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)燃機進行許多改進，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擔(dān)。

具有稀薄分層運行的汽油直噴 （GDI） 燃燒可減少有毒的發(fā)動機排放，并顯著降低燃油消耗。到現(xiàn)在為止還挺好。然而，在稀薄分層運行中使用精確的高空燃比也會有一些缺點，包括發(fā)動機不穩(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)動機在整個發(fā)動機運行條件范圍內(nèi)的最佳運行。

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，即較高的 NOx 排放和由于稀薄混合物中較高的氧含量和當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并將電磁噴射器的使用擴展到短噴射，我們需要關(guān)于彈道操作期間實際輸送的燃料量的實時信息。有了這些信息，我們可以使用閉環(huán)算法實時調(diào)整噴油器通電時間，以獲得最佳噴油量。

這怎么可能？

在我們的實驗室中，我們發(fā)現(xiàn)噴射電壓信號與實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（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)動機控制圖中的所需目標燃料質(zhì)量值進行比較。從這個比較中，我們可以定義和實現(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，當發(fā)生彈道行為時，使其能夠用于 GDI 發(fā)動機的多種噴射策略。

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)動機在整個發(fā)動機運行條件范圍內(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