[发明专利]用于亚音速流的燃料喷射器增益补偿

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的气态燃料的直接喷射。

术语“直喷”指使用燃料喷射器将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室内。

如这里使用的，术语“气态燃料”是指压缩气态燃料，比如压缩天然气(CNG)和氢(H₂)，以及液化气态燃料，比如液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)。

背景技术

下面关于背景技术的讨论仅旨在便于理解本发明。该讨论并非认可或承认所提到的任何材料是如本申请的优选权日时的公知常识的部分。

对于内燃机，已知气态燃料具有某些优于液态燃料(比如汽油或柴油)的优点，尤其是关于成本和产生的废气排放而言。由于这些优点，越来越趋向于在内燃机中使用这样的燃料。

在某些应用中，特别是对于小型车辆的发动机，比如助力人力车、摩托车和窄式开沟铲(scooter)，燃料系统利用气态燃料的蒸汽压力将气态燃料输送到燃料喷射器并且随后将气态燃料从燃料喷射器输出到发动机，所述燃料喷射器另外典型地是燃料输送喷射器。该布置就成本而言是有利的，因为该布置使得不需要用于将气态燃料输送到燃料喷射器的燃料泵或其它输送机构。

燃料喷射器然后计量喷射某一量的气态燃料到燃烧室内。输送的气态燃料的量可以是喷射器的打开持续时间的函数。

气态燃料能够例如是储存在燃料箱中的LPG。典型地，LPG的一部分以液态储存在燃料箱中，而LPG的气态部分存储在液态部分上方。燃料箱通过燃料供给管线与燃料箱连接，燃料供给管线整合有压力调节器以调节输送到燃料喷射器的气态燃料的供给压力。

燃料喷射器的操作由电控单元控制，电控单元能够控制燃料喷射器的打开持续时间、燃料喷射器相对于发动机循环开始打开的时间、以及燃料喷射器相对于发动机循环开始关闭的时间。电控单元从各种传感器获得输入信号，并输出控制信号到某些发动机部件，其中所述传感器提供关于发动机的操作状态以及驾驶员指令的信息。

燃料喷射器的操作通过控制装置来实现，以控制燃料喷射器两端的压差，该压差是由燃料喷射器计量喷射的气态燃料的供给压力与相应的燃烧室内的主要压力之间的差。该压差因此是喷射到燃烧室内的燃料的实际量的判定因子。

燃料喷射器在打开时以节流方式操作并且构造为在整个气态燃料输送过程中促进音速流。燃料喷射器的音速操作确保能够发生气态燃料到燃烧室内的直接输送，而与其中的主要气体压力无关。如果燃料喷射器不在音速流状态下操作，则下游燃烧室压力会折衷输送过程并影响到输送到燃烧室内的净燃料量。

对于气态燃料的直接喷射，在发动机轻载状态下比如怠速时，通常会要求延迟的燃料喷射定时。延迟喷射通常就实现点火时在火花塞周围的期望的燃料分布是有利的。但是，在一些这样的情形中，例如可能在冷操作状态下，尤其在发动机起动时，和/或低气态燃料水平时，燃料喷射器两端的压差可降低至通过燃料喷射器将发生亚音速流的临界点。

另外，延迟喷射定时在通常操作状态下是有利的，汽缸压力的增大能够有助于扩展燃料喷射器的操作范围或动态范围。但是，在一些状态中，输送压力将降低，而产生通过燃料喷射器的亚音速流。

通过燃料喷射器的亚音速流将会具有改变燃料喷射器的燃料输出特性的效果，该输出特性根据音速流状态进行校准。

基于该背景技术以及与其有关的问题和困难而研发了本发明。

发明内容

本发明旨在实现一种燃料喷射器，该燃料喷射器控制气态燃料到内燃机的燃烧室内的直接喷射，并且能够操作以根据易于导致通过燃料喷射器的亚音速流的状态的发生来补偿变化的输送压力和燃烧室压力。

根据本发明的第一方面，提供了发动机的气态燃料直喷系统的控制方法，所述方法包括：判定燃料喷射器两端的压差，以确定是否发生与穿过燃料喷射器的亚音速流对应的状态；和根据发生亚音速流状态时的压差操作燃料喷射器，以补偿该亚音速流状态。

利用该布置，输送到发动机的燃烧室内的气态燃料的量是燃料喷射器的打开持续时间的函数。

喷射的气态燃料可组成用于发动机操作循环的唯一燃料需求。或者，喷射的气态燃料可由在发动机操作循环期间输送到燃烧室的其它燃料加量或对该其它的燃料加量。

优选地，燃料喷射器的操作由控制装置比如电控单元(ECU)控制。具体地，ECU判定燃料喷射器的操作参数。所述操作参数可例如包括燃料喷射器的打开持续时间、燃料喷射器相对于发动机操作循环开始打开的时间、燃料喷射器相对于发动机操作循环开始关闭的时间或者它们的任意组合。