專利名稱：增壓共軌燃料噴射裝置及其燃料噴射控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料噴射控制方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種增壓共軌燃料噴射裝置，它包括增壓裝置，從共軌供應(yīng)而來的燃料的壓力在該增壓裝置中進(jìn)一步升高，并且該燃料從燃料噴射閥噴射，本發(fā)明另外還涉及一種燃料噴射控制方法。
2.背景技術(shù)常見有一種所謂的共軌燃料噴射裝置，其中從燃料泵供應(yīng)而來的高壓燃料被儲(chǔ)存在一個(gè)共軌系統(tǒng)(蓄能器)中，這些燃料被供應(yīng)至設(shè)于內(nèi)燃機(jī)每個(gè)氣缸中的缸內(nèi)燃料噴射閥中，從而使燃料被直接噴射到每個(gè)氣缸的燃燒室內(nèi)。
在該共軌燃料噴射裝置中，在共軌中的壓力可以被控制在一個(gè)給定值。因此，燃料噴射閥的噴射率可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而被控制為一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?，從而不管發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)如何，都可以在氣缸內(nèi)維持一個(gè)良好的燃燒狀態(tài)。
特別地，在直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料能夠被噴射到氣缸內(nèi)的燃料噴射時(shí)間是有限的，這取決于燃料噴射時(shí)間和活塞位置之間的關(guān)系。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，燃料實(shí)際能夠被噴射的時(shí)間變得相當(dāng)短，因此難以將大量燃料供應(yīng)給氣缸。但是，在該共軌燃料噴射裝置中，不管發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速如何，燃料噴射壓力都可以維持在一個(gè)較高的值。因此，通過使用該共軌燃料噴射裝置，可以在短時(shí)間內(nèi)將大量燃料供應(yīng)到燃燒室內(nèi)，從而能夠在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中獲得高轉(zhuǎn)速和高的輸出。
同時(shí)，由于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中一般都進(jìn)行增壓，因此需要通過提高燃料噴射量和使用增壓而進(jìn)一步提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出，并從而需要進(jìn)一步增大燃料噴射壓力，以進(jìn)一步提高供應(yīng)到氣缸中的燃料量。
但是，在該共軌燃料噴射裝置中，燃料噴射壓力已經(jīng)被設(shè)定為接近極限值的一個(gè)較高的值(如大約180MPa)。因此，為了進(jìn)一步提高共軌中的燃料壓力，有必要提高燃料噴射系統(tǒng)所有部件如燃料泵、共軌和輸送管的設(shè)計(jì)壓力。但是，考慮到成本提高和可靠性降低的問題，提高燃料噴射系統(tǒng)所有部件的設(shè)計(jì)壓力是不實(shí)際的。
因此，為了解決這些問題，提出了一種增壓共軌燃料噴射裝置。在該增壓共軌燃料噴射裝置中，在共軌中的燃料壓力被設(shè)定為基本等于或低于傳統(tǒng)裝置的共軌中的燃料壓力，并應(yīng)用了一個(gè)增壓裝置來進(jìn)一步提高從共軌供應(yīng)到燃料噴射閥的燃料壓力，該增壓裝置被設(shè)在盡可能靠近燃料噴射閥的噴嘴孔的一個(gè)部分上。
在該增壓共軌燃料噴射裝置中，由于增壓裝置被用于進(jìn)一步提高從共軌供應(yīng)到燃料噴射閥的燃料壓力，通過僅將從增壓裝置到燃料噴射閥部分的設(shè)計(jì)壓力設(shè)定為一個(gè)較高的值，而將諸如燃料泵和共軌等部件的設(shè)計(jì)壓力設(shè)定為基本等于(或低于)傳統(tǒng)裝置中的設(shè)計(jì)壓力，燃料噴射閥的實(shí)際燃料噴射壓力就可以被設(shè)定為一個(gè)更高的值(如大約250MPa)。因此，可以增加燃料噴射壓力的同時(shí)抑制成本的較大增長。
公開的PCT申請No.JP-T-2002-539372的日文翻譯公開了這樣一種使用這種燃料增壓裝置的增壓共軌燃料噴射裝置的一個(gè)例子。
在公開的PCT申請No.JP-T-2002-539372的日文翻譯中所公開的增壓共軌燃料噴射裝置中，包括增壓活塞的增壓單元被用作為增壓裝置。該增壓單元被設(shè)在共軌和燃料噴射閥的噴嘴之間。該增壓活塞是通過將一個(gè)大直徑的受壓活塞和一個(gè)小直徑的加壓活塞連接而形成的。該增壓活塞根據(jù)受壓活塞和加壓活塞之間的面積比而對燃料進(jìn)行加壓。即，在該增壓活塞中，共軌中的燃料壓力作用在大直徑的受壓活塞上，從而使自共軌供應(yīng)到加壓室的燃料被小直徑的加壓活塞增壓。因此，供應(yīng)到燃料噴射閥中的燃料的壓力可以被提高到高于共軌中燃料壓力的一個(gè)值，這個(gè)值是根據(jù)大直徑活塞和小直徑活塞之間的面積比而決定的。
在公開的PCT申請No.JP-T-2002-539372的日文翻譯中所公開的增壓共軌燃料噴射裝置中，該增壓裝置提高供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力。因此，不需增大整個(gè)燃料噴射裝置各部件的設(shè)計(jì)壓力，就可以提高燃料噴射壓力。
但是，在設(shè)有增壓裝置而提高燃料噴射壓力的情況下，若應(yīng)用與在傳統(tǒng)共軌燃料噴射裝置中應(yīng)用的相同的燃料噴射控制時(shí)，該控制會(huì)變得復(fù)雜。
在傳統(tǒng)的共軌燃料噴射裝置中，與一次噴射的燃料量相比，共軌的體積被設(shè)定成足夠大，在整個(gè)燃料噴射過程(燃料噴射閥打開的時(shí)期)中，供應(yīng)到燃料噴射閥中的燃料壓力是恒定的。
因此，在傳統(tǒng)的共軌燃料噴射裝置中，燃料噴射量是基于發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件(加速踏板操作量(加速踏板的下降量)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)、并使用一個(gè)預(yù)先制好的數(shù)字表格(圖)而決定的。然后，基于該決定的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、并使用預(yù)先準(zhǔn)備好的、將燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為參數(shù)的各自的圖，決定所需的共軌燃料壓力(燃料噴射壓力)和噴射定時(shí)(噴射開始時(shí)刻)。另外，通過使用將燃料噴射量和共軌壓力作為參數(shù)的圖，決定燃料噴射時(shí)間(燃料噴射閥被打開的時(shí)間)。
同時(shí)，在使用如公開的PCT申請No.JP-T-2002-539372的日文翻譯中所公開的包括增壓活塞的增壓共軌燃料噴射裝置時(shí)，在開始操作增壓裝置后，需要一段時(shí)間才能使燃料壓力提高到最終的壓力(增壓壓力)，而燃料壓力隨時(shí)間而變化(增加)直到達(dá)到增壓壓力。因此，當(dāng)燃料噴射時(shí)間與增壓時(shí)間重合時(shí)，在燃料噴射過程中，燃料噴射壓力是變化的。
因此，即使確定了目標(biāo)燃料壓力，例如，基于燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而確定的，也有必要考慮從增壓裝置操作開始到燃料噴射開始的時(shí)期(增壓時(shí)期)的燃料壓力的升高以及增壓開始時(shí)刻而進(jìn)行附加的復(fù)雜計(jì)算，以便確定實(shí)際燃料噴射壓力變?yōu)榈扔谏鲜龅哪繕?biāo)燃料壓力的時(shí)刻。
此外，在根據(jù)傳統(tǒng)方法使用將燃料噴射量和共軌壓力作為參數(shù)的圖而決定燃料噴射時(shí)間的情況下，當(dāng)噴射期間燃料噴射壓力變化(即，噴射率變化)時(shí)，由于燃料噴射時(shí)間是根據(jù)獲得用于決定燃料噴射時(shí)間的燃料壓力處的時(shí)間點(diǎn)而變化的，因此有必要，例如，根據(jù)增壓期間燃料噴射壓力的變化方式以及噴射開始時(shí)刻，而提供使用多種參數(shù)的圖。這樣，燃料噴射時(shí)間的計(jì)算就變得復(fù)雜。
因此，在使用增壓共軌燃料噴射裝置的情況下，若使用與在傳統(tǒng)方法中使用的相同的圖而進(jìn)行燃料噴射控制，該控制會(huì)變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種增壓共軌燃料噴射裝置及其燃料噴射控制方法，該方法不需增加圖和參數(shù)的數(shù)量就可以簡化該增壓共軌燃料噴射裝置的控制。
本發(fā)明的一方面涉及用于控制增壓共軌燃料噴射裝置的燃料噴射特性的一種燃料噴射控制方法。該增壓共軌燃料噴射裝置包括燃料噴射閥，它將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)；共軌，它儲(chǔ)存具有預(yù)定壓力的燃料，并將這些燃料供應(yīng)給燃料噴射閥；以及增壓裝置，用于把從共軌供應(yīng)到燃料噴射閥中的燃料的壓力提高到一個(gè)預(yù)定的增壓，該壓力高于共軌中燃料的預(yù)定壓力。該增壓共軌燃料噴射裝置通過操作增壓裝置而進(jìn)行增壓燃料噴射，從而在必要時(shí)提高燃料噴射閥的燃料噴射壓力。該燃料噴射控制方法包括以下步驟在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而決定燃料噴射量，即從燃料噴射閥噴射的燃料量；以及基于預(yù)先利用所決定的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而設(shè)定的關(guān)系而確定增壓時(shí)間，該增壓時(shí)間被定義為從增壓裝置開始操作直到燃料噴射開始之間的時(shí)間間隔。
也就是說，在第一方面，燃料噴射量是基于發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)如加速踏板操作量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、并利用一個(gè)預(yù)先制定的數(shù)字圖等而被確定的。然后，利用一個(gè)預(yù)定函數(shù)(例如，一個(gè)數(shù)字圖)，基于所確定的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而確定增壓時(shí)間。
當(dāng)增壓裝置開始增大供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力時(shí)，燃料壓力開始提高。一段時(shí)間之后，燃料壓力達(dá)到預(yù)定的增壓壓力，即高于共軌壓力的一個(gè)壓力，并變?yōu)楹愣?。在燃料壓力開始增壓之后，燃料壓力隨時(shí)間的變化根據(jù)共軌壓力、增壓裝置的規(guī)格等而變化。但是，當(dāng)共軌壓力和增壓裝置的規(guī)格確定時(shí)，燃料壓力開始增壓之后(例如，輸出一個(gè)指令信號(hào)給增壓裝置之后)的燃料壓力只由燃料壓力開始增壓后的經(jīng)歷時(shí)間而決定。
因此，在這種情況下，當(dāng)確定了增壓時(shí)間時(shí)，該增壓時(shí)間被定義為從增壓裝置開始操作(燃料壓力實(shí)際開始被增大)時(shí)直到燃料噴射開始時(shí)之間的時(shí)間，也確定了燃料噴射開始時(shí)的燃料噴射壓力以及燃料噴射開始后的燃料噴射壓力變化。因此，燃料噴射特性(例如，燃料噴射率的變化)可以僅用增壓時(shí)間來表達(dá)。
根據(jù)本發(fā)明，在每個(gè)共軌壓力下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所需的燃料噴射量預(yù)先獲得增壓時(shí)間，使得可以獲得最佳燃料噴射特性如最佳燃料噴射率。在實(shí)際的燃料噴射控制中，基于利用燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而預(yù)先確定的關(guān)系來確定所需的增壓時(shí)間。
因此，即使在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)也可以容易地控制燃料噴射特性，而無需增加用于計(jì)算的參數(shù)數(shù)量，或使控制變得復(fù)雜。
使得可以獲得最佳燃料噴射特性的增壓時(shí)間可以預(yù)先根據(jù)燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而獲得，例如通過使用實(shí)際的燃料噴射裝置而進(jìn)行試驗(yàn)，而增壓時(shí)間的數(shù)值可以以三維數(shù)字圖的形式而被存儲(chǔ)在一個(gè)控制裝置中，在該圖中使用燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為參數(shù)。
在第一方面中，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，可以將共軌中的燃料壓力控制為一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)無關(guān)的恒定的基準(zhǔn)油軌壓力，可以基于利用燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而定義的關(guān)系來確定燃料噴射開始時(shí)刻，并且可以基于所決定的燃料噴射開始時(shí)刻和增壓時(shí)間確定增壓裝置操作開始時(shí)刻，即增壓裝置開始操作的時(shí)刻。因?yàn)楫?dāng)根據(jù)燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定增壓時(shí)期時(shí)不需要提供對于每個(gè)共軌壓力的圖，所以簡化了增壓時(shí)間的計(jì)算。
在第一方面中，象傳統(tǒng)情況那樣基于燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定燃料噴射定時(shí)(燃料噴射開始時(shí)刻)。但是，一旦燃料噴射定時(shí)被確定，基于進(jìn)而計(jì)算得到的增壓時(shí)間，就可確定增壓裝置的操作開始時(shí)刻，即燃料壓力開始增壓的增壓開始時(shí)刻。因此，增壓開始時(shí)刻可以容易地被計(jì)算得到。
因此，根據(jù)本發(fā)明，即使在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，也可以容易地控制燃料噴射特性，而無需增加用于計(jì)算的參數(shù)數(shù)量，或使控制變得復(fù)雜。
在涉及第一方面的一方面中，在燃料噴射開始早于增壓裝置操作開始的情況下，增壓時(shí)間可以被設(shè)定為負(fù)值，而在燃料噴射開始晚于增壓裝置操作開始的情況下，增壓時(shí)間可以被設(shè)定為正值。利用這種設(shè)計(jì)，可以用一個(gè)數(shù)字圖或一個(gè)關(guān)系表達(dá)式來表示燃料噴射開始早于增壓裝置操作開始(即，在燃料噴射時(shí)間的至少一部分中在基準(zhǔn)油軌壓力下進(jìn)行燃料噴射的情況)和燃料噴射開始晚于增壓裝置操作開始這兩種情況下的增壓時(shí)間值。因此，在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)可以進(jìn)一步簡化燃料噴射特性的控制。
在涉及第一方面的一方面中，增壓裝置的操作開始時(shí)刻和燃料噴射定時(shí)之間的關(guān)系可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而被設(shè)定成(1)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于中等負(fù)荷的情況下，燃料噴射開始在增壓裝置操作開始之前，而燃料噴射在增壓裝置操作開始之后并在從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力達(dá)到增壓壓力之前結(jié)束；(2)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于低于中等負(fù)荷的負(fù)荷下的情況下，燃料噴射在增壓裝置操作開始前結(jié)束；(3)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于最大扭矩點(diǎn)附近的情況下，燃料噴射在增壓裝置操作開始后、并在從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力達(dá)到增壓壓力之前開始，而燃料噴射在燃料壓力達(dá)到增壓壓力之后結(jié)束；以及(4)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于最大輸出點(diǎn)附近的情況下，燃料噴射在增壓裝置操作開始后、并在從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力達(dá)到增壓壓力之后才開始。利用這種設(shè)計(jì)，由于增壓時(shí)間根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而變化，在從燃料噴射開始直到燃料噴射結(jié)束期間，燃料噴射壓力的變化方式根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而變化。因此，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而將燃料噴射率設(shè)定為最佳值，并可以在任何的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下保持最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒狀態(tài)。
在第一方面和涉及第一方面的方面的每個(gè)中，可以獲得避免增加圖和參數(shù)數(shù)量并簡化使用增壓共軌燃料噴射裝置時(shí)的控制的共同效果。
在涉及第一方面的一方面中，在燃料噴射的結(jié)束早于增壓裝置操作的開始的情況下，該增壓裝置可以禁止被操作。利用這種設(shè)計(jì)，在沒有操作增壓裝置的情況下進(jìn)行燃料噴射時(shí)，即，以基準(zhǔn)油軌壓力進(jìn)行燃料噴射時(shí)，增壓裝置禁止被操作。當(dāng)增壓裝置操作時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)增壓裝置的動(dòng)力增加，被用作為工作機(jī)油的泄漏燃料的消耗量也增加。因此，在以基準(zhǔn)油軌壓力進(jìn)行燃料噴射時(shí)，通過禁止操作增壓裝置，可以避免動(dòng)力和泄漏燃料的增加。
在涉及第一方面的方面中，可以在增壓燃料噴射和增壓裝置處于非工作狀態(tài)下進(jìn)行的正常壓力燃料噴射之間進(jìn)行切換；基準(zhǔn)油軌壓力可以被設(shè)定為等于增壓燃料噴射過程的最低燃料噴射壓力的一個(gè)值；而在進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)需要低于基準(zhǔn)油軌壓力的燃料噴射壓力的情況下，通過打開設(shè)于共軌中的減壓閥，共軌中的燃料壓力可以被設(shè)定為低于基準(zhǔn)油軌壓力的一個(gè)值。利用這種設(shè)計(jì)，與增壓燃料噴射過程中的最低壓力和基準(zhǔn)油軌壓力之間的差較大的情況相比，增壓裝置的增壓比(增壓壓力和共軌壓力之間的比值)可以設(shè)定為一個(gè)較小的值。另外，還可以減少用于驅(qū)動(dòng)增壓裝置的動(dòng)力和用于操作增壓裝置的泄漏燃料量。
在涉及第一方面的方面中，可以在增壓燃料噴射和增壓裝置處于非工作狀態(tài)下進(jìn)行的正常壓力燃料噴射之間進(jìn)行切換；基準(zhǔn)油軌壓力可以被設(shè)定為等于增壓燃料噴射過程的最低燃料噴射壓力的一個(gè)值；而在進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)需要低于基準(zhǔn)油軌壓力的燃料噴射壓力的情況下，通過控制用于把燃料供應(yīng)給共軌的高壓燃料噴射泵的排放流量，共軌中的燃料壓力可以被設(shè)定為低于基準(zhǔn)油軌壓力的一個(gè)值。利用這種設(shè)計(jì)，增壓裝置的增壓比(增壓壓力和共軌壓力之間的比值)可以被設(shè)定為一個(gè)較小的值。另外，還可以減少用于驅(qū)動(dòng)增壓裝置的動(dòng)力和用于操作增壓裝置的泄漏燃料量。
另外，在進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)燃料噴射壓力被設(shè)定為低于基準(zhǔn)油軌壓力的情況下，不是使用減壓閥，而是通過控制供應(yīng)給共軌的燃料量，減小共軌壓力。因此，可以避免不必要的高壓燃料供應(yīng)，并減小用于高壓燃料噴射泵的驅(qū)動(dòng)力。
在涉及第一方面的一個(gè)方面中，增壓燃料噴射可以在發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高負(fù)荷下的第一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中進(jìn)行；正常壓力燃料噴射可以在發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低于高負(fù)荷的一個(gè)負(fù)荷下的第二個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中，將燃料噴射壓力設(shè)定為低于基準(zhǔn)油軌壓力的情況下進(jìn)行；另外可以在第一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中、在第一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域和第二個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域之間的邊界附近，設(shè)置一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域，在該發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中，燃料噴射可以在共軌燃料壓力被設(shè)定為等于基準(zhǔn)油軌燃料壓力、并且增壓裝置處于非工作狀態(tài)的情況下進(jìn)行。利用這種設(shè)計(jì)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被實(shí)際操作時(shí)，正常壓力燃料噴射在一個(gè)較寬的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中進(jìn)行。因此，可以避免由于增壓裝置工作而引起的動(dòng)力消耗和泄漏燃料的增加。
另外，如上所述，基準(zhǔn)油軌壓力被設(shè)定為增壓燃料噴射過程中的最低燃料噴射壓力。因此，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而連續(xù)地改變?nèi)剂蠂娚鋲毫?。也就是說，可以在低于基準(zhǔn)油軌壓力的壓力下進(jìn)行正常壓力燃料噴射，在基準(zhǔn)油軌壓力下進(jìn)行增壓燃料噴射，以及在增壓下進(jìn)行增壓燃料噴射。
在涉及第一方面的方面中，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，燃料噴射閥的閥打開時(shí)間可以基于利用增壓時(shí)間和燃料噴射量預(yù)先定義的一個(gè)關(guān)系而被確定。
由于共軌壓力被設(shè)定為恒定值(基準(zhǔn)油軌壓力)，所以，當(dāng)確定了增壓時(shí)間，燃料噴射過程中的燃料噴射壓力變化也被確定。因此，燃料噴射時(shí)間可以僅由燃料噴射量和增壓時(shí)間來表達(dá)。
例如，利用這種設(shè)計(jì)，燃料噴射時(shí)間的值可以利用實(shí)際的燃料噴射閥通過試驗(yàn)，同時(shí)改變?nèi)剂蠂娚淞亢驮鰤簳r(shí)間而預(yù)先獲得，而這些值可以被保持為一個(gè)數(shù)字圖的形式，其中在該數(shù)字圖中，使用燃料噴射量和增壓時(shí)間作為參數(shù)。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，基于增壓時(shí)間和燃料噴射量就可以容易地計(jì)算得到燃料噴射閥的閥打開時(shí)間(燃料噴射時(shí)間)。
在涉及第一方面的一個(gè)方面中，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，燃料噴射閥的閥打開時(shí)間可以基于利用增壓時(shí)間和燃料噴射量預(yù)先定義的一個(gè)關(guān)系確定；當(dāng)進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)，燃料噴射閥的閥打開時(shí)間可以基于共軌中的燃料壓力和燃料噴射量確定。利用這種設(shè)計(jì)，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，燃料噴射控制是這樣進(jìn)行的，其中燃料噴射時(shí)間基于增壓時(shí)間和燃料噴射量確定。同時(shí)，當(dāng)進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)，用于共軌燃料噴射裝置的傳統(tǒng)燃料噴射控制是這樣進(jìn)行的，其中燃料噴射時(shí)間基于共軌中的燃料壓力和燃料噴射量確定。因此，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，執(zhí)行適合增壓燃料噴射模式的控制。另外，當(dāng)進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)，執(zhí)行適合正常壓力燃料噴射模式的控制。
在涉及第一方面的該方面中，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，可以在燃料噴射閥燃料噴射結(jié)束的同時(shí)停止增壓裝置的操作。
在增壓裝置工作時(shí)進(jìn)行燃料噴射的情況下，若燃料噴射在增壓裝置停止工作之前結(jié)束，那么在燃料噴射結(jié)束的同時(shí)，在連接燃料噴射閥和增壓裝置的管道中的燃料壓力可能會(huì)突然增大(即，可能發(fā)生壓力超調(diào))，在該管道中的燃料壓力可能會(huì)變得等于或高于峰值的增壓壓力。因此，需要考慮增壓燃料噴射結(jié)束時(shí)的壓力超調(diào)而設(shè)定燃料噴射閥和增壓裝置之間的管道元件的設(shè)計(jì)壓力。利用上述的設(shè)計(jì)，由于在燃料噴射結(jié)束的同時(shí)停止增壓裝置的操作，因此可以避免燃料噴射結(jié)束時(shí)壓力超調(diào)的發(fā)生。因此，就可以擁有這樣的一個(gè)優(yōu)勢，即燃料噴射閥和增壓裝置之間的管道元件的設(shè)計(jì)壓力不需要被設(shè)定為不必要的較高值。
在涉及第一方面的該方面中，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，可以在燃料噴射閥的燃料噴射結(jié)束之前停止增壓裝置的操作。利用這種設(shè)計(jì)，增壓裝置停止工作，而燃料噴射壓力在燃料噴射結(jié)束之前就開始下降。因此，可以在燃料噴射的結(jié)束階段中降低燃料噴射率，還可避免壓力超調(diào)的發(fā)生。因此，可以獲得在傳統(tǒng)情況下不能獲得的燃料噴射率的一個(gè)變化方式。
本發(fā)明的另一方面涉及一種燃料噴射裝置。該燃料噴射裝置包括燃料噴射閥，它將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)；共軌，它儲(chǔ)存具有預(yù)定壓力的燃料，并將這些燃料供應(yīng)給燃料噴射閥；增壓裝置，它把從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力增大到預(yù)定的增壓，該壓力高于共軌中燃料的預(yù)定壓力；以及控制器，當(dāng)增壓裝置工作從而提高燃料噴射閥的燃料噴射壓力而進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，該控制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)確定燃料噴射量，即從燃料噴射閥噴射的燃料量；并且基于所確定的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定增壓時(shí)間，該增壓時(shí)間被定義為從增壓裝置開始工作直到燃料開始噴射之間的時(shí)間間隔。


圖1是說明一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)的示意圖，在該實(shí)施例中，本發(fā)明被應(yīng)用在一臺(tái)汽車內(nèi)燃機(jī)中；圖2是說明具有增壓單元的燃料噴射閥的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是顯示了該增壓單元的增壓特性的圖；圖4是說明根據(jù)如圖1所示實(shí)施例的燃料噴射控制操作的一個(gè)例子的流程圖；圖5是說明在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)設(shè)定燃料噴射時(shí)間的一種方法的圖；
圖6是說明在進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)設(shè)定燃料噴射時(shí)間的一種方法的圖；圖7A至圖7E的各張圖示意地顯示了在增壓時(shí)間TE變化時(shí)燃料噴射率的變化方式；圖8是說明在增壓單元的操作在燃料噴射結(jié)束之前停止時(shí)燃料噴射率的變化的圖；以及圖9是說明進(jìn)行增壓燃料噴射的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域的圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1是顯示了某個(gè)例子的一個(gè)結(jié)構(gòu)的示意圖，在該例子中，由根據(jù)本發(fā)明的一種燃料噴射控制方法所控制的燃料噴射裝置被應(yīng)用于一臺(tái)汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中。
在圖1中，內(nèi)燃機(jī)1包括燃料噴射閥10a至10d，每個(gè)閥包括一個(gè)增壓單元，并將燃料直接噴射到每個(gè)氣缸#1至#4內(nèi)。在該實(shí)施例中，一個(gè)包含四個(gè)氣缸#1至#4的四缸四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)被作用為內(nèi)燃機(jī)1。燃料噴射閥10a至10d分別通過高壓燃料管11a至11d連接到一個(gè)共同的蓄能器(共軌)3上。共軌3儲(chǔ)存由高壓燃料噴射泵5所供應(yīng)的壓力燃料，并將這些高壓燃料分別通過高壓燃料管11a至11d而分配至燃料噴射閥10a至10d中。
例如，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，高壓燃料噴射泵5是一種含有流量調(diào)整機(jī)構(gòu)的活塞泵。該高壓燃料噴射泵5把從燃料箱(沒有顯示)供應(yīng)而來的燃料的壓力增大至一個(gè)預(yù)定壓力，然后將燃料供應(yīng)到共軌3中。在壓力下從泵5輸送至共軌3的燃料量由電子控制單元(下文起將稱為“ECU”)20通過反饋而控制，從而使共軌3中的壓力變?yōu)榕c目標(biāo)壓力相等。
在圖1中，ECU20控制內(nèi)燃機(jī)1。ECU20被構(gòu)造為一個(gè)具有常見結(jié)構(gòu)的數(shù)字計(jì)算機(jī)，其中只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)、微處理器(CPU)以及輸入/輸出端口利用雙向總線互相連接。ECU20控制每個(gè)燃料噴射閥10a至10d的閥打開定時(shí)和閥打開時(shí)間，和每個(gè)增壓單元110a至110d的工作開始時(shí)刻(在后面說明)等，從而控制每個(gè)燃料噴射閥10a至10d的燃料噴射定時(shí)和燃料噴射量。此外，ECU20還進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的基本控制，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。
為了進(jìn)行這些控制，在該實(shí)施例中，在共軌3內(nèi)設(shè)有用于檢測共軌3中燃料壓力的燃料壓力傳感器27。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)1的加速踏板(沒有顯示)附近設(shè)有用于檢測加速踏板操作量(加速踏板被駕駛員踩下深度)的加速踏板操作量傳感器21。
在圖1中，有曲柄角傳感器25檢測發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)相位。該曲柄角傳感器25設(shè)于曲軸附近。該曲柄角傳感器25每一預(yù)定曲柄角(例如，每15度)就產(chǎn)生一個(gè)曲柄角脈沖信號(hào)，并每720度曲柄角就輸出一個(gè)參考脈沖信號(hào)。
ECU20基于從曲柄角傳感器25輸入的曲柄角脈沖信號(hào)的頻率計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在該實(shí)施例中，加速踏板操作量傳感器21的輸出和基于曲柄角傳感器25的輸出而計(jì)算得到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被用于燃料噴射控制，以控制燃料噴射閥的燃料噴射。
另外，在輸入曲柄角傳感器25的參考脈沖信號(hào)之后，ECU20根據(jù)曲柄角脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)計(jì)算曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)相位(當(dāng)前曲柄角)。
下面將說明本發(fā)明該實(shí)施例中帶有增壓單元的燃料噴射閥10的結(jié)構(gòu)(由于燃料噴射閥10a至10d具有相同的結(jié)構(gòu)，因此在下文中總稱為“燃料噴射閥10”)。
圖2是顯示本發(fā)明該實(shí)施例中帶有增壓單元的燃料噴射閥10的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2顯示了整個(gè)帶有增壓單元的燃料噴射閥10。如圖1所示，燃料噴射閥10通過高壓管11連接到共軌3上。在圖2中，為了方便，顯示了三條高壓管11-1，11-2，11-3。但是，這三條管可以從一條高壓管11中延伸出來。
在圖2中，設(shè)置了一個(gè)增壓單元110和一個(gè)增壓控制閥111。
閥針113打開/關(guān)閉燃料噴射閥10的噴嘴部分105的噴嘴孔116。燃料槽106形成于噴嘴部分105的閥針113周圍。
在圖2上的控制活塞112承受如下文所述的噴射控制室103的液壓并如圖2向下(即，在閥關(guān)閉方向)壓閥針113。彈簧112a獨(dú)立于控制活塞112在閥關(guān)閉方向上推壓閥針113。
噴射控制室103形成于控制活塞112的上部。在該控制室103中設(shè)有一個(gè)含有電磁線圈執(zhí)行器109a的噴射控制閥109。通過操作該電磁線圈執(zhí)行器109a，控制室103中的液壓通過孔119釋放到排液管(沒有顯示)中。另外，該控制室103通過孔118連接到增壓燃料道108上，并通過止回閥117連接到高壓管11-1上。
在圖2中設(shè)置有燃料噴射道107。該燃料噴射道107被連接到噴嘴105的燃料槽106上。當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，由增壓單元110增壓的燃料通過該燃料噴射道107供應(yīng)到燃料槽106中。當(dāng)進(jìn)行非增壓燃料噴射時(shí)，燃料從共軌3通過燃料噴射道107供應(yīng)到燃料槽106中。
當(dāng)噴射控制閥109處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，噴射控制室103中的燃料壓力基本等于燃料槽106中的壓力和燃料噴射道107中的壓力。在這種狀態(tài)下，閥針113被彈簧112a和控制活塞112推壓，閥針113與噴嘴頂部的座緊密接觸，從而關(guān)閉噴嘴孔116。
同時(shí)，當(dāng)執(zhí)行器109a通電，并且噴射控制閥109打開時(shí)，控制室103中的燃料通過孔119排放到排液管中，控制室103中的壓力降低。
這樣，控制室103中的壓力變得低于燃料噴射道107和燃料槽106中的壓力。因此，閥針113被燃料槽106中的液壓推壓，并克服彈簧112a和控制活塞112的壓力而向上(即，在閥打開方向)移動(dòng)。噴嘴孔116從而打開，而燃料槽106中的燃料從噴嘴孔116中噴出。
下面將說明增壓單元110。
增壓單元110含有一個(gè)增壓活塞104。該增壓活塞104包含一個(gè)大直徑活塞部分104a和一個(gè)小直徑活塞部分104b。一個(gè)增壓控制室114b形成于大直徑活塞部分104a的小直徑活塞部分104b的一側(cè)上。一個(gè)液壓室114a形成于大直徑活塞部分104b一側(cè)上，該側(cè)與增壓控制室114b相對。液壓室114a和共軌3之間通過高壓管11-2而相互連通。此外，在接近于增壓活塞104的小直徑活塞部分104b的端部形成有增壓室114c。增壓室114c和增壓燃料道108之間相互連通。
設(shè)于增壓控制室114b中的彈簧115在圖2的向上方向?qū)υ鰤夯钊?04作用力。
在圖2中設(shè)置有一個(gè)增壓控制閥111。該增壓控制閥111是電磁線圈驅(qū)動(dòng)的選擇閥。該增壓控制閥111通過高壓管11-3選擇性地將增壓控制室114b連接到共軌3或排液管111a上。
當(dāng)增壓單元110處于非工作狀態(tài)時(shí)，停止對增壓控制閥111的電磁線圈執(zhí)行器供電，增壓控制室114b通過增壓控制閥111與高壓管11-3連接。因此，共軌3中的燃料壓力被作用在增壓控制室114b上。另外，共軌3中的壓力還通過高壓管11-2而被作用在增壓單元110的液壓室114a上。因此，增壓活塞104的大直徑活塞部分104a的兩側(cè)壓力變?yōu)橄嗟取?br> 在這種狀態(tài)下，彈簧115將大直徑活塞部分104a推向液壓室114a一側(cè)，增壓活塞104被彈簧115推壓而向上移動(dòng)。燃料從共軌3通過管11-1和止回閥117流入到增壓室114c中。因此，增壓燃料道108和燃料噴射道107中的燃料壓力變得與共軌3的壓力相等。
也就是說，當(dāng)增壓單元110處于非工作狀態(tài)時(shí)，燃料噴射閥10的噴射壓力變得與共軌3中的燃料壓力相等。
同時(shí)，當(dāng)增壓控制閥111的電磁線圈執(zhí)行器通電時(shí)，增壓控制室114b通過增壓控制閥111與排液管111a相連。這樣，增壓控制室114b中的燃料通過增壓控制閥111被排放到排液管111a中。結(jié)果，增壓控制室114b中的壓力急劇下降。
相應(yīng)地，增壓活塞104被作用于大直徑活塞部分104a上的液壓室114a中的液壓所壓，而增壓室114c中的燃料被小直徑活塞部分104b加壓。因此，增壓室114c中的燃料壓力變得基本等于液壓室114a中的共軌燃料壓力和大直徑活塞部分104a與小直徑活塞部分104b之間的橫截面積比的乘積。
也就是說，當(dāng)增壓單元110處于工作狀態(tài)時(shí)，增壓燃料道108和燃料噴射道107中的壓力，以及噴射控制室103中的壓力被提高到增壓壓力，即共軌3中的燃料壓力和大直徑活塞部分104a與小直徑活塞部分104b之間的橫截面積比的乘積。
ECU 20控制噴射控制閥109的打開/關(guān)閉，從而控制燃料噴射閥10的燃料噴射開始時(shí)刻和燃料噴射時(shí)間(噴射量)。另外，ECU 20控制增壓控制閥111的打開/關(guān)閉操作，從而使燃料壓力增大，或不增大。另外，ECU 20控制增壓控制閥111的工作開始時(shí)刻和噴射控制閥109的工作開始時(shí)刻兩者的差，從而改變從增壓活塞104開始工作(燃料壓力實(shí)際開始增壓)直到燃料噴射開始之間的時(shí)間間隔(即，增壓時(shí)間)，如下文中所述。因此，ECU 20控制進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)的燃料噴射特性。
因此，在根據(jù)本實(shí)施例的帶有增壓單元的燃料噴射閥10中，通過將增壓單元110的狀態(tài)從非工作狀態(tài)改變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，可以將燃料噴射壓力從低壓(共軌3中的燃料壓力)提升至高壓(增壓壓力)。在這種情況下，當(dāng)燃料壓力增大，增壓壓力僅被作用在增壓單元110的增壓室114c、增壓燃料道108、燃料噴射道107、噴嘴部分105、噴射控制室103等之上。相應(yīng)地，由于使用了增壓單元110，燃料噴射裝置中幾乎所有部件如共軌3和燃料泵5的設(shè)計(jì)壓力可以被設(shè)定為較低的值，基本等于傳統(tǒng)裝置中的設(shè)計(jì)壓力。因此，可以將燃料噴射壓力增大到較大的范圍，同時(shí)避免整個(gè)燃料噴射裝置成本的升高。
下面將說明增壓單元110工作時(shí)燃料噴射壓力變化特性(增壓特性)。
圖3是解釋從驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)增壓單元110的增壓控制閥111的時(shí)刻開始燃料噴射道107中的燃料壓力變化的圖。在圖3上，垂直軸表示燃料壓力，水平軸表示從驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)增壓控制閥111(即，發(fā)出增壓命令)時(shí)經(jīng)過的時(shí)間。
如圖3所示，即使驅(qū)動(dòng)信號(hào)被送到增壓控制閥111中，在增壓活塞104實(shí)際開始移動(dòng)、燃料壓力開始升高之前仍然有一個(gè)延時(shí)TD。因此，在這期間，燃料壓力保持為共軌壓力PC不變。
然后，延時(shí)TD過后，增壓活塞104開始運(yùn)動(dòng)，燃料壓力基本上線性地增大(在圖3上的增壓時(shí)間PS內(nèi))。
在該實(shí)施例中，在延時(shí)TD過后的時(shí)刻Iet時(shí)，即，增壓活塞104開始工作、燃料壓力實(shí)際開始升高的時(shí)刻，被稱為“增壓單元110的工作開始時(shí)刻”，或“增壓開始時(shí)刻”。
在增壓時(shí)間PS過后，燃料壓力達(dá)到由共軌壓力PC和增壓活塞104的大直徑活塞與小直徑活塞之間的面積比(或增壓比)所決定的增壓壓力PE之后，燃料壓力變?yōu)楹愣?。但是，在增壓時(shí)間PS進(jìn)行燃料噴射的情況下，燃料噴射壓力在燃料噴射過程中發(fā)生變化。
同時(shí)，如上所述，在傳統(tǒng)的共軌燃料噴射裝置中，燃料噴射控制參數(shù)如燃料噴射量、燃料噴射定時(shí)、以及燃料噴射時(shí)間是根據(jù)如下所述的程序而決定的。
(1)燃料噴射量基于當(dāng)前加速踏板操作量(所需負(fù)荷)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到，因此燃料噴射量的值以將加速踏板操作量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為參數(shù)的數(shù)字表格(圖)而獲得。
(2)共軌壓力(燃料噴射壓力)基于所計(jì)算得到的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到，因此共軌壓力的值以將燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為參數(shù)的圖而獲得。
(3)燃料噴射時(shí)間(燃料噴射閥的閥打開時(shí)間)基于燃料噴射量和計(jì)算得到的共軌壓力(燃料噴射壓力)計(jì)算得到，因此燃料噴射時(shí)間的值以將燃料噴射量和共軌壓力作為參數(shù)的圖而獲得。
(4)燃料噴射定時(shí)基于燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到，因此燃料噴射定時(shí)的值以將燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為參數(shù)的圖而獲得。
根據(jù)上述的傳統(tǒng)程序，燃料噴射壓力(共軌壓力)被確定為燃料噴射控制參數(shù)，并用于計(jì)算燃料噴射時(shí)間。但是，如上所述，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，燃料噴射壓力會(huì)發(fā)生變化。因此，例如，即使燃料噴射壓力是根據(jù)上述的程序而計(jì)算得到的，也難以控制實(shí)際的燃料噴射壓力使其變得與計(jì)算得到的燃料噴射壓力相等。
另外，原理上也可以使用特定時(shí)刻——如燃料噴射開始時(shí)的燃料噴射開始時(shí)刻或燃料噴射結(jié)束時(shí)的燃料噴射結(jié)束時(shí)刻——的燃料噴射壓力作為典型燃料噴射壓力，并進(jìn)行控制，使得該典型燃料噴射壓力變得與所計(jì)算的燃料噴射壓力相等。但是，為了進(jìn)行這種控制，有必要考慮燃料壓力開始增壓后的燃料壓力的升高與燃料噴射開始時(shí)刻之間的關(guān)系進(jìn)行額外的復(fù)雜計(jì)算。
此外，在根據(jù)傳統(tǒng)方法利用將燃料噴射量和共軌壓力作為參數(shù)的圖決定燃料噴射時(shí)間的情況下，當(dāng)燃料噴射壓力改變，有必要，例如，根據(jù)增壓期間燃料噴射壓力的變化方式以及噴射開始時(shí)刻，提供使用多個(gè)參數(shù)的圖，這是因?yàn)槿剂蠂娚鋾r(shí)間隨著獲得用于確定燃料噴射時(shí)間的燃料壓力的時(shí)間點(diǎn)而變化。這樣，燃料噴射時(shí)間的計(jì)算就變得復(fù)雜。
在該實(shí)施例中，在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，通過利用如圖3的增壓時(shí)間TE而不是用共軌壓力來作為燃料噴射控制參數(shù)，解決上述的問題。增壓時(shí)間被定義為從增壓單元(增壓活塞104)開始操作(即，從圖3上的增壓開始時(shí)刻Iet開始)直到燃料噴射開始(即，直到圖3上的燃料噴射時(shí)刻Ijt)之間的時(shí)間間隔。
當(dāng)確定了圖2上的增壓單元110和圖2上的增壓控制閥111時(shí)，如圖3所示的增壓特性(延時(shí)TD、增壓斜線PS、增壓比PE/PC等)都變?yōu)楹愣ā?br> 因此，通過在每個(gè)共軌壓力下保存圖3的增壓特性的一個(gè)數(shù)字圖，當(dāng)確定了共軌壓力，就可以確定燃料噴射壓力的變化。
另外，當(dāng)確定了如圖3所示的燃料噴射特性，通過確定燃料噴射時(shí)刻在如圖3所示的燃料噴射特性線中的位置，就可以確定燃料噴射開始后燃料噴射壓力的變化。
在該實(shí)施例中，從燃料壓力開始增壓直到燃料噴射開始之間的增壓時(shí)間TE被用作為確定圖3的特性線上的燃料噴射定時(shí)的參數(shù)。另外，為了進(jìn)一步簡化控制，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，將共軌壓力控制為與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)無關(guān)的一個(gè)恒定值，而不是如傳統(tǒng)實(shí)施例那樣根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)改變共軌壓力。
因此，在該實(shí)施例中，燃料噴射開始后燃料噴射率的變化特性可以僅用增壓時(shí)間TE表示。
此外，在該實(shí)施例中，實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃料噴射量變化時(shí)工作，并進(jìn)行調(diào)整操作用于獲得增壓時(shí)間TE，使得可以獲得在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃料噴射量組合下的最佳燃料噴射特性。所獲得的結(jié)果以將燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為參數(shù)的二維數(shù)字表格(增壓時(shí)間圖)的形式存儲(chǔ)在ECU20的ROM中。
在該實(shí)施例中，如傳統(tǒng)例子那樣，基于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的加速踏板操作量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算燃料噴射量，然后，利用上述的增壓圖，基于計(jì)算得到的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來計(jì)算增壓時(shí)間TE。
因此，在該實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，無需增加參數(shù)或令控制復(fù)雜，就可以進(jìn)行燃料噴射控制。
圖4是顯示了根據(jù)該實(shí)施例的燃料噴射控制操作流程圖。控制操作在每一恒定曲柄角下(每次計(jì)算每個(gè)氣缸內(nèi)的燃料噴射量時(shí))由ECU20執(zhí)行。
在如圖4所示的控制操作，首先，在步驟401，讀入當(dāng)前加速踏板操作量(加速踏板的下降量)ACCP和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE。在該實(shí)施例中，基于加速踏板操作量傳感器21(圖1)的輸出計(jì)算加速踏板操作量ACCP?；谇莻鞲衅?5的輸出計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE。
然后，在步驟403，基于所讀入的加速踏板操作量ACCP和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE計(jì)算燃料噴射量Qij。
另外在該實(shí)施例中，如傳統(tǒng)的共軌燃料噴射的例子那樣，將燃料噴射量Qij的值以二維數(shù)字表格(燃料噴射量圖)的形式預(yù)先保存在ECU20中，在該圖中，加速踏板操作量ACCP和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE用作為參數(shù)。
另外，在步驟405，基于所計(jì)算得到的燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE，判定出發(fā)動(dòng)機(jī)是否工作于進(jìn)行增壓燃料噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中。
在該實(shí)施例中，使用增壓單元進(jìn)行增壓燃料噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域，使用燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE預(yù)先定義。該發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域以將燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE作為參數(shù)的二維數(shù)字表格(工作區(qū)域圖)的形式存儲(chǔ)在ECU20的ROM中。在步驟405，基于當(dāng)前燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE是否在該區(qū)域中而判定是否需要進(jìn)行增壓燃料噴射。
若在步驟405判定出發(fā)動(dòng)機(jī)工作于進(jìn)行增壓燃料噴射的區(qū)域中，就執(zhí)行步驟407。
在步驟407，計(jì)算上述的增壓時(shí)間TE。如上所述，利用上述存儲(chǔ)在ECU20的ROM中的增壓時(shí)間圖，基于在步驟403所計(jì)算得到的燃料噴射量Qij以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE計(jì)算增壓時(shí)間TE。
此外，在步驟409，計(jì)算燃料噴射時(shí)間Ijp(燃料噴射閥的閥打開時(shí)間)。在該實(shí)施例中，燃料噴射時(shí)間Ijp是在確定燃料噴射閥時(shí)，作為燃料噴射量Qij和增壓時(shí)間TE的函數(shù)而獲得的。也就是說，在該實(shí)施例中，當(dāng)確定了增壓時(shí)間TE，燃料噴射開始后的燃料噴射壓力的變化(燃料噴射率)也被確定。因此，噴射所需燃料噴射量Qij的燃料所需要的燃料噴射時(shí)間Ijp可以被表示為燃料噴射量Qij和增壓時(shí)間TE的函數(shù)。
圖5顯示了燃料噴射時(shí)間Ijp和燃料噴射量Qij以及增壓時(shí)間TE之間的關(guān)系的一個(gè)例子。在該實(shí)施例中，如圖5所示的關(guān)系以數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式被保存在ECU20的ROM中。另外，燃料噴射時(shí)間Ijp的值以將燃料噴射量Qij和增壓時(shí)間TE作為參數(shù)的二維數(shù)字表格(燃料噴射時(shí)間圖)的形式保存在ECU20的ROM中。利用所述的關(guān)系或燃料噴射時(shí)間圖，基于在步驟405和步驟407計(jì)算得到的燃料噴射量Qij和增壓時(shí)間TE計(jì)算燃料噴射時(shí)間Ijp。
在以上述方式計(jì)算得到燃料噴射時(shí)間Ijp后，在步驟411，根據(jù)與傳統(tǒng)程序相同的程序，基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE計(jì)算燃料噴射定時(shí)(燃料噴射開始時(shí)刻)Ijt。在該實(shí)施例中，通過當(dāng)改變?nèi)剂蠂娚淞縌ij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，并進(jìn)行實(shí)際的測量等，預(yù)先獲得用于噴射燃料噴射量Qij的燃料的最佳燃料噴射開始時(shí)刻Ijt。燃料噴射定時(shí)Ijt的值以將燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE作為參數(shù)的二維數(shù)字表格(燃料噴射定時(shí)圖)的形式或以數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式保存在ECU20的ROM中。在步驟411，利用燃料噴射定時(shí)圖(或數(shù)學(xué)表達(dá)式)，基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE計(jì)算燃料噴射定時(shí)Ijt。
在以上述方式計(jì)算得到燃料噴射定時(shí)Ijt后，在步驟413，基于增壓時(shí)間TE和在步驟411所計(jì)算得到的燃料噴射定時(shí)Ijt計(jì)算增壓開始時(shí)刻Iet。
也就是說，增壓時(shí)間TE定義為增壓開始時(shí)刻Iet和燃料噴射定時(shí)Ijt之間的時(shí)間間隔。因此，當(dāng)燃料噴射定時(shí)Ijt和增壓時(shí)間TE被確定，就可以基于燃料噴射定時(shí)Ijt計(jì)算增壓開始時(shí)刻Iet。
在上述操作完成后，在步驟415，這樣計(jì)算得到的增壓開始時(shí)刻Iet被輸出到增壓控制閥111的驅(qū)動(dòng)電路中，燃料噴射定時(shí)Ijt和燃料噴射時(shí)間Ijp被輸出到對應(yīng)氣缸的燃料噴射閥的驅(qū)動(dòng)電路中。然后，當(dāng)前的控制操作結(jié)束。
增壓控制閥111的驅(qū)動(dòng)電路在比計(jì)算得到的增壓開始時(shí)刻Iet提前一個(gè)操作延遲時(shí)間(例如，圖3上的延遲時(shí)間TD)的時(shí)刻將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給增壓控制閥111，從而使實(shí)際的增壓開始時(shí)刻符合計(jì)算得到的增壓開始時(shí)刻Iet。另外，噴射控制閥109的驅(qū)動(dòng)電路在比燃料噴射定時(shí)Ijp提前一個(gè)操作延遲時(shí)間(例如，圖3上的延遲時(shí)間TD)的時(shí)刻將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給噴射控制閥109，從而使實(shí)際的燃料噴射定時(shí)符合計(jì)算得到的燃料噴射定時(shí)Ijp。
同時(shí)，若在步驟405判定出發(fā)動(dòng)機(jī)沒有工作于進(jìn)行增壓燃料噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域，則在步驟417和后續(xù)步驟中將進(jìn)行與傳統(tǒng)控制相同的共軌壓力燃料噴射控制(即，正常壓力燃料噴射控制)。
也就是說，在步驟417，基于在步驟403計(jì)算得到的燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE，計(jì)算出共軌壓力PC。
然后，在步驟419，基于共軌壓力PC和燃料噴射量Qij，計(jì)算出燃料噴射時(shí)間Ijp。圖6是顯示了燃料噴射時(shí)間Ijp、共軌壓力PC以及燃料噴射量Qij之間的關(guān)系的圖，與圖5中顯示的方式相同。
在以上述的方式計(jì)算出燃料噴射時(shí)間Ijp后，在步驟421，基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE，計(jì)算出燃料噴射定時(shí)Ijt。
然后，在步驟423，以上述方式計(jì)算得到的目標(biāo)共軌壓力PC被輸出到共軌壓力控制電路(沒有顯示)中。另外，燃料噴射時(shí)間Ijp和燃料噴射定時(shí)Ijt也被輸出到燃料噴射閥的驅(qū)動(dòng)電路中。然后，當(dāng)前控制操作結(jié)束。
也就是說，在該實(shí)施例中，ECU20將增壓燃料噴射的燃料噴射時(shí)間Ijp(圖5)存儲(chǔ)為增壓時(shí)間TE和燃料噴射量Qij的函數(shù)，還將正常壓力燃料噴射的燃料噴射時(shí)間Ijp(圖6)存儲(chǔ)為共軌壓力PC和燃料噴射量Qij的函數(shù)。當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，利用如圖5所示的關(guān)系(或數(shù)字圖)計(jì)算出燃料噴射時(shí)間Ijp(步驟409)。另外，當(dāng)進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)，利用如圖6所示的關(guān)系(或數(shù)字圖)計(jì)算出燃料噴射時(shí)間Ijp(步驟419)。
因此，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，就進(jìn)行適應(yīng)于增壓燃料噴射模式的控制。另外，當(dāng)進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)，就進(jìn)行適應(yīng)于正常壓力燃料噴射模式的控制。
下面，將說明進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)的增壓時(shí)間TE和燃料噴射方式。
如上所述，在該實(shí)施例中，增壓時(shí)間被定義為增壓開始時(shí)刻Iet和燃料噴射開始時(shí)刻Ijt之間的時(shí)間間隔。當(dāng)增壓時(shí)間TE變化，燃料噴射期間的燃料噴射壓力(燃料噴射率)也變化。因此，通過利用增壓時(shí)間TE作為控制參數(shù)，可以在進(jìn)行燃料噴射時(shí)改變?nèi)剂蠂娚渎实淖兓绞健?br> 另外，如上所述，在該實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，不管發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)如何，共軌壓力PC都保持為一個(gè)常值(基準(zhǔn)油軌壓力)，從而使增壓燃料噴射期間的燃料噴射控制簡化。此外，在該實(shí)施例中，共軌壓力PC被設(shè)定為增壓燃料噴射期間的最小燃料噴射壓力。
由于基準(zhǔn)油軌壓力被設(shè)定為增壓燃料噴射期間的最小燃料噴射壓力，即使在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，在燃料噴射期間也可以以基準(zhǔn)油軌壓力進(jìn)行燃料噴射。也就是說，可以在燃料壓力增大前就開始燃料噴射。
在這種情況下，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，要根據(jù)燃料噴射開始時(shí)刻是早于還是晚于增壓開始時(shí)刻而以不同的方式進(jìn)行控制是比較復(fù)雜的。因此，在該實(shí)施例中，燃料噴射時(shí)間TE的值可以為正，也可以為負(fù)。在燃料噴射開始晚于燃料壓力開始增壓的情況下，燃料噴射時(shí)間TE是正值。在燃料噴射開始早于燃料壓力開始增壓的情況下，燃料噴射時(shí)間TE是負(fù)值。因此，不管燃料噴射開始時(shí)刻早于還是晚于增壓開始時(shí)刻，燃料噴射時(shí)間TE的值都可以用一個(gè)數(shù)字表格表示。因此，簡化了燃料噴射控制。
圖7A至圖7E分別顯示了增壓時(shí)間TE變化時(shí)燃料噴射率的變化方式。
在圖7A至圖7E的每一張圖中，上面的線段表示如圖3所示的增壓單元的增壓特性，下面的線段表示進(jìn)行燃料噴射時(shí)燃料噴射率的變化。另外，符號(hào)Ijt表示燃料噴射開始時(shí)刻，符號(hào)Ije表示燃料噴射結(jié)束時(shí)刻，符號(hào)Iet表示增壓開始時(shí)刻。另外，圖7A和圖7B的每張圖顯示了增壓時(shí)間TE為負(fù)值的情況，即，燃料噴射開始時(shí)刻Ijt早于增壓開始時(shí)刻Iet。圖7C至圖7E的每張圖中顯示了增壓時(shí)間TE為正值的情況，即，燃料噴射開始時(shí)刻Ijt晚于增壓開始時(shí)刻Iet。
下面將說明圖7A至圖7E的每張圖。
圖7A顯示了燃料噴射開始時(shí)刻Ijt和燃料噴射結(jié)束時(shí)刻Ije都早于增壓開始時(shí)刻Iet的情況。在這種情況下，在燃料噴射期間，燃料噴射壓力被保持為基準(zhǔn)油軌壓力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于相對較低的負(fù)荷時(shí)，使用如圖7A所示的燃料噴射方式。
圖7B顯示了燃料噴射開始時(shí)刻Iit早于增壓開始時(shí)刻Iet(TE＜0)，燃料噴射結(jié)束時(shí)刻Ije晚于增壓開始時(shí)刻Iet的情況。在這種情況下，如表示燃料噴射率的下面線段所示，在燃料噴射初期，燃料噴射率被保持為一個(gè)相對較小的常值。在燃料噴射中期，燃料噴射率開始變大。
在如圖7B所示的燃料噴射方式中，在燃料噴射初期，有相對較少量的燃料被噴射到燃燒室內(nèi)。然后，由于燃料燃燒導(dǎo)致氣缸內(nèi)溫度上升后，大部分燃料在燃料噴射的后半時(shí)期噴射。因此，燃料燃燒狀態(tài)良好，廢氣煙塵和燃燒噪聲減少。如圖7B所示的燃料噴射方式主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)工作于中等負(fù)載的情況。
圖7C顯示了燃料噴射開始時(shí)刻Ijt和燃料噴射結(jié)束時(shí)刻Ije都位于增壓斜線PS(參見圖3)的情況。在如圖7C所示的情況下，增壓時(shí)間TE等于或大于0。
在這種情況下，當(dāng)燃料噴射開始，燃料噴射率就急劇增大，然后隨著燃料噴射壓力的增大(即，根據(jù)增壓斜線的斜率)而增大。在燃料噴射初期燃料噴射率較大、隨后燃料噴射減少的燃料噴射方式中，當(dāng)燃燒室溫度較高時(shí)，在燃料噴射后期被供應(yīng)到燃燒室內(nèi)的燃料量相對較少。因此，所產(chǎn)生的NOx量減少，燃燒噪聲也降低。
圖7D顯示了燃料噴射開始時(shí)刻Ijt位于增壓斜線PS上、而燃料噴射結(jié)束時(shí)刻Ije在燃料壓力增壓結(jié)束之后的情況。在這種情況下，在燃料噴射初期，燃料噴射率以如圖7C所示相同的方式變化，然后在一定的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行增壓下的燃料噴射(以最大燃料噴射率噴射)。由于在燃料噴射時(shí)期的前半段燃料噴射率設(shè)定為較小的值，然后在燃料噴射時(shí)期的后半段燃料噴射率設(shè)定為較高的值，這樣，當(dāng)大量燃料在燃料噴射時(shí)期的后半段燃燒時(shí)，可以降低燃燒噪聲和煙灰的產(chǎn)生。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于產(chǎn)生最大扭矩的最大扭矩點(diǎn)附近、需要噴入大量燃料時(shí)，采用如圖7D所示的燃料噴射方式。
圖7E顯示了在燃料噴射壓力達(dá)到增壓壓力PE后才開始燃料噴射的情況。在這種情況下，當(dāng)燃料噴射開始時(shí)，燃料噴射壓力(燃料噴射率)固定為最大值，因此能夠在最短的燃料噴射時(shí)間內(nèi)噴入大量燃料。
因此，當(dāng)燃料噴射時(shí)間設(shè)定得較短、而發(fā)動(dòng)機(jī)工作于產(chǎn)生最大輸出的最大輸出點(diǎn)附近的高轉(zhuǎn)速高輸出扭矩，并且需要噴入大量燃料時(shí)，使用如圖7E所示的燃料噴射方式。
下面，將說明燃料噴射在基準(zhǔn)油軌壓力下進(jìn)行的情況(如圖7A所示)下增壓單元的工作。
如上所述，在該實(shí)施例中，基準(zhǔn)油軌壓力被設(shè)定為增壓燃料噴射過程中的最低燃料噴射壓力。因此，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，可以在燃料壓力開始增壓前結(jié)束燃料噴射。即，在這種情況下，燃料噴射壓力保持為基準(zhǔn)油軌壓力，而燃料壓力不需增壓。因此，增壓單元不需要工作。
因此，在該實(shí)施例中，若在圖4中的步驟407計(jì)算的增壓時(shí)間TE為負(fù)值，增壓時(shí)間TE的絕對值大于預(yù)定值α(即，TE＜-α)，即，當(dāng)燃料噴射開始時(shí)刻充分早于增壓開始時(shí)刻時(shí)，就會(huì)判定在燃料壓力增壓前就結(jié)束燃料噴射，增壓單元110不工作(即，在這種情況下，ECU20并不將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給增壓控制閥111)。
預(yù)定值α是這樣的值，它大于在增壓時(shí)間TE為負(fù)值時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中的燃料噴射時(shí)間的最大值。更具體地，該預(yù)定值α是這樣確定的，例如，通過使用真實(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)而獲得。一般，該預(yù)定值α大約為幾毫秒。
另外，在這種情況下，雖然增壓單元110沒有工作，但在圖4中的步驟409仍然如普通增壓燃料噴射的情況一樣來計(jì)算燃料噴射時(shí)間Ijp。
這樣，由于在增壓單元110不需要在增壓燃料噴射期間工作時(shí)禁止增壓單元110工作，因此壓力燃料不需要排放到排液管111a中作為增壓活塞104的工作機(jī)油。因此，可以減少燃料噴射泵5(圖1)的動(dòng)力消耗。
下面，將說明增壓單元110a的工作結(jié)束時(shí)刻，也就是增壓單元110停止工作的時(shí)刻。
在如圖4所示的控制操作中，基于燃料噴射開始時(shí)刻Ijt和增壓時(shí)間TE決定燃料噴射開始時(shí)刻Iet。同時(shí)，例如，燃料壓力增壓的結(jié)束時(shí)刻，即，這樣設(shè)定增壓單元110停止工作時(shí)刻，使得增壓單元110繼續(xù)工作期間的增壓持續(xù)時(shí)間變?yōu)橐粋€(gè)充分大于燃料噴射時(shí)間的恒定時(shí)間。
但是，若在燃料噴射結(jié)束后增壓單元110繼續(xù)工作，可能會(huì)出現(xiàn)問題。例如，當(dāng)燃料噴射結(jié)束時(shí)，燃料噴射閥突然關(guān)閉，因此燃料噴射閥中的燃料壓力急劇升高(即，引起壓力超調(diào))。這種壓力的升高以壓力波的方式在通向燃料噴射閥的燃料管內(nèi)傳遞。因此，當(dāng)壓力波經(jīng)過，在壓力波經(jīng)過的每處地方燃料壓力都會(huì)升高。壓力波在燃料道的兩端(即，在燃料噴射閥和共軌處)被反射，因此壓力波在燃料道中往復(fù)傳遞。因此，在燃料噴射結(jié)束后在燃料道中會(huì)發(fā)生燃料壓力的波動(dòng)。壓力波動(dòng)發(fā)生時(shí)的峰值壓力隨著壓力波即將發(fā)生前、即燃料噴射剛結(jié)束時(shí)的燃料壓力的增加而增大。
因此，例如，即使增壓壓力為200MPa左右，在燃料噴射閥關(guān)閉時(shí)峰值壓力也可能會(huì)增大到約300MPa。因此，產(chǎn)生這樣一個(gè)問題，即使最大燃料噴射壓力為200MPa，每個(gè)部件的設(shè)計(jì)壓力也必須等于或大于300MPa。
在該實(shí)施例中，這個(gè)問題通過在燃料噴射結(jié)束的同時(shí)停止增壓單元110的工作而得到解決。
如上所述，在該實(shí)施例中，燃料噴射開始時(shí)刻Ijt、燃料噴射時(shí)間Ijp和增壓開始時(shí)刻Iet都由如圖4所示的控制操作確定。
此外，在該實(shí)施例中，基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE確定增壓持續(xù)時(shí)間TEP，從而在燃料噴射結(jié)束的同時(shí)停止增壓單元110的操作。
如結(jié)合圖4的說明，在該實(shí)施例中，基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE確定增壓時(shí)間TE(圖4中的步驟407)，基于增壓時(shí)間TE和燃料噴射量Qij確定燃料噴射時(shí)間Ijp(圖4中的步驟409)。由于增壓持續(xù)時(shí)間TEP是增壓時(shí)間TE和燃料噴射時(shí)間Ijp的和，因此增壓持續(xù)時(shí)間TEP可以基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE確定。
在該實(shí)施例中，增壓持續(xù)時(shí)間TEP的值基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE預(yù)先計(jì)算得到，并被存儲(chǔ)于ECU20的ROM中，例如，以燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為參數(shù)的二維數(shù)字表格(增壓持續(xù)時(shí)間圖)的形式存儲(chǔ)。與步驟407至413的控制操作一起，利用上述的增壓持續(xù)時(shí)間圖，基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE計(jì)算出增壓持續(xù)時(shí)間TEP。
另外，在步驟415，增壓持續(xù)時(shí)間TEP與增壓開始時(shí)刻Iet被輸出到增壓控制閥111的驅(qū)動(dòng)電路(沒有顯示)。考慮到增壓系統(tǒng)如增壓控制閥111和增壓活塞104操作上的延遲，增壓控制閥111的驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整輸出給增壓控制閥111的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的通斷時(shí)刻，從而使燃料壓力在增壓開始時(shí)刻Iet時(shí)開始增壓，增壓單元110的實(shí)際工作維持增壓持續(xù)時(shí)間TEP，然后結(jié)束。
這樣，由于在燃料噴射結(jié)束的同時(shí)增壓單元也結(jié)束了工作，因此在燃料噴射結(jié)束的同時(shí)燃料噴射壓力開始降低。因此，與燃料噴射結(jié)束后增壓單元110繼續(xù)工作的情況相比，由于燃料噴射結(jié)束而引起的壓力波動(dòng)的峰值壓力較低。因此，燃料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力可以設(shè)定為較低的值。
圖8顯示了以如上所述相同的方式根據(jù)燃料噴射時(shí)間來控制增壓單元110的操作停止時(shí)刻，并且增壓單元110的操作在燃料噴射結(jié)束前停止的情況。上面的線段表示燃料噴射壓力的變化，下面的線段表示燃料噴射率的變化。
在如圖8所示增壓單元110的操作在燃料噴射結(jié)束之前停止的情況下，在燃料噴射期間燃料噴射壓力如圖8中上面的線段所示那樣減小。因此，燃料噴射率在燃料噴射時(shí)期的前半段增大，然后在燃料噴射時(shí)期的后半段急劇下降。因此，可以獲得具有Δ形狀的特性線所示的燃料噴射率特性。
因此，由于在燃料噴射結(jié)束前增壓單元110的操作就停止，因此可以獲得傳統(tǒng)情況下不能獲得的燃料噴射率特性。因此，設(shè)定燃料噴射率的靈活性變得很大。對于具有圖8中Δ形狀的特性線所示的燃料噴射率特性，該特性對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒狀態(tài)和廢氣特性的影響尚未清楚，還需要在將來加以研究。但是，預(yù)期可以獲得某些有利的效果。
由于增壓單元110停止工作，因此如圖8所示，在燃料噴射結(jié)束前燃料噴射壓力就降低，因此與上述例子相比，由停止燃料噴射而引起的壓力波動(dòng)的峰值壓力進(jìn)一步降低。因此，可以更有效地避免設(shè)計(jì)壓力不必要的加大。
下面將說明基準(zhǔn)油軌壓力。
如上所述，在該實(shí)施例中，基準(zhǔn)油軌壓力設(shè)定為增壓燃料噴射期間的最小燃料噴射壓力。
因此，在該實(shí)施例中，與基準(zhǔn)油軌壓力設(shè)定為低于增壓燃料噴射期間最小燃料噴射壓力的情況相比，增壓單元110的增壓比可以設(shè)定為較低的值。
由于增壓單元110的增壓比降低，在增壓單元110工作時(shí)通過增壓控制閥111排放到排液管111a中的機(jī)油量(泄漏機(jī)油)減少。因此，燃料噴射泵5的負(fù)荷降低，增壓單元110的響應(yīng)也得到改善。
圖9是說明根據(jù)該實(shí)施例進(jìn)行增壓燃料噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域的圖。
在圖9中，垂直軸表示燃料噴射量Qij，水平軸表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE。當(dāng)燃料噴射量Qij不變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的升高而增大。另外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE不變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載隨著燃料噴射量Qij的增大而增大。
如圖9所示，在該實(shí)施例中，增壓燃料噴射在一個(gè)相對高負(fù)載的工作區(qū)域中進(jìn)行，在該工作區(qū)域中燃料噴射量較大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高。正常壓力燃料噴射則在一個(gè)相對低負(fù)載的工作區(qū)域中進(jìn)行(即，在根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)改變共軌壓力時(shí)進(jìn)行燃料噴射)，在該工作區(qū)域中燃料噴射量較小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低。另外，在該實(shí)施例中，在增壓燃料噴射區(qū)域和正常壓力燃料噴射區(qū)域之間的邊界附近的增壓燃料噴射區(qū)域中設(shè)有一個(gè)基準(zhǔn)油軌壓力燃料噴射區(qū)域，在該區(qū)域中燃料噴射在基準(zhǔn)油軌壓力下進(jìn)行。如上所述，在基準(zhǔn)油軌壓力燃料噴射區(qū)域中，由于在增壓單元110不工作的情況下進(jìn)行增壓燃料噴射，因此燃料噴射壓力是恒定的(基準(zhǔn)油軌壓力)。
另外，在正常壓力燃料噴射區(qū)域中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)控制共軌壓力?；鶞?zhǔn)油軌壓力被設(shè)定為正常壓力燃料噴射區(qū)域中的最大燃料噴射壓力。
如圖9所示，由于基準(zhǔn)油軌壓力燃料噴射區(qū)域設(shè)在位于高負(fù)載一側(cè)的增壓燃料噴射區(qū)域(其中增壓單元110工作)和位于低負(fù)載一側(cè)的正常壓力燃料噴射區(qū)域之間，因此，根據(jù)工作條件，可以在燃料噴射壓力從低于基準(zhǔn)油軌壓力的一個(gè)壓力到最大燃料噴射壓力(增壓壓力)之間連續(xù)變化的時(shí)候進(jìn)行燃料噴射。
如上所述，在該實(shí)施例中，ECU20基于由燃料壓力傳感器27檢測到的共軌壓力而進(jìn)行燃料噴射泵5的排放容積的反饋控制，因而將共軌壓力控制為目標(biāo)值。在增壓燃料噴射區(qū)域中，共軌壓力的目標(biāo)值是增壓燃料噴射期間的最低燃料噴射壓力(定值)。當(dāng)進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)，基于燃料噴射量Qij和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE確定共軌壓力的目標(biāo)值。
通常，共軌3設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥(減壓閥)，用于快速降低共軌壓力，例如，在減速時(shí)切斷燃料后進(jìn)行燃料噴射時(shí)使用。因此，在正常壓力燃料噴射區(qū)域中，可以基于由燃料壓力傳感器27檢測到的共軌壓力進(jìn)行減壓閥的反饋控制，從而使共軌壓力變?yōu)榕c等于或小于基準(zhǔn)油軌壓力的一個(gè)給定值相等，而不是通過改變?nèi)剂蠂娚浔玫呐欧湃莘e來控制共軌壓力。
當(dāng)使用減壓閥控制共軌壓力時(shí)，有這樣一個(gè)缺點(diǎn)，與通過改變?nèi)剂蠂娚浔玫呐欧湃莘e來控制共軌壓力的情況相比，燃料噴射泵的驅(qū)動(dòng)功率由于壓力燃料的排出而升高。但是，優(yōu)點(diǎn)是，與通過改變?nèi)剂蠂娚浔玫呐欧湃莘e來控制共軌壓力的情況相比，壓力控制被簡化了。
上述說明了使用含有增壓活塞的增壓裝置的增壓共軌燃料噴射裝置。但是，很顯然本發(fā)明可以應(yīng)用在使用其他類型增壓裝置的增壓共軌燃料噴射裝置中。
權(quán)利要求
1.一種用于控制增壓共軌燃料噴射裝置的燃料噴射特性的燃料噴射控制方法，該增壓共軌燃料噴射裝置包括燃料噴射閥，它將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)；共軌，它儲(chǔ)存具有預(yù)定壓力的燃料，并將燃料供應(yīng)給燃料噴射閥；以及增壓裝置，用于把從共軌供應(yīng)到燃料噴射閥中的燃料的壓力升高到預(yù)定的增壓壓力，該預(yù)定的增壓壓力高于共軌中燃料的預(yù)定壓力，該增壓共軌燃料噴射裝置在必要時(shí)通過操作增壓裝置以便增加燃料噴射閥的燃料噴射壓力來進(jìn)行增壓燃料噴射，該燃料噴射控制方法的特征在于包括以下步驟在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)決定燃料噴射量，即從燃料噴射閥噴射的燃料量；以及基于利用所決定的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速預(yù)先確定的關(guān)系決定增壓時(shí)間，該增壓時(shí)間定義為從增壓裝置開始操作直到燃料噴射開始之間的時(shí)間間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料噴射控制方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，不管發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)如何，共軌中的燃料壓力被控制為不變的基準(zhǔn)油軌壓力，基于利用燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而預(yù)先確定的關(guān)系決定燃料噴射開始時(shí)刻，并且基于所決定的燃料噴射開始時(shí)刻和增壓時(shí)間決定增壓裝置的操作開始時(shí)刻，在該時(shí)刻增壓裝置開始操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的燃料噴射控制方法，其特征在于，在增壓裝置開始操作之前開始燃料噴射的情況下，增壓時(shí)間設(shè)定為負(fù)值；在增壓裝置開始操作之后開始燃料噴射的情況下，增壓時(shí)間設(shè)定為正值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的燃料噴射控制方法，其特征在于，增壓裝置的操作開始時(shí)刻和燃料噴射定時(shí)之間的關(guān)系根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)設(shè)定成(1)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于中等負(fù)荷的情況下，燃料噴射的開始在增壓裝置操作的開始之前，并且燃料噴射在增壓裝置操作的開始之后、并在從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力達(dá)到增壓壓力之前結(jié)束；(2)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于低于中等負(fù)荷的負(fù)荷的情況下，燃料噴射在增壓裝置操作開始之前結(jié)束；(3)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于最大扭矩點(diǎn)附近的情況下，燃料噴射在增壓裝置操作開始之后、并在從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力達(dá)到增壓壓力之前開始，并且燃料噴射在燃料壓力達(dá)到增壓壓力之后結(jié)束；以及(4)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于最大輸出點(diǎn)附近的情況下，燃料噴射在增壓裝置操作開始之后、并在從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力達(dá)到增壓壓力之后開始。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一條的燃料噴射控制方法，其特征在于，當(dāng)燃料噴射在增壓裝置操作開始之前就結(jié)束的情況下，禁止增壓裝置工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一條的燃料噴射控制方法，其特征在于，在增壓燃料噴射和增壓裝置處于非工作狀態(tài)的正常壓力燃料噴射之間進(jìn)行切換；基準(zhǔn)油軌壓力被設(shè)定為等于增壓燃料噴射期間的最低燃料噴射壓力；在進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)要求低于基準(zhǔn)油軌壓力的燃料噴射壓力的情況下，通過打開設(shè)于共軌中的減壓閥，將共軌中的燃料壓力設(shè)定為低于基準(zhǔn)油軌壓力的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一條的燃料噴射控制方法，其特征在于，在增壓燃料噴射和增壓裝置處于非工作狀態(tài)的正常壓力燃料噴射之間進(jìn)行切換；基準(zhǔn)油軌壓力被設(shè)定為等于增壓燃料噴射期間的最低燃料噴射壓力；在進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)要求低于基準(zhǔn)油軌壓力的燃料噴射壓力的情況下，通過控制將燃料供應(yīng)給共軌的高壓燃料噴射泵的排放流量，將共軌中的燃料壓力設(shè)定為低于基準(zhǔn)油軌壓力的一個(gè)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的燃料噴射控制方法，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于高負(fù)荷的第一發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中進(jìn)行增壓燃料噴射；在發(fā)動(dòng)機(jī)工作于低于高負(fù)荷的第二發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中，進(jìn)行正常壓力燃料噴射，此時(shí)燃料噴射壓力被設(shè)定為低于基準(zhǔn)油軌壓力的值；在第一發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中、在第一發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域和第二發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域之間的邊界附近設(shè)有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域，在該發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域中，將在共軌中的燃料壓力設(shè)定為等于基準(zhǔn)油軌壓力的值，并且增壓裝置處于非工作狀態(tài)，而進(jìn)行燃料噴射。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的燃料噴射控制方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，基于利用增壓時(shí)間和燃料噴射量而預(yù)先確定的關(guān)系來決定燃料噴射閥的閥打開時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至8的任一條的燃料噴射控制方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，基于利用增壓時(shí)間和燃料噴射量而預(yù)先確定的關(guān)系決定燃料噴射閥的閥打開時(shí)間；當(dāng)進(jìn)行正常壓力燃料噴射時(shí)，基于共軌中的燃料壓力和燃料噴射量而決定燃料噴射閥的閥打開時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的燃料噴射控制方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，燃料噴射閥結(jié)束燃料噴射的同時(shí)，停止增壓裝置的操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的燃料噴射控制方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，在燃料噴射閥結(jié)束燃料噴射之前，停止增壓裝置的操作。
13.一種燃料噴射裝置，其特征在于包括燃料噴射閥，它將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)；共軌，它儲(chǔ)存具有預(yù)定壓力的燃料，并將燃料供應(yīng)給燃料噴射閥；增壓裝置，它把從共軌供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力增大到預(yù)定的增壓壓力，該預(yù)定的增壓壓力高于共軌中燃料的預(yù)定壓力；以及控制器，當(dāng)令增壓裝置工作以便提高燃料噴射閥的燃料噴射壓力而進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)，該控制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)確定燃料噴射量，即從燃料噴射閥噴射的燃料量；并且，基于所確定的燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，該控制器確定增壓時(shí)間，該增壓時(shí)間定義為從增壓裝置開始工作直到燃料噴射開始的時(shí)間間隔。
全文摘要
含有增壓單元的燃料噴射閥(10)設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)(1)中，通過增加從共軌(3)供應(yīng)給燃料噴射閥的燃料的壓力，進(jìn)行增壓燃料噴射。ECU(20)利用將燃料噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為參數(shù)的數(shù)字表格確定增壓時(shí)間，該增壓時(shí)間定義為從燃料壓力開始增壓直到燃料噴射開始之間的時(shí)間間隔，并基于該增壓時(shí)間設(shè)定燃料噴射控制參數(shù)，如燃料噴射時(shí)間和增壓開始時(shí)刻。由于燃料噴射控制參數(shù)基于增壓時(shí)間設(shè)定，在進(jìn)行增壓燃料噴射時(shí)進(jìn)行的控制被簡化。
文檔編號(hào)F02M57/00GK1820138SQ200580000673
公開日2006年8月16日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者太長根嘉紀(jì), 大前和廣, 堀田義博 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社