專利名稱：用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種GDI發(fā)動機的燃料噴射控制方法，更特別地，本發(fā)明涉及一種噴射燃料的技術，即使在高壓燃料泵發(fā)生故障時發(fā)動機也具有良好的起動性能和可操作性。
背景技術：
汽油直噴(GDI)發(fā)動機是將燃料直接噴射到燃燒室內的汽油發(fā)動機，其中從燃料箱中的低壓燃料泵供應的燃料通過高壓燃料泵而壓力增大，隨后被供應到噴射器，以用作將要直接噴射到燃燒室內的燃料。GDI發(fā)動機的燃料噴射方法基本分為兩種噴射方法，壓縮噴射和進氣噴射，并且也使用結合兩者的分配噴射(division injection)。壓縮噴射通常用于起動發(fā)動機，并且通過在壓縮沖程噴射燃料而減小用于起動發(fā)動機的燃料量，從而使在火花塞周圍的氣體混合物密集。進氣噴射用于普通噴射，通過在進氣沖程噴射燃料來降低進氣溫度，并且通過利用進氣流來準備壓縮噴射從而有利于使氣體混合物均勻。在相關技術中，當由于GDI發(fā)動機中的高壓燃料泵損壞而無法在燃燒室中進行高壓下的燃料噴射時，燃料在低于正常狀態(tài)的低壓下被供應到噴射器，從而執(zhí)行進氣噴射控制，而非壓縮噴射控制，即使在起動發(fā)動機時也是如此。在此情況下，與壓縮噴射控制相比，需要更大量的燃料來起動發(fā)動機，從而為了起動發(fā)動機，除了用于起動發(fā)動機的基本量的燃料外，還要額外地噴射燃料。另外，與高壓泵已經處于正常狀態(tài)時相似，在起動發(fā)動機之后執(zhí)行普通的正?？刂?。然而，存在的問題在于，當高壓燃料泵損壞且發(fā)動機在低溫(例如在零下20度) 下起動時，僅僅通過在用于起動發(fā)動機的基本量的燃料之外進一步噴射燃料并不能起動發(fā)動機，并且即使起動了發(fā)動機，發(fā)動機的預熱階段的燃燒穩(wěn)定性也會變差。公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的各個方面提供了一種用于GDI發(fā)動機的燃料噴射控制方法，當GDI發(fā)動機中的高壓燃料泵損壞時，不管該發(fā)動機是否在低溫下被起動，該控制方法都能夠確保使發(fā)動機具有良好的起動性能和可操作性，并且該控制方法能夠通過提高了的燃燒穩(wěn)定性而提高NVH性能并縮短開始時間。
本發(fā)明的各個方面提供了一種用于GDI發(fā)動機的燃料噴射控制方法，所述燃料噴射控制方法包括確定燃料壓力是否處于通過高壓燃料泵難以形成正常燃料壓力的低水平處；當燃料壓力處于低水平處時，設定燃料噴射終止時間，該設定將所述燃料噴射終止時間限制在燃料壓力大于燃燒室壓力的范圍之內；當燃料壓力處于低水平處時，計算恰好在起動發(fā)動機之后的燃料量，該計算獨立于恰好在起動發(fā)動機之后的正常燃料壓力并按照發(fā)動機冷卻水溫度和燃料壓力的函數(shù)確定了燃料噴射量；并且當燃料壓力處于低水平處時，計算燃料噴射開始時間的提前量，該計算確定了在考慮到在低壓下噴射所有所需燃料所花費的燃料噴射時間時的燃料噴射開始時間的提前量。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，即使GDI發(fā)動機中的高壓燃料泵損壞，不管發(fā)動機是否在低溫下起動，都可以確保使發(fā)動機具有良好的起動性能和可操作性，通過提高了的燃燒穩(wěn)定性而縮短起動時間，并且改進噪聲、振動、顛振(NVH)，而無需使用額外的設備。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實施方式
，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將更為具體地變得清楚或得以闡明。


圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的用于GDI發(fā)動機的示例性燃料噴射控制方法的流程圖。應當了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發(fā)明的基本原理的圖示性的各種特征的略微簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應用和使用的環(huán)境來確定。在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部分。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明的各個實施方案詳細地作出引用，這些實施方案的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方案相結合進行描述，但是應當意識到，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方案。參考圖1，本發(fā)明的各個實施方案包括在步驟SlOl中，確定燃料壓力是否處于通過高壓燃料泵難以形成正常燃料壓力的低水平處；在步驟S102中，當燃料壓力處于低水平處時，設定燃料噴射終止時間，該設定將所述燃料噴射終止時間限制在燃料壓力大于燃燒室壓力的范圍之內；在步驟S103中，當燃料壓力處于低水平處時，計算恰好在起動之后的燃料量，該計算獨立于恰好在起動發(fā)動機之后的正常燃料壓力，而按照發(fā)動機冷卻水溫度和燃料壓力的函數(shù)確定了燃料噴射量；并且在步驟S104中，當燃料壓力處于低水平處時， 計算燃料噴射開始時間的提前量，從而在考慮到在低壓下噴射所有所需燃料所花費的燃料噴射時間的情況下確定了燃料噴射開始時間的提前量。在確定了燃料壓力是否處于低水平處之后，并非一起執(zhí)行在步驟S102中的設定燃料噴射終止時間、在步驟S103中的計算恰好在起動之后的燃料量、以及在步驟S104中的計算燃料噴射開始時間的提前量中的所有步驟，并且如果有必要，這些步驟的每一個或組合都可以選擇性地受到控制。因為由于高壓燃料泵的損壞而難以形成正常燃料壓力，所以當燃料壓力處于低水平處時，燃燒室的壓縮壓力在噴射燃料時會變得大于噴射器的燃料噴射壓力，其中燃燒室中的氣體混合物會流回到噴射器和燃料分供管，火可能會熄滅，并且發(fā)動機可能不會起動， 直到這種現(xiàn)象被消除。因此，執(zhí)行在步驟S102中的設定燃料噴射終止時間，以防止在該實施方案中的上述狀態(tài)。在步驟S 102中的設定燃料噴射終止時間的步驟設定了在由燃料壓力傳感器測得的燃料壓力和通過建模計算的燃燒壓力之間的差值為0或更大的情況下的時間之前的燃料噴射終止時間，從而在從噴射器對燃料進行噴射時，只在燃料噴射壓力大于燃燒室的壓力時的時間之前噴射燃料，進而防止了氣體混合物流回到噴射器，如上所述。在該配置中，通過將如下量全部相乘來獲取燃燒室壓力進氣歧管壓力、氣缸容積效率、根據(jù)通過試驗測得的曲柄角的壓縮比、以及根據(jù)通過試驗設定的進氣凸輪的相位角的變化的補償值。也即，通過如下公式來對其進行計算。燃燒室壓力=(進氣歧管壓力X氣缸容積效率)X根據(jù)(通過試驗測得的)曲柄角的壓縮比X根據(jù)(通過試驗設定的)進氣凸輪的相位角的變化的補償值。同時，當燃料壓力處于低水平處時，恰好在起動發(fā)動機之后，在步驟S103中的計算恰好在起動之后的燃料量的步驟通過映射圖(map)確定了燃料噴射量，該映射圖是獨立于正常燃料壓力的發(fā)動機冷卻水溫度和燃料壓力的函數(shù)。也即，由于在燃料壓力處于低水平處時，燃料在遠低于正常進氣噴射的燃料壓力的燃料壓力下進行噴射，所以當恰好在起動發(fā)動機之后執(zhí)行燃料量的正?？刂茣r，基本噴射到燃燒室內的燃料并不充分，并且發(fā)生欠穩(wěn)定燃燒，從而會使發(fā)動機停車。因此，使得燃料噴射量比正?？刂频娜剂狭扛鼮槊芗?。因此，當確定了燃料噴射量比正常狀態(tài)更為密集而恰好在起動發(fā)動機之后對燃料量進行控制時，發(fā)動機的燃燒穩(wěn)定性得以提高，并且能夠防止發(fā)動機停車。同時，即使在燃料壓力處于低水平處時噴射了相同量的燃料，燃料噴射的終止時間也晚于正常狀態(tài)，從而燃料噴射與正常狀態(tài)同時開始，在燃料噴射之后形成氣體混合物所花費的時間縮短，并且相應地，發(fā)動機的燃燒穩(wěn)定性變差，并且特別地，該現(xiàn)象在發(fā)動機預熱時變得更糟。因此，根據(jù)通過在步驟S104中的計算燃料噴射開始時間的提前量的步驟而計算的燃料噴射開始時間的提前量，燃料噴射時間提前于正常狀態(tài)，從而提高了燃燒穩(wěn)定性。在步驟S104中的計算燃料噴射開始時間的提前量的步驟通過從處于低壓力下的燃料噴射時間中減去正常燃料噴射時間而計算得到燃料噴射開始時間的所需提前量，并且將燃料噴射開始時間的所需提前量改變?yōu)榍茄b置中的燃料噴射開始時間的提前量，該正常燃料噴射時間確定為預期壓力和所需燃料量的函數(shù)，該處于低壓力下的燃料噴射時間確定為當前燃料壓力和所需燃料量的函數(shù)。也即，燃料噴射開始時間的所需提前量(ms)=處于低壓力下的燃料噴射時間-正
6常燃料噴射時間。燃料噴射開始時間的所需提前量(ms)通過如下公式而改變?yōu)槿剂蠂娚溟_始時間的提前量。燃料噴射開始時間的提前量(曲柄角)=燃料噴射開始時間的所需提前量(ms)/ 一次轉動的時間(ms) X360(曲柄角)=燃料噴射開始時間的所需提前量(ms)/(l/[發(fā)動機的轉數(shù)(rpm)/60] X 1000) X360(曲柄角)=燃料噴射開始時間的所需提前量(ms) X發(fā)動機的轉數(shù)(rpm) X0. 006。另外，示例性實施方案進一步包括在步驟S105中，通過從正常燃料噴射開始時間中減去燃料噴射開始時間的提前量而獲取曲柄角裝置中的處于低壓力下的燃料噴射開始時間。因此，發(fā)動機控制器執(zhí)行控制，從而在曲柄角裝置中獲取的處于低壓力下的燃料噴射開始時間處對燃料進行直接噴射，進而使實際的燃料噴射開始時間提前，并且在噴射燃料之后產生充分的氣體混合物，由此提高燃燒穩(wěn)定性。顯然，處于低壓力下的燃料噴射開始時間應當限制在進氣過程開始時的進氣上死點中心(TDC)之后的范圍中。前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權利要求書及其等價形式所限定。
權利要求
1.一種用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，所述方法包括確定燃料壓力是否處于通過高壓燃料泵無法正確供應正常燃料壓力的低水平處；當燃料壓力處于低水平處時，設定燃料噴射終止時間，以將所述燃料噴射終止時間限制在燃料壓力大于燃燒室壓力的范圍之內；當燃料壓力處于低水平處時，計算恰好在起動之后的燃料量，從而獨立于恰好在起動發(fā)動機之后的正常燃料壓力，而按照發(fā)動機冷卻水溫度和燃料壓力的函數(shù)確定了燃料噴射量；并且當燃料壓力處于低水平處時，計算燃料噴射開始時間的提前量，從而在考慮到低壓下噴射所有所需燃料所花費的燃料噴射時間而確定了燃料噴射開始時間的提前量。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，其中所述設定燃料噴射終止時間的步驟設定了在由燃料壓力傳感器測得的燃料壓力和通過建模計算的燃燒壓力之間的差值為0或更大的情況下的時間之前的燃料噴射終止時間；并且所述燃燒室壓力確定為如下全部量的乘積進氣歧管壓力、氣缸容積效率、根據(jù)通過試驗測得的曲柄角的壓縮比、以及根據(jù)通過試驗設定的進氣凸輪的相位角的變化的補償值。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，其中所述計算燃料噴射開始時間的提前量的步驟中，通過從處于低壓力下的燃料噴射時間中減去正常燃料噴射時間而計算得到燃料噴射開始時間的所需提前量，所述正常燃料噴射時間確定為預期壓力和所需燃料量的函數(shù)，所述處于低壓力下的燃料噴射時間確定為當前燃料壓力和所需燃料量的函數(shù)；并且所述計算燃料噴射開始時間的提前量的步驟中，將燃料噴射開始時間的所需提前量改變?yōu)榍茄b置中的燃料噴射開始時間的提前的角度量。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，進一步包括通過從正常燃料噴射開始時間中減去燃料噴射開始時間的提前量，而獲取所述曲柄角裝置中的處于低壓力下的燃料噴射開始時間。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，其中所述處于低壓力下的燃料噴射開始時間應當限制在進氣過程開始時的進氣上死點中心之后的范圍中。
6.一種用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，所述方法包括確定燃料壓力是否處于通過高壓燃料泵難以形成正常燃料壓力的低水平處；當燃料壓力處于低水平處時，設定燃料噴射終止時間，該設定將所述燃料噴射終止時間限制在燃料壓力大于燃燒室壓力的范圍之內。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，其中所述設定燃料噴射終止時間設定了在由燃料壓力傳感器測得的燃料壓力和通過建模計算的燃燒壓力之間的差值為0或更大的情況下的時間之前的燃料噴射終止時間；并且所述燃燒室壓力確定為如下全部量的乘積進氣歧管壓力、氣缸容積效率、根據(jù)通過試驗測得的曲柄角的壓縮比、以及根據(jù)通過試驗設定的進氣凸輪的相位角的變化的補償值。
8.一種用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，所述方法包括確定燃料壓力是否處于通過高壓燃料泵難以形成正常燃料壓力的低水平處；當燃料壓力處于低水平處時，計算恰好在起動之后的燃料量，該計算獨立于恰好在起動發(fā)動機之后的正常燃料壓力，并按照發(fā)動機冷卻水溫度和燃料壓力的函數(shù)確定了燃料噴射量。
9.一種用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，所述方法包括 確定燃料壓力是否處于通過高壓燃料泵難以形成正常燃料壓力的低水平處；當燃料壓力處于低水平處時，計算燃料噴射開始時間的提前量，該計算在考慮到在低壓下噴射所有所需燃料所花費的燃料噴射時間的情況下確定了燃料噴射開始時間的提前量。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，其中所述計算燃料噴射開始時間的提前量的步驟中，通過從處于低壓力下的燃料噴射時間中減去正常燃料噴射時間而計算得到燃料噴射開始時間的所需提前量，所述正常燃料噴射時間確定為預期壓力和所需燃料量的函數(shù)，所述處于低壓力下的燃料噴射時間確定為當前燃料壓力和所需燃料量的函數(shù)；并且所述計算燃料噴射開始時間的提前量的步驟中，將燃料噴射開始時間的所需提前量改變?yōu)榍茄b置中的燃料噴射開始時間的提前量。
11.根據(jù)權利要求10所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，進一步包括 通過從正常燃料噴射開始時間中減去燃料噴射開始時間的提前量而獲取所述曲柄角裝置中的處于低壓力下的燃料噴射開始時間。
12.根據(jù)權利要求11所述的用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法，其中所述處于低壓力下的燃料噴射開始時間應當限制在進氣過程開始時的進氣上死點中心之后的范圍中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽油直噴發(fā)動機的燃料噴射控制方法。即使汽油直噴(GDI)發(fā)動機中的高壓燃料泵損壞，不管發(fā)動機是否在低溫下起動，都可以確保使發(fā)動機具有良好的起動性能和可操作性，通過提高了的燃燒穩(wěn)定性而縮短了起動時間，并且改進了噪聲、振動、顛振(NVH)，而無需使用額外的專用設備。
文檔編號F02D41/30GK102486133SQ20111028546
公開日2012年6月6日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者金完豪 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社