使多種汽油噴射策略管理彈道噴射的解決方案

在無排放電動汽車填滿我們的道路之前，汽車制造商可以對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行許多改進(jìn)，以減少排放，同時繼續(xù)承擔(dān)世界上大部分交通需求的負(fù)擔(dān)。

具有稀薄分層運(yùn)行的汽油直噴 （GDI） 燃燒可減少有毒的發(fā)動機(jī)排放，并顯著降低燃油消耗。到現(xiàn)在為止還挺好。然而，在稀薄分層運(yùn)行中使用精確的高空燃比也會有一些缺點(diǎn)，包括發(fā)動機(jī)不穩(wěn)定、功率損失和氮氧化物 （NOx） 排放增加。使用多種汽油噴射策略可以最大限度地減少這些問題。但是，這些策略需要通過噴射器以非常精確的劑量輸送非常少量的燃料。然后還有一個工程問題：為了輸送非常少量的燃料，傳統(tǒng)的螺線管噴射器被迫在其“彈道”區(qū)域工作，在該區(qū)域，線圈通電時間和噴射燃料量之間的相關(guān)性變得高度非線性！

STMicroelectronics 的工程師瞄準(zhǔn)了一種解決方案，該解決方案可以管理彈道噴射，并使用多次噴射策略確保發(fā)動機(jī)在整個發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件范圍內(nèi)的最佳運(yùn)行。

要克服的兩個關(guān)鍵問題是最大限度地減少稀薄燃料混合物的缺點(diǎn)，即較高的 NOx 排放和由于稀薄混合物中較高的氧含量和當(dāng)噴射的燃料接觸較冷的汽缸壁并導(dǎo)致不穩(wěn)定和導(dǎo)致不穩(wěn)定和更高的粒子排放。為了克服多次噴射策略的這些問題，需要掌握螺線管噴射器的彈道模式，以提供具有最大精度的受控燃料噴射。

同一系列的兩個噴油器的噴油率

彈道模式

如左圖所示，同一系列的兩個噴油器在電磁指令脈沖寬度大于 400μs（》2.8mg 燃料）時表現(xiàn)出良好的線性。不幸的是，對于多次注射，在非常非線性的區(qū)域中脈沖需要小于 400μs。這種非線性是由于許多難以改善的機(jī)電問題，包括噴射器彈簧質(zhì)量慣性、線圈施加的電磁力和螺線管之間的摩擦變化。

為了掌握所需的噴射目標(biāo)并將電磁噴射器的使用擴(kuò)展到短噴射，我們需要關(guān)于彈道操作期間實(shí)際輸送的燃料量的實(shí)時信息。有了這些信息，我們可以使用閉環(huán)算法實(shí)時調(diào)整噴油器通電時間，以獲得最佳噴油量。

這怎么可能？

在我們的實(shí)驗(yàn)室中，我們發(fā)現(xiàn)噴射電壓信號與實(shí)際輸送的燃料量相關(guān)。下圖顯示了噴油器電壓信號（橙色）與相應(yīng)的噴油質(zhì)量流量（灰色）之間的比較。

通過分析這兩條曲線，我們發(fā)現(xiàn)沒有電磁閥打開延遲，在我們的圖表中為 0s。然而，電壓信號在注入質(zhì)量流量被取消的同時顯示出拐點(diǎn)（黃色虛線）。該時間對應(yīng)于噴油器針閥關(guān)閉時間，該時間發(fā)生在關(guān)閉階段，此時噴油器線圈斷電并產(chǎn)生自感應(yīng)電壓。

通過實(shí)時監(jiān)測噴油器控制電壓信號，我們可以計算在彈道模式下噴射的燃油量。然后，我們可以將噴射的燃料量與先前定義并加載到發(fā)動機(jī)控制圖中的所需目標(biāo)燃料質(zhì)量值進(jìn)行比較。從這個比較中，我們可以定義和實(shí)現(xiàn)線圈通電時間的校正值。

通過使用這種控制策略，GDI 電磁噴油器可用于非常短的噴射，當(dāng)發(fā)生彈道行為時，使其能夠用于 GDI 發(fā)動機(jī)的多種噴射策略。

對于 300 μs 的線圈通電時間，差分電壓指令信號與相應(yīng)的注入質(zhì)量流量之間的比較。

完整的產(chǎn)品系列

STMicroelectronics 擁有完整的產(chǎn)品系列，可用于下一代 GDI 發(fā)動機(jī)的全電子控制。它包括能夠管理彈道噴射并使用多次噴射策略確保發(fā)動機(jī)在整個發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件范圍內(nèi)發(fā)揮最佳功能的設(shè)備。ST 正在讓駕駛變得更智能、更環(huán)保。

審核編輯：郭婷