[发明专利]控制具直接燃料注入的汽车内燃引擎的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用以控制具直接燃料注入的汽车内燃引擎的方法及装置。

背景技术

内燃引擎的性能明显取决于引擎燃烧的燃料的品质。对于直接注入式内燃引擎比如直接注入式柴油引擎尤其如此。对于这类引擎，在燃料室中包含的气体被压缩后，通过直接注入燃料至该燃烧室内而点火该燃料，即，在该燃烧室内发生产生燃料混合产生物。

一个众所周知的燃料品质参数是柴油燃料中的辛烷值(Cetane Number)。辛烷值用于测量压缩点火过程中燃料的内燃品质。辛烷值是与燃料点火延迟有关，即燃料进入燃烧室内的开始注入(SOI)以及燃料的开始燃烧(SOC)即点火之间的时间。使用较高辛烷值燃料的柴油引擎会比使用较低辛烷值燃料显示出较短的点火延迟时间。因此，具较高辛烷值的燃料具有短的点火延迟时间，并提供更多时间给要完成的燃料燃烧过程。所以，辛烷值的问题对高速柴油引擎变得极为重要。

为避免非需要的引擎性能，因此，在现有技术中已知的是决定燃料品质参数，尤其是针对直接注入内燃引擎，并且如果侦测到低品质燃料时，限制引擎操作期间所允许的相应负载及速度的范围。最知名的方法，即由世界专利第WO2005/005813 A1号及第WO2005/119034 A1号所得知的方法，侦测在引擎的燃料截止条件中的燃料品质，藉由注入少量燃料并经小心评估引擎行为而推导出对所产生的热的量测。现有技术专注在决定燃料的辛烷值。

虽然辛烷值对使用特定燃料的引擎的限制操作范围是有帮助，但是需要改善更详细的控制，不只是限制所允许的速度以及速度范围而已，而且还要不受限于某些操作条件。这种需求对降低引擎的排放气体中的污染物很重要，这种降低在引擎发展中已变成越来越紧急的工作。

发明内容

因此，本发明处理该问题以确保具直接燃料注入的内燃引擎的最佳操作，而且几乎与燃料品质无关。

为解决该问题，本发明提供一种控制具直接燃料注入的汽车内燃引擎的方法，包括：利用燃料调节部，其中在引擎表现出预设操作条件时，使用第一燃料品质参数决定步骤，以决定燃料品质参数；以及利用控制部，使用燃料品质参数或由燃料品质参数所推导的燃料燃烧特性参数的数值，当作在引擎中开始注入的封闭回路控制内的目标数值，藉封闭回路控制，使用不同于第一燃料品质参数决定步骤的第二燃料品质参数决定步骤，以决定燃料品质参数(F)或由燃料品质参数(F)所推导的燃料燃烧特性参数的实际数值。

本发明使用二部分方式以应付变动的燃料品质。第一部分决定描述燃料品质的目标数值。第二部分控制引擎以使得其操作参数确认目标数值。对于这种方式，很重要的是第一部分藉由不同于第二部分控制所使用的方式决定燃料品质以及目标数值。

用于目标数值的一个适当参数是注入至燃烧室内的燃料体的一半已经转换时的曲柄角度的时间。很显然，曲柄角度的时间对于多气缸引擎的每个气缸在绝对曲柄角度上是个别的。然而，相对而言，比如当称为四冲程或四冲程引擎的循环时，所注入的燃料体的一半已经燃烧的曲柄角度的时间，对于多气缸引擎的所有气缸都是相同。在文献中，所注入的燃料体的一半已经燃烧的曲柄角度的时间称作MFB50(燃料燃烧量＝50％)。当然，这是已知的参数，但是现有技术并未将该参数与燃料品质联系起来，且当控制开始注入时并未考虑到MFB50。

MFB50可由燃烧反馈信号而决定，对于熟知本技术领域的人员而言是众所周知的。一般，MFB50是燃烧室内压力及压力梯度、燃烧室体积及体积的第一导数、空气/燃料混合组成以及空气入口温度的函数。在本发明的一个实施例中，这些参数是用于第二步骤，而在第一步骤中，燃料品质参数形成用以决定MFB50的基础。后面的步骤允许使用预先定义图表，该图表可由运作引擎的试验床而获得，且储存MFB50以当作燃料品质参数及引擎速度与负载的函数。

该方法中所使用的燃料品质参数可依序藉任何现有技术的方法而决定。尤其是，可使用世界专利第WO 2005/119034 A1号的已知方法，该方法评估在燃料截止期的期间内开始注入(SOI)以及开始燃烧(SOC)之间所发生的点火延迟。尤其使用在燃烧室内的压力传感器可决定开始燃烧。然而，也可使用侦测燃烧的其他方式，即使用设置于引擎的爆震传感器(Knock Sensor)等。

本发明的方式由引擎的某些操作期间以精确决定燃料品质的事实而获得益处。燃料品质与MFB50或相关于燃烧或由其推导的任何其他参数之间的关系，都会由精确决定的燃料品质中获得目标数值，并在控制燃料注入时使用该目标数值，尤其是SOI。燃料品质不提供这种控制，因为无法如MFB50一般可在所有期间的引擎操作时决定。