运行燃料喷射器的方法与流程
本发明涉及运行内燃发动机的燃料喷射器的方法，特别是运行机动车辆的内燃发动机(例如汽油发动机或柴油发动机)的燃料喷射器的方法。
背景技术：
已知的是现代的内燃发动机设置有燃料喷射系统，用于直接将燃料喷射到内燃发动机的燃烧室。燃料喷射控制包括一些策略，它们之一是所谓的小量调整(sqa)策略，即用于补偿小燃料喷射的策略，例如引导喷射。sqa-策略可以基于学习阶段和修正阶段。但是，已知学习阶段的持续时间不是决定性的且到达学习收敛(即满足上述情况)的时间会很长且不确定，为了符合与喷射燃料量和通电时间监测有关的具体调节需求，存在对改进的sqa策略的需要，其能允许其更快且更准确的学习阶段。
有鉴于此，本发明的目的是提供改进的小量调整策略，由此允许快速的学习阶段，使得燃料喷射器可在内燃发动机的正常运行期间执行更准确的燃料喷射。
该目的和其他目的通过具有独立权利要求所述特征的方案实现。从属权利要求所述的特征代表方案的备选方面。
技术实现要素：
本发明的实施例提供一种运行内燃发动机的燃料喷射器的方法，其中方法包括步骤：
-设定要被燃料喷射器喷射的目标燃料量的值；
-将从燃料喷射器请求的燃料量的值初始化为目标燃料量的值；
-修正请求的燃料量的值，
其中请求的燃料量的值的修正包括执行第一学习循环，所述第一学习循环包括步骤：
-确定通电时间值，该通电时间值与请求的燃料量的值对应，
-通过让燃料喷射器通电持续确定的通电时间值而执行燃料喷射，
-测量排气中氧气浓度的值，
-根据氧气浓度的被测量值确定已经通过燃料喷射器喷射的燃料量的值；
-计算目标燃料量的值和喷射燃料量的值之间的差，且
-将请求的燃料量的值加到经计算的差；
且其中方法进一步包括步骤：
-使用请求燃料量的修正值确定通电时间的参考值，其使得燃料喷射器喷射目标燃料量；和
-基于通电时间的经确定参考值运行燃料喷射器。
由于该方案，第一学习循环确定通电时间的修正值，所述修正值比已知的学习阶段更接近目标燃料量，由此允许快速且更准确的学习阶段。再次，由于该方案，该方法，其基于氧气浓度测量，可以计入驱动系统的扰动，例如道路粗糙度和驱动系统构造或负载，例如连接到车辆的动力输出装置的负载。而且，由于该方案，方法要求比已知方法更少的校准工作，且通过燃料喷射器喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料量可以以较少的校准工作和较少的计算量来控制和修正。
根据一实施例，请求的燃料量的值的修正包括以预定次数执行第一学习循环，该次数为1到5次。
由于该方案，第一学习循环可以增加学习阶段的准确性，且同时，其具有的持续时间能与最重要的法规要求严格且可重复地符合。而且，第一学习循环以少量的循环就达到学习收敛且因此比已知的学习循环更快。结果，燃料切断情况(其中会喷射小量燃料)的数量可以减少，因此减少燃料消耗。
根据一实施例，喷射的燃料量的值可以通过以下公式计算：
其中，qa是在燃料喷射期间喷射的燃料量的值，
其中，nc是内燃发动机的燃烧室的数量，np是用于执行燃料喷射的燃料喷射器的通电脉冲的数量，αs是理想配比的空气-燃料比的值，且ρ是燃料密度值。
以此方式，提供了一种简单且可靠方案，用于计算喷射燃料量的值，需要很少的校准工作和很少的计算量。
根据进一步实施例，通电时间参考值的确定可以包括步骤：
-确定通电时间值，该通电时间值与请求的燃料量的修正值对应；
-执行第二学习循环，包括步骤：
-通过让燃料喷射器通电持续确定的通电时间值而执行燃料喷射；
-测量排气中氧气浓度的值；
-如果氧气浓度的被测量值大于其期望值，则将通电时间的确定值增加预定量且重复第二学习循环；
-如果氧气浓度的被测量值小于期望值，则将通电时间的确定值减少预定量且重复第二学习循环，且
-如果氧气浓度的被测量值等于其期望值，则将通电时间的确定值识别为其参考值。
由于该方案，第二学习循环(其可以是标准且已知的学习循环，具有基于请求燃料量修正值确定的通电时间的值作为输入，所述请求燃料量修正值是第一学习循环的最后一次循环的输出)可以具有比已知学习循环更快的学习收敛和更高的准确性。
所提出的方案实现与如上所述方法基本上相同的效果，可以在计算机程序的帮助下执行，所述计算机程序包括用于在运行于计算机上时执行如上所述方法的所有步骤的程序代码，且是包括计算机程序的计算机程序产品的形式。方法还可实施为电磁信号，所述信号被调制以承载数据位序列，其代表执行方法所有步骤的计算机程序。
方案的另一实施例实现与如上所述方法基本上相同的效果，提供一种内燃发动机，其配备有燃烧室、燃料喷射器、排气后处理系统、氧气传感器和连接到燃料喷射器和氧气传感器且配置为用于执行如上所述方法的电子控制单元。
方案的另一实施例提供一种用于运行内燃发动机的燃料喷射器的设备，其中该设备包括：
一器件，用于设定要被燃料喷射器喷射的目标燃料量的值；
一器件，用于将从燃料喷射器请求的燃料量的值初始化为目标燃料量的值；
一器件，用于修正请求的燃料量的值，
其中用于修正请求的燃料量的值的器件包括用于执行第一学习循环的器件，该器件包括：
一器件，用于确定通电时间值，该通电时间值与请求的燃料量的值对应，
一器件，用于通过让燃料喷射器通电持续确定的通电时间值而执行燃料喷射；
一器件，用于测量排气中氧气浓度的值；
一器件，用于根据氧气浓度的被测量值确定已经通过燃料喷射器喷射的燃料量的值；
一器件，用于计算目标燃料量的值和喷射燃料量的值之间的差，且
一器件，用于将请求的燃料量的值加到经计算的差；
所述设备进一步包括：
一器件，用于使用请求燃料量的修正值确定通电时间的参考值，其使得燃料喷射器喷射目标燃料量；和
一器件，用于基于通电时间的经确定参考值运行燃料喷射器(160)。
由于该方案，第一学习循环确定通电时间的修正值，所述修正值比已知学习阶段更接近于目标燃料量，由此允许快速且更准确的学习阶段。再次，由于该方案，基于氧气浓度测量的设备可以计入驱动系统的扰动，例如道路粗糙度和驱动系统构造或负载，例如连接到车辆的动力输出装置的负载。而且，由于该方案，设备要求比已知设备更少的校准工作，且通过燃料喷射器喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料量可以以较少的校准工作和较少的计算量来控制和修正。
根据一实施例，请求的燃料量的值的修正包括以预定次数执行第一学习循环，该次数为1到5次。
由于该方案，第一学习循环可以增加学习阶段的准确性，且同时，其持续时间能与最重要的法规要求严格且可重复地符合。而且，第一学习循环以少量的循环就达到学习收敛且因此比已知的学习循环更快。结果，燃料切断情况(其中会喷射小量燃料)的数量可以减少，因此减少燃料消耗。
根据一实施例，喷射的燃料量的值可以通过以下公式计算：
其中，qa是在燃料喷射期间喷射的燃料量的值，
其中，nc是内燃发动机的燃烧室的数量，np是用于执行燃料喷射的燃料喷射器的通电脉冲的数量，αs是理想配比的空气-燃料比的值，且ρ是燃料密度值。
以此方式，提供了一种简单且可靠的方案用于计算喷射燃料量的值，需要很少的校准工作和很少的计算量。
根据进一步实施例，用于确定通电时间参考值的器件可以包括器件：
一器件，用于确定通电时间值，该通电时间值与请求的燃料量的修正值对应，
一器件，用于执行第二学习循环，其包括：
一器件，用于通过让燃料喷射器通电持续确定的通电时间值而执行燃料喷射；
一器件，用于测量排气中氧气浓度的值；
一器件，用于如果氧气浓度的被测量值大于其期望值，则将通电时间的确定值增加预定量且重复第二学习循环；
一器件，用于如果氧气浓度的被测量值小于期望值，则将通电时间的确定值减少预定量且重复第二学习循环，和
一器件，用于如果氧气浓度的被测量值等于其期望值，则将通电时间的确定值识别为其参考值。
由于该方案，第二学习循环(其可以是标准且已知的学习循环，具有基于请求燃料量修正值确定的通电时间的值作为输入，所述请求燃料量修正值是第一学习循环的最后一次循环的输出)可以具有比已知学习循环更快的学习收敛和更高的准确性。
附图说明
参考附图通过例子描述各种实施例，其中:
图1显示了汽车系统；
图2是属于图1的汽车系统的内燃发动机的横截面；
图3是根据本发明实施例的控制通过燃料喷射器喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料量的方法。
具体实施方式
一些实施例可以包括汽车系统100，如图1和2所示，其包括内燃发动机(ice)110，所述内燃发动机具有汽缸体120，所述汽缸体限定至少一个汽缸125，所述至少一个汽缸具有联接为让曲轴145旋转的活塞140。汽缸盖130与活塞140协作以限定燃烧室150。
燃料和空气混合物(未示出)设置在燃烧室150中且被点燃，形成的热膨胀排气造成活塞140的往复运动。通过至少一个燃料喷射器160提供燃料，且通过至少一个进入端口210提供空气。从与高压燃料泵180流体连通的燃料分配管170以高压力向燃料喷射器160提供燃料，所述高压燃料泵增加从燃料源190接收的燃料压力。
汽缸125每一个具有至少两个阀215，所述阀通过凸轮轴135促动，所述凸轮轴与曲轴145适时地旋转。阀215选择性地允许空气从进入端口210进入燃烧室150且交替地允许排气通过排气端口220离开。在一些例子中，凸轮相位器155可以选择性地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时。
空气可以通过进气歧管200分配到空气进入端口(一个或多个)210。空气进气管道205可以从周围环境将空气提供到进气歧管200。在其他实施例中，可以设置节流阀330，以将空气流调节到进气歧管200。在其他实施例中，可以提供例如涡轮增压器230(具有压缩机240，其旋转地联接到涡轮机250)这样的强制空气系统。压缩机240的旋转增加空气进气管道205和进气歧管200中空气的压力和温度。设置在空气进气管道205中的内部冷却器260可以降低空气的温度。
通过从排气歧管225接收排气，涡轮机250旋转，所述排气歧管从排气端口220引导排气且在通过涡轮机250膨胀之前经过一系列叶片。排气离开涡轮机250且被引导到排气后处理系统270。该例子显示了可变几何涡轮机(vgt)250，具有vgt促动器290，其布置为让叶片运动，以改变通过涡轮机250的排气的流动。
排气后处理系统270可以包括排气管275，所述排气管具有一个或多个排气后处理装置280。排气后处理装置280可以是配置为改变排气成分的任何装置。排气后处理装置280的一些例子包括但不限于催化转换器(两向和三向(twoandthreeway))、氧化催化器、贫nox捕获器、碳氢化合物吸收器、选择性催化还原(scr)系统和颗粒过滤器。其他实施例可以包括联接在排气歧管225和进气歧管200之间的排气再循环(egr)系统300。egr系统300可以包括egr冷却器310，以降低egr系统300中的排气温度。egr阀320调节egr系统300中的排气流动。
汽车系统100可以进一步包括与相关于ice110的一个或多个传感器450和/或装置通信的电子控制单元(ecu)450。ecu450可以从各种传感器接收输入信号，所述传感器配置为产生与相关于ice110的各种物理参数成比例的信号。传感器包括但不限于空气流量、压力、温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温液位传感器380、燃料分配管压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲柄位置传感器420、排气温度传感器425、egr温度传感器440和加速踏板位置传感器445。传感器还可以包括位于排气管275中用于测量其中的压力的排气压力传感器430，和氧气传感器435，例如通用排气氧气(uego)传感器或lambda传感器或氮氧化物传感器，用于测量存在于排气后处理系统270中排气的氧气浓度。
进而，ecu450可以产生到各种控制装置的输出信号，所述控制装置布置为控制ice110的运行，包括但不限于燃料喷射器160、节流阀阀330、egr阀320、vgt促动器255、和凸轮相位器155。应注意，虚线用于表示ecu450和各种传感器和装置之间的通信，但是为了清楚，其中的一些被省略。
现在转向ecu450，该设备可以包括数字中央处理单元(cpu460)，其与存储系统和接口总线通信。cpu配置为执行在存储系统中存储为程序的指令，且向/从接口总线发送和接收信号。存储系统可以包括各种存储类型，包括光学存储、磁性存储、固态存储和其他非易失存储器。接口总线可以配置为向/从各种传感器和控制装置发送、接收和调整模拟和/或数字信号。程序可以实施为本文公开的方法，允许cpu执行这种方法的步骤且控制ice110。
存储在存储系统中的程序经由线缆或以无线方式从外部传递。在汽车系统100以外，其通常是计算机程序产品，其在本领域也被称为计算机可读介质或机器可读介质，且应理解为位于载体上的计算机程序代码，所述载体是瞬时或非瞬时的，结果是计算机程序产品也可被认为是瞬时或非瞬时的。
瞬时计算机程序产品的例子是信号，例如电磁信号，例如光学信号，其是用于计算机程序代码的瞬时载体。对这种计算机程序代码的携带可通过常规调制技术调制信号来实现，例如用于数字数据的qpsk，使得代表所述计算机程序代码的二进制数据加载到瞬时电磁信号上。这种信号例如在经由wifi以无线方式将计算机程序代码传递到笔记本电脑时使用。
在非瞬时计算机程序产品的情况下，计算机程序代码实施在实体存储介质中。存储介质是上述的非瞬时载体，使得计算机程序代码以可获取的方式永久地或非永久地存储在存储介质中。存储介质可具有计算机技术领域已知的常规类型，例如闪速存储器，asic，cd等。
代替ecu450，汽车系统100可以具有不同类型的处理器，以提供电子逻辑，例如嵌入式控制器、车载计算机、或可布置在车辆上的任何处理模块。
ecu450的其中一个任务可以是控制和修正燃料喷射器160喷射的燃料量。
该测试可以在车辆处于超限(overrun)(即车辆行进但是没有燃料喷射到ice110的燃烧室150中，即燃料切断情况)的情况下执行。通常，在加速器踏板被完全释放时车辆超限(overrun)。
如图3的流程图所示，在上述燃料切断情况期间，ecu450配置为确定进入燃料分配管170的燃料压力的设定点值且运行高压燃料泵180，以便将燃料输送到燃料分配管170中，直到进入燃料分配管的测量压力值等于确定的设定点值。
设定点值可以是在测试台上进行的试验活动期间预先校准且存储在存储系统中的值。压力值可以通过燃料分配管压力传感器400测量。
再次，ecu450配置为设定(图块s0)要通过燃料喷射器160喷射到燃烧室150中的目标(小)燃料量的值qt。具体说，目标燃料量的值qt可以是在测试台上所进行的试验活动期间预先校准且存储在存储系统中的值，例如2mm3的燃料。
ecu450随后配置为将目标燃料量的值qt初始化(图块s1)为从燃料喷射器160请求的燃料量的初始值qtest。实践中，ecu450首先用于以要被燃料喷射器160喷射的目标燃料量的值qt将燃料请求量的请求值qtest(即第一测试值)初始化。燃料请求量的初始值qtest可以存储在存储系统中且由此被ecu450读取。
在进入燃料分配管170中的测量压力值等于确定的设定点值时，ecu450配置为执行补偿策略，其修正燃料喷射器160的喷射偏移(injectiondrifts)。该补偿策略包括第一学习循环s100，如下所述。
第一学习循环让ecu450确定(图块s2)通电时间的值etn，其对应于燃料请求量的值qtestn和已确定的分配管压力设定点值。
具体说，第一学习循环的第一循环(n＝1)的值qtest1被如上初始化且等于目标燃料量的值qt。
通过例子的方式，对于每一个分配管压力设定点值，通电时间的值etn可以作为一预先校准的映射的输出被提供，该预先校准的映射接收请求值qtestn作为输入。该映射可以是在测试台上执行的试验活动期间预定的且存储在存储系统中。
一旦通电时间的值etn确定，则ecu450配置为通过让燃料喷射器160通电持续确定的通电时间值etn而执行(图块s3)燃料喷射。
燃料喷射可以通过单次燃料喷射构成，或通过一序列的燃料喷射脉冲构成。
实践中，在燃料喷射器160被通电时，在执行的燃料喷射期间，一定量的燃料实际上被喷射到燃烧室150中，其中该喷射燃料量可以不同于请求的燃料量，例如因为燃料喷射器160的老化所造成，且需要进行确定。
第一学习循环随后让ecu450通过氧气传感器435测量(图块s4)通过该燃料喷射量在燃烧室150中燃烧而产生的排气中的氧气浓度值λmn。
第一学习循环让ecu450根据氧气浓度的被测量值λmn确定(图块s5)燃料喷射量的值qan。
通过例子，燃料喷射量的值qan(例如体积量)可以通过以下公式计算：
其中，qa_n是在执行燃料喷射器件设置到燃烧室150中的空气量(例如质量的量)。
设置到燃烧室150中的空气量qa_n可以通过空气流量、压力、温度传感器340测量或可以假定为恒定值，所述恒定值在测试台上进行的试验活动期间预定且存储在存储系统中。
比例常数k可以按照之后的公式计算：
其中，nc是ice110配备的燃烧室150的数量，np是在执行的燃料喷射期间通过燃料喷射器160执行的一系列燃料喷射脉冲的通电脉冲的数量，αs是理想配比的空气-燃料比，且ρ是燃料密度值。
燃烧室150的数量nc，通电脉冲的数量np，燃料密度的值ρ和理想配比的空气-燃料比的值αs可以是预定的值，即从文献或从测试台上预测或预先校准而得知的，且存储在存储系统中。
作为替换例，燃料喷射量的值qan可以根据氧气浓度的测量值λmn估计。在这种情况下，值qan可以作为预先校准的映射的输出提供，该映射将氧气浓度的被测量值λmn作为输入接收。该映射可以是在测试台上执行的试验活动期间预定的且存储在存储系统中。
一旦确定了燃料喷射量的值qan，则第一学习循环让ecu450计算(图块s5)目标燃料量的值qt和燃料喷射量的值qan之间的差δn，且随后将请求的燃料量的值qtestn增加(图块s6)到计算的差δn。
具体说，为了增加请求值qtestn，ecu450配置为计算修正值qtestn+1，作为前述的请求值qtestn和计算的差δn之和。
ecu450配置为将第一学习循环重复数次，从1次到自然数n次，其中n可以是在测试台上执行的试验活动期间预先校准的且存储在存储系统中的值，例如小5、优选为3的数。
在第一学习循环的最后一次循环(n)之后，最后的修正值qtestn+1可以存储在存储系统中。
而且，ecu450配置为确定(图块s8)与存储在存储系统中的请求燃料量的最后修正值qtestn+1对应的通电时间值etm。
通过例子的方式，通电时间值etm可以作为预先校准的映射的输出而被提供，所述预先校准的映射将第一学习循环的最后一次循环(n)的最后修正值qtestn+1作为输入接收。该映射可以在测试台上执行的试验活动期间预定且存储在存储系统中，且可以是与用于确定第一学习循环中通电时间值etn的映射相同的映射。
然后，补偿策略让ecu450执行第二学习循环(s200)，如下所述，其在第一学习循环的最后一次循环(n)之后。
具体说，一旦通电时间值etm确定，则ecu450配置为，通过让燃料喷射器160通电持续确定的另一通电时间值etm而执行(图块s9)燃料喷射。
该燃料喷射可以通过单次燃料喷射构成，或通过一系列的燃料喷射脉冲构成。
第二学习循环随后让ecu450通过氧气传感器435测量(图块s10)排气中氧气浓度的值λmm，所述排气是由在所执行的燃料喷射期间实际上喷射的燃料量在燃烧室150中燃烧而产生的。
如果氧气浓度的被测量值λmm不同于其期望值λme，则第二学习循环让ecu450修正确定的通电时间值etm。
氧气浓度的期望值λme可以是在测试台上执行的试验活动期间预定的且存储在存储系统中的按经验确定的值。
例如，为了检查氧气浓度的被测量值λmm是否不同于期望值λme，氧气浓度的被测量值λmm可以被应用于第一情况图块s11，其检查氧气浓度的被测量值λmm是否大于期望值λme(可允许小的公差)。如果第一情况图块s11返回肯定的结果，则意味着运行了确定的通电时间值etm的燃料喷射器160已经喷射了比期望更低的燃料量。在这种情况下，ecu450配置为以预设量x(其例如在测试台上执行的试验活动期间预定且存储在存储系统中)将值etm增量(图块s12)，且随后使用通电时间的该增量值etm+x重复第二学习循环。
如果相反地，第一情况图块s11返回否定结果，则氧气浓度的被测量值λmm被应用于第二情况图块s13，其检查氧气浓度的被测量值λmm是否低于期望值λme(可允许小的公差)。如果第二情况图块s13返回肯定的结果，则意味着运行了确定的通电时间值etm的燃料喷射器160已经喷射了比期望更大的燃料量。在这种情况下，ecu450配置为以预设量y(例如在测试台上执行的试验活动期间预定且存储在存储系统中)将值etm减量(图块s14)，且随后使用通电时间的该减量值etm+y重复第二学习循环。
换句话说，通电时间值etm被调整且第二学习循环重复，直到找到适于让情况图块s11和s13返回否定结果的通电时间的正确值etmc。
在情况图块s11和s13都返回否定结果时，则意味着氧气浓度的被测量值λmm等于其期望值λme(或在跨度为1的小范围公差内)，且满足该情况的通电时间值etm被识别(图块s15)为通电时间的参考值etref。
参考值etref被存储在存储系统中，且通过第一和第二学习循环构成的学习阶段结束。
然后，通电时间的被存储参考值etref可以被使用(图块s16)以修正ice110正常运行期间通过燃料喷射器160执行的其他燃料喷射。
更具体地，在ice110的正常运行期间，ecu450可以控制燃料喷射器160，以使用下文公开的策略执行一些燃料喷射。该策略首先可以让ecu450确定用于燃料喷射器160的通电时间的额定值et。通电时间的该额定值et可以确定为一值，该至与在燃料喷射器160是额定运行的燃料喷射器时对应于喷射的期望燃料量。策略可以进一步让ecu450根据通电时间的被存储参考值etref确定修正因子cf。修正因子cf可以随后从通电时间的额定值et减去，由此获得通电时间的修正值etcorr。最后，策略可以让ecu450启用燃料喷射器160并经过通电时间的修正值etcorr。
尽管至少一个示例性实施例已经在前述发明内容和具体实施方式中进行了描述，但是应理解存在许多变化例。还应理解，一个或多个示例性实施例仅是例子，且目的不是以任何方式限制范围、适用性或构造。相反，前面的摘要和详细描述为本领域技术人员提供了实施至少一个示例性实施例的便捷方式，应理解，以对示例性实施例中所述的元件的功能和布置做出各种改变，而不脱离权利要求及其等效方式限定的范围。
附图标记
100汽车系统
110内燃发动机
120汽缸体
125汽缸
130汽缸盖
135凸轮轴
140活塞
145曲轴
150燃烧室
155凸轮相位器
160燃料喷射器
170燃料分配管
180燃料泵
190燃料源
200进气歧管
205空气进气管道
210进入端口
215阀
220排气端口
225排气歧管
230涡轮增压器
240压缩机
250涡轮机
255vgt促动器
260内部冷却器
270排气后处理系统
275排气管
280排气后处理装置
300排气循环管道
310egr冷却器
320egr阀
330节流阀
340空气流量、压力、温度传感器
350歧管压力和温度传感器
360燃烧压力传感器
380冷却剂温度和液位传感器
385润滑油温和液位传感器
400燃料分配管数字压力传感器
410凸轮位置传感器
420曲柄位置传感器
425排气温度传感器
430排气压力传感器
435氧气传感器
440egr温度传感器
445加速器踏板位置传感器
450ecu/控制器
460中央处理单元
s0-s16图块
s100第一学习循环
s200第二学习循环
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