專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料噴射器控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，并且尤其涉及一種燃料噴射器用控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景共軌燃料噴射器提供了一種將燃料引入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的方式。典型的 共軌燃料噴射器包括當(dāng)螺線管被通電時(shí)打開(kāi)燃料噴射器噴嘴的致動(dòng)螺線 管。然后燃料隨螺線管保持通電的時(shí)間周期的變化而被噴射到燃燒室中。 燃料的釋放正時(shí)和持續(xù)時(shí)間的精確控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放物非常重要。為了優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放，發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商可以改變螺線管通電和斷電的時(shí)刻，以及作用在螺線管上的電流的大小。在19卯年5月8日頒發(fā)給 Shinogle等人的美國(guó)專(zhuān)利No.4，922，878 ('878專(zhuān)利)中說(shuō)明了一個(gè)這樣的例 子。'878專(zhuān)利說(shuō)明了一種控制噴射器控制閥的致動(dòng)的螺線管控制電路。螺 線管控制電路提供具有接通電流電平、〗呆持電流電平、以及中間電流電平 的三級(jí)電流波形。在接通電平時(shí)對(duì)螺線管通電會(huì)使控制閥開(kāi)始移動(dòng)并且4吏 燃料流向發(fā)動(dòng)機(jī)。控制閥開(kāi)始移動(dòng)后，電流電平減小為中間電平，該中間 電平小于接通電流電平但足夠大以繼續(xù)控制閥的移動(dòng)。然后施加的電流減 小為保持電平以將控制閥保持在移動(dòng)后的位置。然后螺線管斷電以4吏控制 閥返回至其初始位置，以停止燃料向發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)。盡管'878專(zhuān)利的螺線管控制電路可以向發(fā)動(dòng)機(jī)充分地噴射燃料，但其 不能夠減小控制閥的反彈和產(chǎn)生的影響。具體而言，由于移動(dòng)的控制閥和 相關(guān)燃料的慣性，在完全打開(kāi)時(shí)，控制閥可能趨向于遠(yuǎn)離上閥座反彈，由 此不利地影響燃油供給特性。由于，878專(zhuān)利的保持電流是單級(jí)的，其可能 不足以完全減小控制閥的反彈。或者，如果，878專(zhuān)利的保持電流足以減小 控制閥的反彈，在減少反彈的趨勢(shì)后其可能不能有效地將控制閥保持在移動(dòng)后的位置。此外，'878專(zhuān)利不調(diào)節(jié)各級(jí)電平以調(diào)節(jié)緊密聯(lián)接的噴射之間 的反彈作用或抑制控制閥的閉合運(yùn)動(dòng)，以減小向回反彈的可能性。 本發(fā)明的控制系統(tǒng)解決上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一方面涉及一種燃料噴射器用控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)包括 可在第 一位置和第二位置之間移動(dòng)的閥元件，以及連接到所述閥元件上的 銜鐵。所述控制系統(tǒng)包括構(gòu)成為移動(dòng)所述銜鐵以及(與銜鐵)相連的閥元 件的螺線管，以及與所述螺線管連通的控制器。所述控制器構(gòu)成為以第一 電流電平對(duì)所述螺線管通電以使閥元件開(kāi)始從所述第一位置向所述第二位 置移動(dòng)，由此開(kāi)始燃料噴射。所述控制器還構(gòu)成為在所述閥元件從所述第 一位置向所述第二位置移動(dòng)期間以小于所述第一電流電平的第二電流電平 對(duì)所述螺線管通電，并且在所述閥元件到達(dá)所述第二位置后以小于所述第 二電流電平的第三電流電平對(duì)所述螺線管通電。所述控制器還構(gòu)成為在所 述閥元件到達(dá)所迷第二位置預(yù)定時(shí)間后以小于所述第三電流電平的第四電 流電平對(duì)螺線管通電，以及對(duì)所述螺線管斷電以使所述閥元件返回至所述 第一位置，由此停止燃料噴射。本發(fā)明的另 一 方面涉及一種控制燃料噴射器的方法，所述燃料噴射器 具有螺線管和銜鐵，該銜鐵連接到可在第一和第二位置之間移動(dòng)的閥元件。 所述方法包括以第一電流電平對(duì)螺線管通電以使閥元件開(kāi)始從笫一位置向 第二位置移動(dòng)，由此開(kāi)始燃料噴射。所述方法還包括在閥元件從第一位置 向笫二位置移動(dòng)期間以小于所述第一電流電平的第二電流電平對(duì)螺線管通 電，以及在所述閥元件到達(dá)第二位置后以小于所述第二電流電平的第三電 流電平對(duì)螺線管通電。所述方法還包括在所述閥元件到達(dá)第二位置預(yù)定時(shí) 間后以小于第三電流電平的第四電流電平對(duì)螺線管通電，以及對(duì)螺線管斷 電以使閥元件返回至第一位置，由此停止燃料噴射。

圖1是示例性公開(kāi)的燃料系統(tǒng)的示意圖和概略圖；圖2是圖1的燃料系統(tǒng)用示例性公開(kāi)的燃料噴射器的截面視圖；圖3A是圖2的燃料噴射器用控制圖；圖3B是另 一 圖2的燃料噴射器用控制圖；圖4是說(shuō)明操作圖2的燃料噴射器的示例性方法的流程圖；以及 圖5是說(shuō)明另 一操作圖2的燃料噴射器的示例性方法的流程圖；具體實(shí)施方式
圖1示出了發(fā)動(dòng)機(jī)10和燃料系統(tǒng)12的示例性實(shí)施例。在本發(fā)明中，將發(fā) 動(dòng)機(jī)10示出并描述為四沖程柴油機(jī)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，發(fā) 動(dòng)機(jī)10可以是任意其它類(lèi)型的內(nèi)燃機(jī)，例如汽油機(jī)或氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā) 動(dòng)機(jī)10可以包括限定多個(gè)氣缸16的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體14、可滑動(dòng)地布置在各個(gè) 氣缸16中的活塞18、以及與各個(gè)氣缸16相聯(lián)接的氣缸蓋20。氣缸16、活塞18、以及氣缸蓋20可以形成燃燒室22。在示出的實(shí)施例 中，發(fā)動(dòng)機(jī)10包括六個(gè)燃燒室22。然而，設(shè)想發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括更多或更 少數(shù)量的燃燒室22,并且燃燒室22可以布置為"直列"結(jié)構(gòu)、"V"形結(jié)構(gòu)、 或任意其它適合的結(jié)構(gòu)。同樣如圖l所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體14 內(nèi)的曲軸24。連桿26可以將各個(gè)活塞18連接到曲軸24上，從而活塞18在各 個(gè)氣缸16內(nèi)的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起曲軸24的轉(zhuǎn)動(dòng)。類(lèi)似地，曲軸24的轉(zhuǎn)動(dòng)可以引 起活塞18的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。燃料系統(tǒng)12可以包括配合以將加壓燃料噴射到各個(gè)燃燒室22的組件。 具體而言，燃料系統(tǒng)12可以包括構(gòu)成為保持一定量的燃料的燃料箱28、構(gòu) 成為對(duì)燃料加壓并且經(jīng)由共軌34將加壓燃料引導(dǎo)至多個(gè)燃料噴射器32的燃 料泵裝置30、以及控制系統(tǒng)35。燃料泵裝置30可以包括一個(gè)或多個(gè)用于增加燃料的壓力并且將一股或 多股加壓燃料流引導(dǎo)至共軌34的泵裝置。在一個(gè)例子中，燃料泵裝置30包 括串聯(lián)布置并且經(jīng)由燃料管40流動(dòng)地連接的低壓源36以及高壓源38。低壓 源36可以是構(gòu)成為向高壓源38提供低壓供給的傳送泵。高壓源可以構(gòu)成為 接收低壓供給并且將燃料壓力增加至約30-300MPa的范圍。高壓源38可以 經(jīng)由燃料管42連接到共軌34?？梢栽谌剂瞎?2內(nèi)布置單向閥44，以提供燃 料從燃料泵裝置30向共軌34的單向流動(dòng)。低壓源36和高壓源38中的一個(gè)或兩個(gè)可以可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10上 并且由曲軸24驅(qū)動(dòng)。低壓源36和/或高壓源38可以以對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言 顯而易見(jiàn)的任何方式連接到曲軸24上，其中曲軸24的轉(zhuǎn)動(dòng)將會(huì)引起泵驅(qū)動(dòng) 軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，高壓源38的泵驅(qū)動(dòng)軸46在圖1中示出為通過(guò)齒輪系48 連接到曲軸24。然而，設(shè)想低壓源36和高壓源38中的一個(gè)或兩個(gè)可以可替 換地以電力、液力、氣動(dòng)的方式或以任何其它適當(dāng)?shù)姆绞津?qū)動(dòng)。燃料噴射器32可以布置在氣缸蓋20內(nèi)并且經(jīng)由多個(gè)燃料管50連接到共 軌34。每個(gè)燃料噴射器32可以以預(yù)定的正時(shí)、燃料壓力、以及燃料流動(dòng)率 可操作地噴射適量的加壓燃料到相關(guān)聯(lián)的燃燒室22中。將燃料噴射到燃燒 室22中的正時(shí)可以與活塞18的運(yùn)動(dòng)同步。例如，在壓縮沖程中可以在活塞 18接近上止點(diǎn)位置時(shí)噴射出燃料，以允許所噴射燃料的壓縮點(diǎn)火燃燒。或 者，為進(jìn)行均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火操作，可以在活塞18開(kāi)始朝上止點(diǎn)位置進(jìn)行 壓縮沖程時(shí)噴射出燃料。為了進(jìn)行后噴射以產(chǎn)生用于后處理再生的還原氣 體，可以在活塞18在膨脹沖程期間從上止點(diǎn)位置向下止點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)噴射 出燃料?？刂葡到y(tǒng)35可以控制各個(gè)燃料噴射器32的操作。具體而言，控制系統(tǒng) 35可以包括經(jīng)由多個(gè)通信管51與燃料噴射器32通信的控制器53?？刂破?3 可以構(gòu)成為通過(guò)對(duì)各個(gè)燃料噴射器32作用預(yù)定電流波形或電流波形的序列 來(lái)控制燃料噴射的正時(shí)、量、以及持續(xù)時(shí)間。控制器53可以制成包括用于控制燃料噴射器32的操作的單個(gè)微處理器 或多個(gè)微處理器。許多商業(yè)應(yīng)用的微處理器可以構(gòu)成為執(zhí)行控制器53的功 能。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，控制器53可以很容易地制成能夠控制多個(gè)工作機(jī)器或發(fā) 動(dòng)機(jī)功能的一般的工作機(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)微處理器。控制器53可以包括需要控 制應(yīng)用的所有組件，例如存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器裝置、以及處理器，該處理器例如中央處理單元或本領(lǐng)域中已知的用于控制燃料噴射器32的任意其它 裝置。包括動(dòng)力供給電路、信號(hào)調(diào)制電路、螺線管驅(qū)動(dòng)器電路、通訊電路、 以及其它適當(dāng)?shù)碾娐返母鞣N其它已知的電路可以與控制器53相連。如圖2所示，每個(gè)燃料噴射器32可以是封閉的噴嘴單元燃料噴射器。具 體而言，每個(gè)燃料噴射器32可以包括噴射器體部52、可操作地連接到噴射 器體部52的殼體54、布置在殼體54內(nèi)的引導(dǎo)件55、噴嘴元件56、針閥元件 58、以及螺線管致動(dòng)器59。設(shè)想在燃料噴射器32內(nèi)可以包括其它構(gòu)件，例 如節(jié)流孔、壓力平衡通路、蓄能器、以及本領(lǐng)域已知的其它噴射器構(gòu)件。噴射器體部52可以制成用于裝配在氣缸蓋20內(nèi)并且具有一個(gè)或多個(gè)通 路的柱狀元件。具體地，噴射器體部52可以包括構(gòu)成為接納螺線管致動(dòng) 器59的中央孔100、與中央孔連通的燃料進(jìn)口102以及燃料出口104、以及控 制腔106。控制腔106可以經(jīng)由控制通路108與中央孔100連通，并且與針閥 元件58直接連通?？刂魄?06可以有選擇地排出或裝入加壓燃料，以影響針 閥元件58的運(yùn)動(dòng)。噴射器體部52還可以包括使中央孔100與噴嘴元件56流體 連通的供給通路IIO。殼體54可以制成柱狀元件，該柱狀元件具有用于接納引導(dǎo)件55和噴嘴 元件56的中央孔60，以及一開(kāi)口62，噴嘴元件56的尖端64通過(guò)該開(kāi)口伸出。 可以在引導(dǎo)件55和噴嘴元件56之間布置密封件例如0形環(huán)(未示出)，以 限制燃料從燃料噴射器32泄漏出?！?導(dǎo)件55還可以制成柱狀元件，該柱狀元件包括構(gòu)成為接納針閥元件 58和復(fù)位彈簧90的中央孔68。復(fù)位彈簧90可以布置在止擋件92和坐靠面94 之間，以軸向地向尖端64偏置針閥元件58?？梢栽趶?fù)位彈簧90和坐靠面94 之間布置墊片96，以減小燃料噴射器32內(nèi)構(gòu)件的磨損。設(shè)想可以在復(fù)位彈 簧90和止擋件92之間布置附加墊片(未示出)，以進(jìn)一步減小部件磨損。同樣，噴嘴元件56可以制成具有中央孔72和壓力腔71的柱狀元件。中 央孔72可以構(gòu)成為接納針閥元件58。壓力腔71可以在預(yù)期的噴射中保持從 供給通路110供給的加壓燃料。噴嘴元件56還可以包括一個(gè)或多個(gè)孔口80，
從而當(dāng)針閥元件58遠(yuǎn)離孔口 80移動(dòng)時(shí)允許加壓燃料從壓力腔71通過(guò)中央孔 72向發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室22流動(dòng)。針閥元件58可以是在引導(dǎo)件55和噴嘴元件56內(nèi)滑動(dòng)地布置的細(xì)長(zhǎng)的 柱狀元件。針閥元件58可以在針閥元件58的尖端阻礙燃料通過(guò)孔口 80流動(dòng) 的第一位置和孔口80打開(kāi)以允許燃料流入燃燒室22的第二位置之間軸向移 動(dòng)。設(shè)想針閥元件58可以是具有針元件和活塞元件的多元件構(gòu)件或是單個(gè) 一體構(gòu)件。針閥元件58可以具有多個(gè)推動(dòng)液力表面。例如，針閥元件58可以包括 液力表面112，當(dāng)該液力表面被加壓燃料作用時(shí)，該液力表面112向第一位 置或孔口阻礙位置推動(dòng)被復(fù)位彈簧偏壓的針閥元件58。針閥元件58還可以 包括液力表面114，當(dāng)該液力表面被加壓燃料作用時(shí)，該液力表面114抵抗 復(fù)位彈簧90的偏置沿相反的朝向第二位置或孔口打開(kāi)位置的方向推動(dòng)針閥 元件58。螺線管致動(dòng)器59可以布置為與噴嘴元件56相對(duì)，以控制作用在針閥元 件58上的力。具體而言，螺線管致動(dòng)器59可以包括適當(dāng)形狀的線圏116，電 流可以流過(guò)該線圏以產(chǎn)生》茲場(chǎng)。螺線管致動(dòng)器59還可以包括固定地連接到 兩位置控制閥元件120的銜鐵118。當(dāng)通電時(shí)，由線圏116產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以抵 抗復(fù)位彈簧123的偏壓從第一位置或非噴射位置向第二位置或噴射位置推 動(dòng)攤付失118和相連的控制閥元件120。例如，控制閥元件120可以在下閥座122 和上閥座124之間移動(dòng)。在非噴射位置，燃料可以從燃料進(jìn)口102流過(guò)控制 通路108進(jìn)入控制腔106。當(dāng)加壓燃料在控制腔106內(nèi)累積時(shí)，與復(fù)位彈簧90上的向上的力，由此關(guān)閉孔口80并且終止燃料噴射。在噴射位置，燃料可 以經(jīng)由節(jié)流孔121、中央孔IOO、以及燃料出口104從控制腔106向燃料箱28 流動(dòng)。當(dāng)控制腔106中的燃料排出到燃料箱28時(shí)，作用在液力表面114上的 向上的力抵抗復(fù)位彈簧90而推動(dòng)針閥元件58,由此打開(kāi)孔口80并且開(kāi)始向 燃燒室22噴射燃料。當(dāng)斷電時(shí)，復(fù)位彈簧123可以使銜4失118和控制閥元件 120返回至非噴射位置。內(nèi)的電流的正時(shí)和電平，以影響燃料噴射。例如， 如圖3A和3B的控制圖所示，在T1時(shí)刻在線圏116內(nèi)可以引入第一電流電平， 以使控制閥元件120開(kāi)始向噴射位置移動(dòng)。通過(guò)對(duì)線團(tuán)116作用升高電壓可 以引入T1時(shí)刻的電流電平，該升高電壓高于與發(fā)動(dòng)機(jī)10相關(guān)的電池輸出電 壓。可以通過(guò)使用將電流升高至充分高電平的電容器電路(未示出)來(lái)升 高用于引入笫一電流電平的電壓，由此克服慣性作用。在T2時(shí)刻，可以在 線圏116內(nèi)引入繼續(xù)將控制閥元件120向噴射位置移動(dòng)的第二電流電平。由 于在T2時(shí)刻控制閥元件120已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)，所以第二電流電平可以比第一電 流電平低，并且通過(guò)施加處于或接近與發(fā)動(dòng)機(jī)10相關(guān)的電池輸出水平的電 壓而引入。在T3時(shí)刻，在線團(tuán)116內(nèi)可以引入第三電流電平，以減小控制 閥元件120在向噴射位置移動(dòng)期間當(dāng)?shù)竭_(dá)上閥座122時(shí)反彈的趨勢(shì)，并且克 服與控制閥元件120相接觸的液力慣性。第三電流電平可以小于第二電流電 平。在T5時(shí)刻，在已減小控制閥元件20反彈的趨勢(shì)后，電流可以進(jìn)一步減 小為第四電流電平或保持電平，該第四電流電平或保持電平在燃料噴射期 間持續(xù)，直到時(shí)刻T6。第四電流電平可以足夠高以克服復(fù)位彈簧123的力 并且將控制閥元件120保持在噴射位置。在滿(mǎn)足控制閥元件120的力需要的 同時(shí)，從第一至第四電流電平的每個(gè)電流電平可以小于前一電流電平，以 節(jié)約能量并且減少螺線管致動(dòng)器59的冷卻需要。在T6時(shí)刻，保持電流電平 可以減小至約為零，以允許復(fù)位彈簧123將銜鐵118和控制閥元件120移向非 噴射位置。在本發(fā)明中，引入線圏116內(nèi)以產(chǎn)生單次噴射事件的電流電平的 組合可以看作是一 電流波形。與示例性的噴射事件相關(guān)的電流波形還可以包括抑制電流電平。具體 而言，在T7時(shí)刻控制器53可以在線圏116內(nèi)引入第五電流電平，以在控制 閥元件120到達(dá)噴射位置之前(例如，在T8時(shí)刻之前)抑制或減緩控制閥 元件120的移動(dòng)。引入的電流可以具有在零和T2時(shí)刻的電流電平之間的適 當(dāng)電平。就在T8時(shí)刻之前抑制控制閥元件120的閉合移動(dòng)可以減少控制閥 元件120從下閥座124反彈的可能性。設(shè)想除了引入第五電流的控制器53， 控制閥元件120可以可替換地進(jìn)入慣性運(yùn)動(dòng)操作模式，在該慣性運(yùn)動(dòng)操作模
式中控制閥元件120的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為從螺線管致動(dòng)器59導(dǎo)出的電能(由慣性運(yùn) 動(dòng)引入的電流在圖3A中在T7和T8時(shí)刻之間用虛線表示)。在(控制閥元件 120 )從非噴射位置向噴射位置的移動(dòng)中，動(dòng)能向電能轉(zhuǎn)換可用于抑制控制 閥元件120的移動(dòng)。在T3和T4時(shí)刻之間，可以調(diào)節(jié)引入線圏116內(nèi)的電流電平，以抑制控 制閥元件120向非噴射位置的移動(dòng)。具體而言，就在控制閥元件120到達(dá)上 閥座122之前，可以減小引入線圏116內(nèi)的電流電平，以減少控制閥元件120 遠(yuǎn)離上閥座122反彈的可能性并且減輕與液力慣性相關(guān)的影響。緊接T3時(shí) 刻后的電流電平可以減小為足以抑制控制閥元件120的移動(dòng)的量，同時(shí)允許 有足夠的時(shí)間在T4時(shí)刻引入第三電流電平(參照?qǐng)D3A中T3和T4時(shí)刻之間 的虛線)。或者，如果時(shí)間允許，在T3時(shí)刻可以引入使之前產(chǎn)生的/f茲場(chǎng)方 向反向的電流電平(未示出)，以阻止控制閥元件120向非噴射位置的移動(dòng)， 由此增加抑制量。除抑制控制閥元件120的移動(dòng)外，慣性運(yùn)動(dòng)模式中控制閥元件120的操 作可以提供控制閥元件120與下閥座124之間的相對(duì)位置的指示。具體而言， 在控制閥元件120的每個(gè)移動(dòng)周期中，可以測(cè)量由控制閥元件120向非噴射 位置的移動(dòng)產(chǎn)生的電流的持續(xù)時(shí)間。然后可以將這些時(shí)間測(cè)量值平均以確 定控制閥元件120從噴射位置向非噴射位置移動(dòng)所用的近似的時(shí)間量。注 意，該平均時(shí)間可以隨上一噴射持續(xù)時(shí)間、下次噴射之前的時(shí)間、噴射量、 以及任何其它與噴射相關(guān)的特征而變化。然后經(jīng)過(guò)的時(shí)間可以與平均時(shí)間 量相比較，以確定控制閥元件120與下閥座124之間剩余的距離或控制閥元 件120與下閥座124接合之前的剩余的時(shí)間?？刂崎y元件120與下閥座124之間的相對(duì)位置可以用來(lái)觸發(fā)引入線圏 116內(nèi)的電流，該電流用來(lái)抑制控制閥元件120向噴射位置的移動(dòng)。具體而 言，為了減小由抑制電流導(dǎo)致的反彈的可能性，控制器53可以構(gòu)成為在控 制閥元件120到達(dá)下閥座124之前開(kāi)始和終止引入用于抑制控制閥元件120 向噴射位置移動(dòng)的電流。例如，如果以前控制岡元件120從噴射位置向非噴 射位置移動(dòng)所需的平均時(shí)間是350jis并且需要的抑制持續(xù)時(shí)間是lOOjis ，那 么，控制器53可以在控制閥元件120離開(kāi)非噴射位置后在250jis時(shí)或更早時(shí) 虧1入抑制電流，以防止控制閥元件120由于抑制電流而遠(yuǎn)離下閥座124反彈。 圖4和圖5示出了操作控制系統(tǒng)35的示例性的方法。在下文中將詳細(xì)討 論圖4和圖5。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的燃料噴射器控制系統(tǒng)在包括諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、 以及氣體燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的各種發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型上具有很廣的應(yīng)用范圍。公開(kāi) 的燃料噴射器控制系統(tǒng)可以應(yīng)用到其中一致的燃料噴射器性能和效率非常 重要的任意發(fā)動(dòng)機(jī)上?，F(xiàn)在將說(shuō)明控制系統(tǒng)35的操作。如圖4的流程圖200所示，控制器53可以通過(guò)將第一波形應(yīng)用到螺線管 致動(dòng)器59而開(kāi)始將燃料第一次噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室22(參照?qǐng)Dl)中(步 驟205)。利用第一波形噴射可以包括，例如，在噴射事件期間隨著時(shí)間從 T1進(jìn)展至T8，相繼地引入第一至第五電流電平(參照?qǐng)D3A和3B)。具體 地，在T1至T2時(shí)刻，可以在線圏116內(nèi)引入第一或由增高的電壓引入的電 流電平，以克服慣性作用并且使控制閥元件120開(kāi)始遠(yuǎn)離下閥座124移動(dòng)。 在使控制閥120從停止位置加速的慣性作用減小后，在T2至T4時(shí)刻期間， 可以在線圏116內(nèi)引入第二或由電池引入的電流電平，以使控制閥元件120 繼續(xù)向噴射位置移動(dòng)。在T4至T5時(shí)刻期間可以引入第三或用于減小反彈的 電流電平，以將控制閥元件120保持在噴射位置，同時(shí)克服控制閥元件120 遠(yuǎn)離上閥座122反彈的趨勢(shì)。在T5至T6時(shí)刻期間，可以在線圏116內(nèi)引入第 四或保持電流電平，以利用減少的能量消耗水平將控制閥元件保持在噴射 位置。T6時(shí)刻后，電流電平可以減少至約為零，以允許控制閥元件120返 回至非噴射位置。在T7時(shí)刻，在線圏116內(nèi)可以引入第五電流電平，以抑 制控制閥元件120返回至非噴射位置。第 一次噴射后，控制器53可以確定一 系列噴射事件中的第二次噴射是 否緊密聯(lián):接的(例如，第一次噴射事件的結(jié)束與第二次噴射事件的開(kāi)始之 間的持續(xù)時(shí)間小于預(yù)定量)(步驟210)。如果一系列噴射事件中的第二次 ，則可以通過(guò)將第一波形作用到螺線管致動(dòng)器59上 而以與第 一次噴射事件相同的方式執(zhí)行第二次噴射事件。然而，如果第二次噴射事件是緊密聯(lián)接的，則控制器53可以改作向螺 線管致動(dòng)器59施加第二波形。具體地，為了克服控制閥元件120返回非噴射 位置和任意相關(guān)的反彈的慣性作用，第二波形的第一和/或第二電流電平可 以比第一波形的(相應(yīng))電流電平高。此外，由于第一噴射事件與所需的 第二緊密聯(lián)接的噴射事件之間的時(shí)間的缺乏，所以第二波形的第一個(gè)和/ 或兩個(gè)電流電平的應(yīng)用時(shí)間可以比第一波形短(步驟220)。在一 系列噴射事件中的第二噴射事件后，控制器53可以再次確定隨后 的噴射事件是否是緊密聯(lián)接(步驟230)。如果隨后的噴射事件不是緊密聯(lián) 接，控制器53可以重新利用第一波形進(jìn)行噴射。然而，如果隨后的噴射事 件是緊密聯(lián)接的，則控制器53可以使用第二波形噴射(步驟240)。如圖5的流程圖300所示，并且如上文所述，在控制閥元件120返回移動(dòng) 至非噴射位置期間，控制器53可以利用慣性運(yùn)動(dòng)抑制或利用控制器進(jìn)行抑 制。具體地，控制器53可以通過(guò)比較單個(gè)波形內(nèi)T6和T7時(shí)刻之間的時(shí)間(參 照?qǐng)D3A和3B)，或比較第四作用電流的結(jié)束與抑制電流的開(kāi)始之間的時(shí)間 (步驟305)，來(lái)確定需要的抑制量。然后控制器53可以確定需要的抑制 是否小于預(yù)定的抑制量(步驟310)。在控制閥元件120返回至非噴射位置 期間，如果T6和T7之間的時(shí)間短得使抑制發(fā)生得過(guò)早，則在線圏116內(nèi)可 以產(chǎn)生由控制器引入的電流，以在控制閥元件120返回到下閥座124之前減 緩控制閥元件120(步驟330)。然而，如果T6和T7時(shí)刻之間的時(shí)間充分長(zhǎng)， 則可以執(zhí)行慣性運(yùn)動(dòng)抑制(步驟320)。由于控制系統(tǒng)35可以應(yīng)用具有多保持電流電平的波形，所以在噴射事 件期間控制閥元件120反彈的趨勢(shì)以及能量消耗可以減小。具體地，由于控 制系統(tǒng)35可以在控制閥元件120到達(dá)噴射位置時(shí)在T4時(shí)刻后應(yīng)用第三電流 電平，所以可以減小控制閥元件120遠(yuǎn)離上閥座122反彈的可能性。此外， 由于T5時(shí)刻后控制系統(tǒng)35可以將引入線圏116內(nèi)的電流電平減小至第四電 流電平，所以當(dāng)反彈的可能性已經(jīng)減小時(shí)，在噴射事件期間消耗的能量的量可以小于電流電平保持在較高的第三電流電平時(shí)消耗的能量的量。此外，由于當(dāng)相繼的噴射事件是緊密聯(lián)接時(shí)控制系統(tǒng)35可以改變波形， 所以燃料噴射器32的性能可增加。具體而言，由于緊密聯(lián)接噴射事件與非 緊密聯(lián)接噴射事件相比具有不同的電流電平和持續(xù)時(shí)間要求，所以必須調(diào) 整這些差別以產(chǎn)生一致的燃料噴射?？刂破?3可以通過(guò)在隨后的緊密聯(lián)接 噴射事件中增加電流電平和減少電流持續(xù)時(shí)間來(lái)調(diào)整這些差別。此外，由于控制系統(tǒng)35對(duì)控制閥元件120的抑制，所以燃料噴射器32 的部件可以經(jīng)受減少的磨損并且燃料噴射器32的性能可以得到改進(jìn)。在控 制閥元件120與上閥座122或下閥座124沖擊之前，對(duì)控制閥元件120的移動(dòng) 的抑制可以減小沖擊力和遠(yuǎn)離閥座反彈的可能性。力的減小可以導(dǎo)致部件 壽命的增加。此外，減少反彈的可能性可以改進(jìn)噴射器的一致性。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的是，可以對(duì)本發(fā)明的控制系統(tǒng)進(jìn)行各種 修改和變化，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。從文中公開(kāi)的對(duì)控制系統(tǒng)的說(shuō)明 和實(shí)踐考慮，其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。應(yīng)認(rèn)為 說(shuō)明書(shū)和示例只是示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍由下文的權(quán)利要求和它們 的等同形式指出。
權(quán)利要求
1.一種燃料噴射器(32)用控制系統(tǒng)(35)，包括可以在第一位置和第二位置之間移動(dòng)的閥元件(120)；連接到所述閥元件上的銜鐵(118)；構(gòu)成為用于移動(dòng)所述銜鐵以及與該銜鐵連接的閥元件的螺線管(116)；以及與所述螺線管通信的控制器(53)，所述控制器構(gòu)成用于以第一電流電平對(duì)所述螺線管通電，以使閥元件開(kāi)始從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)，由此開(kāi)始噴射燃料；在所述閥元件從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)期間，以小于所述第一電流電平的第二電流電平對(duì)所述螺線管通電；在所述閥元件到達(dá)所述第二位置后，以小于所述第二電流電平的第三電流電平對(duì)所述螺線管通電；在所述閥元件處于所述第二位置預(yù)定時(shí)間后，以小于所述第三電流電平的第四電流電平對(duì)螺線管通電；以及對(duì)所述螺線管斷電，以使所述閥元件返回至所述第一位置，由此停止燃料噴射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu) 成為在閥元件從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)期間，以小于所述第三 電流電平的第五電流電平對(duì)螺線管通電，以減緩閥元件的移動(dòng)。
3. 才艮據(jù)權(quán)利要求l所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu) 成為確定從第 一次噴射結(jié)束至隨后的噴射開(kāi)始的時(shí)間，并且如果所確定的 時(shí)間小于預(yù)定時(shí)間，則增加隨后的噴射的第一電流電平或第二電流電平中 的至少一個(gè)的幅值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu) 成為如果所確定的時(shí)間小于預(yù)定時(shí)間，則對(duì)于隨后噴射的第一電流電平和 笫二電流電平中的至少一個(gè)，減少螺線管^L通電的持續(xù)時(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu) 成為在閥元件從所述第二位置向所述第一位置移動(dòng)期間以第五電流電平對(duì) 螺線管通電，以減緩閥元件的移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu) 成為確定所需的與從第二位置向第一位置移動(dòng)的閥元件相關(guān)的抑制，并且 將所需的抑制與預(yù)定抑制水平相比較，當(dāng)所需的抑制小于預(yù)定抑制水平時(shí) 第五電流電平是由慣性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流電平，當(dāng)所需的抑制大于預(yù)定抑制 水平時(shí)電流電平大于由電池引入的電流電平。
7. —種控制燃料噴射器(32)的方法，所述噴射器具有螺線管(116) 和連接到可以在第一和第二位置之間移動(dòng)的閥元件(120)的銜鐵(118)， 所述方法包4舌以第 一 電流電平對(duì)螺線管通電，以使閥元件開(kāi)始從第 一位置向第二位 置移動(dòng)，由此開(kāi)始噴射燃料；在閥元件從第 一位置向第二位置移動(dòng)期間，以小于所述第一電流電平 的第二電流電平對(duì)螺線管通電；在所述閥元件到達(dá)第二位置后，以小于所述第二電流電平的第三電流 電平對(duì)螺線管通電；在所述閥元件處于第二位置預(yù)定時(shí)間后，以小于第三電流電平的第四 電流電平對(duì)螺線管通電；以及對(duì)螺線管斷電，以使閥元件返回至第一位置，由此停止燃料噴射。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法還包括在閥元 件從第一位置向第二位置移動(dòng)期間，以小于第三電流電平的第五電流電平 對(duì)螺線管通電，以減緩閥元件的移動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法還包括 確定從第一次噴射結(jié)束至隨后的噴射開(kāi)始的時(shí)間；以及 如果所確定的時(shí)間小于預(yù)定時(shí)間，則增加隨后的噴射的第 一 電流電平和第二電流電平中的至少一個(gè)的幅值。
10. —種發(fā)動(dòng)機(jī)(10)用燃料系統(tǒng)(12),所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少一個(gè) 燃燒室(22),所述燃料系統(tǒng)包括 加壓燃料的源(30);構(gòu)成為將加壓燃料噴射到至少 一個(gè)燃燒室中的至少 一個(gè)燃料噴射器 (32);以及如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)(35)，所述控制系統(tǒng)構(gòu)成 為控制至少一個(gè)燃料噴射器的操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料噴射器(32)用控制系統(tǒng)(35)。該控制系統(tǒng)具有可在第一位置和第二位置之間移動(dòng)的閥元件(120)，連接到所述閥元件上的銜鐵(118)，構(gòu)成為移動(dòng)所述銜鐵以及所連接的閥元件的螺線管(116)，以及與所述螺線管通信的控制器(53)。所述控制器構(gòu)成為以第一電流電平對(duì)所述螺線管通電，以使閥元件開(kāi)始從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)，由此開(kāi)始燃料噴射；在所述閥元件從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)期間，以小于所述第一電流電平的第二電流電平對(duì)所述螺線管通電；在所述閥元件到達(dá)所述第二位置后，以小于所述第二電流電平的第三電流電平對(duì)所述螺線管通電；在所述閥元件處于所述第二位置預(yù)定時(shí)間后，以小于所述第三電流電平的第四電流電平對(duì)螺線管通電。
文檔編號(hào)F02D41/20GK101151448SQ200680010448
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者D·R·普克特, W·J·洛夫 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司