專利名稱：內(nèi)燃機高壓燃料輸送系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的高壓燃料輸送系統(tǒng)及其控制方法。
普通的高壓燃料輸送系統(tǒng)包括通向各個燃料噴射閥的輸送管、用于將高壓燃料泵送到輸送管中的高壓泵、以及低壓泵，低壓泵連接在高壓泵入流一側(cè)，以保證高壓泵能吸入燃料。
當發(fā)動機工作時，高壓泵對燃料進行泵送。這就使得輸送管中的壓力能保持在一數(shù)值上，該數(shù)值接近于實現(xiàn)良好的燃料噴射所需要的一高燃料壓力。但是，高壓泵通常是由發(fā)動機驅(qū)動的泵。因而，在起動發(fā)動機時，由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在起動期內(nèi)非常低，所以高壓泵不能泵送足夠量的燃料。結(jié)果就導致要用很長時間才能將輸送管中的燃料壓力升高到所需水平。
而在起動發(fā)動機時，等待如此長的時間將是不現(xiàn)實的。因而，通常是以犧牲良好的燃料噴射效果為代價，在輸送管中的燃料壓力尚未達到所需高壓時就開始執(zhí)行燃料噴射。
日本專利公開文件特開2000-8917中提出了如下的方法在起動發(fā)動機時，如果輸送管中的燃料壓力低于規(guī)定壓力，則就使低壓泵輸出的燃料經(jīng)過高壓泵直接引入到輸送管中，其中，例如通過將高壓泵上的溢流閥置于通流狀態(tài)就可使燃料從高壓泵通過。這樣，就以一燃料壓力(即輸送管壓力)執(zhí)行燃料噴射，該燃料壓力等于低壓泵的額定排出壓力。在另一方面，當輸送管中的燃料壓力等于或大于規(guī)定壓力時，就由高壓泵對輸送管進行加壓，并以高于低壓泵額定排出壓力的燃料壓力執(zhí)行燃料噴射。
當在極低溫度下起動發(fā)動機時，噴射入的燃料不易發(fā)生蒸發(fā)。為了能保證可靠的點火，基于這樣的假設(shè)噴射入的燃料只有部分發(fā)生蒸發(fā)，所以至少在執(zhí)行第一次燃料噴射時必須要向各個氣缸中噴射大量的燃料。
低壓泵一般是一電動泵。因而，低壓泵能從起動發(fā)動機的時刻開始泵送較多的燃料。因此，在上述日本專利公開文件2000-8917中所描述的高壓燃料輸送系統(tǒng)中，當以等于低壓泵額定排出壓力的壓力(輸送管中壓力)開始執(zhí)行燃料噴射時，在向第一氣缸噴射燃料之后，低壓泵馬上就可輸出大量的燃料，并將燃料輸送向輸送管。結(jié)果就是即使像在極低溫度下起動發(fā)動機那樣而向氣缸噴射大量的燃料，輸送管中的壓力也能立即達到了低壓泵的額定排出壓力。因此，對后續(xù)氣缸的燃料噴射將也是在低壓泵的額定排出壓力上進行的。但是，即使是以低壓泵的額定排出壓力進行噴射，由于噴射的穿透度(penetration)很低，很難使氣缸中的燃料達到所要求的蒸發(fā)量，也就是噴射入的燃料在很長一端距離上仍保持液態(tài)。結(jié)果就是發(fā)動機的起動性能很難令人滿意。
在另一方面，在極低溫度下起動發(fā)動機時，如果輸送管中的燃料是由高壓泵進行壓縮、且燃料噴射開始時的壓力高于低壓泵額定排出壓力，則能以令人滿意的方式向第一氣缸噴射燃料。但是，在發(fā)動機在極低溫度下起動的情況中，需要向第一氣缸噴射大量的燃料。在此情況下，在向第一氣缸噴射燃料之后，輸送管中的燃料壓力將變?yōu)榈陀诘蛪罕玫念~定排出壓力，這樣就造成問題很難再向后一氣缸噴射燃料。此外，高壓泵的尺寸很小。因而，即使在向后一氣缸噴射燃料之前高壓泵向輸送管泵送了燃料，但高壓泵每次排送出的燃料量常常小于在極低溫度下起動發(fā)動機時各個氣缸所需要的燃料噴射量。因而，即使向后一氣缸噴射燃料的壓力能高于低壓泵的額定排出壓力，但向剩余的所有氣缸噴射燃料的壓力將很難高于低壓泵的額定排出壓力。因而，也很難使發(fā)動機實現(xiàn)理想的起動。
本發(fā)明的第一方面涉及一種用于內(nèi)燃機的高壓燃料輸送系統(tǒng)。該高壓燃料輸送系統(tǒng)包括用于向多個燃料噴射閥輸送燃料的高壓部分；用于向高壓部分輸送燃料的高壓泵；以及用于向高壓泵輸送燃料的低壓泵。當起動發(fā)動機時，在高壓部分中的壓力被高壓泵泵升到一預(yù)定壓力之后，該高壓燃料輸送系統(tǒng)開始執(zhí)行燃料噴射，其中的預(yù)定壓力高于低壓泵的額定排出壓力。此外，在該高壓燃料輸送系統(tǒng)中，根據(jù)高壓部分向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量、以及高壓泵向高壓部分的燃料供應(yīng)量，這樣來設(shè)定開始執(zhí)行燃料噴射的預(yù)定壓力使各個燃料噴射閥向多個氣缸中各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力高于低壓泵的額定排出壓力。
當在起動發(fā)動機時，如果對各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的噴射量超過了每次燃料噴射時高壓泵的燃料排量，則要根據(jù)燃料消耗量和燃料供應(yīng)量來設(shè)定預(yù)定壓力。
當在起動發(fā)動機時，如果對各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的噴射量超過了高壓泵的最大燃料排量，則要根據(jù)燃料消耗量和燃料供應(yīng)量來設(shè)定預(yù)定壓力。
可估算出在一時間段內(nèi)高壓部分的壓力降，該時間段是指從向多個氣缸中的第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射到向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束或即將開始的這一時間段，其中，向最后一個氣缸噴射燃料是在最后進行的。在所得到的壓力降的基礎(chǔ)上來確定預(yù)定壓力，從而使高壓部分中的燃料壓力在對多個氣缸的各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時均高于低壓泵的額定排出壓力。
可基于高壓部分中的壓力降來估計出即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時高壓部分中的燃料壓力?？蛇@樣來確定出所述壓力降對于從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時開始到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時這一時間段，求得高壓部分向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與高壓泵向高壓部分輸送的燃料供應(yīng)量的差值，根據(jù)該差值得到所述壓力降?？蛇@樣來設(shè)定預(yù)定壓力使得估算出的燃料壓力高于低壓泵的額定排出壓力。
可根據(jù)高壓部分的壓力降來估算出在向多個氣缸中的最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束時高壓部分中的壓力?？筛鶕?jù)一段時間內(nèi)高壓部分向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與另一段時間內(nèi)高壓泵向高壓部分輸送的燃料供應(yīng)量的差值來確定出所述壓力降，其中的第一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束時的這一時間段，另一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的時間段。可這樣來設(shè)定預(yù)定壓力使得估算出的燃料壓力高于低壓泵的額定排出壓力。
可根據(jù)一段時間內(nèi)高壓部分向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與高壓泵向高壓部分輸送的燃料供應(yīng)量的差值來估算出高壓部分中的壓力降，其中的時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時這一時間段?？筛鶕?jù)估算出的壓力降來設(shè)定預(yù)定壓力，使得高壓部分中的燃料壓力在即將向最后一個氣缸噴射第一次燃料時能高于低壓泵的額定排出壓力。
可根據(jù)一段時間內(nèi)高壓部分向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與另一時間段內(nèi)高壓泵向高壓部分輸送的燃料供應(yīng)量的差值來估算出高壓部分中的壓力降，其中的第一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束時的這一時間段，另一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的時間段。可基于估算出的壓力降來設(shè)定預(yù)定壓力，從而使得高壓部分中的燃料壓力在即將向多個氣缸中的最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時能高于低壓泵的額定排出壓力。
可在大氣溫度低于規(guī)定值時計算所述壓力降，并根據(jù)計算出的壓力降來設(shè)定所述預(yù)定壓力。
壓力降的確定還可考慮入燃料彈性模量、以及高壓部分容量的影響。
可根據(jù)燃料的溫度確定其彈性模量。
本發(fā)明的第二方面涉及一種用于對內(nèi)燃機高壓燃料輸送系統(tǒng)進行控制的方法。該高壓燃料輸送系統(tǒng)包括用于向多個燃料噴射閥輸送燃料的高壓部分；用于向高壓部分輸送燃料的高壓泵；以及用于向高壓泵輸送燃料的低壓泵。該方法包括步驟計算出高壓部分向燃料噴射閥供應(yīng)的燃料消耗量；計算出高壓泵向高壓部分輸送的燃料供應(yīng)量；以及，根據(jù)燃料消耗量和燃料供應(yīng)量設(shè)定高壓部分中一預(yù)定壓力，在該預(yù)定壓力上，開始執(zhí)行燃料噴射，以使得各個燃料噴射閥向多個氣缸中每一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力都高于低壓泵的額定排出壓力。
高壓泵7將輸送管2中的燃料壓力保持在一個數(shù)值上，該數(shù)值接近于一燃料高壓目標值。高壓泵7是由發(fā)動機驅(qū)動的泵，其由一隨發(fā)動機曲軸一同轉(zhuǎn)動的凸輪7e驅(qū)動。在開始起動時，曲軸由一起動機(圖中未示出)帶動而轉(zhuǎn)動。起動機對一起動機開關(guān)的接通信號作出響應(yīng)而工作。高壓泵7通過一入流口7b將燃料吸入到一燃料缸7d中，并將燃料從一排出口7c排出。為此目的，高壓泵7具有一柱塞7a，其在燃料缸7d中滑動。入流口7b通過一低壓管8與低壓泵4的排出側(cè)相連接。排出口7c通過一高壓管11與輸送管2相連接。在低壓管8中也設(shè)置了一濾清器10，用于過濾掉燃料中的雜質(zhì)。
在高壓泵7的吸入行程中，一彈簧7f推動柱塞7a，從而擴大了燃料缸7d中的空間。在高壓泵7的排送行程中，凸輪7e推動柱塞7a，使得燃料缸7d中的空間減小。由一閥件16來開啟和關(guān)閉入流口7b。一彈簧16b將閥件16偏置向閥開啟方向。一電磁線圈16a由控制器100進行控制，且該電磁線圈對閥件16的偏置作用與彈簧的偏置力相反，以便促使閥件向關(guān)閉方向移動。在高壓泵7的吸入行程中，電磁線圈16a未通電，由此使閥件16受彈簧16b作用而開啟。結(jié)果就是，燃料被從低壓管8經(jīng)入流口7b抽吸到燃料缸7d中。如上所述那樣，此時抽吸入的燃料的壓力已經(jīng)被低壓泵4升高到了0.3Mpa。因而，在高壓泵7的吸入行程中，燃料在低壓管8中不會由于負壓而產(chǎn)生任何蒸氣。
在另一方面，在高壓泵7的排送行程中，以合適的正時規(guī)律向電磁線圈16a通電，從而關(guān)閉閥件16。在閥件16被關(guān)閉之前，燃料缸7d中的燃料會通過低壓管8返回到低壓泵4中，而不會被壓入到高壓輸送管2中。但在閥件16被關(guān)閉之后，燃料缸7d中的燃料就被泵送到輸送管2中。在該高壓燃料輸送系統(tǒng)中，每向兩個氣缸中噴射一次燃料，高壓泵7執(zhí)行一次排送行程。根據(jù)前一次對兩氣缸的燃料噴射量，對閥件16的關(guān)閉定時進行控制，從而調(diào)節(jié)要被泵送到輸送管2中的燃料量。以這樣的方式，就可以使輸送管2中的燃料壓力保持在接近高壓目標值的水平上。
在高壓管11中設(shè)置了一單向閥12，該單向閥在預(yù)定壓力時開啟，用于防止由高壓泵7產(chǎn)生的壓力波動而造成燃料回流。一壓力傳感器21監(jiān)控著輸送管2中的燃料壓力。由該壓力傳感器21檢測到的壓力信號被傳送給控制器100。然后，控制器100在所輸入壓力信號的基礎(chǔ)上，利用電磁線圈16a的通/不通電狀態(tài)來控制燃料噴射閥1的燃料噴射。
在由柱塞7a排送出的燃料中，那部分不需要的燃料將通過低壓管8返回到燃料箱3中。在此情況下，如果有不需要的燃料量要返回到燃料箱3中，則高壓燃料就會流回到低壓泵4中。為了防止出現(xiàn)這樣的回流，可用一安全閥將低壓管8與燃料箱3連通，該安全閥的開啟壓力略高于低壓泵4的額定排出壓力。
在發(fā)動機起動之后，只要高壓泵7的工作良好，就能根據(jù)需要地排送燃料，且能將輸送管2中的壓力保持在接近目標壓力值的水平上。結(jié)果就是，燃料噴射閥1能令人滿意地噴射燃料。
在發(fā)動機起動時，輸送管2中的燃料壓力降低到近似等于大氣壓力的水平上。因而，為了能開始執(zhí)行燃料噴射，必須要快速升高輸送管2中的燃料壓力。
如上所述，由于低壓泵4是電動泵，所以在從發(fā)動機開始起動那一時刻起，低壓泵短時間內(nèi)能泵送較多的燃料。因而，在起動發(fā)動機時，如果高壓泵7的閥件16保持在開啟狀態(tài)一甚至是在排送行程中，則低壓泵4排出的燃料就能通過高壓泵7持續(xù)不斷地輸送給輸送管2。因此，輸送管2中的壓力將迅速升高到低壓泵的額定排出壓力。
但是，即使是以低壓泵4的額定排出壓力對燃料進行噴射，當噴射入的燃料在氣缸中分散開時，由于噴射的穿透性很低，從而妨礙了噴射入的燃料與進氣在氣缸內(nèi)產(chǎn)生劇烈的摩擦。結(jié)果就是燃料既不能充分地霧化，也不能充分地蒸發(fā)。因而就不可能在氣缸內(nèi)形成具有優(yōu)良可點燃性的燃氣混合物。從而，在起動發(fā)動機時，最好能以至少高于低壓泵4額定排出壓力的壓力進行燃料噴射。
在本文的示例性實施方式中，在起動發(fā)動機時，一旦輸送管2中的壓力達到一預(yù)定壓力，就開始執(zhí)行燃料噴射，所述預(yù)定壓力高于低壓泵4的額定排出壓力。為了能將輸送管2中的壓力迅速升高到預(yù)定壓力，需要高壓泵7以最大的排送量來泵送燃料。為了作到這一點，在高壓泵7一開始執(zhí)行排送行程時，就必須要立即關(guān)閉閥件16。但在起動發(fā)動機時，不能確定出具體各個氣缸處于那一沖程，直到有一氣缸判斷傳感器檢測到脈沖才能完成氣缸的判別，其中的缸判斷傳感器每當?shù)谝粴飧谆蚱渌鼩飧走_到進氣上死點位置時就產(chǎn)生一個脈沖。換言之，起動時曲軸的轉(zhuǎn)角是不能確定的。因而，就不能判斷出與曲軸一同轉(zhuǎn)動的高壓泵7是否處于吸入行程或排送行程。因而，就不可能在排送行程剛一開始就關(guān)閉閥件16。
在本實施例中，至少在從開始起動發(fā)動機到能判斷出氣缸的這段時間內(nèi)，不向電磁線圈16a通電，并將閥件16保持在開啟狀態(tài)。這樣，就將燃料從低壓泵4泵送向輸送管2。當能判別出氣缸時，一旦高壓泵7開始執(zhí)行排送行程就立即關(guān)閉閥件16。結(jié)果就是高壓泵7以最大的排量向輸送管2泵送燃料。當輸送管2中的燃料壓力由于被不斷泵送燃料而達到預(yù)定壓力時，就開始進行燃料噴射。燃料的預(yù)定壓力為P，下文將對此進行描述。
可如下文這樣來對該示例性實施方式進行改動當發(fā)動機轉(zhuǎn)速處于起動階段時，在能判別氣缸之前，控制器100以一定的時間間隔重復(fù)地向電磁線圈16a發(fā)出關(guān)閉閥件16的指令，其中的時間間隔小于高壓泵7周期(即一吸入行程與一排送行程總時長)的一半。在此情況下，能確保閥件16在排送行程中是關(guān)閉的。一旦在排送行程中關(guān)閉閥件16之后，高壓泵7燃料缸7d中的燃料壓力就會升高，且如果不斷開對電磁線圈16a的供電，閥件16就一直保持關(guān)閉狀態(tài)。這樣，在排送行程中，在閥件16關(guān)閉之后高壓泵7就能泵送燃料。閥件16關(guān)閉指令的發(fā)送間隔時間越短，高壓泵7排送行程中閥件16的關(guān)閉時間就越早。這樣，甚至在氣缸能被判別出來之前，就能使高壓泵7以近乎最大排量泵送燃料。換言之，在起動發(fā)動機時，可通過以較短的周期發(fā)出關(guān)閉閥件16的指令而升高輸送管2中的燃料壓力。
在起動發(fā)動機時，由于氣缸中的溫度很低，第一次噴射到各個氣缸中燃料不能充分地蒸發(fā)。為了能確?？煽康匕l(fā)火，就必須要增加燃料的噴射量。當在非常低的溫度下起動發(fā)動機時，在第一次燃料噴射中，燃料在缸內(nèi)并不能充分地蒸發(fā)。因而，在第一次燃料噴射時，就尤其要加大燃料噴射量。
考慮到在車輛上的可安裝性以及成本上的原因，高壓泵7的尺寸一般很小。因而，并不準備用高壓泵7來噴射大量燃料。在該實施例中，每向兩個氣缸噴射燃料一次，高壓泵7才向輸送管2泵送一次燃料。但是，高壓泵的最大排量要小于在極低溫度條件下起動發(fā)動機時兩個氣缸所需噴射量的總和。事實上，當在極低溫度條件下起動發(fā)動機時，高壓泵的最大排量甚至要小于一個氣缸所需的燃料噴射量。換言之，當發(fā)動機在極低溫度條件下起動時，本示例實施例中的高壓泵在每次燃料噴射時的燃料排量小于對各氣缸的第一次燃料噴射量。下文將對每次燃料噴射時的燃料排量進行具體的描述。在該示例性實施例中，高壓泵在每次執(zhí)行排送時排出的燃料被用來向兩個氣缸進行燃料噴射。因而，每缸中的燃料噴射量將等于最大排量的一半。
現(xiàn)在簡單地假設(shè)在開始執(zhí)行燃料噴射時，輸送管2中的燃料壓力是預(yù)定值。特別是在極低溫度下起動發(fā)動機時，在向第一氣缸第一次噴射燃料之后，輸送管2中燃料的壓力將顯著降低。輸送管2中的燃料壓力在高壓泵泵送燃料之后立即就能達到設(shè)定壓力，且一旦輸送管2中的燃料壓力達到預(yù)定壓力，就開始第一次向第一氣缸中噴射燃料。因而，向第二氣缸第一次噴射然料時，由于高壓泵沒有泵送燃料，輸送管2燃料的壓力將降低。
如上所述，高壓泵的最大排量小于每缸的燃料噴射量。因而，即使高壓泵是以最大排量泵送燃料，在向第二氣缸執(zhí)行第一次噴射之前，輸送管2中的燃料壓力也不會恢復(fù)。由于之后還要向剩余的兩個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射，所以在向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時一即最后一次向各氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時，輸送管2中的燃料壓力會顯著地低于低壓泵的額定排出壓力。因而，至少是在最后一氣缸中，噴射的穿透性降低，燃料也不能充分地蒸發(fā)。因而，就不能保證在該氣缸中形成的易于點燃的燃氣混合物，從而幾乎肯定會出現(xiàn)點火不良的現(xiàn)象。于是，很難實現(xiàn)滿意的內(nèi)燃機起動。
在該示例性實施例中，在用多個燃料噴射閥向各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射之前，先按照如下的方程(1)計算出從向第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射到即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的這段時間內(nèi)、輸送管2中的燃料壓力降dP。不但在極低溫度下起動發(fā)動機時執(zhí)行該計算過程，而且在發(fā)動機一般起動時也執(zhí)行該計算。這樣來設(shè)定開始向第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的輸送管2燃料壓力使得向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力高于低壓泵的額定排出壓力。
dP＝(Q*n1-TAU*n2)*A/V (1)在上述方程(1)中，“V”是高壓燃料輸送系統(tǒng)中高壓部分的容積，高壓部分例如為輸送管2、高壓管11以及通向各燃料噴射閥1的燃料管?！癚”是指在向各氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射過程中、高壓泵每次排送出的燃料排量，且“n1”是指高壓泵在從向第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射到即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的這段時間內(nèi)排送燃料的次數(shù)。因而，“Q*n1”就代表在從向第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射到即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射這段時間內(nèi)、對高壓部分的燃料供應(yīng)量。在本示例性實施例中，內(nèi)燃機為四缸發(fā)動機，且每向兩個氣缸噴射一次燃料，高壓泵排送一次燃料。至少在向各個氣缸執(zhí)行第一次噴射過程中，高壓泵以最大排量向高壓部分泵送燃料。因而，“Q”為高壓泵的最大排量，“n1”即等于一次。
“TAU”是在第一次燃料噴射過程中每個氣缸的燃料噴射量，該噴射量由發(fā)動機溫度等因素決定，且“n2”是指從向第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射到即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射這段時間內(nèi)執(zhí)行噴射的次數(shù)。換言之，“n2”等于內(nèi)燃機的缸數(shù)減一。因而，“TAU*n2”就代表從向第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射到即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射這段時間內(nèi)、高壓部分的燃料消耗量?！癆”為燃料的彈性模量?！癆”可以取定值，但最好是隨燃料溫度進行變化。
在發(fā)動機停機之后，如要重新起動發(fā)動機，則除非是氣缸溫度足夠高，否則，燃料壓力降dP必然為負值，從而，在向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的燃料壓力小于開始向第一氣缸噴射燃料時的壓力。設(shè)定開始向第一氣缸第一次噴射燃料時的壓力P，以滿足如下方程(2)給出關(guān)系P+dP＝P1+a (2)式中“P+dP”代表在向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射之前高壓部分中的燃料壓力，“P1”代表低壓泵的額定排出壓力，“a”為常數(shù)。這樣，對燃料壓力P的設(shè)定就考慮到了燃料的壓力降dP。如果向各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的噴射量較小，且dP為正值，則將dP設(shè)定為零。這樣就能防止燃料壓力P被設(shè)定為低于低壓泵額定排出壓力的數(shù)值，因而，就能防止執(zhí)行第一次燃料噴射(向各缸的第一次燃料噴射)時的壓力低于低壓泵的額定排出壓力。當然，在此情況中，可將高壓泵的燃料排量從最大排量減小，以使得dP等于零?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)從發(fā)動機開始轉(zhuǎn)動到向第一缸第一次噴射燃料這段時間內(nèi)高壓泵7排送燃料的次數(shù)、以及每次排送出的燃料量來調(diào)節(jié)燃料壓力P。
以這樣的方式，向各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射(包括向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射)時的壓力都大于低壓泵的額定排出壓力。這樣就能防止由于燃料霧化壓力的降低而造成霧化燃料的蒸發(fā)性變劣。因而，就可以保持混合物具有良好的點燃性能，并防止了點火不良的出現(xiàn)。結(jié)果就是就能順利地起動發(fā)動機。
在該示例性實施例中，這樣來設(shè)定開始執(zhí)行第一次燃料噴射(即向第一缸執(zhí)行第一次噴射)時輸送管2中的燃料壓力使得即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力高于低壓泵的額定排出壓力。但是，作為備選方案，也可以這樣來設(shè)定執(zhí)行第一次燃料噴射(即向第一缸執(zhí)行第一次噴射)時輸送管2中的燃料壓力使得向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束時的壓力高于低壓泵的額定排出壓力。在此情況下，在向最后一個氣缸執(zhí)行第一次噴射的過程中，噴射壓力不會低于低壓泵的額定排出壓力，從而能更為理想地向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射。為了以這樣的方式設(shè)定燃料壓力，燃料噴射的次數(shù)“n2”要包括向最后一個氣缸執(zhí)行第一次噴射這一次，“n2”就變?yōu)樵趶南虻谝粴飧讏?zhí)行第一次燃料噴射到向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射這段時間內(nèi)的噴射次數(shù)，用該“n2”值來計算出壓力降dP。
在該示例性實施例中，在起動發(fā)動機時，為了設(shè)定在開始執(zhí)行第一次燃料噴射時(即向第一缸執(zhí)行第一次燃料噴射)的壓力，始終要估算即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次噴射時高壓部分中的燃料壓力。但是，在發(fā)動機暖機起動時，各個氣缸的第一次燃料噴射量并不大，因而壓力降dP也不會太大。因此，即使將開始執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力固定為一個略高數(shù)值，在向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時、輸送管2中的燃料壓力也不會等于或低于低壓泵的額定排出壓力。當在極低溫度下起動發(fā)動機時，在向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時、輸送管2中的燃料壓力就可能會等于或低于低壓泵的額定排出壓力。因而，只有在極低溫度下起動發(fā)動機時，才對開始執(zhí)行第一次燃料噴射(向第一缸執(zhí)行第一次燃料噴射)時的燃料壓力進行設(shè)定。換言之，只有當發(fā)動機在極低溫度下起動時，才計算壓力降dP，并估算即將向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時、輸送管2中的燃料壓力。如果向各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的噴射量超過了對應(yīng)每次噴射時高壓泵的排量，則向最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力將顯著低于開始向第一缸執(zhí)行第一次噴射時的燃料壓力。因此，只有當向各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的噴射量超過對應(yīng)每次噴射高壓泵的排量時，才按照方程(1)、(2)來設(shè)定向第一缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的燃料壓力。
所示示例性實施例中的控制器100可以用一個或多個可編程通用計算機來實現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以領(lǐng)會可用這樣一種單片專用集成電路(例如ASIC特定用途集成電路)來作為該控制器其具有一主或中央處理器部分，用于執(zhí)行系統(tǒng)層次上的總體控制，并包括多個分散的部分，用于在中央處理器部分的控制下執(zhí)行各種不同的專用運算、功能或其它處理?？刂破饕部梢允嵌鄠€離散的專用或可編程集成電路、或是其它的電子電路或裝置(例如硬件化的電子電路或邏輯電路—例如分立元件電路或PLD、PLA、PAL等可編程邏輯裝置)?？捎煤线m的可編程通用計算機來實現(xiàn)控制器，例如可用一微處理器、微控制器或其它的處理器裝置(CPU或MPU)，它們可以是單獨的，也可以與一個或多個外周數(shù)據(jù)/信號處理裝置(例如為集成電路)配合?？傮w來講，可用任何的裝置或裝置組合來作為該控制器，只要在該裝置或組件上，一有限狀態(tài)機能執(zhí)行上述處理過程即可?？捎梅植际降奶幚眢w系來達到最大的數(shù)據(jù)/信號處理能力和最快的處理速度。
盡管上文參照優(yōu)選的示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但可以理解本發(fā)明并不僅限于所公開的實施例或結(jié)構(gòu)。與此相反，本發(fā)明應(yīng)當涵蓋各種變型和等效設(shè)計。此外，盡管所公開發(fā)明中的各個元件被表示為各種組合形式或結(jié)構(gòu)，但它們只是示例性的，其它的組合形式和結(jié)構(gòu)—包括元件的增加/減少或者是只采用單個元件，都是在本發(fā)明的設(shè)計思想和保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機的高壓燃料輸送系統(tǒng)，包括用于向多個燃料噴射閥輸送燃料的高壓部分(2，11)；用于向高壓部分(2，11)輸送燃料的高壓泵(7)；以及用于向高壓泵(7)輸送燃料的低壓泵(4)，其特征在于，包括控制裝置(100)，用于根據(jù)從高壓部分(2，11)向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量、以及高壓泵(7)向高壓部分(2，11)的燃料供應(yīng)量來設(shè)定開始執(zhí)行燃料噴射時的預(yù)定壓力，使得各個燃料噴射閥向多個氣缸中各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力高于低壓泵(4)的額定排出壓力，其中，當高壓部分(2，11)中的壓力由高壓泵(7)提高到預(yù)定壓力之后，開始向多個氣缸中的第一缸執(zhí)行第一次噴射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于在起動發(fā)動機時，當對多個氣缸中的各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的噴射量超過了每次燃料噴射時高壓泵(7)的燃料排量時，根據(jù)燃料消耗量和燃料供應(yīng)量來設(shè)定所述預(yù)定壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于在起動發(fā)動機時，當對多個氣缸中的各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的噴射量超過了高壓泵(7)的最大燃料排量時，根據(jù)燃料消耗量和燃料供應(yīng)量來設(shè)定所述預(yù)定壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于估算出從向多個氣缸中的第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射到向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束或即將開始的這一期間內(nèi)的高壓部分(2，11)的壓力降，其中，向最后一個氣缸噴射燃料是在最后進行的，在所得到的壓力降的基礎(chǔ)上來確定預(yù)定壓力，從而使高壓部分(2，11)中的燃料壓力在對多個氣缸的各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時均高于低壓泵(4)的額定排出壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于基于高壓部分(2，11)中的壓力降來估算出即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時高壓部分(2，11)中的燃料壓力，所述壓力降是根據(jù)一段時間內(nèi)高壓部分(2，11)向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與高壓泵(7)向高壓部分(2，11)輸送的燃料供應(yīng)量的差值確定出的，所述時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時開始到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射的這一時間段，可這樣來設(shè)定預(yù)定壓力使得估算出的燃料壓力高于低壓泵(4)的額定排出壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于基于高壓部分(2，11)的壓力降估算出在向多個氣缸中的最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束時高壓部分(2，11)中的壓力，根據(jù)一段時間內(nèi)高壓部分(2，11)向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與另一段時間內(nèi)高壓泵(7)向高壓部分(2，11)輸送的燃料供應(yīng)量的差值來確定出所述壓力降，其中的所述一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束時的這一時間段，所述另一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的時間段，預(yù)定壓力被設(shè)定成使得估算出的燃料壓力高于低壓泵(4)的額定排出壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于高壓部分(2，11)中的壓力降可被估算出，所述壓力降是根據(jù)一段時間內(nèi)高壓部分(2，11)向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與高壓泵(7)向高壓部分(2，11)輸送的燃料供應(yīng)量的差值估算出的，其中的時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時這一時間段，根據(jù)估算出的壓力降來設(shè)定預(yù)定壓力，使得高壓部分(2，11)中的燃料壓力在即將向最后一個氣缸噴射第一次燃料時能高于低壓泵(4)的額定排出壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于高壓部分(2，11)中的壓力降可被估算出，所述壓力降是根據(jù)一段時間內(nèi)高壓部分(2，11)向燃料噴射閥供應(yīng)燃料的消耗量與另一時間段內(nèi)高壓泵(7)向高壓部分(2，11)輸送的燃料供應(yīng)量的差值來估算出的，其中所述一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射結(jié)束時的這一時間段，所述另一時間段是指從向多個氣缸中第一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時到即將向多個氣缸中最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的時間段，基于估算出的壓力降來設(shè)定預(yù)定壓力，使得高壓部分(2，11)中的燃料壓力在即將向多個氣缸中的最后一個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時能高于低壓泵(4)的額定排出壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于當大氣溫度低于規(guī)定值時計算所述壓力降，并根據(jù)計算出的壓力降設(shè)定所述預(yù)定壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于壓力降的確定還考慮了燃料彈性模量、以及高壓部分(2，11)容量的影響。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于燃料的彈性模量是基于其溫度確定的。
12.一種用于控制內(nèi)燃機高壓燃料輸送系統(tǒng)的方法，所述高壓燃料輸送系統(tǒng)包括用于向多個燃料噴射閥輸送燃料的高壓部分(2，11)、用于向高壓部分(2，11)輸送燃料的高壓泵(7)、以及用于向高壓泵(7)輸送燃料的低壓泵(4)，其特征在于該方法包括步驟計算出高壓部分(2，11)向燃料噴射閥供應(yīng)的燃料消耗量；計算出高壓泵(7)向高壓部分(2，11)輸送的燃料供應(yīng)量；以及根據(jù)燃料消耗量和燃料供應(yīng)量設(shè)定高壓部分(2，11)中一預(yù)定壓力，在該預(yù)定壓力上，開始執(zhí)行燃料噴射，以使得各個燃料噴射閥向多個氣缸中每一氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力都高于低壓泵(4)的額定排出壓力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于內(nèi)燃機的高壓燃料輸送系統(tǒng)，其包括用于向多個燃料噴射閥輸送燃料的高壓部分(2)、高壓泵(7)、以及用于向高壓泵(7)輸送燃料的低壓泵(4)。當起動發(fā)動機時，在高壓部分中的壓力被高壓泵(7)泵升到一預(yù)定壓力之后，高壓燃料輸送系統(tǒng)開始執(zhí)行燃料噴射，其中的預(yù)定壓力高于低壓泵(4)的額定排出壓力。根據(jù)高壓部分(2)向燃料噴射閥(1)供應(yīng)燃料的消耗量、以及高壓泵(7)向高壓部分(2)的燃料供應(yīng)量來設(shè)定開始執(zhí)行燃料噴射時的預(yù)定壓力，使各個燃料噴射閥向多個氣缸中各個氣缸執(zhí)行第一次燃料噴射時的壓力高于低壓泵的額定排出壓力。
文檔編號F02M37/00GK1427147SQ02157160
公開日2003年7月2日 申請日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月18日
發(fā)明者小島進 申請人:豐田自動車株式會社