专利名称：燃油喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于向内燃机(下文称之为发动机)中喷射燃油的燃料喷射系统，更具体来讲，本发明涉及用于对向喷油器输送燃油的开启/关闭操作实施控制的系统。
背景技术：
作为一个示例，下面可参照图5所示的普通燃油喷射系统，该喷射系统采用了多次喷射技术(或多级燃油喷射，即在一工作循环内的多个时间点上，独立地执行多次喷射)。如图5所示，在同一工作循环的多个燃油喷射时刻，第二级喷射以及后续的其它次喷射会受到前次喷射的影响(原因在于向喷油器输送燃油的管线中出现了脉动)，这将导致喷射的起始延迟量或终止延迟量发生变动。下面将参照图5中下面的部分作更为具体的描述。
假定在未出现脉动的情况下，向喷油器提供如图5中下面部分所示的驱动脉冲。在此情况下，喷射率从某一时刻起开始上升，在该时刻，从驱动脉冲产生之后已经流逝了一段时间，这段时间即为阀开启压力的达到时长Tds。因而，如图5所示，有关喷射率的几何图形为一个基准三角形的形状。从喷油器实际喷射出的油量Q′是一个对应于该基准三角形面积的数值。
假定脉动效应造成向喷油器供油的燃油压力增大。在此情况下，一般来讲，阀开启压力的达到时长Tds会减小图5中箭头(1)所标的量，而最大喷射率则会增大箭头(2)所标的量，且针阀的下降时间Tde2则会延长箭头(3)所标的量。结果就是，如图5中所示，有关喷射率的几何图形呈现为一个较大三角形的形状。也就是说，从喷油器实际喷射出的油量Q′与较大的三角形的面积相对应，因而造成喷射量大于所需的喷射量Q。
与此相反，如果脉动效应使得向喷油器供油的燃油压力减小，则就会造成有关喷射率的几何图形小于基准三角形，从而导致喷射量小于所需的喷射量Q。脉动效应还造成喷射器的供油压力发生变化，由此造成阀开启压力的达到时刻Tds发生变化。这将导致实际的喷射定时出现偏移，或者位于由控制器设定的预期喷射启动定时之前、或者位于预期定时之后。
在现有技术中，除了一个用于根据基础喷射量和共轨压力来确定喷油器的基础脉宽的映射表之外，还独立地设置有一个修正映射表，该映射表用于确定受脉动影响而变化的阀开启压力达到时长Tds；另一修正映射表，其用于确定受脉动影响而变化的阀关闭压力达到时长Tde1；以及又一修正映射表，其用于确定受脉动影响而变化的喷射量。在这些映射表中，执行各自独立的运算来对一驱动脉冲的输出定时进行修正，以此来避免喷射量由于受脉动效应的影响而发生变化(例如可参见日本专利文件特开平10-266888)。
在上述的现有技术中，即使是为了解决某一因素—例如脉动效应所造成的缺陷，也必须要采用多个独立的修正映射表，以便于分头确定出阀开启压力达到时长Tds、阀关闭压力达到时长Tde1、以及喷射量，并利用所确定出的数值来对驱动脉冲的输出定时进行修正，其中，喷射量会受脉动作用的影响而改变。
因此，举例来讲，在多级喷射中，必须要利用多个独立的修正映射表、多次执行一个运算步骤，其中的执行次数即为燃油喷射的级数，这样就会对控制器施加了很重的运算负担。该负担是由于为对驱动脉冲进行修正而执行多个工作步骤而造成的，因而，需要为所述的运算步骤设置大量的适配步骤。
发明内容
考虑到上述的问题而提出了本发明。因而，本发明的目的是提供一种燃油喷射系统，其能减少用于对一驱动脉冲的输出脉宽和定时进行修正的适配步骤，其中的驱动脉冲用于驱动一喷油器的开启和关闭。
采用了根据本发明第一方面技术措施的燃油喷射系统确定出由喷油器喷射率相对于时间的变化关系而限定的几何图形，并从喷射率的几何图形而确定出喷油器的驱动信号发生定时和驱动信号终止定时，其中，喷射率几何图形的面积与所需喷射量Q相对应。如上所述，采用了根据第一方面技术措施的燃油喷射系统从喷射率的几何图形(其面积对应于所需的喷射量Q)而确定出喷油器的驱动信号发生定时和终止定时。因而，这就使得基于某一特定因素(该因素例如是阀开启压力达到时长Tds)的运算结果(即形成有关喷射率的几何图形)能自动地反映到其它运算结果(例如从喷射率几何图形而导出的驱动信号发生定时或驱动信号终止定时)上。这样就可以显著地缩短控制器所需的适配时间。采用了根据本发明第二方面技术措施的燃油喷射系统确定出由喷油器的针阀升程相对于时间而限定的几何图形，并对针阀升程的几何图形进行变换，以确定出喷射率的几何图形。
采用了根据本发明第三方面技术措施的燃油喷射系统使通过变换针阀升程几何图形来确定出喷射率几何图形的操作可包括这样的过程将一喷射阶段分割成一阀座尺度阶段和一喷射孔尺度阶段。在阀座尺度阶段内，喷射量取决于喷油器中针阀与针阀阀座之间的开度，而在喷射孔尺度阶段，喷射量则是根据喷油器中一喷射孔的孔径尺度来确定的。另外还包括的操作是在阀座尺度阶段内，为了完成喷射率对针阀升程的变换，对针阀升程对喷射率的特性曲线作线性近似处理；在喷射孔尺度阶段内，为了完成喷射率对针阀升程的变换，对针阀升程对喷射率的特性曲线作线性近似处理。
采用了根据本发明第四方面技术措施的燃油喷射系统能实现这样的操作至少利用向喷油器输送高压燃油的压力、以及喷油器排送管线的技术规格而绘制出喷射率的几何图形。也就是说，采用供油压力以及喷油器排送管线的技术规格就可绘制出从喷油器所喷射出的燃油的喷射率的几何图形。
采用了根据本发明第五方面技术措施的燃油喷射系统能实现这样的操作基于如下的指标而绘制出的喷射率几何图形当针阀在喷油器中抬起时的上升段喷射率Qup、当针阀在喷油器中下落时的下降段喷射率Qdn、以及当上升段的喷射率Qup达到一个最大喷射率时所施加的最大喷射率Qmax。
换言之，对于低水平的喷射过程—例如上升段的喷射率Qup不会达到最大喷射率Qmax的喷射，可利用一个三角形来确定出喷射率的几何图形，该三角形是基于上升段喷射率Qup和下降段喷射率Qdn的限定而确定出的。这就导致其面积对应于所需喷射量Q的一个三角形被表达为一个有关喷射延续时间的二阶方程。因此，可利用分析方法从所述三角形而确定出驱动信号的发生定时和驱动信号的终止定时，以此来实现所需的喷射定时和所需的喷射量Q。
在另一方面，对于高水平的喷射过程—例如上升段喷射率Qup能达到最大喷射率Qmax的喷射，可利用一个梯形来限定喷射率的几何图形，该梯形是基于上升段喷射率Qup、最大喷射率Qmax、以及下降段喷射率Qdn的限定而确定出的。这将导致其面积对应于所需喷射量Q的一个梯形被表达为一个有关喷射延续时间的线性方程。因此，可利用分析方法从所述梯形确定出驱动信号的发生定时和驱动信号的终止定时，以此来实现所需的喷射定时和所需的喷射量Q。
采用了根据本发明第六方面技术措施的燃油喷射系统将喷油器的驱动信号发生定时确定为时间轴上一个时间点之前的阀开启压力达到时长Tds处的时刻，该时间点即为形成喷射率—时间几何图形的起点。阀开启压力达到时长(Tds)是从向喷油器发出阀开启指令到喷油器实际开始执行燃油喷射之间测得的。
采用了根据本发明第七方面技术措施的燃油喷射系统确定出阀开启压力的达到时长Tds、阀关闭压力的达到时长Tde1、以及针阀的抬起时间Tqr，然后再确定出喷油器从驱动信号发生定时到驱动信号终止定时之间的时延Tqf，其等于Tds+Tqr-Tde1。采用了根据本发明第八方面技术措施的燃油喷射系统基于所需喷射量Q、上升段喷射率Qup、以及下降段喷射率Qdn而确定出针阀的抬起时间Tqr。
采用了根据本发明第九方面技术措施的燃油喷射系统利用一个涉及向喷油器输送高压燃油的压力、以及在一个工作循环内多次独立地执行燃油喷射所遵循的多级喷射时间间隔的函数而确定出阀开启压力的达到时长Tds。采用了根据本发明第十方面技术措施的燃油喷射系统在对喷射量的变化进行修正时，以其中的至少某一喷射参数(Tds、Qup、Qdn、Qmax、Tde1、Tqr、以及Tqf)作为调整参数，并将该调整参数作为学习值而存储起来，以便于能将该数值反映到下一次喷射中。这样的设计使对喷射量变化的修正能与各个燃油喷射系统之间的差异、以及喷射系统的性能退化相对应。
采用了根据本发明第十一方面技术措施的燃油喷射系统在对喷射量进行的变化进行修正时，采用两个或多个喷射参数(Tds、Qup、Qdn、Qmax、Tde1、Tqr、以及Tqf)中的两个或多个参数作为调整参数，并对调整参数加权来对喷射量的变化进行修正。各个调整参数被作为学习值而存储起来，以便于能反映到下一次的喷射中。这样的设计使对喷射量变化、喷射定时(喷射工作的开始时刻、结束时刻、或这两个时刻)变化的修正能与各个燃油喷射系统之间的差异、以及喷射系统的性能退化相对应。
采用了根据本发明第十二方面技术措施的燃油喷射系统在对喷射量的变化进行修正时，估算出由某一预定部分的一个参数如何发生变化才能导致该喷射变化量，该预定部分的参数限定了喷油器的技术规格，从而可以该预定部分的参数作为调整参数，并将该调整参数作为学习值而存储起来，以便于能反映到下一次的喷射中。按照这样的方式来对限定了喷油器技术规格的、预定部分的参数进行修正，由此可利用预定部分的参数来确定出对喷射参数的修正量。也就是说，可绘制出修正后喷射率的几何图形，从而不再需要执行其它的修正(例如对喷射量或喷射定时的修正)。
为了能综合该燃油喷射系统的所有工作模式，燃油喷射系统的控制器确定出由喷油器喷射率相对于时间的变化而限定的几何图形，并从喷射率的几何图形而确定出驱动信号的发生定时和终止定时，其中，喷射率几何图形的面积对应于所需的喷射量Q。
燃油喷射系统的控制器确定出由喷油器中针阀升程相对于时间的变化而限定的几何图形，并对有关针阀升程的几何图形进行变换，以便于确定出喷射率的几何图形。然后，从其面积对应于所需喷射量Q的喷射率几何图形可确定出喷油器的驱动信号发生定时和终止定时。
燃油喷射系统的控制器确定出由喷油器中针阀升程相对于时间的变化而限定的几何图形。然后，从面积对应于所需喷射量Q的、有关针阀升程的几何图形可确定出喷油器的驱动信号发生定时和终止定时。
从下文给出的详细描述，可更加清楚地了解本发明其它的应用领域。应当指出的是下文中的详细描述和具体示例尽管表明了本发明的优选实施方式，但它们仅是用来展开论述，并不用来限定本
从下文的详细描述以及附图，可更加全面地理解本发明，在附图中图1中的图线表示了在本发明的一实施方式中、在一个短时延喷射脉冲的过程中，驱动脉冲与各个喷射参数之间的关系；图2中的图线表示了在本发明的一实施方式中、在一个长时延喷射脉冲的过程中，驱动脉冲与各个喷射参数之间的关系；图3中的示意图表示了根据本发明一实施方式的共轨燃油喷射系统；图4中的剖面图表示了一实施方式中的喷油器；以及图5中的图线表示了现有技术中喷射脉冲和驱动脉冲分别与实际喷射动作和实际喷射率之间的对应关系。
具体实施例方式
事实上，下文对优选实施方式的描述仅是示例性的，对本发明及其应用或用途不具有任何的限定意义。
下面参见图1到图4来对本发明的第一实施方式进行解释，该实施方式被应用到一共轨燃油喷射系统。首先，参照图3对该共轨燃油喷射系统的结构组成进行描述。作为举例，共轨燃油喷射系统被设计成用于向柴油机1(下文称之为发动机)中喷射燃油，其包括一供油共轨2、一些喷油器3、一供油泵4、以及—ECU5(发动机控制单元的简称，其对应着控制器)。发动机1具有多个气缸，每一气缸都要经过进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程、以及排气冲程。作为示例，图3表示了一台四缸发动机，但本发明也适用于具有其它不同缸数的发动机。
供油共轨2是一个蓄压容器，其用于蓄积输送给喷油器3的高压燃油。共轨2与供油泵4的排流口相连，以便于经一燃油管线6(高压燃油流道)输送高压燃油，从而能在共轨1中蓄积压力，共轨中的压力对应于燃油喷射压力。从喷油器3泄流出的燃油从一泄流回路7(回油管)而流回到燃料箱8中。
设置了一条泄压回路(燃油回流流道)9，其从共轨2引向燃料箱8，在该泄压回路上设置有一个限压器11。限压器11是一个泄压阀，如果燃油的压力超过了压力的设定限度，其就会开启，从而将共轨2中燃油的压力下降到压力设定限度之下。
为发动机1的每一气缸都设置一喷油器3，它们通过喷射向各个气缸中输送燃油。各个喷油器3被连接到多条高压燃油回路10的下游端上，通过喷射来将共轨2中蓄积的高压燃油输送给各个气缸，其中，各高压燃油回路是从共轨2分支而出的。下文中对喷油器3还有更为详细的描述。
供油泵4是一个燃油泵，其用于将高压燃油在压力下泵送到共轨2中。供油泵4包括一输油泵，其用于将燃料箱8中的燃油泵送给供油泵4；以及一高压泵，其用于将由输油泵泵送来的燃油压缩到一个高压上，并将高压燃油送到共轨2中。输油泵和高压泵由同一根凸轮轴12驱动。如图3所示，凸轮轴12受发动机1的曲轴13等装置驱动而转动。
供油泵4上还装备有一个泵控制阀(图中未表示出)，用于对由高压泵泵送的燃油量进行调节。该阀控制阀是由ECU5控制的，由此可对共轨压力进行调节。ECU5中设置有结构公知的微计算机，该微计算机包括一些功能元件—例如用于执行控制和操作处理的CPU、用于存储各种程序和数据的存储器件(例如ROM、备用RAM或RAM等的存储器)、一输入电路、一输出电路、一供电电路、一喷油器驱动电路、以及一泵驱动电路。各种工作处理是根据被读入到ECU5中的传感器信号(发动机参数、以及代表驾驶员驾驶状态和发动机1运转状态的信号)而执行的。如图3所示，与ECU5相连的传感器包括一加速器传感器21，用于检测加速器的开度；一个用于检测发动机转速的RPM传感器22；一水温传感器23，其用于检测发动机1中冷却水温度；一共轨压力传感器24，其用于对共轨的压力进行检测；以及其它的传感器25。
下面将对根据本发明第一实施方式的燃油喷射控制进行描述。在第一实施方式中，在一个工作循环中，燃油的喷射是分多次进行的(多级喷射)，从而可在很高的程度上防止发动机出现振动、并发出噪音，同时还能净化发动机的尾气排放、提高发动机输出、并提高燃油经济性。ECU5被设计成可响应于当前的运行状态、根据存储在ROM中的程序(例如映射表)和读入到RAM中的发动机参数而确定出所需的喷射定时和喷射量Q。然后，ECU5向喷油器3发送一驱动脉冲，以此来在所需的喷射定时上获得所需的喷射量Q。
下面将介绍ECU5所提供的控制。ECU5绘制出有关喷射率的几何图形，从而可向喷油器3发送一驱动脉冲，由于几何图形的面积对应于所需的喷射量Q，所以可在所需的喷射定时上获得所需的喷射量Q。该几何图形被绘制成有关喷油器3的喷射率相对于时间的关系。ECU5从喷射率的几何图形而确定出喷油器3的驱动信号发生定时(驱动脉冲的接通时刻)和驱动信号终止定时(驱动脉冲的关断时刻)，而该几何图形的面积与所需喷射量Q(其是驱动定时计算装置的函数)相对应。喷射率的几何图形被绘制成以如下的因素为条件关于输送给喷油器3的高压燃油的压力(例如共轨压力Pc)、以及喷油器3排送管线的技术规格。
下面将参照图1、2和图4对喷油器3的工作原理进行介绍。如图4所示，根据第一实施方式的这种喷油器3使一电磁阀32可对一控制室(背压室)31内的压力进行控制，以此来驱动一针阀33。如图1和图2所示，由ECU5发送给电磁阀32的喷射脉冲(脉冲接通)使电磁阀32的阀体(图中的2WV)32a开始抬高，且与此同时而打开了一个出流孔眼34，由此使得由入流孔眼35减压的控制室31中的压力开始下降。
如控制室31中的压力下降到等于或小于阀开启压力，则就会造成针阀33开始上升。针阀33与其阀座36的脱离会造成针阀室37与喷射孔38联通，从而使由高压输送到针阀室37中的燃油能从喷射孔38中喷出。从驱动脉冲接通到开始执行喷射之间的时间差被称为阀开启压力达到时长Tds。随着针阀33的升高，喷射率不断增大。喷射率的增大被称为处于上升段的喷射率Qup。当上升段喷射率Qup达到最大喷射率Qmax时，喷射率就不会再进一步增大了(见图2)。
如果由ECU5发送给电磁阀32的喷射脉冲被停止了(脉冲关断)，则电磁阀32的阀体32a就开始被压下。然后，当电磁阀32的阀体32a接近出流孔眼34时，控制室31的压力就开始升高。当控制室31中的压力接近于阀关闭压力或高于此压力时，针阀33就开始下降。从脉冲关断时刻到针阀33开始下降之间的时间差被称为阀关闭压力达到时长Tde1。从针阀33开始上升到开始下降的时间长被称为针阀抬起时间Tqr，且针阀33下降期间内喷射率的减小被称为处于下降段的喷射率Qdn。
下降到与阀座36相接合的针阀33阻塞了针阀室37与喷射孔38之间的连通，由此终止了燃油从喷射孔38的喷射，也就是说，将从针阀33开始下降到喷射终止之间的时间差称为Tde2。
如上所述，如果上升段的喷射率Qup尚未达到最大喷射率Qmax(例如对于短时延的喷射)，则就具有图1所示的、有关喷射率相对于时间的三角形几何图案，其中的喷射率也就是指上升段喷射率Qup和下降段喷射率Qdn。在另一方面，如果上升段喷射率达到了最大喷射率Qmax(例如对于程度很高的喷射)，则就形成了如图2所示的、有关喷射率相对于时间的梯形几何图案，其中的喷射率也就是指上升段喷射率Qup、最大喷射率Qmax、以及下降段喷射率Qdn。
下面将对喷射率几何图形的各个参数进行解释。
(1)如果上升段喷射率Qup未能达到最大喷射率Qmax(例如对于短时延的喷射)，且喷射率的几何图形是三角形；
上升段喷射率Qup＝func(Pc，Tint)下降段喷射率Qdn＝func(Pc)[公式1]针阀抬起时间Tqr=2QQup(1+Qup/Qdn)]]>阀开启压力的达到时长Tds＝func(Pc，Tint)阀关闭压力的达到时长Tde1＝func(Pc)喷射脉宽Tqf＝Tqr+Tds-Tde1针阀下降时间Tde2＝Tqr(Qup/Qdn)(2)如果上升段喷射率Qup达到了最大喷射率Qmax(例如对于时延很长的喷射)，且喷射率的几何图形是一个梯形；上升段喷射率Qup＝func(Pc，Tint)下降段喷射率Qdn＝func(Pc)最大喷射率Qmax＝func(Pc)[公式2]针阀抬起时间Tqr＝Qdn/(Qup+Qdn)×Q/Qm+1/2×Qm/Qup阀开启压力的达到时长Tds＝func(Pc，Tint)阀关闭压力的达到时长Tde1＝func(Pc)喷射脉宽Tqf＝Tqr+Tds-Tde1针阀下降时间Tde2＝Tqr(Qup/Qdn)在上述的设计中，存在一个时间间隔(喷射间隔)，所执行的多次喷射以此间隔时间而相互隔开的，且喷射脉冲的时延Tqf对应着一段时间，这段时间是指从喷油器3的驱动信号发生定时(驱动脉冲接通的时刻)到驱动信号终止定时(驱动脉冲中断时的时刻)之间的时间。文中的“func”代表一个函数(其以喷油器3排送管线的特定状况为条件)、或者是存储在存放器件中的映射表(该映射表是基于喷油器3排送管线的具体情况而制备出的)、以及从该函数或映射表可导出的数字值。“Pc”是指由共轨压力传感器24读取的共轨压力，共轨压力对应于要被输送给喷油器3的高压燃油的压力。
在上文中，针阀抬起时间Tqr是根据所需的喷射量Q、上升段喷射率Qup、以及下降段喷射率Qdn而确定出的。也就是说，从喷射率几何图形与所需喷射量Q之间的相对关系而确定出针阀的抬起时间Tqr。
如上所述，可从共轨压力Pc与时间间隔Tint的函数来确定出阀开启压力的达到时长Tds，或者作为备选方案，可从映射表(由共轨压力Pc、时间间隔Tint、以及阀开启压力达到时长Tds组成的三维映射表)。也就是说，可在ECU5的ROM空间内预先存储一个涉及共轨压力Pc、时间间隔Tint、以及阀开启压力达到时长Tds的三维映射表。然后，可对应着与行驶状况相关的共轨压力Pc和由运算得到的时间间隔Tint，从该三维映射表确定出阀开启压力达到时长Tds。
如图1和图2所示，ECU5将驱动脉冲的接通定时确定为某一时间点之前、时间差为阀开启压力达到时长Tds的时刻，其中的时间点为有关喷射率相对于时间的几何图形的时间轴起始点a1。也就是说，驱动脉冲的接通定时被确定为时刻a1-Tds。
如上所述，驱动脉冲的接通定时被确定为喷油器3实际喷油开始点之前的阀开启压力达到时长Tds时刻，这样就使得喷射发生在由ECU5设定的所需喷射定时上。
ECU5还通过将针阀抬起时间Tqr与阀开启压力达到时长Tds加起来、并减去阀关闭压力达到时长Tde1而获得喷射脉冲的持续时间Tqf。也就是说，喷射脉冲的持续时间被确定为Tqr+Tds-Tde1。
如上所述，利用喷射脉冲的持续时间Tqf来确定出驱动脉冲接通与关断之间的时间间隔，从而找到驱动脉冲的关断定时，由此使喷油器3的实际喷射量等于由ECU5设定的所需喷射量。
在该第一实施方式中，例如如图中所示的那样驱动脉冲的关断定时是根据喷射脉冲的持续时间Tqf而确定出的。但是，还可将驱动脉冲的关断定时确定为某一时间点a2之前的阀关闭压力达到时长Tde1时刻，在时间点a2上，控制室31的压力达到了阀关闭压力。也就是说，驱动脉冲的关断定时被确定为a2-Tde1时刻。驱动脉冲的关断定时还可被确定为时间轴上某一点a3之前的一段时间处，该段时间等于阀关闭压力达到时长Tde1加上针阀下降时长Tde2，时间点a3是喷射率相对于时间的几何图形的末端点。也就是说，驱动脉冲的关断定时被确定为a3-Tde1-Tde2。
如上所述，根据第一实施方式的燃油喷射系统从有关喷射率的几何图形而确定出驱动脉冲的接通定时和关断定时，几何图形的面积与所需喷射量Q相对应。这就使得某个基于阀开启压力达到时长Tds变化的运算结果(即形成有关喷射率的几何图形)能自动反映到其它的运算结果上，其它的结果例如是从驱动信号发生定时到驱动信号终止定时之间的持续时间，从喷射率的几何图形可推导出该持续时间。
也就是说，根据由ECU5确定出的有关喷射率的几何图形(即上述的三角形或梯形)，只采用受脉动效应影响的阀开启压力达到时长Tds就可对应于所需喷射定时和喷射量Q自动地确定出驱动脉冲的接通定时和关断定时。
这就避免了现有技术中要设置多个独立的修正映射表、并要单独地执行修正操作的问题，从而相比于现有技术，可显著地缩短ECU5为进行适配而所需的时间。
在上文的第一实施方式中，如图中的示例那样，直接确定出上升段喷射率Qup、下降段喷射率Qdn、以及最大喷射率Qmax，然后，用这些指标来确定出喷射率的几何图形。还可采用这样的示例利用基于喷油器供油压力(共轨压力Pc)和喷油器3技术规格的函数或映射表来确定出上升段喷射率Qup、下降段喷射率Qdn、最大喷射率Qmax。也就是说，在上面的第一实施方式中，如图中的示例那样，利用基于喷油器供油压力(共轨压力Pc)和喷油器3技术规格的函数或映射表来直接确定出喷射率的几何图形。
与此相反，在第二实施方式中，首先是确定出一个几何图形，该几何图形是由针阀升程相对于时间的变化关系而限定出的，然后，再对有关针阀升程的几何图形进行变换来确定出有关喷射率的几何图形。下面，将对变换针阀升程几何图形以获得喷射率几何图形的方法进行描述。
整个喷射区间被分为一阀座尺度阶段和一个喷射孔尺度阶段。阀座的尺度阶段是这样一个阶段在该阶段内，喷射量取决于针阀33与针阀阀座36之间的供油压力，或者也可以讲是对应于上文提到的上升段喷射率Qup和下降段喷射率Qdn的阶段。喷射孔尺度阶段是这样一个阶段在该阶段内，供油压力和喷射孔38的口径尺度决定了喷射量，或者是对应于最大喷射率Qmax的阶段。
如果喷射只发生在阀座尺度阶段，则针阀升程的几何图形(三角形)就被变换成有关喷射率的几何图形(三角形)。更具体来讲，为了完成喷射率对针阀升程变换(或升程—喷射率变换)，对喷射率对针阀升程的特性曲线作线性的近似处理。这样，对于上升段喷射率Qup尚未达到最大喷射率Qmax的情况(例如对于短时延喷射)，能绘制出喷射率的几何图形(一个三角形)。
如果除了阀座尺度阶段之外，还在喷射孔尺度阶段执行了喷射，则先确定出针阀升程的几何图形(梯形)，且阀座尺度阶段的最大值被用作喷射孔尺度阶段的数值。然后，将针阀升程的几何图形(梯形)变换成喷射率的几何图形(梯形)。更具体来讲，为了完成喷射率对针阀升程变换(或升程—喷射率变换)，对喷射率对针阀升程的特性曲线作了线性的近似处理。这样，对于上升段喷射率Qup达到最大喷射率Qmax的情况(例如对于长时延喷射)，能绘制出喷射率的几何图形(梯形)。用这种方式确定出的喷射率几何图形与第一实施方式中获得的几何图形具有相同的效果。
ECU5具有用于改变喷射量的修正功能(例如具有可修正各气缸之间差异性的功能)，从而当转速传感器22等装置检测到发动机转速的变动时，能消除转速的变动。更具体来讲，如果发动机转速的变动被检测到了，则就对ECU5执行修正，以改变喷射量，从而消除转速的波动。为此目的，用喷射参数(用于绘制喷射率几何图形的参数)中的至少之一作为调节参数，其中的喷射参数包括阀开启压力达到时长Tds、上升段喷射率Qup、下降段喷射率Qdn、最大喷射率Qmax、阀关闭压力达到时长Tde1、针阀抬起时间Tqr、以及喷射脉宽Tqf。然后，将调节参数的修正值作为学习值而存储起来，以便于能反映到下一次喷射上。
当然，当发动机转速的变动量被改变时，修正功能发挥作用，以便于能响应于变动量对调节参数的修正值进行更新，且将调节参数更新后的修正值作为学习值，这样，就具有了连续的调节操作，从而可消除发动机转速的变动。修正功能包括学习功能，这样就可以防止喷射精度由于受各个喷射系统(各喷油器3之间的变化)之间差异的影响、以及各个燃油喷射系统的性能变差(例如阀座直径或针阀33与阀座36之间接合直径的变化)的影响而降低。
对于根据第三实施方式的修正功能，所举的示例是这样的将喷射参数中的至少某个参数作为调节参数，利用该参数来进行修正，其中的喷射参数包括阀开启压力达到时长Tds、上升段喷射率Qup、下降段喷射率Qdn、最大喷射率Qmax、阀关闭压力达到时长Tde1、针阀抬起时间Tqr、以及喷射脉宽Tqf。与此相反，为了对喷射量的变动进行修正，根据第四实施方式的修正功能采用了喷射参数中的两个或多个作为调节参数，同时对用于修正喷射量变动的调节参数进行加权，并将调节参数的修正值作为学习值而存储起来，以便于能反映到下一次喷射上。
作为一个具体实例，假定检测到发动机的转速出现了变化，则采用三个喷射参数—阀开启压力达到时长Tds、上升段喷射率Qup、以及下降段喷射率Qdn作为调节参数来消除转速变动。在此情况下，指定阀开启压力达到时长Tds对修正程度具有最大的权重(例如权数为6)，而指定上升段喷射率Qup和下降段喷射率Qdn对修正程度具有最小的权重(例如权数分别为2)。
这样的设计使对喷射量、以及喷射定时(喷射的开始、结束或二者兼之)的修正能与各个燃油喷射系统之间的差值以及喷射系统的性能退化相对应。
对于根据上文第三、第四实施方式的修正功能，所举的示例是这样的在该示例中，当检测到发动机的转速发生变动时，直接对喷射参数(阀开启压力达到时长Tds、上升段喷射率Qup、下降段喷射率Qdn、最大喷射率Qmax、阀关闭压力达到时长Tde1、针阀抬起时间Tqr、以及喷射脉宽Tqf)的数值进行修正，以便于能消除转速变动。与此相反，如果检测到发动机的转速发生变动，根据第五实施方式的修正功能则先估算出限定了喷油器3技术规格的、一预定部分的参数如何发生变动就能造成该变动。然后，修正功能以该预定部分的参数为调节参数，并将调节参数作为学习值存储起来，以便于能反映到下一次的喷射上。
作为一个具体的示例，假如决定用阀开启压力Tds＝func(Dst、Qin、Qout)进行修正。在上述的方程中，如上文所述那样，“func”代表一个存储在存储器件中的函数或映射表，式中Dst是阀座的直径(针阀33与阀座36相接合处的阀座直径、或者是有关预定部分参数的一个举例)、Qin是入流孔眼35的孔内流速、Qout是出流孔眼34的孔内流速。
如果检测到发动机的转速发生变动，则就估算限定了喷油器3技术规格的阀座直径如何变化能导致该变动，然后对阀座直径Dst的数值进行改变。也就是说，对阀开启压力达到时长Tds＝func(Dst、Qin、Qout)中的阀座直径Dst的数值进行修正，由此而校正了阀开启压力达到时长Tds的数值。
另外，只对阀座直径Dst的数值进行一次修正，由此就可在同时对受阀座直径影响的其它喷射参数进行了修正。所述的“其它喷射参数”包括除阀开启压力达到时长Tds之外的上升段喷射率Qup和下降段喷射率Qdn。
由于对限定了喷油器3技术规格的预定部分参数进行了修正，从而能同时修正由该预定部分参数确定的其它喷射参数。也就是说，由于绘制出了有关修正后喷射率的几何图形，所以不在需要对喷射量或喷射定时作出修正。
在上述的各个实施方式中，所举的示例是这样的在该示例中，在很轻的运算负担下对多级喷射过程中出现的管路脉动效应进行处理。但是，本发明并不仅限于多级喷射的情况，而且还适用于单次喷射的情况，在此情况下，一个工作循环内例如只进行一次喷射。
在多级喷射的应用场合中，可以这样来应用本发明的一个工作循环中的喷射量被基本上分割成几等份，在每一次喷射中都单独地喷射出其中的一份。本发明还可被应用到这样的多级喷射方式中在这种喷射方式中，工作循环内的喷射被分割成一个小量喷射与一个主喷射，且在执行主喷射之前实施一次或多次小量喷射。作为备选方案，本发明还可应用到这样的多级喷射方式中在该喷射方式中，在主喷射完成之后，执行一次或多次小量喷射，或者也可应用到这样的喷射方式中在主喷射之前和之后，各执行一次或多次小量喷射。
在上述的各个实施方式中，所举的示例是将本发明应用到这样的共轨燃油喷射系统中在这样的系统中，在喷油器工作时，会发生燃油泄流。但是，本发明还可应用到这样的共轨燃油喷射系统其采用安装在喷油器3上的线性电磁线圈来直接驱动针阀33，从而不会造成任何的燃油回泄。也就是说，本发明还可被应用到采用了某种喷油器3的燃油喷射系统中，其中的喷油器3利用压电喷射器等装置来直接驱动针阀33。
在上述的各个实施方式中，所举的示例是这样的只有当上升段喷射率Qup达到最大喷射率时，才绘制出有关上升段喷射率Qup、下降段喷射率Qdn、以及最大喷射率Qmax的喷射率几何图形。但是，假如输送给喷油器3的高压燃油的压力、以及喷油器3排送管线的技术规格是已知的，则就可绘制出喷射率相对于时间的几何图形，其中的技术规格例如是某个喷射出口的规格或阀开启压力的设定值。因此，这样的方案也是可以接受的根据向喷油器3供应高压燃油的压力、以及喷油器3排送管线的技术规格而确定出喷射率的几何图形。
在上述的各个实施方式中，所举的示例是这样的本发明被应用到共轨燃油喷射系统中。但是，本发明也可被应用到不采用共轨技术的燃油喷射系统中。也就是说，本发明还可被应用到其它燃油喷射系统中，这些喷射系统例如被用在汽油机或不以柴油为燃料的其它发动机上。
事实上，本文对本发明的描述仅是示例性的，在本发明的范围内，在不悖离本发明核心思想的前提下可作出多种形式的改动。这样的改动不应被看作是对本发明设计思想和保护范围的超越。
权利要求
1.一种燃油喷射系统，其包括用于喷射高压燃油的喷油器；以及控制器，其响应于内燃机的运行状态而确定出所需的喷射定时和所需的喷射量，以便于能根据所需的喷射定时和喷射量控制性地开启和关闭喷油器，该控制器包括用于确定出一个几何图形的装置，该几何图形是由喷油器喷射率相对于时间的变化关系而限定的；以及从喷射率的几何图形而确定出喷油器的驱动信号发生定时和驱动信号终止定时，其中，喷射率几何图形的面积与所需喷射量相对应。
2.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于该燃油喷射系统确定出一个由喷油器的针阀升程相对于时间的变换关系而限定的几何图形，并对针阀升程的几何图形进行变换，以确定出喷射率的几何图形。
3.根据权利要求2所述的燃油喷射系统，其特征在于通过对针阀升程的几何图形进行变换来确定喷射率几何图形的操作包括步骤将一喷射阶段分割成一阀座尺度阶段和一喷射孔尺度阶段，在阀座尺度阶段内，喷射量取决于喷油器中针阀与针阀阀座之间的开度，而在喷射孔尺度阶段，喷射量则是根据喷油器中一喷射孔的孔径尺度来确定的；在阀座尺度阶段内，为了完成喷射率对针阀升程的变换，对针阀升程对喷射率的特性曲线作线性近似处理；以及在喷射孔尺度阶段内，为了完成喷射率对针阀升程的变换，对针阀升程对喷射率的特性曲线作线性近似处理。
4.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于喷射率的几何图形被绘制成以如下的因素为条件向喷油器输送高压燃油的压力、以及喷油器排送管线的技术规格。
5.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于喷射率几何图形是根据如下的指标而绘制出的当针阀在喷油器中抬起时的上升段喷射率；当针阀在喷油器中下落时的下降段喷射率；以及当上升段喷射率达到一个最大喷射率时所施加的最大喷射率。
6.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于喷油器的驱动信号发生定时被确定为在时间轴上一个时间点之前阀开启压力达到时长处的时刻，其中的时间点为形成喷射率—时间几何图形的起点，阀开启压力达到时长是从向喷油器发出阀开启指令到喷油器实际开始执行燃油喷射之间测得的时间长。
7.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于该燃油喷射系统确定出阀开启压力的达到时长，其被测量为从时间轴上形成喷射率—时间的几何图形的起点一直到向喷油器发送启阀指令、以实际开始喷射燃油时的时长；阀关闭压力的达到时长，其被测量为从向喷油器发送闭阀指令一直到喷射率实际开始下降时的时长；以及针阀的抬起时间，其被测量为从时间轴上形成喷射率—时间的几何图形的起点一直到喷油器的控制室达到阀关闭压力时的时长；以及确定出喷油器从驱动信号发生定时到驱动信号终止定时之间的持续时间，其被测量为等于Tds+Tqr-Tdel。
8.根据权利要求7所述的燃油喷射系统，其特征在于针阀的抬起时间是基于如下指标而确定出的所需喷射量；当针阀在喷油器中抬起时的上升段喷射率；以及当针阀在喷油器中下降时的下降段喷射率。
9.根据权利要求6所述的燃油喷射系统，其特征在于阀开启压力的达到时长是通过一个函数而确定出，该函数涉及向喷油器输送高压燃油的压力、和在一个工作循环内多次独立地执行燃油喷射所遵循的多级喷射时间间隔。
10.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于为了对喷射量的变化进行修正，控制器采用如下喷射参数中的至少一参数作为调整参数，并将该调整参数作为学习值而存储起来，以便于能将该数值反映到下一次喷射中，所述的喷射参数包括阀开启压力的达到时长，其被测量为从时间轴上形成喷射率—时间的几何图形的起点一直到向喷油器发送启阀指令、以实际开始喷射燃油时的时长；当针阀在喷油器中抬起时的上升段喷射率；当针阀在喷油器中下降时的下降段喷射率；当上升段喷射率达到一个最大喷射率时所施加的最大喷射率；阀关闭压力的达到时长，其被测量为从向喷油器发送闭阀指令一直到喷射率实际开始下降时的时长；针阀的抬起时间，其被测量为从时间轴上形成喷射率—时间的几何图形的起点一直到喷油器的控制室达到阀关闭压力时的时长；以及喷油器从驱动信号发生定时到驱动信号终止定时之间的持续时间。
11.根据权利要求10所述的燃油喷射系统，其特征在于为对喷射量进行的变化进行修正，控制器采用两个或多个喷射参数作为调整参数，并对调整参数加权来对喷射量的变动进行修正；以及将各个调整参数作为学习值而存储起来，以便于能将该数值反映到下一次喷射中。
12.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于为对喷射量的变化进行修正，控制器估算出由一预定部分的一个参数的变化导致该喷射变化量，该预定部分的参数限定了喷油器的技术规格，从而可将该预定部分的参数作为调整参数，并将该调整参数作为学习值而存储起来，以便于能反映到下一次的喷射中。
13.一种用于对燃油喷射系统进行控制的方法，其中的燃油喷射系统采用一喷油器来喷射高压燃油，所述方法包括步骤设置一控制器，用于响应于内燃机的运行状态而确定出所需的喷射定时和所需的喷射量；能根据所需的喷射定时和喷射量控制性地开启和关闭喷油器确定出一个几何图形，该几何图形是由喷油器喷射率相对于时间的变化关系而限定的；以及从喷射率的几何图形而确定出喷油器的驱动信号发生定时和驱动信号终止定时，其中，喷射率几何图形的面积与所需喷射量相对应。
14.根据权利要求13所述的、用于控制燃油喷射系统的方法，该方法还包括步骤确定出一个由喷油器的针阀升程相对于时间的变换关系而限定的几何图形；以及对针阀升程的几何图形进行变换，以确定出喷射率的几何图形。
15.根据权利要求14所述的、用于控制燃油喷射系统的方法，该方法还包括步骤通过对针阀升程的几何图形进行变换来确定喷射率几何图形的步骤包括操作将一喷射阶段分割成一阀座尺度阶段和一喷射孔尺度阶段，在阀座尺度阶段内，喷射量取决于喷油器中针阀与针阀阀座之间的开度，而在喷射孔尺度阶段，喷射量则是根据喷油器中一喷射孔的孔径尺度来确定的；在阀座尺度阶段内，为完成喷射率对针阀升程的变换，对针阀升程对喷射率的特性曲线作线性近似处理；以及在喷射孔尺度阶段内，为完成喷射率对针阀升程的变换，对针阀升程对喷射率的特性曲线作线性近似处理。
16.根据权利要求13所述的、用于控制燃油喷射系统的方法，该方法还包括步骤根据如下条件而绘制成喷射率的几何图形向喷油器输送高压燃油的压力、以及喷油器排送管线的技术规格。
17.根据权利要求13所述的、用于控制燃油喷射系统的方法，该方法还包括步骤根据如下的指标而绘制出喷射率几何图形当针阀在喷油器中抬起时的上升段喷射率；当针阀在喷油器中下落时的下降段喷射率；以及当上升段喷射率达到一个最大喷射率时所施加的最大喷射率。
18.根据权利要求13所述的、用于控制燃油喷射系统的方法，该方法还包括步骤将喷油器的驱动信号发生定时确定为时间轴上一个时间点之前的阀开启压力达到时长的时刻，其中的时间点为形成喷射率—时间几何图形的起点；以及将从向喷油器发出阀开启指令到喷油器实际开始执行燃油喷射之间测得的时间长作为阀开启压力达到时长。
19.根据权利要求13所述的、用于控制燃油喷射系统的方法，该方法还包括步骤确定出阀开启压力的达到时长，其被测量为从时间轴上形成喷射率—时间的几何图形的起点一直到向喷油器发送启阀指令、以实际开始喷射燃油时的时长；确定出阀关闭压力的达到时长，其被测量为从向喷油器发送闭阀指令一直到喷射率实际开始下降时的时长；以及确定出针阀的抬起时间，其被测量为从时间轴上形成喷射率—时间的几何图形的起点一直到喷油器的控制室达到阀关闭压力时的时长；以及确定出喷油器从驱动信号发生定时到驱动信号终止定时之间的持续时间，其被测量为等于Tds+Tqr-Tdel。
20.根据权利要求19所述的、用于控制燃油喷射系统的方法，该方法还包括步骤基于如下指标确定出针阀的抬起时间所需喷射量；当针阀在喷油器中抬起时的上升段喷射率；以及当针阀在喷油器中下降时的下降段喷射率。
全文摘要
本发明公开了一种燃油喷射系统。在持续时间很短的喷射过程中，绘制出有关喷射率相对于时间变化的三角形几何图形，而在持续时间很长的喷射过程中，则绘制出梯形的几何图形。驱动脉冲的接通定时被确定为几何图形时轴起始点之前的一段时间处，这段时间等于阀开启压力的达到时长。喷射脉冲的持续时间被确定为“阀开启压力达到时长加上针阀抬起时间再减去阀关闭压力达到时长”，这样就可确定出驱动脉冲的关断定时。
文档编号F02D41/38GK1519465SQ200410003560
公开日2004年8月11日 申请日期2004年1月30日 优先权日2003年1月30日
发明者石塚康治, 福岛隆之, 菊谷享史, 之, 史, 石 康治 申请人:株式会社电装