CN101275494A - 与蓄压器中燃料压力变化无关、能够适合地控制燃料喷射设备的控制设备 - Google Patents
与蓄压器中燃料压力变化无关、能够适合地控制燃料喷射设备的控制设备 Download PDFInfo
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Abstract
提供一种控制设备来控制燃料喷射设备。该燃料喷射设备包括:蓄压器,蓄积高压燃料;至少一个喷射器,将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到内燃机的气缸中;和压力传感器,检测蓄压器中的燃料压力,并且输出一表示检测的燃料压力的信号。控制设备包括估算器、确定器和设置器。估算器估算喷射器的实际喷射持续时间。基于从压力传感器输出的信号,确定器确定在由估算器估算的实际喷射持续时间过程中蓄压器中的燃料压力的值。基于由确定器确定的燃料压力值,设置器设置操纵变量用于控制喷射器的燃料喷射量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制燃料喷射设备的控制设备,所述燃料喷射设备包括:蓄压器,用于蓄积高压燃料;至少一个喷射器,用于将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到内燃机的气缸中;和压力传感器,用于检测蓄压器中的燃料压力。
背景技术
已知一种燃料喷射设备,包括:共轨(即通常的蓄压器),用于蓄积高压燃料;多个喷射器,用于将蓄积在共轨中的高压燃料喷射到柴油机的相对应的气缸中;和压力传感器,用于检测共轨中的燃料压力。
在这种燃料喷射设备中,可以根据发动机的工作状态适合地设置共轨中燃料压力的目标值;因此,还可以适合地控制被供应到喷射器的燃料压力。
另外,还已知一种控制设备,其通过操纵喷射器来控制燃料喷射设备。
具体的,控制设备构造成在指令喷射量(即燃料喷射量的指令值)和压力传感器检测的共轨中燃料压力值的基础上对于每个喷射器设置指令喷射持续时间(即燃料喷射持续时间的指令值)。更具体的是,喷射器的燃料喷射量不仅取决于喷射持续时间,而且取决于共轨中的燃料压力;换句话说,在喷射量、喷射持续时间和燃料压力之间具有某种关系。因此,对于控制设备可以在这三个参数之间关系的基础上确定指令喷射持续时间。之后,控制设备操纵喷射器开启持续所设定的指令喷射持续时间,从而将指令喷射量的高压燃料喷射到相对应的气缸中。
另外,共轨中的燃料压力通常随着时间改变。为了适合地控制燃料喷射设备,与燃料压力的变化无关,在日本专利首次公开No.2001-152949中公开了一种方法。根据该方法,控制设备还构造成:1)在燃料压力的第一值的基础上设置初步指令喷射持续时间,该第一值在喷射器通电之前由压力传感器检测;2)在燃料压力的第二值的基础上设置最终指令喷射持续时间,所述第二值当喷射器开始通电时由压力传感器检测。利用这种结构,对于控制设备可以在燃料压力值(即第二值)的基础上更适合地设置指令喷射持续时间(即最终的一个),所述燃料压力值是在尽可能接近实际燃料喷射的时刻检测的。
然而,当供送持续时间与喷射器的喷射持续时间重叠时,其中在供送持续时间过程中,燃料泵将高压燃料供送到共轨中,共轨中的燃料压力将改变,不仅由于通过喷射器的燃料喷射,而且由于通过泵的燃料供送。因此,在这种情况中,难以在燃料压力的第二值的基础上适合地设置最终指令喷射持续时间,所述第二值在通电开始时检测。特别的,在异步燃料喷射***中,其中,供送持续时间与喷射持续时间不是一对一的关系,一部分喷射器的喷射持续时间与供送喷射时间重合,并且其它喷射器的喷射持续时间不这样。因此,一部分喷射器实际上喷射的燃料多于指令喷射量,其它的喷射器实际喷射的燃料少于指令喷射量。
发明内容
本发明是考虑到上述问题而做出的。
因此,本发明的第一目的是提供一种控制设备,用于控制具有共轨的燃料喷射设备,其可以适合地控制燃料喷射设备,与共轨中燃料压力的变化无关。
本发明的第二目的是提供一种燃料喷射***,其包括具有共轨和一种控制设备的燃料喷射设备,所述控制设备可以适合地控制所述燃料喷射设备,与共轨中燃料压力的变化无关。
根据本发明的一个方面,提供一种控制设备,用于控制燃料喷射设备。该燃料喷射设备包括:蓄压器,蓄积高压燃料;至少一个喷射器,将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到内燃机的气缸中;和压力传感器,检测蓄压器中的燃料压力,并且输出表示所检测的燃料压力的信号。该控制设备包括:估算器,估算喷射器的实际喷射持续时间;确定器,在由估算器估算的实际喷射持续时间过程中,基于从压力传感器输出的信号确定蓄压器中的燃料压力值;和设置器,基于由确定器确定的燃料压力值来设定操纵变量,用于控制喷射器的燃料喷射量。
利用上述结构,操纵变量在燃料压力值的基础上被设定,当喷射器实际喷射高压燃料时所述燃料压力值被确定。因此,设定的操纵变量可以反映出在通过喷射器进行的燃料喷射过程中蓄压器中燃料压力的实际性能。因此,控制设备可以利用操纵变量适合地控制喷射器的燃料喷射量。
根据本发明的另一个实施方式,该控制设备还包括存储器,其存储至少一段(piece)信息;所述段信息是基于由确定器确定的燃料压力的值。喷射器循环的将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的气缸中。基于存储在存储器中的所述段信息,所述设置器设定对于下一次燃料喷射的所述操纵变量,在实际喷射持续时间之后,喷射器将进行所述下一次燃料喷射,在所述实际喷射持续时间过程中燃料压力的值被确定。
在一些情况中,喷射器的实际喷射持续时间可能大大偏离指令的喷射持续时间;因此,难以基于对于当前燃料喷射的燃料压力值来设定所述操纵变量,在所述当前燃料喷射过程中燃料压力值被确定。因此,在上述实施方式中,基于存储在存储器中的所述段信息,所述操纵变量被设置用于下一次燃料喷射。利用这种结构,对于控制设备可以适合地控制喷射器的燃料喷射量,与实际喷射持续时间与指令喷射时间的偏差无关。
另外,所述段信息可以表示在实际喷射持续时间过程中确定的燃料压力值与蓄压器中燃料压力第二值之间的差;在比实际喷射持续时间早预定的曲轴角度的正时,基于从压力传感器输出的信号,第二值由确定器确定。在比下一个燃料喷射早预定的曲轴角度的时刻,基于从压力传感器输出的信号,确定器另外可以确定蓄压器中的燃料压力的第三值。基于所述段的信息和由确定器确定的燃料压力的第三值,设置器可以设置对于下次燃料喷射的操纵变量。
发动机可具有多个气缸,并且燃料喷射设备可包括多个喷射器,每个喷射器将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的相对应的一个气缸中。存储器可以存储对于每个喷射器的一段信息,所述信息在蓄压器中燃料压力值上,其由确定器基于从压力传感器输出的信号在通过估算器估算的喷射器的实际喷射持续时间过程中确定。基于用于喷射器的存储器中存储的所述段信息,设置器可以设定对于每个喷射器、对于下次燃料喷射的操纵变量,在喷射器的实际喷射持续时间之后,喷射器将进行下次燃料喷射。另外,燃料喷射设备还可包括泵,所述泵由发动机的输出轴驱动;泵的抽吸和排出行程可以作为发动机的输出轴的转角的函数被确定。
另一方面,发动机可具有多个工作区域。存储器可存储对于发动机的每个工作区域的一段信息,所述信息在蓄压器中燃料压力的值上,其由确定器在喷射器的实际喷射持续时间过程中确定,其中发动机在所述工作区域中工作。基于对于所述工作区域的、存储在存储器中的所述段信息,设置器可以设置对于发动机的每个工作区域、对于下次燃料喷射的所述操纵变量,喷射器将进行所述下次燃料喷射,其中发动机在该工作区域工作。另外,发动机的工作区域可以根据蓄压器中燃料压力和喷射器的燃料喷射量中的至少一个被分开。
优选的,确定器确定了在喷射器的实际喷射持续时间的中间处蓄压器中的燃料压力值。另外,确定器优选可以确定当喷射器已经喷射一半的指令喷射量时蓄压器中燃料压力值。
基于从压力传感器输出的信号,确定器还可以确定在喷射器的实际喷射持续时间过程中蓄压器中燃料压力的多个值。设置器可以基于由确定器确定的燃料压力的所有值的平均值而设定所述操纵变量。
估算器还可以估算:1)基于蓄压器中燃料压力的第二值,估算实际喷射开始正时相对于指令喷射开始正时的第一延迟,第二值在实际喷射持续时间之前由确定器确定;2)基于指令喷射持续时间和燃料压力的第二值,确定实际喷射结束正时相对于指令喷射结束正时的第二延迟;3)基于第一和第二延迟以及指令喷射持续时间,确定实际喷射持续时间。
喷射器可以循环的将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的气缸中。确定器可以确定在基于时间间隔、指令喷射持续时间、指令喷射开始正时、和蓄压器中燃料压力的第二值中的至少一个而被确定的时刻蓄压器中的燃料压力值;所述时间间隔是在喷射器的最后燃料喷射和估算器估算的实际喷射持续时间之间;第二值由确定器在所述时间间隔中确定。
发动机可具有多个气缸,并且燃料喷射设备可包括多个喷射器,每个喷射器将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的相对应的一个气缸中。燃料喷射设备还可包括泵,所述泵循环地将高压燃料供送到蓄压器中。喷射器进行的燃料喷射的循环不同于通过泵进行的燃料供送的循环。
喷射器可以循环地将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的气缸中。操纵变量可以是对于下次燃料喷射的指令喷射持续时间,在实际喷射持续时间之后,喷射器将进行所述下次燃料喷射,在实际喷射持续时间过程中燃料压力的值被确定。
根据本发明的另一个方面,提供一种燃料喷射***,其包括上述的燃料喷射设备和控制设备。
附图说明
根据下面给出的详细描述,并且根据本发明的优选实施例的附图,将对本发明有更充分的理解,然而,本发明的优选实施例不应当被认为是将本发明限制到特定的实施例,而是仅是出于解释的目的和理解的目的。
在附图中:
图1是示出根据本发明第一实施例的燃料喷射***的整体结构的示意图;
图2的图形示出了在燃料喷射***中进行燃料喷射和燃料供送的方式;
图3的图形示出了用于确定燃料喷射***中的共轨中的燃料压力的正时的设置;
图4的示意图示出了燃料压力变化ΔP存储在燃料喷射***中的ECU的RAM中的方式;
图5的流程图示出了用于确定燃料压力变化ΔP的ECU的处理过程;
图6的流程图示出了用于设置指令喷射持续时间的ECU的处理过程;
图7的流程图示出了根据本发明第二实施例、用于确定燃料压力变化ΔP的ECU的处理过程;
图8的图形示出了根据第二实施例、用于确定共轨中燃料压力的正时的设置;和
图9的流程图示出了根据本发明第三实施例、用于确定燃料压力变化ΔP的ECU的处理过程。
具体实施方式
下面将参考图1-9描述本发明的优选实施例。
应当注意,出于清楚和理解的原因,在本发明不同实施例中具有相同功能的相同部件已经利用相同的附图标记在每幅图中标记出。
[第一实施例]
图1示出了根据本发明第一实施例的燃料喷射***S1的整体结构。
如图1所示,燃料箱1中的燃料由燃料泵4抽吸,泵4由柴油机的输出轴驱动。燃料泵4包括两个柱塞,通过柱塞的往复运动,燃料泵4抽取燃料,对燃料加压,并且排出最终的高压燃料。
共轨6在其中接纳并且蓄积所述从燃料泵4排出的高压燃料。压力传感器7安装在共轨6上,传感器7检测共轨6中的燃料压力,并且输出一表示所检测的燃料压力的信号。
多个喷射器10连接到共轨6以接收高压燃料。更特别的,在本实施例中,具有五个连接到共轨6的喷射器10,由于简化的原因,图1中仅详细示出了其中一个。
每个喷射器10构造成将从共轨6接收的高压燃料喷射到发动机的五个气缸中的相对应的一个中。更具体的是,在每个喷射器10中,在喷射器10的末端处形成有圆柱形阀针接纳部分12。在阀针接纳部分12中接纳有喷嘴阀针14,阀针14可沿着喷射器10的轴向方向移动。当喷嘴阀针14支承在阀针接纳部分12中形成的环形阀针座16上时,阀针接纳部分12与相对应气缸的燃烧室隔离开。相反,当喷嘴阀针14脱离阀针座16时,阀针接纳部分12与燃烧室相通。另外,阀针接纳部分12填充有高压燃料,所述高压燃料从共轨6通过高压燃料通道18被供应到其处。
喷嘴阀针14具有后端,所述后端与喷嘴阀针14的末端相反,并且面对着背压室20。背压室20接收高压燃料,所述高压燃料从共轨6通过孔口19被供应到其处。另外,在喷嘴阀针14的中间部分周围,设置有阀针弹簧22,弹簧22将喷嘴阀针14朝着喷射器10的末端促动。
阀26设置成将背压室20和低压燃料通道24流体连接和分开,通道24与燃料箱1相通。更具体的,当设置在背压室20和低压燃料通道24之间的孔口28由阀26闭合时,背压室20与低压燃料通道24隔离开。相反,当孔口28开启时,背压室20与低压燃料通道24相通。
阀26被阀簧30朝着背压室20挤压。另外,当被线圈32吸引时,阀26可以向后移动。
当线圈32被断电时,阀26被阀簧30的力挤压从而闭合孔口28。因此,背压室20与低压燃料通道24隔离开,同时保持通过孔口19与高压燃料通道18相通。结果,喷嘴阀针14被阀针弹簧22的力挤压从而支撑在阀针座16上,从而闭合喷射器10。
相反,当线圈32通电时,由线圈32产生的磁吸力吸引着阀26从而向后移动,从而开启孔口28。结果,背压室20中的高压燃料通过孔口28流动到低压燃料通道24外。结果,阀针接纳部分12和背压室20之间燃料压力的差抵抗阀针弹簧22的力使得喷嘴阀针14向后移动,从而开启喷射器10。
燃料喷射***S1还包括电子控制单元(ECU)40。ECU 40构造成具有CPU 41、存储器42、和RAM 44,存储器42中的存储内容(content)总是可以保持。存储器42可以由装配有备用电源的RAM构成,从而当ECU 40没有被供电时保持它的存储内容。可替换的,存储器42也可以由EEPROM构成。
ECU 40在发动机的工作状态和加速踏板的操作量的基础上控制发动机中的燃烧。发动机的工作状态由各种传感器检测的参数值来表示,例如由压力传感器7检测的共轨6中燃料压力值,和由曲轴角度传感器52检测的曲轴2的转角值。另一方面,加速踏板的操作量由加速器传感器54来检测。
为了适合地控制发动机中的燃烧,在本实施例中,ECU 40以下列方式控制将高压燃料喷射到发动机的气缸中。
在对于每个喷射器10的指令喷射量和曲轴2的转速的基础上,ECU40设置共轨6中燃料压力的目标值。然后,ECU 40控制燃料泵4,从而使得共轨6中的实际燃料压力与设定的目标值一致。另一方面,在操作者的要求和发动机工作状态的基础上,ECU 40还设置对于每个喷射器10的指令喷射量和指令喷射开始正时。然后,在设定的指令喷射量和共轨6中燃料压力值的基础上,ECU 40设置指令喷射持续时间,所述燃料压力值由压力传感器7检测。之后,在设定的指令喷射持续时间和指令喷射开始正时的基础上,ECU 40控制每个喷射器10的通电。
在本实施例中,通过喷射器10进行的燃料喷射和通过燃料泵4进行的燃料供送以图2所示的方式来进行,其中,第一时间图形(a)表示对于每个喷射器10的指令喷射持续时间,第二时间图形(b)表示对于每个喷射器10的喷射率的变化,第三时间图形(c)表示共轨6中燃料压力的取样正时,第四时间图形(d)表示共轨6中燃料压力的变化,第五时间图形(e)表示燃料泵4的第一柱塞的运动,并且第六时间图形(f)表示燃料泵4的第二柱塞的运动。
另外,在图2中,发动机的气缸的压缩上止点在时间图形(a)上以#1TDC-#5TDC表示,每个上止点对应于其中一个喷射器10;燃料泵4的第一柱塞的压缩上止点在时间图形(e)上以TDC表示;燃料泵4的第二柱塞的压缩上止点在时间图形(f)上以TDC表示;NPC(n-1)和NPC(n)分别表示在第(n-1)和第n个循环中对于第一喷射器10取样的共轨6中的燃料压力的值。
如图2所示,在本实施例中,共轨6中的高压燃料向发动机气缸中的喷射通过喷射器10以均匀间隔144℃A(曲轴角度)循环进行。相比较,高压燃料向共轨6中的供送以均匀间隔240℃A由燃料泵4的柱塞循环进行。也就是说,根据本实施例的燃料喷射***S1是异步***,其中喷射器10进行的燃料喷射的循环不同于燃料泵4进行的燃料供送的循环。因此,对于发动机的每个气缸,气缸的压缩上止点和燃料泵4的柱塞的压缩上止点中最接近的一个之间的曲轴角度的差不同于对于任何其它气缸的差。因此,对于每个喷射器10,在喷射器10进行的燃料喷射过程中,共轨6中燃料压力的状态(behavior)不同于在由任何其它喷射器10进行的燃料喷射过程中的状态。
例如在图2中,第二喷射器10(即对应于#2TDC的喷射器10)的燃料喷射持续时间没有与燃料泵4的两个柱塞的燃料供送持续时间相重叠。因此,在第二喷射器10进行的燃料喷射过程中,共轨6中的燃料压力单一性地减小。相比,第一喷射器10(即对应于#1TDC的喷射器10)的燃料喷射持续时间与燃料泵4的第一柱塞的燃料供送持续时间重叠。因此,在由第一喷射器10进行的燃料喷射过程中,共轨6中的燃料压力不总是减小,并且甚至当它减小时,减小的程度大大小于在由第二喷射器10进行的燃料喷射过程中的减小程度。
因此,不能在共轨6中燃料压力值的基础上适合地设置对于每个喷射器10的指令喷射持续时间,所述燃料压力值在比相对应气缸的压缩上止点提前预定曲轴角度的时刻由压力传感器7检测。
然而同时可以看到,共轨6中燃料压力的状态相对于由同一个喷射器10进行的燃料喷射是循环的。更具体的,在本实施例中,发动机气缸的压缩上止点和燃料泵4的柱塞的压缩上止点之间曲轴角度的差在四行程循环中改变(即720°)。因此,对于每个喷射器10,相对应气缸的压缩上止点和燃料泵4的柱塞的压缩上止点之间的关系是唯一的。
因此,对于每个喷射器10,假设相同的发动机工作状态,共轨6中的燃料压力的表现方式与由同一个喷射器10进行的所有燃料喷射几乎是相同的。因此,如图2中对于第一喷射器10所示,在第(n-1)个循环中、在比实际燃料喷射提前预定曲轴角度取样的燃料压力值与在实际燃料喷射过程中取样的燃料压力值之间的差等于在第n个循环中的差。换句话说,在第n个循环中,在实际燃料喷射过程中燃料压力值可以被估算为NPC(n)和ΔP的和,其中,NPC(n)是在第n个循环中实际燃料喷射之前采样(或检测)的燃料压力值,如上所述,并且ΔP是燃料压力变化量,该变化量被预先确定作为在第(n-1)个循环中在实际燃料喷射之前和过程中取样的燃料压力值之间的差。
参考图3,在本实施例中,在实际燃料喷射过程中,用于确定变化量ΔP的燃料压力值同样通过压力传感器7在正时TADTIME被检测,该正时设置到实际喷射持续时间TQDUR的中间。
更具体的,在图3中,第一时间图形(a)表示对于喷射器10的通电信号中的变化,第二时间图形(b)表示喷射器10的喷射率的变化,并且第三时间图形(c)表示共轨6中燃料压力的变化。另外,由于简化,在图3中,燃料压力的变化被假定是仅由于喷射器10进行的燃料喷射而引起的(即没有通过燃料泵4进行的燃料供送)。在这种情况中,共轨6中的燃料压力随着喷射器10进行的燃料喷射单一性地减小。因此,在实际喷射持续时间TQDUR的中间的燃料压力值可以被认为是实际喷射持续时间TQDUR上的燃料压力的平均值。因此在本实施例中,变化量ΔP被预先确定作为燃料压力的所述两个值之间的差,所述燃料压力分别在比相对应气缸的压缩上止点提前预定曲轴角度的正时、和设置到实际喷射持续时间TQDUR的中间的正时TADTIME由压力传感器7检测。
另外,在本实施例中,对于发动机的多个工作区域中的每一个,变化量ΔP被确定并且存储在RAM 44中相对应的存储区域中。更具体的,如图4所示,对于每个喷射器10(以#1-#5表示),变化量ΔP对于发动机的每个工作区域被确定,所述工作区域根据共轨6中的燃料压力(NPC)和喷射器10的喷射量(QFIN)而区分,并且以表(map)的形式存储在RAM 44中。此处,共轨6中的燃料压力被用于区分发动机的工作区域,因为燃料压力越高,通过喷射器10进行的燃料喷射,燃料压力下降的就越多;燃料喷射量被用于区分,因为喷射量越大,通过燃料喷射,燃料压力下降就越多。
图5示出了ECU 40的CPU 41的处理过程,用于确定对于每个喷射器10的变化量ΔP。这个处理过程对于喷射器10进行的每个燃料喷射执行一次。
首先在步骤S10,在比相对应气缸的压缩上止点提前预定曲轴角度的正时,在从压力传感器7输出的信号的基础上,CPU 41确定共轨6中燃料压力的值NPC。
在步骤S12,CPU 41确定对于喷射器10的变化量ΔP是否已经存储在图4所示的表中,所述变化量对应于目前指令喷射量QFIN和在步骤S10确定的值NPC。
另外,在进入本处理过程之前,在操作者的要求和发动机的目前工作状态的基础上,指令喷射量QFIN和指令喷射开始正时TFIN已经由CPU 41设置。
如果步骤S12的判断产生了“是”的回答,那么处理过程直接进行到结束,没有进一步确定变化量ΔP。
相反,如果步骤S12的判断产生了“否”的回答,那么处理过程进行到步骤S14。
在步骤S14,在步骤S10确定的燃料压力的值NPC的基础上,CPU 41估算实际喷射开始正时相对于指令喷射开始正时TFIN的延迟量TD。
也就是,如图3所示,延迟量TD被估算作为喷射器10的通电开始和喷射器10进行的实际燃料喷射的开始之间的时间间隔。参考图1,延迟量TD还表示这样的时间段,其中:喷射器10的线圈32被通电以使得背压室20中的燃料压力下降;并且因此,阀针接纳部分12和背压室20之间燃料压力的差被增大以使得喷嘴阀针14向后移动,从而开启喷射器10。因此,延迟量TD取决于阀针接纳部分12中的燃料压力和背压室20中的燃料压力。更具体的,延迟量TD随着阀针接纳部分12中的燃料压力而增大,即随着共轨6中的燃料压力。在本实施例中,延迟量TD和共轨6中燃料压力之间的这种关系之前已经通过实验被确定,并且以表的形式存储在存储器42中;在这个表的基础上,延迟量TD在步骤S14被估算。
在步骤S16,在指令喷射持续时间TQ和在步骤S10确定的共轨6中燃料压力值NPC的基础上,CPU 41还估算实际喷射结束正时相对于指令喷射结束正时的延迟量TDE。
如图3所示,指令喷射持续时间TQ此处表示喷射器10的通电持续时间;在步骤S16之前,它已经通过执行图6所示的处理过程被设置,下面将描述。
如图3所示,延迟量TDE被估算作为喷射器10的通电结束和喷射器10进行的实际燃料喷射的结束之间的时间间隔。参考图1,延迟量TDE还表示这样的时间段,其中:喷射器10的线圈32被断电以使得背压室20中的燃料压力增大;并且因此阀针接纳部分12和背压室20之间的燃料压力的差减小,从而使得喷嘴阀针14支撑在阀针座16上,从而闭合喷射器10。因此,延迟量TDE取决于被供应到喷射器10的燃料的压力,即取决于共轨6中的燃料压力。延迟量TDE还取决于当喷嘴阀针14开始朝着阀针座16移动时喷嘴阀针14的提升量。另外,喷嘴阀针14的这个提升量涉及指令喷射持续时间TQ。在本实施例中,延迟量TDE、指令喷射持续时间TQ和共轨6中的燃料压力之间的这种关系之前已经通过实验被确定,并且以表的形式存储在存储器42中;在这个表的基础上,延迟量TDE在步骤S 16被估算。
在步骤S18,CPU 41通过下列公式估算实际喷射持续时间TQDUR:
TQDUR=TQ+TDE-TD (公式1)
其中如上所述,TQ、TDE和TD分别表示指令喷射持续时间、实际喷射结束正时相对于指令喷射结束正时的延迟量、和实际喷射开始正时相对于指令喷射开始正时的延迟量。
在步骤S20,CPU 41通过下列公式设置正时TADTIME,在该正时共轨6中的燃料压力的值NPCDUR被确定:
TADTIME=TFIN+TD+TQDUR/2 (公式2)
其中如图3所示,TFIN代表指令喷射开始正时(即喷射器10开始通电的时刻)。
在步骤S22,在从压力传感器7输出的信号的基础上,CPU 41在步骤S20设置的正时TADTIME确定共轨6中燃料压力值NPCDUR。
在步骤S24,通过将在步骤S10确定的值NPC从在步骤S22确定的值NPCDUR减去,CPU 41确定变化量ΔP,其对应于发动机的目前工作状态。
在步骤S26,CPU 41判断出在步骤S24确定的变化量ΔP的绝对值是否小于或等于预定的阈值α。
这个步骤S26被执行用于评价在步骤S24确定的变化量ΔP的可靠性。更具体的,当从压力传感器7输出的信号包括噪声并且因此由压力传感器7检测的燃料压力大大偏离实际燃料压力时,变化量ΔP的绝对值会过分的大。因此,变化量ΔP的可靠性可以通过步骤S20的判断来评价。
如果步骤S26的判断产生了“是”的回答,那么处理过程进行到步骤S28,在步骤S28,在步骤S24确定的变化量ΔP存储在RAM 44中相对应的存储区域中(或图4所示的表上相对应的工作区域)。之后,处理过程结束。
更具体的,在这种情况中,变化量ΔP被评价为是可靠的,并且因此保存在RAM 44中。
相反,如果步骤S26的判断产生了“否”的回答,那么处理过程直接进行到结束,没有将变化量ΔP存储在RAM 44中。
更具体的,在这种情况中,在步骤S24确定的变化量ΔP被评价为是不可靠的,并且因此被丢弃。
图6示出了ECU 40的CPU 41的处理过程,用于设置对于每个喷射器10的指令喷射持续时间TQ。这个处理过程在由喷射器10执行的每一次燃料喷射之前被执行一次。
首先,在步骤S30,在从压力传感器7输出的信号的基础上,CPU 31在比相对应气缸的压缩上止点提前预定曲轴角度的时刻确定共轨6中燃料压力值NPC。
应当注意,这个步骤与图5所示处理过程中的步骤S10相同。
在接下来的步骤S32,CPU 41判断对于喷射器10的变化量ΔP是否已经被存储在图4所示的表上,所述变化量对应于目前指令喷射量QFIN和在步骤S30确定的值NPC。
另外,在进入这个处理过程之前,指令喷射量QFIN和指令喷射开始正时TFIN已经在操作者的要求和发动机的目前工作状态的基础上由ECU 41设置。
如果步骤S32的判断产生了“是”的回答,那么处理过程进行到步骤S34。
在步骤S34,CPU 41从表(即从RAM 44)检索变化量ΔP。
在步骤S36,CPU 41通过下列公式估算共轨6中燃料压力值NPCDUR:
NPCDUR=NPC+ΔP (公式3)
其中NPC和ΔP已经分别在步骤S30和S34获得。
此处,值NPCDUR代表在喷射器10进行的即将来临的燃料喷射过程中共轨6中的燃料压力。
在步骤S38,在步骤S38估算的值NPCDUR和指令喷射量QFIN的基础上,CPU 41设置对于喷射器10进行的即将来临的燃料喷射的指令喷射持续时间TQ。然后处理过程结束。
另一方面,如果步骤S32的判断产生了“否”的回答,那么处理过程进行到步骤S40。
在步骤S40,在指令喷射量QFIN和步骤S30确定的值NPC的基础上,CPU 41设置对于喷射器10进行的即将来临的燃料喷射的指令喷射持续时间TQ。然后处理过程结束。
另外在这种情况中,通过执行图5所示的处理过程,在步骤S40设置的指令喷射持续时间的基础上,CPU 41在即将来临的燃料喷射过程中确定变化量ΔP。
另外,在上述处理过程之后,CPU 41控制对于即将来临的燃料喷射的喷射器10的通电,从而喷射器10从指令喷射开始正时TFIN开始通电,经过指令喷射持续时间TQ,指令喷射持续时间TQ在步骤S38或者S40设置。
通过执行图6所示的处理过程,CPU 41可以估算所述值NPCDUR,其代表在即将来临的燃料喷射过程中共轨6中的燃料压力,并且在估算值NPCDUR的基础上设置对于即将来临的燃料喷射的指令喷射持续时间TQ。因此,一旦变化量ΔP已经被存储用于发动机的相对应工作区域,对于CPU 41可以适合地估算对于每个实际燃料喷射的值NPCDUR,与发动机工作状态的变化无关。
根据本实施例的上述ECU 40具有下列优点。
在本实施例中,在比燃料喷射提前预定曲轴转角的时刻确定的燃料压力值NPC和与发动机目前工作状态相对应的变化量ΔP的基础上,对于喷射器10进行的每一次燃料喷射,ECU 40估算所述值NPCDUR,该值代表在燃料喷射过程中共轨6中的燃料压力。因此,基于燃料压力的估算值NPCDUR,ECU 40可以适合地设置对于燃料喷射的指令喷射持续时间TQ。
在本实施例中,ECU 40确定和存储对于每个喷射器10的变化量ΔP。因此,对于每个喷射器10,ECU 40可以适合地设置对于喷射器10进行的燃料喷射的指令喷射持续时间TQ。
在本实施例中,ECU 40确定和存储对于发动机的每个工作区域的变化量ΔP,所述工作区域根据共轨6中的燃料压力和喷射器10的喷射量而被分隔。因此,对于发动机的每个工作区域,CPU 40可以适合地设置对于喷射器10进行的燃料喷射的指令喷射持续时间TQ,其中发动机在该工作区域中工作。
在本实施例中,在确定每一个变化量ΔP中,ECU 40估算实际喷射持续时间TQDUR,确定在估算的持续时间TQDUR过程中共轨6中的燃料压力值NPCDUR,并且在所确定的值NPCDUR的基础上确定变化量ΔP。因此,变化量ΔP可以准确地反映出在喷射器10的燃料喷射过程中共轨6中燃料压力的实际性能;因此,CPU 40可以在变化量ΔP的基础上适合地设置对于喷射器10的下一次燃料喷射的指令喷射持续时间TQ,与共轨6中的燃料压力的变化无关。
另外,在估算所述实际喷射持续时间TQDUR中,ECU 40在共轨6中燃料压力的值NPC的基础上估算延迟量TD,并且在值NPC和指令喷射持续时间TQ的基础上估算延迟量TDE。因此,在这样估算的延迟量TD和TDE的基础上,ECU 40可以适合地估算实际喷射持续时间TQDUR。
另外,ECU 40将正时TADTIME设置到估算的实际喷射持续时间TQDUR的中间,在该正时共轨6中的燃料压力值NPCDUR将被确定。因此,值NPCDUR可以准确地表示出在实际喷射持续时间TQTUR过程中燃料压力的平均值;因此,CPU 40可以适合地确定所述变化量ΔP。
在本实施例中,燃料喷射***1是异步***,其中,喷射器10进行的燃料喷射的循环不同于燃料泵4进行的燃料供应的循环。因此,对于每个喷射器10,在喷射器10进行的燃料喷射过程中,共轨6中的燃料压力的性能不同于在任何其它喷射器10进行的燃料喷射过程中的性能。因此,如果指令喷射持续时间TQ被普遍地设置用于所有喷射器10,那么将不可能适合地控制通过喷射器10进行的所有燃料喷射。然而在本实施例中,指令喷射持续时间TQ被唯一地设置用于每个喷射器10;因此,可以适合地控制通过喷射器10进行的所有燃料喷射。
[第二实施例]
这个实施例示出了ECU 40的CPU 41的处理过程,用于确定对于每个喷射器10的变化量ΔP。这个处理过程类似于图5所示的实施例中的处理过程;因此,下面仅将描述它们之间的不同。
图7示出了根据本实施例的处理过程。对于喷射器10的每个燃料喷射,这个处理过程被执行一次,代替图5所示的处理过程。
在处理过程的步骤S19,CPU 41确定了对于正时TADTIME的之后设置的系数β。
在本实施例中,系数β被确定成使得喷射器10将在时间段β×TQDUR中喷施所述指令喷射量QFIN的一半,该时间段从开始实际喷射持续时间TQDUR开始。
也就是,如图8所示,Q1=Q2=QFIN/2,其中,Q1表示时间段β×TQDUR喷射的燃料量,该时间段从开始所述持续时间TQDUR开始,并且Q2表示所述持续时间TQDUR的剩余部分喷射的燃料量。
更具体的,在本实施例中,在上一次和即将来临的燃料喷射之间的时间间隔、指令喷射持续时间TQ、指令喷射开始正时TFIN、和在步骤S10确定的共轨6中的燃料压力值NPC的基础上,CPU 41通过存储器42中存储的表确定了系数β。
所述时间间隔此处被用作这样的参数,该参数反映出由上一次燃料喷射引起的共轨6中的燃料压力波动对于在即将来临的燃料喷射过程中共轨6中燃料压力的影响。因此,通过考虑该时间间隔,可以适合地设置正时TADTIME,与燃料压力波动无关。
指令喷射持续时间TQ和指令喷射开始正时TFIN都涉及由喷射器10进行的燃料喷射和燃料泵4的柱塞进行的燃料供送之间的曲轴角度的差。如上所述,在燃料喷射器10进行的每一次燃料喷射过程中,共轨6中的燃料压力的性能不仅取决于喷射器10进行的燃料喷射,而且取决于燃料泵4的任一个柱塞进行的燃料供送。因此,通过考虑参数TQ和TFIN,可以适合地设置正时TADTIME,与燃料喷射和燃料供送之间的曲轴角度的差无关。
在即将来临的燃料喷射过程中,共轨6中的燃料压力的性能同样取决于在即将来临的燃料喷射之前的燃料压力。因此,通过考虑燃料压力值NPC,可以适合地设定正时TADTIME,与在即将来临的燃料喷射之前共轨6中的燃料压力无关。
在接下来的步骤S20a,CPU 41通过下面的公式设定正时TADTIME,在该正时共轨6中的燃料压力值NPCDUR被确定:
TADTIME=TFIN+TD+β×TQDUR (公式4)
其中TD表示实际喷射开始正时相对于指令喷射开始正时TFIN的延迟量,如图8所示。
根据本实施例的处理过程的其它步骤与上述实施例中的处理过程的那些步骤相同;因此为了避免重复将省略对其的描述。
根据本实施例,除了上述实施例中描述的那些优点,可以另外获得下面的优点。
在本实施例中,共轨6中燃料压力的值NPCDUR在当喷射器10正好已经喷射一半的指令喷射量QFIN的正时TADTIME被确定。因此,所确定的值NPCDUR可以精确地表示在实际喷射持续时间TQDUR过程中燃料压力的平均值;因此,CPU 40可以在值NPCDUR的基础上适合地确定变化量ΔP。
在本实施例中,系数β在最后的和即将来临的燃料喷射之间的时间间隔、指令喷射持续时间TQ、指令喷射开始正时TFIN和共轨6中燃料压力的值NPC的基础上被确定。因此,CPU 40可以适合地确定系数β,并且因此可以利用该系数β适合地设置正时TADTIME。
[第三实施例]
本实施例示出了ECU 40的CPU 41的处理过程,用于确定对于每个喷射器10的变化量ΔP。该处理过程类似于图5所示的第一实施例的处理过程;因此,下面将仅描述两个过程之间的不同。
图9示出了根据本实施例的处理过程。对于喷射器10进行的每一次燃料喷射,该处理过程执行一次,代替图5所示的处理过程。
在处理过程的步骤S21,在从压力传感器7输出的信号的基础上,CPU 41在实际喷射持续时间TQDUR过程中确定共轨6中的燃料压力的多个值。
在步骤S22a,CPU 41将燃料压力值NPCDUR确定作为在步骤S21确定的所述多个值的算术平均值。
在接下来的步骤S24,通过将在步骤S10确定的值NPC从在步骤S22a确定的值NPCDUR减去,CPU 41确定变化量ΔP,其对应于发动机的目前工作状态。
根据本实施例的处理过程的其它步骤与第一实施例描述的处理过程的那些步骤相同;因此为了避免重复,省略了对其的描述。
如上所述,在本实施例中,共轨6中的燃料压力的值NPCDUR被确定作为在实际喷射持续时间TQDUR过程中确定的所述多个值的平均值。因此,所确定的值NPCDUR可以精确地表示在实际喷射持续时间TQTUR过程中燃料压力的均值;因此,CPU 40可以在值NPCDUR的基础上适合地确定所述变化量ΔP。
[其它实施例]
虽然已经示出和描述了上述特定实施例,但是本领域技术人员应当理解,在不脱离本发明的实质的情况下,可以做出各种变化、变形和改进。
1)在上述实施例中,延迟量TD和TDE是在共轨6中燃料压力值NPC的基础上被估算的,值NPC是在指令喷射开始正时TFIN之前被确定。
然而,延迟量TD和TDE也可以在共轨6中的下面的燃料压力值的基础上被估算,该压力值在指令喷射开始正时TFIN时被确定。
另外,在仅对于喷射器10的主喷射的ΔP的基础上设置指令喷射持续时间TQ的情况中,如上述实施例,延迟量TDE可以仅基于燃料压力值NPC被估算,假设每个喷射器10中的喷嘴阀针14在实际燃料喷射过程中被最大提升。
2)在第二实施例中,系数β还可以通过与图8所示的不同的方式来确定。例如,系数β可以通过实验被预先确定,从而利用最终的正时TADTIME,可以补偿喷射器10之间的喷射量的差。
另外,还可以仅基于那些参数中的一部分来确定系数β,如第二实施例中所述,其包括时间间隔、指令喷射持续时间TQ、指令喷射开始正时TFIN、和共轨6中燃料压力值NPC。
3)第三实施例中,燃料压力值NPCDUR被确定作为在实际喷射持续时间TQDUR过程中确定的燃料压力的多个值的算术平均值。
然而,值NPCDUR还可以被确定作为所述多个值的加权平均值,其通过对每个值赋予一个权重来获得,该权重与当所述值被确定时的喷射率成比例。
4)在上述实施例中,变化量ΔP通过图5、7和9中所述的处理过程中的一个对于每个喷射器10被确定。
然而,还可以确定对于每个喷射器10分别在时刻(720℃A)和(1040℃A)的两个变化量ΔP。这样,基于燃料泵4的两个柱塞中的哪一个更靠近相对应缸的压缩上止点,每个变化量ΔP可以被确定。
5)在上述实施例中,燃料喷射***S1是异步***,其中,喷射器10进行的燃料喷射的循环不同于燃料泵4进行的燃料供送的循环。
然而,本发明还可以应用到同步燃料喷射***,其中,喷射器10进行的燃料喷射的循环与燃料泵4进行的燃料供送的循环相同。这种情况中,虽然相同的变化量ΔP可用于所有的喷射器10,但仍然优选的是单独地确定对于每个喷射器10的变化量ΔP,用于更适合的控制。
6)在上述实施例中,燃料泵4进行的燃料供送的循环的整数倍等于一个燃烧循环(即720°)。
然而,本发明还可以应用到这样的燃料喷射***,其中,燃料泵4的燃料供送的循环的整数倍不等于一个燃烧循环。在这种情况中,可以将喷射器10进行的燃料喷射的循环和由燃料泵4进行的燃料供送的循环的最小公倍数作为一个变化量确定循环,其中,变化量ΔP被确定并存储。
7)在上述实施例中,由喷射器10进行的燃料喷射过程中,共轨6中的燃料压力在变化量ΔP的基础上被估算。更具体的,每个变化量ΔP被确定作为共轨6中燃料压力值NPCDUR和NPC之间的差,所述燃料压力值对于之前的燃料喷射被确定;在即将来临的燃料喷射过程中,共轨6中的燃料压力被估算作为ΔP和值NPC的和,值NPC被最新地确定用于即将来临的燃料喷射。
然而还可以:确定值NPCDUR和NPC之间的比率,其被确定对于之前的燃料喷射;并且把在即将来临的燃料喷射过程中共轨6中的燃料压力估算作为所述比率和所述值NPC的乘积,其被最新确定对于即将来临的燃料喷射。
8)在上述实施例中,发动机的工作区域根据共轨6中的燃料压力和喷射器10的喷射量被分隔。然而,工作区域也可以仅根据这两个参数中的任一个被分隔。
另外,当共轨6中的燃料压力可以作为发动机的转速和喷射器10的喷射量的函数被确定时,发动机的工作区域也可以根据转速和喷射量、或者转速和共轨6中的燃料压力被分隔。
9)在上述实施例中,每个喷射器10被构造成包括:如图1所示,背压室20和阀26,阀26将背压室20和低压通道24流体连接和断开。利用这种结构,在实际燃料喷射过程中,对于上述延迟量TD和TDE可以方便地发生。因此,可以特别有效地确定和存储变化量ΔP,用于设置对于后面的燃料喷射的指令喷射持续时间TQ。
然而,当延迟量TD和TDE非常小以至于它们可以被忽略时,还可以使用变化量ΔP来校正或者恢复(renew)对于正在进行的燃料喷射的指令喷射持续时间TQ,在该正在进行的燃料喷射过程中,变化量ΔP分别被确定和存储。
10)上述实施例中,变化量ΔP被存储在RAM 44中。然而,还可以将变化量ΔP存储在存储器42中,而不是RAM 44中。
11)上述实施例中,燃料喷射***S1用于柴油机,该柴油机是压燃发动机。然而,本发明也可以应用到直喷式汽油机。
Claims (15)
1.一种用于控制燃料喷射设备的控制设备,所述燃料喷射设备包括:
蓄压器,蓄积高压燃料;
至少一个喷射器,将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到内燃机的气缸中;和
压力传感器,检测蓄压器中的燃料压力,并且输出一表示检测的燃料压力的信号,
所述控制设备包括:
估算器,估算喷射器的实际喷射持续时间;
确定器,基于从压力传感器输出的信号,在由估算器估算的实际喷射持续时间过程中确定蓄压器中的燃料压力值;和
设置器,基于由确定器确定的燃料压力值,设置用于控制喷射器燃料喷射量的操纵变量。
2.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,还包括存储器,所述存储器存储至少一段信息,所述段信息是关于由确定器确定的燃料压力值,
其中喷射器循环地将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的气缸中,和
基于存储器中存储的所述段信息,设置器设置对于下一次燃料喷射的操纵变量,在实际喷射持续时间之后,喷射器将进行所述下一次燃料喷射,在所述实际喷射持续时间过程中燃料压力值被确定。
3.如权利要求2所述的控制设备,其特征在于,所述段信息表示在实际喷射持续时间过程中确定的燃料压力值和蓄压器中的燃料压力的第二值之间的差,基于从压力传感器输出的信号,在比实际喷射持续时间提前预定曲轴角度的正时,所述第二值由确定器确定,
基于从压力传感器输出的信号,确定器还在比下一次燃料喷射提前预定曲轴角度的正时确定蓄压器中的燃料压力的第三值,和
基于所述段信息和由确定器确定的燃料压力的第三值,设置器设置用于下一次燃料喷射的操纵变量。
4.如权利要求2所述的控制设备,其特征在于,发动机具有多个气缸,并且燃料喷射设备包括多个喷射器,每个喷射器将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的相对应的一个气缸中,
存储器存储对于每个喷射器的、关于蓄压器中燃料压力值的一段信息,其在从压力传感器输出的信号的基础上、在由估算器估算的喷射器的实际喷射持续时间过程中由确定器确定,
基于用于喷射器的存储器中存储的所述段信息,对于每个喷射器,设置器设置用于下一次燃料喷射的操纵变量,在喷射器的实际喷射持续时间之后,喷射器将进行所述下一次燃料喷射。
5.如权利要求4所述的控制设备,其特征在于,燃料喷射设备还包括泵,所述泵由发动机的输出轴驱动,和
泵的抽吸和排出行程作为发动机的输出轴的转角的函数被确定。
6.如权利要求2所述的控制设备,其特征在于,发动机具有多个工作区域,和
存储器存储对于发动机的每个工作区域的、关于蓄压器中的燃料压力值的一段信息,其由确定器在喷射器的实际喷射持续时间过程中被确定,其中发动机在该工作区域中工作,
基于用于工作区域的存储器中存储的所述段信息,对于发动机的每个工作区域,设置器设置用于下一次燃料喷射的操纵变量,喷射器将进行所述下一次燃料喷射,其中发动机在该工作区域中工作。
7.如权利要求6所述的控制设备,其特征在于,发动机的工作区域根据蓄压器中的燃料压力和喷射器的燃料喷射量中的至少一个被分隔。
8.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,确定器在喷射器的实际喷射持续时间的中间确定蓄压器中的燃料压力值。
9.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,当喷射器已经喷射一半指令喷射量时确定器确定蓄压器中的燃料压力值。
10.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,基于从压力传感器输出的信号,确定器还在喷射器的实际喷射持续时间过程中确定蓄压器中的燃料压力的多个值,和
基于由确定器确定的燃料压力的所有值的平均值,设置器设置操纵变量。
11.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,所述估算器还估算:
基于蓄压器中的燃料压力的第二值,估算实际喷射开始正时相对于指令喷射开始正时的第一延迟量,第二值在实际喷射持续时间之前由确定器确定,
基于指令喷射持续时间和燃料压力的第二值,估算实际喷射结束正时相对于指令喷射结束正时的第二延迟量,和
基于第一和第二延迟量和指令喷射持续时间,估算实际喷射持续时间。
12.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,喷射器循环地将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的气缸中,和
确定器在基于时间间隔、指令喷射持续时间、指令喷射开始正时、和蓄压器中的燃料压力的第二值中的至少一个确定的时刻确定蓄压器中的燃料压力值,所述时间间隔是喷射器的上次燃料喷射和估算器估算的实际喷射持续时间之间,第二值由确定器在所述时间间隔中确定。
13.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,发动机具有多个气缸,并且燃料喷射设备包括多个喷射器,每个喷射器将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的相对应的一个气缸中,
燃料喷射设备还包括泵,所述泵循环地将高压燃料供送到蓄压器中,和
喷射器进行的燃料喷射的循环不同于由泵进行的燃料供送的循环。
14.如权利要求1所述的控制设备,其特征在于,喷射器循环地将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到发动机的气缸中,和
操纵变量是对于下一次燃料喷射的指令喷射持续时间,在实际喷射持续时间之后,喷射器将进行下一次燃料喷射,在实际喷射持续时间过程中燃料压力的所述值被确定。
15.一种燃料喷射***,包括燃料喷射设备和控制设备,
所述燃料喷射设备包括:
蓄压器,蓄积高压燃料;
至少一个喷射器,将蓄积在蓄压器中的高压燃料喷射到内燃机的气缸中;和
压力传感器,检测蓄压器中的燃料压力,并且输出一表示所检测的燃料压力的信号,
所述控制设备包括:
估算器,估算喷射器的实际喷射持续时间;
确定器,基于从压力传感器输出的信号,在由估算器估计的实际喷射持续时间过程中确定蓄压器中的燃料压力值;和
设置器,基于由确定器确定的燃料压力值,设置用于控制喷射器燃料喷射量的操纵变量。
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