[发明专利]柴油发动机中的燃料喷射控制的方法

说明书

本发明涉及柴油发动机中的燃料喷射控制的方法。提供用于在检测到燃料轨道压力偏离阈值压力时调节提供给汽缸的燃料喷射的方法和系统。在一个示例中，方法包括响应于燃料轨道中的压力减小而减少在给定汽缸循环中提供给汽缸的引燃燃料喷射和/或主燃料喷射的总次数。以这种方式，可以保持阈值轨道压力，从而减少发动机降额的可能性。

技术领域

本发明整体涉及用于控制每次燃烧循环每个汽缸具有多次喷射的内燃发动机中的燃料喷射的方法和系统。

背景技术

在柴油内燃发动机中，燃料喷射分布可包括在单个喷射循环内的多次喷射事件，诸如至少一次引燃(pilot)喷射，然后是至少一次主喷射，以便减少点火延迟和排气排放并且降低燃烧噪音。另外，共用轨道燃料系统可以用在柴油发动机中，该柴油发动机可包括将燃料递送到与一组汽缸相关联的燃料轨道的高压燃料泵。该燃料轨道系统保持足够的燃料压力用于喷射，同时将燃料分配到喷射器，所有喷射器共享共用轨道中的燃料。轨道容积在燃料系统中充当蓄积器并抑制来自泵和燃料喷射循环的压力波动，以在燃料喷射器喷嘴处保持几乎恒定的压力。任何给定的燃料喷射事件的精确度取决于保持足够恒定的燃料轨道压力的能力，并且因此轨道压力距预期值的任何偏差可导致不精确的燃料递送，这继而可使发动机的性能劣化。

然而，当发动机在需要较高燃料喷射量的高发动机转速和负荷条件下操作时，燃料泵会不能够向燃料轨道供应足够的燃料以保持较高的燃料轨道压力。因此，在高发动机转速和负荷条件下，当高压燃料泵不能保持足够的轨道压力时，发动机会降额(derated)。另选地，可以增加燃料泵尺寸以便在高燃料量需求期间供应足够的燃料。然而，这会导致泵中的高寄生损失。McCormick等人在美国专利申请公开No.2003/0089334中示出了一种防止轨道压力偏差的示例方法。其中，引燃喷射正时基于共用轨道中的燃料压力和发动机的操作状态来确定。当共用燃料轨道压力高时，引燃燃料喷射正时提前，以便维持分开引燃燃料喷射和主燃料喷射的间隔时间段。然而，本发明人已经识别出这种方法的潜在问题。作为一个示例，如果燃料泵容量不足以向共用轨道供应足够的燃料并因此导致不能维持燃料轨道中的高压，则在高发动机转速/负荷下使引燃喷射正时提前仍可使发动机性能劣化。

发明内容

本发明人认识到，当检测到轨道压力偏差时(例如，当实际燃料轨道压力小于目标燃料轨道压力时)，通过减少提供给汽缸的引燃燃料喷射和/或主燃料喷射的实际总次数，较少的燃料将在燃料喷射之后从喷射器返回到燃料箱，并且较多的燃料可保存在燃料轨道内以保持燃料轨道压力。因此，上述问题可至少部分地通过一种如下方法解决，该方法包括：响应于燃料轨道中的压力的阈值减小，减少在给定汽缸循环中提供给汽缸的燃料喷射的总次数。以这种方式，可以提供足够的燃料以维持高负荷/高转速的发动机操作，同时在燃料轨道中保持相对恒定的高压。

作为一个示例，在高发动机转速和负荷条件期间，可以(例如，从发动机查找表)获得目标燃料轨道压力，并且如果实际燃料轨道压力低于目标燃料轨道压力，则可减少喷射次数以通过防止喷射器燃料从燃料喷射返回而节约燃料量。同时，根据发动机负荷条件，可调节引燃喷射和/或主喷射正时和量，以便向燃烧室提供足够的燃料以适应发动机扭矩需求的变化并保持恒定的共用轨道燃料压力。

在一个示例中，在高发动机负荷条件(例如，当请求高扭矩需求时)且实际燃料轨道压力下降到阈值压力以下期间，可减少引燃燃料喷射的总次数以防止峰值缸内压力超过压力极限。另外，剩余的引燃喷射脉冲宽度可减小并且其喷射正时可延迟以减少燃烧噪音。同时，主喷射正时可相对于发动机压缩冲程提前以减少点火延迟。通过将引燃喷射正时移到更接近主喷射正时，可以增加汽缸压力以促进燃料燃烧。此外，主喷射脉冲宽度可以增加，以便提供足够的燃料供应来满足发动机扭矩需求的增加。