體壓力。
本發(fā)明的另一更上位的內(nèi)容涉及內(nèi)燃機(jī),該內(nèi)燃機(jī)包括一個或多個電起動燃料噴射器,每一個燃料噴射器都向發(fā)動機(jī)中各自的燃燒室噴射燃料,作為噴射器控制壓力和電起動信號持續(xù)時間的函數(shù),該信號持續(xù)時間設(shè)定燃料噴射的持續(xù)時間,以取得一至少部分由期望的燃料噴射數(shù)據(jù)決定的噴射量,該期望數(shù)據(jù)代表發(fā)動機(jī)期望噴射的燃料。一個發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括一個或多個處理器,這些處理器為每個燃料噴射器計算期望的燃料噴射數(shù)據(jù)和來源于此期望的燃料噴射數(shù)據(jù)的電起動信號持續(xù)時間。該計算是用這種處理方式進(jìn)行的,即處理期望的燃料噴射數(shù)據(jù)和代表噴射器控制壓力的數(shù)據(jù),包括根據(jù)一個數(shù)學(xué)公式來處理與期望的燃料噴射數(shù)據(jù)和代表噴射器控制壓力數(shù)據(jù)相關(guān)的一些數(shù)據(jù),此計算用以得出這樣一些數(shù)據(jù),即控制系統(tǒng)進(jìn)一步處理這些數(shù)據(jù)后,進(jìn)而可以計算出電起動信號的持續(xù)時間。
前面所述的內(nèi)容和本發(fā)明的更進(jìn)一步的特征和優(yōu)點一起,將在隨后的本發(fā)明優(yōu)選實施例的披露中得以體現(xiàn),該優(yōu)選實施例此時是實現(xiàn)本發(fā)明所預(yù)期到的最好方法。說明包括附圖,下面將進(jìn)行簡要描述。
附圖簡述
圖1是用于實施本發(fā)明的一些裝置的示范性實施例的通用原理圖。
圖1A是來源于本發(fā)明的示范性發(fā)動機(jī)和控制系統(tǒng)的通用原理圖。
圖2是解釋實施本發(fā)明的一些步驟的示例圖。
圖3是示出附加步驟的示意圖。
圖3A是圖3的一部分的放大圖。
圖4是實際燃料測量值與從本發(fā)明的原理中導(dǎo)出計算出的期望值之間的對比示意圖。
圖5是在幾種不同的噴射器控制壓力下,期望的燃料噴射和脈寬之間的關(guān)系示意圖,該關(guān)系是利用本發(fā)明的原理導(dǎo)出來的。
圖6是類似于圖2和圖4的一幅圖,但是坐標(biāo)軸相反,該圖示出了實際燃料測量值與從本發(fā)明的原理中導(dǎo)出計算出的期望值之間的對比。
優(yōu)選實施例描述圖1A示出了示范性發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)10的示意圖,該控制系統(tǒng)利用從一種將在隨后結(jié)合附圖1進(jìn)行描述的方法得出的各種結(jié)果??刂葡到y(tǒng)10包括基于處理器的發(fā)動機(jī)控制器12和一噴射器控制組件或用于控制電起動燃料噴射器16運行的噴射器驅(qū)動組件14,該噴射器16將燃料噴入內(nèi)燃機(jī)18,例如噴入一個給汽車提供動力的多缸壓燃式內(nèi)燃機(jī)中的燃燒室。雖然圖1A中示出了只有一個汽缸20的布置,但是各個燃料噴射器16分別對應(yīng)于一個汽缸。每個燃料噴射器都包括一個主體,該主體安裝在發(fā)動機(jī)上并具有一個噴嘴,通過該噴嘴燃料可以噴射進(jìn)入相應(yīng)的發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)。
控制器12通過噴射器控制組件14來操作每個燃料噴射器16,促使組件14內(nèi)的各個驅(qū)動器電路(沒示出)在發(fā)動機(jī)工作循環(huán)過程中的合適時間起動各個燃料噴射器??刂破?2的處理器處理各種數(shù)據(jù),以導(dǎo)出由各單個燃料噴射器噴射并代表期望的燃料量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將被稱之為期望燃料噴射數(shù)據(jù),以符號vfdes表示。該期望燃料噴射數(shù)據(jù)被提供給噴射器控制組件14,該組件有自己的處理器,該處理器用于進(jìn)一步處理提供來的數(shù)據(jù),以導(dǎo)出依次轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號的數(shù)據(jù),用于操作燃料噴射器的噴射器驅(qū)動器。噴射器控制組件14也可以獲得代表當(dāng)前噴射器控制壓力ICP的數(shù)據(jù)。
每個燃料噴射器16都包括一個電起動噴射裝置,比如前面所描述的一種。來自于噴射器的燃料噴射由一啟動電信號啟動,該電信號由各自的驅(qū)動電路施加給燃料噴射器。當(dāng)電信號變?yōu)榻K止電信號時,燃料噴射就終止。在噴射器只具有一個電致動器的情況下,啟動電信號可以是一矩形脈沖的上升邊,終止信號是矩形脈沖的下降邊。在兩邊之間的時間是脈沖寬度,該脈寬可以根據(jù)將要噴射的燃料噴射量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此,當(dāng)一個真脈寬調(diào)節(jié)信號被用來操作燃料噴射器時,用脈沖的上升邊作為噴射啟動信號及用下降邊作為噴射終止信號時,啟動和終止電信號間的定時決定了噴射燃料的燃料量,而且實際的脈寬是可以調(diào)整的,以顧及到其它的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)在某種特定的時候適合用于對vfdes進(jìn)行某些調(diào)整。
因此噴射器控制組件14有時可以對從控制器12處接收到的期望燃料噴射數(shù)據(jù)vfdes進(jìn)行一定的調(diào)整,以形成提供給燃料噴射器的電流信號的脈沖寬度。燃料控制組件14對由控制器12提供的期望燃料噴射數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整的一個原因是,對特定燃料噴射器的某種特定性能進(jìn)行補償,例如前面所提到的噴射器的校準(zhǔn)。本發(fā)明系統(tǒng)和方法的實現(xiàn)提供了一種系統(tǒng)和方法,即是本申請人的專利申請“用于發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的燃料噴射器校準(zhǔn)的系統(tǒng)和方法,該方法用數(shù)學(xué)公式計算噴射持續(xù)時間(SYSTEM AND METHOD FOR CALIBRATING FUELINJECTORS IN AN ENGINE CONTROL SYSTEM THAT CALCULATESINJECTION DURATION BY MATHEMATICAL FORMULA)”,序列號為NO.10/039387,2001年10月29日提交申請(代理人登記號為NO.D5146)。對期望數(shù)據(jù)作出調(diào)整的另一個原因,一個在此不必討論的原因,是對某些主要條件的補償,這些條件否則會引起燃料的實際噴射量偏離期望噴射量,例如一個冷啟動。
提供給噴射器控制組件14的期望燃料噴射數(shù)據(jù)vfdes代表了一定的信號脈寬,根據(jù)發(fā)動機(jī)和外界的某些基本條件,該信號將施加給一個燃料噴射器,以便發(fā)動機(jī)汽缸供給相應(yīng)量的燃料。
在有兩個電致動器的例子中,其中一個致動器被激活用以啟動燃料噴射,另一個則被激活用以終止燃料噴射,各單獨的信號分別施加給各致動器。但是,如前所說明的,施加這兩個信號之間的時間差相當(dāng)于此單個電起動信號的脈沖寬度。本發(fā)明參考附圖的進(jìn)一步描述在雙致動器型的燃料噴射器中已經(jīng)提前提到。
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)出用于計算由每個燃料噴射器16噴射的燃料量的公式的系統(tǒng)和方法。此公式被編程在發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)10的一個處理器中。該方法包括通過應(yīng)用不同組合的方法測繪一個代表性的燃料噴射器16,這些組合是挑選出的不同工作液體壓力與挑選出的不同電起動信號持續(xù)時間之間的組合。針對每一種組合,噴出的燃料量都要進(jìn)行測量以為該組合建立一相應(yīng)的數(shù)據(jù)組。每一個數(shù)據(jù)組都包括相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力,相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間,和噴出的燃料量,該燃料量是在燃料噴射器應(yīng)用了此相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力和相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間的情況下得到的噴射燃料量。測繪裝置大致如圖1所示,包括多件測量設(shè)備和處理裝置。
由于此例子中的燃料噴射器有兩個電致動器,一第一信號P1通過激活其中一個致動器的方法被用來啟動燃料噴射,一第二信號P2通過激活另一個致動器的方法被用來終止燃料噴射。因此,測繪的結(jié)果包括一些數(shù)據(jù)組,每組中都含有P1數(shù)據(jù),P2數(shù)據(jù),噴射器控制壓力數(shù)據(jù),和燃料噴射量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)組被整理成組群,致使給定群組的數(shù)據(jù)組中的噴射器控制壓力數(shù)據(jù)是相同的。對每一組群中的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行多重線性回歸處理(multiple linear regression)。下面是一個實際的測繪例子,該測繪是在一個特定的燃料噴射器上進(jìn)行的。(多重多項式回歸能對一定壓力范圍內(nèi),例如低噴射器控制壓力范圍內(nèi)的噴射器控制壓力,進(jìn)行處理,此時線性處理是有問題的。)用于多重線性回歸的方程式如下所示,這些公式摘自于“工程師和科學(xué)家用的概率和統(tǒng)計”,Walpole and Myers出版社出版。(1978年第二版,1985年第三版,MacMillan,NY,NY)。
nb0+b1Σi=1nx1i+b2Σi=1nx2i+b3Σi=1nx3i=Σi=1nyi]]>
b0Σi=1nx1i+b1Σi=1nx1i2+b2Σi=1nx1ix2i+b3Σi=1nx1ix3i=Σi=1nx1iyi]]>b0Σi=1nx2i+b1Σi=1nx1ix2i+b2Σi=1nx2i2+b3Σi=1nx2ix3i=Σi=1nx2iyi]]>b0Σi=1x3i+b1Σi=1x1ix3i+b2Σi=1x2ix3i+b3Σi=1x3i2=Σi=1x3iyi]]>其中x1=P1,x2=P2,x3=噴射器控制壓力,n=測量數(shù),y=燃料噴射量。
針對三種不同的噴射器控制壓力下的b0,b1,b2和b3求解方程,此例子中的三種壓力分別為6Mpa,12Mpa,和24Mpa。這將導(dǎo)出下面的關(guān)于燃料噴射量(每一次噴射的燃料體積或行程)的方程式 繪制出三種噴射器控制壓力下的實際數(shù)據(jù)與它們各自的預(yù)測值之間的相關(guān)平面圖,并顯示出于圖2中。從圖中45度的直線擬合中可以看出,在單個基礎(chǔ)上的相關(guān)性都很好,約95%-96%的置信度。
由于運行無限個方程是不切實際的,每一個該方程都代表著無限個可能的燃料噴射量中的一個值,因此本例子中的下一步涉及到?jīng)Q定具體哪些方程能最好地代表單個系數(shù)。這一點可以通過繪制出系數(shù)與噴射器控制壓力之間的平面圖以獲取最好擬合的方式來達(dá)到,如圖3和3A所示。
從系數(shù)直線擬合與噴射器控制壓力之間的方程中,獲得了如下的系數(shù)方程 然后將這些系數(shù)用到方程的對應(yīng)項中去,同時包括一個漂浮因子,就可以導(dǎo)出如下所示的用于燃料噴射量的通用方程
(0.0029*ICP+0.011)*P1+(0.0187*ICP-0.009)*P2+]]>(-0.6625*ICP+3.3953*ICP-4.3539)*ICP]]>FuelDelivery(mm3Stroke)=13+(5.9847*ICP-40.211*ICP+34.967+]]>(0.0029*ICP+0.011)*P1+(0.0187*ICP-0.009)*P2+]]>(-0.6625*ICP+3.3953*ICP-4.3539)*ICP]]>因此前面所述的內(nèi)容顯示,來自于數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后建立了一個多項數(shù)學(xué)公式中的各項,該公式能用來計算燃料噴射量,其中公式中的各項包括用作變量的電信號持續(xù)時間和工作液體壓力。
圖4驗證了用通用方程或公式的方法,該通用方程或公式是根據(jù)本發(fā)明的方法導(dǎo)出來的,能根據(jù)P1,P2和噴射器控制壓力計算出這種噴射器在特定運行范圍內(nèi)所燃料噴射量,并具有令人滿意的精度。
可以理解的是,每一種特定的燃料噴射器都需要導(dǎo)出自己獨特的通用公式。
圖5所示的相關(guān)性以特定的例子中6-24Mpa之間的線性部分為依據(jù)。由于噴射器控制壓力的波動及產(chǎn)生非線性條件的因素,因此6Mpa以下和最大的燃料噴射處的精度是成問題的,出于這些原因,可能會需要進(jìn)行多重多項式回歸,如前所述。
使用公知的統(tǒng)計軟件SIGAM PLOT,則有可能通過應(yīng)用非線性回歸模型來改進(jìn)此通用的公式。非線性回歸的應(yīng)用是在已經(jīng)導(dǎo)出了通用公式的前提之下進(jìn)行的,如前所述。通用方程和三個自變量(P1,P2,和噴射器控制壓力)的數(shù)據(jù)組以及一個因變量(燃料噴射量)一起被輸入SIGMA PLOT軟件,曲線擬合收緊。圖6示出了改進(jìn)后的校正設(shè)置。建立了一個98%的R2值。
改進(jìn)后的公式如下 (0.008461*ICP+0.011)*P1+(0.01866*ICP-0.009)*P2+]]>(-0.9927*ICP+4.628*ICP-4.3539)*ICP]]>
一個經(jīng)驗公式的產(chǎn)生給控制策略設(shè)計者和發(fā)動機(jī)校準(zhǔn)者帶來了顯著簡化控制策略和校準(zhǔn)步驟的機(jī)會,該經(jīng)驗公式能預(yù)測出在6-24Mpa范圍內(nèi)校正設(shè)置達(dá)到98%情況下的燃料輸出。
發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的處理器可以很快地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,足以實時地用上述通用方程式或其優(yōu)化形式計算出噴射器驅(qū)動的持續(xù)時間。在這種情況下,控制系統(tǒng)中可用上述兩個方程式中的任意一個進(jìn)行編程,但必須用重新安排的方程式來解出P2。發(fā)動機(jī)控制器進(jìn)行一些數(shù)據(jù)處理,該數(shù)據(jù)與計算期望的發(fā)動機(jī)燃料相關(guān),該計算是根據(jù)噴射器的每個噴射過程或一個沖程所噴出的燃料量進(jìn)行的。將所計算出的數(shù)據(jù)與一個包含在控制系統(tǒng)中的預(yù)定極限進(jìn)行比較,此計算出的數(shù)據(jù)代表期望的燃料噴射。當(dāng)所期望的燃料噴射數(shù)據(jù)超過了預(yù)定極限時,控制系統(tǒng)就選擇一個預(yù)先確定的常量作為P1的數(shù)據(jù),但是當(dāng)期望的燃料噴射數(shù)據(jù)等于或小于預(yù)定極限時,就在公式中用P2代替P1的方式使P1和P2相等。處理的結(jié)果是給P2限定了一個值的數(shù)據(jù),與P1數(shù)據(jù)一起限定出了燃料噴射的持續(xù)時間,該燃料噴射持續(xù)時間將促使在噴射過程中的燃料噴射量基本上相當(dāng)于期望的燃料噴射數(shù)據(jù),該噴射過程是在給定的噴射器控制壓力ICP下進(jìn)行的,此結(jié)果忽略了一些可能的用以補償某些影響的調(diào)整時刻,這些調(diào)整是由一些如前所述的需要調(diào)整的因素引起的。即使在進(jìn)行調(diào)整時,實際噴射量也至少是主要由此通用公式或其優(yōu)化形式?jīng)Q定,該公式被重新安排用于導(dǎo)出設(shè)定噴射驅(qū)動持續(xù)時間的數(shù)據(jù),以得出一燃料噴射量。從前面說列出的相關(guān)專利申請(Attorney Docket NO.5146)中可以看出,此通用公式,或其優(yōu)化形式,可以進(jìn)行改編,以顧及到發(fā)動機(jī)中每一燃料噴射器的具體校準(zhǔn)。這是可能的,即特定的控制策略還可以時常調(diào)整該改編的公式以補償某些需要補償?shù)挠绊?,如冷啟動?br>
某些燃料噴射策略采用一引射噴射,后面再跟一主噴射。本發(fā)明的原理可以應(yīng)用到這種噴射策略的一種或兩種噴射中。
雖然只對一個給出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了解釋和描述,但是應(yīng)該認(rèn)識到本發(fā)明的原理適用于如下權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)出用于計算由一電起動燃料噴射器在噴射過程中燃料噴射量的公式的方法,其中噴射持續(xù)時間由施加給燃料噴射器的電信號的持續(xù)時間來設(shè)定,燃料噴射的壓力由施加給燃料噴射器的工作液體壓力來設(shè)定,該方法包括測繪燃料噴射器,該測繪是通過給燃料噴射器施加不同組合來進(jìn)行的,這些組合是挑選出的不同工作液體壓力與挑選出的不同電起動信號持續(xù)時間之間的組合,并針對每一組合,進(jìn)行燃料噴射量測量,從而為該組合建立一相應(yīng)的數(shù)據(jù)組,該數(shù)據(jù)組包括相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力,相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間,和噴出的燃料量,該燃料量是在燃料噴射器應(yīng)用了此相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力和相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間的情況下所得到的噴射燃料量;和處理來自于數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù),以建立多項數(shù)學(xué)公式中的各項,該公式用于計算燃料噴射量,其中公式中的各項包括用作變量的電信號持續(xù)時間和工作液體壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中處理步驟包括一中間步驟,該中間步驟包括針對每一個挑選出的工作液體壓力,處理這些來自于數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)組包括所述的挑選出的工作液體壓力,挑選出的電信號持續(xù)時間和噴出的燃料量,以建立系數(shù)數(shù)據(jù),該系數(shù)數(shù)據(jù)用于各中間公式的各項,該中間公式用于計算在此挑選出的工作液體壓力下燃料噴射量,作為電信號持續(xù)時間的函數(shù)
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其中中間處理步驟包括針對每個挑選出的工作液體壓力,通過線性回歸處理來自于數(shù)據(jù)組的電信號持續(xù)時間和燃料噴射量,建立用于各中間公式各項的系數(shù)數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)組包括所述挑選出的工作液體壓力。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,其中處理步驟包括一更進(jìn)一步的處理系數(shù)數(shù)據(jù)的中間步驟,該系數(shù)數(shù)據(jù)用于各中間公式的各項,以建立以用于該公式各項的系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù),以便計算燃料噴射量,后項包括作為變量的電信號持續(xù)時間和工作液體壓力。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其中更進(jìn)一步的中間步驟包括,建立以用于所述公式中各項的系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù),該公式通過根據(jù)最好的擬合處理來處理用于中間公式各項的系數(shù)數(shù)據(jù)計算燃料噴射量。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,該方法包括一更進(jìn)一步的中間步驟,該中間步驟包括用非線性回歸方法處理以用于所述公式各項的系數(shù)形式出現(xiàn)的數(shù)據(jù),該公式用于計算燃料噴射量,精練那些系數(shù)以提高公式精度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其中處理步驟包括根據(jù)產(chǎn)生某些數(shù)據(jù)的過程來處理電信號持續(xù)時間和燃料噴射量,其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)以所述公式一項用的系數(shù)形式出現(xiàn),它包含用作第一動力變量的電信號持續(xù)時間,另一部分?jǐn)?shù)據(jù)以該公式一項中用的系數(shù)形式出現(xiàn),它包含用作一個半動力(one-half-power)變量的工作液體壓力。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其中每一個電信號的持續(xù)時間由兩個變量來配合限定,其中一個變量啟動燃料噴射器的起動行為,開始進(jìn)行噴射,另一個變量則終止噴射器的起動行為,用以終止噴射,處理步驟包括一中間步驟,該中間步驟包括針對每一個挑選出的工作液體壓力,用線性回歸法處理這些來自于數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)組包括所述的挑選出的工作液體壓力,限定電信號持續(xù)時間的變量值和噴出的燃料量的變量值,以建立用于各中間公式各項的系數(shù)數(shù)據(jù),該中間公式用于計算在此挑選出的工作液體壓力下的燃料噴射量,作為上述一個和另一個變量的函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法,其中處理步驟包括更進(jìn)一步的處理系數(shù)數(shù)據(jù)的中間步驟,該系數(shù)數(shù)據(jù)用于各中間公式的各項,以建立以系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù),該系數(shù)用于公式的第一,第二和第三項,該公式用于計算燃料噴射量,其中第一項包括啟動噴射的一個變量,第二項包括另一個終止噴射的變量,第三項數(shù)包括作為變量的工作液體壓力。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其中更進(jìn)一步的中間步驟包括,建立以系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù),通過根據(jù)最好的擬合處理來處理用于所述中間公式的各項的系數(shù)數(shù)據(jù)使其作為第一,第二和第三項。
11.一種用于導(dǎo)出用于計算由一電起動燃料噴射器在噴射過程中燃料噴射量的公式的系統(tǒng),其中噴射持續(xù)時間由施加給燃料噴射器的電信號持續(xù)時間來設(shè)定,燃料噴射的壓力由施加給燃料噴射器的工作液體壓力來設(shè)定,該系統(tǒng)包括測繪裝置,該裝置用于測繪燃料噴射器,該測繪是通過給燃料噴射器施加不同組合的方法來進(jìn)行的,這些組合是挑選出的不同工作液體壓力與挑選出的不同電起動信號持續(xù)時間之間的組合,并針對每一組合,進(jìn)行燃料噴射量測量,從而為該組合建立一相應(yīng)的數(shù)據(jù)組,該數(shù)據(jù)組包括相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力,相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間,和噴出的燃料量,該燃料量是在燃料噴射器應(yīng)用了此相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力和相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間的情況下所得到的噴射燃料量;和處理裝置,該裝置用于處理來自于數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù),該處理用以建立多項數(shù)學(xué)公式中的各項,該公式用于計算燃料噴射量,其中公式中的各項包括用作變量的電信號持續(xù)時間和工作液體壓力。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng),其中處理裝置運作執(zhí)行一中間步驟,該中間步驟包括針對每一個挑選出的工作液體壓力,處理這些來自于數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)組包括所述的挑選出的工作液體壓力,挑選出的電信號持續(xù)時間和噴出的燃料量組,以建立系數(shù)數(shù)據(jù),該系數(shù)數(shù)據(jù)用于中間公式的各項,該中間公式用于計算以挑選出的工作液體壓力噴射的燃料噴射量,作為電信號持續(xù)時間的函數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng),其中處理裝置工作并執(zhí)行該中間處理步驟,這是通過以下步驟執(zhí)行的針對每個挑選出的工作液體壓力,通過線性回歸處理來自于數(shù)據(jù)組的電信號持續(xù)時間和燃料噴射量,建立用于各中間公式各項的系數(shù)數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)組包括所述挑選出的工作液體壓力。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng),其中處理裝置工作以便執(zhí)行該更進(jìn)一步的處理系數(shù)數(shù)據(jù)的中間步驟,該系數(shù)數(shù)據(jù)用于各中間公式的各項,以建立以系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)用于該公式的各項,用于計算燃料噴射量,后項包括作為變量的電信號持續(xù)時間和工作液體壓力。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng),其中處理裝置工作以便執(zhí)行更進(jìn)一步的中間步驟,該中間步驟通過以下步驟執(zhí)行建立以系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)用于所述公式中的各項,該公式通過根據(jù)最好的擬合處理來處理用于各中間公式的各項的系數(shù)數(shù)據(jù)計算燃料噴射量。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng),其中處理裝置工作以便執(zhí)行一更進(jìn)一步的中間步驟,該中間步驟包括用非線性回歸方法處理以用于所述公式各項的系數(shù)形式出現(xiàn)的數(shù)據(jù),該公式用于計算燃料噴射量,以精練那些系數(shù)以提高公式精度。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng),其中處理裝置工作以便根據(jù)產(chǎn)生某些數(shù)據(jù)的過程來處理電信號持續(xù)時間和燃料噴射量,其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)以所述公式一項用的系數(shù)形式出現(xiàn),該公式包含用作第一動力變量的電信號持續(xù)時間,另一部分?jǐn)?shù)據(jù)以該公式一項用的系數(shù)形式出現(xiàn),該公式包含用作一個半動力(one-half-power)變量的工作液體壓力。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng),其中每一個電信號持續(xù)時間由兩個變量來配合限定,其中一個變量啟動燃料噴射器的起動行為,開始進(jìn)行噴射,另一個變量則終止噴射器的起動行為,用以終止噴射,所述處理裝置操作以便執(zhí)行一中間步驟,該中間步驟包括針對每一個挑選出的工作液體壓力,用線性回歸法處理這些來自于數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)組包括所述的挑選出的工作液體壓力,限定電信號持續(xù)時間的變量值和噴出的燃料量的變量值,以建立系數(shù)數(shù)據(jù),該系數(shù)數(shù)據(jù)用于各中間公式各項,該中間公式用于計算在此挑選出的工作液體壓力下的燃料噴射量,作為上述一個和另一個變量的函數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng),其中處理裝置工作以便執(zhí)行更進(jìn)一步的處理系數(shù)數(shù)據(jù)的中間步驟,該系數(shù)數(shù)據(jù)用于中間公式的各項,以建立以系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)用作公式的第一,第二和第三項,用于計算燃料噴射量,其中第一項包括啟動噴射的一個變量,第二項包括終止噴射的另一個變量,第三項包括作為變量的工作液體壓力。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng),其中處理裝置工作以便執(zhí)行更進(jìn)一步的中間步驟,該步驟執(zhí)行是通過根據(jù)最好的擬合處理來處理用于各中間公式各項的系數(shù)數(shù)據(jù),來建立第一,第二和第三項的以系數(shù)形式出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù)。
21.一種內(nèi)燃機(jī),該內(nèi)燃機(jī)包括一個或多個電起動燃料噴射器,每一個燃料噴射器都向發(fā)動機(jī)中的各燃燒室噴射燃料,作為噴射器控制壓力和電起動信號持續(xù)時間的函數(shù),其設(shè)定燃料噴射的持續(xù)時間,以取得至少部分由期望的燃料噴射數(shù)據(jù)決定的噴射量,該期望的燃料噴射數(shù)據(jù)代表發(fā)動機(jī)期望噴射的燃料;和發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個或多個處理器,所述處理器為每個燃料噴射器計算期望的燃料噴射數(shù)據(jù)和來源于此期望的燃料噴射數(shù)據(jù)的電起動信號持續(xù)時間,該計算通過處理期望的燃料噴射數(shù)據(jù)和代表噴射器控制壓力的數(shù)據(jù),包括根據(jù)數(shù)學(xué)公式來處理與期望燃料噴射數(shù)據(jù)和代表噴射器控制壓力數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行的,此計算用以得出這樣一些數(shù)據(jù),即控制系統(tǒng)進(jìn)一步處理這些數(shù)據(jù)以便計算出電起動信號的持續(xù)時間。
22.如權(quán)利要求21所述的發(fā)動機(jī),其中每一個電起動信號的持續(xù)時間由兩個變量來配合限定,其中一個變量啟動燃料噴射器的起動行為,開始進(jìn)行噴射,另一個變量則終止燃料噴射器的起動行為,用以終止噴射,其中控制系統(tǒng)基于期望的燃料噴射數(shù)據(jù)替所述一個變量選擇數(shù)據(jù),按照公式處理為所述一個變量選出的數(shù)據(jù)和噴射器控制壓力數(shù)據(jù),為另一個終止噴射的變量得出數(shù)據(jù),其中所述一個變量設(shè)定電起動信號開始的時間,另一個變量設(shè)定電起動信號終止的時間。
23.如權(quán)利要求22所述的發(fā)動機(jī),其中當(dāng)期望的燃料噴射數(shù)據(jù)超過了預(yù)定義極限時,控制系統(tǒng)選擇預(yù)先確定的常量作為所述一個變量的數(shù)據(jù),但是當(dāng)期望的燃料噴射數(shù)據(jù)等于或小于所述預(yù)定極限時,就使所述一個變量與另一個變量相等。
24.如權(quán)利要求22所述的發(fā)動機(jī),其中每一個燃料噴射器包括多個電致動器,其中之一被激活用來開始燃料噴射,另一個被激活用來終止燃料噴射,其中所述一個變量設(shè)定所述一個致動器被激活的時間,所述另一個變量設(shè)定所述另一個致動器被激活的時間。
25.如權(quán)利要求22所述的發(fā)動機(jī),其中控制系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)控制器,該發(fā)動機(jī)控制器包括計算期望燃料噴射數(shù)據(jù)的處理器和噴射器控制組件,該控制組件包括處理數(shù)據(jù)的處理器,該處理器處理由發(fā)動機(jī)控制器計算出的期望的燃料噴射數(shù)據(jù)和代表噴射器控制壓力的數(shù)據(jù),以得出限定電起動信號的持續(xù)時間的數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種導(dǎo)出用于計算由一電起動燃料噴射器(16)在一個噴射過程中燃料噴射量的公式(圖4)的方法,其中噴射持續(xù)時間由一個施加給燃料噴射器的電信號(P1、P2)的持續(xù)時間來設(shè)定,燃料噴射的壓力(ICP)由施加給燃料噴射器(16)的工作液體壓力來設(shè)定。燃料噴射器(16)通過給燃料噴射器施加不同組合以建立數(shù)據(jù)組來測繪,這些組合是挑選出的不同工作液體壓力和挑選出的不同電起動信號持續(xù)時間之間的組合,該數(shù)據(jù)組是相應(yīng)的挑選出的工作液體壓力,相應(yīng)的挑選出的電信號持續(xù)時間,和噴出的燃料量構(gòu)成的數(shù)據(jù)組。處理來自于數(shù)據(jù)組中的組據(jù),以建立一個用于計算燃料噴射量的多項數(shù)學(xué)公式中的各項。
文檔編號F02D45/00GK1578875SQ02821788
公開日2005年2月9日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
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