專利名稱：共軌燃油噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共軌燃油噴射裝置，該共軌燃油噴射裝置通過噴油器將在共用燃油油軌(蓄壓室)中高壓下所積累的高壓燃油噴射進(jìn)/提供給柴油機(jī)缸。
背景技術(shù)：
常規(guī)的共軌燃油噴射裝置在從噴油器噴射燃油時容易出現(xiàn)問題。其中一個問題為即當(dāng)燃油噴射突然停止時，例如，因為司機(jī)已將腳離開油門踏板以產(chǎn)生發(fā)動機(jī)制動效果，所以油軌壓力上升到超出所需要的壓力，以當(dāng)燃油噴射恢復(fù)時，高壓燃油在短時間內(nèi)一次被噴射。例如，第Hei11(1999)-173192號日本未審查專利文獻(xiàn)教導(dǎo)了克服該缺點的一種配置，通過利用發(fā)生在噴油器的電磁閥操作時和在閥體實際正抬起以恢復(fù)閥開啟狀態(tài)時的時間延遲，即通過在該延遲期間將噴油器的電磁閥打開小于該延遲的一段時間，由此將在共軌中的高壓燃油通過電磁閥流入低壓力側(cè)和降低油軌壓力，而不將燃油從噴油器噴進(jìn)氣缸。
然而，按照該種建議的配置，使用噴油器的電磁閥降低共軌中的燃油壓力的電磁閥開啟操作必須在非常嚴(yán)格的條件下進(jìn)行，而且，燃油必須在甚至短于大約幾毫秒的短時間的期間流出，在該期間噴油器的電磁閥打開閥體。因此，鑒于此也存在著問題，即油軌壓力的降低率很難增加；當(dāng)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)迅速變化時，很難通過降低油軌壓力保持適當(dāng)值；這種情況經(jīng)常出現(xiàn)，因此在氣缸中不能實現(xiàn)最佳燃燒。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題的共軌燃油噴射裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠迅速降低油軌壓力的共軌燃油噴射裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠穩(wěn)定進(jìn)行燃油噴射的共軌燃油噴射裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及共軌燃油噴射裝置，其通過增壓器將在共軌中積累的高壓燃油送進(jìn)噴油器，更具體地說，涉及這樣一種裝置，其通過使用安裝在增壓器中的增壓控制電磁閥，能夠以高速進(jìn)行油軌壓力降低以將共軌中的高壓燃油流進(jìn)低壓力側(cè)。
本發(fā)明的特征一種共軌燃油噴射裝置，被配置以使來自用于積累在壓力下從供油泵所提供的燃油的共軌的高壓燃油通過增壓器被送到噴油器，該噴油器由燃油噴射控制裝置通過打開/關(guān)閉的方式控制，其中通過使用電磁閥進(jìn)行增壓器中的增壓控制，以調(diào)節(jié)提供到增壓器的、流進(jìn)低壓力側(cè)的高壓燃油量，共軌燃油噴射裝置具有鑒別裝置，用于鑒別共軌中的燃油壓力的降低是否是必要的；流出量計算裝置，當(dāng)鑒別裝置鑒別壓力降低是必要的時，計算壓力降低所需要的高壓燃油流出量；電磁閥控制裝置，響應(yīng)流出量計算裝置和燃油噴射控制裝置，通過打開/關(guān)閉的方式來控制控制電磁閥，以在不進(jìn)行噴油器的燃油噴射的時間點使高壓燃油流進(jìn)低壓力側(cè)。
由于通過使用事先安裝在增壓器中的控制電磁閥進(jìn)行油軌壓力的迅速降低以使共軌中的高壓燃油流進(jìn)低壓側(cè)，所以僅對控制部分的配置或其程序進(jìn)行較小的改變，便可在短時間內(nèi)有效地降低油軌壓力。因此，該配置能夠比以前更迅速地降低共軌的油軌壓力，盡管它的成本很低。由于可阻止突然的燃油噴射終止操作所產(chǎn)生燃油噴射操作中的問題，所以能夠獲得低成本和高性能的共軌燃油噴射裝置。
控制電磁閥可被配置成以打開/關(guān)閉的方式被控制以在所述時間點的規(guī)定時間使高壓燃油流進(jìn)低壓力側(cè)。此外，用于計算壓力降低所需的高壓燃油流出量的流出量計算裝置可被進(jìn)一步設(shè)置，并且電磁閥控制裝置可適合于通過打開/關(guān)閉的方式來控制控制電磁閥以響應(yīng)流出量計算裝置和燃油噴射控制裝置，以使所述流出量的高壓燃油流進(jìn)低壓力側(cè)。可采用這樣一種配置，其中鑒別裝置裝有用于計算共軌的所需壓力的所需壓力計算裝置和用于檢測共軌的實際壓力的油軌壓力傳感器，并且通過將所需壓力與實際油軌壓力相比較鑒別壓力降低是否是必要的。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射裝置的實施例的示意圖；圖2是說明圖1中所示的增壓器的結(jié)構(gòu)部件的剖面圖；圖3是說明圖1中所示的控制單元的結(jié)構(gòu)部件的方框圖；圖4是在用于控制增壓器的控制單元的微計算機(jī)中所執(zhí)行的控制程序的流程圖；圖5A是說明在不進(jìn)行共軌壓力降低操作的情況下，控制電磁閥的打開/關(guān)閉操作的示圖；圖5B是說明在不進(jìn)行共軌壓力降低操作的情況下的在噴油器中的燃油噴射操作的示圖；圖5C是說明在不進(jìn)行共軌壓力降低操作的情況下的在來自噴油器等的燃油噴射中的時間過程變化的示圖；圖6A是說明在進(jìn)行迅速壓力降低的情況下的控制電磁閥的打開/關(guān)閉操作的示圖；圖6B是說明在進(jìn)行迅速壓力降低的情況下的在來自噴油器等的燃油噴射中的時間過程變化的示圖；圖6C是說明在進(jìn)行迅速壓力降低的情況下的在噴油器的燃油噴射操作的示圖。
具體實施例方式
為了更詳細(xì)地了解本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖將對本發(fā)明進(jìn)行說明。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射裝置的實施例的示意圖。燃油噴射裝置1為用于內(nèi)燃機(jī)的共軌燃油噴射裝置，其裝有共軌(common rail)2和用于將高壓燃油提供到共軌2的高壓泵組件3，并且燃油噴射裝置1被配置以通過增壓器(pressure booster)4將共軌2中所積累的高壓燃油提供到噴油器8。噴油器8裝有用于噴射控制的電磁閥(solenoid)8A，燃油噴射裝置被配置以響應(yīng)來自控制單元7的第一控制信號M1通過以打開/關(guān)閉的方式控制電磁閥8A，從而在規(guī)定的時間點，所需要量的高壓燃油被噴射進(jìn)未示出的柴油機(jī)的相關(guān)氣缸。為了簡化該示圖，僅顯示出了一組增壓器4和噴油器8，但實際上有多組與柴油機(jī)的氣缸2數(shù)量相等的增壓器和噴油器。
由于通過打開/關(guān)閉電磁閥8A來控制噴射的噴油器8的結(jié)構(gòu)是公知的，所以這里對噴油器8的結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步詳細(xì)解釋將被省略。
高壓泵組件3由通過柴油機(jī)驅(qū)動的作為整體安裝的主高壓泵單元31、燃油計量(metering)單元32和進(jìn)氣/排氣閥33構(gòu)成。通過供給泵6，燃油從燃油箱5被提供到燃油計量單元32。燃油計量單元32調(diào)節(jié)從供給泵6提供的燃油的流率以產(chǎn)生柴油機(jī)所需要的燃油壓力，并且將燃油供給到進(jìn)氣/排氣閥33。進(jìn)氣/排氣閥33將從燃油計量單元32接收的燃油提供到高壓泵組件3的柱塞腔(plunger chamber)(未示出)，并且在防止其流回到燃油計量單元32的同時將在柱塞腔中上升到高壓的燃油提供到共軌2。通過設(shè)置在燃油計量單元32中的電磁閥34的打開/關(guān)閉控制，進(jìn)行在燃油計量單元32中的燃油流率的調(diào)節(jié)。
標(biāo)號7表示控制單元，其利用微計算機(jī)構(gòu)成，用于如下所述控制燃油噴射裝置1的不同部件。控制單元7從檢測共軌2中的燃油壓力(油軌壓力)的壓力傳感器2A輸入實際壓力信號U1。此外，控制單元7從RPM傳感器9A輸入表示柴油機(jī)發(fā)動機(jī)速度的RPM信號U2，從冷卻液溫度傳感器9B輸入表示柴油機(jī)冷卻液溫度的冷卻液溫度信號U3，和從燃油溫度傳感器9C輸入表示供給到共軌2的燃油溫度的燃油溫度信號U4；并且控制單元7還從加速傳感器9D輸入表示加速踏板(未示出)操縱量的加速信號U5。
通過輸出第二控制信號M2以打開/關(guān)閉控制電磁閥34，控制單元7響應(yīng)實際的壓力信號U1、RPM信號U2、冷卻液溫度信號U3、燃油溫度信號U4和加速信號U5，使得在共軌2中所積累的高壓燃油的壓力保持在所需要的程度。
由控制單元7所輸出的用于打開/關(guān)閉控制電磁閥34的第二控制信號M2為脈沖信號，該脈沖信號的占空比在控制單元7中被設(shè)置成用于控制電磁閥34的輸出值。這使得能夠調(diào)節(jié)從主高壓泵單元31中流向共軌2的高壓燃油的流率，并且該流率調(diào)節(jié)使得能夠?qū)⒃诠曹?中的高壓燃油的壓力調(diào)節(jié)到規(guī)定的壓力。由于高壓組件3的結(jié)構(gòu)(由此通過這樣的占空比控制，電磁閥34被打開/關(guān)閉以進(jìn)行燃油的流率調(diào)節(jié))是公知的，所以對其的詳細(xì)解釋將被省略。
圖2示出了增壓器4的結(jié)構(gòu)部件。增壓器4為一種公知結(jié)構(gòu)的裝置，其這樣被配置，即由大直徑活塞43和小直徑活塞44構(gòu)成的增壓器活塞(booster piston)45被安裝在主體41內(nèi)的氣缸腔42中，并且彈簧46沿箭頭X的方向彈簧加載(spring biase)放大器活塞45。增壓器4被配置以將高壓燃油從共軌2提供到由大直徑活塞43隔開的第一腔42A，和將增壓的高壓燃油從小直徑活塞44隔開的第二腔42B送到噴油器8。
安裝彈簧46的第三腔42C通過形成于大直徑活塞43中的孔43A與第一腔42A連通。第一腔42A和第二腔42B通過設(shè)有單向閥47的油道47A相連以形成這樣一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使高壓燃油僅從第一腔42A傳到第二腔42B，由此可將該高壓燃油從第一腔42A提供到第二腔42B。此外，第三腔42C通過油道48A被連接到燃油低壓側(cè)。通過用打開/關(guān)閉的方式來控制設(shè)置在油道48A中的控制電磁閥48，該結(jié)構(gòu)使得通過增壓器4的高壓燃油的增壓能夠被控制，以調(diào)節(jié)在第三腔42C中的燃油壓力。控制電磁閥48作為打開/關(guān)閉閥被構(gòu)成，并且響應(yīng)來自控制單元7的第三控制信號M3，控制電磁閥48的關(guān)閉或打開狀態(tài)被控制。由于圖2中所示的增壓器4的結(jié)構(gòu)是公知的，所以涉及增壓操作的詳細(xì)解釋將被省略。
圖3示出了控制單元7的詳細(xì)配置圖。在控制單元7中，71為用于控制噴油器8的噴射控制部分，72為用于控制共軌2的油軌壓力的油軌壓力控制部分，73為用于控制增壓器4的增壓器控制部分。作為輸入信號的實際壓力信號U1、RPM信號U2、冷卻液溫度信號U3、燃油溫度信號U4和加速信號U5被輸入到噴射控制部分71、油軌壓力控制部分72和增壓器控制部分73的每一個。噴射控制部分71響應(yīng)這些輸入信號以計算/輸出用于控制燃油器8的燃油噴射的噴射控制信號C1，并且噴射控制信號C1被饋送到噴油器功率控制部分71A；噴油器功率控制部分71A輸出對應(yīng)于噴射控制信號C1的第一控制信號M1。盡管這里按照單個噴油器8解釋了本發(fā)明，但實際上可設(shè)置多個噴油器。當(dāng)對于每一噴油器進(jìn)行相同的控制時，對其的說明將被省略。
根據(jù)常規(guī)配置，油軌壓力控制部分72，其為用于控制共軌2中的燃油壓力達(dá)到最佳值的控制部分，響應(yīng)輸入信號以輸出油軌壓力控制信號C2；高壓泵功率控制部分72A響應(yīng)油軌壓力控制信號C2以輸出第二控制信號M2。
增壓器控制部分73被配置以響應(yīng)輸入信號和噴射控制信號C1，從而將打開/關(guān)閉控制信號C3輸出到控制電磁閥功率控制部分73A；控制電磁閥功率控制部分73A輸出第三控制信號M3。
現(xiàn)在參照圖4將對增壓器控制部分73進(jìn)行說明。圖4是用于控制增壓器4的控制程序的流程圖，該控制程序在控制單元7的微計算機(jī)7A中執(zhí)行。根據(jù)該流程圖將說明增壓器控制部分73。首先，在步驟S1中，當(dāng)啟動控制程序執(zhí)行時，根據(jù)輸入信號U2-U5，計算所需要的油軌壓力(即在共軌2中所需要的燃油壓力)。在接下來的步驟S2中，從實際壓力信號U1中檢測實際油軌壓力(即在共軌2中的實際燃油壓力)。然后，在步驟S3中，計算在共軌2中的燃油壓力的實際值PA和所需值PT之間的壓力偏差ΔP(＝PA-PT)，之后控制進(jìn)到步驟S4。
在步驟S4中，檢查壓力偏差ΔP是否大于用于鑒別快速壓力降低的規(guī)定值K。規(guī)定值K表示鑒別油軌壓力的快速降低是否是必要的鑒別參數(shù)壓力，因為由于像加速踏突然被釋放之類的原因，共軌2的油軌壓力大大超過所需要的油軌壓力。
當(dāng)在S4中ΔP≤K時，在步驟S4中的鑒別結(jié)果為“否”，并且控制進(jìn)到步驟S5。在步驟S5中，油軌壓力控制部分72通過電磁閥34的占空比控制執(zhí)行正常的壓力控制，并且反饋控制被執(zhí)行以使共軌2的燃油壓力為所需要的值。
在S4中ΔP＞K時，在步驟S4中的鑒別結(jié)果為“是”，開始進(jìn)行測量以通過打開控制電磁閥48迅速降低共軌2中的燃油壓力。
更具體地說，在燃油噴射裝置1中，當(dāng)共軌2中的油軌壓力假定處于超過規(guī)定程度的高壓狀態(tài)(即進(jìn)行迅速的壓力降低是必要的)時，用于控制增壓器4中的增壓的控制電磁閥48被使用以通過將共軌2中的高壓燃油流入(spill)低壓側(cè)迅速降低壓力。如從圖2中可以看到的，當(dāng)打開控制電磁閥48時，第三腔42C的壓力降低以通過第一腔42A、孔43A和第三腔42C使從共軌2中所提供的高壓燃油流入低壓側(cè)，由此可較快地降低油軌壓力。
在一時間點，通過流出所需要的燃油量，需要執(zhí)行控制電磁閥48的迅速壓力降低，在該時間點，不會對噴油器8的燃油噴射操作和未示出的其它噴油器的燃油噴射操作有不利的影響。
因此，在步驟S6中，響應(yīng)實際壓力信號U1，計算壓力降低所需要的所需流出量；在步驟S7中，計算壓力降低操作起始時間，即用于壓力降低的控制電磁閥48的閥打開操作的時間點；在步驟S8中，計算壓力降低功率施加(power application)期，即為實現(xiàn)所需流出量控制電磁閥48的閥需要打開的時間。
在步驟S9中，根據(jù)在步驟S6、S7和S8中的計算結(jié)果，通過控制控制電磁閥48的閥打開操作，用于壓力降低的打開/關(guān)閉控制信號C3被輸出。打開/關(guān)閉控制信號C3被送到控制電磁閥功率控制部分73A(見圖3)，并且控制電磁閥功率控制部分73A將根據(jù)打開/關(guān)閉控制信號C3打開/關(guān)閉控制電磁閥48的第三控制信號M3施加到控制電磁閥48。這以一行程降低了在共軌2中的燃油壓力。因此，在共軌2中的過高的燃油壓力以良好的響應(yīng)性被降低，使得在短時間內(nèi)使共軌2中的壓力可達(dá)到所需要的目標(biāo)值。
下面參照圖5A-5C和圖6A-6C將說明使用增壓器4的快速油軌壓力降低操作。
圖5A-5C是說明在不進(jìn)行快速壓力降低情況下的操作示例的示圖。圖5A是說明控制電磁閥48的打開/關(guān)閉操作的示圖；圖5B是說明在噴油器的燃油噴射操作的示圖；圖5C是說明來自噴油器等的燃油噴射中的時間過程變化的示圖。這里，在與燃油噴射同步的時間點TA、TB控制電磁閥48被打開規(guī)定時間以降低大直徑活塞43的背壓，并且通過此提高燃油壓力以增加在每一燃油噴射的后期的燃油噴射量。在這種情況下，由于在時間點TA控制電磁閥48的打開，導(dǎo)致油軌壓力下降，但在下一個時間點TB其幾乎恢復(fù)到初始程度，因此在時間點TB的噴射量的下降ΔQ1非常小。
另一方面，圖6A-6C是說明在進(jìn)行快速壓力降低情況下的操作示例的示圖。圖6A是說明控制電磁閥48的打開/關(guān)閉操作的示圖；圖6B是說明在噴油器的燃油噴射操作的示圖；圖6C是說明來自噴油器等的燃油噴射中的時間過程變化的示圖。這是這樣一個示例，即控制電磁閥48被打開以便在時間點T1和T2實現(xiàn)迅速的壓力降低，其中在時間點TA和TB噴油器的燃油噴射不受影響。在時間點T1和T2，在共軌2中的高壓燃油能夠通過控制電磁閥48流到低壓側(cè)，由此可迅速降低油軌壓力。因此，在下一噴射時間點TB的噴射量的降低ΔQ2大于在圖5的情況下的ΔQ1。
圖6A-6C中所示的該示例說明了通過在時間點T1和T2兩次打開控制電磁閥48進(jìn)行壓力降低操作的情況。然而，在噴油器的燃油噴射操作不出現(xiàn)問題的情況下，用于壓力降低操作的控制電磁閥48的操作次數(shù)可以是任意次，并且根據(jù)所需要的壓力降低可適當(dāng)確定每一次燃油的流出量。
根據(jù)該配置，僅通過對其控制部分配置或其程序進(jìn)行較小的改變，使用預(yù)先安裝在增壓器中的控制電磁閥48，就能夠在短時間內(nèi)有效地降低在共軌2中的高壓燃油的壓力。因此，該配置能夠比以前更迅速地降低共軌2的油軌壓力，盡管它的成本很低。由于可防止所發(fā)生的突然的燃油噴射終止操作引起燃油噴射操作中的問題，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低成本和高性能的共軌燃油噴射裝置。
工業(yè)適用性如上面所陳述的，本發(fā)明的共軌燃油噴射裝置能夠有效地阻止突然的燃油噴射終止操作所引起的燃油噴射操作中的問題。
權(quán)利要求
1.一種共軌燃油噴射裝置，被配置以使來自用于積累在壓力下從供油泵所提供的燃油的共軌的高壓燃油通過增壓器被送到噴油器，該噴油器由燃油噴射控制裝置通過打開/關(guān)閉的方式控制，其中通過使用電磁閥進(jìn)行增壓器中的增壓控制，以調(diào)節(jié)提供到增壓器的、流進(jìn)低壓力側(cè)的高壓燃油量，該共軌燃油噴射裝置的特征在于，其包括鑒別裝置，用于鑒別共軌中的燃油壓力的降低是否是必要的；流出量計算裝置，當(dāng)鑒別裝置鑒別壓力降低是必要的時，計算壓力降低所需要的高壓燃油流出量；電磁閥控制裝置，響應(yīng)流出量計算裝置和燃油噴射控制裝置，通過打開/關(guān)閉的方式來控制控制電磁閥，以在不進(jìn)行噴油器的燃油噴射的時間點使高壓燃油流進(jìn)低壓力側(cè)。
2.如權(quán)利要求1中所述的共軌燃油噴射裝置，其中控制電磁閥以打開/關(guān)閉的方式被控制，以在所述時間點使高壓燃油流進(jìn)低壓力側(cè)持續(xù)規(guī)定的時間。
3.如權(quán)利要求1中所述的共軌燃油噴射裝置，還包括流出量計算裝置，用于計算壓力降低所需要的高壓燃油流出量；電磁閥控制裝置，響應(yīng)流出量計算裝置和燃油噴射控制裝置通過打開/關(guān)閉的方式來控制控制電磁閥，以在不進(jìn)行噴油器的燃油噴射的時間點使所述流出量的高壓燃油流進(jìn)低壓力側(cè)。
4.如權(quán)利要求1中所述的共軌燃油噴射裝置，其這樣被配置，即鑒別裝置裝有用于計算共軌的所需壓力的所需壓力計算裝置和用于檢測共軌的實際壓力的油軌壓力傳感器，并且所述鑒別裝置通過將所需壓力與實際油軌壓力進(jìn)行比較鑒別壓力降低是否是必要的。
全文摘要
在燃油噴射裝置(1)中，其被配置使得來自共軌(2)中的高壓燃油通過增壓器(4)被提供到噴油器(8)。鑒別共軌(2)中的燃油壓力降低是否是必要的；當(dāng)鑒別壓力降低是必要的時，計算壓力降低所需要的高壓燃油流出量；在不進(jìn)行噴油器(8)的燃油噴射的時間點，控制電磁閥(48)通過打開/關(guān)閉的方式被控制以將所述流出量的高壓燃油噴進(jìn)低壓力側(cè)。
文檔編號F02M59/34GK1585854SQ0380083
公開日2005年2月23日 申請日期2003年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者岡本研二 申請人:株式會社博世汽車系統(tǒng)