專利名稱：用于內(nèi)燃引擎的燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于內(nèi)燃引擎的燃料噴射系統(tǒng)，尤其涉及用于可在自動車輛中使用的柴油引擎的共軌(common rail)燃料噴射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于內(nèi)燃引擎的典型的燃料噴射系統(tǒng)需要精細地控制從燃料供應(yīng)泵排放的燃料的量以向內(nèi)燃引擎供應(yīng)所需要的燃料量。具體地，燃料噴射系統(tǒng)基于引擎的當(dāng)前操作狀況來確定下一周期中要被供應(yīng)給引擎的燃料的目標(biāo)量(即，燃料的目標(biāo)流速)，并控制燃料噴射器的操作以獲得燃料的目標(biāo)量。在燃料噴射器被打開時，從燃料噴射器噴射的燃料的量通常很大程度上依賴于打開時的燃料壓力。因此，燃料噴射系統(tǒng)基于引擎的操作狀況來調(diào)節(jié)從泵排放的燃料的量，以使得燃料壓力與目標(biāo)水平相一致。例如，日本專利首次公開號NO. 3-18645教導(dǎo)了這樣的燃料噴射系統(tǒng)。通常，基于燃料的排放壓力(即，泵的出口處的燃料壓力)來控制燃料噴射系統(tǒng)的泵的操作。燃料噴射系統(tǒng)通常具有安裝于高壓燃料通道的一部分中的壓力傳感器，該壓力傳感器與燃料噴射器的距離比與泵的出口的距離更近，這將在很大幾率上導(dǎo)致由壓力傳感器所測量的燃料壓力與實際上從泵排放的燃料的壓力不同。具體地，泵的出口處的燃料壓力通常在燃料被從泵排放時開始上升，但是壓力傳感器不可能測量到這種壓力變化，直到該壓力變化傳播到壓力傳感器。因此，當(dāng)從泵排放的燃料的壓力正在即刻改變時，其幾乎總會導(dǎo)致在由壓力傳感器測量到的燃料壓力與實際從泵排放的燃料的壓力之間的差異。然而，精細控制從燃料噴射器噴射的燃料的量需要精確測量燃料噴射器中的燃料的壓力。因此，如上所述，在泵的出口處安裝壓力傳感器將會導(dǎo)致由于燃料壓力的傳播而引起的測量燃料壓力時的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，一個目的是提供一種燃料噴射系統(tǒng)，其被設(shè)計成精確地確定泵排放壓力，所述泵排放壓力是燃料被從泵中排放的壓力。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種能夠與自動車輛的內(nèi)燃引擎一起使用的燃料噴射系統(tǒng)。該燃料噴射系統(tǒng)被配置成向內(nèi)燃引擎供應(yīng)燃料，并且包括(a)泵3，該泵3給燃料箱9中所儲存的燃料施加壓力并將燃料從該泵3的出口饋送給燃料通道4 ； (b)燃料噴射器6，其用于將從燃料通道4供應(yīng)的燃料噴射給內(nèi)燃引擎8 ; (c)壓力傳感器10，其安裝在燃料通道4的一部分中，并且壓力傳感器10與燃料噴射器6的距離小于與泵3的出口的距離，壓力傳感器10產(chǎn)生用于指示燃料通道4中的燃料的壓力的輸出；以及(d)計算器7，其對壓力傳感器10的輸出進行采樣并基于由壓力傳感器10所測量的壓力來計算泵排放壓力(其中所述泵排放壓力是從所述泵3排放燃料的壓力)，以基于該泵排放壓力來控制泵3的操作。計算器7執(zhí)行壓力變化補償時間計算任務(wù)、量變化計算任務(wù)、轉(zhuǎn)換任務(wù)和排放壓力計算任務(wù)。壓力變化補償時間計算任務(wù)用于將在開始計算泵排放壓力時的計算開始時間之前的采樣壓力傳感器10的輸出(即壓力Psens)的時刻與計算開始時間之間所逝去的時間Tl添加到壓力從泵3的出口傳送到壓力傳感器10所需的時間T2上，以定義壓力變化補償時間Tp。量變化計算任務(wù)用于計算在壓力變化補償時間Tp期間作為駐留在燃料通道4中的燃料的量的變化的量變化AQ。轉(zhuǎn)換任務(wù)用于將由量變化計算任務(wù)獲得的量變化轉(zhuǎn)換成壓力變化AP。排放壓力計算任務(wù)用于基于壓力變化和壓力傳感器10的輸出來計算泵3排放壓力。具體地，計算器用于糾正由壓力傳感器所測量的燃料壓力，以便對在確定泵排放壓力時的誤差進行補償，其中該誤差源自壓力從泵到壓力傳感器的傳播。在實施方式的優(yōu)選模式中，量變化計算任務(wù)可以包括用于計算在壓力變化補償時間期間從泵排放的燃料的量的已排放量計算任務(wù)、用于計算在壓力變化補償時間期間從燃 料噴射器噴射到內(nèi)燃引擎中的燃料的量的噴射量計算任務(wù)以及用于計算在壓力變化補償時間期間從燃料通道釋放到低壓側(cè)的燃料的量的已釋放量計算任務(wù)，從而獲得量變化。所述泵可以被設(shè)計成具有活塞并且配備有流速控制閥，其中，活塞往復(fù)運動以周期性地排放燃料，流速控制閥則用于控制在活塞的每次往復(fù)運動周期內(nèi)從泵排放的燃料的量。燃料噴射系統(tǒng)還包括控制器，其用于基于泵排放壓力來控制流速控制閥的操作，以使燃料通道中的燃料的壓力與基于內(nèi)燃引擎的操作狀況所確定的目標(biāo)值相一致。當(dāng)通過將至少包括流速控制閥的致動時間在內(nèi)的時間除以作為活塞往復(fù)運動所需的時間的一個周期時間所得到的值大于或等于給定值時，排放壓力計算任務(wù)基于壓力變化和壓力傳感器的輸出來計算泵排放壓力。在壓力從泵的出口傳播到壓力傳感器所需的時間段(即傳播時間T2)逝去之后，可以基于所采樣的壓力傳感器的輸出來直接地和精確地確定泵排放壓力。然而，當(dāng)通過將包括流速控制閥的致動時間在內(nèi)的時間除以所述一個周期時間所獲得的值(其將也稱為操作時間比率)大并且控制器在傳播時間逝去之后開始控制流速控制閥的操作時，或許會在流速控制閥已經(jīng)開始被致動時促使活塞已經(jīng)進入隨后的周期中。在這樣的情況中，不可能精確地控制從泵排放的燃料的量或流速。為了緩解上述問題，控制器在操作時間比率大于給定設(shè)置值時基于壓力變化和壓力傳感器的輸出(即壓力Psens)來計算泵排放壓力。這使得流速控制閥的操作能夠在傳播時間期滿之前開始精確地調(diào)節(jié)從泵排放的燃料的流速。當(dāng)泵或燃料噴射器正在恰當(dāng)?shù)夭僮鲿r，壓力傳感器的輸出將不會過大，但是當(dāng)它們在操作中出現(xiàn)故障時，會使得壓力傳感器的輸出具有超過標(biāo)稱設(shè)置壓力的值。相反地，燃料噴射系統(tǒng)被如此設(shè)計，以便當(dāng)在計算開始時間由壓力傳感器所測量的燃料的壓力大于或等于給定設(shè)置值時，控制器將所測量的壓力定義為泵排放壓力以控制要從泵排放的燃料的量，而當(dāng)在計算開始時間由壓力傳感器所測量的燃料的壓力小于所述給定設(shè)置值時，控制器將基于壓力變化和壓力傳感器的輸出所確定的燃料壓力定義為泵排放壓力以控制要從泵排放的燃料的量。這會獲得燃料噴射系統(tǒng)的操作中的改善的可靠性。


根據(jù)下面給出的詳細描述以及本發(fā)明優(yōu)選實施方式的附圖將能夠更充分地理解本發(fā)明，然而，它們并不意欲將本發(fā)明局限于具體實施方式
，而是僅出于解釋和理解的目的。在附圖中圖1(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的燃料噴射系統(tǒng)的框圖；圖1(b)是示出了圖1(a)中的燃料噴射系統(tǒng)的電子控制單元的框圖；圖2是示出了圖1(a)的燃料噴射系統(tǒng)的高壓泵中的預(yù)沖程流速控制的示意圖；圖3是示出了開始計算泵排放壓力的時間的時序圖；以及圖4是由圖I (b)中的電子控制單元執(zhí)行的泵排放計算程序的流程圖。
具體實施例方式參照附圖，其中在若干視圖尤其是在圖1(a)和圖1(b)中類似的參考標(biāo)號指代類似的元件，附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的燃料噴射系統(tǒng)1，該燃料噴射系統(tǒng)I被設(shè)計成用于控制燃料向自動車輛的內(nèi)燃柴油引擎8的噴射。I、燃料噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)燃料噴射系統(tǒng)I是共軌類型的，并且配備有供應(yīng)泵2、高壓泵3、用作燃料貯存器的共軌4、減壓閥5、燃料噴射器6和電子控制單元(ECU) 7，其中ECU 7驅(qū)動燃料噴射器6 (即，燃料噴射閥)，在柴油引擎8的四個汽缸#1至#4中的每個汽缸中安裝一個燃料噴射器6。供應(yīng)泵2從燃料箱9中抽取燃料，并將燃料饋送給高壓泵3。如圖2中所示，高壓泵3配備有活塞3A，活塞3A由引擎8的輸出所驅(qū)動以使得活塞3A與引擎8的旋轉(zhuǎn)同步地進行往復(fù)運動，從而周期性地抽取、加壓和排放燃料?；钊?A通過三角凸輪進行往復(fù)運動，該三角凸輪與引擎8的曲軸的旋轉(zhuǎn)同步進行旋轉(zhuǎn)?；钊?A在每次凸輪旋轉(zhuǎn)360°時上下往復(fù)運動一次。具體地，當(dāng)凸輪的角位置為0°或者從上止點開始的180°的偶數(shù)倍時,活塞3A處于上止點。當(dāng)凸輪的角位置為從上止點開始的180°的奇數(shù)倍時，活塞3A處于下止點。如圖2所示，高壓泵3還配備有預(yù)沖程控制閥3C，該預(yù)沖程控制閥3C安裝在入口中，燃料從該入口進入高壓泵3。預(yù)沖程控制閥3C用作流速控制閥，以控制被抽入到壓力腔室3B中的燃料的量。預(yù)沖程控制閥3C的打開和關(guān)閉由E⑶7控制。高壓泵3還配備有止回閥3D，該止回閥3D安裝在高壓泵3的出口中并允許燃料僅能流出高壓泵3。當(dāng)活塞3A在預(yù)沖程控制閥3C被打開時從上止點移向下止點時，壓力腔室3B的容量將增加，從而從供應(yīng)泵2所供應(yīng)的燃料被抽入壓力腔室3B中(這也將稱為抽入周期)。當(dāng)活塞3A在預(yù)沖程控制閥3C被打開時從下止點移向上止點時，被抽入壓力腔室3B中的燃料將通過預(yù)沖程控制閥3C流回燃料箱9 (這也將稱為預(yù)沖程周期)。隨后，當(dāng)預(yù)沖程控制閥3C被關(guān)閉時，壓力腔室3B中保持的壓力將被加壓。當(dāng)壓力腔室3B中的壓力超過共軌4中的壓力時，壓力腔室3B中的燃料將通過止回閥3D被饋送給共軌4 (這也將稱為燃料排放周期)。因此，通過控制打開或關(guān)閉預(yù)沖程控制閥3C的時間來確定從高壓泵3供應(yīng)給共軌4的燃料的量。
預(yù)沖程控制閥3C由電磁操作(solenoid-operated)的閥實現(xiàn),但是可以替換地被設(shè)計成通過使用壓電設(shè)備的致動器來驅(qū)動。
如圖I (a)所示，共軌4構(gòu)成了通向高壓泵3的出口的高壓燃料通道，并且還用作貯存器，在該貯存器中，從高壓泵3饋送的燃料被保持在基于引擎8的操作狀況所確定的壓力下。當(dāng)被打開時，減壓閥5從共軌4向通向燃料箱9的低壓通道9A中釋放燃料，以降低共軌4中的燃料壓力。燃料噴射器6連接到共軌4，并且各個燃料噴射器6彼此并行且分別用作用于將從共軌4供應(yīng)的燃料噴向引擎8的汽缸的燃料噴射閥。每個燃料噴射器6都是已知的電磁操作型或壓電驅(qū)動型，其 中控制壓力腔室中促使閥關(guān)閉方向上的噴嘴針閥關(guān)閉噴射孔的燃料壓力以便噴射期望數(shù)量的燃料。壓力傳感器10安裝在共軌4的一部分中并測量共軌4中的燃料的壓力，其中壓力傳感器10與燃料噴射器6的距離比與高壓泵3的出口的距離更近。共軌4還具有用于測量共軌4中的燃料的溫度的燃料溫度傳感器11。類似地，高壓泵3具有燃料溫度傳感器12，其用于測量高壓泵3的壓力腔室3B中的燃料的溫度。燃料噴射系統(tǒng)I還包括引擎速度傳感器13和加速器位置傳感器(未示出)，其中，引擎速度傳感器13用于測量引擎8的曲軸的旋轉(zhuǎn)速度，而加速度位置傳感器則用于測量加速器踏板的位置(即，駕駛員對加速器踏板的作用力)。如圖1(b)所示，傳感器10至13和加速器位置傳感器的輸出被輸入給ECU 7。傳感器10至13和加速器位置傳感器繼續(xù)向E⑶7輸出信號。然而，E⑶7以由給定程序所選擇的時間間隔來對它們進行采樣。E⑶7由配備有CPU、R0M、RAM和非易失性存儲器(諸如閃存)的典型微計算機實現(xiàn)，并且用于控制預(yù)沖程控制閥3C、減壓閥5和燃料噴射器6的操作。下面將詳細描述的排放壓力計算/控制程序被存儲在R0M(即非易失性存儲器)中。2、燃料噴射系統(tǒng)的控制操作(ECU)2. I、壓力控制ECU 7對表示引擎8的操作狀況的參數(shù)(諸如引擎8的速度和加速器踏板的位置)進行采樣，并查找存儲在ROM中的控制圖來確定何時將打開或關(guān)閉每個燃料噴射器6 (即噴射定時)以及共軌4中的目標(biāo)壓力Tp。之后，ECU 7控制預(yù)沖程控制閥3C和減壓閥5的操作，以使共軌4中的壓力與目標(biāo)壓力Tp相一致。具體地，E⑶7計算為了使共軌4中的壓力與目標(biāo)壓力Tp相一致，在每個供油周期中需要向共軌4供應(yīng)燃料的流速(其將在下文中被稱為所需要的流速Q(mào)n)，并測量從高壓泵3向共軌4實際饋送燃料的流速(其在下文中也將被稱為實際流速Q(mào)r)。之后，E⑶7計算使共軌4中的壓力與目標(biāo)壓力Tp相一致所需的燃料流速(其在下文中也將被稱為F/B流速Q(mào)f)，換言之，基于所需要的流速Q(mào)n與實際流速Q(mào)r之間的差值來使實際流速Q(mào)r與所需要的流速Q(mào)n相一致。E⑶7控制高壓泵3的操作，以便以等于所需要的流速Q(mào)n與F/B流速Q(mào)f之和的流速來排放燃料。具體地，當(dāng)所需要的流速Q(mào)n大于或等于零(0)時，E⑶7控制預(yù)沖程控制閥3C的操作，以便以等于所需要的流速Q(mào)n與F/B流速Q(mào)f之和的流速來從高壓泵3輸出燃料?？商鎿Q地，當(dāng)所需要的流速Q(mào)n小于零時，ECU7保持預(yù)沖程控制閥3C被打開以便不從高壓泵3排放燃料，并且打開減壓閥5。E⑶7用作PID(比例-積分-微分)控制器，以控制高壓泵3(即預(yù)沖程控制閥3C)和減壓閥5的操作。ECU 7確定用于計算用于高壓泵3 (即預(yù)沖程控制閥3C)的控制的F/B流速Q(mào)f的PID算法的增益以及用于計算用于減壓閥5的控制的F/B流速Q(mào)f的增益，這兩個增益彼此獨立。如上所述，高壓泵3的活塞3A與引擎8的速度同步地進行往復(fù)運動，以便其與引擎8的活塞的往復(fù)運動同步地上下運動。因此，E⑶7開始計算所需要的流速Q(mào)n和實際流速Q(mào)r，以在每次活塞3A到達上止點時控制高壓泵3和減壓閥5的操作。具體地，E⑶7完成所需要的流速Q(mào)n和實際流速Q(mào)r的計算，并在高壓泵3進入預(yù)沖程周期之前(即在高壓泵3的抽入周期期間)向高壓泵3(即預(yù)沖程控制閥3C)或減壓閥5輸出控制信號(將在下文中也稱為命令信號)。換言之，在每次活塞3A完成了來回行程時，ECU 7就計算所需要的流速Q(mào)n和實際流速Q(mào)r并輸出控制信號來操作高壓泵3 (即預(yù)沖程控制閥3C)或減壓閥5。
所需要的流速Q(mào)n和實際流速Q(mào)r由體積流速而非質(zhì)量流速來表示，并將隨著燃料的溫度或壓力的變化而變化。如下面將提到的，所需要的流速Q(mào)n和實際流速Q(mào)r由參考條件(例如，燃料的溫度為40°C以及燃料的壓力為I個大氣壓)下燃料的流速來定義。2. 2、所需要的流速Q(mào)n的計算ECU 7基于將在噴射周期中由燃料噴射器6所噴射的燃料的量、在該噴射周期中將從燃料噴射器6釋放的燃料的量以及在目標(biāo)壓力Tp與由壓力傳感器10所測量的共軌4中的壓力之間的壓差A(yù)P來計算所需要的流速Q(mào)n。如上所述，噴射周期是E⑶7已經(jīng)開始計算所需要的流速Q(mào)n即活塞3A已經(jīng)到達上止點(其在下文中也將被稱為計算開始時間)與E⑶7將隨后開始計算所需要的流速Q(mào)n之間的間隔。基于諸如加速器踏板的位置和引擎8的速度之類的表示引擎8的操作狀況的參數(shù)，以已知的方式確定要從燃料噴射器6中所噴射的燃料的量。在該噴射周期中，由來自ECU 7的控制信號所控制的將被噴射到引擎8中的燃料的目標(biāo)量基本上與在該噴射周期中燃料噴射器6被要求噴射的燃料的量相同。然而，當(dāng)燃料的目標(biāo)量小于預(yù)定最小量時，ECU 7指示燃料噴射器6在該噴射周期中噴射所述最小量的燃料。通過使用存儲在ROM中的圖進行查找來計算在該噴射周期中期望從燃料噴射器6釋放的燃料的量，其表示基于諸如噴射持續(xù)時間(即，燃料噴射器6保持被打開的時間的長度)和燃料的溫度與壓力之類的參數(shù)的被釋放的燃料量。在計算開始時間處確定目標(biāo)壓力Tp。壓差A(yù)P由目標(biāo)壓力Tp與在計算開始時間處由壓力傳感器10所測量的共軌4中的壓力之間的差給出。當(dāng)所計算的所需要的流速Q(mào)n大于作為高壓泵3的最大容量的最大可能流速時，ECU 7將最大可能流速確定為所需要的流速Q(mào)n?？商鎿Q地，當(dāng)所計算的所需要的流速Q(mào)n小于作為高壓泵3的最小容量的最小可能流速時，ECU 7將最小可能流速確定為所需要的流速Q(mào)n。高壓泵3被允許排放燃料的最大流速和最小流速依賴于壓力腔室3B的尺寸(即大小)、從壓力腔室3B中泄漏的燃料的量以及壓力腔室3B的死體積(即不可避免地保留在壓力腔室3B中的燃料的容量)。燃料的泄漏量和死體積通常隨著燃料的溫度或壓力變化而變化。
2. 3、實際流速Q(mào)r的計算當(dāng)燃料被饋送給共軌 4時，其將導(dǎo)致共軌4中燃料壓力的上升。相反地，當(dāng)燃料被從共軌4中排放時，其將導(dǎo)致共軌4中燃料壓力的下降。因此，ECU 7基于給定時間間隔期間從高壓泵3中排放燃料的壓力變化以及在該給定時間間隔期間已經(jīng)從燃料噴射器6噴射的燃料的量來計算實際流速Q(mào)r。如這里所提到的，上述的時間間隔位于當(dāng)前的計算開始時間與之前的計算開始時間之間，換言之，位于活塞3A最近到達上止點的時刻與一個沖程之前活塞3A到達上止點的時刻之間。該時間間隔將在下文中也被稱為“上一計算至計算間隔”?；旧?，E⑶7將在上一計算至計算間隔中由從E⑶7輸出的控制信號指示燃料噴射器6所噴射的燃料的量(在下文中也將被稱為目標(biāo)噴射量或命令噴射量)與在上一計算至計算間隔中從燃料噴射器6排放的燃料的量的和確定為已經(jīng)被供應(yīng)給燃料噴射器6和從燃料噴射器6噴射的燃料的量。然而，當(dāng)目標(biāo)噴射量小于預(yù)定最小噴射量時，ECU 7將最小噴射量與之前噴射周期中從燃料噴射器6中釋放的燃料的量的和確定為在之前噴射周期中已經(jīng)被供應(yīng)給燃料噴射器6并從燃料噴射器6中噴射的燃料的量。從燃料噴射器6中釋放的燃料的量通常隨著噴射持續(xù)時間(即燃料噴射保持打開的時間長度)或者燃料的溫度或壓力的變化而變化。如上所述，位于共軌4中的壓力傳感器10與燃料噴射器6的距離比與高壓泵3的出口的距離更近。因此，如同在本申請的背景技術(shù)部分所討論的那樣，由于壓力傳播，壓力傳感器10的輸出與實際從高壓泵3排放的燃料的壓力很可能并不相同。因此，通過使用直接由壓力傳感器10所測量的燃料壓力變化來計算實際流速Q(mào)r會產(chǎn)生誤差。為了緩解該問題，本實施方式的燃料噴射系統(tǒng)I被設(shè)計成執(zhí)行排放壓力計算任務(wù)，以在計算開始時間處計算泵排放壓力，該泵排放壓力是考慮到壓力傳播時間的在高壓泵3的出口處的燃料壓力，并通過使用該泵排放壓力來確定實際流速Q(mào)r。3、排放壓力計算任務(wù)3. I、排放壓力計算的概述當(dāng)需要計算實際流速Q(mào)r時，由ECU 7來執(zhí)行排放壓力計算任務(wù)。該任務(wù)的程序存儲在ECU 7的ROM中。當(dāng)在排放壓力計算任務(wù)開始被執(zhí)行之前達到給定時間時，例如在上一計算至計算間隔中引擎8的凸輪角度達到30° (度)JlJECU 7對壓力傳感器10的輸出進行采樣并將其存儲在RAM中作為所測量的壓力Psens。E⑶7將在對壓力傳感器10的輸出進行采樣以確定壓力Psens的開始時間與計算開始時間(即開始計算泵排放壓力的時刻)之間所逝去的時間Tl (見圖3)添加到壓力從高壓泵3的出口傳送到壓力傳感器10所需要的時間T2上，以確定壓力變化補償時間Tp。隨后，E⑶7計算量變化A Q (其是在壓力變化補償時間Tp中留在共軌4中的燃料的量的變化)，并將其轉(zhuǎn)換成壓力變化A P。ECU 7計算壓力變化A P與所測量的壓力Psens的和，以確定高壓泵3的泵排放壓力Ptop。如從圖3中看到的，所測量的壓力Psens是在計算開始時間之前的時間Tl中所采樣的燃料壓力，也就是說，ECU 7計算泵排放壓力并還確定實際流速Q(mào)r，而非計算開始時間之前的壓力變化補償時間Tp (即時間Tl加時間T2)從高壓泵3排放的燃料的壓力(在下文中也將被稱為傳播時間之前的排放壓力Pt)，因為壓力從高壓泵3的出口傳播到壓力傳感器10需要花費時間T2。
在壓力變化補償時間Tp中，燃料被從高壓泵3饋送到共軌4并通過燃料噴射器6或減壓閥5被從共軌4中排放。因此，當(dāng)共軌4中的燃料的量變化了量變化△ Q時，從高壓泵3中排放燃料的壓力一定已經(jīng)從傳播時間之前的排放壓力Pt變化了與量變化△ Q相對應(yīng)的壓力變化AP。因此，E⑶7將所測量的壓力Psens (即傳播時間之前的排放壓力Pt)加到壓力變化AP(其是燃料壓力的變化)上以獲得泵排放壓力Ptop，其中壓力變化補償時間Tp期間留在共軌4中的燃料的量變化AQ被轉(zhuǎn)換成壓力變化A P。注意，當(dāng)量變化A Q具有正值時，壓力變化AP也具有正值，而當(dāng)量變化A Q具有負值時，壓力變化A P也具有負值，并且當(dāng)量變化A Q為零時，壓力變化AP也為零。3. 2、排放壓力計算的細節(jié)圖4是由ECU 7執(zhí)行以計算泵排放壓力的邏輯步驟或程序的序列的流程圖。該程序在打開啟動開關(guān)(諸如自動車輛的點火開關(guān))時被初始化，并在關(guān)閉啟動開關(guān)時被停止。在進入該程序之后，例程前進到步驟SI，其中在步驟SI，基于引擎速度傳感器13的輸出來確定活塞3A是否處于在上止點之后的給定角位置(例如，30° )。如果結(jié)果為否，則意味著活塞3A沒有處于給定角位置，則例程重復(fù)步驟SI?？商鎿Q地，如果在步驟SI中的結(jié)果為是，則例程前進到步驟S5，其中在步驟S5，對壓力傳感器10的輸出進行采樣并在RAM中將其存儲為所測量的壓力Psens。例程前進到步驟S10，在該步驟中，確定活塞3A是否處于上止點。如果否，則例程重復(fù)步驟S10?？商鎿Q地，如果結(jié)果為是，則例程前進到步驟S15，其中在該步驟中，確定引擎8的速度是否大于給定值。如果是，則例程前進到步驟S20，在該步驟中，確定為留在共軌4中的燃料的量的變化的量變化AQ。具體地，E⑶7計算在壓力變化補償時間Tp期間從高壓泵3排放的燃料的理論量AQP、在壓力變化補償時間Tp期間從燃料噴射器6噴射的燃料的量AQinj、以及在壓力變化補償時間Tp期間從減壓閥5釋放的量AQprv，并且之后根據(jù)關(guān)系A(chǔ)Q =AQp-AQinj-AQprv 確定量變化 AQ。在壓力變化補償時間Tp期間從高壓泵3排放的燃料的理論量A Qp被計算為在預(yù)沖程控制閥3C被關(guān)閉的情況下當(dāng)活塞3A處于上止點時的壓力腔室3B的容量(下文中也將稱為高壓腔室容量V)的函數(shù)。基于已經(jīng)從燃料噴射器6噴射燃料的時間段以及那段時間共軌4中的壓力水平來確定在壓力變化補償時間Tp期間從燃料噴射器6中噴射的燃料的量AQinj?；谝呀?jīng)從減壓閥5釋放燃料的時間段和那段時間共軌4中的壓力水平確定在壓力變化補償時間Tp期間從減壓閥5釋放的量AQprv。在在步驟S20中獲得量變化AQ之后，例程前進到步驟S25，在該步驟中，通過將量變化△ Q與燃料的體積模量K的乘積除以高壓腔室容量V，將量變化△ Q轉(zhuǎn)換成壓力變化AP(即AP= AQ*K/V)。例程前進到步驟S30，在該步驟中，將測量壓力Psens與壓力變化AP的和定義為泵排放壓力Ptop。如果步驟S15中的結(jié)果為否，則意味著引擎8的速度小于給定值，則例程前進到步驟S35，在該步驟中，將壓力傳感器10的輸出確定為泵排放壓力Ptop。
在在步驟S30或步驟S35中獲得泵排放壓力Ptop之后，例程前進到步驟S40，在該步驟中，將壓力傳感器10的輸出采樣為所測量的壓力Ps。例程前進到步驟S45，在該步驟中，確定所測量的壓力Ps是否大于或等于給定水平。如果是，則例程前進到步驟S50，在該步驟中，通過在步驟S40中獲得的所測量的壓力Ps來再次確定泵排放壓力Ptop?？商鎿Q地，如果步驟S45中的結(jié)果為否，則意味著所測量的壓力Ps小于給定水平，則不將泵排放壓力Ptop復(fù)位。具體地，在計算實際流速Q(mào)r時，在步驟S30或S35中獲得的壓力在步驟S55中用作泵排放壓力Ptop。之后，在操作中控制高壓泵3 (即預(yù)沖程控制閥3C)和減壓閥5。然后，例程返回步驟SI。
如果在步驟S50中由所測量的壓力Ps給出泵排放壓力Ptop，則在步驟S55中其被用于計算實際流速Q(mào)r。之后，在操作中控制高壓泵3(即預(yù)沖程控制閥3C)和減壓閥5。然后，例程返回步驟SI。3、燃料噴射系統(tǒng)的特征燃料噴射系統(tǒng)I用于通過使用壓力變化A P (其對應(yīng)于壓力變化補償時間Tp期間燃料的量變化AQ)來糾正壓力傳感器10的輸出(即所測量的壓力Psens)，以確定泵排放壓力Ptop。換言之，燃料噴射系統(tǒng)I對源自壓力傳播的誤差進行補償，以精確地確定從高壓泵3排放燃料的壓力(即高壓泵3的出口處的燃料壓力)。在壓力從高壓泵3的出口傳播到壓力傳感器10所需的時間段(即傳播時間T2)逝去之后，可以基于所采樣的壓力傳感器10的輸出來直接地和精確地確定泵排放壓力。然而，當(dāng)通過將預(yù)沖程控制閥3C的致動時間與計算時間(在其中計算預(yù)沖程控制閥3C何時將被致動)的和tl除以一個周期時間t2(即活塞3A運動一個來回所需的時間)所獲得的值(其也將被稱為操作時間比率n)大并且ECU 7在傳播時間T2逝去之后開始控制預(yù)沖程控制閥3C的操作時，會在預(yù)沖程控制閥3C已經(jīng)開始被致動時導(dǎo)致活塞3A已經(jīng)進入隨后的周期。在這種情況中，不可能精確地控制從高壓泵3排放的燃料的量或流速。相反地，當(dāng)操作時間比率n小時，意味著預(yù)沖程控制閥3C的致動時間與一個周期時間t2的比率小，從而能夠使ECU 7在一個周期時間t2中完全地致動預(yù)沖程控制閥3C。這使得能夠精細地控制從高壓泵3排放的燃料的量或流速。因此，當(dāng)操作時間比率n大于給定值并且E⑶7執(zhí)行上述的排放壓力計算任務(wù)以確定泵排放壓力PtOP時，ECU 7能夠開始控制預(yù)沖程控制閥3C的操作以在傳播時間T2期滿之前精確地調(diào)節(jié)從高壓泵3排放的燃料的流速?？梢酝ㄟ^使用兩個壓力傳感器來精確地測量高壓泵3的排放壓力和從燃料噴射器6噴射的燃料的壓力一個安裝在高壓泵3的出口中，另一個安裝在燃料噴射器6附近，但這會導(dǎo)致燃料噴射系統(tǒng)I的生產(chǎn)成本的不期望的增加。如上所述，排放壓力計算任務(wù)用于在不使用所述兩個壓力傳感器的情況下精確地確定高壓泵3的排放壓力，并且不會增加燃料噴射系統(tǒng)I的生產(chǎn)成本。預(yù)沖程控制閥3C的致動時間與計算預(yù)沖程控制閥3C將被致動的時間所需的計算時間的和tl可以被處理為固定時間?；钊?A上下移動所花費的時間(即一個周期時間t2)隨著引擎8的速度的增加而減小。因此，當(dāng)引擎8的速度超過與操作時間比率n相對應(yīng)的參考值時，ECU7執(zhí)行排放壓力計算任務(wù)以確定泵排放壓力Ptop。當(dāng)引擎8的速度小于參考值(見步驟S15)時，ECU7將所測量的壓力Psens確定為泵排放壓力Ptop。當(dāng)高壓泵3或燃料噴射器6正在恰當(dāng)?shù)夭僮鲿r，壓力傳感器10的輸出將不是特別大，但是當(dāng)它們在操作中出現(xiàn)故障時，會使得壓力傳感器10的輸出具有超過標(biāo)稱設(shè)置壓力的值。相反地，燃料噴射系統(tǒng)I被如此設(shè)計，使得當(dāng)在排放壓力計算任務(wù)的執(zhí)行期間壓力傳感器10的輸出具有低于參考值的值時(見步驟S45的否結(jié)果)，ECU 7通過排放壓力計算任務(wù)將高壓泵3的排放壓力確定為泵排放壓力Ptop，并用其控制高壓泵3或減壓閥5的操作以使共軌4中的壓力與目標(biāo)值相一致?？商鎿Q地，當(dāng)壓力傳感器10的輸出具有高于或等于參考值的值時(見步驟S45的是結(jié)果)，ECU 7在控制高壓泵3或減壓閥5的操作時直接將所測量的壓力Psens用作泵排放壓力Ptop，從而允許共軌4中的壓力快速下降到所容許的壓力范圍內(nèi)。這會獲得燃料噴射系統(tǒng)I的操作中的改善的可靠性。
圖4中的排放壓力計算任務(wù)執(zhí)行步驟S45，以將在步驟S40中所測量的壓力Ps與給定水平進行比較。完成步驟SI至S45的操作所需的時間非常短。因此，在步驟S40中獲得的燃料壓力可以被認為是在排放壓力計算任務(wù)啟動時測量的。通常，當(dāng)在正在從燃料噴射器6噴射燃料或者從減壓閥5釋放燃料的同時使用壓力傳感器10測量燃料的壓力時，所測量的壓力Psens將會受到影響，從而導(dǎo)致確定泵排放壓力Ptop時的誤差。為了消除該誤差，燃料噴射系統(tǒng)I計算泵排放壓力Ptop以對基于壓力變化補償時間Tp期間留在共軌4中的燃料的量變化△ Q(也就是說，從高壓泵3排放的燃料的理論量△ Qp、從燃料噴射器6噴射的燃料的量A Qinj和從減壓閥5釋放的量AQprv)所獲得的壓力變化A P進行補償，從而確保精確地確定泵排放壓力Ptop。換言之，本實施方式的燃料噴射系統(tǒng)I被如此設(shè)計以補償在對壓力傳感器10的輸出進行采樣的時刻與從燃料噴射器6噴射燃料或從減壓閥5釋放燃料的時刻之間的差，從而計算從高壓泵3排放燃料的壓力。變型如上所述，燃料噴射系統(tǒng)I與共軌型柴油引擎8 —起使用，但是燃料噴射系統(tǒng)I也可以被設(shè)計成用于常規(guī)的柴油引擎或直接汽油噴射式引擎?？梢钥商鎿Q地以如上所述之外的其他方式來確定所需要的燃料量Qn或?qū)嶋H流速Q(mào)r0高壓泵3是預(yù)沖程調(diào)節(jié)型的，但是也可以由其他類型的泵實現(xiàn)。當(dāng)在計算開始時間由壓力傳感器10所獲得的所測量壓力Psens小于設(shè)定值時，ECU 7將通過排放壓力計算任務(wù)確定的壓力用作泵排放壓力Ptop以控制高壓泵3或減壓閥5的操作，但是可以省略步驟S40至S50并使用通過排放壓力計算任務(wù)所確定的泵排放壓力Ptop來控制高壓泵3或減壓閥5的操作，而不管所測量的壓力Psens。當(dāng)操作時間比率n大于或等于設(shè)定值時(也就是說，引擎8的速度大于或等于設(shè)定值)，ECU 7通過排放壓力計算任務(wù)確定泵排放壓力Ptop以對源自燃料壓力的傳播時間的誤差進行補償，但是可以計算泵排放壓力Ptop，而不管操作時間比率n。預(yù)沖程控制閥3C的致動時間與計算預(yù)沖程控制閥3C將被致動的時間所需的計算時間的和tl可以被處理為固定時間。因此，ECU 7僅基于引擎8的速度來評估操作時間比率n，但是可以認為操作時間比率n依賴于預(yù)沖程控制閥3C的致動時間的變化或者假設(shè)計算預(yù)沖程控制閥3C將被致動的時間所需的計算時間為零以確定操作時間比率n。
燃料噴射系統(tǒng)I可以配備有安全閥(relief valve)來替代減壓閥5。例如,在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)B 0125, No. 14-1中規(guī)定的安全閥可以用于釋放共軌4中的超量壓力。當(dāng)高壓泵3的活塞3A到達上止點之后的30°時，在高壓泵3的排放壓力開始被計算之前，ECU 7將壓力傳感器10的輸出(即所測量的壓力Psens)采樣為燃料壓力，然而也可以在其他時間進行測量。壓力傳感器10可以可替換地安裝在燃料噴射器6、高壓泵3或通向燃料噴射器6、共軌4和高壓泵3的高壓燃料通道中的其 中一者中。雖然已經(jīng)從優(yōu)選實施方式方面公開了本發(fā)明以促成更好地理解本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)意識到，在不背離本發(fā)明原理的情況下，可以以各種方式來體現(xiàn)本發(fā)明。因此，應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明理解為包括所附權(quán)利要求所闡述的、能夠在不背離本發(fā)明的原理的情況下實現(xiàn)的所有可能的實施方式和所示實施方式的修改。
權(quán)利要求
1.一種被配置為向內(nèi)燃引擎供應(yīng)燃料的燃料噴射系統(tǒng)，包括 泵，其對燃料箱中存儲的燃料加壓并將所述燃料從所述泵的出口饋送給燃料通道； 燃料噴射器，其用于將從所述燃料通道供應(yīng)的所述燃料噴射給內(nèi)燃引擎； 安裝于所述燃料通道的一部分中的壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述燃料噴射器的距離比與所述泵的所述出口的距離更近，所述壓力傳感器產(chǎn)生用于指示所述燃料通道中的所述燃料的壓力的輸出；以及 計算器，其對所述壓力傳感器的所述輸出進行采樣并基于所述壓力傳感器測量的壓力來計算泵排放壓力以便基于所述泵排放壓力來控制所述泵的操作，所述泵排放壓力是從所述泵排放所述燃料的壓力，所述計算器執(zhí)行壓力變化補償時間計算任務(wù)、量變化計算任務(wù)、 排放壓力時的計算開始時間之前的采樣所述壓力傳感器的輸出的時刻與所述計算開始時間之間所逝去的時間加到所述壓力從所述泵的所述出口傳送到所述壓力傳感器所需要的時間上以定義壓力變化補償時間，所述量變化計算任務(wù)用于計算作為在所述壓力變化補償時間期間留在所述燃料通道中的燃料的量的變化的量變化，所述轉(zhuǎn)換任務(wù)用于將由所述量變化計算任務(wù)獲得的所述量變化轉(zhuǎn)換成壓力變化，所述排放壓力計算任務(wù)用于基于所述壓力變化和所述壓力傳感器的所述輸出來計算所述泵排放壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，所述量變化計算任務(wù)包括用于計算在所述壓力變化補償時間期間從所述泵排放的燃料的量的已排放量計算任務(wù)、用于計算在所述壓力變化補償時間期間從所述燃料噴射器噴射到所述內(nèi)燃引擎中的燃料的量的噴射量計算任務(wù)、以及用于計算在所述壓力變化補償時間期間從所述燃料通道釋放到低壓側(cè)的燃料的量的已釋放量計算任務(wù)，從而獲得所述量變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，所述泵具有往復(fù)運動以周期性地排放所述燃料的活塞以及用于控制在所述活塞的每個往復(fù)運動周期中從所述泵排放的燃料的量的流速控制閥，還包括用于基于所述泵排放壓力來控制所述流速控制閥的操作以使所述燃料通道中的燃料的壓力與基于所述內(nèi)燃引擎的操作狀況所確定的目標(biāo)值相一致的控制器，并且其中，當(dāng)通過將至少包括所述流速控制閥的致動時間在內(nèi)的時間除以作為所述活塞往復(fù)運動所需要的時間的一個周期時間所得到的值大于或等于給定值時，所述排放壓力計算任務(wù)基于所述壓力變化和所述壓力傳感器的所述輸出來計算所述泵排放壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，還包括用于基于所述泵排放壓力來控制要從所述泵排放的燃料的量以使所述燃料通道中的燃料的壓力與基于所述內(nèi)燃引擎的操作狀況所確定的目標(biāo)值相一致的控制器，并且其中，當(dāng)在所述計算開始時間由所述壓力傳感器所測量的燃料的壓力大于或等于給定設(shè)置值時，所述控制器將所測量的壓力定義為所述泵排放壓力以控制要從所述泵排放的燃料的量，而當(dāng)在所述計算開始時間由所述壓力傳感器所測量的燃料的壓力小于所述給定設(shè)置值時，所述控制器將基于所述壓力變化和所述壓力傳感器的所述輸出所確定的燃料的壓力定義為所述泵排放壓力，以控制要從所述泵排放的燃料的量。
全文摘要
提供一種用于內(nèi)燃引擎的燃料噴射系統(tǒng)，其用于通過使用與壓力變化補償時間Tp期間共軌中的燃料的量的變化相對應(yīng)的壓力變化來糾正由壓力傳感器所測量的燃料壓力，以確定泵排放壓力Ptop。這對在確定泵排放壓力Ptop時因燃料壓力從泵向壓力傳感器的傳播所導(dǎo)致的誤差進行補償。壓力變化補償時間Tp是在開始計算泵排放壓力時的計算開始時間之前的采樣所述壓力傳感器的輸出的時刻與所述計算開始時間之間所逝去的時間T1與壓力從泵的出口傳送到壓力傳感器所需的時間T2的和。
文檔編號F02D45/00GK102644519SQ201210037468
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者丸山昌利 申請人:株式會社電裝