專利名稱：燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于感測(cè)壓力波形并且用于基于所感測(cè)的壓力波形來(lái)估計(jì)燃料噴射狀態(tài)的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備，其中所述壓力波形指示隨著燃料噴射而在燃料供應(yīng)通道中發(fā)生的燃料壓力的改變。
背景技術(shù)：
為了精確地控制內(nèi)燃機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和排放狀態(tài)，精確地控制諸如從噴射器的噴射孔噴射出的燃料的噴射量和噴射開始時(shí)刻之類的噴射器的噴射狀態(tài)是很重要的。因此，例如，專利文件1和專利文件2 (JP-A-2010-3004和JP-A-2009-579M)中的每一個(gè)專利文件均描述了一種用于通過(guò)使用燃料壓力傳感器來(lái)感測(cè)隨著噴射而在延伸至噴射孔的燃料供應(yīng)通道中發(fā)生的燃料壓力的改變，以感測(cè)實(shí)際的噴射狀態(tài)(例如，噴射開始時(shí)刻和噴射量) 的技術(shù)。如果可以通過(guò)這種方式來(lái)感測(cè)實(shí)際的噴射狀態(tài)，則可以基于感測(cè)結(jié)果來(lái)精確地控制噴射狀態(tài)。例如，根據(jù)專利文件2，獲取使用燃料壓力傳感器所感測(cè)的壓力波形，并且檢測(cè)出現(xiàn)在壓力波形中的改變點(diǎn)P1、P2、P3(參照?qǐng)D2(c))?；诟淖凕c(diǎn)P1、P2、P3的出現(xiàn)時(shí)刻和壓力值來(lái)計(jì)算實(shí)際的噴射狀態(tài)(噴射開始時(shí)刻R1、噴射結(jié)束時(shí)刻R4、噴射量Q等等)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的各種檢驗(yàn)揭示了以下事實(shí)。即，使用燃料壓力傳感器所感測(cè)的壓力波形并沒(méi)有反應(yīng)實(shí)際上的噴射狀態(tài)。而是，在壓力波形中出現(xiàn)了獨(dú)立于噴射狀態(tài)而發(fā)生的脈動(dòng)(pulsation)。首先，下面將參照?qǐng)D3來(lái)解釋在上面提到的檢驗(yàn)中使用的噴射器的結(jié)構(gòu)，其中圖3 是圖1的放大圖。座面1 形成于噴射器10的閥構(gòu)件12上。如果座面1 位于主體11 的支撐面lie上(參照?qǐng)D1)，則高壓通道Ila被阻塞，并且噴射孔lib關(guān)閉。因此，噴射速率變?yōu)?。如果座面12a與支撐面lie分離(參照?qǐng)D3)，則高壓通道Ila被打開并且噴射孔lib打開。在閥構(gòu)件12已經(jīng)執(zhí)行閥打開操作并且移動(dòng)到完全上升(full-lift)位置的狀態(tài)中(參照?qǐng)D3(a))，高壓通道Ila的流道面積在噴射孔lib的部分處被最小化。因此，致使噴射燃料的流速受到噴射孔lib的限制的噴射孔限制狀態(tài)發(fā)生。噴射孔限制狀態(tài)繼續(xù)(參照?qǐng)D3(b))到在閥關(guān)閉操作開始以后閥構(gòu)件12的沖程量(stroke amount)(上升量)達(dá)到預(yù)定量為止。如果閥構(gòu)件12的沖程量變?yōu)樾∮陬A(yù)定量，則高壓通道Ila的流道面積在座面 12a的部分處被最小化。因此，致使流速受到座面12a的限制的座限制狀態(tài)發(fā)生(參照?qǐng)D 3(c))。也即是說(shuō)，如果閥構(gòu)件12開始從完全上升位置向閥關(guān)閉位置移動(dòng)，則進(jìn)行從噴射孔限制狀態(tài)到座限制狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在轉(zhuǎn)變時(shí)刻R3(參照?qǐng)D2(b))處，實(shí)際的噴射速率(即， 每單位時(shí)間的噴射量)開始減小。噴射速率在閥構(gòu)件12到達(dá)閥關(guān)閉位置的時(shí)刻R4處變?yōu)?。
鑒于這一點(diǎn)，最初已經(jīng)假設(shè)在進(jìn)行從噴射孔限制狀態(tài)到座限制狀態(tài)的轉(zhuǎn)變的時(shí)刻處壓力波形開始增加。然而，據(jù)顯示，緊接在轉(zhuǎn)變到座限制狀態(tài)之前，在實(shí)際檢驗(yàn)的壓力波形中出現(xiàn)脈動(dòng)(即，少量的壓力增加)(如由圖2(c)中的鏈?zhǔn)骄€B包圍的區(qū)域所示)。本發(fā)明的發(fā)明人考慮如下這種脈動(dòng)B出現(xiàn)的機(jī)制。S卩，如果閥構(gòu)件12從完全上升位置向閥關(guān)閉位置移動(dòng)，則作為高壓通道Ila的容納閥構(gòu)件12的部分的閥構(gòu)件容納室Ilf的體積減小。因此，高壓通道Ila內(nèi)的燃料壓力略微增加與體積的減小對(duì)應(yīng)的量。該增加在壓力波形中作為脈動(dòng)B出現(xiàn)。也即是說(shuō)，如果閥構(gòu)件12開始向閥關(guān)閉位置移動(dòng)，即使是在噴射孔限制狀態(tài)中，則在時(shí)刻P3a處，由于閥構(gòu)件容納室Ilf的體積的減小，因此作為少量壓力增加的脈動(dòng)B出現(xiàn)。此后，由于轉(zhuǎn)變到座限制狀態(tài)，因此壓力增加在時(shí)刻P3處開始。即使在閥構(gòu)件12達(dá)到閥關(guān)閉位置以后，壓力也保持增加。上面考慮的因素導(dǎo)致以下問(wèn)題。S卩，壓力波形中從時(shí)刻P3開始的壓力增加顯示了噴射速率的減小，而脈動(dòng)B在噴射速率不改變的情況下也會(huì)出現(xiàn)。因此，可以認(rèn)為，脈動(dòng)B 是由除了噴射以外的其它影響引起的波形。因此，專利文件1和專利文件2中的每一個(gè)均基于包括脈動(dòng)B的壓力波形來(lái)計(jì)算噴射速率，其方法不能以較高的精確度來(lái)感測(cè)實(shí)際的噴射速率(噴射狀態(tài))。本發(fā)明的目的是提供一種能夠以較高的精確度來(lái)感測(cè)實(shí)際噴射狀態(tài)的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第一示例性方面，假設(shè)燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備被應(yīng)用于燃料噴射系統(tǒng)，所述燃料噴射系統(tǒng)具有噴射器，所述噴射器用于通過(guò)使打開和關(guān)閉噴射孔的閥構(gòu)件進(jìn)行打開操作來(lái)從所述噴射孔噴射要在內(nèi)燃機(jī)中燃燒的燃料；以及具有燃料壓力傳感器，所述燃料壓力傳感器用于感測(cè)延伸至所述噴射孔的燃料供應(yīng)通道中的燃料壓力。燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備具有壓力波形獲取部件、脈動(dòng)模型存儲(chǔ)部件、脈動(dòng)模型選擇部件、脈動(dòng)移除部件和噴射狀態(tài)估計(jì)部件。所述壓力波形獲取部件基于所述燃料壓力傳感器的感測(cè)值來(lái)獲取指示隨著燃料噴射而在所述燃料供應(yīng)通道中發(fā)生的燃料壓力的改變的壓力波形。所述脈動(dòng)模型存儲(chǔ)部件預(yù)先存儲(chǔ)將所述壓力波形中的脈動(dòng)建模為多種類型的模式的脈動(dòng)模型，所述壓力波形中的脈動(dòng)是隨著所述閥構(gòu)件向閥關(guān)閉位置的移動(dòng)而發(fā)生的。所述脈動(dòng)模型選擇部件從多種類型的脈動(dòng)模型中選擇與出現(xiàn)在所述壓力波形中的實(shí)際脈動(dòng)最接近的所述脈動(dòng)模型。所述脈動(dòng)移除部件通過(guò)從所述壓力波形中減去由所述脈動(dòng)模型選擇部件選擇的所述脈動(dòng)模型，來(lái)計(jì)算移除了脈動(dòng)的波形。所述噴射狀態(tài)估計(jì)部件基于所述移除了脈動(dòng)的波形來(lái)估計(jì)所述噴射孔的所述燃料噴射的燃料噴射狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的上述方面，隨著所述閥構(gòu)件向所述閥關(guān)閉位置的移動(dòng)而出現(xiàn)的所述壓力波形中的脈動(dòng)被建模為多種類型的模式并且被存儲(chǔ)。選擇與所述實(shí)際脈動(dòng)最接近的所述脈動(dòng)模型。從壓力波形中減去所選擇的脈動(dòng)模型，以計(jì)算所述移除了脈動(dòng)的波形。因此， 從壓力波形中移除了由于除了噴射以外的影響而產(chǎn)生的脈動(dòng)，因而可以提高經(jīng)校正的壓力波形(即，移除了脈動(dòng)的波形)與噴射狀態(tài)之間的相關(guān)性。噴射狀態(tài)是基于具有提高的相關(guān)性的移除了脈動(dòng)的波形來(lái)估計(jì)的，因此可以以較高的精確度來(lái)感測(cè)噴射狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的第二示例性方面，脈動(dòng)模型選擇部件基于供應(yīng)給噴射器的燃料的供應(yīng)壓力來(lái)選擇脈動(dòng)模型。如上所述，上面提到的脈動(dòng)是由于閥構(gòu)件容納室Ilf的體積的減小引起的燃料壓力略微增加的現(xiàn)象。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果在此段時(shí)間供應(yīng)給噴射器的燃料的壓力(即，供應(yīng)壓力)不同，則該脈動(dòng)的形狀是不同的。根據(jù)本發(fā)明的考慮到這一發(fā)現(xiàn)的上述方面，脈動(dòng)模型是基于供應(yīng)壓力來(lái)選擇的，因此可以以較高的精確度來(lái)選擇與實(shí)際脈動(dòng)最接近的脈動(dòng)模型。因此，可以提高移除了脈動(dòng)的波形的計(jì)算精確度，并且可以提高燃料噴射狀態(tài)的估計(jì)精確度。根據(jù)本發(fā)明的第三示例性方面，噴射器被分別提供給多缸內(nèi)燃機(jī)的多個(gè)氣缸，并且燃料壓力傳感器被分別提供給噴射器。脈動(dòng)模型選擇部件通過(guò)將使用燃料壓力傳感器中的與未執(zhí)行噴射的噴射器對(duì)應(yīng)的燃料壓力傳感器所感測(cè)到的壓力視為供應(yīng)壓力，來(lái)執(zhí)行所述選擇?？梢哉J(rèn)為使用非噴射氣缸的燃料壓力傳感器所感測(cè)的壓力表示供應(yīng)壓力。因此， 例如，本發(fā)明的上述方面可以使得無(wú)須向積蓄由燃料泵供應(yīng)的燃料并且向多個(gè)噴射器分配并供應(yīng)這些燃料的分配容器提供專用于感測(cè)供應(yīng)壓力的燃料壓力傳感器。根據(jù)本發(fā)明的第四示例性方面，脈動(dòng)移除部件基于向噴射器輸出噴射結(jié)束命令信號(hào)的時(shí)刻來(lái)將壓力波形的相位與脈動(dòng)模型的相位相互關(guān)聯(lián)，并且通過(guò)在所述相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)中從壓力波形中減去脈動(dòng)模型，來(lái)計(jì)算移除了脈動(dòng)的波形。除非移除了脈動(dòng)的波形是通過(guò)在壓力波形的相位與脈動(dòng)模型的相位相互精確關(guān)聯(lián)和匹配的狀態(tài)中從壓力波形中減去脈動(dòng)模型來(lái)計(jì)算的，否則移除了脈動(dòng)的波形的精確度降低。針對(duì)該問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)關(guān)注輸出噴射結(jié)束命令信號(hào)的時(shí)刻和脈動(dòng)出現(xiàn)的時(shí)刻之間的高度相關(guān)性來(lái)提出上述發(fā)明。也即是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的上述方面，壓力波形的相位和脈動(dòng)模型的相位基于噴射結(jié)束命令信號(hào)的輸出時(shí)刻而相互關(guān)聯(lián)。因此，可以提高移除了脈動(dòng)的波形的計(jì)算精確度，并且可以提高燃料噴射狀態(tài)的估計(jì)精確度。


通過(guò)研究形成了本申請(qǐng)的一部分的下列具體實(shí)施方式
、所附權(quán)利要求以及附圖， 將清楚實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)以及操作方法和有關(guān)部分的功能。在附圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備的燃料噴射系統(tǒng)的示意圖；圖2(a)是示出了根據(jù)實(shí)施例的噴射命令信號(hào)的時(shí)間圖；圖2 (b)是示出了根據(jù)實(shí)施例的噴射速率波形的視圖；圖2(c)是示出了根據(jù)實(shí)施例的壓力波形的時(shí)間圖；圖3(a)是示出了根據(jù)實(shí)施例的處于完全上升狀態(tài)的閥構(gòu)件的視圖；圖3(b)是示出了根據(jù)實(shí)施例的處于噴射孔限制狀態(tài)的閥構(gòu)件的視圖；圖3(c)是示出了根據(jù)實(shí)施例的處于座限制狀態(tài)的閥構(gòu)件的視圖；圖4(a)是示出了根據(jù)實(shí)施例的噴射時(shí)間壓力波形W和非噴射時(shí)間壓力波形PC的視圖；圖4(b)是示出了根據(jù)實(shí)施例的經(jīng)校正的噴射時(shí)間壓力波形W-PC的視圖；圖4(c)是示出了根據(jù)實(shí)施例的移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M的視圖；以及
圖5是示出了根據(jù)實(shí)施例用于計(jì)算噴射速率波形的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備。根據(jù)本實(shí)施例的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備被安裝在車輛的引擎(內(nèi)燃機(jī))中。將向多個(gè)氣缸 #1-#4注入高壓燃料以引起壓縮自燃的柴油機(jī)假設(shè)為所述引擎。圖1是示出了安裝至引擎的相應(yīng)氣缸的噴射器10、安裝至相應(yīng)噴射器10的燃料壓力傳感器20以及作為電子控制單元安裝至車輛的ECU 30等的示意圖。首先，將解釋包括噴射器10的引擎的燃料噴射系統(tǒng)。通過(guò)高壓泵41將燃料箱40 中的燃料泵送(pumped)到共軌42(蓄壓容器)，并且對(duì)這些燃料進(jìn)行積蓄。將積蓄的燃料分配并供應(yīng)給相應(yīng)氣缸的噴射器10 (#1-#4)。多個(gè)噴射器10(#1-#4)以預(yù)置的順序執(zhí)行燃料的噴射。將活塞泵用作高壓泵41。因此，以與活塞的往復(fù)移動(dòng)同步的方式來(lái)間斷地泵送燃料。噴射器10具有如下解釋的主體11、針狀物形狀的閥構(gòu)件12、致動(dòng)器13等等。主體11在其內(nèi)部限定了高壓通道11a，以及限定了用于噴射燃料的噴射孔lib。閥構(gòu)件12容納在主體11內(nèi)，并且打開和關(guān)閉噴射孔lib。背壓室Ilc形成于主體11中，以用于將背壓施加至閥構(gòu)件12。高壓通道Ila和低壓通道Ild與背壓室Ilc相連。通過(guò)控制閥14來(lái)切換高壓通道Ila或低壓通道Ild與背壓室Ilc之間的通信狀態(tài)。如果通過(guò)使諸如電磁線圈或壓力元件等的致動(dòng)器13通電來(lái)按壓控制閥14并且使控制閥14在圖1中向下移動(dòng)，則背壓室Ilc與低壓通道Ild進(jìn)行通信， 并且背壓室Ilc中的燃料壓力減小。結(jié)果，施加至閥構(gòu)件12的背壓減小，閥構(gòu)件12執(zhí)行閥打開操作。如果通過(guò)使致動(dòng)器13斷電來(lái)使控制閥14在圖1中向上移動(dòng)，則背壓室Ilc與高壓通道Ila進(jìn)行通信，背壓室Ilc中的燃料壓力增加。結(jié)果，施加至閥構(gòu)件12的背壓增加，閥構(gòu)件12執(zhí)行閥關(guān)閉操作。因此，通過(guò)使用E⑶30控制對(duì)致動(dòng)器13的通電，來(lái)控制閥構(gòu)件12的打開操作和關(guān)閉操作。因此，根據(jù)閥構(gòu)件12的打開操作和關(guān)閉操作，從噴射孔lib噴射出從共軌42向高壓通道Ila供應(yīng)的高壓燃料。例如，ECU 30基于引擎輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度、引擎載荷等來(lái)計(jì)算諸如噴射開始時(shí)刻、噴射結(jié)束時(shí)刻和噴射量等目標(biāo)噴射狀態(tài)。ECU 30向致動(dòng)器13輸出噴射命令信號(hào)，以達(dá)到所計(jì)算的目標(biāo)噴射狀態(tài)，從而控制噴射器10的操作。ECU 30基于通過(guò)加速計(jì)操作量計(jì)算出的引擎旋轉(zhuǎn)速度和引擎載荷等來(lái)計(jì)算目標(biāo)噴射狀態(tài)。例如，預(yù)先將與引擎載荷和引擎旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)的最佳噴射狀態(tài)(噴射級(jí)數(shù)、噴射開始時(shí)刻、噴射結(jié)束時(shí)刻、噴射量等)存儲(chǔ)為噴射狀態(tài)映射。然后，ECU 30基于當(dāng)前的引擎載荷和當(dāng)前的引擎旋轉(zhuǎn)速度參照噴射狀態(tài)映射來(lái)計(jì)算目標(biāo)噴射狀態(tài)。基于所計(jì)算的目標(biāo)噴射狀態(tài)來(lái)設(shè)置噴射命令信號(hào)tl、t2、Tq。例如，預(yù)先將與目標(biāo)噴射狀態(tài)對(duì)應(yīng)的噴射命令信號(hào)存儲(chǔ)為命令映射。基于所計(jì)算的目標(biāo)噴射狀態(tài)參照該命令映射來(lái)設(shè)置噴射命令信號(hào)。因此， 設(shè)置與引擎載荷和引擎旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)的噴射命令信號(hào)并將所述噴射命令信號(hào)從ECU 30輸出到噴射器10。由于諸如噴射孔lib的磨損等噴射器10的老化退化，針對(duì)噴射命令信號(hào)的實(shí)際噴射狀態(tài)改變。因此，在本實(shí)施例中，如后面更詳細(xì)地描述的，通過(guò)基于使用燃料壓力傳感器20感測(cè)到的壓力波形計(jì)算燃料的噴射速率波形，來(lái)感測(cè)噴射狀態(tài)。獲得所感測(cè)的噴射狀態(tài)與噴射命令信號(hào)(脈沖起動(dòng)時(shí)刻tl、脈沖停止時(shí)刻t2和脈沖起動(dòng)時(shí)間段Tq)之間的相關(guān)性?；谒@得的結(jié)果，來(lái)校正在命令映射中存儲(chǔ)的噴射命令信號(hào)。因此，可以以較高的精確度來(lái)控制燃料噴射狀態(tài)，以使實(shí)際的噴射狀態(tài)與目標(biāo)噴射狀態(tài)一致。接下來(lái)，將解釋燃料壓力傳感器20的硬件結(jié)構(gòu)。燃料壓力傳感器20具有如下解釋的閥桿21 (應(yīng)變?cè)?、壓力傳感器元件22、鑄件IC 23等等。閥桿21固定至主體11。 在閥桿21中形成的隔膜部件21a接收流經(jīng)高壓通道Ila的高壓燃料的壓力并且彈性地變形。壓力傳感器元件22固定至隔膜部件21a。壓力傳感器元件22根據(jù)在隔膜部件21a中引起的彈性變形量來(lái)輸出壓力感測(cè)信號(hào)。通過(guò)鑄造樹脂以覆蓋諸如用于將從壓力傳感器元件22輸出的壓力感測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的放大器電路等的電子元件來(lái)形成鑄件IC 23。鑄件IC 23與閥桿21 —起安裝至噴射器10。將連接器15提供到主體11之上。通過(guò)連接到連接器15的裝備16來(lái)將鑄件IC 23 和致動(dòng)器13與E⑶30進(jìn)行電連接。高壓通道Ila中的燃料的壓力(燃料壓力)隨著噴射孔lib的燃料噴射的開始而減小。燃料壓力隨著燃料噴射的結(jié)束而增加。也即是說(shuō)，在燃料壓力的改變與噴射速率 (即，每個(gè)單位時(shí)間所噴射的噴射量)的改變之間存在相關(guān)性。可以認(rèn)為，可以從燃料壓力的改變來(lái)感測(cè)噴射速率的改變(即，實(shí)際的噴射狀態(tài))。將上面提到的噴射命令信號(hào)進(jìn)行校正，以使所感測(cè)的實(shí)際噴射狀態(tài)與目標(biāo)噴射狀態(tài)一致。因此，可以精確地控制噴射狀態(tài)。接下來(lái)，將參照?qǐng)D2來(lái)解釋指示使用安裝至當(dāng)前執(zhí)行燃料噴射的噴射器10的燃料壓力傳感器20來(lái)感測(cè)的燃料壓力改變的壓力波形與指示同一噴射器10的燃料噴射速率的改變的噴射速率波形之間的相關(guān)性。圖2(a)示出了從ECU 30向噴射器10的致動(dòng)器13輸出的噴射命令信號(hào)。由于命令信號(hào)的脈沖起動(dòng)，致動(dòng)器13通電以進(jìn)行操作，從而噴射孔lib打開。也即是說(shuō)，噴射命令信號(hào)的脈沖起動(dòng)時(shí)刻tl命令噴射開始，而噴射命令信號(hào)的脈沖停止時(shí)刻t2命令噴射結(jié)束。 因此，通過(guò)使用命令信號(hào)的脈沖起動(dòng)時(shí)間段(噴射命令時(shí)間段Tq)控制噴射孔lib的閥打開時(shí)刻，來(lái)控制噴射量Q。圖2(b)示出了隨著上面提到的噴射命令而發(fā)生的噴射孔lib的燃料噴射的燃料噴射速率的改變(即，噴射速率波形)。圖2(c)示出了隨著噴射速率的改變而發(fā)生的并且使用安裝至當(dāng)前執(zhí)行燃料噴射的噴射器10的燃料壓力傳感器20感測(cè)到的所感測(cè)壓力的改變(即，噴射時(shí)間壓力波形)。在噴射時(shí)間壓力波形與噴射速率波形之間存在下面解釋的相關(guān)性。因此，可以根據(jù)所感測(cè)的噴射時(shí)間壓力波形來(lái)估計(jì)(感測(cè))噴射速率波形。S卩，如圖2 (a)所示，在作出噴射開始命令的時(shí)刻tl之后，噴射速率在時(shí)刻Rl處開始增加，從而開始噴射。當(dāng)噴射速率在時(shí)刻Rl處開始增加以后經(jīng)過(guò)延遲Cl時(shí)，所感測(cè)的壓力在改變點(diǎn)Pl處開始減小。然后，當(dāng)噴射速率在時(shí)刻R2處達(dá)到最大噴射速率時(shí)，所感測(cè)的壓力的減小在改變點(diǎn)P2處停止。然后，當(dāng)噴射速率R在時(shí)刻R3處開始減小時(shí)，所感測(cè)的壓力在改變點(diǎn)P3處開始增加。然后，當(dāng)噴射速率變?yōu)?并且實(shí)際噴射在時(shí)刻R4處結(jié)束時(shí)，所感測(cè)的壓力的增加在改變點(diǎn)P5處停止。由于在達(dá)到最大噴射速率之后立即從共軌42向高壓通道Ila供應(yīng)燃料以補(bǔ)充由于燃料噴射而減少的高壓通道Ila中的燃料，因此在噴射時(shí)間壓力波形中出現(xiàn)了由鏈?zhǔn)骄€A包圍的區(qū)域中所示的脈動(dòng)。如上所述，由于閥構(gòu)件容納室Ilf的體積在圖3(b)所示的噴射孔限制狀態(tài)期間隨著閥構(gòu)件12向閥關(guān)閉位置的移動(dòng)而減小，因此在噴射時(shí)間壓力波形中出現(xiàn)了由鏈?zhǔn)骄€B包圍的區(qū)域中所示的脈動(dòng)。如上所解釋的，在噴射時(shí)間壓力波形與噴射速率波形之間存在較高的相關(guān)性。噴射速率波形表示噴射開始時(shí)刻(Rl出現(xiàn)時(shí)刻)、噴射結(jié)束時(shí)刻(R4出現(xiàn)時(shí)刻)和噴射量(圖 2(b)中的有點(diǎn)區(qū)域)。因此，可以通過(guò)將噴射時(shí)間壓力波形轉(zhuǎn)換為噴射速率波形來(lái)感測(cè)噴射狀態(tài)。從共軌42向噴射器10分配和供應(yīng)的燃料的壓力(分配供應(yīng)壓力PC)時(shí)刻改變。 例如，圖4(a)中的實(shí)線示出了與執(zhí)行噴射的噴射氣缸對(duì)應(yīng)的壓力波形W，而圖4(a)中的虛線示出了與壓力波形W同時(shí)感測(cè)的分配供應(yīng)壓力PC的改變。分配供應(yīng)壓力PC的改變是使用與未噴射燃料的噴射器10對(duì)應(yīng)的燃料壓力傳感器20感測(cè)的。因此，當(dāng)從氣缸#1的噴射器10 (#1)噴射出燃料而未從氣缸#2的噴射器10 (把)噴射出燃料時(shí)，通過(guò)氣缸#1的燃料壓力傳感器20感測(cè)到的壓力與噴射時(shí)間壓力波形相對(duì)應(yīng)，而通過(guò)氣缸#2 (后缸)的燃料壓力傳感器20感測(cè)到的壓力與示出分配供應(yīng)壓力PC的改變的非噴射時(shí)間壓力波形相對(duì)應(yīng)。作為示例在圖4(a)中所示的非噴射時(shí)間壓力波形是在噴射開始以后逐漸減小的波形。這是因?yàn)榉峙涔?yīng)壓力PC減小了從共軌42分配并供應(yīng)給噴射氣缸的噴射器10的量。如果在燃料噴射期間使用高壓泵41來(lái)執(zhí)行泵送，則即使在燃料噴射期間分配供應(yīng)壓力 PC也增加。也即是說(shuō)，噴射時(shí)間壓力波形W受到分配供應(yīng)壓力PC的改變(非噴射時(shí)間壓力波形)的影響。因此，通過(guò)從噴射時(shí)間壓力波形W中減去非噴射時(shí)間壓力波形，可以從噴射時(shí)間壓力波形W中移除分配供應(yīng)壓力PC的改變的影響。圖4(b)中的實(shí)線示出了經(jīng)過(guò)這種減法校正的噴射時(shí)間壓力波形W-PC。作為示例在圖2(c)中所示的噴射時(shí)間壓力波形W是在假設(shè)分配供應(yīng)壓力PC不改變并且減法之后的波形W-PC是與噴射時(shí)間壓力波形W相同的波形的情況下的波形。接下來(lái)，將解釋用于基于燃料壓力傳感器20的感測(cè)值(即，噴射時(shí)間壓力波形W) 來(lái)計(jì)算圖2(b)中所示的噴射速率波形的過(guò)程。圖5是示出了由ECU 30的微計(jì)算機(jī)執(zhí)行的噴射速率波形的計(jì)算處理過(guò)程的流程圖。在通過(guò)點(diǎn)火開關(guān)的啟動(dòng)操作觸發(fā)并開始該處理以后，在預(yù)定的循環(huán)內(nèi)重復(fù)地執(zhí)行該處理。首先，在圖5中所示的S10(S是指“步驟”)(壓力波形獲取部件)中，獲取上面提到的使用與執(zhí)行燃料噴射的氣缸#1的噴射器10對(duì)應(yīng)的燃料壓力傳感器20所感測(cè)的壓力波形W(圖4(a)中的實(shí)線)。在下面的S20中，獲取上面提到的使用與未執(zhí)行燃料噴射的氣缸#2的噴射器10對(duì)應(yīng)的燃料壓力傳感器20所感測(cè)的非噴射時(shí)間壓力波形PC(圖4(a)中的虛線)。在下面的S30中，通過(guò)從在SlO中獲取的噴射時(shí)間壓力波形W中減去在S20中獲取的非噴射時(shí)間壓力波形PC，來(lái)校正噴射時(shí)間壓力波形W(參見(jiàn)圖4(b)中的實(shí)線)。因此， 從噴射時(shí)間壓力波形W中移除包括在噴射時(shí)間壓力波形W中的非噴射氣缸(后缸)的波形分量(供應(yīng)壓力PC的改變)。預(yù)先將上面提到的脈動(dòng)B建模為幾種類型的模式，例如，如圖2(c)中的符號(hào)Ml、 M2和M3所示。脈動(dòng)模型Ml、M2和M3具有不同形狀的脈動(dòng)。具體地說(shuō)，模型Ml、M2、M3被限定為使得在模型M1、M2、M3之中指示壓力增加量的脈動(dòng)高度(幅度)和指示壓力增加的時(shí)間段的脈動(dòng)長(zhǎng)度(周期)是不同的。預(yù)先將多種類型的脈動(dòng)模型M1-M3存儲(chǔ)在諸如ECU 30的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器(脈動(dòng)模型存儲(chǔ)部件)中。在圖5的S40(脈動(dòng)模型選擇部件)中，從多種類型的脈動(dòng)模型M1-M3中選擇與出現(xiàn)在經(jīng)校正的噴射時(shí)間壓力波形W-PC中的實(shí)際脈動(dòng)B最接近的脈動(dòng)模型(最佳脈動(dòng)模型 M)。具體地說(shuō)，預(yù)先以映射等形式將供應(yīng)壓力PC與最佳脈動(dòng)模型之間的關(guān)系存儲(chǔ)在ECU 30 中。然后，基于在S20中獲取的供應(yīng)壓力PC參照映射來(lái)選擇具有與實(shí)際脈動(dòng)B的波形的形狀最接近的形狀的最佳脈動(dòng)模型M。脈動(dòng)模型的形狀隨著供應(yīng)壓力PC而改變。例如，當(dāng)供應(yīng)壓力PC增加時(shí)，脈動(dòng)模型的脈動(dòng)高度增加。當(dāng)供應(yīng)壓力PC增加時(shí)，脈動(dòng)模型的脈動(dòng)長(zhǎng)度增加。因此，可以基于供應(yīng)壓力PC來(lái)選擇最佳脈動(dòng)模型M。例如，可以預(yù)先設(shè)置供應(yīng)壓力PC與最佳脈動(dòng)模型之間的關(guān)系，使得選擇出使脈動(dòng)模型M1-M3中的一個(gè)脈動(dòng)模型與脈動(dòng)B之間的偏差量(即，相應(yīng)時(shí)刻處的壓力差之和)最小化的脈動(dòng)模型。該方案優(yōu)選地選擇最接近且最佳的脈動(dòng)模型M?？商鎿Q地，可以預(yù)先設(shè)置供應(yīng)壓力PC與最佳脈動(dòng)模型之間的關(guān)系，使得選擇出使脈動(dòng)模型M1-M3中的一個(gè)脈動(dòng)模型與脈動(dòng)B之間的幅度差和頻率差中的至少一個(gè)最小化的脈動(dòng)模型。噴射開始之前的壓力PO (參照?qǐng)D2 (c))可以用作用于上面提到的選擇的供應(yīng)壓力 PC。更優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)使用輸出噴射結(jié)束命令信號(hào)的時(shí)刻t2時(shí)或之后的供應(yīng)壓力PC。例如， 可以使用脈動(dòng)M出現(xiàn)的時(shí)間段T20(參照?qǐng)D4(b))中的供應(yīng)壓力PC。具體地說(shuō)，可以使用在時(shí)間段T20期間的供應(yīng)壓力PC的平均值。輸出噴射結(jié)束命令信號(hào)的時(shí)刻t2之后經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段TlO的時(shí)刻(參照?qǐng)D2(a))可以用作時(shí)間段T20的開始時(shí)刻t3?？商鎿Q地，時(shí)刻 t2處的供應(yīng)壓力PC或者時(shí)刻t3處的供應(yīng)壓力PC可以用作用于上面提到的選擇的供應(yīng)壓力PC。在下面的S50 (脈動(dòng)移除部件)中，執(zhí)行用于從在S30中計(jì)算出的壓力波形W-PC 中減去在S40中選擇出的脈動(dòng)模型M的處理(脈動(dòng)移除處理)，以計(jì)算圖4(c)中所示的移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M。已經(jīng)從通過(guò)這種方式計(jì)算出的移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M中移除了脈動(dòng)B的影響。除非在壓力波形W-PC的相位和脈動(dòng)模型M的相位相互精確關(guān)聯(lián)和匹配的狀態(tài)中執(zhí)行該脈動(dòng)移除處理，否則移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M的精確度降低。因此，在本實(shí)施例中， 壓力波形的相位和脈動(dòng)模型的相位基于噴射結(jié)束命令信號(hào)的輸出時(shí)刻而相互關(guān)聯(lián)。例如， 可以將脈動(dòng)模型M的開始時(shí)刻與時(shí)刻t3相匹配和相關(guān)聯(lián)。因此，可以提高移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M的計(jì)算精確度。在下面的S60(噴射狀態(tài)估計(jì)部件)中，基于在S50中計(jì)算出的移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M來(lái)估計(jì)圖2(b)中所示的噴射速率波形。例如，預(yù)先將出現(xiàn)在移除了脈動(dòng)的波形 W-PC-M中的各個(gè)改變點(diǎn)PI、P2、P3、P5、傾斜度Ra、R^、從Pl到P2的壓力減小量等與噴射速率波形的各個(gè)改變點(diǎn)Rl、R2、R3、R4、傾斜度Ra、Rβ和最大噴射速率1 之間的相關(guān)性存儲(chǔ)在ECU 30中?；谠撓嚓P(guān)性從移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M估計(jì)噴射速率波形。在圖 2(b)的示例中，將噴射速率波形估計(jì)為梯形形狀。可替換地，當(dāng)噴射命令時(shí)間段Tq較短并且噴射量較少時(shí)，噴射速率波形的形狀變?yōu)槿切涡螤睢Ｍㄟ^(guò)這種方式，根據(jù)本實(shí)施例，將隨著閥構(gòu)件12向閥關(guān)閉位置(支撐面lie上的支撐位置)的移動(dòng)而出現(xiàn)的壓力波形中的脈動(dòng)B建模為多種類型的模式并且將其存儲(chǔ)。然后，從多種類型的脈動(dòng)模型M1-M3中選擇出與實(shí)際脈動(dòng)B最接近的脈動(dòng)模型M。然后，從壓力波形W-PC中減去所選擇的脈動(dòng)模型M，以計(jì)算移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M。因此，從壓力波形W中移除了由于除了噴射以外的影響引起的脈動(dòng)B。因此，可以提高經(jīng)校正的壓力波形(即，移除了脈動(dòng)的波形)與實(shí)際的噴射速率改變之間的相關(guān)性?；诰哂信c噴射速率改變的提高的相關(guān)性的移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M來(lái)估計(jì)噴射速率波形。因此，可以以較高的精確度來(lái)感測(cè)噴射速率波形(即，噴射狀態(tài))?；诋?dāng)前的供應(yīng)壓力PC來(lái)選擇與實(shí)際脈動(dòng)B最接近的脈動(dòng)模型M。因此，可以以較高的精確度來(lái)選擇與實(shí)際脈動(dòng)B最接近的脈動(dòng)模型M。因此，可以提高移除了脈動(dòng)的波形 W-PC-M的計(jì)算精確度，并且可以提高燃料噴射狀態(tài)的估計(jì)精確度。使用非噴射氣缸的燃料壓力傳感器20與噴射時(shí)間壓力波形W同時(shí)感測(cè)的波形 (非噴射時(shí)間壓力波形)表示分配供應(yīng)壓力PC的改變。注意到這一點(diǎn)，基于非噴射時(shí)間壓力波形來(lái)獲取用于選擇的供應(yīng)壓力PC。因此，可以不必向共軌42提供專用于感測(cè)供應(yīng)壓力的燃料壓力傳感器。此外，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)從噴射時(shí)間壓力波形W中減去指示分配供應(yīng)壓力PC的改變的波形來(lái)執(zhí)行校正。因此，從噴射時(shí)間壓力波形W中移除了分配供應(yīng)壓力PC的改變的影響。因此，可以提高移除了脈動(dòng)的波形W-PC-M與實(shí)際噴射速率改變之間的相關(guān)性。因此， 可以促進(jìn)噴射速率波形的計(jì)算精確度的提高。(其它實(shí)施例)本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。例如，可以采用下面的修改?？梢匀我饨M合實(shí)施例的特征結(jié)構(gòu)。在上述實(shí)施例中，基于供應(yīng)壓力PC來(lái)選擇最佳脈動(dòng)模型M?？商鎿Q地，可以執(zhí)行用于計(jì)算多種類型的脈動(dòng)模型M1-M3與壓力波形W-PC的偏差量的匹配處理，并且可以選擇具有最小偏差量的脈動(dòng)模型。例如，可以通過(guò)最小二乘法來(lái)計(jì)算偏差量。在上述實(shí)施例中，基于使用非噴射氣缸的燃料壓力傳感器20感測(cè)的壓力波形來(lái)獲取分配供應(yīng)壓力PC?？商鎿Q地，可以將燃料壓力傳感器(未示出)安裝至共軌42，并且可以基于使用該燃料壓力傳感器感測(cè)到的壓力波形來(lái)獲取分配供應(yīng)壓力PC。在上述實(shí)施例中，執(zhí)行用于通過(guò)從噴射時(shí)間壓力波形W中減去非噴射時(shí)間壓力波形以校正噴射時(shí)間壓力波形W以及用于從經(jīng)校正的噴射時(shí)間壓力波形W-PC中減去脈動(dòng)模型M的處理?？商鎿Q地，可以取消上述校正，并且可以執(zhí)行用于從噴射時(shí)間壓力波形W中減去脈動(dòng)模型M的處理。在圖1所示的上述實(shí)施例中，將燃料壓力傳感器20安裝至噴射器10?？商鎿Q地， 根據(jù)本發(fā)明的燃料壓力傳感器可以是被安排為感測(cè)從共軌42的排放孔4 延伸至噴射孔 lib的燃料通道中的燃料壓力的燃料壓力傳感器。因此，例如，可以將燃料壓力傳感器安裝至連接共軌42和噴射器10的高壓管42b。也即是說(shuō)，連接共軌42和噴射器10的高壓管 42b以及主體11中的高壓通道Ila與燃料供應(yīng)通道相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明不應(yīng)限于所公開的實(shí)施例，而是可以在不偏離由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下以多種其它方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于燃料噴射系統(tǒng)的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備，所述燃料噴射系統(tǒng)具有噴射器，所述噴射器用于通過(guò)引發(fā)打開和關(guān)閉噴射孔的閥構(gòu)件的打開操作來(lái)從所述噴射孔噴射出要在內(nèi)燃機(jī)中燃燒的燃料；以及燃料壓力傳感器，所述燃料壓力傳感器用于感測(cè)延伸至所述噴射孔的燃料供應(yīng)通道中的燃料壓力，所述燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備包括壓力波形獲取部，其用于基于所述燃料壓力傳感器的感測(cè)值來(lái)獲取指示隨著燃料噴射而在所述燃料供應(yīng)通道中發(fā)生的燃料壓力的改變的壓力波形；脈動(dòng)模型存儲(chǔ)部，其用于預(yù)先存儲(chǔ)將所述壓力波形中的脈動(dòng)建模為多種類型的模式的脈動(dòng)模型，其中所述壓力波形中的所述脈動(dòng)是隨著所述閥構(gòu)件向閥關(guān)閉位置的移動(dòng)而發(fā)生的；脈動(dòng)模型選擇部，其用于從多種類型的所述脈動(dòng)模型中選擇與出現(xiàn)在所述壓力波形中的實(shí)際脈動(dòng)最接近的脈動(dòng)模型；脈動(dòng)移除部，其用于通過(guò)從所述壓力波形中減去由所述脈動(dòng)模型選擇部選擇的脈動(dòng)模型來(lái)計(jì)算移除了脈動(dòng)的波形；以及噴射狀態(tài)估計(jì)部，其用于基于所述移除了脈動(dòng)的波形來(lái)估計(jì)所述噴射孔的所述燃料噴射的燃料噴射狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備，其中所述脈動(dòng)模型選擇部基于供應(yīng)給所述噴射器的所述燃料的供應(yīng)壓力來(lái)選擇所述脈動(dòng)模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備，其中所述噴射器被分別提供給多缸內(nèi)燃機(jī)的多個(gè)氣缸，并且所述燃料壓力傳感器被分別提供給所述噴射器，以及所述脈動(dòng)模型選擇部通過(guò)將由所述燃料壓力傳感器之中的與未執(zhí)行所述噴射的所述噴射器對(duì)應(yīng)的所述燃料壓力傳感器感測(cè)到的壓力視為所述供應(yīng)壓力，來(lái)執(zhí)行所述選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備，其中所述脈動(dòng)移除部基于向所述噴射器輸出噴射結(jié)束命令信號(hào)的時(shí)刻來(lái)使所述壓力波形的相位和所述脈動(dòng)模型的相位相互關(guān)聯(lián)，并且通過(guò)在關(guān)聯(lián)的狀態(tài)中從所述壓力波形中減去所述脈動(dòng)模型來(lái)計(jì)算所述移除了脈動(dòng)的波形。
全文摘要
燃料噴射狀態(tài)感測(cè)設(shè)備基于燃料壓力傳感器(20)的感測(cè)值來(lái)獲取指示隨著燃料噴射而在燃料供應(yīng)通道(11a、42b)中發(fā)生的燃料壓力的改變的壓力波形。該設(shè)備預(yù)先存儲(chǔ)將壓力波形中的脈動(dòng)建模為多種類型的模式的脈動(dòng)模型，其中壓力波形中的脈動(dòng)是隨著噴射器(10)閥構(gòu)件(12)向閥關(guān)閉位置的移動(dòng)而發(fā)生的。該設(shè)備從多種類型的脈動(dòng)模型中選擇與出現(xiàn)在壓力波形中的實(shí)際脈動(dòng)最接近的脈動(dòng)模型。該設(shè)備通過(guò)從壓力波形中減去所選擇的脈動(dòng)模型來(lái)計(jì)算移除了脈動(dòng)的波形。該設(shè)備基于移除了脈動(dòng)的波形來(lái)估計(jì)燃料噴射速率波形(作為燃料噴射狀態(tài))。
文檔編號(hào)F02D41/38GK102287286SQ20111016705
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
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