專利名稱：設計用于使內(nèi)燃機的燃燒噪聲最小化的燃料噴射控制設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大致涉及燃料噴射控制設備，例如用于車輛柴油機的共軌系統(tǒng)，其設計成在內(nèi)燃機的每個工作循環(huán)中的順序的多個噴射事件中將燃料噴射到內(nèi)燃機的氣缸中，并且更特別的是，涉及這樣一種設備，該設備設計成增大噴射事件的次數(shù)以使內(nèi)燃機的燃燒噪聲最小化。
背景技術：
通常用于機動車輛的柴油機不僅要求滿足嚴格的廢氣標準，還要求降低內(nèi)燃機的燃燒產(chǎn)生的噪聲，所述噪聲通常比汽油內(nèi)燃機中的噪聲更高。已經(jīng)提出利用多次噴射的策略來實現(xiàn)噪聲的降低，在多次噴射策略中，在內(nèi)燃機的每個工作循環(huán)(即四沖程循環(huán))中執(zhí)行順序的多個噴射事件，所述工作循環(huán)包括進氣或吸氣、壓縮、燃燒和排氣。具體的是，噴射事件的次數(shù)越多，在每個噴射事件中被噴射的燃料的量就越少，因此導致燃燒程度的降低以減小燃燒噪聲。例如，日本專利首次公開No.5-195848給出了這種技術的教導。結(jié)果，優(yōu)選的是將內(nèi)燃機的每個工作循環(huán)中的噴射事件的次數(shù)盡可能多的增大。
為了實現(xiàn)多次噴射，通常使用這樣的燃料噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計成將燃料在高壓下存儲在蓄壓器或者共軌中，并且將存儲在共軌中的燃料通過噴射器噴射到內(nèi)燃機中。這種類型的燃料噴射系統(tǒng)裝配有噴射器驅(qū)動電路，該電路根據(jù)噴射圖形使每一個噴射器通電或者開啟，所述噴射圖形限定燃料噴射模式。具體的是，噴射器驅(qū)動電路裝配有電容器和充電器。當需要啟動將燃料噴射到內(nèi)燃機中時，噴射器驅(qū)動電路將由電容器充電器存儲在電容器中的電能釋放以使每一個噴射器迅速開啟，以實現(xiàn)噴射圖形限定的燃料噴射模式。
然而，由于燃料噴射的循環(huán)執(zhí)行，噴射器驅(qū)動電路的溫度通常升高。具體的是，當電容器被放電或充電時，大電流將在噴射器驅(qū)動電路中流動，從而它產(chǎn)生大量的熱，并且使噴射器驅(qū)動電路的溫度升高。為了避免由于溫度升高造成的噴射器驅(qū)動電路的性能下降，將在內(nèi)燃機的每個工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)需要被限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是避免現(xiàn)有技術的缺點。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種燃料噴射控制設備，該設備設計成基于噴射器驅(qū)動電路的溫度增大在內(nèi)燃機的每個工作循環(huán)中進入內(nèi)燃機中的燃料的噴射次數(shù)，從而降低內(nèi)燃機的燃燒噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種燃料噴射控制設備，該設備可用在車輛的共軌柴油機中。用于柴油機的燃料噴射控制設備包括(a)蓄壓器，燃料以受控的壓力被存儲在所述蓄壓器中；(b)通電運行的噴射器，將存儲在蓄壓器中的燃料噴射到柴油機中；(c)噴射器驅(qū)動電路，控制噴射器的通電；和(d)控制器，確定多次噴射模式，在所述多次噴射模式中，燃料在柴油機的工作循環(huán)中在順序的多次噴射中被從噴射器噴射到柴油機中，并且將噴射信號輸出到噴射器驅(qū)動電路以通過噴射器執(zhí)行多次噴射模式?？刂破髟趪娚淦黩?qū)動電路的溫度的基礎上確定將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)是否被允許在下面的范圍中增大，所述范圍確保柴油機的穩(wěn)定操作。當確定噴射的次數(shù)被允許增大時，控制器增大將在內(nèi)燃機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)。這導致在每次噴射中被噴射的燃料的量減少，同時不會不適合地增加噴射器驅(qū)動電路的溫度，這導致內(nèi)燃機的燃燒噪聲的降低。
在本發(fā)明的優(yōu)選模式中，控制器被設計成執(zhí)行溫度確定功能以確定噴射器驅(qū)動電路的溫度?？刂破骺梢詫娚淦黩?qū)動電路的溫度進行數(shù)學計算，或者使用溫度傳感器的輸出以直接測量噴射器驅(qū)動電路的溫度。
當確定噴射的次數(shù)被允許增加時，控制器把將在內(nèi)燃機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)作為噴射器驅(qū)動電路的溫度的函數(shù)確定。
控制器存儲多個多次噴射圖形，該圖形限定在噴射器驅(qū)動電路的溫度方面彼此不同的多次噴射模式，并且選擇與噴射器驅(qū)動電路的溫度匹配的多次噴射圖形中的一個。
當柴油機至少在下面的范圍中時，在所述范圍中，柴油機速度低并且其上的負荷低，將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)被允許增大。
當確定出將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)不允許增大時，控制器可減小將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)。
在執(zhí)行多次噴射模式后，控制器可確定柴油機是否處于不穩(wěn)定的操作狀態(tài)。當確定出柴油機處于不穩(wěn)定的操作狀態(tài)時，控制器可使得將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)減少或者防止該次數(shù)增大。
噴射器驅(qū)動電路包括裝配有電容器的閥門開啟電流供應電路和閥門位置保持電流供應電路。當需要開啟所述噴射器時，閥門開啟電流供應電路從電容器釋放電能以向所述噴射器供應閥門開啟電流。在提供閥門開啟電流之后，所述閥門位置保持電流供應電路提供閥門位置保持電流，以將所述噴射器保持在特定的閥門位置。所述控制器在下面的范圍內(nèi)減小用于使所述閥門開啟電流供應電路的電容器充電的充電電壓，所述范圍確保柴油機的操作穩(wěn)定性。這導致由于電容器的充電和放電產(chǎn)生的熱量降低，因此允許噴射次數(shù)被進一步增加，這導致內(nèi)燃機的燃燒噪聲進一步降低。
控制器取樣特定的熱參數(shù)，所述熱參數(shù)是所述噴射器驅(qū)動電路中的熱平衡的函數(shù)，并且所述控制器使用所述熱參數(shù)以確定所述噴射器驅(qū)動電路的溫度。


通過下面給出的詳細說明并且根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖，將對本發(fā)明有更好的理解，然而，附圖不應當被認為將本發(fā)明限制到具體的實施例，而是僅用于描述和理解的目的。
附圖中圖1是一框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射控制設備，該設備設計成共軌噴射系統(tǒng)；
圖2是示出噴射圖形的視圖，其中每一個噴射圖形被限定在其中一個內(nèi)燃機操作范圍中，所述操作范圍由內(nèi)燃機的速度和噴射的燃料量確定；圖3(a)示出了在噴射次數(shù)被增加之前的噴射圖形；圖3(b)示出了在噴射次數(shù)被增加之后的噴射圖形；圖4是將在圖1的燃料噴射控制設備中執(zhí)行的燃料噴射控制程序的流程圖，用于改變在內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)中的噴射次數(shù)；圖5是示出噴射增加允許范圍Z的圖形，在該范圍中，內(nèi)燃機的速度和將噴射到內(nèi)燃機中的燃料的量較低，并且該范圍允許內(nèi)燃機的每個工作循環(huán)中的噴射事件的次數(shù)被增加；圖6是電路溫度確定程序的流程圖，用于確定圖1的燃料噴射控制設備的噴射器驅(qū)動電路的溫度；和圖7是充電電壓優(yōu)化程序的流程圖，用于優(yōu)化充電電壓，所述充電電壓用于使根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的燃料噴射控制設備的噴射器驅(qū)動電路中安裝的電容器充電。
具體實施例方式
參考附圖，其中在幾幅附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，特別參考圖1，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的設計成共軌噴射系統(tǒng)的燃料噴射控制設備，該設備設計用于安裝在機動車輛中的多缸柴油機。
共軌噴射系統(tǒng)包括電磁線圈操作的燃料噴射器11、共軌12、高壓泵13、抽吸控制泵14、供送泵15、燃料壓力傳感器17、和電子控制裝置(ECU)20，其中對于四缸柴油機10的每一個氣缸都有一個燃料噴射器。燃料噴射器11均連接到共軌12。高壓燃料泵13連接到共軌12，并且裝配有抽吸控制閥14。抽吸控制閥14通過供送泵15連接到燃料箱16。供送泵15的作用是將燃料泵送出燃料箱16，并且將它供送到抽吸控制閥14。抽吸控制閥14的作用是控制將被抽吸到高壓燃料泵13的燃料的量。高壓燃料泵13作用是使抽吸的燃料加壓，并且將它供應到共軌12，在共軌12中，燃料以受控的高壓級被存儲。燃料壓力傳感器17安裝在共軌12中，以測量共軌12內(nèi)的燃料壓力，并且將它的表示信號輸出到ECU 20。
ECU 20由通常的微型計算機組成，微型計算機裝配有CPU、ROM、RAM等。ECU 20一直監(jiān)測表示內(nèi)燃機1的操作狀態(tài)的參數(shù)、表示內(nèi)燃機10的速度的傳感器輸出、駕駛員的作用力(effort)或加速器踏板的位置、車輛的速度、和周圍空氣溫度以及來自燃料壓力傳感器17的輸出。ECU 20作用是執(zhí)行存儲在ROM中的控制程序，從而利用內(nèi)燃機1的檢測的操作狀態(tài)來計算受控的變量用于燃料噴射控制。
ECU 20還裝配有噴射器驅(qū)動電路30，電路30響應于由ECU 20產(chǎn)生的燃料噴射信號，從而使每個燃料噴射器11通電。噴射器驅(qū)動電路30包括閥門開啟電流供應電路31和閥門位置保持電流供應電路32。閥門開啟電流供應電路31被設計成在燃料噴射器11的操作的初始階段輸出迅速地開啟每一個燃料噴射器11所需要的較大的閥門開啟電流(即峰值電流)。閥門位置保持電流供應電路32被設計成在燃料噴射器11的操作的初始階段之后，電路32輸出恒定的位置保持電流以將每個燃料噴射器11保持在所選擇的閥門位置處。閥門開啟電流供應電路31包括電容器75和電容器充電器(未示出)。電容器75作用是存儲電能，并且當需要開啟其中一個燃料噴射器11時，電容器75輸出電能以將閥門開啟電流供應到燃料噴射器11中所選擇的一個。電容器充電器作用是使電容器75充電直到預先選擇的電壓電平(例如80V)。
在啟動燃料噴射控制時，ECU 20計算待噴射到內(nèi)燃機10中的燃料的量，并且選擇其中一個噴射圖形，該噴射圖形確定內(nèi)燃機10的每個工作循環(huán)(即四沖程循環(huán))的噴射次數(shù)、噴射正時和燃料的噴射率的組合，所述工作循環(huán)包括進氣或吸氣、壓縮、燃燒和排氣。圖2示出了這種噴射圖形，其中每一個限定在內(nèi)燃機操作范圍A、B、C、D和E中的一個中，所述操作范圍由內(nèi)燃機10的速度和噴射量確定。具體的是，當內(nèi)燃機10的速度高時，ECU 20選擇內(nèi)燃機操作范圍A，并且在內(nèi)燃機10的每個工作循環(huán)中，使每一個燃料噴射器11開啟一次。當內(nèi)燃機10的速度低或者中等時，ECU20選擇內(nèi)燃機操作范圍B、C、D和E中的一個，并且在內(nèi)燃機10的每個工作循環(huán)中，使每個燃料噴射器11開啟二到五次，取決于待噴射到內(nèi)燃機10中的所需要的燃料的量。在每個內(nèi)燃機工作循環(huán)中，這種將燃料多次噴射到內(nèi)燃機中將導致來自內(nèi)燃機10的廢氣排放量的改善或者內(nèi)燃機10的燃燒噪聲的降低。
通常，每個內(nèi)燃機工作循環(huán)中的噴射事件的次數(shù)越大，在一個或一些噴射事件中被噴射的燃料的量可以被設置的越小，因此導致內(nèi)燃機10的燃燒噪聲的降低。因此，從這種噪聲降低的觀點來看，建議每個內(nèi)燃機工作循環(huán)中的噴射事件的次數(shù)可以盡可能多的增加。然而，噴射事件的次數(shù)通常被確定成小于給定值。這是因為當閥門開啟電流供應電路31使電容器75放電時，它將使得大電流被釋放，產(chǎn)生大量的熱。具體的是，閥門開啟電流供應電路31散發(fā)的熱量隨著噴射事件的次數(shù)增大而增大，因此導致噴射器驅(qū)動電路30的溫度升高，這會導致控制燃料噴射器11中的錯誤。因此，在內(nèi)燃機10的每個工作循環(huán)中噴射事件的次數(shù)應當被選擇成小于或者等于這樣的值，該值確保在最壞的狀態(tài)中燃料噴射器11的操作穩(wěn)定性。
然而，當在通常的使用中噴射器驅(qū)動電路30的溫度低時，可以將噴射事件的次數(shù)增大到大于該上限值。因此，ECU 20設計成監(jiān)測或者確定噴射器驅(qū)動電路30的溫度，并且當監(jiān)測的溫度低于給定值時增大內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中噴射事件的次數(shù)。
為了確定噴射器驅(qū)動電路30的溫度，ECU 20監(jiān)測噴射器驅(qū)動電路30中的熱平衡。具體的是，噴射器驅(qū)動電路30的溫度改變可以發(fā)現(xiàn)是作為噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量與噴射器驅(qū)動電路30散發(fā)的熱量之間的差值的函數(shù)(即熱平衡)。ECU 20監(jiān)測這種熱平衡以確定噴射器驅(qū)動電路30的溫度。具體的是，ECU 20首先在下列因素的基礎上確定由于閥門開啟電流供應電路31的電容器75的充電產(chǎn)生的熱量，所述因素包括內(nèi)燃機10的速度、執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)、和用于閥門開啟電流供應電路31的電容器75的充電電壓，并且在噴射到內(nèi)燃機10中的燃料的量(或者噴射持續(xù)時間)的基礎上確定由于流向燃料噴射器11的閥門開啟電流和位置保持電流的輸出產(chǎn)生的熱量，并且將它們的和定義作為噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量。ECU 20還確定傳遞到噴射器驅(qū)動電路30的安裝件的熱量，并且在車輛的速度和周圍溫度的基礎上確定排放到空氣中的熱量，并且將它們的和定義作為從噴射器驅(qū)動電路30散發(fā)的熱量。ECU 20計算每單位時間從噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量和從噴射器驅(qū)動電路30散發(fā)的熱量之間的差值作為熱平衡，并且將它與初始值相加，以確定在一個循環(huán)中噴射器驅(qū)動電路30的溫度，該初始值是噴射器驅(qū)動電路30的溫度的初始值的函數(shù)。噴射器驅(qū)動電路30的溫度的初始值例如被設置成當啟動內(nèi)燃機10時(即打開用于內(nèi)燃機10的點火開關)外部空氣的溫度。
如何增大在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中噴射事件的次數(shù)將在下面參考圖3(a)和圖3(b)進行描述。圖3(a)示出了圖2所示的內(nèi)燃機操作范圍D中的噴射圖形P0。圖3(b)示出了噴射圖形P1，其中一個噴射事件被增加到噴射圖形P0。具體的是，噴射圖形P0包括五個噴射事件第一和第二預噴射Pre1和Pre2、主噴射Main、繼后噴射(after-injection)After、和后噴射Post，而噴射圖形P1包括六個噴射事件，其中第二預噴射Pre2由第一子預噴射Pre2-1和第二子預噴射Pre2-2組成。在第一和第二子預噴射Pre2-1和Pre2-2的事件中噴射的燃料量的和可以等于在第二預噴射Pre2的事件中被噴射的燃料的量。這樣，ECU 20作用是增大在內(nèi)燃機10的一個工作循環(huán)中噴射事件的次數(shù)，同時不會改變將被噴射的燃料的總量，從而降低內(nèi)燃機10的燃燒噪聲。
在噴射圖形P0中，如圖3(a)所示，后噴射Post作用是使廢氣排放控制裝置再生，而不會有助于產(chǎn)生內(nèi)燃機扭矩。因此，噴射事件的次數(shù)的增大通過將第一預噴射Pre1、第二預噴射Pre2、主噴射Main和繼后噴射After中的任一個分成多個子噴射而實現(xiàn)。因為通常難以重新計算在內(nèi)燃機10的每個工作循環(huán)中的順序的噴射中將被噴射的燃料的量之間的比率以及它們的噴射正時，因此ECU20被設計成存儲噴射圖形，所述噴射圖形在噴射事件的次數(shù)的增量的基礎上被預先限定，并且ECU 20根據(jù)需要選擇其中一個噴射圖形。
圖4是ECU 20以給定的曲軸角度的間隔執(zhí)行的順序的邏輯步驟或者程序的流程圖(例如當需要執(zhí)行燃料噴射時)，從而當噴射器驅(qū)動電路30的溫度低時增大噴射事件的次數(shù)。
在進入該程序之后，處理過程進行到步驟101，在步驟101，內(nèi)燃機10的速度和加速器踏板的位置被采樣。處理過程進行到步驟102，在步驟102，待噴射到內(nèi)燃機10中的燃料的量(即目標噴射量)作為加速器踏板的位置的函數(shù)被確定，所述加速器踏板的位置在步驟101中被采樣。處理過程進行到步驟103，在步驟103，如圖2中的噴射圖形表中列出的噴射圖形中的一個在內(nèi)燃機10的速度和目標噴射量的基礎上被選擇，所述目標噴射量在步驟102中被確定。
處理過程進行到步驟104，在步驟104，確定由內(nèi)燃機10的速度和目標噴射量限定的內(nèi)燃機10的目前操作狀態(tài)是否位于噴射增加允許范圍Z內(nèi)。如圖5所示，噴射增加允許范圍Z是這樣一個范圍，在該范圍中，內(nèi)燃機10的速度和待噴射到內(nèi)燃機10中的燃料的量都較低，并且該范圍允許內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中的噴射事件的次數(shù)被增加。在圖5中，一條在噴射增加允許范圍Z外部延伸的實線表示與圖2中的一個類似的常用的內(nèi)燃機操作范圍。如果在步驟104中獲得了“是”的回答，意味著內(nèi)燃機10的目前操作狀態(tài)落在噴射增加允許范圍Z內(nèi)，然后處理過程進行到步驟105?？商鎿Q的是，如果獲得了“否”的回答，那么處理過程直接進行到步驟111。
在步驟105中，噴射器驅(qū)動電路30的溫度被確定。這個確定是在子程序中做出的，下面將在圖6中描述該子程序。處理過程進行到步驟106，在步驟106，確定在步驟105中確定的噴射器驅(qū)動電路30的溫度是否低于噴射增大允許的上限。如果獲得了“是”的回答，意味著噴射器驅(qū)動電路30的溫度低于噴射增大可允許上限，那么處理過程進行到步驟107。可替換的是，如果獲得了“否”的回答，那么處理過程進行到步驟109。
在步驟107，確定內(nèi)燃機10的速度是否還沒有經(jīng)歷不適合的改變，所述不適合的改變是由于執(zhí)行最近的順序的多次噴射而造成的。具體的是，內(nèi)燃機速度改變確定程序(未示出)被執(zhí)行，從而確定在執(zhí)行最近的順序的多次噴射之前和之后之間內(nèi)燃機10的速度的差異是否大于給定值。步驟107對這種確定的結(jié)果取樣，并且確定內(nèi)燃機的速度是否已經(jīng)由于執(zhí)行最近的順序的多次噴射而被改變不適合的量。根據(jù)噴射圖形中的所選擇的一個，極大的增加噴射事件的次數(shù)會導致致動每個噴射器11中的失效，因此導致內(nèi)燃機10的氣缸之間的內(nèi)燃機10的速度的瞬時值的不適合的變化。為了避免這種不適合的內(nèi)燃機速度變化，ECU 20確定噴射事件的次數(shù)是否應當增大。如果在步驟107中獲得了“是”的回答，意味著內(nèi)燃機的速度沒有被不適合地改變，那么處理過程進行到步驟108，在步驟108中，表示將被執(zhí)行的噴射事件數(shù)目的噴射計數(shù)器值被增加1。可替換的是，如果在步驟106或107中獲得了“否”的回答，那么處理過程進行到步驟109，在步驟109，噴射計數(shù)器值被減小1。注意，噴射計數(shù)器值的最小值被設置為0。
在步驟108或109之后，處理過程進行到步驟110，在步驟110，如噴射圖形表中列出的噴射圖形中的一個被選擇，該圖形與噴射事件的次數(shù)匹配，所述噴射事件的次數(shù)在步驟108或109中被增加或者減小。
處理過程進行到步驟111，在步驟111，ECU 20根據(jù)在步驟110中所選擇的噴射圖形順序地向噴射器驅(qū)動電路30輸出噴射信號。程序然后結(jié)束。
圖6示出了電路溫度確定程序，該程序?qū)⒃贓CU 20中以給定的間隔被執(zhí)行，從而確定噴射器驅(qū)動電路30的溫度。
首先，在步驟201，確定噴射器驅(qū)動電路30中的熱平衡所需要的熱參數(shù)被取樣。具體的是，上述的噴射事件的次數(shù)、噴射量(或者噴射持續(xù)時間)、充電電壓、內(nèi)燃機10的速度、車輛的速度、以及外部空氣的溫度被取樣。
處理過程進行到步驟202，在步驟202，噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量在執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)、噴射量(或噴射持續(xù)時間)、充電電壓、以及內(nèi)燃機10的轉(zhuǎn)速的基礎上被計算，并且從噴射器驅(qū)動電路30散發(fā)的熱量在車輛的速度和外部空氣的溫度的基礎上被計算。噴射器驅(qū)動電路30產(chǎn)生的熱量和從電路30散發(fā)的熱量被相加以導出熱平衡。
處理過程進行到步驟203，在步驟203，熱平衡的值在一個循環(huán)中被累加以確定噴射器驅(qū)動電路30的溫度。ECU 20將它存儲在存儲器中。
從上面的討論可顯而易見，本實施例的共軌噴射系統(tǒng)被設計成當噴射器驅(qū)動電路30的溫度低于上限時，增大將在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)，其中所述上限確保燃料噴射器11在最惡劣的條件下能夠穩(wěn)定操作，從而導致內(nèi)燃機10的燃燒噪聲的下降。
當內(nèi)燃機10的速度已經(jīng)經(jīng)歷不適合的改變或者噴射器驅(qū)動電路30的溫度已經(jīng)變得大于所述上限時，ECU 20減少噴射事件的次數(shù)。換句話說，當確定出具有這樣的可能性時，即噴射事件的增大的次數(shù)會導致不能適合地噴射燃料，那么ECU 20減少將在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)，以確保內(nèi)燃機10的操作穩(wěn)定性。
當需要增加噴射事件的次數(shù)時，ECU 20選擇其中一個噴射圖形，所述噴射圖形基于待執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)被限定，因此消除了這樣的需要，即重新計算在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中的順序噴射中將被噴射的燃料的量以及它們的噴射正時的需要。
如上所述，噴射器驅(qū)動電路30的溫度利用噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量和從噴射器驅(qū)動電路30散發(fā)的熱量之間的熱平衡而被確定，因此消除對于溫度傳感器的需要，這有助于節(jié)省共軌噴射系統(tǒng)的制造成本。
當內(nèi)燃機10處于低速并且低負荷狀態(tài)時，內(nèi)燃機10的燃燒噪聲通常是令人討厭的。ECU 20因此設計成當內(nèi)燃機操作狀態(tài)落在噴射增加允許范圍Z中時，增大將在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)，其中在所述范圍Z中，內(nèi)燃機10的速度和將噴射到內(nèi)燃機10中的燃料量都較低，從而導致內(nèi)燃機10的燃燒噪聲的有效降低。當內(nèi)燃機10的操作狀態(tài)在另一個范圍中時，在該范圍中，燃燒噪聲不是非常令人討厭，那么ECU 20保持噴射事件的次數(shù)不變，從而控制噴射器驅(qū)動電路30中熱量的產(chǎn)生，從而對它進行熱保護。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的共軌噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計成優(yōu)化用于噴射器驅(qū)動電路30的閥門開啟電流供應電路31的充電電壓，以減少噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量，從而使在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中噴射事件的次數(shù)最大化。
用于閥門開啟電流供應電路31的電容器75的充電電壓被選擇成足夠高以確保開啟每個燃料噴射器11的穩(wěn)定性，即使在下面的情況中也是一樣燃料噴射器11的線圈之間的特征差異、通向燃料噴射器11的線束(harness)的電阻、以及外部空氣溫度都處于最壞的狀態(tài)。ECU 20設計成在下面的范圍內(nèi)降低充電電壓，該范圍可確保內(nèi)燃機10的操作狀態(tài)的穩(wěn)定性，從而使得噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量最小化。
圖7是充電電壓優(yōu)化程序的流程圖，該程序?qū)⒂蒃CU 20以給定的曲柄角度的間隔執(zhí)行(也就是當需要執(zhí)行燃料噴射時)。
在進入程序之后，處理過程進行到步驟301，在步驟301，滿足或者不滿足充電電壓優(yōu)化條件。具體的是，確定噴射事件的次數(shù)是否已經(jīng)被增加。如果這樣，那么獲得了“是”的回答。處理過程然后進行到步驟302。如果獲得了“否”的回答，那么程序終止。
在步驟302，確定充電優(yōu)化是否已經(jīng)完成。這個確定利用優(yōu)化完成標記F做出，當充電優(yōu)化仍然沒有完成時，標記F被設置為0，并且當它已經(jīng)完成時，標記F被設置為1。當打開ECU 20時，優(yōu)化完成標記F被初始化為0，并且每一次內(nèi)燃機操作范圍B、C、D和E中的一個被改變成另一個時，標記F同樣被設置為0。如果獲得了“是”的回答，意味著充電優(yōu)化還沒有完成，那么處理過程進行到步驟303。
在步驟303，與圖4中的步驟107類似，確定內(nèi)燃機10的速度是否還沒有經(jīng)歷不適合的改變，所述不適合的改變是由于最近的順序的多次噴射的執(zhí)行而產(chǎn)生。當充電電壓極大地下降時，根據(jù)噴射圖形中的所選擇的一個，它會導致致動每一個噴射器11的失敗，因此導致內(nèi)燃機10的氣缸之間的內(nèi)燃機10的速度的瞬時值的不適合的變化。為了避免這種不適合的內(nèi)燃機速度變化，ECU 20在內(nèi)燃機10的速度改變的基礎上確定充電電壓應當減小還是增大。具體的是，如果內(nèi)燃機10的速度還沒有被不適合地改變，那么處理過程進行到步驟304，在步驟304，充電電壓根據(jù)Vc＝Vc-Vss的關系被減小，其中，Vc是充電電壓的當前值，并且Vss是充電電壓應當改變的量。程序然后結(jié)束?？商鎿Q的是，如果在步驟303中確定出內(nèi)燃機10的速度已經(jīng)不適合地改變，那么處理過程進行到步驟305，在步驟305，充電電壓根據(jù)Vc＝Vc+Vss的關系被增大或者返回。處理過程進行到步驟306，在步驟306，優(yōu)化結(jié)束標記F被設置為1，并且然后結(jié)束。
如圖4所示，燃料噴射控制程序可以作如下所述的修改。
在噴射器驅(qū)動電路30的溫度在步驟106中被確定低于噴射增加允許上限后，利用優(yōu)化完成標記F確定充電電壓的優(yōu)化是否已經(jīng)完成。如果充電電壓被確定為已經(jīng)被優(yōu)化，那么處理過程進行到步驟107，在步驟107，確定內(nèi)燃機10的速度是否還沒有經(jīng)歷不適合的改變。處理過程然后進行到步驟108或109，其中，在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中將執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)增大或者減小。如果充電電壓被確定為還沒有被優(yōu)化，那么處理過程直接進行到步驟111，同時不改變噴射事件的次數(shù)。步驟107確定下面所述的事實是否由于噴射事件次數(shù)的不適合增加而造成，該事實即內(nèi)燃機10的速度已經(jīng)經(jīng)歷不適合的改變。圖7中的步驟303確定下面所述的事實是否由于充電電壓的不適合下降而造成，所述事實即內(nèi)燃機10的速度已經(jīng)經(jīng)歷不適合的改變。
從上述討論顯而易見，第二實施例的ECU 20作用是在下面所述的范圍內(nèi)降低充電電壓，該范圍確保內(nèi)燃機10的操作狀態(tài)的穩(wěn)定性，從而使得噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量最小化，從而允許噴射事件的次數(shù)被增大，用于降低內(nèi)燃機10的燃燒噪聲。
每一次內(nèi)燃機操作狀態(tài)改變，也就是說，內(nèi)燃機操作范圍B、C、D和E中的一個被改變成另一個，ECU 20優(yōu)化充電電壓。充電電壓的最優(yōu)值取決于噴射事件的次數(shù)，也就是說，閥門開啟電流供應電路31的電容器75被充電的次數(shù)。這個實施例的ECU 20的操作對于降低噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量是有用的。
如圖4所示，燃料噴射控制程序可以作如下所述的修改。
當噴射器驅(qū)動電路30的溫度在步驟106中被確定為低于噴射增加允許上限時，在步驟108中，噴射計數(shù)器增大1，然而可以作為噴射器驅(qū)動電路30的溫度值的函數(shù)而增大2或者更大，因為溫度越低，噴射事件的次數(shù)被允許增大的越多。當噴射器驅(qū)動電路30的溫度沒有低于噴射增大允許上限或者內(nèi)燃機10的速度已經(jīng)經(jīng)歷不適合的改變時，可以阻止ECU 20改變噴射事件的次數(shù)，同時不執(zhí)行步驟108或109，或者在步驟109中不使噴射計數(shù)器值增大2或者更多。
當需要增大噴射事件的次數(shù)時，ECU 20選擇噴射圖形中的相對應的一個，但是可以設計成重新計算在每一次執(zhí)行圖4的程序中在順序的噴射中將被噴射的燃料量之間的比率。
在圖4的程序的步驟106中，確定出在圖6的程序中確定的噴射器驅(qū)動電路30的溫度是否低于噴射增加允許上限用于改變噴射事件的次數(shù)，但是ECU 20可以設計成在熱平衡的基礎上改變增量，噴射事件的次數(shù)應當增大所述增量，所述熱平衡利用上述熱參數(shù)確定。例如，當噴射器驅(qū)動電路30中產(chǎn)生的熱量小于從其處散發(fā)的熱量時，意味著噴射器驅(qū)動電路30的溫度正在減小，并且允許噴射事件的次數(shù)增加。
在圖7的程序中，ECU 20在確定內(nèi)燃機10的速度是否已經(jīng)經(jīng)歷不適合改變的基礎上確定內(nèi)燃機10是否處于這樣的范圍中，該范圍確保操作狀態(tài)的穩(wěn)定性，所述不適合的改變是由于執(zhí)行最近的順序的多次噴射而造成，但是，可以設計成監(jiān)測安裝在內(nèi)燃機10的氣缸中的燃燒壓力傳感器的輸出，從而獲得放熱率，并且使用它來確定內(nèi)燃機10的操作是否穩(wěn)定，用于確定噴射器11是否正確地噴射燃料。這同樣確保了將在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)的增大或者減小的準確性。
當噴射計數(shù)器值在圖4的步驟109中被減小時，從而將在內(nèi)燃機10的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射事件的次數(shù)變得小于0，ECU 20可以確定內(nèi)燃機10沒有適當?shù)夭僮?。這是因為噴射事件的次數(shù)小于0的事實意味著每一個燃料噴射器11將不被開啟，從而根據(jù)任一個噴射圖形將實現(xiàn)沒有燃料被噴射到內(nèi)燃機10中。當遇到這種情況時，ECU 20可以將內(nèi)燃機10發(fā)生故障的事實通知車輛操作者，并且啟動故障保險燃料噴射控制。
每次內(nèi)燃機操作范圍B、C、D和E中的一個被改變成另一個，第二實施例的ECU 20將優(yōu)化完成標記F設置為零以優(yōu)化充電電壓，但是可以設計成當啟動內(nèi)燃機10時或者在特定的循環(huán)中僅優(yōu)化充電電壓一次。
上述每一個實施例的共軌燃料噴射系統(tǒng)可以裝配有溫度傳感器，其安裝在噴射器驅(qū)動電路30上或者附近，以直接測量它的溫度。ECU 20可以使用溫度傳感器的輸出以確定噴射器驅(qū)動電路30的溫度。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照優(yōu)選實施例進行了描述從而有助于更好的理解，但是應當認為，本發(fā)明可以以各種方式實現(xiàn)，同時不脫離本發(fā)明的原理。因此，本發(fā)明應當理解成包括所有可能的實施例和對所示實施例的修改，所述可能的實施例和修改可以在不脫離由權利要求限定的本發(fā)明的原理的情況下實現(xiàn)。
權利要求
1.一種用于柴油機的燃料噴射控制設備，包括蓄壓器，燃料以受控壓力存儲在所述蓄壓器中；通電運行的噴射器，將存儲在所述蓄壓器中的燃料噴射到柴油機中；噴射器驅(qū)動電路，控制所述噴射器的通電；和控制器，確定多次噴射模式，在所述多次噴射模式中，燃料將在柴油機的工作循環(huán)中的順序的多次噴射中從所述噴射器被噴射到柴油機中，并且將噴射信號輸出到所述噴射器驅(qū)動電路以通過所述噴射器執(zhí)行多次噴射模式，所述控制器基于所述噴射器驅(qū)動電路的溫度確定將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)是否被允許在下面的范圍中增大，所述范圍確保柴油機的操作穩(wěn)定性，當確定出噴射的次數(shù)被允許增大時，所述控制器使得將在內(nèi)燃機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)增大。
2.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，所述控制器設計成執(zhí)行溫度確定功能以確定所述噴射器驅(qū)動電路的溫度。
3.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，當確定噴射的次數(shù)被允許增大時，所述控制器把將在內(nèi)燃機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)確定作為所述噴射器驅(qū)動電路的溫度的函數(shù)。
4.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，所述控制器存儲多個多次噴射圖形，所述噴射圖形限定在所述噴射器驅(qū)動電路的溫度方面彼此不同的多次噴射模式，并且選擇與所述噴射器驅(qū)動電路的溫度匹配的其中一個多次噴射圖形。
5.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，當柴油機至少在這樣的范圍中時，在所述范圍中，柴油機的速度低并且其上的負荷低，將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)被允許增大。
6.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，當確定出將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)不允許增加時，所述控制器使得將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)減小。
7.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，在執(zhí)行多次噴射模式后，所述控制器確定柴油機是否處于不穩(wěn)定的操作狀態(tài)，當確定出柴油機處于不穩(wěn)定的操作狀態(tài)時，所述控制器使得將在柴油機的隨后的工作循環(huán)中執(zhí)行的噴射的次數(shù)減小或者防止所述噴射次數(shù)被增加。
8.如權利要求1所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，所述噴射器驅(qū)動電路包括裝配有電容器的閥門開啟電流供應電路和閥門位置保持電流供應電路，當需要開啟所述噴射器時，閥門開啟電流供應電路從電容器釋放電能以向所述噴射器供應閥門開啟電流，在提供閥門開啟電流之后，所述閥門位置保持電流供應電路提供閥門位置保持電流，以將所述噴射器保持在給定的閥門位置，并且其中所述控制器在下面的范圍內(nèi)使得用于使所述閥門開啟電流供應電路的電容器充電的充電電壓減小，所述范圍確保柴油機的操作穩(wěn)定性。
9.如權利要求2所述的燃料噴射控制設備，其特征在于，所述控制器取樣給定的熱參數(shù)，所述熱參數(shù)是所述噴射器驅(qū)動電路中的熱平衡的函數(shù)，并且所述控制器使用所述熱參數(shù)以確定所述噴射器驅(qū)動電路的溫度。
全文摘要
提供一種用于柴油機的燃料噴射控制設備，該設備確定順序的噴射事件的次數(shù)，從而在內(nèi)燃機的每個工作循環(huán)中將燃料噴射到內(nèi)燃機中，并且在噴射器驅(qū)動電路的溫度的基礎上使它增加。當噴射器驅(qū)動電路的溫度相對低時，該設備增大噴射事件的次數(shù)以減小內(nèi)燃機中的燃燒程度，從而降低內(nèi)燃機的燃燒噪聲。
文檔編號F02D1/02GK101054927SQ200710097038
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權日2006年4月13日
發(fā)明者伴充 申請人:株式會社電裝