專利名稱：燃料噴射器和控制燃料噴射器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的燃料噴射器，和控制燃料噴射器所輸送的燃料量的方法。具體地，本發(fā)明涉及確定或預測在燃料噴射事件期間燃料噴射器中的燃料壓力。
背景技術：
燃料噴射系統(tǒng)允許控制和優(yōu)化噴入發(fā)動機燃燒室中的燃料量、相對于曲軸和活塞 位置的燃料輸送正時以及存在于燃燒室中的燃料，例如通過以預定模式(pattern)霧化和 分散燃料?，F代燃料噴射系統(tǒng)使用電子控制裝置來獲得對燃料輸送的量和正時的高精確 度。需要該高精確度來滿足市場的排放和性能預期。共軌燃料噴射系統(tǒng)為大家所熟知，尤其是在壓燃式發(fā)動機例如柴油機領域。汽車 的一種典型共軌燃料噴射系統(tǒng)在附圖1中示意性地示出。燃料儲存在燃料箱20中，并且通 過提升泵22和過濾器24抽吸到發(fā)動機驅動的高壓泵26。高壓泵26向蓄壓器或軌道28供 應高壓燃料。燃料噴射器30通過相應的跨接管32連到軌道。每個燃料噴射器30布置成 通過在電子控制單元(ECU) 34的控制下把燃料噴入氣缸燃燒室中來向發(fā)動機的一個相應 氣缸供應燃料。大家知道很多種燃料噴射器。在一種典型布置中，燃料噴射器包括控制閥，該控制 閥包含可在第一位置與第二位置之間在致動器的致動下移動的閥針，該致動器例如為螺線 管或壓電致動器。該閥針裝在燃料噴射器主體內。該主體形成有噴嘴，該噴嘴設有至少一 個孔口，位于閥針的支持面的下游。該支持面又位于高壓燃料儲存器的下游。在第一位置 時，該閥針相對該支持面密封，以便阻止燃料流過該支持面。在第二位置時，該閥針保持脫 離該支持面，從而使得燃料能從該儲存器流出，通過所述或每個孔口并且流入燃燒室，因此 實現燃料噴射。輸送給燃燒室的燃料量影響發(fā)動機的轉矩輸出。因此，必須謹慎控制燃料輸送，從 而在任意指定時間在隨后主導的狀況下提供期望轉矩輸出。每個噴射事件期間輸送的燃料量是噴嘴孔口流通面積、燃料壓力和噴射持續(xù)時間 的函數。該噴射持續(xù)時間是閥針從支持面提起，從而使高壓燃料能夠經由孔口流入燃燒室 的時間段。在指定燃料噴射器中，噴嘴孔口流通面積是固定的。因此使用所謂的"壓力-時 間"原理控制燃料輸送。為了獲得期望燃料量的輸送，用電子方式把該噴射持續(xù)時間設成 預先計算好的值，從而在某一燃料壓力下，所需量的燃料會進入燃燒室，在這段時間內，燃 料會流過噴嘴，也就是噴射持續(xù)時間。因此，燃料壓力的任何非故意的變化會導致不正確的 燃料量輸送給燃燒室，帶來的結果是發(fā)動機產生的輸出轉矩多于或少于所需的。在這些情 況下，會損害車輛的駕駛性能、性能和排放。再次參照圖1，由E⑶34實現對噴射正時和持續(xù)時間的控制。E⑶34接受來自各 種傳感器的輸入信號，這些傳感器可以包括曲軸轉速傳感器36a、曲軸相位傳感器36b、加 速踏板需求量傳感器36c、進氣溫度傳感器36d、冷卻劑溫度傳感器36e、進氣質量流量傳感器36f，以及在渦輪增壓發(fā)動機，包括進氣增壓壓力傳感器36g。此外，共軌燃料噴射系統(tǒng)包 括燃料軌道壓力傳感器38，其可與燃料溫度傳感器相結合。ECU 34通過輸出信號控制各種 致動器，這些致動器致動高壓泵26的入口處的計量流量閥40、軌道壓力控制閥42以及各個 噴射器30的控制閥。軌道壓力傳感器38通常是帶有集成電子元件的壓阻裝置。它侵入式地安裝在軌 道28中，從而使傳感器主體的一部分(通常是膜片)直接暴露于軌道28中的高壓燃料。 通常，軌道壓力傳感器38旋入軌道28的螺紋端口 44中，可用軟鐵墊圈來實現傳感器38與 軌道28之間的密封。因為軌道壓力傳感器38必須可靠地操作并且在高壓環(huán)境中不會有滲 漏，這些傳感器38就比較昂貴和精密。軌道28中的標稱燃料壓力并由此每個燃料噴射器30中的標稱燃料壓力，是通過 E⑶34使用來自這些傳感器36a-36g、38的輸入信號確定發(fā)動機工作條件和轉矩需求來確 定的。例如，在發(fā)動機低轉速和低負荷下，該標稱軌道壓力可以是300巴；而在發(fā)動機高轉 速和高負荷下，該標稱軌道壓力可以是2000巴。通常，在發(fā)動機裝配和測試期間的標定過 程中針對相應的工況范圍記錄最優(yōu)標稱軌道壓力的范圍。確定這些最優(yōu)值從而最小化排 放、優(yōu)化性能或最小化所需燃料消耗量。這些最優(yōu)標稱壓力存儲在ECU 34的存儲器的圖譜 中，從而可以針對指定發(fā)動機工況得到最優(yōu)值。因此，在指定的一組發(fā)動機工況下，標稱平均軌道燃料壓力具有固定值。E⑶34從 軌道壓力傳感器38確定實際的、瞬時軌道燃料壓力，并且適當地操作高壓燃料泵26的入口 計量流量閥40或軌道壓力控制閥42以實現并保持該期望平均軌道燃料壓力。通過這種方 式，提供一種反饋控制系統(tǒng)。提供復雜的控制算法從而優(yōu)化該反饋控制系統(tǒng)。軌道壓力傳感 器盡可能地精確是很重要的，因為軌道燃料壓力的意外變化會引起轉矩輸出的意外變化。反饋控制系統(tǒng)的響應時間受到軌道壓力傳感器38、E⑶34、高壓泵26和入口計量 流量閥40或軌道壓力控制閥42的性能的限制。例如，如果軌道壓力下降，軌道壓力傳感器 38必須通過發(fā)送適當信號給E⑶34的方式響應這個壓降，然后E⑶34必須評估該信號并 且通過致動入口計量流量閥40的方式且在其流量限制之內進行響應，高壓泵26必須增大 軌道壓力到所需值。噴射事件對軌道28中所儲存的燃料量給出瞬時流量需求。瞬時流量需求使得控 制系統(tǒng)不能足夠快速地響應，并且因此使得軌道28中的燃料壓力下降。因此擾亂了軌道28 中的燃料壓力，在壓力恢復到期望水平之前會經歷短時間，盡管這個恢復有希望在下一個 噴射事件之前完成。壓降意味著在正常噴射事件的持續(xù)時間內軌道28中的平均壓力可稍 低于目標壓力，但這個可在標定期間考慮到，因此仍然獲得預期轉矩。燃料噴射技術并且尤其是共軌系統(tǒng)的近期發(fā)展已經提出在每個燃燒循環(huán)的多次 噴射事件中的燃料輸送能力。換句話說，氣缸的每個循環(huán)期間不是出現單次噴射事件，而是 以連續(xù)或一系列的兩次或更多次的精密定時的噴射事件輸送燃料，每次都噴射謹慎控制的 燃料量。例如，噴射順序可包括先于主噴射的先導噴射或預噴射，該先導噴射或預噴射對燃 燒室中的氣體進行預熱，在主噴射中噴射大多數燃料。還可提供主噴射之后的后噴射來促 進未燃燃料的完全燃燒，由此降低有害廢氣排放并改善燃料效率。因此，現代發(fā)動機可利用每循環(huán)多次噴射事件來優(yōu)化性能和燃料效率并且降低有害廢氣排放。在發(fā)動機負荷和轉速狀況范圍內，可以改變最優(yōu)噴射順序。例如，有些狀況可能需要先導噴射之后緊接著主噴射，有些狀況可能需要分次主噴射，其它狀況可能需要先 導、主和后噴射，而還有其他狀況可能需要多次先導或多次后噴射。當需要一系列的多次噴射事件時，就可能出現由先導噴射事件引起的對軌道壓力 并由此對噴射器30中的燃料壓力的干擾仍然會在后續(xù)噴射事件開始時存在。換句話說，由 在先噴射事件引起的燃料系統(tǒng)內的壓力波在后續(xù)噴射事件出現時可能不會消失。因此，后 續(xù)噴射事件時噴射器30中的燃料壓力不處于與目標軌道壓力對應的期望水平。反而，噴射 器30中的壓力低于或高于期望壓力，這取決于壓力波與后續(xù)噴射事件的相位關系。在任何 一種情況中，所得到的結果是輸送了不正確的、不期望的和不可預測的燃料量，且對轉矩輸 出和排放有同樣的不可預測的后果。由于這種現象，可能出現所輸送燃料量的顯著誤差，并且這些誤差會引起不能接受的排放、增大的噪音、消弱的駕駛性能、性能差等等。一種降低或減輕這些殘余壓力的不希望有的影響的已知方法包括在燃料系統(tǒng)的 特定位置設置調整孔口以衰減由噴射事件引起的壓力波，由此阻止波的傳播。然而，這種方 法是不可改變的，因為調整孔口只對比較有限的發(fā)動機工況和噴射順序范圍有效。特別是 在指定發(fā)動機中采用多于一種噴射策略的情況下，這種方法是有限值的。理論上，可以通過以精細的顆粒度(granularity)繪制發(fā)動機的整個轉速和負荷 狀況以及標定多次噴射順序中的噴射持續(xù)時間以抵消殘余壓力波，來抵消該多次噴射順序 中的壓力波的影響。然而，這種方法是不切實際的，因為它會需要一種極端費力的標定過 程，以及由ECU對大量數據的存儲和快速檢索。此外，標定的噴射持續(xù)時間很容易受到管道 長度和構造公差的微小變化的影響。這違背了設計本發(fā)明的背景技術。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的第一方面，提供一種內燃機的燃料噴射器，該燃料噴射器包含噴射 器主體、形成在該噴射器主體中的燃料供給通道和壓力傳感器，該燃料供給通道容納著噴 射器所使用的高壓燃料，該壓力傳感器用于測量使用時通道中的燃料壓力，其中，該壓力傳 感器安置在噴射器主體內并且在使用時與通道中的燃料隔開。例如，供給通道可至少部分 地由噴射器主體的壁形成，從而使該壓力傳感器通過該壁與通道中的燃料隔開。該壓力傳感器可測量噴射器主體所經受的應變，在使用噴射器時，該應變來源于 通道中的燃料壓力并且與其有關。在這方面，該壓力傳感器可包括應變儀。該壓力傳感器 還可能響應于由燃料供給通道內的壓力所引起的并與其對應的噴射器主體整體或局部的 位移、偏斜或變形。不同于傳統(tǒng)的“侵入式”壓力傳感器，比如軌道壓力傳感器，本發(fā)明的燃料噴射器 中所設置的壓力傳感器不侵入通道，并且該壓力傳感器的任何部分都不會被通道內的燃料 弄濕。因此，本發(fā)明中所提供的壓力傳感器可以被看作“非侵入式”或“干式”壓力傳感器。與在各個噴射器中設置侵入式壓力傳感器相比，本發(fā)明還提供了優(yōu)點。根據本發(fā) 明，該壓力傳感器與供給通道隔開，因此不需要噴射器內的供給通道中的精加工的孔或缺 口。加工這個孔是很費錢的，并且可能成為潛在滲漏或機械故障的部位。此外，該壓力傳感 器不受供給通道的高壓環(huán)境的影響。這降低了傳感器的機械故障的風險，并且因為該傳感器不需要制造成抵抗高壓，所以最小化了傳感器的成本。同樣地，因為該傳感器不需要是防 漏的，所以壓力傳感器的結構可以相對簡單，得到耐用且成本低的裝置。例如，不需要高壓 密封件。噴射器主體可形成壓力傳感器腔以容納該壓力傳感器，該壓力傳感器腔與該通道 隔開。在一個變形例中，該壓力傳感器腔容納著用于噴射器的致動器的電連接。通過這種 方式，該壓力傳感器及其相關電連接或線束可以集成到致動器的接線盒或集管中。噴射器 主體還可形成致動器腔，并且該壓力傳感器腔與該致動器腔可連通。
該壓力傳感器腔可從噴射器的一側向內延伸或者從噴射器的一端向內延伸。該壓 力傳感器腔可容納著與該壓力傳感器電通信的電子模塊。該壓力傳感器可以設在噴射器主體內的任何適當位置。在一種布置中，該燃料供 給通道和該壓力傳感器形成基本上相交的各自的中心縱軸線。在另一例子中，該燃料供給 通道包括具有擴大橫截面積的部分，并且該壓力傳感器與該燃料供給通道的那部分對齊。在一個實施例中，該噴射器主體形成外壁和關于燃料供給通道與外壁相對的內 壁，在使用時，由該內壁把該壓力傳感器與通道中的燃料隔開。選擇性地，壓力傳感器的一 面平行于該供給通道的壁延伸。該噴射器可以是細長的以形成縱軸線，該壓力傳感器可與基本上平行于該噴射器 的該縱軸線延伸的供給通道的壁合作。替換性地，該細長噴射器可包括壓力傳感器，該壓力 傳感器與延伸穿過該噴射器的該縱軸線的供給通道的壁合作。為了優(yōu)化壓力傳感器的響應，該壓力傳感器的一面鄰接形成該供給通道的壁。為 此，該噴射器可包括夾緊元件使該面壓在該壁上。例如，該噴射器主體可形成有端口，該夾 緊元件可以是端口內的與該噴射器主體螺紋嚙合的塞子。當設置夾緊元件時，該壓力傳感器的電連接可容納在該夾緊元件內。同樣地，與該 壓力傳感器電通信的電子模塊容納在該夾緊元件內?？梢允褂萌魏芜m當的壓力傳感器。該壓力傳感器可以包括例如具有由磁致伸縮材 料制成的磁心的磁致伸縮壓力傳感器。在一個實施例中，該壓力傳感器包含為有大體I字 型斷面的旋轉體的磁心，并且該磁心可以是磁致伸縮的。該壓力傳感器可包括與噴射器主 體一體的磁心，在這種情況下，該壓力傳感器可響應于磁心內的應變變化。在另一方面，本發(fā)明提供一種方法，用于標定根據本發(fā)明第一方面的且具有壓力 傳感器的燃料噴射器，該方法包括測量壓力傳感器的輸出值并且確定與該輸出值相對應的 供給通道中的流體壓力?？捎涗浵屡c該輸出值相對應的流體壓力作為噴射器的傳感器特 性，可對該傳感器特性編碼，例如以機器可讀數據的格式(如條形碼)或者字母數字代碼， 供操作員讀取。該流體可以是例如氣體(如空氣)或者是液體(如油或燃料)。該方法可包括測 量該壓力傳感器的多個輸出值，并且針對這多個輸出值中的每一個確定供給通道中的相應 流體壓力。通過這種方式，能夠獲得該壓力傳感器的標定曲線。在制造噴射器之后但在裝進發(fā)動機中之前，對該噴射器進行標定。出于標定目的， 以已知壓力或一系列已知壓力向該供給通道供應流體?？捎涗浵屡c該輸出值相對應的流體 壓力作為噴射器的傳感器特性，可對該傳感器特性編碼，例如以機器可讀數據的格式(如 條形碼)或者字母數字代碼，供操作員讀取。
本發(fā)明還提供一種方法，用于對包括根據本發(fā)明第一方面且具有壓力傳感器的燃料噴射器的發(fā)動機的控制單元進行編程，該方法包括如上所述地標定該燃料噴射器，并且 把所記錄的傳感器特性輸入到該控制單元，例如通過讀取被編碼的傳感器特性。在另一方面，本發(fā)明涉及一種內燃機的燃料噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含多個燃料噴射 器、布置成使用時向燃料噴射器供應燃料的蓄壓器、用于測量使用時燃料系統(tǒng)中(例如燃 料噴射器/蓄壓器內)的燃料壓力的至少一個壓力傳感器，以及控制單元，該控制單元布置 成接收來自該至少一個壓力傳感器的壓力信號來構造液壓行為分布圖(profile)、使用該 液壓行為分布圖來預測噴射事件期間噴射器中的主導燃料壓力，并且向燃料噴射器提供控 制信號從而按照預測燃料壓力在噴射事件期間控制燃料噴射量。該控制單元包括編程為反復對來自壓力傳感器的壓力信號采樣以構造液壓行為 分布圖的處理器。替換性地或附加地，該控制單元包括存儲器和處理器，該存儲器用于存儲 液壓行為模型，該處理器編程為對所存儲的模型應用液壓行為分布圖從而預測噴射事件期 間將在噴射器中占主導的燃料壓力。在另一方面，本發(fā)明涉及一種方法，用于預測在噴射事件期間燃料噴射系統(tǒng)的燃 料噴射器中的燃料壓力特性，該方法包括測量噴射事件之前燃料噴射系統(tǒng)內的燃料壓力特 性，以及使用測得的燃料壓力特性確定噴射事件期間燃料噴射器中的預測燃料壓力特性。 此外，在噴射事件之前，可通過反復詢問壓力傳感器來測量燃料壓力特性，并且測得的燃料 壓力特性可包括一系列燃料壓力值?？稍谌剂蠂娚淦鲀葴y量該燃料壓力特性，例如在該燃料噴射系統(tǒng)的燃料噴射器是 按照本發(fā)明的第一方面構造的時。替換性地，可在燃料噴射系統(tǒng)中燃料噴射器的上游位置 測量燃料壓力特性，例如在燃料噴射器上游的蓄壓器中。該至少一個燃料壓力傳感器可以是位于蓄壓器中的用于感測其中燃料壓力的壓 力傳感器，或者替換性地，每個噴射器可包括如上所述的燃料壓力傳感器，從而設置多個傳 感器。在該方法的一個變形例中，測得的燃料壓力特性被輸入到液壓行為模型來確定噴 射事件期間燃料噴射器中的預測燃料壓力特性。該預測燃料壓力特性可包括噴射事件期間 燃料噴射器中的預測平均燃料壓力。此外，該方法可包括向燃料噴射器提供控制信號來按照該預測燃料壓力特性控制 噴射事件期間的燃料噴射量。借助于本發(fā)明的這個方面，該預測燃料壓力特性可以例如用于"壓力_時間"原 理中來確定為了輸送希望燃料量所需的噴射事件持續(xù)時間的精確值。為此，本發(fā)明提供一 種方法，用于修正標稱燃料噴射需求量，包括如上所述地預測燃料壓力特性、在噴射事件期 間基于該預測燃料壓力特性計算修正系數、以及對標稱燃料噴射需求量應用該修正系數來 補償噴射事件期間燃料壓力的變化。該標稱燃料噴射需求量包括例如燃料噴射事件的持續(xù) 時間，如果燃料噴射器中的燃料壓力特性是等于噴射器上游的蓄壓器中的燃料標稱壓力的 恒定壓力，該持續(xù)時間是輸送希望燃料量所需的。因此，本發(fā)明進一步地涉及按照發(fā)動機運轉參數確定標稱燃料噴射需求量，并且 按照上述方法修正該標稱燃料噴射需求量。當在燃料噴射器中設置壓力傳感器時，由壓力傳感器所測得的局部燃料壓力可用于估計蓄壓器中的燃料壓力，并且由此提供輸入給反饋回路來控制蓄壓器中的燃料壓力。 因此，在另一方面，本發(fā)明涉及一種方法，用于估計燃料噴射系統(tǒng)的蓄壓器中的燃料壓力， 該方法包括測量與蓄壓器相連的多個燃料噴射器中的局部燃料壓力，以及計算測得的局部 燃料壓力的平均值來估計蓄壓器中的燃料壓力?？梢圆捎萌魏芜m當的策略來計算測得的局部燃料壓力的平均值。例如，該方法可包括對測得的局部燃料壓力進行加權以考慮燃料噴射系統(tǒng)的液壓特性。借助于本發(fā)明的另一方面提供抵抗傳感器失效的耐用度，其中，設想一種方法，用 于估計燃料噴射系統(tǒng)的蓄壓器中的燃料壓力，該方法包括測量連接到蓄壓器的多個燃料噴 射器的局部燃料壓力、檢測來自這多個噴射器中的一個的錯誤壓力信號，以及把來自這個 噴射器的錯誤壓力信號排除在計算蓄壓器中的燃料壓力之外。因此，如果一個噴射器的壓 力傳感器失效，仍能獲得對蓄壓器中的燃料壓力的估計。在本發(fā)明的另一方面，提供一種方法，用于補償燃料壓力傳感器的輸出中的誤差， 該方法包括確定燃料壓力傳感器的平均輸出、把燃料壓力傳感器的平均輸出與參考值作比 較，以及，如果燃料壓力傳感器的平均輸出與該參考值之間的差值超過了第一預定閾值，就 對燃料壓力傳感器的輸出應用補償偏差。通過這種方式，傳感器輸出中的傳感器漂移、偏差錯誤、標定值誤差及其它的這種 系統(tǒng)變化能夠得到修正或補償。該方法可包括獲取所存儲的補償偏差，例如燃料傳感器輸出中的誤差增量修正的 預定值。在另一變形例中，該方法包括計算燃料壓力傳感器的平均輸出與參考值之間的差 值，并且把該差值作為補償偏差應用到燃料壓力傳感器的輸出。在這種情況下，該方法可進 一步地包括存儲該補償偏差。補償燃料壓力傳感器輸出中的誤差的方法可包括自適應或增量策略用于補償該 誤差。在這個例子中，該方法包括在應用了補償偏差之后確定燃料傳感器的平均輸出、把燃 料壓力傳感器的平均輸出與參考值作比較，以及，如果燃料壓力傳感器的平均輸出與該參 考值之間的差值超過了第二預定閾值就對燃料壓力傳感器的輸出應用另一補償偏差。該方法包括可獲取所存儲的參考值。例如，該參考值可以是存儲在存儲器中的預 定值。在該方法的變形例中，使用一個或多個另外燃料壓力傳感器的平均輸出計算該參考 值。同樣，按照本發(fā)明的另一方面提供抵抗傳感器失效的耐用度，本發(fā)明涉及一種方 法，用于預測噴射事件期間燃料噴射系統(tǒng)的燃料噴射器中的燃料壓力特性，該方法包括在 噴射事件期間測量多個燃料噴射器內的燃料壓力特性、檢測來自這多個噴射器中的一個的 錯誤壓力信號，以及把該錯誤壓力信號排除在燃料壓力特性的預測之外。因此，能對燃料特性進行合理預測，該方法可包括從這多個噴射器的其它噴射器 得到預測燃料壓力特性，以及把該特性應用到從其檢測到錯誤壓力信號的噴射器。在另一方面，本發(fā)明涉及一種內燃機的燃料噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個根據本發(fā) 明第一方面的且具有壓力傳感器的燃料噴射器、布置成使用時對燃料噴射器供應燃料的蓄 壓器，以及布置成接收來自燃料噴射器的壓力傳感器的壓力信號且向燃料噴射器提供控制 信號以控制燃料噴射的控制單元。不需要提供軌道燃料壓力傳感器，因此消除了軌道壓力傳感器自身以及在燃料軌道中為安裝該軌道壓力傳感器所提供的精加工孔的成本。此外，通過消除燃料軌道中接收 該傳感器所需的缺口，避免了在這個部位發(fā)生燃料泄漏或機械故障的風險。該燃料噴射系統(tǒng)可包括泵和蓄壓器壓力控制閥，該泵用于對蓄壓器中的燃料增 壓，該蓄壓器壓力控制閥用于控制蓄壓器中的燃料壓力。泵和壓力控制閥都受到控制單元 的控制。通過這種方式，壓力傳感器、泵、壓力控制閥和控制單元能夠組合地控制蓄壓器中 的燃料壓力。通過在每個噴射器內設置燃料壓力傳感器，能夠獲得每個噴射器中的燃料壓力的 測定值并且將其輸入到控制單元或ECU。ECU能夠使用這些測得的噴射器燃料壓力值來計 算每個噴射事件的噴射持續(xù)時間，而不是像傳統(tǒng)系統(tǒng)中那樣，依靠以遠離噴射器的軌道燃 料壓力的測定值為依據的估算噴射器燃料壓力。通過這種方式，噴射事件中的燃料輸送量 能夠得到更精確地預測和控制。因此，該控制單元可布置成接收來自壓力傳感器的壓力信號以構造液壓行為分布 圖，從而使用該液壓行為分布圖預測噴射事件期間將在噴射器中占主導的燃料壓力，以及 向燃料噴射器提供控制信號從而按照預測燃料壓力在那些噴射事件期間控制燃料噴射量。為此，該控制單元可包括編程為反復對來自壓力傳感器的壓力信號采樣以構造液 壓行為分布圖的處理器。在一個變形例中，該控制單元包括存儲器和處理器，該存儲器用于 存儲液壓行為模型，該處理器被編程為向所存儲的模型應用液壓行為分布圖從而預測噴射 事件期間將在噴射器中占主導的燃料壓力。在另一方面，本發(fā)明涉及一種燃料噴射方法，包括由燃料壓力測量值構造液壓行 為分布圖、使用該液壓性能分布圖預測噴射事件期間在噴射器中占主導的燃料壓力，以及 向燃料噴射器提供控制信號從而按照預測燃料壓力在噴射事件期間控制燃料噴射量。通過按照這種方式預測下次噴射事件期間將在燃料噴射器中占主導的燃料壓力， 能夠比以其他可能方式更精確地控制噴射事件期間的燃料噴射量，并且獲得對所有發(fā)動機 工況和噴射策略的精確控制。選擇性地，通過反復地對燃料壓力采樣來構造該液壓行為分布圖。該方法可包括 獲取所存儲的液壓行為模型，以及把該液壓行為分布圖應用到該所存儲的模型從而預測噴 射事件期間燃料噴射器中將占主導的燃料壓力。本發(fā)明的一個變形例包括通過測量布置成使用時向多個燃料噴射器供應燃料的 蓄壓器中的燃料壓力來構造液壓行為分布圖、使用該液壓行為分布圖預測噴射事件期間在 這多個燃料噴射器中的一些中占主導的燃料壓力，以及控制這多個燃料噴射器中的一些從 而按照預測燃料壓力控制噴射事件期間的燃料噴射量。在其他方面，本發(fā)明涉及一種計算機程序產品，包括至少一個計算機程序軟件部 和數據存儲介質，當該軟件部在執(zhí)行環(huán)境中執(zhí)行時可操作成實施上述本發(fā)明方法中的任一 個，該數據存儲介質具有存儲在其上的這個或每個這種計算機程序軟件部。


附圖的圖1是已知共軌燃料噴射系統(tǒng)的示意圖，已經描述過了。僅僅是舉例來說， 現在參照其余附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中相同的附圖標記用于相同的特征，并且 其中
圖2是根據本發(fā)明的燃料噴射器的第一實施例的側視圖；圖3是圖2的部分燃料噴射器的放大縱剖視圖；圖4是根據本發(fā)明的燃料噴射器的部分第二實施例的局部縱剖視圖；圖5是圖4所示燃料噴射器的截面圖；圖6是根據本發(fā)明的燃料噴射器的部分第三實施例的縱剖視圖；圖7是根據本發(fā)明的共軌燃料噴射系統(tǒng)的示意圖，其可以結合圖2至圖6所示的 任一燃料噴射器；圖8是根據本發(fā)明的燃料噴射器的標定方法的流程圖；圖9是布置成執(zhí)行圖8所示方法的裝置的簡化示意圖；圖10是用壓力傳感器標定信息對ECU編程的方法的流程圖；圖11是布置成執(zhí)行圖10所示方法的裝置的簡化示意圖；圖12是補償燃料壓力傳感器的輸出值的誤差的方法；圖13是根據本發(fā)明的燃料噴射方法的第一表達的流程圖；圖14是圖7所示燃料噴射系統(tǒng)的布置成執(zhí)行圖13所示方法的元件的簡化示意 圖，特別是ECU和燃料噴射器；圖15是示意圖，示出燃料壓力隨著時間的演變，表示為燃料噴射器內的燃料壓力 傳感器輸出值(縱軸)比對時間(橫軸)；圖16是預測燃料噴射器中的燃料壓力特性的方法的流程圖，此時檢測到錯誤信 號；圖17是根據本發(fā)明的燃料噴射的替代方法的流程圖；以及圖18是燃料噴射系統(tǒng)的布置成執(zhí)行圖17所示方法的元件的示意圖，還包括裝有 燃料軌道壓力傳感器的燃料軌道。
具體實施例方式圖2和圖3示出根據本發(fā)明第一實施例的示例性燃料噴射器46。圖2是細長噴射 器46的側視圖，示出其縱軸48。圖3是噴射器46的放大詳圖，是沿著平行于噴射器46的 縱軸48截取的縱剖面。噴射器46包含大體圓柱形的噴射器主體50，在使用時，該噴射器主體貫穿內燃機 的氣缸蓋。噴射器主體50的上部設有燃料進口 52，其接收來自共軌燃料軌道(未示出)的 高壓燃料。噴射器主體50的下部有噴嘴54，該噴嘴布置成將燃料噴入發(fā)動機燃燒室。如燃料噴射器技術中所公知的，噴嘴54容納可在兩個位置之間移動的閥針。在第 一、關閉位置，該閥針密封在噴嘴54的支持面上以阻止燃料流過設在噴嘴54中的一個或多 個孔口 56。在第二、打開位置，該閥針從支持面縮回從而允許燃料流過這個或每個孔口 56。 該閥針可以是向內或向外打開型。附圖中省略了閥針和支持面，但它們可按照受讓人的美 國專利No. 6，234，404和7，159，799所公開的內容進行布置，這些專利的內容通過引用并入 本文。噴射器主體50的中部容納用于控制閥針的致動器。該致動器可以是，例如壓電致 動器或螺線管致動器。當通過向致動器的電極施加電信號而使致動器通電時，致動器的局 部或整體經受著縱向應變或者進行縱向位移。此外，這些致動器是本領域公知的，包括受讓人的上述美國專利，因此附圖中省略了。在致動器與閥針之間提供聯(lián)接，因此，由使致動器通電或斷電所獲得的致動器的 應變或位移引起閥針的打開或關閉動作。這個聯(lián)接可以包括，例如致動器與閥針之間的機 械連接。替代性地，這個聯(lián)接可以是液力聯(lián)接器，在這種情況下，致動器的操作引起與閥針 相關的腔內的壓力變化從而提供閥針的打開或關閉力。致動器容納在噴射器主體50的腔58內。致動器的電連接(通常是刀形端子的形 式)位于另一腔或端子腔60內。端口 62從噴射器46的外表面伸入噴射器主體50中以連 到端子腔60從而提供至電連接的通道。在本發(fā)明的第一實施例中，噴射器46設有容納在端子腔60內的壓力傳感器64。 至壓力傳感器64的電連接利用端口 62形成，因此，致動器和壓力傳感器64的電連接可以 設在裝在端子腔60中的單個連接器(未示出)中。這些電連接允許傳遞來自壓力傳感器 64的信號給ECU。壓力傳感器64可包括用于調節(jié)壓力傳感器64的輸出信號的電子電路。管道或供給通道66設在噴射器主體50中以允許從燃料進口 52到噴嘴54的高壓 燃料通道。供給通道66具有與噴射器主體50 —體的壁68，該壁使供給通道66與噴射器主 體50內的其它通道和腔(例如端子腔60)隔開。因此，在使用噴射器46時，壁68保持供 給通道66內的高壓燃料?；亓骰蚧芈┩ǖ?0也設在噴射器主體50內以使多余的燃料返回燃料箱或其它儲 存器?；芈┗蚧亓骺?2設在噴射器主體50的上部中以允許燃料回流管與噴射器46的連接。在使用時，供給通道66填充有經由燃料進口 52來自軌道的高壓燃料。供給通道 66內的壓力引起噴射器主體50內的應變。供給通道66內燃料壓力的變化引起噴射器主體 50內應變的相應變化。壓力傳感器64布置成響應噴射器主體50內應變的變化，特別是壁 68的使壓力傳感器64與供給通道66隔開的一部分內的應變的變化。通過這種方式，壓力 傳感器64提供與供給通道66中的燃料壓力相對應的輸出信號。因為由壁68使壓力傳感器64與供給通道66隔開，壓力傳感器64不會被燃料弄 濕。通過這種方式，壓力傳感器64不直接經受供給通道66內的高壓環(huán)境，并且不需要是防 漏的。此外，供給通道66不被端口或管道打出缺口，如果壓力傳感器要直接接觸供給通道 66中的燃料，就需要這個缺口。因此避免了由供給通道66中的這種缺口所帶來的滲漏或失 效的風險。圖4是根據本發(fā)明第二實施例的燃料噴射器74的局部縱剖視圖，圖5是圖4的噴 射器74沿著垂直于縱向的方向截取的橫截面。第二實施例的燃料噴射器74的結構類似于 第一實施例的，將詳細描述不同之處。在這種實施例例中，該壓力傳感器不位于噴射器主體的端子腔內。替代性地，噴射 器主體76設有靠近燃料進口 52的傳感器腔78和從傳感器腔78通向噴射器74的外表面 的端口 80。磁致伸縮壓力傳感器82位于傳感器腔78內。如圖5最清楚地示出，由噴射器主體76內形成的壁68把壓力傳感器82與高壓燃 料供給通道66隔開。通過這種方式，壓力傳感器82在供給通道66的區(qū)域受到噴射器主體 76內應變的影響。雖然壓力傳感器82也位于回漏通道70的附近，但是回漏通道70內的燃 料壓力低并且不會引起噴射器主體76內的任何顯著應變。
傳感器82包括磁致伸縮材料制成的鐵心或磁心84。磁心84的總體形狀是帶有I 型橫截面的旋轉圓柱，如圖4最清楚地示出。磁心具有最靠近端口 80的近端面86和最靠 近供給通道66且鄰接壁68的遠端面88。因此，磁心84的遠端面88鄰接傳感器腔78的最 靠近供給通道66的端部。磁心84的圓柱軸線垂直于噴射器74的縱軸線。此外，磁心84 的圓柱軸線垂直于供給通道66的縱向，因此磁心84的遠端面88平行于供給通道66。螺旋管(coil)90纏繞著I字形截面磁心84的窄部或頸部。在它的近端，磁心84 設有槽92，該槽具有傾斜的第一部94和平行于磁心84的圓柱軸線的第二部96。槽92的 傾斜部94的一端與磁心84的窄部相交，槽92延伸到磁心84的近端面86。近端面86設有 中心槽脊或凸起98，槽92的第二部96在凸起98內延伸形成U形通道。從螺旋管90出來 的線100經由槽92從磁心84通向端口 80。為端子插座102形式的電連接布置在端口 80內，使得傳感器82能通過適當連接 器(未示出)連接到發(fā)動機的EOT。端子插座102連接到連接線100并且由絕緣材料106 (例 如陶瓷材料)支撐在夾緊螺釘104內。夾緊螺釘104包含帶有外螺紋的環(huán)形塞，與端口 80 內的內螺紋緊密配合。夾緊螺釘104對傳感器82的磁心84施加軸向力，因此，磁心84的遠端面88緊緊 地壓在傳感器腔78的端部上。通過這種方式，由供給通道66中的燃料壓力引起且與該燃 料壓力相對應的傳感器82附近的噴射器主體76中的應變，特別是壁68中的應變，引起傳 感器82的磁心84的變形。磁心84的磁導率響應于施加的應力而變化。因此，當噴射器主體76中的應變變 化時，傳感器82的磁心84的相應變形引起其磁導率的變化。通過測量螺旋管90的電感， 經由電連接102，能檢測由供給通道66中的燃料壓力所引起的并與其相關的噴射器主體76 中的應變變化，特別是壁68中的應變。圖6示出根據本發(fā)明第三實施例的燃料噴射器108的局部縱剖面。本發(fā)明的第三 實施例類似于第一和第二實施例，除了燃料供給通道、入口和壓力傳感器的布置。圖6僅僅示出燃料噴射器108的頂部，與噴嘴相對。供給通道110在噴射器主體 112內延伸并且包含縱部114和傾斜部116。這兩個部114、116在彎部118處會合。供給 通道110的縱部114從彎部118伸向噴嘴(未示出)。通道110的傾斜部116從彎部118 延伸，穿過噴射器108的寬度，到噴射器108的外側表面以形成入口 120。不同于本發(fā)明的 第一和第二實施例，在該第三實施例中，入口 120設在噴射器108的側面，而不是在頂部。傳感器腔122設在噴射器主體112內，在供給通道110的傾斜部116的上方。螺 紋端口 124將傳感器腔122連接到噴射器108的最高頂面。如本發(fā)明的第二實施例一樣， 包含磁心84和螺旋管90的磁致伸縮壓力傳感器82設在傳感器腔122中。磁心84的遠端面88位于燃料供給通道110的傾斜部附近，在區(qū)域126處，傾斜部 116具有擴大直徑。該擴大直徑區(qū)域126可以，例如容納過濾器或流動調節(jié)裝置(未示出)。 壓力傳感器82傾斜于噴射器108的縱向，因此，磁心84的遠端面88平行于最靠近傳感器 82的擴大直徑區(qū)域126的側壁。通過位于端口 124中的夾緊螺釘128使壓力傳感器82保持在適當位置。與前面 的實施例相似，端子插座102設在夾緊螺釘128的中部，在絕熱材料制成的塞子106內。在 該實施例中，夾緊螺釘128具有靠在磁心84的近端面86上的管狀前伸部，以在磁心84上提供夾緊力。在磁心84的近端面86與絕緣塞子106之間的管狀前伸部內設置圓柱形墊圈130，螺旋管90出來的連接線132穿過墊圈130到達端子插座102。墊圈130可裝有電子模 塊，從而為壓力傳感器82提供信號調節(jié)電子元件。如本發(fā)明的第二實施例一樣，壓力傳感器82響應于噴射器108的主體112中的應 變變化，特別是供給通道110的壁68中的應變變化，這是由供給通道110中的燃料壓力變 化引起的。對于指定燃料壓力，供給通道110的擴大直徑區(qū)域126附近的噴射器108的本體 112中的應變大于通道110的直徑不擴大的供給通道110的區(qū)域附近的。因此，通過把傳感 器82安置在擴大直徑區(qū)域126附近，優(yōu)化壓力傳感器82的響應。對發(fā)明的燃料噴射器的許多改型和變化都是可能的。僅僅舉例來說，現在將描述 一些這種改型。噴射器主體中設置的壓力傳感器可以是任何適當類型的。例如，可以設置與 本申請人的美國專利No. 7，234，361和7，146，866或本申請人的美國專利申請公開 No. 2006/0016277中所記載的任何類型相對應的磁致伸縮傳感器。那些文獻的內容通過引 用并入本文。可以設想傳感器的磁心與噴射器主體成一體。代替上述磁致伸縮傳感器，可以使用壓電或壓阻式壓力傳感器。壓力傳感器會產 生輸出信號，該信號與噴射器主體中的靜應變大小有關。這是在壓力傳感器包含壓阻式應 變儀時的情況。替代性地，壓力傳感器的輸出可僅僅與應變的動態(tài)變化有關，例如在壓力傳感器 包含壓電式應變儀。壓力傳感器信號的溫度補償可能是需要的，并且在采用磁致伸縮傳感器的情況 下，溫度補償可以例如通過本申請人的美國專利申請公開No. 2007/0096724所記載的方法 獲得，其內容通過引用并入本文。當壓力傳感器設在噴射器的端子腔內時，至傳感器的電連接可與至致動器的電連 接分開或成一體。在一個變形例中，壓力傳感器與致動器接線盒成一體。通過這些方式，至 傳感器的電連接會特別簡單。噴射器主體可包括若干獨立部件。例如，噴射器主體的獨立區(qū)段可裝有閥針、致動 器、致動器與閥針之間的聯(lián)接、電連接等等。這些區(qū)段由外護套或殼體夾緊在一起。當噴射 器主體包含兩個或更多獨立部件或區(qū)段時，可以設想壓力傳感器可響應于兩個部件的相對 位移，其中這個位移是由貫穿這一個或多個部件的供給通道內的燃料壓力所引起并與其相關。應當意識到，噴射器主體內的傳感器的位置可以不同于上述位置。實際上，傳感器 的位置可以是噴射器主體內的任何地方，只要傳感器能夠感測由供給通道中的燃料壓力引 起的噴射器主體中的應變、變形或偏斜。通過這種方式，本發(fā)明能夠用于具有各種部件布置 或不同于上述那些操作的燃料噴射器中。通過在發(fā)動機的各個獨立的噴射器中設置燃料壓力傳感器，本發(fā)明在噴射器的工 作期間允許并提供對存在于燃料噴射器內的燃料壓力的連續(xù)監(jiān)控和跟蹤。通過這種方式， 能夠精確地確定噴射事件發(fā)生時的燃料壓力，因此，相比于現有噴射器控制系統(tǒng)能夠改善 燃料噴射量的控制。
現在描述在內燃機中根據本發(fā)明的操作和控制燃料噴射器的各種方法。圖7示出本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)150。燃料噴射系統(tǒng)150類似于圖1所示傳統(tǒng)系 統(tǒng)，除了每個燃料噴射器152都設有上述一體的燃料壓力傳感器，并且ECU 154從每個燃料 噴射器152中的壓力傳感器接收信號。前文參照圖1描述的燃料噴射系統(tǒng)150的那些部件在圖7中示出，相同的附圖標 記對應于圖1中相似的部件。為了獲得噴射器152的供給通道中的燃料壓力值，由E⑶154評估來自噴射器的 壓力傳感器的輸出信號。ECU 154包括存儲的標定曲線，該曲線使來自壓力傳感器的信號值 與供給通道中的燃料壓力的對應值有關。該標定曲線可以是，例如通過測試裝有直接監(jiān)控燃料供給通道中的壓力的侵入式 壓力傳感器的噴射器來獲取。圖8示出一種獲取標定曲線的替代方法，圖9示出適于執(zhí)行圖8所示方法的裝置。 在這種情況下，傳感器特性或標定曲線是替代性地通過在各個噴射器的制造之后測試各個 噴射器152來獲取，例如，通過由流體供應412向供給通道施加已知流體壓力(圖8的400)、 測量噴射器152的壓力傳感器158的輸出值(圖8的402)以及使用數據記錄器414記錄 輸出值和流體壓力作為傳感器特性(圖8的404)。然后把供給通道中的流體壓力調整成另 一已知值(圖8的408)用于進行壓力傳感器158的其他輸出值的測量和記錄。一旦已經 記錄了預定數量的標定值(圖8的406)，就使用編碼器416對這些傳感器特性編碼(圖8 的 410)。圖10示出用標定信息對燃料噴射系統(tǒng)的ECU編程的方法，圖11是適于執(zhí)行圖10 所示方法的裝置的示意圖。如圖11所示，可以機器可讀的格式選擇性地對標定曲線和其它 傳感器特性進行編碼并且提供給燃料噴射器152，例如作為二維條形碼418印在噴射器152 上或者噴射器的包裝上。然后由讀取器420讀取編碼數據418(圖10的500)并且在解碼 器422中解碼(圖10的502)來確定傳感器特性，包括標定曲線。然后在發(fā)動機裝配期間 或在更換噴射器時，向ECU 154輸入傳感器特性(圖10的504)。此外，燃料噴射器的其它 特性，例如致動器的性能，也可以編成條形碼輸入給ECU 154。再次參照圖7，噴射事件期間輸送給燃燒室的燃料量與各個噴射器152的噴嘴的 尖端、鄰近于孔口的燃料壓力有關。因此，理論上，壓力傳感器位于噴嘴尖端的附近。然而， 在本發(fā)明中，更方便的是把壓力傳感器位于供給通道的附近，處于遠離噴嘴尖端的位置。在 那種情況下，E⑶154向壓力傳感器信號應用修正系數來評估供給通道中的燃料壓力。該修 正系數會，例如考慮壓力傳感器的附近與噴嘴尖端之間供給通道中的動壓損失。在發(fā)動機的正常運轉期間，與每個噴射器152有關的壓力傳感器提供它們各自的 信號給ECU 154。每個信號對應于其中一個噴射器152中的瞬時局部壓力。當一起考慮這 些信號時，這些局部壓力的時間平均值相互之間會有些許變化，例如由傳感器漂移、標定值 誤差或偏差不準確所引起的。E⑶154能夠通過自適應學習方法修正這些誤差，例如如圖12所示。在圖12的 600處，測量來自傳感器的輸出值，在602處，把平均傳感器輸出值確定為平均局部壓力。在 604處，E⑶154把噴射器152中所記錄的平均局部壓力與參考值，例如每個其它噴射器152 的傳感器所記錄的平均局部壓力作比較。在圖12的606處，如果兩個局部壓力值之間的差值大于預設閾值，就在圖12的608處，ECU 154做出響應，對來自產生錯誤讀數的噴射器 152的傳感器信號應用修正偏差(correction offset)。再次比較這些平均局部壓力。如果 差值仍大于閾值，就應用其他修正偏差，并且反復地重復這個過程，直到差值低于閾值。在 那個階段，修正偏差存儲在ECU 154中，并且此后應用到來自相應噴射器152的信號，供后 續(xù)計算使用。作為由于噴射事件所引起的液壓干擾的結果，噴射器與噴射器之間的瞬時噴射壓力也不同。例如，當第一噴射器執(zhí)行噴射時，這個噴射器中的局部壓力將快速下降。第二噴 射器中的壓力會以較慢的速度衰減，因為需要一些時間把壓力下降從第一噴射器經由燃料 軌道傳遞到第二噴射器。在圖7所示實施例中，系統(tǒng)150的燃料軌道156中沒有設置壓力傳感器。因此，燃 料軌道156中不需要為這種傳感器設置端口。在E⑶154中通過計算各個噴射器152的局 部壓力值的適當平均值來估計燃料軌道156中的平均壓力。通過這種方式，由ECU 154使 用估算的燃料軌道壓力來控制高壓燃料泵入口計量閥40和燃料軌道壓力控制閥42。如果與噴射器152相關的其中一個壓力傳感器失效，E⑶154就能夠通過檢查錯 誤信號檢測到這個失效并且能夠把這個傳感器排除在下一步的計算之外來計算估算的軌 道燃料壓力。通過這種方式，即使一個或多個壓力傳感器失效，燃料噴射系統(tǒng)150也能夠繼 續(xù)起作用。當發(fā)動機的噴射策略要求每個燃料噴射器152在一次燃燒循環(huán)期間進行單次噴 射事件時，可以假定由前次噴射事件對這個氣缸以及其它任何氣缸產生的壓力干擾會在下 一次噴射事件開始之前已經衰減。通過這種方式，每個噴射器中的局部壓力在噴射事件之 前都會是穩(wěn)定的，并且ECU 154能夠根據測得的局部壓力精確地計算下一次噴射事件的時 間。當發(fā)動機的噴射策略要求每個燃料噴射器在每個燃燒循環(huán)期間進行一次以上的 噴射事件時，來自噴射順序中的第一次噴射事件的壓力干擾會在順序中的第二次噴射事件 發(fā)生時仍然存在。本發(fā)明提供一種方法用于修正或補償這些壓力干擾，使得每個噴射事件 向燃燒室輸送正確的燃料量?，F在參照圖12描述這個方法的第一種表達。適于執(zhí)行這個 方法的裝置在圖14中示意性地示出。該裝置包含ECU 154和每個都有一體式壓力傳感器 158的燃料噴射器152，例如如圖7所示。燃料噴射器152的液壓行為_尤其是壓力波趨于在燃料噴射器152中傳播的方 式-能夠被相對精確地計算或測量。此外，作為噴射事件的結果所引起的壓力波的動態(tài)在 噴射器152的液壓特性是已知的時間期間是可預測的。因此，通過預測噴射器152內的局 部燃料壓力，例如噴射器152內的壓力波隨著時間的演變，能夠從局部壓力的預噴射測量 確定后續(xù)噴射事件時的期望局部壓力。圖15示意性示出在噴射事件之后燃料噴射器152內的局部燃料壓力160的演變。 因此，圖15還可以代表集成在燃料噴射器152中的燃料壓力傳感器158的輸出信號。在圖13的200處，在噴射事件之前，以預定或其它已知間隔時間反復地詢問相應 噴射器152的燃料壓力傳感器158。詢問的優(yōu)選次數和頻率取決于噴射器的液壓特性，但是 在典型實例中，以50KHz或更大的頻率執(zhí)行至少十次詢問。這個詢問，如圖15的162a、162b 和162c處所示，分別產生一系列的局部燃料壓力值164a、164b和164c。示出了三次詢問162a-162c，但是可以是任意所需次數的詢問。在圖13的202處，E⑶154的處理器166比較每次詢問162a-162c的結果164a-164c來確定壓力是否穩(wěn)定。如果ECU 154檢測到詢問 162a-162c的結果164a_164c之間沒有顯著差異，那就不存在壓力波。假定即將發(fā)生的噴射 事件不受到壓力干擾的影響，不向噴射事件應用修正。然而，如果ECU 154檢測到詢問162a_162c的結果164a_164c之間的差異，如圖15 所示，那就確定存在壓力波。從ECU 154的存儲器168的存儲中獲取噴射器152的液壓行 為的模型，在圖13的204處，詢問162a-162c的結果164a_164c輸入給這個模型來預測壓 力波在下次噴射事件的持續(xù)時間期間將怎么演變。這個模型可以例如包含許多存儲的壓力波特性數據組，用作公共的分布圖、指印 圖譜(fingerprint)或標記(signature)表明局部壓力在噴射事件之后如何隨著時間變 化，考慮了其它參數例如燃料壓力和噴射時間。這些數據組能夠通過計算獲得，或者在標定 期間使用測試系統(tǒng)獲得。操作中，E⑶154使詢問162a-162c的結果164a_164c與存儲的 數據相匹配。一旦發(fā)現了匹配，就能從存儲器168檢索到對應于壓力波的數據，并且在圖13 的206處，由處理器166對其進行分析來預測壓力波是如何在下次噴射事件期間傳播的。如果必要的話，在圖13的208處，E⑶154確定并應用對噴射持續(xù)時間的修正，從 而確保噴射所需燃料量。例如，液壓模型提供下次噴射事件的期望持續(xù)時間期間噴射器152 中局部壓力的預測平均值，作為輸出。然后把該預測平均值用于計算噴射所需燃料量所需 的噴射持續(xù)時間。該噴射持續(xù)時間可以大于或小于標稱噴射持續(xù)時間，該標稱噴射持續(xù)時 間是輸送所需燃料所必需的，已經確定局部壓力是穩(wěn)定的。在圖13的210處，所需噴射時間輸出到E⑶154的噴射器控制單元170，其產生噴 射器控制信號。該噴射器控制信號輸出到燃料噴射器152的致動器172來致動閥針的開閉 運動。圖16示出用于減輕壓力傳感器失效影響的方法。在圖16的700處，E⑶測量來自 傳感器158的輸出，在702處，E⑶檢查表征傳感器158失效的傳感器輸出的誤差或異常， 例如零輸出。如果確定傳感器輸出值有錯誤(在704處)，ECU就排除來自那個壓力傳感器 158的信號進行下一步的計算，并且能夠改為使用替代輸入用于液壓行為模型或其它計算。 例如，如果其中一個噴射器152的壓力傳感器158失效，E⑶154能夠把為經歷相同或相似 噴射順序的另一個噴射器152計算出的噴射時間應用到有失效傳感器的噴射器上。通過這 種方式，提供抵抗傳感器失效的耐用度?？上胂蟮兀拚蜓a償壓力干擾的方法可用于燃料噴射系統(tǒng)，該燃料噴射系統(tǒng)代 替集成于噴射器中的壓力傳感器而設有軌道燃料壓力傳感器或除了集成于噴射器中的壓 力傳感器還設有軌道燃料壓力傳感器。因此，現在參照圖17描述該方法的第二種表達，只 使用軌道壓力傳感器。適于執(zhí)行圖17的方法的系統(tǒng)在圖18中示意性地示出，其與圖14的 裝置類似，除了在燃料軌道176中設置壓力傳感器并且燃料噴射器178沒有一體的壓力傳 感器。E⑶180接收來自軌道壓力傳感器174的輸入信號。在圖17的300處，在噴射事件之前，反復地詢問軌道壓力傳感器174來給出一系 列的軌道燃料壓力值。在圖17的302處，E⑶180的處理器182比較每次詢問的結果來確 定壓力是否穩(wěn)定。如果ECU 180檢測到詢問的結果之間沒有顯著差異，那就認定即將發(fā)生 的噴射事件不會受壓力干擾的影響，并且不向噴射時間應用修正。
然而，如果ECU 180檢測到詢問的結果之間的差異，那就確定燃料軌道176中存在 壓力波，這會影響噴射器178內的局部燃料壓力。包括燃料噴射器174和燃料軌道176的燃料系統(tǒng)的液壓行為的模型存儲在ECU 180的存儲器184內。在圖17的304處，詢問的結果輸給這個燃料系統(tǒng)液壓模型來產生燃 料噴射器178內的局部壓力的估計值，對應于測得的軌道燃料壓力值。此外，每個噴射器178的液壓行為的模型存儲在E⑶180的存儲器184內。在圖17的306處，把在304處由軌道壓力測量值算出的燃料噴射器178內的局部壓力的估計值 輸入給噴射器液壓模型，從而在圖17的308處提供輸出，該輸出包括壓力波會在下次噴射 事件的持續(xù)時間期間在燃料噴射器中怎么演變的預測。如果必要的話，在圖17的310處，E⑶180對噴射持續(xù)時間應用修正，從而確保噴 射所需燃料量，像方法的第一實施例一樣。在圖17的312處，所需噴射時間輸出到ECU 180 的噴射器控制單元186，其產生噴射器控制信號。該噴射器控制信號輸出到燃料噴射器178 的致動器188來致動閥針的開閉運動。在圖17的方法的變形例中，燃料系統(tǒng)和燃料噴射器的液壓行為結合成一個模型， 使得測得的軌道燃料壓力值輸入給該模型，該模型的輸出是預測的燃料噴射器內的壓力波演變。應當意識到，該方法不受到所述壓力傳感器或多個壓力傳感器的位置的限制。例 如，可以設置一個以上的軌道壓力傳感器，從而產生對軌道內的燃料壓力演變的更準確描 述以輸入給該模型。替代性地，傳感器可連接到跨接管或設在跨接管內，這些跨接管使各個 噴射器連到燃料軌道。處于兩個或多個不同位置的傳感器可以組合地使用來提供信息有助 于預測噴射器內的燃料壓力演變。當該方法使用來自遠離各個燃料噴射器的一個或多個傳感器的測量值，例如在該 方法的第二表達中，傳感器或多個傳感器所記錄的燃料壓力演變可由燃料噴射器、軌道壓 力控制閥、高壓燃料泵等產生的組合壓力波引起。因此，該方法可提供對各個壓力波的源的 測得的燃料壓力演變的影響的識別。例如，可以在不進行燃料噴射的期間例如發(fā)動機超限 運轉期間，記錄傳感器輸出。這些狀況下所記錄的傳感器輸出只反映出由除燃料噴射器之 外的部件所引起的壓力波。然后這個"無噴射"輸出作為附加輸入提供給液壓模型，從而 允許對噴射器處的預測局部燃料壓力的更精確確定。在ECU中，該液壓模型可實施為算法、查詢表或其它適當的形式?？墒褂迷诎l(fā)動機 的測試或制造期間獲得的標定數據產生這些模型，或者可使用計算流體動力學方法計算這 些模型。
權利要求
一種內燃機的燃料噴射器(46)，該燃料噴射器包括噴射器主體(50)；限定在該噴射器主體(50)中的燃料供給通道(66，110)，該燃料供給通道(66，110)容納著該噴射器(46)所使用的高壓燃料；以及用于測量使用時的該燃料供給通道(66，110)中的燃料壓力的壓力傳感器(64)；其中，該壓力傳感器(64)位于該噴射器主體(50)內并且在使用時與該燃料供給通道(66，110)中的燃料隔開。
2.如權利要求1所述的燃料噴射器，其中，該燃料供給通道(66，110)至少部分地由該 噴射器主體(50)的壁(68)形成，并且該壓力傳感器(64)通過該壁(68)與該燃料供給通 道(66,110)中的燃料隔開。
3.如權利要求1或2所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器(64)測量該噴射器主體 (50)所經受的應變，該應變來源于使用時的該燃料供給通道(66，110)中的燃料壓力并且 與其有關。
4.如權利要求1至3任一項所述的燃料噴射器，其中，該噴射器主體(50)形成壓力 傳感器腔(60，78)以容納該壓力傳感器(64)，該壓力傳感器腔(60，78)與該燃料供給通道 (66，110)隔開。
5.如權利要求4所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器腔(60)容納著用于該噴射器 (46)的致動器的電連接。
6.如權利要求4或5所述的燃料噴射器，其中，該噴射器主體(50)還形成致動器腔 (58)，并且該壓力傳感器腔(60，78)與該致動器腔(58)連通。
7.如權利要求4至6任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器腔(60，78)從該噴 射器(46)的一側向內延伸
8.如權利要求4至6任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器腔(60，78)從該噴 射器(46)的一端向內延伸。
9.如權利要求4至8任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器腔(60，78)容納著 與該壓力傳感器電通信的電子模塊。
10.如權利要求1至9任一項所述的燃料噴射器，其中，該燃料供給通道(66，110)和該 壓力傳感器(46)形成基本上相交的各自的中心縱軸線。
11.如權利要求1至10任一項所述的燃料噴射器，其中，該燃料供給通道(66，110)包 括具有擴大橫截面積的部分，并且該壓力傳感器(46)與該燃料供給通道(66，110)的該部 分對齊。
12.如權利要求1至11任一項所述的燃料噴射器，其中，該噴射器主體(50)形成外壁 和關于該燃料供給通道(60，110)與該外壁相對的內壁，并且其中，由該內壁把該壓力傳感 器(64)與使用時的該燃料供給通道(60，110)中的燃料隔開。
13.如權利要求1至12任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器(64)的一面 (88)平行于該燃料供給通道(60，110)的壁延伸。
14.如權利要求1至13任一項所述的燃料噴射器，其中，該噴射器(46)是細長的以限 定縱軸線，并且其中，該壓力傳感器(64)與基本上平行于該噴射器的該縱軸線延伸的該燃 料供給通道(66，110)的壁配合。
15.如權利要求1至13任一項所述的燃料噴射器，其中，該噴射器(46)是細長的以限 定縱軸線，并且其中，該壓力傳感器(64)與延伸穿過該噴射器的該縱軸線的該燃料供給通 道(66,110)的壁配合。
16.如權利要求1至15任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器(64)的一面 (88)鄰接限定該燃料供給通道(66，110)的壁。
17.如權利要求16所述的燃料噴射器，還包括夾緊元件(104，128)，用于使該面(88) 壓靠在該壁(68)上。
18.如權利要求17所述的燃料噴射器，其中，該噴射器主體(50)限定有端口(80)，且 該夾緊元件(104，128)是在該端口(80)內與該噴射器主體(50)螺紋嚙合的塞子。
19.如權利要求17或18所述的燃料噴射器，其中，用于該壓力傳感器(64，82)的電連 接(102)容納在該夾緊元件(104,128)內。
20.如權利要求17至19任一項所述的燃料噴射器，其中，與該壓力傳感器(64，82)電 通信的電子模塊容納在該夾緊元件(104，128)內。
21.如權利要求1至20任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器(64，82)包括具 有由磁致伸縮材料制成的磁心的磁致伸縮壓力傳感器。
22.如權利要求1至21任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器(64，82)包含為 有大體I字型斷面的旋轉體的磁心。
23.如權利要求1至22任一項所述的燃料噴射器，其中，該壓力傳感器(64，82)包括與 該噴射器主體(50)成一體的磁心。
24.一種內燃機的燃料噴射系統(tǒng)(150)，該系統(tǒng)包括多個燃料噴射器(152)；布置成向使用時的該燃料噴射器(46，108，152)供應燃料的蓄壓器(28)；用于測量使用時該燃料系統(tǒng)中的燃料壓力的至少一個壓力傳感器(28，64，82)；以及控制單元(34)，其布置成接收來自該至少一個壓力傳感器(28，64，82)的壓力信號以 構造液壓行為分布圖；使用該液壓行為分布圖來預測噴射事件期間將在噴射器中占主導的 燃料壓力；以及向該燃料噴射器提供控制信號從而根據該預測燃料壓力在噴射事件期間控 制燃料噴射量。
25.如權利要求24所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，該控制單元(34)包括處理器，其編程為反復對來自該至少一個壓力傳感器(28，64，82)的壓力信號采樣以 構造該液壓行為分布圖。
26.如權利要求24或25所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，該控制單元(34)包括存儲器，其用于存儲液壓行為模型；以及處理器，其編程為向所存儲的模型應用該液壓行為分布圖從而預測噴射事件期間將該 噴射器(46，108，152)中占主導的燃料壓力。
27.如權利要求24至26任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，該至少一個壓力傳感器 (28，64，82)是位于該蓄壓器中以感測其中的燃料壓力的壓力傳感器。
28.如權利要求24至26任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中，該多個燃料噴射器(46， 108，152)中的每一個都包括用于測量其中的燃料壓力的壓力傳感器。
29.一種用于在噴射事件期間預測燃料噴射系統(tǒng)的燃料噴射器中的燃料壓力特性的方法，該方法包括測量噴射事件之前該燃料噴射系統(tǒng)內的燃料壓力特性；以及使用該測得的燃料壓力特性確定該噴射事件期間該燃料噴射器中的預測燃料壓力特性。
30.如權利要求29所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，在該噴射事件之前，通過反 復詢問壓力傳感器來測量該燃料壓力特性。
31.如權利要求29或30所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，在該燃料噴射器內測 量該燃料壓力特性。
32.如權利要求29或30所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，在該燃料噴射系統(tǒng)內 在該燃料噴射器的上游位置測量該燃料壓力特性。
33.如權利要求32所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，在該燃料噴射器上游的蓄 壓器中測量該燃料壓力特性。
34.如權利要求29至33任一項所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，該方法包括把 該測得的燃料壓力特性輸入到液壓行為模型來確定該噴射事件期間該燃料噴射器中的該 預測燃料壓力特性。
35.如權利要求29至34任一項所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，該測得的燃料 壓力特性包括一系列燃料壓力值。
36.如權利要求29至35任一項所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，該預測燃料壓 力特性包括該噴射事件期間在該燃料噴射器中的預測平均燃料壓力。
37.如權利要求29至36任一項所述的預測燃料壓力特性的方法，其中，該方法包括向 該燃料噴射器提供控制信號來按照該預測燃料壓力特性控制該噴射事件期間的該燃料噴 射量。
38.一種計算機程序產品，包括至少一個計算機程序軟件部，當該軟件部在執(zhí)行環(huán)境中 執(zhí)行時可操作成執(zhí)行權利要求29至37的方法。
39.一種數據存儲介質，具有存儲在其上的如權利要求38所述的這個或每個這種計算 機程序軟件部。
40.一種修正標稱燃料噴射需求量的方法，包括按照權利要求29至37任一項的方法預測燃料壓力特性；在該噴射事件期間根據該預測燃料壓力特性計算修正系數；以及對該標稱燃料噴射需求量應用該修正系數來補償該噴射事件期間燃料壓力的變化。
41.一種燃料噴射的方法，包括按照發(fā)動機運轉參數確定標稱燃料噴射需求量；以及按照權利要求40所述方法修正該標稱燃料噴射需求量。
42.一種用于補償燃料壓力傳感器的輸出中的誤差的方法，該方法包括確定該燃料壓力傳感器的平均輸出；把該燃料壓力傳感器的該平均輸出與參考值作比較；以及，如果該燃料壓力傳感器的該平均輸出與該參考值之間的差值超過了第一預定閾 值，就向該燃料壓力傳感器的該輸出應用補償偏差。
43.如權利要求42所述的用于補償燃料壓力傳感器輸出中的誤差的方法，其中，該方法包括獲取存儲的補償偏差。
44.如權利要求42或43所述的用于補償燃料壓力傳感器輸出中的誤差的方法，其中， 該方法還包括計算該燃料壓力傳感器的該平均輸出與該參考值之間的差值；以及把該差值應用到該燃料壓力傳感器的該輸出作為補償偏差。
45.如權利要求44所述的用于補償燃料壓力傳感器輸出中的誤差的方法，其中，該方 法還包括存儲該補償偏差。
46.如權利要求42至45任一項所述的用于補償燃料壓力傳感器輸出中的誤差的方法， 其中，該方法還包括在應用了該補償偏差之后確定該燃料傳感器的平均輸出；把該燃料壓力傳感器的該平均輸出與該參考值作比較；以及，如果該燃料壓力傳感器的該平均輸出與該參考值之間的差值超過了第二預定閾 值，就向該燃料壓力傳感器的輸出應用另一補償偏差。
47.如權利要求42至46任一項所述的用于補償燃料壓力傳感器輸出中的誤差的方法， 其中，該方法包括獲取存儲的參考值。
48.如權利要求42至46任一項所述的用于補償燃料壓力傳感器輸出中的誤差的方法， 其中，該方法包括使用一個或多個另外的燃料壓力傳感器的平均輸出計算該參考值。
49.一種計算機程序產品，包括至少一個計算機程序軟件部，當該軟件部在執(zhí)行環(huán)境中 執(zhí)行時可操作成執(zhí)行權利要求42至48任一項所述的方法。
50.一種數據存儲介質，具有存儲在其上的權利要求49所述的這個或每個這種計算機 程序軟件部。
51.一種標定如權利要求1至23任一項所述且具有壓力傳感器的燃料噴射器的方法， 該方法包括測量該壓力傳感器的輸出值；確定與該輸出值相對應的該供給通道中的流體壓力；記錄下與該輸出值相對應的流體壓力作為該噴射器的傳感器特性；以及對該傳感器特性編碼。
52.如權利要求51所述的標定燃料噴射器的方法，還包括測量該壓力傳感器的多個輸出值；以及針對這多個輸出值中的每一個確定該供給通道中的相應流體壓力。
53.如權利要求51或52所述的標定燃料噴射器的方法，其中，以已知壓力向該供給通 道供應流體。
54.如權利要求51至53任一項所述的標定燃料噴射器的方法，包括以機器可讀數據的 格式對該傳感器特性編碼。
55.如權利要求54所述的標定燃料噴射器的方法，包括把該傳感器特性編碼成條形碼。
56.一種計算機程序產品，包括至少一個計算機程序軟件部，當該軟件部在執(zhí)行環(huán)境中 執(zhí)行時可操作成執(zhí)行權利要求51至55任一項所述的方法。
57.一種數據存儲介質，具有存儲在其上的權利要求56所述的這個或每個這種計算機程序軟件部.
全文摘要
一種內燃機的燃料噴射器，該燃料噴射器包含噴射器主體、形成在該噴射器主體中的燃料供給通道和壓力傳感器，該燃料供給通道容納著噴射器所使用的高壓燃料，該壓力傳感器用于測量使用時的通道中的燃料壓力，其中，該壓力傳感器安置在噴射器主體內并且在使用時與通道中的燃料隔開，以及一種燃料噴射方法，包括用燃料壓力測量值構造液壓行為分布圖、使用該液壓性能分布圖預測噴射事件期間燃料噴射器中的主導燃料壓力，以及向燃料噴射器提供控制信號從而按照預測燃料壓力在噴射事件期間控制燃料噴射量。通過預測噴射事件期間的主導燃料壓力，能夠精確地控制噴射事件期間輸送的燃料。
文檔編號F02M61/16GK101815858SQ200880109924
公開日2010年8月25日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權日2007年8月7日
發(fā)明者P·丁格爾 申請人:德爾菲技術公司