专利名称：确保在出现异常状况时操作的燃料喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及设计成在发生操作问题时可以确保发动机操作稳定性的共轨燃料喷射系统。
背景技术：
已知存在通过共轨将燃料在高压下喷射到内燃机中的贮液器燃料喷射系统。这种系统通常用在将燃料喷射到直喷发动机例如柴油机中。
通常，上述类型的燃料喷射系统包括由燃料泵加压并且排出的加压燃料在高压下在其中蓄积的共轨、用来测量共轨中燃料的压力(下文中将称作共轨压力)的共轨压力传感器、安装在发动机中的燃料喷射器和用来控制燃料进入发动机气缸中的喷射的控制器。
控制器监视共轨压力传感器或其它传感器的输出来启动和控制喷射器喷射数量满足发动机操作要求的燃料。
共轨压力是用于计算将被输出到喷射器上用于指示喷射正时和喷射期的命令的发动机的状态的量之一。如果共轨压力传感器性能变化或是在其操作中失效，则它就将不期望地冲击发动机的操作。
为了解决上述问题，授予Horstmann等人的US6,705,296B2教导了一种燃料喷射系统，该燃料喷射系统设计成在遇到给定状态时校正共轨压力传感器输出的零点或偏移误差。特别地，当发动机冷却水的温度降低率超过给出的阈级例如当发动机静止时，系统会运行来校正偏移误差。能够以便宜并且简单的方式使用冷却剂温度传感器的输出来校正偏移误差的时间。
然而，上述系统只能在满足给出状态时才能校正偏移误差。因此，校正的数目并不总是足以确保发动机操作的稳定性。系统设计成仅仅校正共轨压力传感器输出的偏移误差而不能总是能在出现另外一个问题例如共轨压力传感器的性能变化或操作失效时确保发动机操作的稳定性。
发明内容
因此本发明的主要目的是避免现有技术中的缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种改进结构的燃料喷射系统，该燃料喷射系统设计成在发生问题例如共轨压力传感器的性能变化或是操作失效时可以确保发动机操作的稳定性。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于发动机例如柴油机的燃料喷射设备。该燃料喷射设备包括(a)将燃料蓄积在给定压力下的共轨；(b)共轨压力传感器，用来测量共轨压力即共轨中燃料的压力并且提供其输出指示；(c)燃料喷射器，每个喷射器包括喷射器主体、喷射阀、压力室、控制阀、弹簧和致动器，弹簧迫使控制阀来闭合压力室，于是压力室中的压力就作用在喷射阀来闭合喷射器主体中形成的喷射孔，致动器被供电以电移动控制阀来打开压力室，于是压力室中的压力就改变以移动控制阀从而打开喷射孔，以启动将燃料进入发动机的相应一个气缸中的喷射；(d)控制器，用来使用共轨压力传感器的输出控制给每个燃料喷射器的致动器的供电，从而控制燃料进入发动机的喷射并且还监视共轨压力传感器的操作状态。当已确定共轨压力传感器的操作状态异常时，控制器改变供给致动器的电的值以确定发动机的预选操作特征中生成的变化是否出现。当确定生成的变化已经出现时，控制器使用电的已经改变的值和已经导致发动机操作特征中变化的、作用在燃料喷射器之一的控制阀上的力的平衡的物理特性，来计算共轨压力的值。
特别地，从通向致动器的电值中的变化(例如增大或减小)出现发动机的预选操作特征意味着喷射器之一已经在操作中从燃料喷射方式转换为其它方式，反之亦然。在发生这种转换的情形下，就建立了推动控制阀以闭合压力室的弹簧的压力、由压力室中的压力产生的移动控制阀以打开喷射孔的力和由致动器产生移动控制阀来打开压力室的力之间的物理平衡。弹簧的压力是恒定的。在实现上述物理平衡时，由压力室中的压力产生的力与共轨压力(即共轨中的压力)大体上相等。因此，就可以基于由致动器产生的力来确定共轨压力，且该力是向其供应的电的函数。因此，在出现发动机预选操作特征的变化时，共轨压力可以确定为电的函数。
在本发明的优选方式中，控制器可以使用共轨压力的计算值和在确定发动机的预选操作特征中生成的变化出现时所采样的共轨压力传感器输出的实际值来校正共轨压力和共轨压力传感器的输出之间的相关性。控制器使用校正的相关性来针对燃料进入发动机的后续喷射控制通向燃料喷射器的电。
控制器可以使用共轨压力的计算值来针对燃料进入发动机的后续操作控制燃料喷射器的操作。该就消除了对共轨压力传感输出的需要。
控制器可以选择发动机的气缸之一作为将在发动机的预选操作特征中生成的变化中被监视的目标气缸。控制器改变供给燃料喷射器之一的电的值，其中电被循环地提供给目标气缸直至出现发动机的预选操作特征中的生成的变化，并且使用一旦出现预选操作特征中的生成的变化就会改变的电的值和作用在燃料喷射器之一的控制阀上的力之间的平衡的物理特性，来计算共轨压力的值，从而针对燃料进入发动机的后续喷射控制其它燃料喷射器的操作。
发动机的预选操作特征可以是在其膨胀冲程中发动机转速中的增大。
每个燃料喷射器的致动器可以通过螺线管实现，该螺线管供应有电流以产生作用在控制阀上的磁引力以打开压力室。将由控制器改变以导致发动机的预选操作特征的电平(level of electricity)可以是电流的最大值。
每个燃料喷射器的致动器或者可以由压电装置实现，压电装置响应电压的输入以膨胀，从而移动控制阀来打开压力室。将由控制器改变以导致发动机的预选操作特征的电平可以是施加到压电装置上的电压的最大值。
通过下文给出的详细说明和本发明的优选实施例的附图可以更好地理解本发明，然而，附图不应该认为是将本发明限于特定的实施例，而是仅仅出于解释和理解的目的。
在附图中图1是显示依照本发明的第一实施例的燃料喷射设备的示图；
图2(a)是显示螺线管励磁图案的视图，它记录了将施加到喷射器的螺线管上的电流中的时序变化；图2(b)是显示另一个螺线管励磁图案的视图，它记录了将施加到喷射器的螺线管上的电流中的时序变化；图3是显示发动机的每个活塞速度的时间-时序变化；图4是示意图，显示了作用在喷射器的控制阀上的磁引力、弹簧压力和背压室中的压力之间的物理平衡；图5是程序的流程图，该程序在共轨压力传感器的性能发生变化时被执行以估算共轨中的压力并且校正共轨压力和传感器输出之间的相关性；图6(a)是显示发动机转速变化量中时间-时序变化的视图；图6(b)是显示施加到喷射器的螺线管上的电流中时间-时序变化的视图；图7是程序的流程图，该程序被执行以在共轨压力传感器的性能发生变化时估算共轨中的压力并且控制燃料进入本发明的第二实施例中发动机中的后续喷射；并且图8是示意图，显示了作用在本发明的第三实施例的燃料喷射设备中喷射器的控制阀上的磁引力、弹簧压力和背压室中的压力之间的物理平衡。
具体实施例方式
参见附图，其中相同的参考数字表示几个视图中相同的零件，特别是参见图1，其中显示了依照本发明的第一实施例的汽车燃料喷射设备1。
在此参见的燃料喷射设备1设计为用于内燃机例如四缸直喷式燃油喷射柴油机的共轨喷射设备。
燃料喷射设备1包括在其中蓄积由燃料泵(未显示)加压和排出的燃料的共轨2、共轨压力传感器3、燃料喷射器4和控制器5。共轨压力传感器3用来测量共轨2中燃料的压力并且向控制器5输出其信号指示。每个燃料喷射器4均与共轨2相连并且用来向发动机的气缸之一中喷射燃料。控制器5用来监视共轨压力传感器3的输出以控制燃料喷射器4的操作。
共轨2具有典型的结构并且通过高压管6与每个燃料喷射器4相连。共轨压力传感器3安装在共轨2中。
每个喷射器4接收来自共轨2的燃料供应并且将它喷射到发动机中相应的一个气缸中。喷射器4基本上由针阀10、致动器或螺线管11、控制阀13、弹簧14和喷射器主体15组成。喷射器主体15具有在其头部中形成的喷射孔9和在其中形成的背压室12。弹簧14推动控制阀13来使背压室12总是闭合的。螺线管11由电源(未显示)供电以逆着弹簧14生成的弹簧载荷磁力吸引控制阀13以打开背压室12，从而移动针阀10以可选地打开喷射孔9。
喷射器主体15中形成有燃料池19，燃料供给到燃料池19中以从喷射孔9喷射；背压室12，在其中生成燃料压力(即背压)以沿阀闭合方向推动针阀10从而闭合喷射孔9；漏泄燃料贮存器20，在其中存储从燃料池19或背压室12漏泄的燃料；以及控制阀腔室21，其中布置有控制阀13。
燃料池19中的燃料压力作用在针阀10上，沿阀打开方向移动它以打开喷射孔9。喷射器主体15在界定了燃料池19的内壁的顶端(即下端，如附图中所示)上形成了阀座22，针阀39的锥形头部坐放在阀座22上。阀座22经过袋容积23通向喷射孔9。
背压室12由指令活塞26闭合。特别地，背压室12的体积通过指令活塞26的运动而改变，由此引起燃料供应到背压室12中或从其中排出，从而改变作用在指令活塞26后端上的背压。指令活塞26用来通过压力销27向针阀10传递背压。此外，燃料池19中的燃料压力也通过压力销27传递到指令活塞26上。
漏泄燃料贮存器20中布置有螺旋弹簧28，螺旋弹簧28用来总是沿阀闭合方向推动针阀10。
喷射器主体15中也形成有高压燃料路径30、低压燃料路径31、背压供应路径32和背压排泄路径33。高压燃料路径30通过高压管6与共轨2相连以从共轨2向燃料池19供应高压燃料。低压燃料路径31通向漏泄燃料贮存器20以由此排泄燃料。背压供应路径32从高压燃料路径30分支以向背压室12供应燃料。背压排泄路径33从背压室12通过控制阀室21向低压燃料路径31延伸以从背压室12中排泄燃料。
背压供应路径32具有入口孔36，入口孔36用于限制燃料进入背压室12的流速。背压排泄路径33具有出口孔37，出口孔37用于限制燃料从背压室12中排出的速度。当螺线管11断电时，出口孔37被控制阀13闭合，当螺线管11通电时，出口孔37打开。出口孔37比入口孔36的内径大，这样当出口孔37打开时，就会使从背压室12中流出的燃料的速度大于流入背压室12的燃料的速度，因此导致背压室12中燃料压力的降低。
针阀10为卷轴形并且具有形成于其后部上的圆柱形滑块39。滑块39由喷射器主体15夹持以沿针阀10的轴向方向滑动。针阀10也具有锥形头部40，锥形头部40装配在座22上来阻塞燃料池19和喷射孔9之间的流体连通。当针阀10抬起时就会使头部40离开座22从而打开喷射孔9。
控制阀13布置在控制阀室21内部并且由弹簧14推动以闭合出口孔37。当螺线管11断电时，控制阀13继续闭合出口孔37来阻塞背压室12和低压燃料路径31之间的流体连通。当螺线管11通电时，控制阀13被向上吸引以打开出口孔30，从而建立背压室12和低压燃料路径31之间的流体连通。
当需要将燃料喷射到发动机中时，控制器5打开或对螺线管11通电，从而使控制阀13打开背压室12，这样背压室12中的燃料压力就会降低。这就使沿阀打开方向推动针阀10的阀打开压力(即，燃料池19中的燃料压力)克服沿阀闭合方向推动针阀10的阀闭合压力(即，背压室12中的燃料压力和由弹簧28产生的弹簧载荷之和)，这样针阀10的头部40就离开座22以打开喷射孔9。当需要终止将燃料喷射到发动机中时，控制器5被断开或对螺线管11断电，从而使控制阀13闭合背压室12，这样背压室12中的燃料压力就会升高。这会使阀闭合压力超过阀打开压力，这样针阀10的头部40就坐在座22上以闭合喷射孔9。
控制器5由ECU 46和螺线管驱动器47构成。ECU 46设计成监视共轨压力传感器3和曲轴转角传感器44的输出以执行算术运算并且输出喷射控制信号。螺线管驱动器47响应喷射控制信号来控制螺线管11的操作。
特别地，ECU 46使用共轨压力传感器3和曲轴转角传感器44的输出来计算每个喷射器4的喷射孔9应该打开的时间(在下文中也被称作喷射正时)和喷射孔9应该保持打开的持续时间(下文中也被称作喷射期)。ECU 46基于喷射正时和喷射期确定喷射控制信号将被输出的时间和喷射控制信号保持输出的持续时间并且向螺线管驱动器47输出喷射控制信号。
螺线管驱动器47响应喷射控制信号来在喷射正时处激励螺线管11并且使之在喷射期中保持受到激励。特别地，螺线管驱动器47，如图2(a)和2(b)所示，在初始阶段向螺线管11供应较大电流来将针阀10从座22上提起，并且在后续的阶段向螺线管11供应较小的恒定电流来保持针阀10被提起。
下面将参见图2(a)至图3描述燃料喷射设备1的特征。
当确定已经遇到共轨压力传感器3操作失效或异常状况时，控制器5沿相同的方向依次改变通向燃料喷射器4的较大电流的最大值，监视发动机转速变化值中所生成的变化，并且基于在一旦检测到发动机转速变化值中的变化时的施加到喷射器4之一上的较大电流的最大值和在一旦检测出发动机转速变化值中的变化就作用在喷射器4之一的控制阀13上的力之间平衡的物理特性，来估计和计算在共轨2中的燃料压力(在下文中也被称作共轨压力)。
控制器5也使用一旦检测出发动机转速变化值中的变化就会产生的共轨压力传感器3的实际输出和所计算的共轨压力来校正其中存储的共轨压力和共轨压力传感器3的输出之间的特征相关性。
在此所指的发动机转速的变化值是用来指示发动机在其膨胀冲程冲程中速度增加量的发动机的特征之一。就四缸发动机的情形而言，可以通过一个气缸在它达到其上死点和后续的一个气缸达到其上死点之间的间隔过程中速度的初始值和最大值之差来界定发动机转速的变化值，如图3中所示。或者也可以通过较大电流的最大值或发动机本身气缸之一的速度初始值或通过最大值和初始值的平均值给出发动机转速中的变化值。在图3中，#1、#3、#4和#2是发动机气缸的编号。
下面将使用图4描述作用在喷射器4的控制阀13上的燃料压力的平衡。
当螺线管11被通电时，由弹簧14产生的弹簧压力Fsp和力Fp即由背压室12中的压力生成的提升控制阀13的力以及作为由提供给螺线管11的电流I的磁性的函数而生成的磁引力Fsol(I)的组合就作用在控制阀13上。
弹簧压力Fsp的朝向为腔室闭合方向以闭合背压室12。背压力Fp的朝向为腔室打开方向以打开背压室12。磁引力Fsol(I)的朝向是腔室打开方向。
当实现磁引力Fsol(I)和背压力Fp之和与弹簧压力Fsp之间的平衡时，换句话说，当满足下方的等式(1)时，控制阀13可以视为开始沿腔室闭合方向或腔室打开方向移动以闭合或打开背压室12。
Fsp＝Fsol(I)+Fp(1)特别地，当背压室12闭合或打开时，它会使喷射器4的操作从燃料喷射方式转换为其它方式，反之亦然。这也会使发动机转速变化量中的变化消失或者出现，即从某些值转换为零或从零转换为某些值。
当磁引力Fsol(I)和背压力Fp之和与弹簧压力Fsp相平衡时，背压室12中的背压将等于共轨压力。因此，背压力Fp可以使用下列等式表示。
Fp＝Pc×A(2)其中Pc是共轨压力，并且A是背压施加在控制阀13上的有效面积。
弹簧压力Fsp是恒定的。因此，当实现上述平衡时，即当在检测到和没有检测到发动机转速的变化量中的改变之间出现过渡时，可以使用施加到喷射器4上的电流量以下面的等式(3)表示共轨压力Pc。
Pc＝Fsp/A-Fsol(I)/A(3)下面将参见图2(a)、2(b)、5、6(a)和6(b)描述燃料喷射设备1的控制操作。
图5是由控制器5执行的一连串逻辑步骤或程序的流程图。
在进入程序以后，过程进行到步骤1中，其中确定共轨压力传感器3的性能是否已经改变。如果是获得的应答为“是”，就意味着共轨压力传感器3的性能已经改变，然后例程进行到步骤2。或者，如果获得的应答是“否”，然后例程就重复步骤1。
步骤1中确定共轨压力传感器3的性能是否已经改变可以通过下列方式做出检查由共轨压力传感器3的输出计算得出的共轨压力的值是否明显地错误；是否出现偏移误差；或者是否存满足共轨压力传感器3可以视为老化的状态，例如，装备有燃料喷射设备1的车辆的总移动距离是否已经超过预定值。
在步骤2中，记录将施加到喷射器4的螺线管11中的电流中的时序变化的螺线管励磁图案被修改以使施加到喷射器4的螺线管11上的较大电流的最大值减少数量α。控制器5查找修改后的螺线管励磁图案并且向喷射器4中给定一个的螺线管11施加由此设置的电流。
过程执行到步骤3，其中确定是否检测到发动机转速变化量中的变化。特别地，当在该程序周期中一旦喷射器4之一的螺线管11励磁就由燃料喷射产生的发动机转速中的变化量与更早一个程序周期中一旦喷射器4之一的螺线管11励磁就由燃料喷射产生的转速变化量大体上相同时，就会在步骤3中确定发动机转速的变化量中的变化并未出现，然后过程返回到步骤2中，其中螺线管励磁图案被修改以将施加到喷射器4的螺线管11上的较大电流减少数量α。控制器5查找修改后的螺线管励磁图案并且向喷射器4中后续的一个螺线管11施加由此设置的电流。
当施加到喷射器4的螺线管11上的电流在步骤2中降低时，会导致没有燃料喷射到发动机中，这又会导致发动机转速变化量中更大的下降，于是在步骤3中就会获得应答“是”，然后过程就进行到步骤4。特别地，步骤3用来确定是否发生从检测到发动机转速的变化量中的变化到未检测到的过渡。步骤2依次继续减小施加到喷射器4的螺线管11上的更大电流的最大值，直至步骤3确定已经检测到发动机转速的变化量中的变化。
当重复步骤2时，依次施加到喷射器4上的较大电流的最大值就会改变，如图2(a)或2(b)所示，从p1→p2→p3→p4→p5。例如，如果施加到喷射器4上的较大电流的最大值改变，如图6(a)中所示，从p4变为p5，因此导致发动机转速的变化量中的较大下落，控制器5就会确定已经发生了从检测到发动机转速的变化量中的变化到没有检测到的过渡。
记录将被施加到喷射器4的螺线管11上的电流中的时序变化的螺线管励磁图案可以修改，如图2(a)或2(b)中所示。在图2(a)的情形中，控制器5缩短电流达到最大值所需的时间而不会改变电流增大的速率直至最大值。在图2(b)的情形中，控制器5减小电流增大的速率直至最大值而不会改变电流达到最大值所需的时间。
如果在步骤3中出现应答“是”，即意味着在发动机转速的变化量中出现变化，然后过程就进行到步骤4，其中，共轨压力Pc就依照等式(3)进行计算，如上所述。在等式(3)中，Fsol(I)如已经描述的那样是作为施加到喷射器4的螺线管11上的电流I的函数的磁引力。电流I可以是电流的最大值，如图2(a)或2(b)中任一个内的p5或p4所示，或者是电流p4和p5的最大值的平均值。
最后，过程进行到步骤5，其中控制器5校正使用步骤4中计算的共轨压力Pc和当检测到发动机转速的变化量中的变化时采样的共轨压力传感器3的实际输出，来校正共轨压力和共轨压力传感器3的输出之间的相关性。校正的相关性用在控制燃料进入发动机的后续喷射中。
从上面的讨论中，很显然，在确定共轨压力传感器3已经失效时即其性能已经改变时，该实施例的燃料喷射设备1设计成依次减少最初施加到各自的喷射器4上的电流的最大值以引起发动机的气缸之间转速的变化量的差异。燃料喷射设备1使用一旦检测到转速的变化值中的差异就施加到喷射器4上的电流的最大值和作用在喷射器4的控制阀13上的力之间的平衡的物理特性估算共轨2中的燃料压力。
在出现发动机的气缸之间的转速的变化量的差异时，磁引力Fsol(I)和背压力Fp之和如上所述与弹簧压力Fsp相平衡。弹簧压力Fsp是恒定的。在实现平衡时，背压室12中的背压将与共轨压力(即共轨2中的压力)相等。当喷射器4的操作方式已经转换(即发动机转速中的变化量已经改变)时，共轨压力取决于磁引力Fsol(I)。磁引力Fsol(I)取决于施加到喷射器4的螺线管11上的电流的数量(即最大值)。因此，共轨压力可以精确地确定为施加到喷射器4上的电流的最大值的函数。
燃料喷射设备1还用来使用计算的共轨压力和共轨压力传感器3的实际输出来校正共轨压力和共轨压力传感器3的输出之间的相关性并且通过使用列出相关性的图的查找来确定将被喷射到发动机中的燃料的数量。该就消除了对于燃料进入发动机的每次喷射计算共轨压力的需要。
下文将描述根据第二实施例的燃料喷射设备1。
控制器5设计成监视共轨压力传感器3的操作以确定是否在共轨压力传感器3中出现失效例如导线破损或断开，依次沿相同的方向，改变通向燃料喷射器4的较大电流的最大值、监视发动机转速变化值中所产生的变化，并且基于一旦检测出发动机转速变化值中的变化就作用在喷射器4之一的较大电流的最大值和一旦检测到发动机转速变化值中的变化就作用到喷射器4之一的控制阀13上的力的平衡的物理特性估算或计算共轨压力，并且使用计算的共轨压力控制燃料进入发动机的喷射。
控制器5选择发动机的气缸之一来监视发动机转速的变化值中的变化并且循环地改变对施加到与所选气缸中之一相对应的喷射器4之一上的电流的最大值，从而一旦出现发动机转速中变化值的变化就使用电流的最大值计算共轨压力。
图7是将由该实施例的燃料喷射设备1的控制器5执行的程序的流程图。
首先，在步骤11中，确定在共轨压力传感器3的操作中是否出现故障。如果获得应答“是”，那么过程就进行到步骤12。或者，如果获得的应答是“否”，然后过程就重复步骤11。
在步骤12中，螺线管励磁图案被修改以把将被施加到所选喷射器4之一的螺线管11上的较大电流的最大值减少数量α。控制器5向所选的喷射器4之一的螺线管11施加由修改的螺线管励磁图案设置的电流。
过程执行到步骤13，其中确定是否检测到发动机转速变化量中的变化。特别地，当在该程序周期中一旦喷射器4中所选之一的螺线管11励磁就由燃料喷射产生的发动机转速中的变化量与更早一个程序周期中一旦喷射器4中相同一个的螺线管11励磁就由燃料喷射产生的转速变化量大体上相同时，就会在步骤13中确定其中发动机转速的变化量中的变化并未出现，然后例程返回步骤12中，其中将被施加到喷射器4中的所选一个的螺线管11上的较大电流的最大值进一步减少数量α。
当施加到喷射器4的螺线管11上的电流中的降低导致没有燃料喷射到发动机中，因此导致发动机转速变化量中的变化的下降大于给出的阈级时，会在步骤13中获得应答“是”，然后过程就进行到步骤14。特别地，步骤13用来确定是否发生从检测到发动机转速的变化量中的变化到未检测到的过渡。步骤12依次继续减小施加到喷射器4中所选一个的螺线管11上的较大电流的最大值，直至步骤13确定已经检测到发动机转速的变化量中的变化。
如果在步骤13中出现应答“是”，即意味着在发动机转速的变化量中出现变化，然后过程就进行到步骤14中，其中共轨压力Pc就依照等式(3)进行计算，如上所述。
最后，过程进行到步骤15中，其中控制器5使用在步骤14中计算的共轨压力Pc控制燃料喷射到发动机的另一个气缸中。
从上面的讨论很明显可以看出，该实施例的燃料喷射设备1设计成使用一旦出现发动机转速的变化值中的变化大于阈级即出现没有向发动机的相应一个气缸中喷射燃料时就会取样的施加到喷射器4的特定一个的螺线管11上的电流，来估算共轨2中的燃料压力。这会导致降低发动机转速的变化量中变化的出现，因此可以在共轨压力传感器3操作失效时确保发动机操作的稳定性。
下文将描述根据第三实施例的燃料喷射设备1。
该实施例的燃料喷射设备1中使用的每个喷射器4均如图8所示包括由压电装置49构成的压电致动器。当需要将燃料喷射到发动机的气缸之一时，控制器5就向相应的一个喷射器4的压电装置49上施加电压。压电装置49响应对其施加的电压来沿其纵向方向膨胀，从而生成推动控制阀13闭合背压室12的压力或力Fpzt(V)(下文也将被称作压膨胀力)。压膨胀力Fpzt(V)的值是施加到压电装置49上的电压(V)的函数。
控制器5具有类似于图2(a)或2(b)之一的压电装置励磁时间规划，它表示当需要向发动机中喷射燃料时将施加到喷射器4的每个压电装置49上的电压中的时序变化并且用来改变将被施加到压电装置49上的电压的最高电平来代替第一和第二实施例中改变施加到螺线管11上的电流以导致发动机转速的变化量中的变化。
每个喷射器4均设计成其中控制阀13分别被移动以打开和闭合背压室12的腔室打开和闭合方向与第一实施例中的反向。特别地，弹簧压力Fsp的朝向与第一实施例中的方向(即腔室闭合方向)相同。背压力Fp的朝向与第一实施例中的方向(即腔室闭合方向)相反。由压电装置49的膨胀产生的压膨胀力Fpzt(V)的朝向与磁引力Fsol(I)的方向(即腔室打开方向)相同。因此，在没有发生喷射即当背压力Fp和沿腔室闭合方向推动控制阀13的弹簧压力Fsp之和与沿腔室打开方向推动控制阀13的压膨胀力Fpzt(V)相平衡时，就满足下列等式。
Fsp+Fp＝Fpzt(V)(4)在满足等式(4)时，与第一实施例中相同，背压室12中的压力就与共轨压力相等。因此，背压力Fp可以由如上所述的等式(2)表示。弹簧压力Fsp是恒定的。因此，在实现上述平衡时，就可以使用施加到压电装置49的电压值以下文的等式(5)表示共轨压力Pc。
Pc＝Fpzt(V)/A-Fsp/A(5)燃料喷射设备1的其它配置或操作与第一实施例或第二实施例中的相同，因此在此省略了其详细解释。
在第一至第三实施例中的每一个中，都可以监视发动机气缸中所选一个内的压力变化而代替发动机转速变化值中的变化，从而确定喷射器4是否物理平衡即是否满足等式(1)或(4)。在第二实施例的步骤15中，控制器5可以与第一实施例中一样使用在步骤14中计算的共轨压力Pc和在检测到发动机转速的变化量中的变化时采样的共轨压力传感器3的实际输出来校正共轨压力和共轨压力传感器3的输出之间的相关性，并且使用校正的相关性控制燃料进入发动机的后续喷射。
尽管已经通过优选实施例公开了本发明以易于更好地理解本发明，但是应当理解，本发明能够以多种方式实现而不脱离本发明的原理。因此，本发明应当理解为包括可以实现的所示实施例的所有可能的实施例和改进而不脱离如所附权利要求书中所述的本发明的原理。
权利要求
1.一种用于发动机的燃料喷射设备，包括将燃料蓄积在给定压力下的共轨；共轨压力传感器，用来测量共轨压力，即所述共轨中燃料的压力，并且提供其输出指示；燃料喷射器，每个燃料喷射器包括喷射器主体、喷射阀、压力室、控制阀、弹簧和致动器，所述弹簧迫使控制阀来闭合压力室，从而压力室中的压力作用在喷射阀上以闭合在喷射器主体中形成的喷射孔，所述致动器被供电以移动控制阀来打开压力室，从而压力室中的压力就改变以移动控制阀来打开喷射孔，以用于启动燃料进入发动机的相应一个气缸中的喷射；控制器，使用所述共轨压力传感器的输出以控制到每个所述燃料喷射器的致动器的供电，以用于控制燃料进入发动机的喷射，而且还监视所述共轨压力传感器操作状态，当已经确定了所述共轨压力传感器的操作状态异常时，所述控制器改变给致动器的供电的值以确定是否出现发动机预选操作特征中生成的变化，当确定已出现生成的变化时，所述控制器使用电的改变值和导致发动机的操作特征中的变化的、作用在所述燃料喷射器之一的控制阀上的力之间平衡的物理特性计算共轨压力的值。
2.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其特征在于，所述控制器使用共轨压力的计算值和在确定发动机的预选操作特征中生成的变化出现时采样的所述共轨压力传感器输出的实际值，来校正共轨压力和所述共轨压力传感器的输出之间的相关性，所述控制器使用校正的相关性以针对燃料进入发动机的后续喷射控制进入所述燃料喷射器的电。
3.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其特征在于，所述控制器使用共轨压力的计算值以针对燃料进入发动机的后续喷射控制燃料喷射器的操作。
4.如权利要求3所述的燃料喷射设备，其特征在于，所述控制器选择发动机气缸之一作为监视发动机预选操作特征中生成的变化的目标气缸，所述控制器改变供给所述燃料喷射器之一的电的值，其中电被循环地提供给目标气缸直到出现在发动机的预选操作特征中的生成的变化，并且使用一旦出现预选操作特征中生成的变化就改变的电的值和作用在所述燃料喷射器之一的控制阀上的力之间的平衡的物理特性来计算共轨压力的值，以用于针对进入发动机的燃料的后续喷射控制其它燃料喷射器的操作。
5.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其特征在于，发动机的预选操作特征是发动机在其膨胀冲程中转速的增大。
6.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其特征在于，每个所述燃料喷射器的致动器是通过螺线管实现的，螺线管供应有电流以生成作用在控制阀上以打开压力室的磁引力，并且其中，将由所述控制器改变以导致发动机的预选操作特征中变化的电平是电流的最大值。
7.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其特征在于，每个所述燃料喷射器的致动器是通过压电装置实现的，压电装置响应电压的输入来膨胀以移动控制阀以打开压力室，并且其中，将由所述控制器改变以导致发动机的预选操作特征中变化的电平是施加到压电装置的电压的最大值。
全文摘要
本发明提供了一种用于发动机的共轨燃料喷射设备，它装备有共轨压力传感器，共轨压力传感器用来测量共轨、燃料喷射器和控制器中燃料的压力。当被监视的共轨压力传感器的操作状态为异常时，控制器改变供给燃料喷射器的一个致动器的电的值以导致发动机的预选操作特征中的变化。一旦出现这种改变，控制器就使用电的改变的值和已经导致发动机操作特征中变化的作用在燃料喷射器之一的阀上的力的平衡的物理特性来计算共轨压力的值。共轨压力的估算值用于燃料进入发动机中的后续喷射。
文档编号F02D41/22GK1807862SQ20061000623
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月23日 优先权日2005年1月21日
发明者藤井浩人 申请人:株式会社电装