確定直噴內(nèi)燃機(jī)汽缸燃燒循環(huán)壓縮行程中噴射模式的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定直噴式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃燒循環(huán)壓縮行程中的噴射模式的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火花點(diǎn)火的直噴式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸設(shè)有相應(yīng)的活塞，所述活塞循環(huán)地在汽缸內(nèi)滑動(dòng)，并通過連桿以機(jī)械方式連接到曲軸，以便將由汽缸內(nèi)的燃燒所產(chǎn)生的力傳遞到驅(qū)動(dòng)軸本身，所述汽缸具有部分地布置于汽缸內(nèi)部的相應(yīng)噴射器并且具有相應(yīng)的火花塞，所述火花塞由電子控制單元周期性地進(jìn)行控制，以在其電極之間產(chǎn)生火花，并由此確定在汽缸本身內(nèi)的壓縮氣體的點(diǎn)火。所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括進(jìn)氣歧管和排氣歧管，所述進(jìn)氣歧管通過一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門連接到每個(gè)汽缸，所述排氣歧管通過一個(gè)或多個(gè)排氣門連接到每個(gè)汽缸并且其通到排氣管以便將由燃燒所產(chǎn)生的氣體排放到大氣中。
[0003]每個(gè)汽缸的四行程燃燒循環(huán)包括按順序的四個(gè)行程:進(jìn)氣行程、壓縮行程、膨脹行程和排氣行程。在每個(gè)燃燒循環(huán)末，將由驅(qū)動(dòng)軸完成兩周完整的回轉(zhuǎn)，從而經(jīng)過等于720°的旋轉(zhuǎn)?；钊畛跆幱谏现裹c(diǎn)處，并且在進(jìn)氣行程期間，通過在汽缸內(nèi)產(chǎn)生真空而下降到下止點(diǎn)，當(dāng)相應(yīng)的進(jìn)氣門打開時(shí)所述真空將從進(jìn)氣管抽吸空氣，使得驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)過半周回轉(zhuǎn)并經(jīng)歷從0°到180°的角度。在進(jìn)氣行程期間和/或在隨后的壓縮行程期間，燃料被噴射到燃燒室內(nèi)。在隨后的壓縮行程期間，活塞從下止點(diǎn)上升到上止點(diǎn)，從而壓縮汽缸內(nèi)的空氣和燃料混合物，導(dǎo)致壓力和溫度升高，使得驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)過半周回轉(zhuǎn)并經(jīng)歷從180°到360°的角度。
[0004]在膨脹行程期間，火花塞的電極產(chǎn)生火花，所述火花點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的空氣和燃料混合物并且所述混合物本身開始燃燒，這除了是燃燒循環(huán)中產(chǎn)生有用功的唯一步驟之外還使得溫度和壓力上升。通過使得驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)過半周回轉(zhuǎn)并經(jīng)歷從360°到540°的角度而將活塞從上止點(diǎn)推動(dòng)到下止點(diǎn)。最后，在排氣行程中，活塞再次處于下止點(diǎn)并向上移動(dòng)到上止點(diǎn)以便排出燃燒過的氣體，該燃燒過的氣體通過相應(yīng)的排氣門被引入到排氣管內(nèi)，使得驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)過半周回轉(zhuǎn)并經(jīng)歷從540°到720°的角度。
[0005]在每個(gè)四行程燃燒循環(huán)中所噴射的燃料總量可作為所提供到驅(qū)動(dòng)輪的扭矩的函數(shù)來(lái)確定，其確定發(fā)動(dòng)機(jī)必須吸入的空氣量。在每個(gè)汽缸的每個(gè)四行程燃燒循環(huán)中所噴射的燃料總量備選地在進(jìn)氣行程期間，或在壓縮行程期間，或甚至在進(jìn)氣行程和壓縮行程兩者期間進(jìn)行噴射。
[0006]為了能夠確?？諝夂腿剂系恼_混合并防止燃料在活塞頂部或汽缸壁上結(jié)垢并防止導(dǎo)致顆粒物形成，限定噴射模式(即確定在其間完全或部分地噴射燃料量的燃燒循環(huán)的一個(gè)或多個(gè)行程)是極其關(guān)鍵的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供用于確定直噴式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃燒循環(huán)壓縮行程中的噴射模式的方法，該方法克服上述缺陷，并且特別是該方法可容易地且可以具有成本效益的方式來(lái)實(shí)施。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種控制單元，其適于確定直噴式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃燒循環(huán)壓縮行程中的噴射模式，且其克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供用于確定直噴式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃燒循環(huán)壓縮行程中的噴射模式的控制單元和方法，其中該方法包括下述步驟:
[0010]確定用于滿足對(duì)所提供扭矩的要求而在每個(gè)汽缸的每個(gè)燃燒循環(huán)中所噴射的燃料總量的步驟；
[0011]確定在壓縮行程中所執(zhí)行的部分噴射的最大次數(shù)和噴射結(jié)束角度值；
[0012]確定在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的初始燃料量；其中作為當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)冷卻流體的溫度的函數(shù)并作為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)斷時(shí)間的函數(shù)來(lái)確定在壓縮行程期間所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的初始燃料量；
[0013]確定在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的目標(biāo)燃料量；其中作為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載以及溫暖的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻流體的溫度以及由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行的火花提前的衰減的函數(shù)來(lái)確定在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的目標(biāo)燃料量；
[0014]作為相應(yīng)的初始燃料量和相應(yīng)的目標(biāo)燃料量的函數(shù)來(lái)確定在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的有效燃料量；
[0015]作為噴射結(jié)束角度值和在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的有效燃料量的函數(shù)來(lái)確定在壓縮行程中所執(zhí)行的部分噴射的目標(biāo)模式；以及
[0016]其中在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的有效燃料量通過下式來(lái)計(jì)算:
[0017]QFeff conp= a *QF obj—conp+ (1- a ) *QFinit—conp
[0018]QFrffranil^在壓縮行程中所執(zhí)行的所述最大次數(shù)的部分噴射中的每次部分噴射所噴射的有效燃料量；
[0019]QF+j—?！獮樵趬嚎s行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的目標(biāo)燃料量；
[0020]QFinit—_p為在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的初始燃料量；以及
[0021]a為權(quán)重，范圍在從O到I之間，以便被分配給在壓縮行程中所執(zhí)行的每次部分噴射所噴射的目標(biāo)燃料量并且作為溫度的函數(shù)來(lái)變化。
【附圖說明】
[0022]現(xiàn)在將參照示出非限制性實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中:
[0023]-圖1是設(shè)有控制單元的直噴式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，所述控制單元實(shí)施用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的確定進(jìn)氣/壓縮行程中的噴射模式的方法；
[0024]-圖2是圖1中所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的示意圖；以及
[0025]-圖3示意性地按順序示出圖2中所示汽缸的燃燒循環(huán)的各個(gè)行程；
[0026]-圖4是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的確定進(jìn)氣行程中的噴射模式的方法的框圖；
[0027]-圖5是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的確定壓縮行程中的噴射模式的方法的框圖；
[0028]-圖6是在圖5中所示的用于確定壓縮行程中的噴射模式的方法中使用的圖表；以及
[0029]-圖7a)至圖7d)示出根據(jù)圖5中所示方法所獲得的在壓縮行程中執(zhí)行的某些部分噴射模式之間的比較。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在圖1中，附圖標(biāo)記I指示作為一個(gè)整體的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括以成直線布置的四個(gè)汽缸2。每個(gè)汽缸2包括相應(yīng)的活塞3，所述活塞3通過連桿以機(jī)械方式連接到曲軸4，以便將由汽缸2中的燃燒所產(chǎn)生的力傳遞到驅(qū)動(dòng)軸4本身。
[0031]如圖2中所示，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I包括進(jìn)氣歧管5，所述進(jìn)氣歧管5通過兩個(gè)進(jìn)氣門6(圖2中只示出其中之一)連接到每個(gè)汽缸2并且通過蝶形閥7接收新鮮空氣(即來(lái)自外部環(huán)境的空氣)，所述蝶形閥7可在閉合位置和最大打開位置之間移動(dòng)。此外，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I包括排氣歧管8，所述排氣歧管8通過兩個(gè)排氣門9 (圖2中只示出其中之一)連接到每個(gè)汽缸2，所述排氣門9通到排氣管(未示出)，以便將由燃燒所產(chǎn)生的氣體排放到大氣中。
[0032]每個(gè)排氣門9的位置直接由凸輪軸10來(lái)進(jìn)行控制，所述凸輪軸10接收來(lái)自驅(qū)動(dòng)軸4的運(yùn)動(dòng)；相反，進(jìn)氣門6的位置可由通用的氣門開度控制裝置11來(lái)進(jìn)行控制，所述氣門開度控制裝置11控制進(jìn)氣門6以管理開度和升角，以便控制由進(jìn)氣門6所提供的扭矩。氣門開度控制裝置11使用傳統(tǒng)的凸輪軸12，所述凸輪軸12接收來(lái)自驅(qū)動(dòng)軸4的運(yùn)動(dòng)，以及對(duì)于每個(gè)進(jìn)氣門6而言可包括電力控制的液壓致動(dòng)器13 (即由電磁閥進(jìn)行控制)，所述液壓致動(dòng)器13間置于進(jìn)氣門6的氣門桿和凸輪軸12之間。通過適當(dāng)?shù)乜刂泼總€(gè)液壓致動(dòng)器13，能夠調(diào)節(jié)由凸輪軸12傳遞到進(jìn)氣門桿6的運(yùn)動(dòng)，并且因此可以調(diào)節(jié)進(jìn)氣門6的實(shí)際升程。因此，對(duì)于每個(gè)汽缸2和發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)而言，控制裝置11的動(dòng)作可允許獨(dú)立于其它的進(jìn)氣門6來(lái)改變每個(gè)進(jìn)氣門6的實(shí)際升程。
[0033]針對(duì)每個(gè)汽缸2設(shè)置相應(yīng)的噴射器14 ;根據(jù)圖2中所不的實(shí)施例，噴射是直接噴射類型的，因此每個(gè)噴射器14部分地布置于汽缸2內(nèi)部。根據(jù)替代性的實(shí)施例(未示出)，并且只限于關(guān)于本發(fā)明進(jìn)氣門INT的部分應(yīng)用，噴射是間接噴射類型的，因此每個(gè)噴射器14在進(jìn)氣管中布置于汽缸2的上游，所述進(jìn)氣管將進(jìn)氣歧管5連接到汽缸2。
[0034]此外，每個(gè)汽缸2包括火花塞15，所述火花塞5通過汽缸2的頂部布置在進(jìn)氣門5和排氣門9之間的中心位置內(nèi)，并且循環(huán)地被激活以便確定在每個(gè)壓縮行程末汽缸2中壓縮氣體的點(diǎn)火。
[0035]發(fā)動(dòng)機(jī)I包括控制單元16，其控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的操作，并且除其它之外，控制火花塞15來(lái)確定每個(gè)汽缸2中壓縮氣體的點(diǎn)火?？刂?