CN102108908B

CN102108908B - 燃料压力控制器

Info

Publication number: CN102108908B
Application number: CN2010106091059A
Authority: CN
Inventors: 丰岛善生
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: JP2011132872A; JP5131265B2; CN102108908A; DE102010063586B4; DE102010063586A1

Abstract

本发明涉及一种燃料压力控制器。当空转减速要求标识打开并且发动机速度降低时，燃料供应泵(16)将燃料供应至共轨(20)。当实际共轨压力和目标共轨压力之间的压差大于设定阈值时，减压阀(30)打开以降低共轨压力。

Description

燃料压力控制器

技术领域

本发明涉及一种用于其中燃料泵将燃料供应至共轨并且燃料喷射器将蓄压在共轨中的燃料喷射入发动机燃烧室的燃料喷射系统的燃料压力控制器。燃料压力控制器控制共轨中的燃料压力。

背景技术

JP-2008-128163A和JP-2002-371873A示出了一种燃料喷射系统，其中燃料喷射器将蓄压在共轨中的燃料喷射入发动机每个气缸的燃烧室中。

JP-2002-371873A描述了当发动机将关闭时燃料供应泵吸入燃料。当发动机重新启动时，燃料供应泵将在发动机关闭之前已经吸入的燃料排出至共轨，从而燃料压力迅速增大并且发动机的启动时间减小。

尤其，在其中执行空转减速的燃料喷射系统中，重要的是在驾驶员实施发动机重新启动操作时迅速且平稳地重新启动发动机。

然而，在JP-2002-371873A所示的系统中，在从关闭点火开关直到发动机关闭的时期中，燃料供应泵不吸入燃料直到发动机速度降低至设定值。也就是，当燃料喷射停止时，燃料供应泵不供应燃料。

在这种情况下，由于在空转减速控制期间燃料可能从燃料喷射系统泄漏从而降低共轨压力，共轨压力很可能不会达到足以执行燃料喷射从而在取消空转减速控制时重新启动发动机的设定值。因而，即使燃料供应泵迅速地供应已经被吸入的燃料，发动机重新启动也被推迟，直到共轨中的燃料压力达到足以重新启动发动机的设定值。

发明内容

本发明在考虑到上述情况之下做出，并且本发明的目标是提供一种能从空转减速情形迅速地重新启动内燃机的燃料压力控制器。

根据本发明，在执行空转减速控制时，压力控制装置通过指令燃料供应控制装置来将共轨压力调节至设定压力以使得在发动机关闭期间燃料供应泵将燃料供应至共轨。

当空转减速控制启动时，燃料供应泵16在从燃料喷射终止时直到发动机完全停止时的发动机关闭期间将燃料供应至共轨20。从而，共轨压力能在关闭期间增大至设定压力。因而，即使在空转减速控制期间燃料从燃料喷射系统泄漏，共轨20中也能维持足以将发动机从空转减速状况重新启动的燃料压力。燃料喷射重新启动并且内燃机从空转减速状况迅速地重新启动。

附图说明

本发明的其它目标、特点和优点从下面参照附图进行的描述中将变得更加明显，在附图中相同的零件用相同的参考标号来标识并且其中：

图1是示出根据一个实施例的燃料喷射系统的示意图；

图2是示出减压阀的横截视图；

图3是示出在空转减速控制期间燃料压力的变化的时序图；

图4A是示出减压阀的控制的时序图；

图4B是示出压差和通电时间的特征图；

图4C是示出通电时间的防护过程的时序图；以及

图5是示出共轨压力控制例程的流程图。

具体实施方式

下面将基于附图描述本发明的实施例。图1示出燃料喷射系统10。

(燃料喷射系统10)

蓄压式燃料喷射系统10由燃料供应泵16、共轨20、压力传感器22、减压阀30、燃料喷射器60、电控单元(ECU)70以及电子驱动单元(EDU)72构成。燃料喷射入四缸柴油机的每个气缸。应当注意到，为了易于解释图1中仅示出了一个燃料喷射器60。

燃料过滤器14移除由燃料泵16从燃料箱12吸入的燃料中包含的外物。燃料供应泵16装备有供给泵(未示出)，供给泵从燃料箱12吸入燃料并将吸入的燃料通过供应管200供给至共轨20。

燃料供应泵16是公知的柱塞泵。ECU 70控制供应至燃料供应泵16的计量阀(未示出)的电能，以使得燃料供应泵16的燃料吸入量也受到控制。燃料供应泵16的燃料排出量取决于其燃料吸入量。此外，计量阀可控制燃料排出量。

共轨20对由燃料供应泵16泵送的加压燃料蓄压，并根据发动机驱动状况将燃料压力保持于设定值。燃料通过喷射管204引入燃料喷射器60。压力传感器22输出表示共轨20中的燃料压力的信号。共轨20中的燃料压力称为共轨压力。

在打开时，减压阀30将共轨20中的燃料排出至返回管202。如图2所示，减压阀30的阀体32螺旋在共轨20中。阀元件38由气缸36可滑动地支撑并且由弹簧42偏压至阀座元件34。球40与形成于阀元件38上的凹陷部分相接合。当球40坐在阀座元件34上时，共轨20与低压侧流体地断开。

线圈44缠绕在定子芯部46周围。当EDU 72通过端子50通电线圈44时，阀元件38抵抗弹簧42磁性地吸入至定子芯部46以使得球40移动远离阀座元件34。

然后，共轨20中的燃料通过分别形成于阀体32、阀座元件34、气缸36、定子芯部46和螺母48中的燃料通道100、102、104、106、108和110返回至燃料箱12。

燃料喷射器60分别提供至发动机的每个气缸并将蓄积在共轨20中的燃料喷射至每个气缸。根据发动机的驱动状况，喷射器60执行包括主喷射、前导喷射和后喷射的多重喷射。燃料喷射器60和共轨20通过喷射管204连接。

燃料喷射器60是公知的具有背压控制腔的电磁阀。对背压控制腔中的压力进行控制以调节燃料喷射量。燃料喷射器60的电磁驱动部分由压电致动器或磁性线圈构成。

当背压控制腔中的压力超过设定值时，打开背压控制阀62以将背压控制腔中的燃料排出进入返回管202。从而，背压控制阀中的压力维持于设定值之内。

ECU 70主要由具有CPU、ROM、RAM、闪存和I/O接口的微型计算机构造。

ECU 70基于来自压力传感器22、曲柄角度传感器80、凸轮角度传感器82、油门位置传感器84、冷却剂温度传感器(未示出)等的输出信号获得并控制发动机驱动状况。

曲柄角度传感器80根据发动机的曲轴的旋转角度输出脉冲信号。ECU70基于来自曲柄角度传感器80的脉冲信号检测发动机速度。

凸轮角度传感器82根据凸轮轴的旋转角度输出脉冲信号。ECU 70基于来自曲柄角度传感器80和凸轮角度传感器82的脉冲信号检测发动机的曲柄角度。

ECU 70执行存储于ROM或闪存中的控制程序。例如，ECU 70执行反馈控制，其中以如此的方式控制燃料供应泵16的排出量和减压阀30的位置以使得由压力传感器22检测的实际共轨压力与目标共轨压力相符合。

而且，ECU 70控制燃料喷射量、燃料喷射定时和其中执行在主喷射之前的前导喷射和在主喷射之后的后喷射的多重喷射模式。ECU 70将脉冲信号作为燃料喷射控制信号输出至EDU 72。

EDU 72是基于从ECU 70输出的控制信号将驱动电流或驱动电压供应至减压阀30和燃料喷射器60的驱动设备。

(共轨压力控制)

如图3所示，在形成设定的空转减速状况时，停止喷射器60的燃料喷射并停止发动机。

ECU 70执行共轨压力控制，以在从空转减速控制开始时直到空转减速控制取消时这个时期期间快速地重新启动发动机。

(1)在发动机关闭期间

在形成空转减速状况时，ECU 70打开空转减速要求标识并设置用于空转减速的目标共轨压力。这个用于空转减速的目标共轨压力设置为大于空转状态时的压力。

然后，当空转减速要求标识打开时，终止对燃料供应泵16的正常反馈控制并执行泵停止控制以便通过关闭计量阀来使得吸入量为零。也就是，燃料供应泵16的排出量变为零。

而且，当空转减速要求标识打开时，ECU 70将减压阀30的控制从曲柄角度同步改变至时间同步。然后，ECU 70终止燃料喷射。当发动机速度变为小于设定值时，打开计量阀以使得燃料供应泵16吸入燃料并将燃料供应至共轨20。在此情况下，燃料供应泵16的吸入量由计量阀形成为固定值。

燃料供应泵16将燃料供应至共轨20，以使得共轨压力增大。当实际共轨压力超过用于空转减速的目标共轨压力时，减压阀30打开。

减压阀30在时间同步的定时进行控制。例如，如图4A所示，减压阀30在三个时间同步周期期间被驱动一次。

因而，减压阀30的驱动频率降低，从而延长了减压阀30的寿命。

替代地，减压阀30可在三个时间同步周期期间被驱动两次。

如图4B所示，减压阀30的通电时间基于共轨压力以及实际共轨压力和目标共轨压力之间的压差ΔPc来确定。减压阀30的这个通电时间在下文中称之为初期通电时间。随着压差ΔPc变大和共轨压力变大，初期通电时间也变长。

应当注意到，减压阀30的一个通电时间基于最大通电时间和上限占空率来确定。

最大通电时间和上限占空率以如此的方式形成以使得减压阀30的温度不会超过设定值。

上限占空率相对于三个时间同步周期来形成。替代地，上限占空率能相对于其中驱动减压阀30的一个周期来形成。

一个周期的通电时间定义为初期通电时间、最大通电时间和上限占空率之中的最小值。例如，如图4C所示，假定计算压差ΔPc和初期通电时间t1、t2。

初期通电时间t1小于最大通电时间并且小于占空率保护值(duty ratioguard)。因而减压阀30被通电一个初期通电时间t1。同时，初期通电时间t2大于t1且超过占空率保护值。因而，初期通电时间t2减小一个占空率保护值。

(2)在发动机停止期间

如图3所示，在发动机完全停止时，燃料供应泵16不供应燃料并且共轨压力的增大也结束。ECU 70执行停止控制，其中燃料供应泵16的计量阀关闭以尽可能地减少燃料泄漏。在燃料喷射器60是压电致动器的情况下，燃料泄漏基本上为零。

应当注意到，基于压差ΔPc继续由减压阀30进行共轨压力控制。

(3)在发动机重新启动时

(3-1)在进行启动气缸检测之前

在空转减速状况消除时，ECU 70开始驱动启动器。燃料供应泵16的吸入量和排出量固定至用于重新启动发动机的设定值。

应当注意到，即使在启动器已经启动之后，燃料喷射器60也不会喷射燃料，直到完成启动气缸检测。ECU 70驱动减压阀30以将目标共轨压力从残余控制压力降低至启动压力，以使得由喷射器60喷射的燃料适当地燃烧从而在启动气缸检测之后启动发动机。

应当注意到，基于压差ΔPc继续由减压阀30进行共轨压力控制，直到完成启动气缸检测。

(3-2)在启动气缸检测之后

在基于来自曲柄角度传感器80和凸轮角度传感器82的信号检测启动气缸时，ECU 70指令燃料喷射器60将燃料喷射至启动气缸。与此同时，关闭空转减速要求标识。因而，ECU 70通过使用减压阀30终止用于空转减速的共轨压力控制，并且基于实际共轨压力和目标共轨压力之间的压差启动共轨压力的反馈控制。

当发动机速度达到设定值时，ECU 70将目标共轨压力从启动压力改变至空转压力。然后，发动机速度增大以达到目标空转速度。

(共轨压力控制例程)

参照图5，将描述共轨压力控制例程，ECU 70在空转减速控制期间执行这个例程。这个例程以设定的时间间隔执行。

在S400，ECU 70确定是否需要空转减速控制。这个确定基于空转减速要求标识的开关状态来执行。

当在S400中答案为否时，该过程进行至S402，其中执行共轨压力的反馈控制。

当在S400中答案为是时，该过程进行至S404，其中ECU 70确定相对于燃料供应泵16执行吸入控制还是停止控制。

在执行吸入控制(S406)或停止控制(S408)之后，该过程进行至S410，其中ECU 70确定此时是否是相对于减压阀30执行驱动控制的同步定时。

当在S410中答案为是时，该过程进行至S412，其中ECU 70打开驱动允许标识。当在S410中答案为否时，该过程进行至S414，其中ECU 70关闭驱动允许标识。

在S416，ECU 70确定是否是发动机启动状况，其中空转减速控制消除以驱动启动器并且启动气缸检测还没有实施。当在S416中答案为是时，过程进行至S418，其中ECU 70将目标共轨压力设置为启动压力。当在S416中答案为否时，该过程进行至S420，其中ECU 70将目标共轨压力设置为残余控制压力。

在S422，ECU 70计算实际共轨压力和目标共轨压力之间的压差ΔPc。在S424，ECU 70确定压差ΔPc是否大于驱动允许阈值，减压阀30在驱动允许阈值处打开以降低共轨压力。而且，ECU 70确定驱动允许标识是否打开。当压差ΔPc小于或等于驱动允许阈值时，ECU 70确定实际共轨压力接近目标共轨压力，因此无需打开减压阀30和降低共轨压力。

当在S424中答案为否时，该过程进行至S426，其中ECU 70不通电减压阀30以结束这个例程。

当在S424中答案为是时，该过程进行至S428，其中ECU 70根据图4(B)所示的图表计算初期通电时间“Ta”。

在S430，ECU 70计算通电保证时间“Tb”，在此期间减压阀30能被通电。

在S432，ECU 70确定“Tb”是否大于“Ta”。当为是时，该过程进行至S434，其中初期通电时间“Ta”设置为减压阀30的通电时间。当为否时，该过程进行至S436，其中通电保证时间“Tb”设置为减压阀30的通电时间。

在S438，ECU 70基于在S434或S436设置的通电时间驱动减压阀30。

根据上述本发明，在形成空转减速控制状况时，燃料供应泵16在从燃料喷射终止时直到发动机完全停止时的发动机关闭时期期间将燃料供应至共轨20。从而，共轨压力能在关闭期间增大至设定压力。

因而，即使在空转减速控制期间燃料从燃料喷射系统10泄漏，也能在共轨20中维持足以重新启动发动机的燃料压力。

而且，在形成空转减速控制状况时，减压阀30通过时间同步来控制。因而，即使角度同步的周期逐渐增大，也能在恒定的时间同步定时处控制减压阀30以使得能将共轨压力控制至设定值。

在上述实施例中，ECU 70相当于燃料压力控制装置。S402、S406、S408中的处理相当于燃料供应控制装置，S422中的处理相当于压力检测装置，并且S406、S408、S426、S434-S438中的处理相当于压力控制装置。

(其它实施例)

在关闭期间，能通过用计量阀控制燃料供应泵16的排出量来将共轨压力调节至残余控制压力。

减压阀30能在时间同步的每个定时得到驱动。在实施例中，ECU 70执行控制程序来执行每个功能。这些功能中的至少一个可通过电路构造以代替控制程序来执行。

本发明不限于上述实施例，并且能应用于各种实施例。

Claims

1.一种用于燃料喷射系统的燃料压力控制器，其具有

在其中蓄压燃料的共轨（20）；

将燃料供应入共轨的燃料供应泵（16）；以及

将共轨中蓄压的燃料喷射入内燃机的气缸的燃料喷射器（60）；

减压阀（30），其在通电打开时排出共轨中的燃料以降低共轨压力，

燃料压力控制器包括：

燃料供应控制装置（S402、S406、S408），用于控制燃料供应泵（16）的燃料供应；

压力检测装置（S422），用于检测表示共轨中的燃料压力的共轨压力；

压力控制装置（S406、S408、S426、S434-S438），用于通过指令燃料供应控制装置将由压力检测装置检测的共轨压力调节至设定压力，以使得在执行空转减速控制时的发动机关闭期间，燃料供应泵将燃料供应至共轨，

其中，所述设定压力设置为高于内燃机从空转减速状况重新启动时的启动压力，其中

压力控制装置控制减压阀（30），使得当在空转减速控制期间共轨压力超过设定压力时降低共轨压力，

压力控制装置控制减压阀（30），使得当在空转减速控制被取消以重新启动内燃机时将共轨压力降低到启动压力。

2.根据权利要求1的燃料压力控制器，其中

在执行空转减速控制时，压力控制装置通过时间同步来控制减压阀（30）。

3.根据权利要求2的燃料压力控制器，其中

在多个时间同步周期期间，压力控制装置打开减压阀（30）一次。

4.根据权利要求2或3的燃料压力控制器，其中

压力控制装置给减压阀通电设定的通电时间，这个设定的通电时间是在基于设定压力和共轨压力之间的压差计算的通电时间、压力控制阀所允许的一次通电的最大通电时间、以及基于通电占空率计算的上限通电时间之中的最小值。